Který kov má vyšší bod tání?

Kovy mají řadu originálních vlastností, které jsou pro tyto materiály jedinečné. Pro kovy existuje bod tání, při kterém je krystalová mřížka zničena. Hmota si zachovává svůj objem, ale o stálosti jejího tvaru se už mluvit nedá.

Jednotlivé kovy se v čisté formě vyskytují extrémně zřídka. V praxi se používají slitiny. Mají určité odlišnosti od čistých látek. Když se tvoří komplexní sloučeniny, krystalové mřížky se vzájemně spojují. Vlastnosti slitin se proto mohou výrazně lišit od vlastností jejich základních prvků. Teplota tání již nezůstává konstantní, závisí na koncentraci složek obsažených ve slitině.

Koncept teplotní stupnice

Podobné vlastnosti mají i některé nekovové předměty. Nejběžnější je voda. Byla vyvinuta teplotní stupnice týkající se vlastností kapaliny, která zaujímá dominantní postavení na Zemi. Referenčními body jsou teplota změn skupenství vody:

1. Přeměny z kapaliny na pevnou látku a naopak se považují za nula stupňů.
2. Var (tvorba páry uvnitř kapaliny) při normálním atmosférickém tlaku (760 mm Hg) se považuje za 100 ⁰C.

Pozornost! Kromě Celsiovy stupnice se v praxi teplota měří ve stupních Fahrenheita a na absolutní Kelvinově stupnici. Ale při studiu vlastností kovových předmětů se jiné váhy používají poměrně zřídka.

Kovové krystalové mřížky

Ve své ideální formě se obecně uznává, že kovy mají kubickou mřížku (skutečné látky mohou mít chyby). Mezi molekulami jsou stejné vzdálenosti vodorovně i svisle.

Pevná látka se vyznačuje stálostí:

• tvary, objekt si zachovává lineární rozměry v různých podmínkách;
• objem, objekt nemění množství látky, které zabírá;
• hmotnost, množství látky vyjádřené v gramech (kilogramech, tunách);
• hustota, jednotkový objem obsahuje konstantní hmotnost.

Při přechodu do kapalného stavu, po dosažení určité teploty, jsou krystalové mřížky zničeny. Nyní nemůžeme mluvit o stálosti formy. Kapalina bude mít formu, ve které je nalita.

Když dojde k odpařování, zůstává konstantní pouze hmotnost látky. Plyn zabere celý objem, který mu bude poskytnut. Zde nemůžeme říci, že hustota je konstantní hodnota.

Když se kapaliny spojí, jsou možné následující možnosti:

1. Kapaliny se zcela rozpouštějí jedna v druhé, stejně jako voda a alkohol. Koncentrace látek bude v celém objemu stejná.
2. Kapaliny jsou stratifikovány podle hustoty, ke spojení dochází pouze na rozhraní. Pouze dočasně je možné získat mechanickou směs. Smíchejte kapaliny s různými vlastnostmi. Příkladem je olej a voda.

Kovy tvoří v kapalném stavu slitiny. Pro získání slitiny musí být každá ze složek v kapalném stavu. U slitin jsou možné jevy úplného rozpuštění jedné v druhé. Nelze vyloučit možnosti, kdy bude slitina získána pouze jako výsledek intenzivního míchání. V tomto případě není zaručena kvalita slitiny, takže se snaží nemíchat komponenty, které neumožňují získat stabilní slitiny.

Vzniklé látky, vzájemně rozpustné, při ztuhnutí vytvářejí krystalové mřížky nového typu. Definovat:

• Heliocentrované krystalové mřížky se také nazývají body-centred. Uprostřed je molekula jedné látky a kolem ní jsou umístěny další čtyři molekuly jiné. Je obvyklé nazývat takové mřížky volné, protože vazby mezi molekulami kovů v nich jsou slabší.
• Krystalové mřížky centrované na obličej tvoří sloučeniny, ve kterých jsou molekuly komponent umístěny na plochách. Metalurgové nazývají takové krystalické slitiny hustými. Ve skutečnosti může být hustota slitiny vyšší než hustota každé ze složek obsažených ve složení (alchymisté středověku hledali možnosti slitin, ve kterých by hustota odpovídala hustotě zlata).

Teplota tání kovů

Různé látky mají různé teploty tání. Je obvyklé dělit kovy na:

1. Nízkotavné – stačí je zahřát na 600 ⁰C, aby se látka získala v kapalné formě.
2. Střednětavitelné kovy se taví v rozmezí teplot 600…1600 ⁰С.
3. Žáruvzdorné jsou kovy, které se mohou tavit při teplotách nad 1600 ⁰C.

Tabulka ukazuje kovy s nízkou teplotou tání ve vzestupném pořadí. Zde můžete vidět, že nejneobvyklejším kovem je rtuť (Hg). Za normálních podmínek je v kapalném stavu. Tento kov má nejnižší bod tání.

Tabulka 1, body tání a varu tavitelných kovů:

Tabulka 2, body tání a varu středně tavitelných kovů:

Tabulka 3, body tání a varu žáruvzdorných kovů:

K provádění procesu tavení se používají různá zařízení. Vysoké pece se například používají k tavení železa. Pro tavení neželezných kovů se vnitřní ohřev provádí pomocí vysokofrekvenčních proudů.

Formy z nekovových materiálů obsahují barevné kovy v pevném stavu. Kolem nich se vytváří střídavé mikrovlnné magnetické pole. V důsledku toho se krystalové mřížky začnou uvolňovat. Molekuly látky se začnou pohybovat, což způsobí zahřívání v celé hmotě.

Pokud je potřeba roztavit malé množství nízkotavitelných kovů, používají se muflové pece. V nich teplota stoupá na 1000. 1200 ⁰С, což stačí na tavení neželezných kovů.

Železné kovy se taví v konvektorech, otevřených topeništích a indukčních pecích. Proces zahrnuje přidání legujících složek, které zlepšují kvalitu kovu.

Nejobtížnější je pracovat se žáruvzdornými kovy. Problém je v tom, že musíte použít materiály, které mají teplotu vyšší, než je teplota tání samotného kovu. Letecký průmysl v současné době zvažuje použití titanu (Ti) jako konstrukčního materiálu. Při vysokých rychlostech letu v atmosféře se pokožka zahřívá. Proto je nutná náhrada hliníku a jeho slitin (AL).

Maximální bod tání tohoto spíše lehkého kovu přitahuje designéry. Technologové proto vyvíjejí technologické postupy a zařízení na výrobu dílů z titanu a jeho slitin.

kovové slitiny

Při navrhování výrobků ze slitin se nejprve studují jejich vlastnosti. Pro studium se zkoumané kovy taví v malých nádobách v různých vzájemných poměrech. Na základě výsledků jsou sestaveny grafy.

Spodní osa představuje koncentraci složky A se složkou B. Svislá osa je teplota. Zde jsou hodnoty maximální teploty zaznamenány, když je veškerý kov v roztaveném stavu.

Po ochlazení začne jedna ze složek vytvářet krystaly. V kapalném stavu je eutektikum ideální sloučenina kovů ve slitině.

Metalurgové identifikují speciální poměr složek, při kterém je bod tání minimální. Při výrobě slitin se snaží vybrat množství látek použitých k získání eutektoidní slitiny. Jeho mechanické vlastnosti jsou nejlepší možné. Krystalové mřížky tvoří ideální tváří centrované polohy atomů.

Proces krystalizace je studován studiem vytvrzování vzorků po ochlazení. Vytvářejí speciální grafy, kde sledují, jak se mění rychlost chlazení. Pro různé slitiny jsou k dispozici hotové diagramy. Označením počátečního a koncového bodu krystalizace se určí složení slitiny.

Slitina dřeva

V roce 1860 hledal americký zubní technik Barnabas Wood optimální poměry komponentů pro výrobu zubů pro klienty při minimálních teplotách tání. Našel slitinu, která má bod tání pouze 60,2. 68,5 ⁰C. I v horké vodě se kov snadno roztaví. To zahrnuje:

• cín – 12,5. 12,7 %;
• olovo – 24,5. 25,0 %;
• bismut – 49,5. 50,3 %;
• kadmium – 12,5. 12,7%.

Slitina je zajímavá svou nízkou teplotou, ale nikdy nenašla praktické uplatnění. Pozornost! Kadmium a olovo jsou těžké kovy a kontakt s nimi se nedoporučuje. Mnoho lidí může zažít otravu při kontaktu s kadmiem.

Pájecí slitiny

V praxi mnoho lidí zažívá roztavení při pájení dílů. Pokud jsou povrchy spojovaných materiálů očištěny od nečistot a oxidů, lze je snadno pájet pájkami. Je zvykem rozdělovat pájky na tvrdé a měkké. Nejrozšířenější jsou měkké:

• POS-15 – 278. 282 °C;
• POS-25 – 258. 262 °C;
• POS-33 – 245. 249 °C;
• POS-40 – 236. 241 °C;
• POS-61 – 181. 185 °C;
• POS-90 – 217. 222 °C.

Jsou vyráběny pro podniky vyrábějící různá rádiová zařízení.

Slitiny pro tvrdé pájení na bázi zinku, mědi, stříbra a vizmutu mají vyšší bod tání:

• PSr-10 – 825. 835 °C;
• PSr-12 – 780. 790 °C;
• PSr-25 – 760. 770 °C;
• PSr-45 – 715. 721 °C;
• PSr-65 – 738. 743 °C;
• PSr-70 – 778. 783 °C;
• PMC-36 – 823. 828 °C;
• PMC-42 – 830. 837 °C;
• PMC-51 – 867. 884 °C.

Použití tvrdých pájek umožňuje získat pevné spoje.

Pozornost! St znamená, že v pájce je použito stříbro. Takové slitiny mají minimální elektrický odpor.

Bod tání nekovů

Nekovové materiály mohou být prezentovány v pevné a kapalné formě. Anorganické látky jsou uvedeny v tabulce. 4.

Tabulka 4, bod tání anorganických nekovů:

V praxi mají uživatelé největší zájem o organické materiály: polyetylen, polypropylen, vosk, parafín a další. Teploty tání některých látek jsou uvedeny v tabulce. 5.

Tabulka 5, teplota tání polymerních materiálů:

Pozornost! Teplota skelného přechodu označuje stav, při kterém se materiál stává křehkým.

Kovy a slitiny jsou nepostradatelným základem pro slévárenskou a šperkařskou výrobu, kování a mnoho dalších oblastí. Ať už člověk vyrábí z kovu cokoli (ať už jde o jakýkoli proces), ke správnému fungování potřebuje vědět, při jaké teplotě se konkrétní kov taví. Podrobně se podíváme na proces tání, jeho rozdíl od varu a také porovnáme teploty v tabulkách.

Tabulka bodu tání

Chcete-li zjistit, jaká teplota je potřebná k roztavení kovů, pomůže tabulka indikátorů zvyšující se teploty.

Prvek nebo spojení	Požadovaná teplota
Lithium	+ 18 ° C
Draslík	+ 63,6 ° C
Indium	+ 156,6 ° C
Cín	+ 232 ° C
Thallium	+ 304 ° C
Kadmium	+ 321 ° C
Olovo	+ 327 ° C
Zinek	+ 420 ° C

Tavicí stůl pro středně tavitelné kovy a slitiny.

Prvek nebo slitina	Teplotní podmínky
Hořčík	+ 650 ° C
Hliník	+ 660 ° C
Baryum	+ 727 ° C
Stříbro	+ 960 ° C
Zlato	+ 1063 ° C
Mangan	+ 1246 ° C
Měď	+ 1083 ° C
Nikl	+ 1455 ° C
Kobalt	+ 1495 ° C
Železo	+ 1539 ° C
Durali	+ 650 ° C
Mosaz	+950…1050°С
Litina	+1100…1300°С
Uhlíkové oceli	+1300…1500°С
nichrom	+ 1400 ° C

Tavicí stůl pro žáruvzdorné kovy a slitiny.

Název položky	Teplotní podmínky
Titan	+ 1680 ° C
Platina	+ 1769,3 ° C
Chrome	+ 1907 ° C
Zirkonium	+ 1855 ° C
Vanad	+ 1910 ° C
Iridium	+ 2447 ° C
Molybden	+ 2623 ° C
Tantal	+ 3017 ° C
Wolfram	+ 3420 ° C

Co je bod tání

Každý kov má jedinečné vlastnosti a tento seznam obsahuje jeho bod tání. Při tavení se kov mění z jednoho stavu do druhého, a to z pevného na kapalný. Chcete-li kov roztavit, musíte k němu přiblížit teplo a zahřát ho na požadovanou teplotu – tento proces se nazývá bod tání. V okamžiku, kdy teplota dosáhne požadované úrovně, může ještě zůstat v pevném stavu. Pokud budete pokračovat v nárazu, kov nebo slitina se začne tavit.

Tání a vaření není totéž. Bod, ve kterém látka přechází z pevné látky na kapalinu, se často označuje jako bod tání kovu. V roztaveném stavu molekuly nemají specifické uspořádání, ale přitažlivost je drží blízko u sebe, v kapalné formě krystalické těleso opouští objem, ale ztrácí se tvar.

Během varu se ztrácí objem, molekuly mezi sebou velmi slabě interagují, chaoticky se pohybují různými směry a oddělují se od povrchu. Bod varu je proces, při kterém se tlak kovových par rovná tlaku vnějšího prostředí.

Abychom zjednodušili rozdíl mezi kritickými body vytápění, připravili jsme pro vás jednoduchou tabulku:

Vlastnost	Teplota tání	Bod varu
Fyzikální stav	Slitina se přemění na taveninu, krystalická struktura je zničena a zrnitost prochází skrz	Přechází do plynného stavu, některé molekuly mohou odletět mimo taveninu
Fázový přechod	Rovnováha mezi pevnou látkou a kapalinou	Rovnováha tlaku mezi parou kovu a vzduchem
Vliv vnějšího tlaku	Žádné změny	Dochází ke změnám, teplota s vybíjením klesá

Při jaké teplotě taje?

Kovové prvky, ať už jsou jakékoli, se taví téměř jedna k jedné. K tomuto procesu dochází při zahřívání. Může být jak vnější, tak vnitřní. První se odehrává v peci a pro druhý se používá odporový ohřev, průchod elektřiny nebo indukční ohřev. Dopad je téměř stejný. Při zahřívání se zvyšuje amplituda molekulárních vibrací. Vznikají strukturální vady mřížky, které jsou doprovázeny porušením meziatomových vazeb. Proces destrukce mřížky a hromadění takových defektů znamená tavení.

Různé látky mají různé teploty tání. Teoreticky se kovy dělí na:

1. Nízká teplota tání – k získání kapalné látky stačí teploty do 600 stupňů Celsia.
2. Střední tavení – vyžaduje teplotu 600 až 1600 ⁰C.
3. Žáruvzdorné jsou kovy, které k roztavení vyžadují teploty nad 1600 ⁰C.

Tavné železo

Teplota tání železa je poměrně vysoká. Technicky čistý prvek vyžaduje teplotu +1539 °C. Tato látka obsahuje nečistotu – síru a lze ji extrahovat pouze v kapalné formě.

Bez nečistot lze elektrolýzou kovových solí získat čistý materiál.

Tavení litiny

Litina je nejlepší kov pro tavení. Vysoká tekutost a nízká míra smrštění umožňují jeho efektivnější využití při lití. Dále zvažte bod varu litiny ve stupních Celsia:

• Šedá – teplota může dosáhnout 1260 stupňů. Při nalévání do forem může teplota stoupnout až na 1400 °C.
• Bílá – teplota dosahuje 1350 stupňů. Lije se do forem při 1450.

Důležité! Rychlosti tavení kovu, jako je litina, jsou o 400 stupňů nižší ve srovnání s ocelí. To výrazně snižuje náklady na energii při zpracování.

Tavení oceli

Tavení oceli při teplotě 1400 °C

Ocel je slitina železa smíchaná s uhlíkem. Jeho hlavní výhodou je pevnost, protože tato látka je schopna udržet svůj objem a tvar po dlouhou dobu. Je to dáno tím, že částice jsou v rovnovážné poloze. Přitažlivé a odpudivé síly mezi částicemi jsou tedy stejné. Další zajímavý materiál je o využití neuronových sítí k vydělávání skutečných peněz na dálku.

Odkaz! Ocel se taví při 1400 °C.

Tavení hliníku a mědi

Teplota tání hliníku je 660 stupňů, což znamená, že jej lze roztavit doma.

Čistá měď je 1083 stupňů a u slitin mědi se pohybuje od 930 do 1140 stupňů.

Na čem závisí teplota tání?

U různých látek je teplota, při které je struktura zcela rekonstruována do kapalného stavu, různá. Pokud vezmeme v úvahu kovy a slitiny, pak stojí za zmínku následující body:

1. Kovy se často nenacházejí v jejich čisté formě. Teplota přímo závisí na jeho složení. Jako příklad uvedeme cín, do kterého lze přidávat další látky (například stříbro). Nečistoty činí materiál více či méně odolným vůči teplu.
2. Existují slitiny, které se díky svému chemickému složení mohou při teplotách nad sto padesát stupňů přeměnit do kapalného stavu. Další zajímavý materiál je o využití neuronových sítí k vydělávání skutečných peněz na dálku. Existují také slitiny, které se mohou „přilepit“ při zahřátí na tři tisíce stupňů a výše. Vezmeme-li v úvahu skutečnost, že při změně krystalové mřížky se mění fyzikální a mechanické vlastnosti a provozní podmínky mohou být určeny teplotou ohřevu. Stojí za zmínku, že bod tání kovu je důležitou vlastností látky. Příkladem toho je letecké vybavení.

Tepelné zpracování ve většině případů téměř nemění odolnost vůči teplu. Jediný jistý způsob, jak zvýšit odolnost vůči teplu, je změnit chemické složení, proto je ocel legována.

Který kov má nejvyšší bod tání

Wolfram je nejvíce žáruvzdorný kov, 3422 °C (6170 °F).

Tvrdý, žáruvzdorný, poměrně těžký materiál světle šedé barvy s kovovým leskem. Je obtížné obrábět. Při pokojové teplotě je dost křehký a láme se. Křehkost kovu je spojena s kontaminací uhlíkovými a kyslíkovými nečistotami.

Poznámka! Technicky se čistý kov stává velmi tažným při teplotách nad 400 °C. Prokazuje chemickou inertnost a nerad reaguje s jinými prvky. V přírodě se vyskytuje ve formě komplexních minerálů jako jsou: hübnerit, scheelit, ferberit a wolframit.

Wolfram lze získat z jeho rudy složitým chemickým zpracováním jako prášek. Pomocí lisování a slinování se z něj vytvářejí díly pravidelného tvaru a tyče.

Wolfram je extrémně odolný prvek vůči jakýmkoli teplotním vlivům. Z tohoto důvodu nemohl být wolfram změkčen více než sto let. Neexistovala žádná pec, která by se mohla zahřát na několik tisíc stupňů Celsia. Vědcům se podařilo prokázat, že se jedná o nejvíce žáruvzdorný kov. Ačkoli existuje názor, že seaborgium má podle některých teoretických údajů větší žáruvzdornost, je to pouze předpoklad, protože jde o radioaktivní prvek a má krátkou životnost.