Какие металлы являются легкоплавкими

7. Легкоплавкие металлы и сплавы на их основе 7.1. Общая характеристика легкоплавких металлов Сравнительная характеристика физических свойств ряда легкоплавких металлов приведена в таблице 7.1. Наиболее широкое применение в качестве машиностроительных материалов нашли цинк, свинец, олово и сплавы на их основе. Кроме этих элементов, компонентами сплавов на основе легкоплавких металлов являются также такие металлы с низкой температурой плавления, как сурьма, висмут, индий и другие. Таблица 7.1 — Сравнительная характеристика легкоплавких металлов

Рекомендуемые материалы

Маран Программная инженерия
Программная инженерия
Техническое задание
Инженерная графика
Любая задача по термеху
Теоретическая механика
КМ-4. Типовое задание к теме косвенные измерения. Контрольная работа — любой вариант за 5 суток.

Метрология и информационно-измерительная техника

Материал	Твердость, HB	Коэффициент трения по стали	Допустимый режим работы
без смазки	со смазкой	r * 10 -5 , Па	v, м/с
Баббиты:
Б 83	30	0.07-0.12	0.004-0.006	150	50
Б 16	30	100	30
БК 2	32	150	15
Бронзы:
Бр О10Ф1	100	0.1-0.2	0.004-0.009	150	10
Бр О5Ц5С5	60	80	3
Бр С30	25	250	12
Латуни:
Л Ц16К4	100	0.15-0.24	0.009-0.016	120	2
Л Ц38Мц2С2	80	106	1
Алюминиевый сплав АО 9-2	31	0.1-0.15	0.008	250	20
Антифрикционные серые чугуны:
АЧС-1	220	0.12-0.23	0.008	25	5
АЧС-2	160	0.016	60	0.75
Пластмассы:
капрон	10	0.15-0.21	—	120	5
текстолит	35	0.15-0.25	—	150	8
Комбинированные материалы:
железо-графит	80	0.08-0.12	—	80	1
бронза-графит	56	0.04-0.1	—	60	1
металлофтороплас­товая лента(МФ Пл)	—	0.03-0.1	—	—	—

а б Рисунок 7.1 — Диаграммы состояния сплавов систем Sn — Sb (а) и Al — Zn (б) Оловянные баббиты содержат 7-12 % сурьмы, 2,5-6,5 % меди, иногда — до 1% кадмия (основа -олово), являются дорогими материалами (см. табл. 1.4) и применяются для подшипников ответственного назначения (в дизелях, паровых турбинах и т.д.), работающих при больших скоростях и нагрузках.

Что Будет, Если СПЛАВИТЬ ВСЕ МЕТАЛЛЫ Вместе?

В оловянно-свинцовых баббитах (Б 6, БТ, БН, Б 16) содержится 5-17% олова, 13-17% сурьмы, 1-3% меди, а также, в зависимости от марки — в небольших количествах такие элементы, как Cd, Te, As, Ni (табл. 7.3). Основой сплава является свинец. В качестве мягкой основы здесь выступает твердый раствор на базе свинца, а твердыми включениями — преимущественно частицы SnSb.

Как и в оловянных баббитах, добавка меди уменьшает ликвацию по плотности и обеспечивает появление частиц дополнительной упрочняющей фазы — Cu3Sn. Оловянно-свинцовые баббиты значительно дешевле оловянных, а по качеству уступают им ненамного (особенно баббит Б 16).

Присадки других элементов обеспечивают различные эффекты: As увеличивает жидкотекучесть и износоустойчивость, Ni повышает твердость, что снижает износ, Te упрочняет сплав. В свинцовых баббитах (баббит БС) при содержании 16-18% сурьмы являющихся заэвтектическими, мягкой основой является эвтектика Pb — Sb (13% Sb + 87% Pb), имеющая твердость НВ 7-8, а твердыми включениями — кристаллы сурьмы с твердостью НВ30.

Такой баббит имеет меньшие прочность и пластичность и более высокий коэффициент трения в сравнении с предыдущими сплавами (см. табл. 7.3) и поэтому применяется в менее нагруженных подшипниках. Свинцово-кальциевые баббиты (БК, БКА, БК 2), как и баббит БС, являются более дешевыми в сравнении со сплавами, содержащими олово, хотя по ряду показателей и уступают им (см. табл. 7.3).

В этих сплавах мягкой основой является свинец, а твердыми частицами — соединения свинца с кальцием и натрием. Такие баббиты используют в железнодорожном транспорте. Цинковые подшипниковые сплавы (ЦАМ 10-5, ЦАМ 5-10) являются более дешевыми материалами в сравнении с баббитами, имеющими в своем составе свинец и особенно олово. В качестве мягкой основы в них выступает эвтектика Zn+Al (рис.

7.1, в), в состав которой в связи с присутствием меди входит и третья составляющая — CuZn3, а в роли твердых частиц выступают частицы CuZn3 (табл. 7.3). Цинковые сплавы уступают оловянным баббитам по пластичности, коэффициенту трения и коэффициенту линейного расширения и примерно равноценны свинцовым баббитам.

Цинковые антифрикционные сплавы применяют для изготовления вкладышей, втулок, ползунов, биметаллических деталей. В качестве подшипниковых сплавов, заменяющих в ряде случаев оловянные и свинцовые баббиты, нашли применение сплавы на основе алюминия (системы Al — Sb, Al — Sb — Pb, Al — Ni, Al — Cu — Si), мягкой основой которых является твердый раствор на основе алюминия, а твердыми включениями — соединения алюминия с легирующими элементами (см. табл. 7.3).
Таблица 7.3 — Химический состав, структура и свойства легкоплавких антифрикционных сплавов с мягкой матрицей

Мар-ка	Структура	Свойства
баб-бита	ос­нова	легирую- щие элементы	мягкая основа	твердые включе-ния	r, г/см 3	Тпл, °С	sв, Н/мм 2	d, %	Ктр
Б 83	Sn	Sb-10-12, Cu-5.5-6.5	a(Sn)	SnSb, Cu3Sn	7.4	380	90	6	0.005
Б 88	Sn	Sb-7-8 Cu-2.5-3.5	a(Sn)	Cu3Sn	7.3	342	90	9	0.004
Б 6	Pb	Sn-5-6, Sb-14-16 Cu-2.5-3, Cd-1.7-2.2	a(Pb)	SnSb, Cu3Sn	9.6	460	70	0.5	0.005
Б 16	Pb	Sn-15-17, Sb-15-17	a(Pb)	SnSb, Cu3Sn	9.3	410	80	0.5	0.006
БС	Pb	Sb-16-18, Cu-1-1.5	эвтект. (Pb+Sb)	Sb	10.1	410	40	0.5	0.007
БК	Pb	Ca-0.85-1.15 Na-0.6-0.9	a(Pb)	Pb3Ca, Pb3Na	10.5	470	100	2.5	0.004
ЦАМ 10-5	Zn	Al-10,Cu-5	эвтект. (Zn+Al+CuZn)	CuZn3	6.3	395	300	0.5	0.009
ЦАМ 5-10	Zn	Al-5,Cu-10	-”-	-”-	7.1	500	300	1
АСС 6-5	Al	Sb-5-6, Pb-4-5 Mg-0.5-0.6	a(Al)	AlSb	3.1	750	80	14
ACM	Al	Sb-3.5-5, Mg-0.5-0.7	a(Al)	AlSb	2.8	750	90	29

Марка	Температура плавления
сплава	сплава,°С	Sn	Pb	Zn	Cd	Bi	In
Л 199	199	91.1	—	8.9	—	—	—
Л 183	183	61.9	38.1	—	—	—	—
Л 141	141	50	30	—	—	—	—
Л 145	145	49.8	32	—	18.2	—	—
Л 130	130	52	30	—	13	5	—
Л 96	96	18.75	31.25	—	—	50	—
Л 68 (сплав Вуда)	68	12.5	25	—	12.5	50	—
Л 47	47	8.3	22.6	—	5.3	44.7	19.1

Температуру плавления ниже 100 °С имеют также сплавы с добавкой ртути, называемые амальгамами и являющиеся сплавами системы Sn — Pb — Bi — Hg. Чистая ртуть и сплавы системы Tl — Hg имеют температуру плавления ниже 0 °С. Наиболее легкоплавкий из известных в природе сплавов — сплав с 8,5 % Tl и 91,5 Hg — плавится при температуре -59 °С. 7.5.

Типографские сплавы Их используют для отливки шрифтов ручного и машинного набора. Они должны иметь по возможности низкую температуру плавления, достаточно высокую твердость и давать возможно меньший угар при переплавах.

В качестве типографских сплавов используют: а) сплавы на основе свинца: марок МШ 1, МШ 2, МШ 3 (14-16% Sb, 1,5-4,5% As) с температурой плавления 315-325 °С и твердостью НВ 23-30; марки МЛ 1 (9,5-10,5% Sb, 1-1,5% As), имеющий Тпл=250 °С, НВ 23-25; марки ЛН 1 (11-12%Sb, 4,2-4,8% Sn), имеющий Тпл=245 °С, НВ 22-23; б) сплавы на основе олова: марки ЦШ 1 (3,5-4,5% Al, 0,02-0,06% Mg), Тпл=390 °С, сплав № 3 (2,2-3% Al, 1,2-1,8% Mg), Тпл=400 °С; сплав № 7 (4,5-5,4% Al, 3,5-4,5% Cu, 1,5-2,5% Mg), Т пл=460 °С; в) сплавы на основе цинка, например, цинк с небольшими добавками магния (0,05%) и алюминия (0,1%), имеющий мелкозернистую структуру и повышенную по сравнению с другими типографскими сплавами твердость (НВ 55-70), но более высокую температуру плавления (420 °С); этот сплав называют микроцинком. Ввиду высокой стоимости типографские сплавы на основе олова в настоящее время практически не применяются, Наиболее широкое применение находят сплавы на основе свинца.

Менее дефицитными являются сплавы на основе цинка, но как указывалось выше, они имеют более высокую температуру плавления и больший угар при переплавке. 7.6. Цинковые конструкционные сплавы Информация в лекции «Операционные системы» поможет Вам.

Для изготовления мелких, неответственных изделий, получаемых в производстве методом литья под давлением, применяют литейные цинковые сплавы, легированные алюминием (3,5-4,5%), либо совместно алюминием и медью (до 5%), например, сплавы марок ЦА 4, ЦАМ 4-1, ЦАМ 4-3. Отливки, отливаемые под давлением, обычно не подвергают дальнейшей механической обработке, поскольку они имеют точные размеры и гладкую блестящую поверхность, хотя и характеризуются повышенной пористостью.

Такие сплавы обеспечивают следующие свойства: sв =250-380 Н/мм 2 , d =2-6%, твердость НВ 70-120. Для защиты от коррозии такие отливки никелируют или создают на поверхности какое-либо иное покрытие. Деформируемые цинковые сплавы также легируют алюминием (ЦАМ 15), алюминием и медью (ЦАМ 10-1), либо только медью (ЦМ 1).

Такие сплавы прокатывают в листы, обрабатывают глубокой вытяжкой и прессуют в горячем состоянии. Высоколегированные сплавы обладают значительной прочностью (sв до 460 Н/мм 2 ) и удовлетворительной пластичностью ( d =8-12%) и вязкостью. Цинковые сплавы часто используют взамен латуней. 7.7.

Коррозионно-стойкие покрытия Легкоплавкие металлы — цинк, олово, свинец — используют для создания коррозионно-стойких металлических покрытий на поверхности изделий из стали и других сплавов. Коррозионно-стойкие металлические покрытия по механизму своего влияния делят на катодные и анодные. Катодные покрытия изготавливают из более электроположительного металла.

Они экранируют анодные участки металла и повышают электродный потенциал поверхности. Вследствие высокой коррозионной стойкости они долговечны, но не выносят механических повреждений. При появлении царапин основной металл при наличии покрытия — второго катода — корродирует даже быстрее, чем без покрытия.

Покрытия свинцом или оловом (лужение) для железа и низкоуглеродистой стали являются катодными. Луженую сталь применяют в пищевой промышленности (консервные банки и др.), а покрытие свинцом — в химической промышленности. Анодные покрытия изготавливают из более электроотрицательного металла. Разрушаясь, они предохраняют металл от коррозии.

При механических повреждениях такое покрытие выполняет роль дополнительного более электроотрицательного анода, который забирает большую долю коррозионного тока и тем самым защищает основной анод — защищаемый металл. Анодные покрытия применяют для защиты от атмосферной и морской коррозии. Анодными покрытиями для железа и углеродистых сталей являются покрытия цинком или кадмием.

Источник: studizba.com

Какой металл является самым легкоплавким после ртути

Плавление – процесс перехода из твердого состояния в жидкое. Он происходит под воздействием тепла, но зависит еще от ряда физических факторов, например от давления. Важную роль в том, насколько легко и тяжело вещество поддается плавлению, также играет его состав, размер кристаллов в решетке и прочность связей между атомами.

Температура плавления металлов очень разнится и может иметь даже минусовые значения. Она колеблется от -39 до +3410 градусов Цельсия. Тяжелее всего в жидкость превращаются молибден, вольфрам, хром, титан. Для этого процесса их требуется нагреть до температуры не менее 2000 градусов.

Наиболее легкоплавкими металлами являются галлий, ртуть, литий, олово, свинец, цинк, индий, висмут, таллий. Подробнее о некоторых из них читайте далее.

Применение

Изначально тугоплавкие металлы использовались при изготовлении конденсаторов и транзисторов для радиоэлектроники. Количество их сфер применения увеличилось только к середине 20 века. Промышленной комплекс расширился до изготовления деталей для станков, автомобилей, самолётов и ракет.

Сплавы, выдерживающие воздействие критических температур, начали использоваться для изготовления посуды. Тугоплавкие металлы применяются в процессе производства строительных и соединительных материалов. Из них делают детали для бытовых приборов и электроники.

Самым тугоплавким считается вольфрам. Его температура плавления в 3390 градусов превышает показатели других материалов. Однако нельзя забывать про то, что при падении вольфрамовой детали с высоты, она треснет или разобьётся на отдельные части.

Ртуть

Полезный во многих сферах, но ядовитый металл был известен еще до нашей эры. Ртуть использовали античные и средневековые медики для лечения венерических и многих других заболеваний, алхимики пытались сделать из нее золото. Сегодня она применяется в электротехнике, приборостроении и органической химии.

Руть – это наиболее легкоплавкий металл на планете. При нормальных комнатных условиях она всегда жидкая, так как температура ее плавления составляет -39 градуса. Ее пары очень опасны, поэтому ртуть содержат только в контейнерах и специальных стеклянных колбах. На организм она действует как яд, отравляя его и выводя из строя нервную, иммунную, дыхательную и пищеварительную системы.

Взаимодействие со сложными веществами

с водой

Все щелочноземельные металлы активно реагируют с водой с образованием щелочей (растворимых гидроксидов металлов) и водорода. Магний реагирует с водой лишь при кипячении вследствие того, что при нагревании в воде растворяется защитная оксидная пленка MgO. В случае бериллия защитная оксидная пленка очень стойкая: с ним вода не реагирует ни при кипячении, ни даже при температуре красного каления:

c кислотами-неокислителями

Все металлы главной подгруппы II группы реагируют с кислотами-неокислителями, поскольку находятся в ряду активности левее водорода. При этом образуются соль соответствующей кислоты и водород. Примеры реакций:

Ве + Н2SO4(разб.) = BeSO4 + H2↑

Mg + 2HBr = MgBr2 + H2↑

Ca + 2CH3COOH = (CH3COO)2Ca + H2↑

c кислотами-окислителями

− разбавленной азотной кислотой

С разбавленной азотной кислотой реагируют все металлы IIA группы. При этом продуктами восстановления вместо водорода (как в случае кислот-неокислителей) являются оксиды азота, преимущественно оксид азота (I) (N2O), а в случае сильно разбавленной азотной кислоты – нитрат аммония (NH4NO3):

4Ca + 10HNO3(разб.) = 4Ca(NO3)2 + N2O↑ + 5H2O

4Mg + 10HNO3(сильно разб.) = 4Mg(NO3)2 + NН4NO3 + 3H2O

− концентрированной азотной кислотой

Концентрированная азотная кислота при обычной (или низкой) температуре пассивирует бериллий, т.е. в реакцию с ним не вступает. При кипячении реакция возможна и протекает преимущественно в соответствии с уравнением:

Магний и щелочноземельные металлы реагируют с концентрированной азотной кислотой с образованием большого спектра различных продуктов восстановления азота.

− концентрированной серной кислотой

Бериллий пассивируется концентрированной серной кислотой, т.е. не реагирует с ней в обычных условиях, однако реакция протекает при кипячении и приводит к образованию сульфата бериллия, диоксида серы и воды:

Be + 2H2SO4 → BeSO4 + SO2↑+ 2H2O

Барий также пассивируется концентрированной серной кислотой вследствие образования нерастворимого сульфата бария, но реагирует с ней при нагревании, сульфат бария растворяется при нагревании в концентрированной серной кислоте благодаря его превращению в гидросульфат бария.

Остальные металлы главной IIA группы реагируют с концентрированной серной кислотой при любых условиях, в том числе на холоду. Восстановление серы происходит преимущественно до сероводорода:

4Mg + 5H2SO4(конц.) = 4MgSO4 + H2S↑ + 4H2O

с щелочами

Магний и щелочноземельные металлы со щелочами не взаимодействуют, а бериллий легко реагирует как растворами щелочей, так и с безводными щелочами при сплавлении. При этом при осуществлении реакции в водном растворе в реакции участвует также и вода, а продуктами являются тетрагидроксобериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и газообразный водород:

Be + 2KOH + 2H2O = H2↑ + K2[Be(OH)4] — тетрагидроксобериллат калия

При осуществлении реакции с твердой щелочью при сплавлении образуются бериллаты щелочных или щелочноземельных металлов и водород

Be + 2KOH = H2↑+ K2BeO2 — бериллат калия

Галлий

Вторым в списке наиболее легкоплавких металлов находится галлий. Он становится жидкостью при температуре выше 29,5 градусов Цельсия, и размягчить его можно просто подержав немного в руках. При нормальных условиях галлий очень хрупкий, легко поддается механическому воздействию и окрашен в светло-серебристый, несколько голубоватый оттенок.

Металл очень рассеян в земной коре и не встречается в виде самородков. В природе его находят в составе различных минералов, таких как гранат, мусковит, турмалин, хлорит, полевой шпат. Кроме того, он содержится в морской воде. Галлий используют в высокочастотной электронике, для изготовления зеркал и различных сплавов.

Рений

Индий

В качестве простого вещества индий очень светлый, ковкий и мягкий настолько, что даже оставляет след, если им провести по бумаге. Он также является одним из наиболее легкоплавких металлов, но воздействуют на него только температуры выше 157 °C. Закипает он при 2072 градусах.

Как и галлий, индий не образует собственных месторождений, но содержится в различных рудах. Благодаря своей рассеяности в природе металл довольно дорогой. Его применяют в микроэлектронике, для изготовления легкоплавких сплавов, припоев, жидкокристаллических экранов для техники.

Бериллий

Металл серого цвета с серебристым оттенком, приобретающий при соприкосновении с воздухом матовый оттенок по причине образования оксидной плёнки. Металл, характеризующийся твёрдостью, высоко токсичный. В отличие от других металлов прекрасно проводит тепло и характеризуется низким электрическим сопротивлением. Обладая уникальными свойствами, Be получил применение в авиакосмической области, ракетостроении, ядерной энергетике, металлургической промышленности, атомной энергетике, лазерной технике. Учитывая высокую твёрдость Ве, его применяют для получения легирующих сплавов, материалов, отличающихся своими огнеупорными качествами.

Олово

Олово плавится от температуры выше 231 градуса по Цельсию. Это пластичный и мягкий металл, светло-серебристого цвета. Оно существует четырех аллотропных модификациях, две из них появляются только при высоком давлении.

Олово довольно рассеяно в природе, но может образовывать собственные минералы, например, станнин и касситерит. Его используют в качестве покрытия для металлов для усиления их устойчивости к коррозии, а также для производства жести, фольги, разнообразных сплавов, посуды и деталей для музыкальных инструментов.

Тантал

Тантал входит в тройку прочнейших элементов на земле. Его характеризуют серо-металлический цвет с серебристым блеском, высокая твёрдость и атомная плотность. Образующаяся сверху оксидная плёнка придаёт ему свинцовый отлив. Несмотря на высокую твёрдость и прочность, это металл характеризуется пластичностью, и по такому качеству сравним с золотом.

Металл тугоплавкий, стойкий к коррозии и окислению. Нашел активное применение в металлургии, строительстве энергетических установок, химической отрасли.

Литий

Литий – наиболее легкоплавкий металл, который становится жидкостью при температуре 180 градусов. Он мягкий, хорошо поддается ковке и механической обработке. Он относится к щелочным металлам, но проявляет активность гораздо хуже остальных представителей группы. Он медленно реагирует с влажным воздухом, а в сухой атмосфере остается практически стабильным

Металл встречается в сподумене, лепидолите, в месторождениях с оловом, висмутом и вольфрамом, содержится в морской воде и в звездных космических объектах. Литий часто используется для изготовления гальванических элементов, аккумуляторов, применяют в качестве окислителя, а также в пиротехнике. В сплавах с кадмием, медью и алюминием используется в космической, военной и авиационной технике.

Иридий

Лидером среди всех металлов, обладающих высокой прочностью, считается Иридий. Твёрдый и тугоплавкий элемент серо-белого цвета принадлежит к платиноидам. Сегодня на поверхности Земли почти не встречается, но нередко встречается в соединениях с осмием. По причине твердости воздействие на металл затруднено, а значит и обработка, стоек под влиянием химических веществ.

Его значение в обыденной жизни весьма велико. Иридий используется для придания таким металлам, как титан, хром и вольфрам лучшей устойчивости к влиянию кислотной и щелочной среды. Применяется для изготовления термопар, топливных баков, термоэлектрических генераторов, в медицине, нашёл широкое применение для сплавов с платиной у ювелиров.

Источники вторичного сырья

Источниками драгоценного вторичного сырья могут служить:

• вышедшие из строя детали промышленного оборудования, измерительной аппаратуры и управляющей автоматики;
• отходы производства радиоэлектроники, телеаппаратуры, химпрома, металлургии, полиграфии и других промышленных отраслей;
• отходы ювелирного производства;
• лом драгметаллов.

Лом драгоценных металлов, рассматриваемый в качестве вторичного сырья, представлен следующими основными группами бывших в употреблении изделий:

1. Для золотого и серебряного лома источниками являются побывавшие в пользовании ювелирные изделия, термопары и термодатчики, детали бытовых холодильников, телевизоров, элементы оргтехники (компьютеров и принтеров), радиодетали, гаджеты, аппаратура средств телекоммуникаций, катализаторы и каталитические сетки, аккумуляторы и т.п.
2. Для лома металлов платиновой группы источниками являются ювелирные изделия из различных сплавов платины и палладия, каталитические сетки и термопары, аппаратура для электролиза, лабораторная посуда, тигли и крышки к ним, другие лабораторные принадлежности, корпуса стеклоплавильного оборудования, фильеры, обломки изделий с покрытиями благородными металлами.

Перечень драгметаллов

Перечень драгоценных металлов представлен в ГОСТ Р 52793-2007 «Металлы драгоценные. Термины и определения» и узаконен Федеральным законом от 26.03.98г. за № 41-ФЗ «О драгоценных металлах и драгоценных камнях» ( статья 1).

Согласно ГОСТ Р 52793-2007 (раздел 2), драгметаллами считаются всего 8, приводим их список:

• золото;
• серебро;
• платина;
• палладий;
• иридий;
• родий;
• осмий;
• рутений.

Как видно, в список входит и серебро, это будет интересно узнать тем, кто задается вопросом, является ли серебро драгоценным металлом.

Источник: metallisten.ru

Легкоплавкие металлы список

Плавление – процесс перехода из твердого состояния в жидкое. Он происходит под воздействием тепла, но зависит еще от ряда физических факторов, например от давления. Важную роль в том, насколько легко и тяжело вещество поддается плавлению, также играет его состав, размер кристаллов в решетке и прочность связей между атомами.

Температура плавления металлов очень разнится и может иметь даже минусовые значения. Она колеблется от -39 до +3410 градусов Цельсия. Тяжелее всего в жидкость превращаются молибден, вольфрам, хром, титан. Для этого процесса их требуется нагреть до температуры не менее 2000 градусов.

Наиболее легкоплавкими металлами являются галлий, ртуть, литий, олово, свинец, цинк, индий, висмут, таллий. Подробнее о некоторых из них читайте далее.

Суть понятия самого легкоплавкого металла

Самый тихий дизельный генератор

Для специалистов больше знакомо понятие «тугоплавкость». Хотя слово «легкоплавки» и является антонимом в языковом аспекте, на практике – это один из пунктов к общей классификации в промышленности. По своей сути, любой элемент, имеющий температуру плавления менее 600 градусов по Цельсию, называют легкоплавким. Некоторые источники ставят планку вхождения в группу еще ниже – до 500 градусов Цельсия.

Классификация металлов по плавкости:

• легкоплавкие. Температура плавления элементов обязана быть ниже 600 градусов по Цельсию;

среднеплавкие металлы. Чтобы материал расплавился, потребуется температура от 600 до 1600 градусов со значением плюс;

тугоплавкие. Металлические вещества с порогом плавления выше 1 600 градусов по Цельсию.

Процесс плавления одинаковый для всех металлических элементов – либо внешнее воздействие, либо внутреннее. В первом случае – это расплавка в печах, а во втором – разогревание через пропуск электрического тока сквозь металл. Иногда используется индукционный нагрев в электромагнитном поле с высокой частотой.

Процесс плавки металла через призму науки:

1. Разогрев до температуры плавления.
2. Увеличение амплитуды тепловых колебаний молекул внутри металла.
3. Возникновение дефектов в структуре решетки материала.
4. Межатомные связи разрываются + параллельно затрачивается энергия.
5. Образование на поверхности квазижидкого слоя.
6. Постепенное разрушение решетки и накопление дефектов, что и принято называть процессом плавления.

В зависимости от температуры плавления, выбирают аппараты из сплавов, способных выдержать пиковые значения. Для легкоплавких металлов вопрос решается проще всего.

Второй весомый параметр – температура кипения металла. В 95% случаев она в 2 раза выше температуры плавления. Между собой эти две величины являются прямо пропорциональными + при снижении/увеличения давления на материал, снижается и его показатели плавления с кипением.

Ртуть

Полезный во многих сферах, но ядовитый металл был известен еще до нашей эры. Ртуть использовали античные и средневековые медики для лечения венерических и многих других заболеваний, алхимики пытались сделать из нее золото. Сегодня она применяется в электротехнике, приборостроении и органической химии.

Руть – это наиболее легкоплавкий металл на планете. При нормальных комнатных условиях она всегда жидкая, так как температура ее плавления составляет -39 градуса. Ее пары очень опасны, поэтому ртуть содержат только в контейнерах и специальных стеклянных колбах. На организм она действует как яд, отравляя его и выводя из строя нервную, иммунную, дыхательную и пищеварительную системы.

Физические свойства щелочных металлов:

Все щелочные металлы имеют серебристо-белый цвет (кроме серебристо-жёлтого цезия), они очень легкие, мягкие и пластичные, их можно резать скальпелем и ножом. Щелочные металлы имеют небольшую плотность. Так, литий, натрий и калий легче воды и плавают на её поверхности, реагируя с ней. Щелочные металлы обладают высокой тепло- и электропроводностью. Они имеют низкую температуру плавления и кипения.

С увеличением порядкового номера у щелочных металлов уменьшаются плотность, температура плавления, температура кипения, твердость.

Галлий

Вторым в списке наиболее легкоплавких металлов находится галлий. Он становится жидкостью при температуре выше 29,5 градусов Цельсия, и размягчить его можно просто подержав немного в руках. При нормальных условиях галлий очень хрупкий, легко поддается механическому воздействию и окрашен в светло-серебристый, несколько голубоватый оттенок.

Металл очень рассеян в земной коре и не встречается в виде самородков. В природе его находят в составе различных минералов, таких как гранат, мусковит, турмалин, хлорит, полевой шпат. Кроме того, он содержится в морской воде. Галлий используют в высокочастотной электронике, для изготовления зеркал и различных сплавов.

Сплавы

Чтобы изменить свойства того или иного металла, его сплавляют с другими веществами. Так, он может не только приобрести большую плотность, прочность, но и снизить или повысить температуру плавления.

Сплав может состоять из двух или больше химических элементов, но хотя бы один из них должен быть металлом. Такие «смеси» очень часто используют в промышленности, ведь они позволяют получить именно те качества материалов, которые необходимы.

Температура плавления металлов и сплавов зависит от чистоты первых, а также от пропорций и состава вторых. Для получения легкоплавких сплавов чаще всего используют свинец, ртуть, таллий, олово, кадмий, индий. Те, в составе которых находится ртуть, называются амальгамами. Соединение натрия, калия и цезия в соотношении 12%/47%/41% становится жидкостью уже при минус 78 °C , амальгама ртути и таллия — при минус 61°C. Самым тугоплавким материалом является сплав тантала и карбидов гафния в пропорциях 1:1 с температурой плавления 4115 °C.

Индий

В качестве простого вещества индий очень светлый, ковкий и мягкий настолько, что даже оставляет след, если им провести по бумаге. Он также является одним из наиболее легкоплавких металлов, но воздействуют на него только температуры выше 157 °C. Закипает он при 2072 градусах.

Как и галлий, индий не образует собственных месторождений, но содержится в различных рудах. Благодаря своей рассеяности в природе металл довольно дорогой. Его применяют в микроэлектронике, для изготовления легкоплавких сплавов, припоев, жидкокристаллических экранов для техники.

Таблица характеристик

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.

Читать также: Как зарядить севший аккумулятор автомобиля зарядным устройством

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:

1. алюминий — 660 °C;
2. температура плавления меди — 1083 °C;
3. температура плавления золота — 1063 °C;
4. серебро — 960 °C;
5. олово — 232 °C. Олово часто используют при пайке, так как температура работающего паяльника составляет как раз 250–400 градусов;
6. свинец — 327 °C;
7. температура плавления железо — 1539 °C;
8. температура плавления стали (сплав железа и углерода) — от 1300 °C до 1500 °C. Она колеблется в зависимости от насыщенности стали компонентами;
9. температура плавления чугуна (также сплав железа и углерода) — от 1100 °C до 1300 °C;
10. 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.

Олово

Олово плавится от температуры выше 231 градуса по Цельсию. Это пластичный и мягкий металл, светло-серебристого цвета. Оно существует четырех аллотропных модификациях, две из них появляются только при высоком давлении.

Олово довольно рассеяно в природе, но может образовывать собственные минералы, например, станнин и касситерит. Его используют в качестве покрытия для металлов для усиления их устойчивости к коррозии, а также для производства жести, фольги, разнообразных сплавов, посуды и деталей для музыкальных инструментов.

Области применения

До середины 40-х годов тугоплавкие металлы использовались только как легирующие элементы для улучшения механических характеристик стальных цветных сплавов на основе меди и никеля в электропромышленности. Соединения молибдена и вольфрама применялись также в производстве твердых сплавов.

Техническая революция, связанная с активным развитием авиации, ядерной промышленности и ракетостроения, нашла новые способы использования тугоплавких металлов. Вот неполный перечень новых сфер применения:

• Производство тепловых экранов головного узла и каркасов ракет.
• Конструкционный материал для сверхзвуковых самолётов.
• Ниобий служит материалом сотовой панели космических кораблей. А в ракетостроении его используют в качестве теплообменников.
• Узлы термореактивного и ракетного двигателя: сопла, хвостовые юбки, лопатки турбин, заслонки форсунок.
• Ванадий является основой для изготовления тонкостенных трубок тепловыделяющих элементов термоядерного реактора в ядерной промышленности.
• Вольфрам применяется как нить накаливания электроламп.
• Молибден все шире и шире используется в производстве электродов, применяемых для плавки стекла. Помимо этого, молибден — металл, используемый для производства форм литья под давлением.
• Производство инструмента для горячей обработки деталей.

Рейтинг: /5 — голосов

Литий

Литий – наиболее легкоплавкий металл, который становится жидкостью при температуре 180 градусов. Он мягкий, хорошо поддается ковке и механической обработке. Он относится к щелочным металлам, но проявляет активность гораздо хуже остальных представителей группы. Он медленно реагирует с влажным воздухом, а в сухой атмосфере остается практически стабильным

Металл встречается в сподумене, лепидолите, в месторождениях с оловом, висмутом и вольфрамом, содержится в морской воде и в звездных космических объектах. Литий часто используется для изготовления гальванических элементов, аккумуляторов, применяют в качестве окислителя, а также в пиротехнике. В сплавах с кадмием, медью и алюминием используется в космической, военной и авиационной технике.

Щелочные металлы:

Щелочные металлы – это элементы 1-й группы периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева (по устаревшей классификации – элементы главной подгруппы I группы):

– литий Li,

– натрий Na,

– калий K,

– рубидий Rb,

– цезий Cs,

– франций Fr.

При растворении щелочных металлов в воде образуются растворимые гидроксиды, называемые щелочами.

Источник: metallograd22.ru