V metalurški industriji je eno od glavnih področij ulivanje kovin in njihovih zlitin zaradi poceni in relativno enostavnosti postopka. Kalupi so lahko oblikovani v poljubni obliki različnih dimenzij, od majhnih do velikih; Primeren je tako za množično kot za individualno proizvodnjo.
Litje je eno najstarejših področij obdelave kovin in se začne okoli bronaste dobe: 7–3 tisočletja pred našim štetjem. e. Od takrat so odkrili veliko materialov, kar je privedlo do razvoja tehnologije in povečanih zahtev za livarsko industrijo.
Danes obstaja veliko področij in vrst ulivanja, ki se med tehnološkim postopkom razlikujejo. Ena stvar ostane nespremenjena - fizikalna lastnost kovin prehaja iz trdnih v tekoče in pomembno je vedeti, pri kateri temperaturi se začne taljenje različnih vrst kovin in njihovih zlitin.
Postopek taljenja kovin
Ta postopek pomeni prehod snovi iz trdnega v tekoče stanje. Ko dosežemo tališče, je kovina lahko v trdnem in v tekočem stanju, nadaljnje povečanje bo vodilo do popolnega prehoda materiala v tekoče.
Enako se zgodi pri strjevanju - ko bo dosežena meja taljenja, bo snov začela prehajati iz tekočega v trdno stanje, temperatura pa se ne bo spremenila, dokler se ne v celoti kristalizira.
Upoštevati je treba, da to pravilo velja samo za čisto kovino. Zlitine nimajo jasne temperaturne meje in prehajajo v določen obseg :
- Solidus je temperaturna črta, pri kateri se začne topiti najbolj topljiva komponenta zlitine.
- Tekočina je končno tališče vseh komponent, pod katerimi se začnejo pojavljati prvi zlitinski kristali.
Nemogoče je natančno izmeriti tališče takšnih snovi; številčna vrzel je označena s prehodnim stanjem stanj.
Glede na temperaturo, s katero se začne taljenje kovin, jih običajno delimo na :
- Topljivo, do 600 ° C. Sem spadajo kositer, cink, svinec in drugi.
- Srednje taljenje, do 1600 ° C. Najpogostejše zlitine in kovine, kot so zlato, srebro, baker, železo, aluminij.
- Ognjevarni, nad 1600 ° C. Titan, molibden, volfram, krom.
Obstaja tudi vrelišče - točka, ko staljena kovina doseže prehod v plinasto stanje. To je zelo visoka temperatura, običajno 2-krat večja od taline.
Tlačni učinek
Tališče in enaka temperatura strjevanja sta odvisna od tlaka, ki naraščata s povečanjem. To je posledica dejstva, da se z naraščajočim pritiskom atomi približajo drug drugemu, za uničenje kristalne rešetke pa jih je treba odstraniti. Pri povišanem tlaku je potrebna velika energija toplotnega gibanja in ustrezna temperatura taljenja se poveča.
Obstajajo izjeme, ko se temperatura, potrebna za prehod v tekoče stanje, s povečanim tlakom zniža. Te snovi vključujejo led, bizmut, germanij in antimono.
Tabela tališča
Za vse osebe, povezane z metalurško industrijo, je pomembno, ali gre za varilca, kolesca, talilnika ali draguljarja, poznati temperature, pri katerih se topijo materiali, s katerimi dela. Spodnja tabela prikazuje tališča najpogostejših snovi.
Tabela temperatur taljenja kovin in zlitin
| Naslov | T pl, ° C |
|---|---|
| Aluminij | 660.4 |
| Baker | 1084, 5 |
| Kositer | 231.9 |
| Cink | 419.5 |
| Volfram | 3420 |
| Nikelj | 1455 |
| Srebrna | 960 |
| Zlato | 1064.4 |
| Platina | 1768 |
| Titan | 1668 |
| Duralumin | 650 |
| Ogljikovo jeklo | 1100-1500 |
| Lito železo | 1110-1400 |
| Železo | 1539 |
| Živo srebro | -38, 9 |
| Cupronickel | 1170 |
| Cirkonij | 3530 |
| Silicij | 1414 |
| Nihrom | 1400 |
| Bizmut | 271.4 |
| Germanij | 938.2 |
| Klobuk | 1300-1500 |
| Bronasta | 930-1140 |
| Kobalt | 1494 |
| Kalij | 63 |
| Natrij | 93.8 |
| Medenina | 1000 |
| Magnezij | 650 |
| Mangan | 1246 |
| Chrome | 2130 |
| Molibden | 2890 |
| Svinec | 327.4 |
| Berilij | 1287 |
| Zmagala bo | 3150 |
| Fehral | 1460 |
| Antimona | 630.6 |
| titanov karbid | 3150 |
| cirkonijev karbid | 3530 |
| Galij | 29, 76 |
Poleg talilne mize je še veliko drugih nosilnih materialov. Na primer, odgovor na vprašanje, kakšno je vrelišče železa, leži v vrelišču snovi. Poleg vretja imajo kovine še vrsto drugih fizikalnih lastnosti, kot je trdnost.
Kovinska trdnost
Poleg sposobnosti prehoda iz trdne v tekočo je ena pomembnih lastnosti materiala njegova trdnost - sposobnost trdne snovi, da se upira lomu in nepovratnim spremembam oblike. Glavni indikator trdnosti je odpornost, ki nastane zaradi razpada gredice, ki je bila predhodno izgorela. Koncept jakosti ne velja za živo srebro, ker je v tekočem stanju. Oznaka moči je sprejeta v MPa - Mega Pascalih.
Obstajajo naslednje skupine trdnosti kovin :
- Krhka. Njihova odpornost ne presega 50MPa. Sem spadajo kositer, svinec, mehke alkalijske kovine
- Trpežna, 50-500MPa. Baker, aluminij, železo, titan. Materiali te skupine so osnova mnogih strukturnih zlitin.
- Visoka trdnost, več kot 500MPa. Na primer, molibden in volfram.
Tabela o kovinski jakosti
| Kovinski | Odpornost, MPa |
|---|---|
| Baker | 200-250 |
| Srebrna | 150 |
| Kositer | 27 |
| Zlato | 120 |
| Svinec | 18 |
| Cink | 120-140 |
| Magnezij | 120–200 |
| Železo | 200-300 |
| Aluminij | 120 |
| Titan | 580 |
Najpogostejše zlitine v vsakdanjem življenju
Kot je razvidno iz tabele, se tališča elementov močno razlikujejo, tudi pri materialih, ki jih pogosto najdemo v vsakdanjem življenju.
Torej je najnižje tališče živega srebra -38, 9 ° C, torej je pri sobni temperaturi že v tekočem stanju. To pojasnjuje dejstvo, da imajo termometri za gospodinjstvo nižjo oznako -39 stopinj Celzija: pod tem kazalcem živo srebro preide v trdno stanje.
Prodajalci, najpogostejši v domači uporabi, vsebujejo pomemben odstotek kositra s tališčem 231, 9 ° C, zato se večina prodajalcev topi pri delovni temperaturi 250-400 ° C spajkalnika.
Poleg tega obstajajo taljivi talji z nižjo mejo taline do 30 ° C in se uporabljajo, kadar je nevarno pregrevanje spajkalnih materialov. Za te namene obstajajo prodajalci z bizmutom, taljenje teh materialov pa je v območju od 29, 7 - 120 ° C.
Taljenje visoko ogljikovih materialov, odvisno od legirnih komponent, je v območju od 1100 do 1500 ° C.
Tališča kovin in njihovih zlitin so v zelo širokem temperaturnem območju, od zelo nizkih temperatur (živo srebro) do meja več tisoč stopinj. Poznavanje teh kazalnikov, pa tudi drugih fizikalnih lastnosti, je zelo pomembno za ljudi, ki delajo na metalurškem področju. Na primer, poznavanje temperature, pri kateri se zlato in druge kovine topijo, je koristno draguljarjem, kolescem in talilnicam.