При скольки градусах плавится олово. Какова температура плавления и технология литья меди и ее сплавов

Температура плавления латуни, бронзы и меди примерно одинаковая. Во всяком случае значения этой характеристики для всех трех данных цветных металлов находятся в одном узком диапазоне температур. Это обусловлено тем, что бронза и латунь являются сплавами меди, свойства которой в значительной степени влияют на их физические характеристики.

1

Для твердых кристаллических материалов, к коим относятся и металлы, состоящие из чистого (без примесей) вещества, температурой плавления является такой показатель их нагревания, при котором они переходят в другое состояние – жидкое. Причем при этой же температуре чистые вещества (металлы) и застывают. То есть для них такой показатель нагрева является температурой одновременно и плавления, и кристаллизации. А сами металлы, нагретые до температуры их плавления, могут находиться не только в жидком, но и твердом состоянии. Это зависит от того, продолжить подводить к ним дополнительное тепло или дать начать остывать.

Температура плавления

Вообще, по достижении температуры плавления чистое вещество сначала все еще остается твердым. Если продолжить нагрев, то оно станет жидким. Но температура вещества не будет повышаться (меняться) до тех пор, пока оно все полностью не расплавится в рассматриваемой системе (изделии, теле). А когда расплавленное вещество остывает до температуры кристаллизации (плавления), то оно сначала все еще остается жидким. И только если начать дополнительное отведение от него тепла, тогда оно станет переходить в кристаллическое твердое состояние (застывать). Но температура вещества, опять же, не будет меняться (понижаться), пока оно полностью не затвердеет.

2

У смесей веществ (в том числе и у различных сплавов металлов) нет температуры плавления/кристаллизации. Они совершают переход из одного состояния в другое (из твердого в жидкое и обратно) в некотором определенном интервале степени своего нагрева, граничные значения диапазона которого имеют соответствующее название. Температуру, при которой смеси веществ и сплавы металлов начинают переходить в жидкую фазу (или полностью затвердевают), называют "точкой солидуса". Степень нагрева, при котором происходит полное расплавление (или начинается кристаллизация при остывании), называют "точкой ликвидуса". Но в обиходе чаще говорят: температура солидуса и ликвидуса.

Точно замерить эти температуры как для смесей веществ, так и для сплавов металлов невозможно. Их определяют по специальным расчетным методикам, в которых учитывается точное процентное соотношение в смеси каждого элемента и ряд других параметров.

То есть относительно рассматриваемых металлов можно сделать следующие выводы. Температура плавления есть . Причем, только у чистой. У всех остальных металлов (латуни, бронзы и различных марок меди) ее нет, а есть температуры солидус и ликвидус. Для латуни и бронзы это так, потому что они являются сплавами меди, в которых в зависимости от марки добавлены различные легирующие добавки (другие металлы или иные вещества) и еще есть какие-то примеси. А производимые металлургической промышленностью для различных нужд имеют такие характеристики плавления, так как они тоже производятся легированными и с примесями. Чистую медь изготавливать нецелесообразно, и она уступает по своим характеристикам, требуемым для народного и промышленного ее использования, свойствам выпускаемых из нее марок.

Температура плавления металлов

Очевидно, что величина температуры ликвидус рассматриваемых металлов будет зависеть от их химического состава. В первую очередь от процентного содержания меди, так как ее в них всегда больше 50 %. И, соответственно, точка ликвидус марок этих металлов будет тем ближе к температуре плавления самой меди, чем ее больше в сплаве. А легирующие металлы или другие вещества и примеси, в зависимости от своего процентного содержания и температуры плавления, будут вносить соответствующую корректировку в сторону понижения либо повышения точки ликвидус у марок меди, бронзы и латуни. Понижать, если своя температура плавления ниже, чем у меди, и повышать, когда выше.

Так, ознакомившись, можно самому догадаться, в какую сторону будет отличаться у них точка ликвидус от температуры плавления чистой меди. Сам подскажет его влияние на эту и другие характеристики данного сплава. А даст возможность судить об отклонениях ее точки ликвидус от температуры плавления меди. С марками меди то же самое, но влияние легирующих добавок и примесей на их точку ликвидус будет рассмотрено отдельно ниже.

3

Температура плавления чистой меди – 1084,5 °C. А выпускаемые марки меди содержат ничтожно малое по отношению к самому этому металлу количество других веществ. Такое, что даже легирующие элементы, как, например, серебро и никель, наравне с прочими "случайными" веществами, относят в составе марок меди к примесям. Самого этого металла – от 99,93 до 99,99 %. И поэтому точки солидус и ликвидус выпускаемых марок меди очень близки к температуре плавления самого этого металла. Температуры полного расплавления в зависимости от марки: меди – 1083–1084 °C, латуни – 880–1050 °C, а бронзы – 900–1140 °C.

Изделия из меди

Температурные главным образом зависят от содержания меди и гораздо менее тугоплавкого цинка, являющегося в латунных сплавах основным легирующим элементом. А относительно бронзы следует отметить, что ее так называемые оловянные марки, с легированием оловом, полностью плавятся при температуре 900–950 °C, а не содержащие этот металл, безоловянные – при 950–1140 °C.

4

Прям совсем уж в домашних условиях плавить эти металлы, да еще потом и отливать из них какие-то заготовки, а тем более изделия, не получится. Надо будет сначала предварительно соответствующим образом подготовить подходящее помещение, обзавестись необходимым оборудованием и инструментом или смастерить самому что-то из требуемого для плавки и литья оснащения. И, разумеется, желательно поточнее выяснить характеристики сплава, с которым предполагается работать. А именно, его состав и температуру ликвидус.

Плавление в домашних условиях

А какие именно необходимо создать условия для работы, подготовить оборудование, оснащение и инструменты, а также технология плавки и литья перечислены и описаны в одной из публикаций сайта. Это статья: . Так как у этого сплава и у марок меди с латунью точки ликвидус близки по своим значениям, а другие свойства, влияющие на процессы плавки и литья, относительно сопоставимы, то и вся технология в кустарных условий для этих металлов идентична. То есть для меди и латуни можно воспользоваться инструкциями-рекомендациями по плавке бронзы из этой статьи.

Если вас хоть раз волновал вопрос о температуре плавления бронзы, то данная статья именно для вас. Некоторые исторические данные дают право полагать, что первобытные люди имели в обиходе медь, но она была в самородках, которые иногда могли быть внушительных размеров.

Что такое медь?

Название «медь» (на латыни «Cuprum») происходит от названия острова Кипр, на котором и добывали этот металл древние греки. Ввиду того, что медь имеет не слишком высокую температуру плавления, медную руду или сами самородки в древности плавили на костре. А медь использовали в оружейном деле, а также для изготовления разных предметов обихода. По наличию и распространению в земной толще медь находится на 23 месте относительно иных элементов, однако люди начали применять ее еще в древние времена. Как правило, в природе медь встречается в соединениях сульфидных руд, самыми популярными из которых считаются медный колчедан и медный блеск.

Способы получения меди

Технологии для получения меди существуют разные. Но каждая отдельная технология имеет не один этап. Медь получают из руды. Как сказано выше, температура плавления меди давала возможность даже древним людям справляться с ее обработкой. Само примечательное то, что уже в древности люди сумели выработать способ получения и дальнейшего применения как чистой меди, так и сплавов.

Процесс плавления – это изменение состояния металла от твердого к жидкому. Именно для этого и использовали костер, а благодаря низкой температуре плавления можно было проделать эту процедуру без особых сложностей. Для получения сплавов в расплавленную медь добавляли олово. Его можно было получить, восстановив из специальной оловосодержащей руды (касситерит). Такой сплав получил название бронза, которая намного прочнее меди. Бронзу также использовали в древности для изготовления оружия.

А также можно было добыть из медной руды при помощи плавления более чистый металл. Все знают, что каждый металл имеет свою температуру плавления, которая в свою очередь зависит от того, какое количество примесей присутствует в руде. Например, медь, у которой температура плавления равняется 1083 °С, при смешивании с оловом образует новый материал – бронзу. А температура плавления бронзы составляет 930-1140°С, а разная температура потому, что зависит от того, сколько в ней содержится олова. Ну а если вам интересно узнать подробнее, например, какой имеет бронза цвет или какой имеет бронза состав, то эту информацию также можно найти в интернете.

Латунь

Например, латунь – это сплав цинка и меди с температурой плавления 900-1050°С. Когда металл нагревается и плавится, то кристаллические решетки начинают разрушаться. При процессе плавления температура метала постепенно повышается, а далее с определенной отметки становится постоянной, однако нагрев остается таким же. Вот в момент, когда температура останавливается на определенном значении, начинается процесс плавления. И в момент плавления металла температура остается на одном и том же значении, но когда металл полностью расплавлен, температура снова будет увеличиваться.

Такой процесс происходит относительно любого металла. Ну а в процессе охлаждения идет обратный процесс, а именно: сперва температура падает до того момента, пока металл не начнет затвердевать, а уже далее остается постоянной. Когда металл полностью затвердеет, температура снова начинает снижаться. Так ведут себя все металлы, изображая этот процесс графически, он будет иметь вид диаграммы с фазами, на которой четко будет видно состояние вещества на определенно температурной отметке.

Многие ученые пользуются такими фазовыми диаграммами в качестве главного инструмента для исследования процессов, происходящих с металлами при плавлении. Например, если уже расплавленный металл продолжать нагревать, то при достижении определенной температуре масса начнет кипеть. Например, медь кипит при температуре 2560 °С. Относительно металлов такой процесс также назвали кипением, поскольку по аналогии кипящей жидкости на его поверхности появляются пузыри газа.

Видео: Плавка меди в графитовом тигле

Медные заготовки

Сегодня медь является одним из самых востребованных металлов. Высокий спрос объясняется отличительными характеристиками, присущими этому металлу. Медь проводит электроток лучше любых других металлов, кроме серебра, благодаря этому ее используют в производстве кабелей и электропроводов. Температура плавления меди не высокая, металл пластичный и легко поддается обработке, благодаря этому качеству стало возможным ее применение в строительстве в качестве водопроводных тр. Этот металл имеет высокое сопротивление к внешним раздражающим факторам, поэтому долговечен и может быть использован несколько раз, после переплавки. Это качество меди высоко ценят экологи, поскольку при повторной обработке металла тратится значительно меньшее количество энергии, чем при добыче и обработки руды, к тому же сохраняются земные недра. Добыча медной руды не проходит бесследно, на месте отработанных рудников появляются токсичные озера, наиболее известное во всем мире такое озеро – Беркли-Пит в штате Монтана в США.

Необходимая температура для плавления меди

Медь не является легкоплавким металлом

Люди нашли применение меди еще в древние времена, тогда ее добывали в виде самородков. Ввиду низкой температуры, необходимой для осуществления процесса плавления ее стали широко применять для изготовления орудий труда и охоты, самородки можно плавить на костре. В наши дни технология получения металла мало чем отличается от придуманной в древние времена, совершенствуются лишь печи, увеличена скорость обжига и объемы обработки. Здесь возникает уместный вопрос — какая температура плавления меди? Ответ на него можно найти в любом учебнике по физике и химии – медь начинает плавиться при температуре нагрева до 1083 о С.

Кипение меди уменьшает ее прочность

В процессе термического воздействия на металл происходит разрушение его кристаллической решетки, это достигается при определенной температуре, которая в течение некоторого времени остается постоянной. В этот момент и происходит плавка металла. Когда процесс разрушения кристаллов полностью завершен, температура металла снова начинает подниматься, и он переходит в жидкую форму и начинает кипеть. Температура плавления меди значительно ниже, чем та, при которой металл кипит. Процесс кипения начинается с появлением пузырьков, по аналогии с водой. На этом этапе любой металл, в том числе и медь, начинает терять свои характеристики, в основном это отражается на прочности и упругости. Температура кипения меди составляет 2560 о С. Во время остывания металла происходит похожая картина, как и при нагреве – сначала температура опускается до определенного градуса, в этот момент происходит затвердевание, которое длится некоторое время, затем продолжается остывание до обычного состояния.

Как изменяется металл под термическим воздействием

Любой нагрев меди влечет за собой изменение ее характеристик, наиболее значимой является величина ее удельного сопротивления. Медь является проводником электрического тока, при этом металл оказывает сопротивление движению носителям заряда. Отношение площади сечения проводника к оказываемому движению и называется удельным сопротивлением.

Так вот, эта величина для чистой меди составляет 0,0172 ОМ мм 2 /м при 20 о С. Этот показатель может измениться после термической обработки, а также вследствие добавления в состав различных примесей и добавок. Здесь наблюдается обратная зависимость сопротивления меди от температуры – чем выше была температура обработки металла, тем ниже будет ее сопротивление электрическому току. Для обеспечения наилучших электролитических характеристик медной проволоки, ее обрабатывают при 500 о С.

Во время термической обработки можно не только придавать металлу нужную форму и размер, но и создавать различные сплавы. Самыми распространёнными медными сплавами является бронза и латунь. Бронза получается путем смешивания меди с оловом, а латунь – с цинком. Добавление алюминия и стали увеличивает прочность материала, а добавление никеля повышает антикоррозийные свойства. Но стоит заметить, что любая примесь снижает главное свойство – электропроводность, поэтому для изготовления жил электрокабеля используют чистый состав металла.

Отжиг меди

Под отжигом меди следует понимать процесс ее нагрева с целью дальнейшей обработки и приданию необходимых форм изделию. В ходе отжига металл становится более пластичным и мягким, поддающимся различным трансформациям. При отжиге меди температура достигает 550 о С, она приобретает темно-красный оттенок. После нагрева желательно быстро производить ковку и оправлять изделие на охлаждение.

Если подвергать материал медленному, естественному охлаждению, то возможно образование наклепа, поэтому чаще применяют мгновенное охлаждение путем помещения заготовки в холодную воду. Если превысить допустимую величину нагрева, металл может стать более хрупким и ломким.

Во время отжига осуществляется процесс рекристаллизации меди, в ходе которого образуются новые зерна или кристаллы металла, которые не искажены решеткой и отделены от прежних зерен угловыми границами. Новые зерна по размеру могут сильно отличаться от предшественников, при их образовании высвобождается большое количество энергии, увеличивается плотность и появляется наклеп. Рекристаллизация осуществляется только после деформации изделия, и только после достижения ее определенного уровня. Для меди критический уровень деформации составляет 5%, если он не достигнут процесс формирования новых зерен не начнется. Температура рекристаллизации меди составляет 270 о С. Следует отметить, что при этой температуре процесс роста кристаллов только начинается, но он достаточно медленный, поэтому для достижения необходимого результата медь необходимо нагреть до 500 о С, тогда времени для остывания хватит для завершения процесса рекристаллизации.

Видео: Плавление меди в микроволновке

Благодаря тому, что температура плавления меди достаточно невысокая, этот металл стал одним из первых, которые древние люди начали использовать для изготовления различных инструментов, посуды, украшений и оружия. Самородки меди или медную руду можно было расплавить на костре, что, собственно, и делали наши далекие предки.

Несмотря на активное применение человечеством с древних времен, медь не является самым распространенным природным металлом. В этом отношении она значительно уступает остальным элементам и занимает в их ряду только 23-е место.

Как плавили медь наши предки

Благодаря невысокой температуре , составляющей 1083 градуса Цельсия, наши далекие предки не только успешно получали из руды чистый металл, но и изготавливали различные сплавы на его основе. Чтобы получить такие сплавы, медь нагревали и доводили до жидкого расплавленного состояния. Затем в такой расплав просто добавляли олово или выполняли его восстановление на поверхности расплавленной меди, для чего использовалась оловосодержащая руда (касситерит). По такой технологии получали бронзу – сплав, обладающий высокой прочностью, который использовали для изготовления оружия.

Какие процессы происходят при плавлении меди

Что характерно, температуры плавления меди и сплавов, полученных на ее основе, отличаются. При , имеющего меньшую температуру плавления, получают бронзу с температурой плавления 930–1140 градусов Цельсия. А сплав меди с цинком (латунь) плавится при 900–10500 Цельсия.

Во всех металлах в процессе плавления происходят одинаковые процессы. При получении достаточного количества теплоты при нагревании кристаллическая решетка металла начинает разрушаться. В тот момент, когда он переходит в расплавленное состояние, его температура не повышается, хотя процесс передачи ему теплоты при помощи нагрева не прекращается. Температура металла начинает вновь повышаться только тогда, когда он весь перейдет в расплавленное состояние.

При охлаждении происходит противоположный процесс: сначала температура резко снижается, затем на некоторое время останавливается на постоянной отметке. После того, как весь металл перейдет в твердую фазу, температура снова начинает снижаться до полного его остывания.

Как плавление, так и обратная кристаллизация меди, связаны с параметром удельной теплоты. Данный параметр характеризует удельное количество теплоты, которая требуется для того, чтобы перевести металл из твердого состояния в жидкое. При кристаллизации металла такой параметр характеризует количество теплоты, которое он отдает при остывании.

Более подробно узнать о плавлении меди помогает фазовая диаграмма, показывающая зависимость состояния металла от температуры. Такие диаграммы, которые можно составить для любых металлов, помогают изучать их свойства, определять температуры, при которых они кардинально меняют свои свойства и текущее состояние.

Кроме температуры плавления, у меди есть и температура кипения, при которой расплавленный металл начинает выделять пузырьки, наполненные газом. На самом деле никакого кипения меди не происходит, просто этот процесс внешне очень его напоминает. Довести до такого состояния ее можно, если нагреть до температуры 2560 градусов.

Как понятно из всего вышесказанного, именно невысокую температуру плавления меди можно назвать одной из основных причин того, что сегодня мы можем использовать этот металл, обладающий многими уникальными характеристиками.

Содержание:

Каждый металл обладает способностью плавиться. Все они отличаются собственной температурой плавления, которая зависит от разных факторов. Прежде всего, на этот показатель влияет структура металла и наличие в нем каких-либо примесей. Температура плавления меди составляет 1084 градуса.

Процесс плавления металлов

Во время нагревания металлов их кристаллическая решетка начинает постепенно разрушаться. В начальной стадии, по мере нагревания, происходит повышение температуры. Достигнув определенного значения, она продолжает оставаться на одном и том же уровне, несмотря на продолжающийся нагрев. В такой момент и начинается процесс плавления. Он продолжается до тех пор, пока металл полностью не расплавится. После этого продолжается дальнейшее повышение температуры. Таким образом, происходит плавление всех, без исключения, металлов.

Во время охлаждения наблюдается обратное явление. Температура начинает снижаться до тех пор, пока металл не начнет твердеть. Она будет держаться на одном уровне до окончательного отвердения, а потом вновь начнет понижаться. Все происходящие процессы можно отобразить графически, в виде фазовой диаграммы. Она точно показывает состояние вещества при воздействии на него определенной температуры.

Если же расплавленный металл будет нагреваться и далее, то при достижении определенного предела он начнет кипеть. Однако в отличие от жидкости, жидкий металл начинает выделять не пузырьки газа, а углерод, который образуется во время окислительных процессов.

Свойства меди

Человек использовал медь для своих целей с древних времен. Плавление меди при сравнительно низких температурах, позволило проводить с этим металлом самые разные операции. Таким образом, была получена бронза, представляющая собой сплав меди с оловом. По своей прочности она значительно превосходила чистую медь, что позволило изготавливать более качественное оружие и инструменты.

В настоящее время медь также не используется в чистом виде. В составе меди, в большом количестве присутствуют разные компоненты. Их содержание достигает 1%. В качестве основных добавок используется никель, железо, мышьяк и сурьма. Тем не менее, несмотря на добавки, с технической стороны медь считается чистым металлом с высокими показателями теплопроводности и электропроводности. Поэтому она является идеальным материалом для кабельно-проводниковой продукции.

Сплав меди с другими металлами

Относительно невысокая температура плавления меди составляет 1084°С. Это позволяет получать на ее основе металлические сплавы, обладающие совершенно другими свойствами.

Среди них хорошо известна латунь, представляющая собой сплав меди и цинка, в процентном соотношении приблизительно 1:1. Полученное вещество, имеет более низкую температуру плавления, составляющую от 800 до 950 градусов. Конкретное значение этого показателя зависит от соотношения металлов, содержащихся в сплаве: с уменьшением количества цинка плавление латуни происходит при более низкой температуре. Данный материал используется в литейном производстве, а также в качестве листовых и прокатных изделий. Кроме цинка, в различные марки латуни добавляются другие компоненты, влияющие на процесс плавления.

Другим известным сплавом является бронза, в которой присутствует медь и олово. В некоторых случаях, вместо олова могут использоваться железные, алюминиевые или марганцевые добавки. Сплав с оловом плавится при диапазоне от 900 до 950 градусов. Для бронзы без олова этот показатель составляет от 950 до 1080 градусов. Этот материал применяется для производства различных трущихся деталей, а также при изготовлении декоративных украшений.