Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Нержавеющая сталь какую температуру выдерживает

Нержавеющая сталь какую температуру выдерживает

Сталь температура плавления

Сталь — это сплав железа, к которому примешивают углерод. Её главная польза в строительстве — прочность, ведь это вещество длительное время сохраняет объем и форму. Все дело в том, что частицы тела находятся в положении равновесия. В этом случае сила притяжения и сила отталкивания между частицами являются равными. Частицы находятся в чётко обозначенном порядке.

  • Температуры плавления стали
  • Нержавеющая сталь
  • Чугун и сталь

Есть четыре вида этого материала: обычная, легированная, низколегированная, высоколегированная сталь. Они отличаются количеством добавок в своём составе. В обычной содержится малое количество, а дальше возрастает. Используют следующие добавки:

  • Марганец.
  • Никель.
  • Хром.
  • Ванадий.
  • Молибден.

Как происходит процесс

Температура плавления алюминия

Элементы, какими бы они ни были: золото, железо, чугун, сталь или любой другой — плавятся примерно одинаково. Это происходит при внешнем или внутреннем нагревании. Внешнее нагревание осуществляется в термической печи. Для внутреннего применяют резистивный нагрев, пропуская электрический ток или индукционный нагрев в электромагнитном поле высокой частоты. Воздействие при этом примерно одинаковое.

Когда происходит нагревание, усиливается амплитуда тепловых колебаний молекул. Появляются структурные дефекты решётки, сопровождаемые разрывом межатомных связей. Период разрушения решётки и скопления дефектов и называется плавлением.

В зависимости от градуса, при котором плавятся металлы, они разделяются на:

  • легкоплавкие — до 600 °C: свинец, цинк, олово;
  • среднеплавкие — от 600 °C до 1600 °C: золото, медь, алюминий, чугун, железо и большая часть всех элементов и соединений;
  • тугоплавкие — от 1600 °C: хром, вольфрам, молибден, титан.

В зависимости от того, каков максимальный градус, подбирается и плавильный аппарат. Он должен быть тем прочнее, чем сильнее будет нагревание.

Вторая важная величина — градус кипения. Это параметр, при достижении которого начинается кипение жидкостей. Как правило, она в два раза выше градуса плавления. Эти величины прямо пропорциональны между собой и обычно их приводят при нормальном давлении.

Если давление увеличивается, величина плавления тоже увеличивается. Если давление уменьшается, то и она уменьшается.

Это интересно: Классификация и маркировка стали


Таблица характеристик

Температура плавления олова

Металлы и сплавы — непременная основа для ковки, литейного производства, ювелирной продукции и многих других сфер производства. Чтобы не делал мастер (ювелирные украшения из золота, ограды из чугуна, ножи из стали или браслеты из меди), для правильной работы ему необходимо знать температуры, при которых плавится тот или иной элемент.

Чтобы узнать этот параметр, нужно обратиться к таблице. В таблице также можно найти и градус кипения.

Среди наиболее часто применяемых в быту элементов показатели температуры плавления такие:

  • алюминий — 660 °C;
  • температура плавления меди — 1083 °C;
  • температура плавления золота — 1063 °C;
  • серебро — 960 °C;
  • олово — 232 °C. Олово часто используют при пайке, так как температура работающего паяльника составляет как раз 250–400 градусов;
  • свинец — 327 °C;
  • температура плавления железо — 1539 °C;
  • температура плавления стали (сплав железа и углерода) — от 1300 °C до 1500 °C. Она колеблется в зависимости от насыщенности стали компонентами;
  • температура плавления чугуна (также сплав железа и углерода) — от 1100 °C до 1300 °C;
  • ртуть — -38,9 °C.

Как понятно из этой части таблицы, самый легкоплавкий металл — ртуть, которая при плюсовых температурах уже находится в жидком состоянии.

Градус кипения всех этих элементов почти вдвое, а иногда и ещё выше градуса плавления. Например, у золота он 2660 °C, у алюминия — 2519 °C, у железа — 2900 °C, у меди — 2580 °C, у ртути — 356,73 °C.

У сплавов типа стали, чугуна и прочих металлов расчёт примерно такой же и зависит от соотношения компонентов в сплаве.

Максимальная температура кипения у металлов — у рения — 5596 °C. Наибольшая температура кипения — у наиболее тугоплавящихся материалов.

Бывают таблицы, в которых также указана плотность металлов. Самым лёгким металлом является литий, самым тяжёлым — осмий. У осмия плотность выше, чем у урана и плутония, если рассматривать её при комнатной температуре. К лёгким металлам относятся: магний, алюминий, титан. К тяжёлым относится большинство распространённых металлов: железо, медь, цинк, олово и многие другие. Последняя группа — очень тяжёлые металлы, к ним относятся: вольфрам, золото, свинец и другие.

Ещё один показатель, встречающийся в таблицах — это теплопроводность металлов. Хуже всего тепло проводит нептуний, а лучший по теплопроводности металл — серебро. Золото, сталь, железо, чугун и прочие элементы находится посередине между этими двумя крайностями. Чёткие характеристики для каждого можно найти в нужной таблице.

Технология и применение

По структуре и способу получения специальные стали подразделяются на следующие: аустенитные, мартенситные, перлитные, мартенсито-ферритные. Мартенситные и аустенитные стали применяются, если температура достигает 450−700 о С и по объёму плавки занимают первое место.

С повышением температуры до 700−1000 о С используются никелевые сплавы, при ещё более высоких температурах необходимо включать в технологический процесс кобальтовые сплавы, графит, тугоплавкие металлы и термическую керамику.

Аустенитные — самые жаропрочные стали, которые используются, если температура среды достигает 600 о С. Основа легирования — хром и никель. Присадки Ti, Nb, Cr, Mo, W, Al.

Стали мартенситного класса предназначены для производства изделий, работающих при температуре в диапазоне 450−600 о С. Повышенная жаропрочность у мартенситных сталей достигается уменьшением (до 0.10−0.15%) содержания углерода и легированием хромом 10−12%, молибденом, ниобием, вольфрамом, либо средним (0,4%) содержанием углерода и легированием кремнием (до 2−3%) и хромом (в пределах 5−10%).

Применение специальных сталей и сплавов узконаправленное и наиболее эффективно в сложных областях производства. К примеру, жаропрочные стали марки 30Х12Н7С2 и 30Х13Н7С2С нашли широкое применение в современном двигателестроении. Марки 15ХМ и 12Х12ВНМФ — в производстве котлов и сосудов под давлением. Марка стали ХН70ВМТЮ идёт на производство лопаток газовых турбин, а 08Х17Т используется при изготовлении топочных элементов печей. К жаропрочным также относится нержавеющая сталь.

Разделение металлов

В зависимости от температуры плавления металлы делятся на:

    Легкоплавкие: им необходимо не более 600С
    о

. Это цинк, свинец, виснут, олово.

. Это золото, медь, алюминий, магний, железо, никель и большая половина всех элементов.

Читайте так же:
Ортофосфорная кислота область применения

, чтобы сделать металл жидким. Сюда относятся хром, вольфрам, молибден, титан.

В зависимости от температуры плавления выбирают и плавильный аппарат. Чем выше показатель, тем прочнее он должен быть. Узнать температуру нужного вам элемента можно из таблицы.

Еще одной немаловажной величиной является температура кипения. Это величина, при которой начинается процесс кипения жидкостей, она соответствует температуре насыщенного пара, который образуется над плоской поверхностью кипящей жидкости. Обычно она почти в два раза больше, чем температура плавления.

Обе величины принято приводить при нормальном давлении. Между собой они прямопропорциональны.

Жидкий металл

Термин жидкий металл используется для обозначения металлов в жидком состоянии, а также продукта в виде металлического порошка эпоксидной смолы — дисперсий (например, токопроводящих клеев и т. П. Используемое термическое соединение ).

Содержание

Металлы жидкие при комнатной температуре

Только один металлический элемент жидкий при комнатной температуре (20 ° C), ртуть с температурой плавления -38,83 ° C. Иногда к элементарным жидким металлам относят франций (расчетная: 27 ° C), цезий (28,44 ° C) и галлий (температура плавления 29,76 ° C).

Но есть и металлические сплавы, жидкие при комнатной температуре:

  • Сплавы щелочных металлов, например NaK , сплав натрия с калием .
  • Сплавы, содержащие галлий, такие как галинстан, сделанные из галлия, индия и олова .
  • Сплавы, содержащие ртуть, такие как эвтектический ртутный таллий сплав с 8,5% таллием, который плавится при -58 ° С

Жидкие металлы используются, например, в жидкостных термометрах в качестве электродов , охлаждающих жидкостей или термопаст .

Галлий и его сплавы можно использовать с ограничениями в открытой атмосфере. В твердом состоянии галлий образует пассивирующий оксидный слой, аналогичный алюминию. Однако в жидком состоянии этот слой разрушается, так что галлий со временем окисляется. Две другие группы не подходят для использования на открытом воздухе:

  • Щелочные металлы очень быстро разъедают на воздухе; при более высоких температурах или в сочетании с водой существует опасность взрыва.
  • Ртуть испаряется при комнатной температуре и очень токсична. Поэтому использование ртути в свободной атмосфере запрещено в ЕС и во многих других странах или связано со строгими требованиями.

Сплавы с низкой температурой плавления

В технике все металлы относятся к жидким металлам, которые при использовании находятся в жидком состоянии. В основном это металлы с температурой плавления ниже 350 ° C. Например, жидкое олово используется при производстве оконного стекла , по которому стекломасса растекается и затвердевает (см. Флоат-стекло ). Жидкий натрий используется в качестве охлаждающей жидкости в реакторах или высокоэффективных двигателях.

Легкоплавкие металлические сплавы в основном представляют собой эвтектические сплавы, состоящие из различных элементов, которые уже имеют довольно низкую температуру плавления, в том числе сплавы висмута, в частности :

сплавТемпература плавленияэвтектикаВисмутвестибанкаИндийкадмийТаллий
Розы металлическиеоколо 94 ° CНет50%25%25%
Cerrosafeоколо 74 ° CНет42,5%37,7%11,3%8,5%
Металл Вудаок. 70 ° Сда50%26,7%13,3%10%
Металл поляок. 62 ° Сда32,5%16,5%51%
Cerrolow 136ок. 58 ° Сда49%18%12%21%
Cerrolow 117ок. 47,2 ° Сда44,7%22,6%8,3%19,1%5,3%
Bi-Pb-Sn-Cd-In-Tlок. 41,5 ° Сда40,3%22,2%10,7%17,7%8,1%1,1%

Дисперсии

На рынке имеется множество продуктов, которые называются жидким металлом (жидкий металл Petec, Loctite 3450, жидкий металл Conrad и т. Д.). В основном это металлические или керамические дисперсии в эпоксидной смоле, которые после затвердевания имеют металлоподобные свойства материала и используются для склеивания или ремонта металлических предметов. Термически проводящие пасты , такие как B. Arctic Silver иногда называют жидкими металлами.

На рынке есть продукты, которые также известны как жидкий металл. Обычно это металлический порошок, залитый в полимер, который обрабатывается как масло или паста и при определенных условиях имитирует металлические свойства (прочность).

Кроме того, существуют сплавы, такие как Reflex S01, Gunsmoke, бронза, латунь и, в готовых смесях, стандартные металлы, такие как алюминий, железо, медь и олово, которые можно наносить методом холодного напыления или окраски. Металлические частицы смешиваются в холодном состоянии с полиэфиром и отвердителем, после чего их можно красить в течение примерно 60 минут. Для этого можно использовать системы окраски, например, в автомобильном секторе или промышленные системы окраски. Наносимый слой составляет около 180 мкм. Возможны также более толстые слои. Когда поверхность уменьшается примерно на 25 мкм шлифованием, в основном удаляется туман краски. В результате получается поверхность, содержащая около 95% металлов. Вся матрица на 85–90% состоит из металла. Поверхности обладают почти всеми свойствами твердых металлов. Однако они не электропроводны. Поверхности можно обрабатывать дополнительно (матовая, сатинированная, глянцевая, зеленая, черная, ржавчина).

Металлические очки

Перевод названия компании Liquidmetal Technologies также иногда вызывает путаницу в немецкоязычных странах . Продукты, произведенные из сплавов жидких металлов в виде металлических стекол, включают, но не являются жидкими при комнатной температуре (возможно, являются аморфными) и имеют температуру плавления в несколько сотен градусов по Цельсию. В физике очки часто рассматриваются как замороженные жидкости , но не являются жидкостями в просторечии. В научно-популярных статьях, в частности об очень современном и экзотическом классе материалов металлических стекол, часто используется жидкий металл, но обычно это происходит из-за лингвистического недопонимания и отсутствия специальных знаний.

Температура плавления олова, применение в промышленности

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
Читайте так же:
Соединение проводов звездой и треугольником

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: Особенности измерительного контроля сварных соединений

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

Физические свойства

Никель — ферромагнетик, то есть при температуре ниже точки Кюри он обладает намагниченностью при отсутствии внешнего магнитного поля. Для никеля точка Кюри составляет 358 ⁰С. Металл не тускнеет на открытом воздухе.

Основные физические свойства никеля:

  • Структура решетки — кубическая гранецентрированая.
  • Плотность при нормальных условиях — 8,902 г/см3.
  • Температура плавления — 1453 ⁰С.
  • Удельная теплота плавления — 17,61 кДж/моль.
  • Температура кипения – 3000 ⁰С.
  • Удельная теплота испарения — 378,6 кДж/моль.
  • Молярная теплоемкость — 26,1 Дж/(K*моль)
  • Удельная теплоемкость — 0,440 кдж/(кг*К).
  • Теплопроводность — 90,9 Вт/(м*К).
  • Удельное электрическое сопротивление — 0,0684 мкОм*м.

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.

Физиологическое действие

Никель и его соединения токсичны и канцерогены.

Никель — основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). В 2008 году Американским обществом контактного дерматита никель был признан «Аллергеном года». В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека.

В XX веке было установлено, что поджелудочная железа очень богата никелем. При введении вслед за инсулином никеля продлевается действие инсулина и тем самым повышается гипогликемическая активность. Никель оказывает влияние на ферментативные процессы, окисление аскорбиновой кислоты, ускоряет переход сульфгидрильных групп в дисульфидные. Никель может угнетать действие адреналина и снижать артериальное давление. Избыточное поступление никеля в организм вызывает витилиго. Депонируется никель в поджелудочной и околощитовидной железах.

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.
Читайте так же:
Что делают из чугуна и стали

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.

Можно ли расплавить золото в домашних условиях

Можно! Но нужно подготовиться.

Необходимое оборудование и материалы

Для самостоятельного изготовления отливок потребуются:

  • тигель для плавления — керамический или графитовый, устойчивый к высоким температурам;
  • горелка и топливо для нее;
  • металлические щипцы;
  • форма, в которую вы будете переливать расплавленное золото (изложница);
  • бура (тетраборат натрия, его можно купить в аптеке) в качестве флюса для очистки расплава;
  • деревянная или графитовая палочка для помешивания;
  • доступ к чистой воде;
  • вспомогательные емкости, салфетки, защитные аксессуары (перчатки, маска).

Подготовка шихты

Скорее всего, имеющееся в наличии сырье можно уместить в ладони, поэтому не будем имитировать заводской технологический процесс, а просто проверим лом на наличие ненужного мусора. Если у вас в руках аффинированный металл, то, вероятно, он уже измельчен и пригоден к плавлению — его достаточно промыть.

Если наша шихта — ювелирный лом, переплавить мы его сможем, но на выходе получится не чистый слиток, а сплав неизвестной пробы (как правило, мы не знаем, что и в каких пропорциях входит в состав украшений). Лом нужно тщательно измельчить перед плавлением.

Процесс плавки

Не забудьте надеть перчатки, темные очки и морально подготовиться к плавлению. Плавить золото нужно в чистом просушенном тигле, посыпав бурой и тигель, и шихту. Когда смесь буры и золота станет однородной, нужно посыпать расплав порошком вторично.

Подносите пламя горелки к золоту аккуратно, особенно если оно находится в тигле в виде мелких крупиц, чтобы не сдуть частицы металла. Не направляйте пламя на само золото: для начала аккуратно поводите огнем над ним. Нагревайте тигель постепенно и осторожно.

Работа занимает от 10 минут и более в зависимости от качества сырья. Через некоторое время дайте золоту слегка застыть и посмотрите на него. Если по мере затвердевания расплав мутнеет, значит, процесс не окончен и нужно использовать буру снова.

Когда характерный желтый блеск перестанет исчезать при остывании, плавление можно считать завершенным.

Получение отливок

Расплавленное золото заливается в подготовленную форму. Лучше, если она будет изготовлена из того же материала, что и тигель. Через несколько минут, когда слиток немного остынет, вы сможете взять его щипцами и опустить в воду.

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.

Важность рассматриваемого показателя

Температура плавления материалов учитывается практически во всех сферах их применения. Примером можно назвать то, что на момент рождения авиации не могли использовать обычный алюминий, так как он быстро нагревался из-за трения и терял свои линейные размеры. Появление дюралюминия существенно изменило мир авиации. После его открытия все дирижабли и самолеты стали изготавливать при обширном применении этого сплава.

Нагреву подвергаются и многие другие ответственные детали различных механизмов. Примером назовем ведущие валы различных механизмов, звездочки и шестерни, которые из-за непосредственного контакта также теряют свою твердость, что приводит к повышенному износу.

Существует довольно большое количество справочников, в которых указывается температура плавления для всех металлов и иных сплавов. При рассмотрении этого показателя следует учитывать химический состав. Даже незначительное изменение концентрации одного из элементов приведет к повышению или понижению температуры перестроения кристаллической решетки.

Металл который плавится в воде

Галлий – металл, который плавится в руке. Вещество имеет температуру плавления, что составляет 29,76 о С. Если поместить его в теплую ладонь, оно постепенно начинает переходить из твердого состояния в жидкую форму.

Краткий экскурс в историю

Возможность синтеза чрезвычайно легкоплавкого материала, появление которого предсказывал Менделеев, доказал французский ученый Эмиль Лекок де Буабодран. В 1875 году ему удалось выделить галлий из цинковой руды. Во время опытов с материалом ученый получил металл, который плавится в руках.

Известно, что Эмиль Буабодран испытывал значительные трудности с выделением нового элемента из цинковой руды. В ходе первых опытов ему удалось добыть всего лишь 0,1 грамма галлия. Однако даже этого оказалось достаточно, чтобы подтвердить удивительное свойство материала.

Где встречается галлий в природе

Как получают галлий

В настоящее время ученые чаще всего синтезируют металл, который плавится в руках, из алюминиевых растворов, что добываются в ходе переработки глинозема. В результате удаления основной массы алюминия и проведения процедуры неоднократного концентрирования металлов получают щелочной раствор, в котором находится незначительная доля галлия. Выделяют такой материал из раствора путем электролиза.

Сферы применения

Главным препятствием на пути к применению галлия в промышленных масштабах остается высокая стоимость его синтеза из руд и минералов. Цена за тонну такого металла на мировом рынке составляет более 1,2 миллиона долларов.

На сегодняшний день галлий нашел эффективное применение лишь в сфере медицины. Металл в жидкой форме применяется в целях замедления потери костной массы у людей, что страдают от онкологических недугов. Его используют для быстрой остановки кровотечений при наличии крайне глубоких ран на теле пострадавших. В последнем случае закупорка сосудов галлием не приводит к образованию тромбов.

Читайте так же:
Что такое гальваника металла

Интересные опыты с галлием

Довольно увлекательный эксперимент можно провести с затвердеванием галлия. Представленный металл имеет свойство расширяться в ходе затвердевания. Для проведения интересного опыта достаточно поместить жидкий галлий в стеклянный пузырек. Далее необходимо начать охлаждать емкость. Через некоторое время можно заметить, как в пузырьке станут образовываться кристаллы металла. Они будут иметь синеватый цвет, в отличие от серебристого оттенка, который характерен для материала в жидком состоянии. Если не прекращать охлаждение, кристаллизирующийся галлий в конечном итоге разорвет стеклянный пузырек.

В заключение

Вот мы и выяснили, какой металл плавится в руке. Сегодня галлий можно отыскать в продаже для проведения собственных опытов. Однако обращаться с материалом следует крайне осторожно. Твердый галлий является нетоксичным веществом. Однако продолжительный контакт с материалом в жидкой форме может привести к самым непредвиденным последствиям для здоровья, вплоть до остановки дыхания, паралича конечностей и вхождения человека в состояние комы.

Мы можем смеяться над нашими предками, считавшими порох волшебством и не понимавшими, что такое магниты, однако и в наш просвещённый век существуют материалы, созданные наукой, но похожие на результат настоящего колдовства. Зачастую эти материалы трудно получить, но оно того стоит.

1. Металл, который плавится в ваших руках

Существование жидких металлов, таких как ртуть, и способность металлов принимать жидкое состояние при определенной температуре общеизвестны. Но твёрдый металл, тающий в руках как мороженое — это необычное явление. Этот металл называется галлием. Он плавится при комнатной температуре и для практического использования непригоден. Если поместить предмет из галлия в стакан с горячей жидкостью, он растворится прямо на ваших глазах. Кроме того, галлий способен сделать алюминий очень хрупким — достаточно просто поместить каплю галлия на алюминиевую поверхность.

2. Газ, способный удерживать твёрдые предметы

Этот газ тяжелее воздуха, и если наполнить им закрытый контейнер, он осядет на дно. Так же, как вода, гексафторид серы способен выдержать менее плотные объекты, например, кораблик из фольги. Бесцветный газ удержит предмет на своей поверхности, и создастся впечатление, что кораблик парит. Гексафторид серы можно вычерпать из контейнера обычным стаканом — тогда кораблик плавно опустится на дно.

Кроме того, за счет своей тяжести газ снижает частоту любого звука, проходящего сквозь него, и если вдохнуть немного гексафторида серы, ваш голос будет звучать как зловещий баритон Доктора Зло.

3. Гидрофобные покрытия

Зелёная плитка на фото — вовсе не желе, а подкрашенная вода. Она находится на плоской пластине, по краям обработанной гидрофобным покрытием. Покрытие отталкивает воду, и капли принимают выпуклую форму. В середине белой поверхности есть идеальный необработанный квадрат, и вода скапливается там. Капля, помещенная на обработанную область, немедленно потечет к необработанной части и сольётся с остальной водой. Если вы макнёте обработанный гидрофобным покрытием палец в стакан с водой, он останется полностью сухим, а вокруг него образуется «пузырь» — вода будет отчаянно пытаться убежать от вас. На основе таких веществ планируется создание водоотталкивающей одежды и стёкол для автомобилей.

4. Спонтанно взрывающийся порошок

Нитрид трииода выглядит как комок грязи, но внешность обманчива: этот материал настолько нестабилен, что легкого касания пера достаточно, чтобы произошел взрыв. Используется материал исключительно для экспериментов — его опасно даже перемещать с места на место. Когда материал взрывается, появляется красивый фиолетовый дым. Аналогичным веществом является фульминат серебра — он также не применяется нигде и годится разве что для изготовления бомбочек.

5. Горячий лёд

Горячий лёд, известный также как ацетат натрия, представляет собой жидкость, затвердевающую при малейшем воздействии. От простого прикосновения он из жидкого состояния мгновенно трансформируется в твёрдый как лёд кристалл. На всей поверхности образуются узоры, как на окнах в мороз, процесс продолжается несколько секунд — пока всё вещество не «замёрзнет». При нажатии образуется центр кристаллизации, от которого молекулам по цепочке передается информация о новом состоянии. Конечно, в итоге образуется вовсе не лёд — как следует из названия, вещество на ощупь довольно тёплое, охлаждается очень медленно и используется для изготовления химических грелок.

6. Металл, обладающий памятью

Нитинол, сплав никеля и титана, имеет впечатляющую способность «запоминать» свою первоначальную форму и возвращаться к ней после деформации. Всё, что для этого требуется — немного тепла. Например, можно капнуть на сплав тёплой водой, и он примет первоначальную форму независимо от того, насколько сильно был до этого искажён. В настоящее время разрабатываются способы его практического применения. Например, было бы разумно делать из такого материала очки — если они случайно погнутся, нужно просто подставить их под струю теплой воды. Конечно, неизвестно будут ли когда-нибудь делать из нитинола автомобили или ещё что-то серьёзное, но свойства сплава впечатляют.

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.

Читайте так же:
Точильный станок для коньков creuset

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/см 3 , 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.

Галлий

Галлий — это серебристо-серый металл с синеватым отливом, достаточно хрупкий. В природе в чистом виде он не встречается и является рассеянным элементом. Среднее содержание галлия в земной коре составляет 19 г/т. Галлий содержится в минералах, преимущественно это сфалерит, магнетит, касситерит, гранат, берилл, турмалин, сподумен, флогопит, биотит, мусковит, серицит, лепидолит, хлорит, полевые шпаты, нефелин, гекманит и натролит. Достаточно редкий минерал галлит Cu­GaS₂ используют для выделения чистого галлия. Кроме того, галлий может быть получен в качестве побочного продукта переработки бокситов.

Галлий плавится всего при 29,76 °C, поэтому он тает даже в руке. При температуре, близкой к комнатной, плавятся еще три металла: ртуть, цезий и рубидий. Но из-за высокой токсичности или реакционной способности их, в отличие от галлия, нельзя брать в руки.

Как был открыт галлий

Существование галлия было предсказано Д. И. Менделеевым в 1871 на основании сформулированного им Периодического закона. Менделеев дал этому элементу название «экаалюминий» и предсказал у него такие свойства как плотность, температуру плавления. Также Менделеев предсказал:

  • характер оксида,
  • связь в соединениях с хлором.
  • что металл будет медленно растворяться в кислотах и щелочах;
  • он не будет реагировать с воздухом;
  • оксид экаалюминия M₂O₃ должен реагировать с кислотами с образованием солей MX₃;
  • что он должен образовывать основные соли;
  • хлорид обладает большей летучестью, чем Zn­Cl₂;
  • что этот элемент откроют с помощью спектроскопии.

Менделеев оказался Ностардамусом в химии: когда галлий был получен, все предсказанные ученым свойства подтвердились!

В 1875 году французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран изучал сфалерит с помощью спектроскопии и обнаружил две фиолетовые линии, принадлежащие новому элементу. Год спустя ученый выделил новый элемент с помощью электролиза. Этот элемент Буабодран назвал в честь латинского названия Франции — Gal­lia. Существует легенда, что в это название ученый вкладывал и другой смысл. Лекок созвучно с французским le coq, т.е. «петух» (на латыни gal­lus). Буабодран как бы ненароком увековечил свое имя в названии нового элемента.

Изучая полученный галлий, Буабодран определил, что плотность отличается от предсказанной Менделеевым. Когда Менделеев узнал об этом, то написал французскому коллеге с рекомендацией перепроверить результаты. И как оказалось, не напрасно: первые данные Буабодрана действительно были неверными.

Области применения галлия

Бóльшая часть добываемого галлия используется для производства полупроводников. Арсенид (GaAs) и нитрид галлия (GaN) используются в электронных компонентах многих устройств, для создания интегральных схем, высокопроизводительных процессоров, микроволновых усилителей. Арсенид галлия используется в различных электрооптических инфракрасных приборах. Арсенид галлия-алюминия применяется для создания инфракрасных лазерных диодов высокой мощности. На основе нитрида галлия и нитрида индия-галлия производят синие и фиолетовые лазерные диоды. Кстати, лазер на нитриде галлия применяется в приводах Blu-ray дисков.

Фотоэлементы на основе арсенида галлия, фосфида и арсенида индия-галлия установлены на космических спутниках и марсоходах.

Галлий имеет интересную особенность: он сильно понижает температуру плавления сплавов, в которых содержится. При этом температура опускается ниже, чем у каждого компонента сплава по отдельности (эвтектические составы). Так, сплав Галинстан (68,5 % галлия, 21,5 % индия и 10 % олова) имеет температуру плавления -19 °С и используется в некоторых термометрах вместо ртути.

Галлий применяется и в медицине. В целом металл характеризуется низкой токсичностью и не выполняет естественной биологической функции. Поэтому препараты на основе галлия могут применяться при лечении и диагностике раковых заболеваний (изотопы галлий-67 и -68). Также галлий используется при лечении некоторых бактериальных инфекций: ион Ga³⁺ замещает Fe³⁺ в метаболических путях дыхания бактерий, вызывая их гибель. Препараты на основе галлия могут применяться при лечении малярии.

Еще галлий помогает обнаружить нейтрино-частицы, исходящие от Солнца. Как правило, выявление таких частиц — это весьма сложный и трудоемкий процесс. Галлий в составе регистрационной смеси повышает чувствительность анализа, а соответственно, и помогает зафиксировать нейтрино. Детекторы GALLEX Национальной лаборатории Гран-Сассо содержат 12,2 тонны галлия-71. Они улавливают нейтрино, исходящие от Солнца, и превращают его в радиоактивный изотоп, излучение которого можно зафиксировать. Подобные исследования также проводят в Баксанской нейтринной обсерватории (Кабардино-Балкария), где нейтрино-детекторы содержат 5 тонн жидкого галлия.

По температуре плавления галлия можно проверять термометры! Эта величина — 302,9146 K (29,7646 °C) – признана стандартом Международного бюро мер и весов.

В 2007 году с помощью пучков ионов галлия толщиной 7 нм в Si­mon Fras­er Uni­ver­si­ty напечатали самую маленькую в мире книгу – Tee­ny Ted from Turnip Town. Книга получилась размером 0,07x 0,10 мм.

У галлия есть еще одно забавное применение: ложки из галлия, по виду не отличимые от алюминиевых, используют для фокуса с исчезающей ложкой. В горячем чае или кофе такая ложка попросту расплавится!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector