Každý kov a slitina má svůj vlastní unikátní soubor fyzikálních a chemických vlastností, z nichž v neposlední řadě je to bod tání. Samotný proces znamená přechod tělesa z jednoho stavu agregace do druhého, v tomto případě z pevného krystalického stavu do kapalného. K roztavení kovu je nutné na něj působit teplem, dokud není dosaženo teploty tavení. S ním může stále zůstat v pevném stavu, ale s dalším působením a zvýšeným teplem se kov začne tavit. Pokud se teplota sníží, to znamená, že se část tepla odebere, prvek ztvrdne.
Nejvyšší bod tání jakéhokoli kovu patří k wolframu: je 3422C o, nejnižší je pro rtuť: prvek taje již při -39C o. U slitin není zpravidla možné určit přesnou hodnotu: může se výrazně lišit v závislosti na procentuálním zastoupení složek. Obvykle se zapisují jako číselný interval.
Jak se to stane
Tavení všech kovů probíhá přibližně stejným způsobem - pomocí vnějšího nebo vnitřního ohřevu. První se provádí v tepelné peci, u druhého se používá odporový ohřev průchodem elektrického proudu nebo indukčním ohřevem ve vysokofrekvenčním elektromagnetickém poli. Obě možnosti ovlivňují kov přibližně stejně.
Jak se teplota zvyšuje, amplituda tepelných vibrací molekul vznikají strukturální defekty v mřížce, projevující se růstem dislokací, atomárními skoky a jinými poruchami. To je doprovázeno prasknutím meziatomových vazeb a vyžaduje určité množství energie. Na povrchu těla se přitom tvoří kvazitekutá vrstva. Období destrukce mřížky a akumulace defektů se nazývá tání.
Podle bodu tání se kovy dělí na:
V závislosti na bodu tání je také zvoleno tavicí zařízení. Čím vyšší je indikátor, tím silnější by měl být. Teplotu prvku, kterou potřebujete, zjistíte z tabulky.
Další důležitou veličinou je bod varu. Toto je hodnota, při které začíná proces varu kapalin, odpovídá teplotě syté páry, která se tvoří nad plochým povrchem vroucí kapaliny. Obvykle je to téměř dvojnásobek bodu tání.
Obě hodnoty jsou obvykle uvedeny při normálním tlaku. Mezi sebou oni přímo úměrné.
- Se zvyšujícím se tlakem se zvyšuje množství tání.
- S klesajícím tlakem se snižuje množství tání.
Tabulka nízkotavitelných kovů a slitin (do 600C o)
| Název položky | Latinské označení | Teploty | |
| Tání | Vařící | ||
| Cín | Sn | asi 232 C | asi 2600 C |
| Vést | Pb | 327 C asi | Asi 1750 C |
| Zinek | Zn | 420 C o | 907 C o |
| Draslík | K | 63,6 C o | 759 C asi |
| Sodík | Na | 97,8 C o | 883 C asi |
| Rtuť | Hg | - 38,9 C o | 356,73 C o |
| Cesium | Čs | 28,4 C o | 667,5 C o |
| Vizmut | Bi | 271,4 C o | 1564 C asi |
| palladium | Pd | 327,5 C o | Kolem roku 1749 C |
| Polonium | Po | asi 254 C | 962 C asi |
| Kadmium | CD | 321,07 C o | 767 C o |
| Rubidium | Rb | 39,3 C o | 688 C asi |
| Gallium | Ga | 29,76 C o | Asi 2204 C |
| Indium | v | 156,6 C o | 2072 C asi |
| Thallium | Tl | asi 304 C | asi 1473 C |
| Lithium | Li | 18,05 C o | kolem 1342 C |
Tabulka střednětavitelných kovů a slitin (od 600C do 1600C)
| Název položky | Latinské označení | Teploty | |
| Tání | Vařící | ||
| Hliník | Al | 660 C o | 2519 C asi |
| Germanium | Ge | 937 C asi | asi 2830 C |
| Hořčík | Mg | 650 C o | Asi 1100 C |
| stříbrný | Ag | 960 C o | asi 2180 C |
| Zlato | Au | 1063 C asi | asi 2660 C |
| Měď | Cu | 1083 C asi | asi 2580 C |
| Žehlička | Fe | asi 1539 C | asi 2900 C |
| Křemík | Si | kolem 1415 C | asi 2350 C |
| Nikl | Ni | asi 1455 C | 2913 C asi |
| Baryum | Ba | 727 C o | 1897 C asi |
| Berylium | Být | 1287 C asi | 2471 C asi |
| Neptunium | Np | 644 C o | 3901,85 C o |
| Protaktinium | Pa | 1572 C asi | 4027 C asi |
| Plutonium | Pu | 640 C o | 3228 C asi |
| Actinium | Ac | 1051 C o | 3198 C asi |
| Vápník | Ca | asi 842 C | kolem 1484 C |
| Rádium | Ra | 700 C o | 1736,85 C o |
| Kobalt | spol | asi 1495 C | 2927 C asi |
| Antimon | Sb | 630,63 C o | 1587 C asi |
| Stroncium | Sr | 777 C asi | 1382 C asi |
| Uran | U | asi 1135 C | 4131 C asi |
| Mangan | Mn | 1246 C asi | Asi 2061 C |
| Konstantin | asi 1260 C | ||
| Duralové | Slitina hliníku, hořčíku, mědi a manganu | 650 C o | |
| Invar | Slitina niklu a železa | asi 1425 C | |
| Mosaz | Slitina mědi a zinku | 1000 C o | |
| Niklové stříbro | Slitina mědi, zinku a niklu | Asi 1100 C | |
| nichrom | Slitina niklu, chrómu, křemíku, železa, manganu a hliníku | asi 1400 C | |
| Ocel | Slitina železo-uhlík | 1300 °C - 1500 °C | |
| Fechral | Slitina chrómu, železa, hliníku, manganu a křemíku | asi 1460 C | |
| Litina | Slitina železo-uhlík | 1100 °C - 1300 °C | |
V metalurgickém průmyslu je jednou z hlavních oblastí odlévání kovů a jejich slitin z důvodu nízké ceny a relativní jednoduchosti procesu. Lze odlévat formy libovolného tvaru a různých rozměrů, od malých po velké; Je vhodný pro hromadnou i zakázkovou výrobu.
Odlévání je jednou z nejstarších oblastí práce s kovy a začíná kolem doby bronzové: 7-3 tisíciletí před naším letopočtem. E. Od té doby bylo objeveno mnoho materiálů, což vedlo k pokroku v technologii a zvýšeným nárokům na slévárenský průmysl.
V dnešní době existuje mnoho směrů a typů odlévání, lišících se technologickým postupem. Jedna věc zůstává nezměněna - fyzikální vlastnost kovů přecházet z pevného do kapalného stavu a je důležité vědět, při jaké teplotě začíná tavení různých druhů kovů a jejich slitin.
Proces tavení kovů
Tento proces se týká přechodu látky z pevného do kapalného stavu. Když je dosaženo bodu tání, může být kov buď v pevném nebo kapalném stavu, další zvýšení povede k úplnému přechodu materiálu do kapaliny.
Totéž se děje při tuhnutí – při dosažení hranice tání začne látka přecházet z kapalného do pevného skupenství a teplota se nezmění až do úplné krystalizace.
Je třeba si uvědomit, že toto pravidlo platí pouze pro čistý kov. Slitiny nemají jasnou teplotní hranici a podléhají stavovým přechodům nějaký rozsah:
- Solidus je teplotní čára, při které se nejtavitelnější složka slitiny začíná tavit.
- Liquidus je konečný bod tání všech složek, pod kterým se začínají objevovat první krystaly slitiny.
Není možné přesně změřit bod tání takových látek, bod přechodu skupenství je označen číselným intervalem.
V závislosti na teplotě, při které se kovy začnou tavit, obvykle se dělí na:
- Nízká teplota tání, do 600 °C. Patří mezi ně cín, zinek, olovo a další.
- Střední teplota tání, do 1600 °C. Nejběžnější slitiny a kovy jako zlato, stříbro, měď, železo, hliník.
- Žáruvzdorný, nad 1600 °C. Titan, molybden, wolfram, chrom.
Existuje také bod varu - bod, kdy roztavený kov začíná přecházet do plynného stavu. To je velmi vysoká teplota, typicky dvojnásobek bodu tání.
Vliv tlaku
Teplota tání a stejná teplota tuhnutí závisí na tlaku, který se zvyšuje s jeho nárůstem. To je způsobeno tím, že se zvyšujícím se tlakem se atomy přibližují k sobě a ke zničení krystalové mřížky je třeba je oddálit. Při zvýšeném tlaku je zapotřebí větší tepelné energie a odpovídající teplota tání se zvyšuje.
Existují výjimky, kdy teplota potřebná k přeměně do kapalného stavu se zvýšeným tlakem klesá. Mezi takové látky patří led, vizmut, germanium a antimon.
Tabulka bodu tání
Pro každého, kdo se zabývá hutním průmyslem, ať už jde o svářeče, slévárenského dělníka, taviče nebo klenotníka, je důležité znát teploty, při kterých se taví materiály, se kterými pracuje. Níže uvedená tabulka ukazuje teploty tání nejběžnějších látek.
Tabulka bodu tání kovy a slitiny
| název | Tpl, °C |
|---|---|
| Hliník | 660,4 |
| Měď | 1084,5 |
| Cín | 231,9 |
| Zinek | 419,5 |
| Wolfram | 3420 |
| Nikl | 1455 |
| stříbrný | 960 |
| Zlato | 1064,4 |
| Platina | 1768 |
| Titan | 1668 |
| Duralové | 650 |
| Uhlíková ocel | 1100−1500 |
| Litina | 1110−1400 |
| Žehlička | 1539 |
| Rtuť | -38,9 |
| Cupronickel | 1170 |
| Zirkonium | 3530 |
| Křemík | 1414 |
| nichrom | 1400 |
| Vizmut | 271,4 |
| Germanium | 938,2 |
| Cín | 1300−1500 |
| Bronz | 930−1140 |
| Kobalt | 1494 |
| Draslík | 63 |
| Sodík | 93,8 |
| Mosaz | 1000 |
| Hořčík | 650 |
| Mangan | 1246 |
| Chrom | 2130 |
| Molybden | 2890 |
| Vést | 327,4 |
| Berylium | 1287 |
| Vyhraje | 3150 |
| Fechral | 1460 |
| Antimon | 630,6 |
| karbid titanu | 3150 |
| karbid zirkonia | 3530 |
| Gallium | 29,76 |
Kromě tavícího stolu existuje mnoho dalších podpůrných materiálů. Například odpověď na otázku, jaký je bod varu železa, leží v tabulce látek varu. Kovy mají kromě varu řadu dalších fyzikálních vlastností, například pevnost.
Pevnost kovů
Kromě schopnosti přechodu z pevného do kapalného skupenství je jednou z důležitých vlastností materiálu jeho pevnost – schopnost pevného tělesa odolávat destrukci a nevratným změnám tvaru. Hlavním ukazatelem pevnosti je odpor, který vzniká při prasknutí předem vyžíhaného obrobku. Pojem pevnosti se nevztahuje na rtuť, protože je v kapalném stavu. Označení pevnosti je přijímáno v MPa - Mega Pascalech.
Existují následující skupiny pevnost kovů:
- Křehký. Jejich odpor nepřesahuje 50MPa. Patří mezi ně cín, olovo, měkké alkalické kovy
- Odolný, 50–500 MPa. Měď, hliník, železo, titan. Materiály této skupiny jsou základem mnoha konstrukčních slitin.
- Vysoká pevnost, přes 500 MPa. Například molybden a wolfram.
Kovový pevnostní stůl
Nejběžnější slitiny v každodenním životě
Jak je vidět z tabulky, teploty tání prvků se značně liší i mezi materiály běžně se vyskytujícími v každodenním životě.
Minimální bod tání rtuti je tedy -38,9 °C, při pokojové teplotě je tedy již v kapalném stavu. To vysvětluje, proč mají teploměry pro domácnost nižší značku -39 stupňů Celsia: pod tímto indikátorem se rtuť mění v pevné skupenství.
Nejběžnější pájky v domácnostech obsahují značné procento cínu, který má bod tání 231,9 °C, takže většina pájek taje při provozní teplotě páječky 250−400 °C.
Kromě toho existují pájky s nízkou teplotou tavení s dolní hranicí tavení, do 30 °C, a používají se tam, kde je nebezpečné přehřátí pájených materiálů. Pro tyto účely existují pájky s vizmutem a tavení těchto materiálů leží v rozmezí 29,7 - 120 °C.
Tavení materiálů s vysokým obsahem uhlíku se v závislosti na legujících složkách pohybuje od 1100 do 1500 °C.
Teploty tání kovů a jejich slitin jsou ve velmi širokém teplotním rozmezí, od velmi nízkých teplot (rtuť) až po několik tisíc stupňů. Znalost těchto ukazatelů, stejně jako dalších fyzikálních vlastností, je velmi důležitá pro lidi, kteří pracují v hutnickém oboru. Například znalost teploty, při které se taví zlato a další kovy, se bude hodit klenotníkům, slévárnám a hutím.
Teplota tavení kovu určuje způsob jeho tavení, materiál vyzdívky tavicí pece nebo kelímku a jeho lineární tvar. Teplota tání a hustota všech obecných kovů jsou uvedeny v tabulce 1.1.
Hustota kovů se měří hmotností na jednotku objemu. Hodnota hustoty se používá při výpočtu hmotnosti taveniny nebo odlitků pomocí geometrických rozměrů nebo jejich objemů, pokud je známa hmotnost.
Z kovů uvedených v tabulce 1 je nejlehčí lithium a nejtěžší wolfram a zlato s hustotou vyšší než 19 g/cm3. Teplota tání kovů pokrývá rozmezí od - 39 o C pro rtuť do 3400 o C pro wolfram.
Kovy s teplotou tání pod 500 - 600 o C se nazývají tavitelné. V tabulce 1.1 kovy s nízkou teplotou tání zahrnují zinek a všechny ostatní kovy umístěné před ním. Je také zvykem rozlišovat žáruvzdorné kovy, včetně těch, které mají vyšší bod tání než železo, tedy podle tabulky 1 se jedná o titan a dále až po wolfram.
Od stolu 1.1 je vidět, že hustota kovů při pokojové teplotě má také velmi široký rozsah hodnot.
Teplota tání a hustota kovů
V technologii je obvyklé rozlišovat skupinu lehkých kovů, které slouží jako základ pro konstrukční kovové materiály. Mezi lehké kovy patří ty, jejichž hustota nepřesahuje 5 g/cm3, to znamená, že tato skupina zahrnuje titan, hliník, hořčík, berylium a lithium.
Teplota tání slitiny se vypočítá s přihlédnutím ke koncentraci, atomové hmotnosti a poklesu teploty tání základního kovu:
Například teplota tání čistého železa klesá v přítomnosti 1 % hmotnosti: Cu-1 °C; V, Mo, M n - 2 °C; Al-3,5 °C; Si-12 °C; Ti-18 °C; P-28 °C; S-30 °C; C-73 °C; B- 90°C.
Se zvýšením teploty z pokojové teploty na bod tání se hustota většiny kovů snižuje o 3-5% vzhledem k tomu, že přechod kovu do kapalného stavu je doprovázen zvětšením objemu. Výjimkou jsou helium, vizmut, antimon, germanium a křemík, které při tavení zmenšují objem s odpovídajícím nárůstem hustoty taveniny.
Změna hustoty slitiny při přechodu z kapalného do pevného skupenství určuje objemové smrštění. V odlitcích vyrobených ze slitin s kladnou hodnotou D S smršťování se projevuje ve formě smršťovacích dutin a malých pórů a se zápornou hodnotou D S- ve formě výrůstků (tavenina vytlačená na povrch odlitku).
Spolu s hustotou ( S), k popisu vlastností kovů se používá převrácená veličina - měrný objem V = 1/s cm 3 /G. S rostoucí teplotou klesá hustota všech kovů v pevném skupenství a odpovídajícím způsobem roste i měrný objem. Zvětšení specifického objemu pevného kovu, který při zahřívání neprochází polymorfními transformacemi Dt lze poměrně přesně popsat lineární závislostí. , kde je teplotní koeficient objemové roztažnosti. Jak je známo z fyziky, teplotní koeficient lineární roztažnosti v daném teplotním rozsahu.
Přechod kovu do kapalného stavu je doprovázen především zvětšením objemu a tomu odpovídajícím snížením hustoty. V tabulce 1 je to vyjádřeno změnou měrných objemů, měrných objemů tekutého a pevného kovu při teplotě tání. Dá se to ukázat
Mírná změna objemu kovů během tavení naznačuje, že vzdálenost mezi atomy v tekutém kovu se jen málo liší od meziatomových vzdáleností v krystalové mřížce.
Zvýšení teploty tekutého kovu způsobuje postupnou změnu jeho vlastností a vede k postupným strukturním přeskupením, které se projevují poklesem koordinačního čísla a postupným zánikem řádu krátkého dosahu v uspořádání atomů. Zvětšení měrného objemu taveniny způsobené zvýšením teploty lze přibližně popsat lineární závislostí. Teplotní koeficient objemové roztažnosti tekutého kovu je podstatně větší než stejný koeficient pevného kovu. Obvykle.
Slitiny v pevném i kapalném stavu obecně nejsou dokonalými řešeními a fúze dvou nebo více kovů je vždy spojena se změnou objemu. Zpravidla dochází k poklesu objemu slitiny ve srovnání s celkovým objemem čistých složek s přihlédnutím k jejich obsahu ve slitině. Pro technické výpočty však lze zmenšení objemu při fúzi zanedbat. V tomto případě může být specifický objem slitiny určen pravidlem aditivity, to znamená hodnotami specifických objemů čistých složek s přihlédnutím k jejich obsahu ve slitině. Specifický objem slitiny, která se skládá ze složek obsažených v hmotnostních procentech, je tedy odpovídajícím způsobem roven
Zde jsou uvedeny konkrétní objemy čistých složek při stejné teplotě, pro kterou se počítá specifický objem slitiny. Je důležité mít na paměti, že specifikované pravidlo aditivnosti, jak je napsáno výše, platí specificky pro konkrétní objem slitiny. Pokud nahradíte konkrétní objemy hustotami, získáte mnohem složitější výraz, takže je smysluplnější používat konkrétní objemy.
Ve vědeckém výzkumu se často používaná veličina nazývá atomový objem nebo gramatomový objem kovu nebo slitiny. Tato hodnota se zjistí vydělením atomové hmotnosti hustotou. U kovů má atomový objem limity 5 - 20 cm 3, častěji 8 - 12 cm 3.
Hustota závisí na povaze látky (slitiny), na komplexu jednotlivých vlastností prvků obsažených v jejím složení a na typu jejich interakce. Stejná látka (kov) může mít různé hustoty v závislosti na její krystalové struktuře, typu krystalové mřížky. Například, Fe b= 768 a Fe G = 7,76; S alm = 3,51, S graf = 2,23; b křemen = 2,65, PROTI křemen= 2,51 atd.
Je důležité vzít v úvahu rozdíl mezi pojmy „hustota“ a „měrná hmotnost“ materiálu.
Hustota je poměr hmotnosti látky k jejímu obsazenému objemu:
Kde m- hmotnost, g (kg); PROTI- objem, cm3 (m3); S- hustota, g/cm3 (kg/m3).
Specifická hmotnost je definována jako poměr hmotnosti látky k jejímu obsazenému objemu:
Kde P- hmotnost, g (kg); G- měrná hmotnost, cm 3 (m 3).
Hmotnost se zjistí ve vztahu k:
Kde G- gravitační zrychlení; k- koeficient úměrnosti v závislosti na volbě jednotek měření zahrnutých ve vzorci veličin.
A proto
Ve stejném systému jednotek nejsou hustota a měrná hmotnost číselně stejné. Například pro destilovanou vodu v různých systémech mají jednotky c a g různé významy (tabulka 1.2).
Shoda číselných hodnot hustoty a specifické hmotnosti převzatých z různých systémů měrných jednotek je někdy důvodem k nahrazení jedné hodnoty jinou.
Tělesná hmota- konstantní hodnota a je mírou gravitačních a inerciálních vlastností hmoty, a hmotnost- proměnná veličina v závislosti na zrychlení volného pádu v místě pozorování. Specifická hmotnost proto nemůže být referenční hodnotou.
Poměr hmotností dvou těles ve stejném pozorovacím bodě se rovná poměru hmotností těchto těles:
Při vážení se tedy hmotnost tělesa zjistí porovnáním s hmotností závaží. V důsledku vážení se určí hmotnost materiálu.
V praxi se hustota stanovuje pro detekci změn v konečném kovu ve srovnání s původním neupraveným kovem. Proto není důležitá skutečnost stanovení hustoty, ale skutečnost rozdílu v hustotách, nebo, což je ještě důležitější, poměr hustot:
Metody pro stanovení hustoty jsou klasifikovány podle skupinových kritérií: hmotnost, objem, ponor.
Mezi metody vážení patří hydrostatické vážení, mikrometrická metoda, metoda konstantního objemu a hmotnostní hydrometrická metoda atd. Jedná se o nejběžnější a nejpřesnější metody.
Objemové - stanovení objemu vzorku lineárním měřením (vzorek pravidelného tvaru) pomocí plynoměrů nebo objemoměrů kapalin. Objemové metody (založené na geometrických rozměrech) umožňují provádět přesné výpočty pro velké objemy vzorků.
Vyrovnávání hustoty v kapalině se nazývá metoda ponoru. Zahrnuje také metodu termogradientní trubice atd.
Kromě uvedených se pro stanovení hustoty pomocí nepřímých ukazatelů používají také metody mechanické, radiační, refraktometrické, analytické a další.
Aby roztavený kov dobře vyplnil formu, jeho povrchové napětí a viskozita by neměly překážet dopřednému pohybu taveniny, dokud není zcela naplněna. Viskozita, povrchové napětí a difúze ovlivňují procesy rafinace, legování a modifikace slitin.
Litina je slitina na bázi železa a uhlíku. Od oceli se liší v posledním obsahu - 2% nebo více. Některé značky obsahují až 4 % uhlíku. Nejčastěji se používá slitina s obsahem uhlíku 3-3,5 %.
Jedná se o odlévací materiál. U takového kovu vystupují do popředí takové vlastnosti, jako je jeho teplota tání, ale i tepelné vlastnosti - tepelná kapacita, tepelná vodivost, tepelná difuzivita. Jak různé chemické prvky ovlivňují kvalitu tohoto kovu a zda je možné jej roztavit sami - to bude diskutováno v článku.
Tepelné vlastnosti litiny
- Tepelná kapacita.
- Tepelná vodivost.
- Tepelná difuzivita.
- Koeficient tepelné roztažnosti.
Všechny závisí na složení, struktuře a tedy na kvalitě slitiny. Tyto vlastnosti kovu se navíc mění se změnami jeho teploty (tzv. pravidlo posunu). Charakter této závislosti a hlavní fyzikální vlastnosti jsou uvedeny v tabulce.
Tepelná kapacita (s)
Jedná se o množství tepla, které je nutné tělu dodat, aby se jeho teplota zvýšila o jeden Kelvin (dále jsou všechny hodnoty převedeny na stupně Celsia).
Tepelná kapacita závisí na složení slitiny a také na teplotě (T). Čím vyšší T, tím větší tepelná kapacita. Pokud je teplota nad T pro fázové přeměny, ale pod T pro tavení, pak
c = 0,18 cal/(G˚С)
při T převyšujícím bod tání:
c = 0,23±0,03 cal/(G˚С)
Objemová tepelná kapacita (poměr tepelné kapacity k objemu látky) pro přibližné výpočty se přijímá:
- litina v pevném stavu c’ = 1 cal/(cm3G˚C)
- roztavený c’ = 1,5 cal/(cm3G˚C)
Tepelná vodivost (λ)
Jedná se o kvantitativní charakteristiku schopnosti těla vést teplo. Pravidlo posunu neplatí pro tepelnou vodivost. Teplota materiálu se zvyšuje – λ klesá. Záleží na složení slitiny a ve větší míře na její struktuře. Látky zvyšující stupeň grafitizace tepelnou vodivost zvyšují a látky bránící tvorbě grafitu ji snižují.
Mimochodem, tepelná vodivost roztavené litiny je mnohem menší než u pevné litiny. Ale v důsledku konvekce je větší než λ pevného kovu.
Tepelná vodivost pro různé značky spočívá v:
λ =0,08…0,13 cal/ (cm·sec oC)
Tepelná vodivost a další termofyzikální vlastnosti v závislosti na teplotě slitiny jsou uvedeny na konci sekce.
Tepelná difuzivita (α)
Jedná se o fyzikální veličinu, která ukazuje, jak rychle se mění tělesná teplota. Rovná se poměru tepelné vodivosti k objemové tepelné kapacitě.
Pro přibližné výpočty můžete vzít:
α=λ pro pevný kov (rovná se jeho tepelné vodivosti);
α=0,03 cm2/s pro kapalinu.
Teplota tání
Tato slitina má dobré odlévací vlastnosti. Lepší než ocel. Tekutost je vysoká a smrštění je nízké (asi 1 %). Může být roztaven při teplotě o 300-400 stupňů nižší než ocel. Bod tání litiny:
Vliv chemických prvků na vlastnosti kovů
Jaké to je?
Struktura litiny je železná základna s grafitovými (uhlíkovými) inkluzemi. Tento materiál se nevyznačuje svým složením, ale formou uhlíku v něm:
- Bílá litina (BC). Obsahuje karbid (cementit) - jedná se o formu uhlíku, stejnou jako v oceli. Při sešrotování má bělavou barvu. Velmi tvrdé a křehké. V čisté formě se téměř nepoužívá.
- Šedá litina (GC). Obsahuje uhlík ve formě vločkového grafitu. Takové inkluze mají špatný vliv na kvalitu materiálu. Pro změnu tvaru grafitových zrn existují speciální metody tavení a dalšího zpracování. Grafit ve středním rozsahu může být také ve formě vláken ("červovitá" forma) - tzv. vermikulární grafit (z latinského slova vermiculus - červ, jako vermicelli).
- Vysoce odolný. Kulovitý tvar grafitových zrn. Získává se zavedením hořčíku do slitiny.
- Temperovaná litina. Pro jeho získání jsou hlavice žíhány. Grafitová zrna ve formě vloček.
V důsledku toho je hlavním rozdílem mezi ním (kromě bílé) a ocelí přítomnost grafitové struktury. A různé formy grafitu určují vlastnosti různých jakostí.
Obvykle jsou grafitová zrna dutiny a praskliny a litina je ocel posetá mikroskopickými prasklinami.
V souladu s tím, čím více dutin, tím horší je kvalita kovu. Tvar a relativní poloha inkluzí také záleží.
Grafitová zrna by však neměla být považována za výhradně škodlivá. Díky přítomnosti grafitu se tento materiál snáze obrábí a třísky se stávají křehčími. Navíc dobře odolává tření i díky grafitu.
Nečistoty
Tento kov samozřejmě obsahuje více než jen železo a uhlík. Obsahuje stejné prvky jako slitiny oceli – fosfor, mangan, síru, křemík a další. Tyto přísady nepřímo ovlivňují vlastnosti slitiny – mění průběh grafitizace. Na tomto parametru závisí kvalita materiálu.
- Fosfor. Má malý vliv na tvorbu grafitu. Ale stále je potřeba, protože zlepšuje tekutost. Pevné inkluze fosforu zajišťují vysokou tvrdost a odolnost kovu proti opotřebení.
- Mangan. Narušuje grafitizaci a jakoby „bělí“ litinu.
- Síra. Stejně jako křemík podporuje bělení kovu a také zhoršuje tekutost. Množství síry ve slitině je omezené. Pro malé odlitky ne více než 0,08%, pro díly více - až 0,1-0,12%.
- Křemík. Silně ovlivňuje vlastnosti materiálu, zvyšuje grafitizaci. Kov může obsahovat od 0,3-0,5 do 3-5% křemíku. Změnou množství křemíku se získá slitina s různými vlastnostmi – od bílé až po vysoce pevnostní.
- Hořčík. Pomáhá získat materiál s kulovitým tvarem zrna. Bod varu hořčíku je nízký (1107˚C). Z tohoto a dalších důvodů je zavádění hořčíku do slitiny obtížné. Aby se zabránilo jeho varu, materiál se taví pomocí různých metod zavádění hořčíku.
Kromě běžných nečistot může litina obsahovat další látky. Jedná se o tzv. legovaný materiál. Chrom, molybden, vanad narušují tvorbu grafitu. Ke grafitizaci přispívá měď, nikl a většina dalších látek.
Technologie samotavení
Neprůmyslové tavení litiny je velmi pracný proces. Není možné tavit odlitky tovární kvality vlastníma rukama v řemeslných podmínkách.
Tento kov doma neucítíte. Potřebujete samostatnou větranou místnost - například garáž. Tavení se provádí v pecích. V průmyslu se používají vysoké pece, kuplovny a indukční pece.
Vysoká pec je průmyslová jednotka schopná tavit kov ve velkém měřítku. Dají se v něm tavit suroviny železné rudy. Po spuštění funguje bez přerušení až 5-6, nebo dokonce až 10 let. Poté se zastaví, provede servis a znovu se spustí. Tavení kovu probíhá v přítomnosti plynů, aby se zlepšila kvalita materiálu. Takové pece nejsou vhodné pro malou a střední výrobu. Palivo - koks.
Kuplovna je šachtová pec, jako vysoká pec. Od posledně jmenovaného se liší tím, že nezachovává zvláštní složení plynů. Netaví se v něm ruda, ale železný šrot. Hodí se spíše pro drobnou výrobu.
Indukční pec je moderním typem zařízení. Proces tavení v takové peci lze řídit, lze upravit teplotu, dobu ohřevu a složení vsázky.
Tavení se provádí v kelímcích vyrobených ze žáruvzdorné hlíny nebo cihel. Ocelové nejsou vhodné, ačkoli ocel se začíná tavit při teplotě vyšší než litina. Vyžaduje se tavidlo - látka, která podporuje tvorbu strusky s nízkou teplotou tání. Například vápenec (CaCO3), kazivec (CaF2). Pro získání šedé litiny namísto bílé litiny se do vsázky přidává ferosilicium (slitina železa a křemíku). Zlepšuje tvorbu grafitových zrn. Po roztavení se kov nalije do pískové nebo kovové formy.
Odlévání kovů je výbušná a požárně nebezpečná práce. Kromě toho je nutné mít určité znalosti v oblasti metalurgie. Pro organizaci výroby budete muset dokončit dokumentaci, projít kontrolami, získat povolení a licenci k práci.
Ocel je slitina železa, do které je přimíchán uhlík. Jeho hlavním přínosem při konstrukci je pevnost, protože tato hmota si dlouho zachovává svůj objem a tvar. Celá podstata spočívá v tom, že částice tělesa jsou v rovnovážné poloze. V tomto případě jsou přitažlivé a odpudivé síly mezi částicemi stejné. Částice jsou v jasně definovaném pořadí.
Existují čtyři typy tohoto materiálu: běžná, legovaná, nízkolegovaná, vysoce legovaná ocel. Liší se počtem přísad ve svém složení. Obvyklá obsahuje malé množství a poté se zvyšuje. Používají se následující přísady:
- Mangan.
- Nikl.
- Chrom.
- Vanadium.
- Molybden.
Teploty tavení oceli
Pevné látky za určitých podmínek tají, to znamená, že přecházejí do kapalného stavu. Každá látka to dělá při určité teplotě.
- Tání je proces přechodu látky z pevného do kapalného stavu.
- Teplota tání je teplota, při které krystalická pevná látka taje a přechází do kapalného stavu. Označuje se t.
Fyzici používají specifickou tabulku tání a krystalizace, která je uvedena níže:
Na základě tabulky můžeme s jistotou říci, že bod tání oceli je 1400 °C.
Nerezová ocel je jednou z mnoha slitin železa nalezených v oceli. Obsahuje 15 až 30 % chrómu, díky čemuž je odolný proti korozi, vytváří na povrchu ochrannou vrstvu oxidu, a uhlík. Nejoblíbenější značky této oceli jsou zahraniční. Jedná se o 300. a 400. sérii. Vyznačují se pevností, odolností vůči nepříznivým podmínkám a tažností. Řada 200 je méně kvalitní, ale levnější. To je pro výrobce výhodný faktor. Jeho složení si poprvé všiml v roce 1913 Harry Brearley, který provedl mnoho různých experimentů s ocelí.
V současné době je nerezová ocel rozdělena do tří skupin:
- Tepelně odolný- při vysokých teplotách má vysokou mechanickou pevnost a stabilitu. Díly, které jsou z něj vyrobeny, se používají ve farmaceutickém, raketovém a textilním průmyslu.
- Odolný proti korozi- má vysokou odolnost proti korozi. Používá se v domácích a lékařských zařízeních, stejně jako ve strojírenství pro výrobu dílů.
- Tepelně odolný- je odolný vůči korozi při vysokých teplotách, vhodný pro použití v chemických provozech.
Teplota tání nerezové oceli se liší v závislosti na její jakosti a počtu slitin od přibližně 1300 °C do 1400 °C.
Litina je slitina uhlíku a železa, obsahuje nečistoty mangan, křemík, síra a fosfor. Odolává nízkému napětí a zátěži. Jednou z jeho mnoha výhod je nízká cena pro spotřebitele. Existují čtyři typy litiny:
Teploty tání oceli a litiny jsou různé, jak je uvedeno v tabulce výše. Ocel má vyšší pevnost a odolnost vůči vysokým teplotám než litina, teploty se liší až o 200 stupňů. U litiny se toto číslo pohybuje přibližně od 1100 do 1200 stupňů v závislosti na nečistotách, které obsahuje.
