U metalurškoj industriji jedno je od glavnih područja lijevanje metala i njihovih legura zbog jeftinosti i relativne jednostavnosti postupka. Kalupi se mogu oblikovati bilo kojim oblikom raznih dimenzija, od malih do velikih; Pogodan je za masovnu i pojedinačnu proizvodnju.
Lijevanje je jedno od najstarijih područja rada s metalima, a započinje oko brončanog doba: 7–3 tisućljeća prije Krista. e. Od tada je otkriveno puno materijala što je dovelo do razvoja tehnologije i povećanih zahtjeva za livarsku industriju.
Danas postoji mnogo područja i vrsta lijevanja koje se razlikuju u tehnološkom procesu. Jedno ostaje nepromijenjeno - fizikalno svojstvo metala da prelaze iz krutih u tekuće, a važno je znati na kojoj temperaturi započinje topljenje različitih vrsta metala i njihovih legura.
Postupak taljenja metala
Ovaj postupak znači prijelaz neke tvari iz krutog u tekuće stanje. Kada dosegne talište, metal može biti i u čvrstom i u tekućem stanju, a daljnje povećanje će dovesti do potpunog prelaska materijala u tekuće.
Ista stvar događa se pri skrućivanju - kad dosegne granicu taljenja, tvar će početi prijeći iz tekućeg u čvrsto stanje, a temperatura se neće promijeniti sve dok se potpuno ne kristalizira.
Treba imati na umu da se ovo pravilo odnosi samo na čisti metal. Legure nemaju jasnu temperaturnu granicu i čine prijelaz stanja u određenom rasponu :
- Solidus je temperaturna linija na kojoj se najgoriva komponenta legure počinje topiti.
- Tekućina je završno talište svih komponenti, ispod koje se počinju pojavljivati prvi legirani kristali.
Nemoguće je točno izmjeriti talište takvih tvari; brojčani jaz označen je prijelaznim stanjem stanja.
Ovisno o temperaturi na kojoj počinje topljenje metala, obično ih se dijeli na :
- Topljivo, do 600 ° C. Oni uključuju kositar, cink, olovo i druge.
- Srednje taljenje, do 1600 ° C. Najčešće su legure i metali poput zlata, srebra, bakra, željeza, aluminija.
- Vatrostalni, preko 1600 ° C. Titan, molibden, volfram, krom.
Postoji i točka ključanja - točka na kojoj rastaljeni metal doseže prijelaz u plinovito stanje. To je vrlo visoka temperatura, obično 2 puta veća od tališta.
Učinak pritiska
Talište i jednaka temperatura skrućivanja ovise o tlaku, koji se povećava s porastom. To je zbog činjenice da se s povećanjem pritiska atomi približavaju jedni drugima, a da bi uništili kristalnu rešetku moraju se ukloniti. Pri povišenom tlaku potrebna je velika energija toplinskog gibanja i odgovarajuća temperatura taljenja raste.
Postoje iznimke kada se temperatura potrebna za prijelaz u tekuće stanje smanjuje s povećanim tlakom. Te tvari uključuju led, bizmut, germanij i antimon.
Tabela tališta
Važno je da bilo koja osoba povezana s metalurškom industrijom, bilo da se radi o zavarivaču, kotaču, topionici ili dragulju, zna temperature na kojima se tope materijali s kojima radi. Donja tablica prikazuje točke tališta najčešćih tvari.
Tablica temperatura topljenja metala i legura
| ime | T pl, ° C |
|---|---|
| aluminijum | 660, 4 |
| bakar | 1084, 5 |
| lim | 231, 9 |
| cink | 419, 5 |
| volfram | 3420 |
| nikl | 1455 |
| srebro | 960 |
| zlato | 1064, 4 |
| platina | 1768 |
| titan | 1668 |
| duraluminijum | 650 |
| Ugljični čelik | 1100-1500 |
| Lijevano željezo | 1110-1400 |
| željezo | 1539 |
| živa | -38, 9 |
| nikl srebro | 1170 |
| cirkonij | 3530 |
| silicij | 1414 |
| nikromom | 1400 |
| bizmut | 271.4 |
| germanijum | 938, 2 |
| bijeli lim | 1300-1500 |
| bronza | 930-1140 |
| kobalt | 1494 |
| kalij | 63 |
| natrij | 93.8 |
| mesing | 1000 |
| magnezij | 650 |
| mangan | 1246 |
| krom | 2130 |
| molibden | 2890 |
| voditi | 327.4 |
| berilijum | 1287 |
| Pobijedit će | 3150 |
| fechral | 1460 |
| antimon | 630, 6 |
| titanov karbid | 3150 |
| cirkonijev karbid | 3530 |
| galijum | 29.76 |
Osim stola za taljenje, postoje i mnogi drugi prateći materijali. Na primjer, odgovor na pitanje koja je tačka ključanja željeza leži u vrelištu tablice. Osim vrenja, metali imaju i niz drugih fizičkih svojstava, poput čvrstoće.
Metalna čvrstoća
Pored sposobnosti prijelaza s krute u tekuću, jedno od važnih svojstava materijala je njegova čvrstoća - sposobnost krute tvari da se odupre lomu i nepovratnim promjenama oblika. Glavnim pokazateljem čvrstoće smatra se otpor koji nastaje zbog puknuća gredice koja se prethodno zapalila. Koncept snage ne odnosi se na živu, jer je u tekućem stanju. Oznaka snage prihvaćena je u MPa - Mega Pascalsima.
Postoje sljedeće skupine čvrstoće metala :
- Krhak. Otpornost im ne prelazi 50MPa. Oni uključuju kositar, olovo, meke alkalne metale
- Izdržljiv, 50-500MPa. Bakar, aluminij, željezo, titan. Materijali ove skupine su temelj mnogih strukturnih legura.
- Visoka čvrstoća, preko 500MPa. Na primjer, molibden i volfram.
Tablica čvrstoće metala
| metalni | Otpor, MPa |
|---|---|
| bakar | 200-250 |
| srebro | 150 |
| lim | 27 |
| zlato | 120 |
| voditi | 18 |
| cink | 120-140 |
| magnezij | 120-200 |
| željezo | 200-300 |
| aluminijum | 120 |
| titan | 580 |
Najčešće legure u svakodnevnom životu
Kao što se vidi iz tablice, točke tališta elemenata uvelike se razlikuju čak i u materijalima koji se često nalaze u svakodnevnom životu.
Dakle, minimalna talište žive je -38, 9 ° C, tako da je na sobnoj temperaturi već u tekućem stanju. To objašnjava činjenicu da termometri za kućanstvo imaju nižu oznaku od -39 stupnjeva Celzijusa: ispod ovog pokazatelja, živa prelazi u čvrsto stanje.
Prevari, najčešći u domaćoj upotrebi, sadrže značajan postotak kositra koji ima talište 231, 9 ° C, pa se većina prodavača topi pri radnoj temperaturi željeza od 250-400 ° C.
Pored toga, postoje topljivi lemilice s nižom granicom taline, do 30 ° C, a koriste se kada je pregrijavanje lemljenog materijala opasno. U te svrhe postoje prodavači s bizmutom, a taljenje tih materijala nalazi se u rasponu od 29, 7 - 120 ° C.
Taljenje visoko ugljičnih materijala, ovisno o legirajućim komponentama, kreće se u rasponu od 1100 do 1500 ° C.
Talište metala i njihovih legura nalazi se u vrlo širokom temperaturnom rasponu, od vrlo niskih temperatura (živa) do granice od nekoliko tisuća stupnjeva. Poznavanje ovih pokazatelja, kao i drugih fizikalnih svojstava, vrlo je važno za ljude koji rade u metalurškom polju. Na primjer, poznavanje temperature pri kojoj se zlato i drugi metali tope korisno je draguljima, kotačima i topionicama.