При скольки градусах плавится чугун: при скольких градусах он плавится? Сравнение со сталью и железом, с алюминием и медью. Температура плавки ковкого и другого чугуна

Содержание

при скольких градусах он плавится? Сравнение со сталью и железом, с алюминием и медью. Температура плавки ковкого и другого чугуна

Чугун представляет собой сплав железа, в котором концентрация углерода составляет более 2%. Кроме того, здесь могут присутствовать различные вещества в виде серы, фосфора, марганца и других добавок. Именно поэтому материал делится на множество видов, которые определяют температуру плавления и особенности нагревания. Наиболее известной маркой на сегодняшний день является литейный чугун, который от других разновидностей отличается не только текстурой и назначением, но и температурой плавления.

От чего зависит и на что влияет?

Температура плавления чугуна зависит не только от его характеристик и свойств, но и от примесей и различных химических элементов.

Среди основных добавок можно отметить следующие.

  • Магний. Он дает возможность создавать шаровидные зёрна в материале, что способствует увеличению прочностных характеристик и твердости заготовки. Именно поэтому чугун с высокой концентрацией магния плавится намного дольше, и для этого необходимы высокие температуры.

  • Марганец, который способствует замедлению графитизации. Это также увеличивает стойкость материала к воздействию огня, что приводит к необходимости создавать высокие температуры для плавления чугуна.

  • Фосфор. При добавлении большого количества фосфора в сплав удаётся в значительной степени улучшить стойкость к износу и прочность материала, благодаря чему расплавить его не так уж и легко.

Показатели для разных видов

В зависимости от того, какой именно чугун используется, может меняться его температура плавления. Вне зависимости от разновидности, этот материал может похвастаться своими замечательными литейными свойствами, а также отличной жидкотекучестью. Именно это выделяет этот материал на фоне стали и других подобных металлов, существенно упрощая процесс его обработки плавления.

Одним из наиболее популярных на сегодняшний день является именно литейный чугун, температура плавления которого составляет около 1000 градусов. В большинстве случаев сварка производится при помощи флюса, который может использоваться в виде обычной пасты.

Намного выше температура плавления чугуна, в котором есть частицы графита. Наличие подобных компонентов усиливает стойкость материала к высоким температурам, поэтому для плавления понадобится не менее чем 1500 градусов.

Отдельного внимания также заслуживает полусинтетический чугун, который может плавиться только в результате плавления шихты. Диапазон температуры также составляет около 1400-1500 градусов, а сам процесс позволяет создавать шлаковые покровы и плавка.

Белый чугун плавится намного легче, так как отличается особой формой углерода, представленной в виде карбида. Это делает материал довольно хрупким и легким в обработке, поэтому его практически не используют в промышленности без каких-либо примесей.

Серый чугун более сложен в обработке, так как он насыщается углеродом, способствующим усилению прочностных характеристик материала.

А наиболее сложным в плавлении является ковкий чугун, который может похвастаться наличием графитовых зерен. В результате получается высокопрочный материал, для плавления которого необходима температура в 2000 градусов и более.

Сравнение с температурой плавления других материалов

Такие материалы, как алюминий и медь, плавятся при более низких температурах, чем чугун, а вот со сталью дела обстоят немного иначе. Сталь представляет собой более прочный и стойкий к высоким температурам материал, поэтому и условия для его плавления совсем другие. Если для чугуна достаточно температуры в 1000 градусов, то для стали этот показатель увеличивается до 2500 градусов. Кроме того, на рынке можно найти разновидности материала, который включает в себя множество добавок для усиления прочностных характеристик стали, что приводит к необходимости создавать температурные режимы в 3000 градусов и выше.

Что касается алюминия и меди, то для их плавления достаточно 800 градусов, что стало возможным благодаря их способности быстро окисляться и минимальным прочностным характеристикам.

​​​​Таким образом, чугун в основном плавится при температурах выше 1000 градусов, а точно температурный режим подбирается в зависимости от разновидности этого металла, наличия добавок и условий эксплуатации.

Таблица температуры плавления (tпл) металлов и сплавов при нормальном атмосферном давлении

Металл или сплав tпл. С
Алюминий 660,4
Вольфрам 3420
Германий 937
Дуралюмин ~650
Железо 1539
Золото 1064?4
Инвар 1425
Иридий 2447
Калий 63,6
Карбиды гафния 3890
ниобия 3760
титана 3150
циркония 3530
Константин ~1260
Кремний 1415
Латунь ~1000
Легкоплавкий сплав 60,5
Магний 650
Медь 1084,5
Натрий 97,8
Нейзильбер ~1100
Никель 1455
Нихром ~1400
Олово 231,9
Осмий 3030
Платина 17772
Ртуть
38,9
Свинец 327,4
Серебро 961,9
Сталь 1300-1500
Фехраль ~1460
Цезий 28,4
Цинк 419,5
Чугун 1100-1300

Вернуться в раздел аналитики

Запись опубликована автором admin в рубрике Полезные материалы. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Температура кипения и плавления металлов, температура плавления стали

Температура кипения и плавления металлов

В таблице представлена температура плавления металлов tпл, их температура кипения tк при атмосферном давлении, плотность металлов ρ при 25°С и теплопроводность λ при 27°С.

Температура плавления металлов, а также их плотность и теплопроводность приведены в таблице для следующих металлов: актиний Ac, серебро Ag, алюминий Al, золото Au, барий Ba, берилий Be, висмут Bi, кальций Ca, кадмий Cd, кобальт Co, хром Cr, цезий Cs, медь Cu, железо Fe, галлий Ga, гафний Hf, ртуть Hg, индий In, иридий Ir, калий K, литий Li, магний Mg, марганец Mn, молибден Mo, натрий Na, ниобий Nb, никель Ni, нептуний Np, осмий Os, протактиний Pa, свинец Pb, палладий Pd, полоний Po, платина Pt, плутоний Pu, радий Ra, рубидий Pb, рений Re, родий Rh, рутений Ru, сурьма Sb, олово Sn, стронций Sr, тантал Ta, технеций Tc, торий Th, титан Ti, таллий Tl, уран U, ванадий V, вольфрам W, цинк Zn, цирконий Zr.

По данным таблицы видно, что температура плавления металлов изменяется в широком диапазоне (от -38,83°С у ртути до 3422°С у вольфрама). Низкой положительной температурой плавления обладают такие металлы, как литий (18,05°С), цезий (28,44°С), рубидий (39,3°С) и другие щелочные металлы.

Наиболее тугоплавкими являются следующие металлы: гафний, иридий, молибден, ниобий, осмий, рений, рутений, тантал, технеций, вольфрам. Температура плавления этих металлов выше 2000°С.

Приведем примеры температуры плавления металлов, широко применяемых в промышленности и в быту:

  • температура плавления алюминия 660,32 °С;
  • температура плавления меди 1084,62 °С;
  • температура плавления свинца 327,46 °С;
  • температура плавления золота 1064,18 °С;
  • температура плавления олова 231,93 °С;
  • температура плавления серебра 961,78 °С;
  • температура плавления ртути -38,83°С.

Максимальной температурой кипения из металлов, представленных в таблице, обладает рений Re — она составляет 5596°С. Также высокими температурами кипения обладают металлы, относящиеся к группе с высокой температурой плавления.

Плотность металлов в таблице находится в диапазоне от 0,534 до 22,59 г/см3, то есть самым легким металлом является литий, а самым тяжелым металлом осмий. Следует отметить, что осмий имеет плотность большую, чем плотность урана и даже плутония при комнатной температуре.

Теплопроводность металлов в таблице изменяется от 6,3 до 427 Вт/(м·град), таким образом хуже всего проводит тепло такой металл, как нептуний, а лучшим теплопроводящим металлом является серебро.

Температура плавления стали

Представлена таблица значений температуры плавления стали распространенных марок. Рассмотрены стали для отливок, конструкционные, жаропрочные, углеродистые и другие классы сталей.

Температура плавления стали находится в диапазоне от 1350 до 1535°С. Стали в таблице расположены в порядке возрастания их температуры плавления.

Температура плавления стали — таблица
Сталь tпл, °С Сталь tпл, °С
Стали для отливок Х28Л и Х34Л 1350 Коррозионно-стойкая жаропрочная 12Х18Н9Т 1425
Сталь конструкционная 12Х18Н10Т 1400 Жаропрочная высоколегированная 20Х23Н13 1440
Жаропрочная высоколегированная 20Х20Н14С2 1400 Жаропрочная высоколегированная 40Х10С2М 1480
Жаропрочная высоколегированная 20Х25Н20С2 1400 Сталь коррозионно-стойкая Х25С3Н (ЭИ261) 1480
Сталь конструкционная 12Х18Н10 1410 Жаропрочная высоколегированная 40Х9С2 (ЭСХ8) 1480
Коррозионно-стойкая жаропрочная 12Х18Н9 1410 Коррозионно-стойкие обыкновенные 95Х18…15Х28 1500
Сталь жаропрочная Х20Н35 1410 Коррозионно-стойкая жаропрочная 15Х25Т (ЭИ439) 1500
Жаропрочная высоколегированная 20Х23Н18 (ЭИ417) 1415 Углеродистые стали 1535

Источники:

  1. Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник. — М: Советская школа, 2005. — 608 с.
  2. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
  3. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

Температура плавления металлов, сплавов, фосфора и кремния, в °C и °F

Алюминий (Al) / Aluminum 660 1220
Алюминиевые сплавы / Aluminum Alloy 463 — 671 865 — 1240
Баббит = Babbitt 249 480
Бериллий (Be) = Beryllium 1285 2345
Бронза алюминиевая = Aluminum Bronze 1027 — 1038 1881 — 1900
Бронза бериллиевая, бериллиевая бронза = Beryllium Copper 865 — 955 1587 — 1750
Бронза марганцовистая = Manganese bronze 865 — 890 1590 — 1630
Ванадий (V), Vanadium 1900 3450
Висмут (Bi) = Bismuth 271. 4 520.5
Вольфрам (W), Tungsten 3400 6150
Железо ковкое (Fe)  = Carbon Steel 1482 — 1593 2700 — 2900
Золото (Au) чистое 999 пробы  100% золото = Gold 24K Pure 1063 1945
Инконель, жаропрочный никелехромовый сплав = Inconel 1390 — 1425 2540 — 2600
Инколой, жаропрочный никелехромовый сплав = Incoloy 1390 — 1425 2540 — 2600
Иридий (Ir), Iridium 2450 4440
Кадмий (Cd) = Cadmium 321 610
Калий (K) = Potassium 63.3 146
Кобальт (Co) = Cobalt 1495 2723
Кремний (Si) = Silicon 1411 2572
Латунь желтая = Brass, Yellow 905-932 1660-1710
Латунь морская = Морская латунь (29-30% Zn, 70% Cu-1% Sn и 0,02-0,05% As) = Admiralty Brass 900 — 940 1650 — 1720
Латунь красная = Brass, Red 990 — 1025 1810 — 1880
Медь (Cu) = Copper 1084 1983
Мельхиор, купроникель = Cupronickel 1170 — 1240 2140 — 2260
Магний (Mg), Magnesium 650 1200
Магниевые сплавы = Magnesium Alloy 349 — 649 660 — 1200
Марганец (Mn), Manganese 1244 2271
Молибден (Mo), Molybdenum 2620 4750
Монель (до 67 % никеля и до 38 % меди) = Monel 1300 — 1350 2370 — 2460
Натрий (Na) = Sodium 97. 83 208
Никель (Ni), Nickel 1453 2647
Ниобий (Nb), Niobium (Columbium) 2470 4473
Олово (Sn), Tin 232 449.4
Осмий (Os), Osmium 3025 5477
Палладий (Pd), Palladium 1555 2831
Платина (Pt),Platinum 1770 3220
Плутоний (Pu), Plutonium 640 1180
Рений (Re), Rhenium 3186 5767
Родий (Rh) = Rhodium 1965 3569
Ртуть (Hg) = Mercury -38.86 -37.95
Рутений (Ru) = Ruthenium 2482 4500
Селен (Se) = Selenium 217 423
Cеребро 900 пробы = Coin Silver 879 1615
Серебро (Ar) чистое = Pure Silver 961 1761
Cеребро 925 пробы = Sterling Silver 893 1640
Свинец (Pb), Lead 327. 5 621
Сталь углеродистая = Carbon Steel 1425 — 1540 2600 — 2800
Сталь нержавеющая = Stainless Steel 1510 2750
Сурьма (Sb) = Antimony 630 1170
Тантал (Ta) = Tantalum 2980 5400
Титан (Ti), Titanium 1670 3040
Торий (Th), Thorium 1750 3180
Уран (U), Uranium 1132 2070
Фосфор (P), Phosphorus 44 111
Хастелой С, Hastelloy C (54,5-59,5% Ni; 15-19% Mo; 0,04-0,15% C; 4-7% Fe; 13-16% Cr; 3,5-5,5% W) 1320 — 1350 2410 — 2460
Хром (Cr) = Chromium 1860 3380
Цинк (Zn), Zinc 419. 5 787
Цирконий (Zr), Zirconium 1854 3369
Чугун серый = Grey Cast Iron 1127 — 1204 2060 — 2200
Чугун Ковкий, Ductile Iron 1149 2100

таблица по возрастанию в градусах, самая высокая температура плавления

Таблица температур плавления

Узнать какая нужна температура для плавления металлов, поможет таблица по возрастанию температурных показателей.

Элемент или соединениеНеобходимый температурный режим
Литий+18°С
Калий+63,6°С
Индий+156,6°С
Олово+232°С
Таллий+304°С
Кадмий+321°С
Свинец+327°С
Цинк+420°С

Таблица плавления среднеплавких металлов и сплавов.

Элемент либо сплавТемпературный режим
Магний+650°С
Алюминий+660°С
Барий+727°С
Серебро+960°С
Золото+1063°С
Марганец+1246°С
Медь+1083°С
Никель+1455°С
Кобальт+1495°С
Железо+1539°С
Дюрали+650°С
Латуни+950…1050°С
Чугун+1100…1300°С
Углеродистые стали+1300…1500°С
Нихром+1400°С

Таблица плавления тугоплавких металлов и сплавов.

Наименование элементаТемпературный режим
Титан+1680°С
Платина+1769,3°С
Хром+1907°С
Цирконий+1855°С
Ванадий+1910°С
Иридий+2447°С
Молибден+2623°С
Тантал+3017°С
Вольфрам+3420°С

Классификация металлов по температуре плавления

Разные металлы могут переходить в жидкое состояние при разной температуре. Вследствие этого выделяют определённую классификацию. Их делят следующим образом:

  1. Легкоплавкие — те элементы, которые могут становиться жидкими уже при температуре ниже 600 градусов. К ним относят цинк, олово, свинец и пр. Их можно расплавить даже в домашних условиях — просто нужно разогреть при помощи плиты или паяльника. Такие виды нашли применение в технике и электронике. Они используются для соединения элементов из металла и движения электрического тока. Олово плавится при 232 градусах, а цинк — при 419 градусах.
  2. Среднеплавкие — элементы, которые начинают расплавляться при температуре от шестисот до тысячи шестисот градусов. Эти элементы используют по большей части для строительных элементов и металлоконструкций, то есть при создании арматур, плит и строительных блоков. В эту группу входят: железо, медь, алюминий. Температура плавления алюминия сравнительно низка и составляет 660 градусов. А вот железо начинает переходить в жидкое состояние лишь при температуре 1539 градусов. Это один из самых распространенных металлов, используемых в промышленности, особенно в автомобильной. Однако железо подвержено коррозии, то есть ржавчине, поэтому ему требуется специальная поверхностная обработка. Его необходимо покрывать краской или олифой, и не допускать попадание влаги.
  3. Тугоплавкие — это такие материалы, которые расплавляются и становятся жидкими при температуре выше 1600 градусов. В эту группу относят вольфрам, титан, платину, хром и т. п. Они используются в ядерной промышленности и для некоторых машинных деталей. Они могут применяться для расплавки других металлов, изготовления высоковольтных проводов или проволоки. Платину можно расплавить при 1769 градусах, а вольфрам — при 3420 °C.

Читать также: Устройство для размагничивания инструмента

Единственный элемент, который при обычных условиях находится в жидком состоянии — это ртуть. Температура его плавления составляет минус 39 градусов и его пары являются ядовитыми, поэтому его используют только в лабораториях и закрытых ёмкостях.

Почти все металлы при нормальных условиях представляют собой твердые вещества. Но при определенных температурах они могут изменять свое агрегатное состояние и становиться жидкими. Давайте узнаем, какая температура плавления металла самая высокая? Какая самая низкая?

Что такое температура плавления

Каждый металл имеет неповторимые свойства, и в этот список входит температура плавления. При плавке металл уходит из одного состояния в другое, а именно из твёрдого превращается в жидкое. Чтобы сплавить металл, нужно приблизить к нему тепло и нагреть до необходимой температуры – этот процесс и называется температурой плавления. В момент, когда температура доходит до нужной отметки, он ещё может пребывать в твёрдом состоянии. Если продолжать воздействие – металл или сплав начнет плавиться.

Интересное: Контроль неразрушающий соединения сварные методы ультразвуковые

Плавление и кипение – это не одно и то же. Точкой перехода вещества из твердого состояния в жидкое, зачастую называют температуру плавления металла. В расплавленном состоянии у молекул нет определенного расположения, но притяжение сдерживает их рядом, в жидком виде кристаллическое тело оставляет объем, но форма теряется.

При кипении объем теряется, молекулы между собой очень слабо взаимодействуют, движутся хаотично в разных направлениях, совершают отрыв от поверхности. Температура кипения – это процесс, при котором давление металлического пара приравнивается к давлению внешней среды.

Для того, чтобы упростить разницу между критическими точками нагрева мы подготовили для вас простую таблицу:

СвойствоТемпература плавкиТемпература кипения
Физическое состояниеСплав переходит в расплав, разрушается кристаллическая структура, проходит зернистостьПереходит в состояние газа, некоторые молекулы могут улетать за пределы расплава
Фазовый переходРавновесие между твердым состоянием и жидкимРавновесие давления между парами металла и воздухом
Влияние внешнего давленияНет измененийИзменения есть, температура уменьшается при разряжении

При какой температуре плавится

Металлические элементы, какими бы они ни были — плавятся почти один в один. Этот процесс происходит при нагреве. Оно может быть, как внешнее, так и внутреннее. Первое проходит в печи, а для второго используют резистивный нагрев, пропуская электричество либо индукционный нагрев. Воздействие выходит практически схожее. При нагреве, увеличивается амплитуда колебаний молекул. Образуются структурные дефекты решётки, которые сопровождаются обрывом межатомных связей. Под процессом разрушения решётки и скоплением подобных дефектов и подразумевается плавление.

У разных веществ разные температуры плавления. Теоретически, металлы делят на:

  1. Легкоплавкие – достаточно температуры до 600 градусов Цельсия, для получения жидкого вещества.
  2. Среднеплавкие – необходима температура от 600 до 1600 ⁰С.
  3. Тугоплавкие – это металлы, для плавления которых требуется температура выше 1600 ⁰С.

Плавление железа

Температура плавления железа достаточно высока. Для технически чистого элемента требуется температура +1539 °C. В этом веществе имеется примесь — сера, а извлечь ее допустимо лишь в жидком виде.

Интересное: Описание прямой и обратной полярности при сварке

Без примесей чистый материал можно получить при электролизе солей металла.

Плавление чугуна

Чугун – это лучший металл для плавки. Высокий показатель жидкотекучести и низкий показатель усадки дают возможность эффективнее пользоваться им при литье. Далее рассмотрим показатели температуры кипения чугуна в градусах Цельсия:

  • Серый — температурный режим может достигать отметки 1260 градусов. При заливке в формы температура может подниматься до 1400.
  • Белый — температура достигает отметки 1350 градусов. В формы заливается при показателе 1450.

Важно! Показатели плавления такого металла, как чугун – на 400 градусов ниже, по сравнению со сталью. Это значительно снижает затраты энергии при обработке.

Плавление стали


Плавления стали при температуре 1400 °C
Сталь — это сплав железа с примесью углерода. Её главная польза — прочность, поскольку это вещество способно на протяжении длительного времени сохранять свой объем и форму. Связано это с тем, что частицы находятся в положении равновесия. Таким образом силы притяжения и отталкивания между частицами равны.

Справка! Сталь плавится при 1400 °C.

Плавление алюминия и меди

Температура плавления алюминия равна 660 градусам, это означает то, что расплавить его можно в домашних условиях.

Чистой меди – 1083 градусов, а для медных сплавов составляет от 930 до 1140 градусов.

Прочность металлов

Помимо способности перехода из твердого в жидкое состояние, одним из важных свойств материала является его прочность — возможность твердого тела сопротивлению разрушению и необратимым изменениям формы. Основным показателем прочности считается сопротивление возникающее при разрыве заготовки, предварительно отожженной. Понятие прочности не применимо к ртути, поскольку она находится в жидком состоянии. Обозначение прочности принято в МПа — Мега Паскалях.

Существуют следующие группы прочности металлов:

  • Непрочные. Их сопротивление не превышает 50МПа. К ним относят олово, свинец, мягкощелочные металлы
  • Прочные, 50−500МПа. Медь, алюминий, железо, титан. Материалы этой группы являются основой многих конструкционных сплавов.
  • Высокопрочные, свыше 500МПа. Например, молибден и вольфрам.

Таблица прочности металлов

МеталлСопротивление, МПа
Медь200−250
Серебро150
Олово27
Золото120
Свинец18
Цинк120−140
Магний120−200
Железо200−300
Алюминий120
Титан580

Наиболее распространенные в быту сплавы

Как видно из таблицы, точки плавления элементов сильно разнятся даже у часто встречающихся в быту материалов.

Так, минимальная температура плавления у ртути -38,9 °C, поэтому в условиях комнатной температуры она уже в жидком состоянии. Именно этим объясняется то, что бытовые термометры имеют нижнюю отметку в -39 градусов Цельсия: ниже этого показателя ртуть переходит в твердое состояние.

Припои, наиболее распространенные в бытовом применении, имеют в своем составе значительный процент содержания олова, имеющего точку плавления 231.9 °C, поэтому большая часть припоев плавится при рабочей температуре паяльника 250−400°C.

Помимо этого, существуют легкоплавкие припои с более низкой границей расплава, до 30 °C и применяются тогда, когда опасен перегрев спаиваемых материалов. Для этих целей существуют припои с висмутом, и плавка данных материалов лежит в интервале от 29,7 — 120 °C.

Расплавление высокоуглеродистых материалов в зависимости от легирующих компонентов лежит в границах от 1100 до 1500 °C.

Точки плавления металлов и их сплавов находятся в очень широком температурном диапазоне, от очень низких температур (ртуть) до границы в несколько тысяч градусов. Знание этих показателей, а так же других физических свойств очень важно для людей, которые работают в металлургической сфере. Например, знание того, при какой температуре плавится золото и другие металлы пригодятся ювелирам, литейщикам и плавильщикам.

Металлы плавятся, как правило, при очень высокой температуре, которая может достигать более 3 тыс. градусов. Хотя некоторые из них можно расплавить в домашних условиях, например, свинец или олово. А вот ртуть плавят при температуре минус 39 градусов. В домашних условиях этого добиться не удастся. Температура плавления — это один из важных показателей производства не только самого металла, но и его сплавов. Выплавляя сырье, специалисты учитывают и другие физические и химические свойства руды и металла.

Читать также: Гидроцилиндр из домкрата своими руками

От чего зависит температура плавления

Для разных веществ температура, при которой полностью перестраивается структура до жидкого состояния – разная. Если взять во внимание металлы и сплавы, то стоит подметить такие моменты:

  1. В чистом виде не часто можно встретить металлы. Температура напрямую зависит от его состава. В качестве примера укажем олово, к которому могут добавлять другие вещества (например, серебро). Примеси позволяют делать материал более либо менее устойчивым к нагреву.
  2. Бывают сплавы, которые благодаря своему химическому составу могут переходить в жидкое состояние при температуре свыше ста пятидесяти градусов. Также бывают сплавы, которые могут «держаться» при нагреве до трех тысяч градусов и выше. С учетом того, что при изменении кристаллической решетки меняются физические и механические качества, а условия эксплуатации могут определяться температурой нагрева. Стоит отметить, что точка плавления металла — важное свойство вещества. Пример этому – авиационное оборудование.

Интересное: Особенности контроля сварных соединений

Термообработка, в большинстве случаев, почти не изменяет устойчивость к нагреву. Единственно верным способом увеличения устойчивости к нагреванию можно назвать внесение изменений в химический состав, для этого и проводят легирование стали.

Железо и его свойства

Железо — это химический элемент, который в таблице Менделеева находится под номером 26. Это один из самых распространенных элементов во всей Солнечной системе. Согласно материалам исследований, в составе ядра Земли находится примерно 79−85% этого вещества. В земной коре его тоже присутствует большое количество, но оно уступает алюминию.

В чистом виде металл имеет белый цвет с чуть серебристым оттенком. Он пластичен, но имеющиеся в нем примеси могут определять его физические свойства. Реагирует на магнит.

Железо присутствует в воде. В речных водах его концентрация равна примерно 2 мг/л металла. В морской воде его содержание может быть ниже в сто или даже тысячу раз.

Оксид железа — это основная форма, добыча которой осуществляется и которая находится в природе. Оксидное железо может располагаться в самой верхней части земной коры и быть составляющей осадочных образований.

Элемент, находящийся на двадцать шестом месте в таблице Менделеева, может иметь несколько степеней окисления. Именно они определяют его геохимическую особенность нахождения в определенной среде. В ядре Земли металл присутствует в нейтральной форме.

У какого металла самая высокая температура плавления


Вольфрам – самый тугоплавкий металл, 3422 °C (6170 °F).
Твердый, тугоплавкий, достаточно тяжелый материал светло-серого цвета, который имеет металлический блеск. Механической обработке поддается с трудом. При комнатной температуре достаточно хрупок и ломается. Ломкость металла связана с загрязнением примесями углерода и кислорода.

Примечание! Технически, чистый металл при температуре выше четырехсот градусов по Цельсию становится очень пластичным. Демонстрирует химическую инертность, неохотно вступает в реакции с другими элементами. В природе встречается в виде таких сложных минералов, как: гюбнерит, шеелит, ферберит и вольфрамит.

Вольфрам можно получить из руды, благодаря сложным химическим переработкам, в качестве порошка. Используя прессование и спекание, из него создают детали обычной формы и бруски.

Вольфрам — крайне стойкий элемент к любым температурным воздействиям. По этой причине размягчить вольфрам не могли более сотни лет. Не существовало такой печи, которая смогла бы нагреться до нескольких тысяч градусов по Цельсию. Ученым удалось доказать, что это самый тугоплавкий металл. Хотя бытует мнение, что сиборгий, по некоторым теоретическим данным, имеет большую тугоплавкость, но это лишь предположение, поскольку он является радиоактивным элементом и у него небольшой срок существования.

Изменение свойств металла при нагреве и ковке

Справочная информация

1. Режимы нагрева металлов

Чтобы правильно вести процесс ковки, необходимо знать температуру начала и конца ковки каждого металла, каждой марки стали, т. е. знать ре­жимы нагрева.

Режим нагрева металла — это порядок и способ нагрева металла, который обеспечивает температуру и скорость, необходимые для получения заготовок, пригодных для ковки и получения из них качественных поковок.

Температура ковки для различных марок сталей не одинакова и зависит от их химического состава.  Чем больше углерода встали, тем ниже тем­пература плавления и ковки.

Температура нагрева металла для ковки имеет очень важное значение, так как может влиять на качество де­талей получаемых ковкой, поэтому за ней требуется по­стоянный контроль. Для этого в кузницах с нагреватель­ными печами используют термопары и различные виды пирометров. При нагреве металла в горнах, как правило, можно приближенно определять температуру нагрева металлов на глаз по следующим цветам каления, при дневном освещении в тени:

Цвет нагретого металла               |               Температура………….. °С

Темно-коричневый (заметен в темноте)…..530 … 580

Коричнево-красный…………………………….580 … 650

Темно-красный………………………………….650… 730

Темно-вишнево-красный………………………730 … 770

Вишневый………………………………………..720 … 830

Светло-вишневый………………………………780… 830

Красный…………………………………………..830… 900

Светло-красный…………………………………900 … 1050

Желтый………………………………………….1050 … 1150

Светло-желтый…………………………………1150… 1250

Белый…………………………………………….1250 … 1300

При охлаждении металла цвет каления изменяется в об­ратной последовательности.

Температура нагрева сталей в начале ковки должна быть ниже их температуры плавления на 150…200°С. При более высокой температуре может наступить явление пережога. Во время ковки металл остывает и ковать его становится затруднительно, а затем и невоз­можно. Поэтому ковку металла следует заканчивать с температурой на 20 … 30 °С выше допускаемой темпе­ратуры ковки.

Время нагрева сталей зависит от размеров заготовок и Химического состава. С одной стороны, для уменьшения образования Окалины и увеличения производительности желательно уменьшать время нагрева. С другой, — заго­товки больших размеров, а также из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей следует нагревать посте­пенно и даже ступенчато.

2. Дефекты при нагреве и меры их предупреждения

При нагреве заготовок в них могут появиться следую­щие дефекты:

— окалинообразование или угар,

— обезуглеро­живание,

— недогрев металла,
— перегревмстальной заготовки,

— пережог металла.

Окалинообразование или угар получается в результате образования оксидов железа на поверхности заготовки яри ее нагреве. Образование окалины обычно называют угаром металла.

Окалина — это хрупкое и непрочное вещество с со­держанием до 30% железа. Угар стали, в результате об­разования окалины, может достигать 4 … 5% от массы заготовки за один нагрев в горнах и несколько меньше (до 3%) в нагревательных печах. Если учесть, что при ковке заготовку приходится нагревать несколько раз (иногда до шести), то станет ясно, какое большое коли­чество металла идет в отходы в результате угара металла.

Количество образующейся окалины зависит от ско­рости и температуры нагрева метелла, формы заготовки, химического состава стали, вида топлива, пламени и дру­гих факторов.

Обезуглероживание происходит одновременно с окисле­нием железа и выражается в том, что при нагреве стали углерод, содержащийся в ее верхних слоях, выгорает и сталь становится более мягкой. Значит химический со­став стали изменится и не будет соответствовать той марке, из которой должна быть изготовлена деталь. При умень­шении содержания углерода уменьшается прочность и твердость стали, ухудшается способность ее закалива­ться. Глубина обезуглероженного слоя может достигать 2 … 4 мм, поэтому обезуглероживание опасно и для мел­ких поковок, имеющих небольшие припуски и для поковок, которые после механической обработки подверга­ются закалке. Низкоуглеродистая сталь может не зака­литься.

Процесс обезуглероживания начинается при темпера­туре 800 … 850 °С. Интенсивность обезуглероживания зависит от содер­жания углерода в стали.

Чем больше углерода, тем мед­леннее идет обезуглероживание.

Недогрев — это такой нагрев металла, при котором заготовка нагрелась неравномерно по сечению или участ­кам длины. Очевидно, что такую заготовку нельзя вы­нимать из горна или печи и ковать. Если заготовка с од­ной стороны имеет белый цвет каления, а с другой еще желтый или красный, то из нее будет затруднительно получить поковку требуемой формы. Недогрев заготовок по толщине нельзя обнаружить по цвету каления. Поэ­тому необходимо знать расчетную или опытную норматив­ную величину продолжительности нагрева различных по сечению заготовок и строго ее придерживаться. Недогрев может появляться при плохом тепловом ре­жиме.

Перегрев нельзя обнаружить по внешнему виду нагре­той заготовки и даже в процессе ее ковки. Деталь, изго­товленная из перегретого металла, быстро ломается, так как перегретый металл имеет крупнозернистую струк­туру и поэтому не прочен. Сильно перегретая заготовка иногда разрушается уже при ковке — в углах появляются трещины. Для предотвращения перегрева не следует допу­скать выдержки заготовки в горне или печи при высокой температуре больше, чем рекомендуется расчетами или нормативами.

Пережог является опасным дефектом нагрева металла. Явление пережога объясняется следующим образом. При температуре выше 1250 … 1300 °С зерна металла стано­вятся очень крупными, а связь между ними настолько ослабевает, что начинает проникать кислород и сталь при действии на нее небольших сил разрушается. Переж­женную сталь необходимо отправлять на переплавку.

Пережог можно обнаружить по внешнему виду нагре­ваемого металла. Поверхность металла при пережоге имеет ослепительно белый искрящийся цвет. При пере­движении пережженной заготовки от нее отлетают ярко-белые искры.

Трещины и раскалывание поковок являются дефектами нагрева металла. Наиболее часто поковки с такими дефек­тами получают из легированных и инструментальных ста­лей вследствие несоблюдения режимов нагрева их и про­должения ковки с температурой ниже температуры окон­чания ковки.

3. Изменения, происходящие в металлах при нагреве и ковке

Пластичность стали увеличивается при нагреве, т. е. когда в ней начинаются внутренние превращения, состоя­щие в укрупнении зерен и ослаблении связей между ними. Поэтому прочность стали уменьшается, она становится мягкой и пластичной. Это позволяет с меньшими усилиями деформировать металлы.

Зернистое строение металла изменяется в зависимости от температуры и скорости деформирования его. Соот­ветственно этим воздействием на металл изменяется и прочность его.

Износостойкость стальной заготовки. Чем быстрее будет проходить процесс де­формации металла от начала ковки до конца ковки, тем металл будет прочнее, следовательно, ковку горячего металла рекомендуется проводить как можно быстрее и сильными ударами, потому что при ковке сильно нагре­того металла слабыми ударами в конце ковки он получа­ется – с крупнозернистым строением и поковка будет не прочной. Если требуется небольшая деформация металла, то перед ковкой его можно нагревать несколько ниже тем­пературы начала ковки, имея в виду, что ковка будет закончена до наступления критической тем­пературы (723 °С).

При продолжении ковки ниже критической температу­ры зерна пластически деформируются (вытягиваются) и остаются в напряженном состоянии, потому что при низкой температуре они уже не успевают переформиро­ваться в более мелкие зерна. После этого металл утрачи­вает пластичность и становится более прочным, твердым и хрупким.

Упрочнение металла под действием пласти­ческой деформации называется Наклепом или Нагартовкой. Наклеп не желателен, так как при этом, кроме хрупкости, резко уменьшается свойство металла обрабаты­ваться резанием.

Чугун температура плавления — Справочник химика 21

    Ферросплавы применяют для раскисления чугуна и сТали (ферромарганец, ферросилиций) или их легирования (феррованадий, феррохром, ферровольфрам и др.). Ферросплавы имеют более низкую чем соответствующие элементы, температуру плавления, что облегчает их введение в жидкие сталь и чугун. [c.47]

    НОСТЬ характерна для большинства веществ. Если V (ж) — У(т) плавление вещества происходит с уменьшением объема системы, с повышением внешнего давления температура плавления вещества уменьшается. Такая закономерность справедлива для меньшего числа веществ, например для воды, галлия, висмута, некоторых сортов чугуна. Для равновесия жидкость пар уравнение Клапейрона—Клаузиуса принимает вид [c.328]


    Что имеет более низкую температуру плавления чугун обоих типов или чистое железо  [c.397]

    Как белый, так и серый чугун содержат примеси, которые снижают температуру плавления по сравнению с чистым железом- Таким образом, чугун обоих типов плавится при более низкой температуре, чем чистое железо. [c.399]

    Во всех указанных случаях (дР/дТ) > 0. Исключение составляют лишь Р — 7-кривые процессов плавления льда,висмута, галлия и некоторых сортов чугуна они имеют отрицательный угловой коэффициент. Этим объясняется, в частности, одна из аномалий воды, имеющая огромное практическое значение понижение температуры плавления льда с ростом давления. Эта аномалия в соответствии с принципом смещения равновесия обусловлена сжатием при плавлении. Она наблюдается лишь до 2200 атм выше этого давления AV меняет знак, ибо лед переходит в модификацию более плотную, чем вода . Исследования Бриджмена и Таммана показали, что лед существует в нескольких формах (см. рис. 52). [c.186]

    Доменный процесс приводит к получению чугуна. Чугун плавится приблизительно при МОО°С, тогда как температура плавления чистого железа выше 1500°С. Более низкая температура плавления чугуна объясняется наличием в нем различных примесей. [c.395]

    Получаемый продукт называется чугуном. Он состоит из железа — около 95% и примесей, понижающих температуру плавления углерода — до 4,5%, кремния — до 3%, марганца — до 2,5% вредные примеси сера — от 0,004 до 0,08% и фосфор — от 0,06 до 2,5%. [c.349]

    Фигурные детали из расплавов металлов изготовляют в литейных формах многократного либо одноразового использования [1, 2]. Литейные формы многократного использования (постоянные), изготовленные из металла, графита или керамики, применяют при разливке цветных металлов с низкой температурой плавления. Литейные формы одноразового пользования, изготовленные из формовочного песка, неорганических или органических связующих и различных добавок, применяют при разливке чугуна и других металлов. Расплавленный металл выливают в полость литейной формы, где он затвердевает в отливку нужной конфигурации. Под действием высокой температуры расплавленного металла форма становится хрупкой и легко удаляется с отливки для каждой разливки металла необходимо иметь одну форму и один стержень (рис. 14.1). [c.209]

    Необходимость получения больших масс железа вызывала увеличение объема доменных печей, применение каменного угля в виде кокса, содержащего большое количество серы. Повышение температуры доменного процесса позволило получать готовый продукт — чугун — в жидком состоянии, обеспечивая этим непрерывность процесса. Однако чугун — это сплав железа с углеродом растворяя в себе углерод, железо понижает свою температуру плавления и одновременно насыщается рядом примесей (Мп, 31, 8, Р), из которых сера и фосфор являются вредными. [c.362]


    У большинства веществ разность Уч— 1) положительна. Исключение составляют Н2О, В1, Оа и некоторые марки чугуна. При превращении лед — жидкая вода объем уменьшается (А / — отрицательная величина), поэтому температура плавления льда понижается при увеличении давления (на 0,007 °С при росте давления иа I ат). [c.56]

    Явление понижения температуры плавления растворов имеет важное значение как в природе, так и в технике. Например, выплавка чугуна из железной руды существен-но облегчается тем, что температура плавления восстановленного железа понижается примерно на 400 °С благодаря тому, что в нем растворяется углерод и другие элементы. То же относится и к тугоплавким оксидам, составляющим пустую породу, которые вместе с флюсами (СаО) образуют раствор (шлак), плавящийся при относительно низкой температуре. Это позволяет осуществлять непрерывно периодический процесс в доменных печах, выпуская из них жидкие чугун и шлак. [c.117]

    Температура плавления чистого железа превышает 15(Ю°С. Поскольку чугун содержит различные примеси, он плавится при более низкой температуре. [c.397]

    Происходит так называемое науглероживание железа, в ре-зультаге чего получается сплав железа с углеродом — чугун. Температура плавления чугуна (1140—1150°) ниже температуры плавления железа (1535°). Кроме келеза и углерода, в состав чугуна входят кремний, марганец, сера, фосфор и некоторые другие примеси. Чугун и шлак накапливаются на дне горна печи. Удельный вес чугуна около 7, а удельный вес шлака равеп около 2,3. Поэтому слой шлака в i opne находится сверху слоя чугуна, предохраняя последний от окисления. [c.272]

    В промышленности железо выплавляют из руд путем его восстановления коксом при высоких температурах. При этом получают чугун, содержащий 93—95% (масс.) Fe, 2—4% (масс.) С и примеси кремния, марганца, серы и фосфора. Чугун, по существу, является сплавом железа с перечисленными элементами. Температура плавления чугуна (от 1050 до 1135°С) значительно ниже, чем чистого же- еза (1539 °С). Выплавку чугуна производят в специальных вертикальных печах — домнах, диаметром 6—8 и высотой 25—31 м и более (рис. 77). Кожух доменных печей изготавливают из стали, а футеровку — из огнеупорного кирпича. [c.490]

    Чугун содержит Образующийся в домне расплавленный металл углерод, который выливают в изложницу, где он застывает в форме уменьшает его болванок или чушек . Чугун содержит ж4 % пластичность углерода. Присутствующий углерод снижает температуру плавления железа, увеличивает его твердость и уменьшает пластичность. При удалении углерода получается ковкое железо. Его называют пудлинговое (сварочное, ковкое) железо. Значительная часть выплавляемого железа перерабатывается в сталь на сталелитейных заводах. Сталь содержит менее 1,5 % углерода, а также добавки металлов. Получено тысячи различных сталей с разными свойствами и используемые для различных целей (табл. 24.5). [c.536]

    Кристаллическое вещество ярко-желтого цвета. Температура плавления 127° С. Содержание основного вещества не менее 98%, pH 1%-ного водного раствора — 7,5—8,5. Растворимость ингибитора прн 25° С в воде — 4,0, этаноле—1,0 г/100 г. Защищает от коррозии изделия из стали, чугуна, никеля, алюминия и его сплавов, серебра. Не защищает цинк, кадмий, магний и его сплавы. Воздействует на текстиль, дерево, пластик, бумагу, вызывает изменения окраски [c.106]

    Исследования сухого трения чугуна в паре с никелем и сплавом константан при контактном давлении 0,2—0,4 МПа и скорости скольжения 1—8 м/с в вакууме (13,3 мПа) показали, что износ чугуна максимален при Гср — ЗОО С. При 7 ср>300 С изнашивание уменьшается. Когда температура всех контактирующих неровностей достигает температуры плавления, износ чугуна минимальный при этом образуется белый твердый поверхностный слой, который занимает более 70% трущейся поверхности. [c.20]

    Расплавленное железо, находящееся в нижней части доменной печи в контакте с коксом, содержит несколько процентов растворенного углерода (обычно около 3—4%), а также кремний, марганец, фосфор и, в меньших количествах, серу. Эти примеси снижают температуру плавления с 1535 С (для чистого железа) примерно до 1200 °С. Такое железо часто отливают в слитки, называемые чушками] само железо, отлитое таким образом, называют доменным чугуном (чугуном первой плавки). [c.547]

    Слушатели работали у доски, а я думал хорошо, что хитрые бразерсы не увидели возможности производства цемента в оловянной ванне. А ведь почти полная аналогия В одном случае — роликовый конвейер, непомерно усложненный из-за предельного измелу1ения роликов. В другом — трубный конвейер, тоже непомерно усложненный из-за предельного увеличения трубы. В обоих случаях нужно раздробить объект на атомы, т. е. расплавить металл. Стекло и цементный клинкер родственны по химическому составу, значит, годится все та же оловянная ванна. Вот только температура для обработки клинкера требуется более высокая — до полутора тысяч градусов. Впрочем, это облегчает выбор металла-носителя можно использовать металлы с высокой температурой плавления, например чугун. [c.83]


    Отливки выполняют обычно из серого чугуна, характеризующегося высокими литейными свойствами м-алой усадкой, большой жидкотекучестью,, относительно невысокой температурой плавления и очень хорошей обрабатываемостью. [c.47]

    Карбид железа, растворяясь в расплавленном железе, образует с ним сплав, который называется чугуном. Температура плавления такого науглероженного сплава (1150—1200°) значительно ниже температуры плавления чистого железа (1529°), что сильно облегчает ведение процесса выплавки металла из руд. [c.325]

    По своему внешнему виду чистый металлический марганец похож на железо, однако он намного тверже и более хрупок. Чистый марганец серый, если же он содержит углерод, он черный, как чугун. Температура плавления марганца значительно ниже температуры плавления железа. Так как в ряду потенциалов (стр. 229) марганец находится намного впереди водорода и даже цинка, то он легко растворяется в разбавленных кислотах с выделением водорода. Марганец также растворяется в концентрированной Нг504 с выделением 50п и в концентрированной НМОд с выделением N0. При нагревании марганец энергично взаимодействует с галогенами, кислородом и серой. При температуре выше 1200° в атмосфере азота он сгорает с образованием нитрида МПзНг-Марганец энергично реагирует с бором, кремнием и углеродом с углеродом он дает карбид МпзС, аналогичный карбиду железа (см. стр. 596, 661). [c.652]

    Для стальных и чугунных деталей ползучесть будет существенна при повышенных температурах (около 300 X). Для металлов, имеющих низкую температуру плавления (алюминий, дуралюминий), полимерных материалов (пластмассы) ползучесть заметна нри нормальной температуре. [c.220]

    Твердая фаза в области, лежащей между линиями ЕСР и Р8К с содержанием углерода более 2,14%, соответствующая белым чугунам, имеет различный состав. Доэвтектические чугзшы (2,14—4,3% углерода) состоят из аустенита и ледебурита, эвтектические (4,3%) из ледебурита и заэвтектические (4,3— 6,67% ) из цементита и ледебурита. При этом, в отличие от сталей, температура плавления чугунов (линия ЕОР) постоянна и не зависит от содержания в них углерода. [c.42]

    В то же время, как мы видели раньше, при кристаллизации жидких сплавов, содержащих меньше 2,14% углерода, первоначально получается аустенит. Это различие в структуре при высоких температурах создает различие в технологических и механических свойствах сплавов. Эвтектика делает сплавы нековкими, но ее низкая температура плавления облегчает применение высокоуглеродистых сплавов как литейных материалов. Железоуглеродные сплавы, содержащие меньше 2,14% углерода, называются сталями, а содержащие больше 2,14% углерода — чугунами. [c.621]

    ЭВТЕКТИКА (греч. еи1е1ао5 — легко плавящиеся) — тонкая смесь тверД1,1Х веществ, кристаллизующаяся из расплава при температуре (эвтектическая точка) более низкой, чем температура плавления любых других смесей тех же компо1 ентов. В технике широко применяют эвтектические чугуны, припои [c.288]

    Применение в технике. Главное применение марганец находит в черной металлургии. При выплавке чугуна его прибавляют для понижения температуры плавления чугуна, а также для удаления серы, так как марганец, соединяясь с ней, переходит в шлак в виде сульфида. Марганец прибавляют к стали для повышения сопротивления истиранию. Стали, содержащие марганец, применяются для изготовления железнодорожных стрелок, камнедробильных машин, танковой брони и т. п. Цветным металлам присадк а марганца сообщает повышенную твердость. Он входит в состав сплавов, имеющих малую электропроводность, как, например, манганин (12% Мп, 84% Си, 4% Ni), из которого делают проволоку для реостатов. [c.338]

    При этом температура плавления науглероженного железа понижается до 1200 «С. Расплавленное железо растворяет в себе углерод, цементит, кремний, марганец, фосфор, серу и образует жидкий чугун. [c.213]

    Общее уравнение (П.35) в виде Т/кр=[Т VII— —описывает зависимость температуры превращения от. давления при переходах твердое тело — жид-1сость и полиморфных переходах. При плавлении д придается системе, и знак производной йТ/разностью между мольными (или удельными) объемами жидкой (Уи) и твердой фаз (01). Обычно плавление сопровождается увеличением объема, т. е. Vn>Vl, следовательно, с ростом давления температура плавления повышается. При плавлении некоторых веществ (вода, висмут, некоторые сорта чугуна) Vllдавления температура плавления понижается. [c.40]

    Явление понижения точки замерзания (плавления) растворов имеет большое значение как в природе, так и в технике. Температура плавления чистого железа (1539° С) при растворении в нем углерода и образовании чугуна может понижаться примерно на 400° С. Тугоплавкие окислы, составляющие пустую породу в железной руде, и флюсы (СаО, AI2O3, Si02), образуя рас- [c.65]

    Теплоемкость серого чугуна завпсит также от природы п количественного соотношения структурных составляющих и может быть принята (средняя удельная) в интервале температур. -О-Н 700° С = 16 кал1г°С и в интервале температур от 800° С до температуры плавления = 0,18 кал1г°С. [c.128]

    Исследование износа при скольжении углеродистой и коррозионно-стойкой сталей и перлитного чугуна на установке схемы диск — игла при малых скоростях доказало, что характеристики износа чугуна и сталей определяются локальной температурой в зоне физического контакта, а средняя температура по зоде оказывают меньшее влияние. Независимо от условий скольжения, если локальная температура превышала 300° С, то начинался интенсивный износ при температурах ниже 250°С иэнос весьма незначителен. В случаях, когда температура приближалась к температуре плавления металла (Тпл), износ в большей степени зависел от средней температуры и усиливался с ее повышением. [c.19]

    При содержании 0,081 и 0,18% бор вдвое снижает жаростойкость и ростоустойчивость белого чугуна. Бор способствует образованию в процессе отжига пластинчатого графита, стабилизирует первичный цементит лишь при содержании более 0,1% и снижает устойчивость эвтектоидного цементита. Он дегазирует чугун, но низкая температура плавления его окислов принципиально исключает возможность образования защитных пленок. [c.67]

    Содержание серы в белом чугуне не должно превышать 0,12%. Фосфор. В соответствии с диаграммой состояния Ре—Р увеличение содержания фосфора в значительной степени понижает температуру плавления металла [68]. В системе имеется несколько фос- )идов. Фосфид РезР и насыщенные кристаллы а-раствора образует эвтектику. Растворимость фосфора в а-Ре при температуре Ю0°С составляет 0,5%. Фосфидная эвтектика обладает очень высокой твердостью. [c.81]

    Ковкое железо— -аочт-а чистое железо с содержанием 0,1—0,2% углерода обшее количество всех примесей в нем не превышает 0,5%. Его получают переплавкой чугуна в отражательной печи с подом, изготовленным из окиси железа (рис. 19.4). При перемешивании расплавленного чугуна окись железа окисляет растворенный углерод до окиси углерода сера, фосфор и кремний при этом также окисляются и переходят в шлак. По мере удаления примесей температура плавления железа повышается и масса -загустевает. Тогда ее извлекают из печи и обрабатывают паровым молотом для отделения от шлака. [c.548]

    Эвтектика (от греч. eutektos — легко плавящийся)—тонкая смесь твердых веществ, кристаллизующихся израсплава при температуре (эвтектическая точка) ниже температуры плавления отдельных компонентов. В технике широко применяются литейные сплавы, эвтектические чугуны, припои (Sn—Pb и др.), легкоплавкие предохранители (сплав Вуда) и т. д. Эвтектический характер имеют многие минералы. Эквивалент элемента — его масса (выраженная в углеродных единицах), которая присоединяет или замещает ат. м. водорода (1,008 г) или половину ат. м. кислоро-15 9994  [c.156]


Чугун | Металлургия для чайников

Чугун получают из передельного чугуна, и хотя он обычно относится к серому чугуну, он также определяет большую группу сплавов железа, которые затвердевают с эвтектикой. По цвету изломанной поверхности можно идентифицировать сплав. Белый чугун назван в честь его белой поверхности при разрушении из-за примесей карбидов, которые позволяют трещинам проходить сквозь них. Серый чугун назван в честь его серой изломанной поверхности, которая возникает из-за того, что чешуйки графита отклоняют проходящую трещину и инициируют бесчисленные новые трещины по мере разрушения материала.

Автозапчасти из чугуна

Углерод (C) и кремний (Si) являются основными легирующими элементами в количестве от 2,1 до 4 мас.% И от 1 до 3 мас.% Соответственно. Сплавы железа с меньшим содержанием углерода известны как сталь.

Хотя это технически делает эти базовые сплавы тройными сплавами Fe-C-Si, принцип затвердевания чугуна понятен из бинарной фазовой диаграммы железо-углерод. Поскольку состав большинства чугунов находится в районе эвтектической точки системы железо-углерод, температуры плавления тесно коррелируют, обычно в диапазоне от 1150 до 1200 ° C (от 2102 до 2192 ° F), что составляет около 300 ° C (572 ° F). F) ниже точки плавления чистого железа.

Фазовая диаграмма Сталь и чугун

Чугун имеет тенденцию к хрупкости, за исключением ковкого чугуна. Обладая относительно низкой температурой плавления, хорошей текучестью, литейными качествами, отличной обрабатываемостью, устойчивостью к деформации и износостойкостью, чугуны стали конструкционным материалом с широким спектром применения и используются в трубах, машинах и деталях автомобильной промышленности, таких как цилиндры. головки (снижение использования), блоки цилиндров и коробки передач (снижение использования).Он устойчив к разрушению и разрушению в результате окисления (ржавчины).

Орнаменты чугунные

Чугун получают путем переплавки передельного чугуна, часто вместе с значительным количеством железного лома и стального лома, и принятия различных мер по удалению нежелательных примесей, таких как фосфор и сера. В зависимости от области применения содержание углерода и кремния снижается до желаемых уровней, которые могут составлять от 2 до 3,5% и от 1 до 3% соответственно. Затем в расплав добавляются другие элементы, прежде чем окончательная форма будет получена путем литья.[необходима цитата] Железо иногда плавят в доменных печах особого типа, известных как вагранки, но чаще плавят в электрических индукционных печах. [необходима цитата] После завершения плавления расплавленное железо выливают в печь для выдержки или ковш.

Чугун Art

Свойства чугуна изменяются за счет добавления различных легирующих элементов или легирующих добавок. После углерода кремний является наиболее важным легирующим агентом, поскольку он вытесняет углерод из раствора. Вместо этого углерод образует графит, который делает чугун более мягким, уменьшает усадку, снижает прочность и плотность.Сера при добавлении образует сульфид железа, который предотвращает образование графита и увеличивает твердость.

Проблема с серой заключается в том, что она делает расплавленный чугун вялым, что приводит к краткосрочным дефектам. Чтобы противодействовать воздействию серы, добавляют марганец, потому что они превращаются в сульфид марганца, а не в сульфид железа. Сульфид марганца легче расплава, поэтому он имеет тенденцию всплывать из расплава в шлак. Количество марганца, необходимое для нейтрализации серы, равно 1.7 × содержание серы + 0,3%. Если добавить больше этого количества марганца, то образуется карбид марганца, который увеличивает твердость и охлаждение, за исключением серого чугуна, где до 1% марганца увеличивает прочность и плотность.

Фазовая диаграмма железа и углерода

Никель является одним из наиболее распространенных легирующих добавок, поскольку он улучшает структуру перлита и графита, улучшает ударную вязкость и выравнивает разницу в твердости между толщиной сечения. Хром добавляется в ковш в небольших количествах для уменьшения содержания свободного графита, получения холода и потому, что он является мощным стабилизатором карбида; никель часто добавляют вместе.Можно добавить небольшое количество олова вместо 0,5% хрома. Медь добавляется в ковш или в печь в количестве от 0,5 до 2,5% для уменьшения холода, очистки графита и увеличения текучести.

Кухонный гарнитур из чугуна

Молибден добавляется от 0,3 до 1% для увеличения охлаждения и улучшения структуры графита и перлита; его часто добавляют в сочетании с никелем, медью и хромом для образования высокопрочных чугунов. Титан добавляется как дегазатор и раскислитель, но он также увеличивает текучесть.От 0,15 до 0,5% ванадия добавляют в чугун для стабилизации цементита, увеличения твердости и повышения устойчивости к износу и нагреванию. Цирконий от 0,1 до 0,3% способствует образованию графита, раскислению и увеличению текучести. В расплавы ковкого чугуна добавляют висмут в диапазоне от 0,002 до 0,01%, чтобы увеличить количество кремния, которое можно добавить. В белое железо бор добавлен, чтобы помочь в производстве ковкого чугуна, он также снижает эффект огрубления висмута.

Машинный блок из чугуна

Серый чугун

Серый чугун характеризуется своей графитовой микроструктурой, из-за которой изломы материала приобретают серый цвет.Это наиболее часто используемый чугун и наиболее широко используемый литой материал в зависимости от веса.

Микроструктура серого чугуна

Большинство чугунов имеют химический состав от 2,5 до 4,0% углерода, от 1 до 3% кремния, а остальное — железо. Серый чугун имеет меньшую прочность на растяжение и ударопрочность, чем сталь, но его прочность на сжатие сопоставима с низко- и среднеуглеродистой сталью.

Белый чугун

При более низком содержании кремния и более быстром охлаждении углерод в белом чугуне выделяется из расплава в виде цементита метастабильной фазы, Fe3C, а не графита.Цементит, который выделяется из расплава, образует относительно крупные частицы, обычно в эвтектической смеси, где другой фазой является аустенит (который при охлаждении может превратиться в мартенсит).

Белый чугун — это нелегированный чугун с низким содержанием углерода и кремния, так что структура представляет собой твердый хрупкий карбид железа без свободного графита. Белый чугун широко используется при абразивном износе, включая дробление, измельчение, фрезерование и транспортировку абразивных материалов

Эти эвтектические карбиды слишком велики, чтобы обеспечить дисперсионное твердение (как в некоторых сталях, где выделения цементита могут препятствовать пластической деформации, препятствуя движению дислокаций через ферритную матрицу).

Скорее, они увеличивают объемную твердость чугуна просто за счет своей очень высокой твердости и значительной объемной доли, так что объемная твердость может быть аппроксимирована правилом смесей. В любом случае они предлагают твердость за счет прочности. Поскольку карбид составляет значительную часть материала, белый чугун с полным основанием можно отнести к кермету.

Микроструктура белого чугуна

Белый чугун слишком хрупок для использования во многих конструктивных элементах, но с хорошей твердостью и стойкостью к истиранию и относительно низкой стоимостью он находит применение в таких областях применения, как износостойкие поверхности (рабочее колесо и спиральная камера) шламовых насосов, гильзы корпуса и подъемные штанги в шаровые мельницы и мельницы автогенного помола, шары и кольца в измельчителях угля, а также зубья ковша экскаватора (хотя для этого применения более распространена литая среднеуглеродистая мартенситная сталь).

Ковкий чугун

Ковкий чугун сначала представляет собой отливку из белого чугуна, которую затем подвергают термообработке при температуре около 900 ° C (1650 ° F). В этом случае графит отделяется намного медленнее, так что поверхностное натяжение успевает превратить его в сфероидальные частицы, а не хлопья. Из-за их более низкого соотношения сторон сфероиды относительно короткие и далеко друг от друга, и имеют меньшее поперечное сечение по сравнению с распространяющейся трещиной или фононом.

Микроструктура ковкого чугуна
Деталь фитинга из ковкого чугуна

У них также есть тупые границы, в отличие от чешуек, что снижает проблемы концентрации напряжений, с которыми сталкивается серый чугун.В целом ковкий чугун по своим свойствам больше похож на низкоуглеродистую сталь. Существует предел того, насколько большая деталь может быть отлита из ковкого чугуна, поскольку она сделана из белого чугуна.

Детали из высокопрочного чугуна

Ковкий чугун

Более поздней разработкой является чугун с шаровидным графитом или ковкий чугун. Крошечные количества магния или церия, добавленные к этим сплавам, замедляют рост выделений графита за счет связывания с краями графитовых плоскостей.

Микроструктура чугуна с шаровидным графитом

Наряду с тщательным контролем других элементов и времени, это позволяет углю отделяться в виде сфероидальных частиц по мере затвердевания материала.Свойства аналогичны ковкому чугуну, но можно отливать детали с большим сечением.

Вам нужны ссылки на книги о чугуне? здесь…

Возможно вам понравится

Случайные сообщения

  • Как производится алюминий
    Производство алюминия осуществляется в два этапа: процесс Байера по переработке бокситовой руды для получения оксида алюминия …
  • Глоссарий по металлургии
    Действие: функция химического потенциала системы.Сплав: металлическое вещество, состоящее из двух или более …
  • Композиционные материалы
    Композиционные материалы образуются путем объединения двух или более материалов, которые имеют совершенно разные свойства. Различные ма …
  • Биоматериалы
    Биоматериал — это любой материал, поверхность или конструкция, которые взаимодействуют с биологическими системами. Разработка биоматериалов …
  • Ковкий чугун с закалкой (ADI)
    Ковкий чугун с закалкой, или ADI, представляет собой тип ковкого чугуна, который отличается повышенной прочностью и прочностью на растяжение…

Металлы и сплавы — температуры плавления

Точка плавления — это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое.

Точки плавления для некоторых металлов и сплавов:

4 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 901
Металл Точка плавления
( o C)
Адмиралтейство Латунь 9014 9014 9014 9014 Алюминий 9014 9014 660
Алюминиевый сплав 463 — 671
Алюминий бронза 1027 — 1038
Сурьма 630
Баббит Бериллий Медь 865-955
Висмут 271.4
Латунь, красный 1000
Латунь, желтый 930
Кадмий 321
Хром 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 1084
Мельхиор 1170-1240
Золото, 24K чистое 1063
Hastelloy C 1320-1350 1390-1425
Иридий 2450
Кованое железо 1482-1593
Утюг Серый чугун 1127-12014
1127-12014
Свинец 327.5
Магний 650
Магниевый сплав 349-649
Марганец 1244
Марганцево-ртутная бронза14 8 8147
Молибден 2620
Монель 1300-1350
Никель 1453
Ниобий (колумбий) 9014 3014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 1555
Фосфор 44
Платина 1770
Плутоний 640
Калий 63.3
Красная латунь 990-1025
Рений 3186
Родий 1965
Рутений 1414 9014 9014 9014 9014 9014 9014 901 9014 9014 9014 9014 901 9014 9014 1411
Серебро, монета 879
Серебро, чистое 961
Серебро, стерлинговое 893
Натрий Натрий .83
Припой 50-50 215
Сталь углеродистая 1425-1540
Сталь нержавеющая 1510
2

Тантал
Олово 232
Титан 1670
Вольфрам 3400
Уран 1114 1914 9014 9014 9014 9014 желтый 932
Цинк 419.5
Цирконий 1854

Золото, серебро и медь — давление и температура плавления

В какой момент плавится металл? Стол для плавки металлов

Металлы, как правило, имеют более высокую температуру плавления, чем многие другие материалы, и они способны менять форму под воздействием тепла — в отличие от древесины, которая просто разлагается. Когда температура становится достаточно высокой, ионы, из которых состоит металл, вибрируют все больше и больше, в конечном итоге разрывая связи его ионов и позволяя им свободно перемещаться.

Когда внутренняя структура металла начинает сдвигаться и связи ослабляются, он становится жидкостью. Прочность связи, которая зависит от самого материала, обычно определяет температуру плавления металла. Некоторые металлические сплавы будут иметь более высокие или более низкие температуры плавления, чем сами металлы, и они не всегда могут плавиться плавно.

Ваш путеводитель по плавке металлов

Обычно, когда кто-то спрашивает о температурах плавления металла, они ищут твердую температуру, до которой металл должен быть нагрет, что приведет к ожижению.Ниже представлена ​​интерактивная таблица, которая основана на различных научных источниках для определения точек плавления различных металлов:

9014 9014 9014 9014 Марганец95 9014 P147 9014 P0146 9014 9014 9014 9014 9014 P0146 Осмий 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 3569 4
Металл Температура плавления (° F)
Адмиралтейская латунь 1650
Алюминий 1220
9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 Алюминий 814 9014 9014 9014 Алюминий 9014 — 1900
Сурьма 1170
Бериллий 2345
Бериллий Медь 1587
Латунь 1414 9014 9014 9014 9014 9014 желтый
Кадмий 610
Хром 3380
Кобальт 2723
Медь 1983
1983
1945
Сплав инконель 2540 — 2600
Иридий 4440
Железо (кованое) 2700
Железо (серое литье) 2060
9014 9014 9014 9014 621
Магний 1200
Магниевый сплав 660-1200
Марганец 2271
Марганец141469014 9014
Молибден 4750
Никель 2647
Ниобий (колумбий) 4473
111
Платина 3220
Плутоний 1180
Калий 146
Красная латунь
Рутений 4500
Селен 423
Кремний 2572
Серебро (чистое) 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 9014 Натрий 208 9014 7
Сталь углеродистая 2600
Сталь нержавеющая 2750
Тантал 5400
Торий 31146
Титан 3040

Знакомство со сплавами

В нашем температурном списке присутствует множество металлических сплавов, но важно знать, что большинство из них имеют значительный температурный диапазон, которого они должны достичь. По мере изменения состава температура нагрева изменяется, и диапазоны расширяются примерно на 200 ° F.

Диапазон сплава означает, что он начинает иметь жидкое и твердое состояние, иногда одновременно, когда вы приближаетесь к общему диапазону плавления.

Плавление сразу

При работе с чистыми металлами вы, вероятно, заметите, что он плавится почти равномерно. Это контрастирует с другими элементами, такими как лед, который постепенно тает, и жидкость видна, в то время как куски твердого тела все еще находятся вокруг.

Теплопроводность — одна из главных причин такого равномерного плавления, поскольку металлы обладают исключительной теплопередачей. По сравнению со льдом, проводимость металла на порядки выше. Это означает, что если приложить тепло к одной части металлического стержня или стержня, то тепло будет распределяться очень равномерно по всей поверхности.

Чем плотнее металл, тем лучше его теплопроводность. Это позволяет металлообработке безопасно применять тепло в одном месте, но при этом должным образом нагревать весь кусок металла.

Какова точка плавления нержавеющей стали?

Сталь

известна своей невероятной стойкостью к различным стрессовым факторам. Ударопрочность, прочность на разрыв и жаропрочность стали намного превосходят пластические полимеры. Сплавы нержавеющей стали представляют собой дальнейшее усовершенствование, которое обеспечивает повышенную стойкость к различным едким и коррозионным химическим веществам.

Однако насколько прочна нержавеющая сталь в сочетании с другими металлами? Как температура плавления нержавеющей стали соотносится с температурами плавления других металлов? Это частый вопрос от компаний, которые хотят заказать корзину или лоток из нержавеющей стали для высокоинтенсивных работ.

В частности, многие компании, занимающиеся термообработкой, отжигом или стерилизацией, задаются вопросом: «Какова температура плавления нержавеющей стали?» потому что они должны использовать сталь для высокотемпературных процессов.

Сколько тепла

может выдержать нержавеющая сталь перед плавлением?

Это правильный вопрос, но на него трудно ответить, не спросив сначала: «О каком сплаве нержавеющей стали мы говорим?»

Существует бесчисленное множество различных составов нержавеющей стали, от аустенитных нержавеющих сталей (например, 304, 316 и 317) до ферритных нержавеющих сталей (таких как 430 и 434), а также мартенситных нержавеющих сталей (410 и 420). Кроме того, многие нержавеющие стали имеют варианты с низким содержанием углерода.Проблема с попыткой сделать общее заявление о температуре плавления нержавеющей стали заключается в том, что все эти сплавы имеют разные температурные допуски и точки плавления.

Вот список различных сплавов нержавеющей стали и температур, при которых они плавятся (данные основаны на цифрах из BSSA):

  • Марка 304. 1400-1450 ° C (2552-2642 ° F)
  • Класс 316. 1375-1400 ° C (2507-2552 ° F)
  • Класс 430. 1425-1510 ° C (2597-2750 ° F)
  • Оценка 434.1426-1510 ° С (2600-2750 ° F)
  • Класс 420. 1450-1510 ° C (2642-2750 ° F)
  • Класс 410. 1480-1530 ° C (2696-2786 ° F)

Вы могли заметить, что каждая из этих точек плавления выражается в виде диапазона, а не абсолютного числа

Это связано с тем, что даже в конкретном сплаве нержавеющей стали все еще существует возможность небольших изменений в составе, которые могут повлиять на температуру плавления. Это лишь некоторые из наиболее распространенных сплавов нержавеющей стали на рынке.Существует еще много разновидностей нержавеющей стали, которые можно использовать в самых разных областях, — слишком много, чтобы охватить их все здесь.

Хотя это температуры плавления этих сплавов нержавеющей стали, рекомендуемые максимальные температуры использования этих сплавов, как правило, намного ниже.

Узнайте больше о характеристиках стали и других сплавов при высоких температурах здесь!

Точки плавления других металлов

Важно знать свойства других металлов и их сравнение со средней температурой плавления нержавеющей стали.Ниже представлена ​​диаграмма, отображающая температуры плавления популярных промышленных сплавов и металлов.

Металл

Температура плавления по Цельсию (℃)

Температура плавления по Фаренгейту (℉)

Адмиралтейство Латунь

900–940

1650–1720

Алюминий

660

1220

Алюминиевый сплав

463–671

865–1240

Алюминиевая бронза

600–655

1190–1215

Бэббит

249

480

Бериллий

1285

2345

Бериллиевая медь

865–955

1587–1750

висмут

271.4

520,5

Латунь, красный

1000

1832

Латунь, желтый

930

1710

Кадмий

321

610

Хром

1860

3380

Кобальт

1495

2723

Медь

1084

1983

Золото, 24k Pure

1063

1945

Хастеллой C

1320–1350

2410–2460

Инконель

1390–1425

2540–2600

Инколой

1390–1425

2540–2600

Кованое железо

1482–1593

2700–2900

Чугун, серое литье

1127–1204

2060–2200

Чугун, высокопрочный

1149

2100

Свинец

327.5

621

Магний

650

1200

Магниевый сплав

349–649

660–1200

Марганец

1244

2271

Марганцевая бронза

865–890

1590–1630

Меркурий

-38.86

-37,95

Молибден

2620

4750

Монель

1300–1350

2370–2460

Никель

1453

2647

Ниобий (Колумбий)

2470

4473

Палладий

1555

2831

фосфор

44

111

Платина

1770

3220

Красная латунь

990–1025

1810–1880

Рений

3186

5767

Родий

1965

3569

Селен

217

423

Кремний

1411

2572

Серебро, чистое

961

1761

Серебро, Стерлинговое

893

1640

Углеродистая сталь

1425–1540

2600–2800

Нержавеющая сталь

1510

2750

Тантал

2980

5400

Торий

1750

3180

Олово

232

449.4

Титан

1670

3040

Вольфрам

3400

6150

Желтая латунь

905–932

1660–1710

цинк

419,5

787

Почему точки плавления металлов не должны быть вашей единственной проблемой температуры

При экстремально высоких температурах многие материалы начинают терять прочность на разрыв.Сталь не исключение. Даже до того, как будет достигнута точка плавления нержавеющей стали, сам металл становится менее жестким и более подверженным изгибу при нагревании.

Например, допустим, сплав нержавеющей стали сохраняет 100% своей структурной целостности при 870 ° C (1679 ° F), но при 1000 ° C (1832 ° F) он теряет 50% своей прочности на разрыв. Если бы максимальная нагрузка корзины, изготовленной из этого сплава, составляла 100 фунтов, тогда корзина могла бы выдержать только 50 фунтов веса после воздействия более высокой температуры.Еще больше веса, и корзина может потерять форму под нагрузкой.

Кроме того, воздействие высоких температур может иметь другие эффекты, кроме того, что нержавеющая сталь легче сгибается или ломается. Высокие температуры могут повлиять на защитный оксидный слой, который предохраняет нержавеющую сталь от ржавчины, делая ее более восприимчивой к коррозии в будущем.

В некоторых случаях экстремальные температуры могут вызвать образование накипи на поверхности металла. Это может повлиять на производительность корзины для обработки деталей или проволоки другой нестандартной формы.Или высокие температуры могут привести к тепловому расширению металла в проволочной корзине, изготовленной по индивидуальному заказу, что приведет к расшатыванию сварных соединений.

Таким образом, даже если в вашем конкретном процессе не достигается точная температура плавления нержавеющей стали, высокие температуры все равно могут нанести ущерб другим способом.

Также важно сравнить точки плавления стальных сплавов с температурами плавления других металлов, чтобы увидеть, что лучше всего соответствует вашим потребностям. На создание качественной корзины влияет множество факторов, и решение, какой металл использовать, является важным вопросом, который зависит от задачи корзины и окружающей среды.

Вот почему команда инженеров Marlin Steel проводит анализ методом конечных элементов для каждой конструкции корзины. Проверяя влияние высоких температур на конструкцию, команда инженеров может выявить потенциальные проблемы, такие как масштабирование, и протестировать альтернативные материалы, которые могут предотвратить такие проблемы, которые сделают конструкцию недействительной.

Получите больше информации о свойствах нержавеющей стали, загрузив лист свойств нержавеющей стали сегодня!

Как расплавить металл в литейном цехе

Плавка металла — это процесс, при котором металл превращается из твердого в жидкий.Процесс плавления варьируется в зависимости от технологии. Здесь мы даем объяснение того, как плавить металл в литейном цехе, а также общие точки плавления металлов и протокол защитной безопасности.

Литейный цех в основном занимается обработкой расплавленного металла для придания формы различным литейным изделиям . Не будет преувеличением признать, что плавление металла — это сердце литейного производства.

Плавление металла — это незаменимый процесс литья, при котором твердый металл разжижается, чтобы его вылить в форму и сформировать отливку любой формы.Вкратце, во время рабочего процесса металл помещается в плавильное устройство, называемое печью, и перегревается до определенной точки плавления, чтобы преобразовать твердый металлический материал в жидкий.

При плавке металла используются разные технологии, в основном в зависимости от типа используемой плавильной печи. В этом посте мы поможем вам ответить на вопрос «Как плавить металл» , указав основные технологии плавильных печей в литейных цехах сегодня, а также температуру плавления обычных металлов, а также рекомендации по обеспечению безопасности в процессе плавки.

Оставайтесь с нами и копайте знания!

Что такое плавящийся металл?

Плавление, также называемое плавлением, представляет собой переходный процесс, при котором состояние металлического материала изменяется от твердого к жидкому за счет выделения достаточного количества тепла.

Процесс плавления металла ослабляет плотную упаковку молекул металла. В результате плавление дает металлическую жидкость из твердого материала.

Плавление чистого и твердого металла происходит при определенной фиксированной температуре, называемой точкой плавления, в то время как нечистые металлические материалы плавятся при другой температуре, которая варьируется в зависимости от типа и процентного содержания примесей.

Являясь сердцем литейного производства, процесс плавления металла обеспечивает жидкую текучую среду, которую можно использовать для заливки в форму, и она затвердевает в различные формы по мере необходимости. Плавка металлов — это энергоемкая работа, на которую приходится 55% энергозатрат в металлообрабатывающей промышленности.

Это очень важный этап, потому что расплав металла не только является материалом для процесса литья, но также сильно влияет на физические и химические свойства конечных продуктов литья.

Процесс плавки металла

Те, кто задается вопросом, как плавить металл в литейном производстве, могут обнаружить, что процесс плавления металла обычно включает следующие краткие этапы:

  1. Определение соотношения смешанных металлов
  2. Подготовка и загрузка металла
  3. Плавление металла
  4. Рафинирование и обработка расплавленного металла
  5. Транспортировка расплавленного металла

Принятие решения соотношение

Для каждого вида литья требуются разные механические свойства металла, которые можно изменить, регулируя соотношение смеси металлов.Производитель литейного производства имеет формулу смешивания металлов в соответствии с конкретным классом материала и требованиями.

Например, соотношение компонентов смеси для литья алюминиевых деталей на нашем литейном производстве часто составляет 40% алюминиевых слитков + 50% алюминиевого лома + 10% других. В котором 10% других составляют некоторые добавки, такие как сплавы Zn, Mn, Cu, Si и т. Д.

Подготовка металла

Слитки и металлолом являются основным веществом, используемым в процессе плавки, составляя до 80% от соотношения компонентов смеси.

Перед загрузкой в ​​печь слитки и металлолом (банки, лом деталей машин, контейнеры или подъездные пути) необходимо удалить грязь, а также предварительно нагреть и высушить. Этот шаг предназначен для удаления влаги, предотвращения возможности исследования в печи, ограничения образования шлака и повышения плавильной способности.

В частности, для металлолома требуется удаление краски, машинного масла и других загрязнений, обычно термическим способом.

Погрузка и плавка металла

Печь загружается путем добавления источника топлива (древесный уголь, природный газ, электричество).В процессе нагрева металл непрерывно загружается в печь вместо партии для экономии энергии и эффективности работы.

Расплавленный металл в литье

Печь работает в чрезвычайно жестких условиях, где расплавленный металл, футеровка печи, атмосферные газы и продукты сгорания топлива имеют очень высокую температуру, что требует строгих средств защиты рабочего. Печь бывает разного размера, формы, принципа работы и энергии, поэтому плавильная мощность каждой печи отличается от других.

При фиксированной температуре плавления металл переходит из твердого состояния в жидкое. Температура плавления варьируется от металла к металлу, от 350 до 2000 ° C.

Рафинирование и обработка жидкого металла

Этот процесс предназначен для дегазации расплава, удаления нежелательных твердых частиц и корректировки состава сплава, как ожидалось. Добавочные материалы, особенно некоторые из черных металлов, для повышения механических свойств жидкого металла (прочность, пластичность, жесткость, эластичность).

Этот шаг очень важен, потому что он может повлиять на качество окончательного литья.

Транспортировка расплавленного металла

После плавления жидкий расплав по разливочной системе перекачивается из печи в формовочную линию.

Технологии плавки металлов

В основе процесса плавки металла лежит плавильная печь, которая напрямую влияет на эффективность процесса плавки. Существуют различные технологии плавки, которые влияют на способ плавления металла и решают, какая печь используется.

Как выбрать плавильную печь

Плавильная печь сильно влияет не только на эффективность работы литейного цеха, но и на конечные результаты литья, поэтому очень важно принять во внимание, какие технологии печи следует применять.

Как вы знаете, печи для плавки металлов различаются по форме, геометрии, топливу и мощности.

Эти нижеприведенные факторы строго определяют, какая плавильная печь подходит для вашего литейного производства.

  • Наличие площадей: проверьте свою производственную площадь. Куда будешь печь ставить?
  • Тип плавкого сплава и его температура плавления
  • Производительность плавки и количество металла
  • Энергоэффективность
  • Капитальные вложения
  • Эксплуатационные расходы
  • Требования к техническому обслуживанию 76 Проблема выбросов и окружающей среды

Конечно, не существует универсального варианта, но производители литейного производства должны учитывать, какие критерии важнее других.У каждого литейного завода будут свои собственные критерии приоритета при выборе плавильной печи, которая соответствует их потребностям и масштабу производства.

После разъяснения этих соображений, второй шаг — выбрать тот, который работает на вашем литейном цехе. Здесь мы рассмотрим самые популярные на сегодняшний день плавильные печи в литейном производстве. Давай проверим.

Современные и новые технологии плавильных печей в литейном производстве

Для плавки металла в металлообработке используются печи разных типов.Их классифицируют по источнику тепла, эксплуатационным характеристикам и конструкции печи.

Тигельные и ваграночные печи представляют собой традиционные методы плавки, в то время как индукционные и электродуговые печи представляют собой современные передовые технологии плавления.

Тигельная печь
Электрическая тигельная печь

Тигельная печь — старейшая, простейшая и оригинальная плавильная печь, применяемая в литейных цехах. Это основное плавильное устройство изготовлено из жаропрочных материалов, которые часто представляют собой керамические или тугоплавкие материалы.

Тигельная печь может поставляться в очень маленькой чаше, которая обычно используется для плавления ювелирных изделий (золота, серебра), в большую емкость, которая применяется для небольших партий.

Топливом для тигля обычно является кокс, газ, нефть или электричество. В то время как электрический тигель имеет максимальную производительность 2,5 т / ч, тигель для газа или жидкого топлива может плавиться до 4 т / ч.

Тигельная печь не является энергоэффективным устройством с потерей более 60% тепла на излучение.

Эта печь подходит для цветных металлов, которые особенно используются для плавки алюминия. Они хорошо работают с любыми алюминиевыми сплавами. Одним из преимуществ является то, что тигель очень прост в эксплуатации и обслуживании, что позволяет сэкономить на расходах. Кроме того, его низкая капитальная стоимость привлекает небольшие литейные предприятия вкладывать свои деньги.

Однако эта печь подходит только для небольших объемов производства и использования металла с низкой температурой плавления из-за ее низкой энергоэффективности.

Купольные печи

Купольная печь считается одной из самых экономичных технологий плавки. В этой печи в настоящее время выплавляется почти серый чугун.

По конструкции, купол может быть любой формы и размера, но его диаметр может колебаться от 0,5 до 4 м, а высота — около 6-11 м. Купол выполнен в виде вертикально-цилиндрического сосуда, вероятно, в виде большой трубы.

Конструкция купольной печи

Стенка вагранки обычно стальная и облицована стеной из огнеупорного кирпича. Дно печи облицовано аналогичным образом, но часто используется смесь глины и песка, поскольку эта футеровка носит временный характер.Некоторые вагранки снабжены охлаждающими слоями кожуха для охлаждения и добавлением кислорода для более интенсивного горения кокса.

Топливом для обогрева вагранки является кокс с некоторыми присадками. Для запуска производственной партии в печь добавляют слои кокса и зажигают горелкой. Когда кокс загорается, воздух попадает в слои кокса через вентиляционные отверстия. В качестве топочного топлива также можно использовать древесину, уголь или горючие газы.

Когда кокс достаточно горячий, твердые металлы подают в печь через отверстие в верхней части.В процессе плавления между топливом и входящим воздухом происходит термодинамическая реакция.

Углерод в коксе соединяется с кислородом воздуха с образованием монооксида углерода, который продолжает гореть до диоксида углерода. Определенное количество углерода растворяется в падающих каплях жидкого металла и, следовательно, увеличивает содержание углерода в металле. В процессе плавки производятся разные марки чугуна и стали.

Купольная печь может применяться для плавки любых черных металлов, в основном применяемых для плавки чугуна в больших объемах.По статистике 60% чугунного литья выплавляется с помощью вагранки. Его энергоэффективность также высока, считая порядка 40-70%.

Электродуговые печи

Электродуговая печь (ДСП) — это печь, в которой энергия электрической дуги используется для нагрева и плавления материала.

Диапазон составляет от 1 тонны (обычно для производства чугуна) до 400 тонн (для вторичной стали). Промышленные электродуговые печи могут достигать температуры 1800 ° C (3272 ° F), в то время как лабораторные сосуды могут достигать температуры более 3000 ° C (5432 ° F).

Конструкция электродуговой печи

Как расплавить металл в электродуговой печи?

В электродуговой печи материал находится в прямом контакте с электричеством дуги, и электрический ток проходит через материал. Следовательно, плавление более эффективно, чем другие технологии, использующие внешнее тепло.

Электродуговая печь часто используется для плавки стали (учтите 87%), а 13% — для плавки железа. Они могут хорошо перерабатывать стальной автомобильный измельченный лом с высоким содержанием остаточных элементов, что неэффективно при вагранке.

Индукционная печь

Индукционная печь — это электрическая печь, использующая принцип электромагнитной индукции. Итак, как расплавить металл с помощью этой технологии плавки?

Металл загружается в тигель, окруженный медной катушкой из проволоки, по которой проходит переменный электрический ток. После включения индукционной печи катушка быстро создает обратное магнитное поле, которое проникает через металл. Магнитное поле создает вихревые токи — круговой электрический ток, протекающий внутри металла.В результате циркуляция этих токов создает очень высокие температуры, плавящие металлы.

Конструкция индукционной печи

Плавильная мощность индукционных печей колеблется от менее 1 кг до 100 тонн, обычно используемых для плавки чугуна, стали, меди, алюминия и драгоценных металлов.

По сравнению с другими технологиями плавки металлов преимущество индукционных печей состоит в том, что они являются экологически чистыми, энергоэффективными и простыми в управлении процессом плавки.

Однако ограничения индукционной печи на металлолом и некоторые легирующие элементы могут привести к потере из-за окисления.

Температура плавления металлов

Большинство металлов, существующих на Земле, в нормальном состоянии находятся в твердом состоянии. Однако в металлообрабатывающей промышленности, особенно в литье и металлургии, металл необходимо сжижать, чтобы получить новый продукт. Чтобы металл стал жидким, его необходимо нагреть до точки плавления.

Следовательно, знать температуру плавления веществ так же важно, как и при плавлении металла. Это упрощает обработку металлического литья.Специалисты могут точно рассчитать время формования, плавления и застывания отливок. Это помогает неэффективному производству и в то же время предоставляет необходимые решения для резервного копирования на случай возникновения чрезвычайных ситуаций.

Что такое точка плавления?

Точка плавления, также известная как температура разжижения, — это температура, при которой происходит процесс плавления твердого металла. Это точка, в которой металл переходит из твердой фазы в жидкую.Температура плавления варьируется от металла к металлу.

На практике температуру плавления считают относительной. Нечувствителен к давлению. Некоторые аморфные вещества, такие как стекло, не имеют фиксированной температуры плавления.

Температура плавления варьируется от металла к металлу.

Какой металл имеет самую высокую температуру плавления?

Вольфрам (W), известный как вольфрам, — это металл с наивысшей температурой плавления (3422 ° C; 6192 ° F) , самым низким давлением пара (при температурах выше 1650 ° C, 3000 ° F) и самым высоким предел прочности.

Самый простой для плавления металл

До этого момента металл с самой низкой температурой плавления составлял ртутного столба с температурой плавления -38,830 ° C. Это единственный металл на Земле в жидком состоянии при нормальной, стандартной химической температуре и давлении.

В настоящее время ртуть используется в основном в качестве термометра, манометра, поплавкового клапана, ртутного переключателя и т. Д.

Температура плавления чугуна и стали

Сегодня железо является наиболее используемым металлом в мире, на него приходится 95% от общего годового производства металла.

Чистое железо мягкое и гибкое. Но при добавлении углеродного компонента в количестве 0,002% — 2,1% получается стальной сплав с выдающейся твердостью, пластичностью и несущей способностью.

Чугун имеет температуру плавления 1538 ° C, а сталь 1370 ° C . В настоящее время железо и сталь — это два металла, которые широко используются в области машиностроения, автомобилестроения, судостроения, строительства и т. Д.

Температура плавления алюминия

Алюминий имеет температуру плавления 933.47 К (660,32 ° C; 1220,58 ° F) . Температура плавления алюминия невысока по сравнению с другими металлами.

В периодической таблице алюминий обозначается как Al; Атомный номер 13, плотность 2,9 г / см3. Алюминий легкий, мягкий, с отличной коррозионной стойкостью и хорошей литейной способностью. Это самый распространенный металл в земной коре. Алюминиевое литье широко используется в деталях машин, двигателях и внешней отделке городов.

9014 9014 9014
Металл точка плавления (° C) точка плавления (° F)
Алюминий 660.32 1220,58
Алюминиевый сплав 463–671 865–1240
Кованое железо 1482–1593 2700–2900 2700–2900
2060 — 2200
Чугун, ковкий 1149 2100
Свинец 327,5 621
Магний Магний 1540 2600 — 2800
Нержавеющая сталь 1510 2750
Таблица по температуре плавления обычных металлов

Руководство по безопасности при плавке металла

При плавке металла ежедневно приходится иметь дело с экстремальным нагревом (до 2000 ° C), что является очень опасной рабочей средой.

Можно сказать, что плавка — одно из самых опасных работ, вызывающих неожиданные аварии на литейном производстве. Подробнее о том, как работает литейное производство.

Следовательно, для защиты здоровья и жизни рабочего и предотвращения потери и повреждения свойств литейного цеха, существуют строгие правила, которые производители литейных цехов должны учитывать.

Обеспечить литейную инфраструктуру

  • Зона плавления должна быть устроена отдельно, чтобы избежать опасности для неуполномоченных рабочих
  • Должна быть вентиляция, а конструкция литейной крыши должна быть высокой для циркуляции воздуха
  • Печь должна обеспечивать качество и безопасность при использовании
  • Должна быть оборудована с автоматической или полуавтоматической системой заливки и дозаправки для ограничения воздействия на человека и несчастных случаев.
  • Взрывозащищенное и противопожарное оборудование должно быть всегда наготове

Обеспечить рабочую защитную спецодежду

Плавильщик во время смены должен быть одет в полную защитную одежду. Шапка, очки, перчатка, маска, плотная одежда и обувь являются обязательными аксессуарами.

Работа на плавильной печи

Что нужно и что нельзя делать

  • Разместите предупреждающий знак для зоны плавления
  • Ограничьте доступ посторонних рабочих в зону плавления
  • Регулярно проверяйте печь и систему вентиляции и убедитесь, что неэффективная одна из них немедленно отремонтирована
  • Очистите и высушите металлический материал перед плавкой
  • Сделайте предварительный нагрев печи и огнеупоры перед использованием
  • Подготовьте план действий в чрезвычайных ситуациях
  • Не разрешайте курить, есть, пить в зоне плавления

Резюме

В приведенном выше содержании мы предоставили подробное объяснение Как плавить металл в литейном цехе .Надеюсь, он расскажет вам о некоторых интересных идеях о процессе плавки металла.

Подробнее о нашем блоге, посвященном процессу литья в металлообрабатывающих цехах, читайте здесь.

Кратко представленная компания VIC — производитель литейных изделий для литья металлов, специализирующийся на производстве и поставке деталей для литья металлов на мировой рынок. Если вам это нужно, свяжитесь с нами, чтобы оформить заказ и получить консультацию по лечению гипсом.

Номер ссылки

Министерство энергетики США (2005 г.). Передовые технологии плавления: концепции и возможности энергосбережения для индустрии литья металлов . Https://www.energy.gov/sites/prod/files/2013/11/f4/advancedmeltingtechnologies.pdf.

Безопасная работа, Австралия (2013 г.). Руководство по управлению рисками, связанными с литейными работами. https://www.safeworkaustralia.gov.au/system/files/documents/1702/guide-managing-risks-associated-foundry-workl.pdf

Металлы с высокой температурой плавления

Точка плавления вещества — это температура, при которой оно переходит из твердого состояния в жидкое.Металлы обладают высокой температурой плавления, поскольку они существуют в твердой кристаллической форме. Металлы с высокой температурой плавления имеют сильные межмолекулярные силы между атомами. Силы электростатического притяжения между ионами металлов и свободными электронами создают прочные металлические связи с более прочными связями, что приводит к более высоким температурам плавления.

тугоплавкие металлы

Есть два принятых определения тугоплавких металлов. Один утверждает, что металл должен иметь температуру плавления выше 2200 ° C, а другой утверждает, что все металлы с температурой плавления выше 1850 ° C считаются тугоплавкими металлами.В более широком смысле следующие 14 металлов классифицируются как тугоплавкие.

Металл

Точка плавления

Приложения

Вольфрам (Вт)

3420 ° С

Лампы накаливания, электроды сварочные, нагревательные элементы для печей

Рений (Re)

3180 ° С

Детали реактивных двигателей, легирование, нити для печей, рентгеновские аппараты

Тантал (Ta)

2966 ° С

Лопатки турбин двигателей, медицинские приборы, военные, полупроводники

Молибден (Мо)

2620 ° С

Покрытия, солнечные элементы, инструментальная и быстрорежущая сталь

Ниобий (Nb)

2468 ° С

Сверхпроводники, легирование стали, инструментальные стали, натриевые лампы

Хром (Cr)

1907 ° С

Легирование, покрытие, катализатор

Гафний (Hf)

2227 ° С

Управляющие стержни ядерных реакторов, легирование, микропроцессоры

Иридий (Ir)

2454 ° С

Отвердитель, легирование (особенно осмием), наконечники ручки, подшипники компаса

Осмий (Os)

3050 ° С

Легирование, иглы, наконечники ручек

Родий (Rh)

1960 ° С

Легирование, катализатор, украшения

Рутений (Ру)

2310 ° С

Солнечные элементы, легированные (особенно платиной и палладием), ювелирные изделия

Титан (Ti)

1668 ° С

Легирование, самолеты, корабли, гребные валы, теплообменники

Ванадий (В)

1910 ° С

Легирование (особенно сталью и титаном)

Цирконий (Zr)

1855 ° С

Реакторы ядерные, магниты (легированные ниобием), химическая промышленность

Тугоплавкие металлы имеют узкоспециализированное применение, например, в осветительных приборах, инструментах, смазочных материалах и стержнях ядерной реакции.Их нельзя формовать, их можно обрабатывать только методом порошковой металлургии.

Лютеций, Лоуренсий и Протактиний также имеют высокие температуры плавления. Но они очень радиоактивны или имеют очень ограниченное применение и обычно не используются.

Для сравнения: температура плавления стали обычно находится в диапазоне 1370-1510 ° C (в зависимости от конкретного сплава). Сталь, конечно, не тугоплавкий металл, а сплав на основе железа, который иногда легируют тугоплавкими металлами, указанными выше.

Другие распространенные металлы с высокой температурой плавления

Следующие четыре металла являются наиболее часто используемыми металлами с высокими температурами плавления, но ниже 1850 ° C, и как таковые не считаются тугоплавкими металлами:

  • Палладий (Pd)
  • Скандий (Sc)
  • Железо (Fe)
  • Иттрий (Y)

Палладий (Pd)

Палладий — блестящий серебристо-белый металл, плавящийся при 1555 ° C и имеющий плотность 12,02 г / см. 3 .Металл очень устойчив к коррозии на воздухе, но может потускнеть на влажном воздухе, содержащем серу. Он не имеет биологической роли и не токсичен.

Металл образуется как побочный продукт при переработке медных и никелевых руд. Он чрезвычайно пластичен и легко превращается в тонкий лист, используемый в декоративных целях или в качестве украшений.

Чаще всего используется при производстве автомобильных каталитических нейтрализаторов. Он также широко используется для обесцвечивания золота при изготовлении украшений из белого золота.Другие популярные применения включают стоматологию, керамические конденсаторы, изготовление электрических контактов и хирургических инструментов.

Скандий (Sc)

Скандий — серебристо-белый металл, плавящийся при 1541 ° C и имеющий плотность 3,0 г / см. 3 . Это мягкий металл, который медленно меняет цвет на желтоватый или розоватый при контакте с воздухом из-за образования оксида скандия (Sc 2 O 3 ) на поверхности. Его биологическая роль неизвестна, но предполагается, что он является канцерогеном.

Скандий — главный элемент торвейтита, очень собираемого минерала, обнаруженного в Скандинавии. Скандий считается редкоземельным элементом, поскольку он имеет аналогичные химические свойства с другими редкоземельными элементами и содержится в тех же рудах.

Скандий увеличивает температуру рекристаллизации алюминия до более чем 600 ° C. Это намного выше температурного диапазона термообрабатываемых алюминиевых сплавов. Это мощный легирующий элемент, который значительно улучшает механические и физические характеристики алюминиевого сплава.Эти сплавы набирают популярность в авиационной и транспортной отраслях.

Железо (Fe)

Железо — серебристо-серый металл, плавящийся при 1535 ° C и имеющий плотность 7,87 г / см. 3 . Это пластичный, мягкий металл, который относительно хорошо проводит тепло и электричество. В чистом виде он обладает высокой реакционной способностью и легко окисляется на воздухе с образованием красно-коричневых оксидов железа (или ржавчины). Он известен своей биологической ролью и жизненно важен для функционирования живых организмов. Считается нетоксичным.

Железо получают путем плавки / восстановления железной руды (гематита и магнетита) в чушковый чугун, содержащий большое количество углерода и других примесей, в доменных печах при температуре около 2000 ° C с последующим удалением этих примесей.

Железо (вместе с его сплавами) — самый распространенный промышленный металл в мире. Большая часть производимого чугуна используется для производства различных марок стали. Добавление никеля, хрома, ванадия и вольфрама улучшает коррозионную стойкость, а добавление 3-5 мас.% углерода создает недорогой сплав для труб и других неструктурных применений.

Иттрий (Y)

Иттрий — серебристо-белый металл, плавящийся при 1525 ° C и имеющий плотность 4,47 г / см. 3 . Он в меру мягкий и пластичный. Он не имеет известной биологической роли, но может быть очень токсичным для людей и животных.

Металл получают восстановлением фторида иттрия кальциево-магниевым сплавом в дуговой печи при 1600 ° C, достаточном для плавления иттрия.

Иттрий часто используется в качестве легирующего элемента для повышения прочности алюминиевых и магниевых сплавов.Его оксид используется в качестве добавки к стеклу объектива камеры, чтобы сделать его термостойким и ударопрочным.

Металл Melt & Pour: жизнь отливки

Из литейной печи в изложницу

Электрический ток высокого напряжения плавит металл в этой электродуговой литейной печи.

Литейные заводы впечатляют. Огромные печи, пылающие жаром, превращают куски металла в текущие огненные жидкости. Когда все будет готово, их содержимое выливается в ожидающие ковши под дождем искр. Рабочие направляют поток металла из печи в форму за теплозащитными экранами, защищая от опасностей температуры и материалов.В литейном цехе дизайн становится актуальным в необычном процессе создания предметов повседневного обихода. Инновации в создании и поддержании температур, необходимых для различных сплавов, являются частью эволюции металлургии. Работа по плавлению и разливке металла выглядит как сцены из учебников истории, но именно здесь происходят некоторые из самых интересных научных исследований.

При производстве литого металла используются печи, которые могут быть достаточно горячими, чтобы перевести металл в жидкое состояние.Свинец и олово стали первыми в истории человечества для плавки руд: эти мягкие металлы можно плавить в жарком огне. Металлургам для создания более прочных металлов требовалось нечто большее, чем дровяной огонь.

Высокая температура и человеческое развитие

Бронзовый век был основан на прочности меди. Впервые медь могла быть случайно выплавлена ​​в гончарной печи, которая работает как минимум на 200 ° C горячее, чем костер. Отсутствие письменных свидетельств того времени не позволяет с уверенностью сказать. В бронзовом веке печи, похожие на печи, использовались для извлечения различных элементарных компонентов из породы, плавящейся при разных температурах, причем медь была высшим призом за получение хорошей латуни и бронзы.

Есть свидетельства того, что люди использовали железо еще до железного века. Однако эти предметы были сделаны из обработанного железа, которое буквально упало с неба — метеоритное железо находится в относительно чистой форме по сравнению с земным железом. Его можно было нагреть и поработать так, как нашли. Однако настоящий железный век начался, когда люди выяснили, как извлекать полезное железо из руд, а для этого требуется плавление до мягкого, похожего на ириски, почти жидкого или жидкого состояния. Это достижение пришло в разные части земного шара в разное время, но повлекло за собой изобретение шаровидных печей и медленное накопление знаний в области черной металлургии.Блюмерные печи позволяют железу быть достаточно горячим, чтобы его можно было обработать для достижения чистоты, а не доводить металл до расплавленного состояния, но они помогли с медленным открытием химии железа. Одно дело плавить железо: чтобы сделать пригодный для использования прочный металл, необходимо правильное добавление углерода, а печи для обжига были зависимы от углеродного топлива. Когда печи стали достаточно горячими, чтобы плавить железо, металлурги также должны были развить свое понимание флюсов, которые представляют собой добавки, которые помогают очистить конечный металл, предотвращая образование оксидов.

Достижения, принесенные инновационным сочетанием печи и химии, продолжались на протяжении всей истории человечества. Металлургический прогресс, очевидно, положил начало бронзовому и железному векам, исходя из их имени. Промышленная революция ввела нас в стальной век. Двигатель внутреннего сгорания, железные дороги и современные методы строительства были бы невозможны без важного достижения, называемого процессом Бессемера, который пропускает кислород через расплавленную сталь, обеспечивая более высокие температуры и более быстрое производство, что позволяет массовое производство качественной стали.

Плавка против плавки

Плавка — это процесс удаления металлического элемента из добытой руды. Большинство металлов находится в виде прожилок в горных породах или в составе других элементов. Плавка — это первый этап добычи. Плавление — это то, что делают с металлическими сплавами или чистыми металлами. Переплавляют лом, выплавляют руду. Чугун — это необработанные слитки железа, полученные при плавке железной руды.

Доменные печи

Доменные печи, которые представляют собой очень высокие печи, в которые нагнетается сжатый газ, используются для плавки.Доменные печи производят в основном слитки из промежуточного сплава, например чугуна. Затем эти слитки отправляются на литейные предприятия, занимающиеся производством.

Производственные литейные заводы принимают сплавы и добавки и плавят их для получения определенных марок литого металла в плавильных печах других типов.

Ювелир использует тигель и паяльные лампы как плавильную печь для металла.

Виды литейных плавильных печей

Традиционно вагранки и тигельные печи были наиболее распространенными способами ковки металлов для литья; в наши дни распространены электродуговые и индукционные печи.

Тигельные печи

Тигельные печи — это основная разновидность металлических печей. Тигель — это сосуд, сделанный из материала, который может выдерживать невероятно высокие температуры, часто из керамики или другого тугоплавкого материала. Его ставят в источник тепла, как горшок в огне. Тигель заполнен или заряжен металлом и добавками. В современную эпоху тигельные печи все еще используются производителями ювелирных изделий, любителями приусадебных участков, некоторыми литейными цехами цветных металлов и литейными цехами, выполняющими очень небольшие объемные работы.Тигли могут варьироваться от очень маленькой чашки, в которой металлы плавятся с помощью паяльной лампы, как это делается в ювелирной мастерской, до больших сосудов, содержащих 50 фунтов материала. Тигли большего размера часто помещают в печь, похожую на печь, и их можно поднять для разливки или выливать материал сверху.

Купольные печи

Купольные печи длинные, дымоходные, наполнены угольным коксом и другими добавками. Топливо внутри вагранки разжигается, и когда печь достаточно нагревается, сразу же добавляется чугун и чугун.Процесс плавления железа вокруг кокса и добавок добавляет углерод и другие элементы и дает различные сорта чугуна и стали. Купольные печи больше не используются в производстве, так как электрическая дуга и индукционные методы более эффективны при выработке необходимого тепла. Тем не менее, есть места, где традиция поддерживает работу вагранок, например, в этом видео Да Шу Хуа, где китайские литейщики бросают расплавленное железо в стену, чтобы создать яркие искры для встречи Нового года.

Электродуговые печи

(ЭДП) начали использовать в конце 1800-х годов. Электроды пропускают электрический ток через металл внутри печи, что более эффективно, чем добавление внешнего тепла при плавлении больших объемов за один раз. Большая ДСП, используемая при производстве стали, может выдерживать до 400 тонн. «Заряд» этой стали часто состоит из тяжелого чугуна, такого как слябы и балки, измельченного лома от автомобилей и других вторсырья, а также слитков чугуна с плавильного завода.

После наполнения резервуара в металл помещаются электроды, между которыми проходит электрическая дуга. Когда металл начинает плавиться, электроды можно протолкнуть глубже в смесь или раздвинуть, чтобы создать большую дугу. Для ускорения процесса можно добавить тепло и кислород. Когда начинает образовываться расплавленный металл, напряжение может быть увеличено, поскольку шлак, образующийся на поверхности металла, действует как защитное одеяло для крыши и других компонентов ДСП.

Когда все расплавляется, вся печь наклоняется для выгрузки жидкого металла в нижний ковш.Иногда сами ковши могут быть меньшими по размеру электродуговыми печами, в которых перед разливкой металл остается горячим.

Индукционные печи

работают с магнитными полями, а не с электрическими дугами. Металл загружается в тигель, окруженный мощным электромагнитом из спиральной меди. Когда индукционная печь включена, катушка создает быстро меняющееся магнитное поле путем подачи переменного тока. По мере того как металл плавится, электромагнит создает в жидкости завихрения, которые автоматически перемешивают материал.Тепло в индукционной печи создается за счет возбуждения молекул в самом железе, а это означает, что все, что попадает в тигель, именно то, что выходит наружу: кислород или другие газы в систему не добавляются. Это означает меньшее количество переменных, которые необходимо контролировать во время плавки, но это также означает, что индукционная печь не может использоваться для рафинирования стали. Что входит, то выходит. Как и в ДСП, индукционные печи часто опрокидываются в ковши, расположенные ниже.

Индукционные печи очень распространены и просты в эксплуатации при высоком качестве входных материалов.Обычные модели могут производить 65 тонн стали на каждой загрузке.

Как и традиционные кузницы по металлу, эта индукционная печь является открытой, и в нее можно загружать металл в горячем состоянии.

Все печи литейного цеха сталкиваются со смертельным врагом: паром. Вода, даже в небольших количествах, может вызвать разбрызгивание или взрыв, поэтому весь металлолом и ферросплавы, а также все инструменты, используемые в производстве, должны быть высушены перед использованием. У металлолома не должно быть закрытых участков, в которых могла бы скапливаться вода или пар. Даже в инструментах, используемых литейщиками, не должно быть конденсата или влаги.Во многих литейных цехах есть сушильные печи, чтобы гарантировать, что металлолом и инструменты высохнут до костей, прежде чем что-либо коснется литейной печи.

Ковши разливочные

После того, как металл расплавлен, его необходимо поместить в форму. В небольших литейных цехах все это может происходить в один этап: наклонный или выдвижной тигель может переносить металл из печи в песок. Однако это непрактично, когда печь вмещает много тонн металла. Обычно при производстве черных металлов ковши перекачивают меньшие порции расплава из основной печи.

Ковш наклоняется для разливки расплавленной стали. Расстояние избавляет рабочих от опасности.

В этих системах ковш может подавать металл прямо в изложницу. Однако перегрузочный ковш может подавать жидкость в накопительный бак или вторичную печь. Ковши для обработки — еще один доступный тип, используемый для разделения расплава на порции, как пекарь может разделить основное тесто, чтобы использовать его в качестве основы для других рецептов. Например, жидкий чугун может содержать агенты, добавленные в ковш для обработки, чтобы сделать углерод внутри него сферической формы, а не чешуйчатым, создавая более ковкий металл, называемый высокопрочным чугуном.

Ковши могут быть очень маленькими и подниматься литейщиками, или они могут вмещать многие тонны металла и нуждаться в механической поддержке. Самые большие ковши перемещаются через литейный цех с помощью ковшовой тележки, мостового крана или путевой системы.

Ковши всех типов предназначены для защиты рабочего от брызг, пламени или искр во время заливки. Некоторые ковши переливаются через верхнюю кромку или сливной носик, и их необходимо наклонять: у них часто есть шестерни, которые позволяют литейщику тщательно контролировать скорость разливки.У других ковшей разливочный носик находится на дне ковша, и разливка контролируется путем снятия и замены заглушки.

Сплавы для смешивания

Металлические сплавы состоят из смесей элементов, стандартизированных по формуле, которая определяет процентное содержание каждого типа, а также этапы его производства. В плавильных печах и ковшах литейного производства создаются эти типы сплавов для отливок.

Литейные заводы часто специализируются либо на сплавах черных металлов, содержащих железо, либо на определенных цветных сплавах, таких как драгоценные металлы, сплавы на основе меди или алюминия.

Черные сплавы сортируются на чугун и сталь. Сплавы чугуна включают серый чугун, в состав которого входит кремний, и ковкий чугун, который имеет тип сферического углерода. Марки литой стали определяются процентным содержанием углерода и других добавок в смеси. Нержавеющая сталь — это сталь, в состав которой входит хром, предотвращающий ржавчину за счет пассивации.

Цветные сплавы включают в себя все остальные металлы, поэтому неудивительно, что существует дальнейшая специализация на литейном производстве цветных металлов. Некоторые предприятия специализируются на цинке, некоторые — на алюминии; другие работают в основном со сплавами на основе меди, такими как латунь и бронза.Однако есть кроссовер. Например, если конкретное литейное производство работает как с бронзой, так и с алюминием, они, вероятно, будут специализироваться на определенных сортах каждого из них.

С какими бы сплавами ни работал литейный завод, предпосылка изготовления расплавленного металла и его заливки в пустоты для придания ему одинаковой формы.

Вам может понравится

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *