какой металл легче всего плавится
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:
Легкоплавкие металлы – список, особенности и значение для человека
Однозначности в классификации этой группы металлов у специалистов нет. Их главное свойство содержится в названии – легкоплавкие металлы.
Что представляет собой
Как понятно из названия, легкоплавким считается металл с малой температурой плавления.
В номенклатуре, принятой Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), термин «легкоплавкие металлы» отсутствует.
У специалистов единства тоже нет. Одни выставляют «порог плавления» в 500°С. Для других легкоплавким металлом является металл, расплавляющийся при менее 600°С.
Перечень
В соответствии с основной классификацией (температура плавления не более 500°С), к списку легкоплавов причислены следующие элементы:
Название | Температура плавления (°С) |
Цинк | 419 |
Палладий | 327 |
Свинец | 327 |
Кадмий | 321 |
Таллий | 303 |
Висмут | 271 |
Полоний | 254 |
Олово | 232 |
Индий | 157 |
Натрий | 98 |
Калий | 63 |
Рубидий | 39 |
Галлий | 30 |
Цезий | 28 |
Ртуть | – 39 |
Ртуть – самый легкоплавкий металл. Она единственная из группы плавится на морозе.
Галлий называют металлом, тающим в руках (нормальная температура тела человека выше точки плавления вещества почти на семь градусов).
Классификация
Легкоплавы подразделяются на две группы:
К драгоценным элементам причислен палладий.
Палладий
Висмут
Олово, таллий, свинец, цезий – мягкие легкоплавы.
Свинец
Самый мягкий легкоплавкий металл – цезий (0,2 по шкале твердости Мооса).
Где и как применяются
Для всех сфер применения решающее преимущество данной группы – низкая температура плавления.
Особенности использования
На основании этого свойства легкоплавких металлов определены способы использования:
Легкоплавкие сплавы – это конгломерат металлов с температурой плавления не выше «оловянной» (232°С). Нижний предел – минус 61°C. На таком холоде плавится амальгама таллия.
Области применения
Сферы применения материала: энергетика, машиностроение, электро-, радиотехника, химпром:
Это также проводники, антикоррозионные покрытия, компонент антифрикционных сплавов.
Используются уникальные свойства отдельных позиций из списка легкоплавов:
Легко плавящиеся сплавы образуют также щелочные металлы. На практике такие материалы используются мало из-за чрезмерной химической активности.
Биологическое воздействие
Влияние легкоплавов на организм человека различно:
Легкоплавкие металлы – список, особенности и значение для человека
Сплав Вуда отлитый в полиэтиленовые ёмкости
Легкоплавкие сплавы
Перечень
В соответствии с основной классификацией (температура плавления не более 500°С), к списку легкоплавов причислены следующие элементы:
Название | Температура плавления (°С) |
Цинк | 419 |
Палладий | 327 |
Свинец | 327 |
Кадмий | 321 |
Таллий | 303 |
Висмут | 271 |
Полоний | 254 |
Олово | 232 |
Индий | 157 |
Натрий | 98 |
Калий | 63 |
Рубидий | 39 |
Галлий | 30 |
Цезий | 28 |
Ртуть | – 39 |
Ртуть – самый легкоплавкий металл. Она единственная из группы плавится на морозе.
Галлий называют металлом, тающим в руках (нормальная температура тела человека выше точки плавления вещества почти на семь градусов).
Легкоплавкие металлы и их сплавы
Цинк имеет кристаллическую ГП-решетку с параметрами а =
0,2664 нм и
с
= 0,4945 нм, его плотность составляет 7,13 г/см3. Марки первичного цинка по ГОСТ 3640-94 приведены в табл. 9.1. Содержание этого металла в земной коре составляет 0,005 %. Он широко используется в промышленности в различных формах: в чистом виде как основа цинковых сплавов и в качестве легирующей добавки (например, в алюминиевые и медные сплавы).
Таблица 9.1.
Марки и химический состав первичного цинка (ГОСТ 3640-94)
Марка
Zn, %, не менее | Примеси, %, не более | ||||||||
РЬ | Cd | Fe | Си | Sn | As | Al | Всего | ||
ЦВОО | 99,997 | 0,00001 | 0,002 | 0,00001 | 0,00001 | 0,00001 | 0,0005 | 0,00001 | 0,003 |
цво | 99,995 | 0,003 | 0,002 | 0,002 | 0,001 | 0,001 | 0,0005 | 0,005 | 0,005 |
цв | 99,99 | 0,005 | 0,002 | 0,003 | 0,001 | 0,001 | 0,0005 | 0,005 | 0,01 |
ЦОА | 99,98 | 0,01 | 0,003 | 0,003 | 0,001 | 0,001 | 0,0005 | 0,005 | 0,02 |
ЦО | 99,975 | 0,013 | 0,004 | 0,005 | 0,001 | 0,001 | 0,0005 | 0,005 | 0,025 |
ш | 99,95 | 0,02 | 0,01 | 0,01 | 0,002 | 0,001 | 0,0005 | 0,005 | 0,05 |
Ц2 | 98,7 | 1,0 | 0,2 | 0,05 | 0,005 | 0,002 | 0.01 | 0,010 | 1,3 |
цз | 97,5 | 2,0 | 0,2 | 0,1 | 0,05 | 0,005 | 0,01 | — | 2,5 |
Как видно из данных табл. 9.1, самая чистая марка цинка (ЦВОО) содержит
Таблица 9.2.
Марки и химический состав некоторых литейных сплавов на основе цинка (ГОСТ 25140-93)
Таблица 9.3.
Марки и химический состав антифрикционных сплавов на основе цинка (ГОСТ 21437-95)
Марка сплава | Основные компоненты, % | Примеси, %, не более | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Zn | AI | Си | Мд | РЬ | Fe | Sn | Cd | Si | Всего | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЦАМ 9-1,5Л; Сплав ЦА4, как следует из диаграммы состояния Zn-Al (рис. 9.1), является практически чисто эвтектическим (с небольшим количеством первичных кристаллов цинкового твердого Рис. 9.1. Фазовая диаграмма системы Zn-Al раствора), что обеспечивает его высокие литейные характеристики при удовлетворительных механических свойствах. Алюминиевый твердый раствор при охлаждении ниже 275 °С претерпевает монотектоидный распад (А1)’—>(А1)» + (Zn), что видно на фазовой диаграмме Al-Zn (см. рис. 9.1). Это может привести к изменению размеров деталей. Малая добавка магния (до 0,1 %) позволяет подавить этот распад и, следовательно, повысить размерную стабильность. Кроме того, магний повышает коррозионную стойкость, поэтому почти все цинковые сплавы содержат этот элемент в качестве добавки (см. табл. 9.2, 9.3). Однако при больших концентрациях магний становится нежелательным, поскольку он практически не растворяется в цинке и образует хрупкие включения фазы MgZn2. Особенностью двойной диаграммы Zn-Al является то, что предельное содержание цинка в алюминиевом твердом растворе превышает 80 %, поэтому многие цинковые сплавы имеют в качестве основной фазы А1, а не Zn. Цинковые сплавы с добавкой меди согласно фазовой диаграмме Al-Zn-Cu (рис. 9.2) содержат (кроме алюминиевого и цинкового твердых растворов) фазу CuZn3 (в), которая может кристаллизоваться первично (при содержании меди ближе к верх нему пределу), а также по моновариантным (L (Al) + CuZn3 и L (Zn) + CuZn3) и нонвариантной (L (А1) + (Zn) + CuZn3) эвтектическим реакциям. Литейные цинковые сплавы с медью в зависимости от состава различаются по структурным составляющим, что отражено в табл. 9.4; видно, что в большинстве сплавов присутствует тройная эвтектика, которая определяет их солидус (377 °С). В структуре эту эвтектику можно отличить от двойной по более дисперсному строению (рис. 9.3). Таблица 9.4.
Временное сопротивление разрыву большинства литейных цинковых сплавов не превышает 300 МПа, а в целом их механические свойства (табл. 9.5) находятся примерно на уровне силуминов, поэтому у них имеются совпадающие области применения (в частности, тонкостенные корпусные детали, получаемые литьем под давлением). Самым прочным цинковым литейным сплавом является наиболее легированный среди них — ЦА30М5. Хотя следует заметить, что в нем алюминиевый твердый раствор содержит меньше цинка, чем, например, ЦА8М1 (в первом приближении это можно оценить и по двойной фазовой диаграмме Al-Zn; см. рис. 9.1). Механические свойства антифрикционных сплавов (табл. 9.6) примерно такие же, как и у литейных (см. табл. 9.5). Литейные цинковые сплавы используют в автомобильной, тракторной, электротехнической и других отраслях промышленности для отливки деталей приборов, в том числе таких, от Рис. 9.2. Фазовая диаграмма системы Zn-Al-Cu Рис. 9.3. Микроструктура цинкового сплава ЦАМ 10-5 (структурные составляющие см. в табл. 9.4) которых требуется высокая стабильность и точность размеров (ЦА4, ЦА4МЗ). Из них также отливают вкладыши подшипников, втулки балансированной подвески, червячные шестерни, сепараторы подшипников качения (ЦА30М5). Таблица 9.5. Таблица 9.6.
Антифрикционный сплав ЦАМ 9-1,5Л используют для производства монометаллических вкладышей, втулок, ползунов, а также для получения биметаллических изделий с металлическим каркасом литья. Сплав ЦАМ 9-1,5 применяют для получения биметаллической ленты из стали и дуралюмина методом прокатки с последующей штамповкой вкладышей. Сплав ЦАМ 10-5Л рекомендуется для отливки подшипников и втулок различных агрегатов, а из сплава ЦАМ 10-5 получают прокатанные полосы для направляющих скольжения металлорежущих станков и других изделий. Предельные рабочие температуры антифрикционных сплавов не превышают 80-100 °С, а удельное давление — 100-250 МПа (в зависимости от скорости скольжения). КлассификацияЛегкоплавы подразделяются на две группы: К драгоценным элементам причислен палладий.
Легкие элементы полоний и висмут радиоактивны.
Олово, таллий, свинец, цезий – мягкие легкоплавы.
Где и как применяютсяДля всех сфер применения решающее преимущество данной группы – низкая температура плавления. Особенности использованияНа основании этого свойства легкоплавких металлов определены способы использования:
Области примененияСферы применения материала: энергетика, машиностроение, электро-, радиотехника, химпром: Это также проводники, антикоррозионные покрытия, компонент антифрикционных сплавов. Используются уникальные свойства отдельных позиций из списка легкоплавов: Легко плавящиеся сплавы образуют также щелочные металлы. На практике такие материалы используются мало из-за чрезмерной химической активности. Виды и составы легкоплавких сплавовЛегкоплавкие сплавы применяемые в современной мировой промышленности:
Биологическое воздействиеВлияние легкоплавов на организм человека различно:
|