Плотность. Это — одна из важнейших характеристик металлов и сплавов. по плотности металлы делятся на следующие группы:
легкие (плотность не более 5 г/см 3 ) — магний, алюминий, титан и др.:
тяжелые — (плотность от 5 до 10 г/см 3 ) — железо, никель, медь, цинк, олово и др. (это наиболее обширная группа);
очень тяжелые (плотность более 10 г/см 3 ) — молибден, вольфрам, золото, свинец и др.
В таблице 2 приведен значения плотности металлов. (Это и последующие таблицы характеризуют свойства тех металлов, которые составляют основу сплавов для художественного литья).
Таблица 2. Плотность металла.
| Металл | Плотность г/см 3 | Металл | Плотность г/см 3 |
| Магний | 1,74 | Железо | 7,87 |
| Алюминий | 2,70 | Медь | 8,94 |
| Титан | 4,50 | Серебро | 10,50 |
| Цинк | 7,14 | Свинец | 11,34 |
| Олово | 7,29 | Золото | 19,32 |
Индий — Металл, который можно кусать зубами.
Температура плавления. В зависимости от температуры плавления металл подразделяют на следующие группы:
легкоплавкие (температура плавления не превышает 600 o С) — цинк, олово, свинец, висмут и др.;
среднеплавкие (от 600 o С до 1600 o С) — к ним относятся почти половина металлов, в том числе магний, алюминий, железо, никель, медь, золото;
тугоплавкие ( более 1600 o С) — вольфрам, молибден, титан, хром и др.
Ртуть относится к жидкостям.
При изготовлении художественных отливок температура плавления металла или сплава определяет выбор плавильного агрегата и огнеупорного формовочного материала. При введении в металл добавок температура плавления, как правило, понижается.
Таблица 3. Температура плавления и кипения металлов.
| Металл | Температура, o С | Металл | Температура, o С | ||
| плавления | кипения | плавления | кипения | ||
| Олово | 232 | 2600 | Серебро | 960 | 2180 |
| Свинец | 327 | 1750 | Золото | 1063 | 2660 |
| Цинк | 420 | 907 | Медь | 1083 | 2580 |
| Магний | 650 | 1100 | Железо | 1539 | 2900 |
| Алюминий | 660 | 2400 | Титан | 1680 | 3300 |
Удельная теплоемкость. Это количество энергии, необходимое для повышения температуры единицы массы на один градус. Удельная теплоемкость уменьшается с увеличением порядкового номера элемента в таблице Менделеева. Зависимость удельной теплоемкости элемента в твердом состоянии от атомной массы описывается приближенно законом Дюлонга и Пти:
где, ma — атомная масса; cm — удельная теплоемкость (Дж/кг * o С).
Плавка золота
В таблице 4 приведены значения удельной теплоемкости некоторых металлов.
Таблица 4. Удельная теплоемкость металлов.
| Металл | Температура, o С | Удельная теплоемкость, Дж/кг * o С | Металл | Температура, o С | Удельная теплоемкость, Дж/кг * o С |
| Магний | 0-100 225 |
1,03 1,18 |
Цинк | 0 св.420 |
0,35 0,51 |
| Титан | 0-100 440 |
0,47 068 |
Серебро | 0 427 |
0,23 0,25 |
| Медь | 97,5 Св.1100 |
0,40 0,55 |
Олово | 0 240 |
0,22 0,27 |
| Алюминий | 0-100 660 |
0,87 1,29 |
Золото | 0-100 1100 |
0,12 0,15 |
| Железо | 0-100 1550 |
0,46 1,05 |
Свинец | 0 300 |
0,12 0,14 |
Скрытая теплота плавления металлов. Это характеристика (таблица 5 ) наряду с удельной теплоемкости металлов в значительной степени определяет необходимую мощность плавильного агрегата. Для расплавления легкоплавкого металла иногда требуется больше тепловой энергии, чем для тугоплавкого. Например, для нагревания меди от 20 до 1133 o С потребуется в полтора раза меньше тепловой энергии, чем для нагревания такого же количества алюминия от 20 до 710 o C.
Таблица 5. Скрытая теплота металла
| Металл | Скрытая теплота плавления, Дж/кг |
Металл | Скрытая теплота плавления, Дж/кг |
| Свинец | 23,2 | Медь | 203,7 |
| Олово | 60,9 | Железо | 277,2 |
| Золото | 63,0 | Магний | 369,6 |
| Цинк | 101,6 | Алюминий | 400,7 |
| Серебро | 105,0 | Титан | 436,8 |
Теплоемкость. Теплоемкость характеризует передачу тепловой энергии от оной части тела к другой, а точнее, молекулярной перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием градиента температуры. (таблица 6)
Таблица 6. Коэффициент теплопроводности металлов при 20 o С
| Металл | Коэффициент теплопроводности, кВт/м * o С | Металл | Коэффициент теплопроводности, кВт/м * o С |
| Серебро | 0,410 | Цинк | 0,110 |
| Медь | 0,386 | Олово | 0,065 |
| Золото | 0,294 | Железо | 0,067 |
| Алюминий | 0,210 | Свинец | 0,035 |
| Магний | 0,144 | Титан | 0,016 |
Качество художественного литья тесно связано с теплопроводностью металла. В процессе выплавке важно не только обеспечить достаточно высокую температуру металла, но и добиться равномерного распределения температуры во всем объеме жидкой ванны. Чем выше теплопроводность, тем равномернее распределена температура. При электродуговой плавке, несмотря на высокую теплопроводность большинства металлов, перепад температуры по сечению ванны достигает 70-80 o С, а для металла с низкой теплопроводностью этот перепад может достигать 200 o С и более.
Благоприятные условия для выравнивания температуры создаются при индукционной плавке.
Коэффициент теплового расширения. Эта величина, характеризующая изменение размеров образца длиной 1 м при нагревании на 1 o С, имеет важное значение при эмальерных работах (таблица 7)
Коэффициенты теплового расширения металлической основы и эмали должны иметь по возможности близкие значения, чтобы после обжига эмаль не растрескивалась. Большинство эмалей, представляющих твердый коэффициент оксидов кремния и других элементов, имеют низкий коэффициент теплового расширения. Как показала практика, эмали очень хорошо держаться на железе, золоте, менее прочно — на меди и серебре. Можно полагать, что титан — весьма подходящий материал для эмалирования.
Таблица 7. Коэффициент теплового расширения металлов.
| Металл | Температура, o С | α*10 -8 o С -1 | Металл | Температура, o С | α*10 -8 o С -1 |
| Титан | 27 727 |
8,3 12,8 |
Алюминий | 27 627 |
23,3 37,8 |
| Железо | 27 727 |
12,0 14,7 |
Олово (α- модификация) | 27 | 16,0 |
| Золото | 27 727 |
14,0 17,7 |
Олово (β-модификации) | 27 | 31,4 |
| Медь | 27 727 |
16,7 21,8 |
Магний | 27 | 25,8 |
| Серебро | 27 727 |
18,9 25,6 |
Свинец | 27 277 |
28,5 33,3 |
| Цинк | 27 377 |
63,5 50,3 |
— | — | — |
Отражательная способность. Это — способность металла отражать световые волны определенной длины, которая воспринимает человеческим глазом как цвет (таблице 8). Цвета металла указаны в таблице 9.
Таблица 8. Соответствие между цветом и длиной волны.
| Цвет | Длина волны, нм | Цвет | Длина волны, нм |
| Фиолетовый | 460 | Желтый | 580 |
| Синий | 470 | Оранжевый | 600 |
| Голубой | 480 | Красный | 640 |
| Зеленый | 520 | Пурпурный | 700 |
Таблица 9. Цвета металлов.
| Металл | Цвет | Металл | Цвет |
| Магний | Бело-серый | Цинк | Голубовато-белый |
| Алюминий | Серовато-белый | Серебро | Белый |
| Титан | Серовато-белый | Олово | Серовато-белый |
| Железо | Голубовато-белый | Золото | Желтый |
| Медь | Красновато-розоватый | Свинец | Серовато-белый |
Чистые металлы в декоративно-прикладном искусстве практически не применяются. Для изготовления различных изделий используют сплавы, цветовые характеристики которых значительно отличаются от цвета основного металла.
В течении долгого времени накапливался огромный опыт применения различных литейных сплавов для изготовления украшений, бытовых предметов, скульптур и многих других видов художественного литья. Однако до сих пор еще не раскрыта взаимосвязь между строением сплава и его отражательной способностью.
Источник: freza-chpu.ru
Температура плавления металлов. Самый тугоплавкий и легкоплавкий металл
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?
Температура плавления металлов Большая часть элементов периодической таблицы относится к металлам. В настоящее время их насчитывается примерно 96. Всем им необходимы разные условия, чтобы превратиться в жидкость. Порог нагревания твердых кристаллических веществ, превысив который они становятся жидкими, называется температурой плавления.
У металлов она колеблется в пределах нескольких тысяч градусов. Многие из них переходят в жидкость при относительно большом нагревании. Благодаря этому они являются распространенным материалом для производства кастрюль, сковородок и других кухонных приборов. Средние температуры плавления имеют серебро (962 °С), алюминий (660,32 °С), золото (1064,18 °С), никель (1455 °С), платина (1772 °С) и т.д.
Выделяют также группу тугоплавких и легкоплавких металлов. Первым, чтобы превратиться в жидкость, нужно больше 2000 градусов Цельсия, вторым – меньше 500 градусов. К легкоплавким металлам обычно относят олово (232 °C), цинк (419 °C), свинец (327 °C). Однако у некоторых из них температуры могут быть еще ниже.
Например, франций и галлий плавятся уже в руке, а цезий можно греть только в ампуле, ведь от кислорода он воспламеняется. 
Самые низкие и высокие температуры плавления металлов представлены в таблице: 
Вольфрам Самая высокая температура плавления — у металла вольфрама.
Выше него по этому показателю стоит только неметалл углерод. Вольфрам представляет собой светло-серое блестящее вещество, очень плотное и тяжелое. Он кипит при 5555 °C, что почти приравнивается к температуре фотосферы Солнца. При комнатных условиях он слабо реагирует с кислородом и не подвергается коррозии.
Несмотря на свою тугоплавкость, он довольно пластичен и поддается ковке уже при нагревании до 1600 °C. Эти свойства вольфрама используют для нитей накаливания в лампах и кинескопах электродов для сварки. Большую часть добытого металла сплавляют со сталью, чтобы повысить ее прочность и твердость. Широкое применение вольфрам имеет в военной сфере и технике.
Он незаменим для изготовления боеприпасов, брони, двигателей и наиболее важных частей военного транспорта и самолетов. Из него также делают хирургические инструменты, ящики для хранения радиоактивных веществ. 
Ртуть Ртуть — единственный металл, температура плавления которого имеет минусовое значение.
К тому же это один из двух химических элементов, простые вещества которых при нормальных условиях, существуют в виде жидкостей. Интересно, что кипит металл при нагревании до 356,73 °C, а это намного выше температуры его плавления. Имеет серебристо-белый цвет и ярко выраженный блеск. Она испаряется уже при комнатных условиях, конденсируясь в небольшие шарики. Металл очень токсичен.
Он способен накапливается во внутренних органах человека, вызывая болезни головного мозга, селезенки, почек и печени. Ртуть – один из семи первых металлов, о которых узнал человек. В Средние века она считалась главным алхимическим элементом. Несмотря на ядовитость, когда-то ее применяли в медицине в составе зубных пломб, а также как лекарство от сифилиса.
Сейчас ртуть почти полностью исключили из медицинских препаратов, но широко используют ее в измерительных приборах (барометрах, манометрах), для изготовления ламп, переключателей, дверных звонков. 
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. Источник: syl.ru
Советуем подписаться на наши страницы в социальных сетях: Facebook | Вконтакте | Twitter | Google+ | Одноклассники
Источник: www.alfa-industry.ru
Наиболее тугоплавкий металл. Краткая характеристика металлов
Металлы — это самый распространенный материал (наряду с пластмассами и стеклом), который применяется людьми с древних времен. Уже тогда человеку была известна характеристика металлов, он с выгодой использовал все их свойства для создания прекрасных произведений искусства, посуды, предметов быта, сооружений.
Одной из главных черт при рассмотрении этих веществ является их твердость и тугоплавкость. Именно эти качества позволяют определять область использования того или иного металла. Поэтому рассмотрим все физические свойства и особое внимание уделим вопросам плавкости.
Физические свойства металлов
Характеристика металлов по физическим свойствам может быть выражена в виде четырех основных пунктов.
- Металлический блеск — все имеют примерно одинаковый серебристо-белый красивый характерный блеск, кроме меди и золота. Они имеют красноватый и желтый отлив соответственно. Кальций — серебристо-голубой.
- Агрегатное состояние — все твердые при обычных условиях, кроме ртути, которая находится в виде жидкости.
- Электро- и теплопроводность — характерна для всех металлов, однако выражена в разной степени.
- Ковкость и пластичность — также общий для всех металлов параметр, который способен варьироваться в зависимости от конкретного представителя.
- Температура плавления и кипения — определяет, какой металл тугоплавкий, а какой легкоплавкий. Этот параметр разный для всех элементов.
Все физические свойства объясняются особым строением металлической кристаллической решетки. Ее пространственным расположением, формой и прочностью.
Каковы химические свойства вольфрама? Какие сплавы этого металла применяются чаще всего и где.
