Burun akması

Demirin kaynama ve erime noktası nedir? Metallerin erime noktası

Metalurji endüstrisinde, prosesin düşük maliyeti ve göreceli basitliği nedeniyle ana alanlardan biri metallerin ve alaşımlarının dökümüdür. Küçükten büyüğe her şekil ve boyuttaki kalıplar dökülebilir; Hem seri hem de özel üretime uygundur.

Döküm, metallerle çalışmanın en eski alanlarından biridir ve Bronz Çağı'nda (MÖ 7-3 binyıl) başlar. e. O zamandan bu yana birçok malzeme keşfedildi ve bu da teknolojideki gelişmelere ve döküm endüstrisindeki taleplerin artmasına yol açtı.

Günümüzde teknolojik süreçte farklılık gösteren birçok döküm yönü ve türü vardır. Bir şey değişmeden kalıyor - metallerin fiziksel özelliği katı durumdan sıvı duruma geçme ve farklı metal türlerinin ve alaşımlarının erimesinin hangi sıcaklıkta başladığını bilmek önemlidir.

Metal eritme işlemi

Bu işlem, bir maddenin katı halden sıvı duruma geçişini ifade eder. Erime noktasına ulaşıldığında metal katı veya sıvı halde olabilir; daha fazla artış, malzemenin tamamen sıvıya dönüşmesine yol açacaktır.

Aynı şey katılaşırken de olur - erime sınırına ulaşıldığında, madde sıvıdan katı duruma geçmeye başlayacak ve kristalleşme tamamlanana kadar sıcaklık değişmeyecektir.

Bu kuralın yalnızca saf metal için geçerli olduğu unutulmamalıdır. Alaşımların net bir sıcaklık sınırı yoktur ve durum geçişlerine uğrarlar. biraz aralık:

Solidus, alaşımın en eriyebilir bileşeninin erimeye başladığı sıcaklık çizgisidir.
Liquidus, altında ilk alaşım kristallerinin görünmeye başladığı tüm bileşenlerin son erime noktasıdır.

Bu tür maddelerin erime noktasını doğru bir şekilde ölçmek imkansızdır, durumların geçiş noktası sayısal bir aralıkla gösterilir.

Metallerin erimeye başladığı sıcaklığa bağlı olarak, genellikle ikiye ayrılırlar:

Düşük erime sıcaklığı, 600 °C'ye kadar. Bunlara kalay, çinko, kurşun ve diğerleri dahildir.
Orta erime, 1600 °C'ye kadar. En yaygın alaşımlar ve altın, gümüş, bakır, demir, alüminyum gibi metaller.
Refrakter, 1600 °C'nin üzerinde. Titanyum, molibden, tungsten, krom.

Ayrıca bir kaynama noktası da vardır; erimiş metalin gaz haline geçmeye başladığı nokta. Bu çok yüksek bir sıcaklıktır, genellikle erime noktasının 2 katıdır.

Basıncın etkisi

Erime sıcaklığı ve eşit katılaşma sıcaklığı basınca bağlıdır ve basınç arttıkça artar. Bunun nedeni, artan basınçla atomların birbirine yaklaşması ve kristal kafesi yok etmek için uzaklaştırılmaları gerektiğidir. Artan basınçta daha fazla termal enerjiye ihtiyaç duyulur ve buna karşılık gelen erime sıcaklığı artar.

Sıvı duruma geçmek için gereken sıcaklığın artan basınçla azaldığı istisnalar vardır. Bu tür maddeler arasında buz, bizmut, germanyum ve antimon bulunur.

Erime noktası tablosu

İster kaynakçı, ister dökümhane işçisi, dökümcü veya kuyumcu olsun, metalurji endüstrisinde yer alan herkesin, birlikte çalıştıkları malzemelerin eridiği sıcaklıkları bilmesi önemlidir. Aşağıdaki tablo en yaygın maddelerin erime noktalarını göstermektedir.

Erime noktası tablosu metaller ve alaşımlar

İsim	T pl, °C
Alüminyum	660,4
Bakır	1084,5
Teneke	231,9
Çinko	419,5
Tungsten	3420
Nikel	1455
Gümüş	960
Altın	1064,4
Platin	1768
Titanyum	1668
Duralümin	650
Karbon çelik	1100−1500
Dökme demir	1110−1400
Ütü	1539
Merkür	-38,9
Cupronickel	1170
Zirkonyum	3530
Silikon	1414
Nikrom	1400
Bizmut	271,4
Germanyum	938,2
Teneke	1300−1500
Bronz	930−1140
Kobalt	1494
Potasyum	63
Sodyum	93,8
Pirinç	1000
Magnezyum	650
Manganez	1246
Krom	2130
Molibden	2890
Yol göstermek	327,4
Berilyum	1287
Kazanacak	3150
Fechral	1460
Antimon	630,6
titanyum karbür	3150
zirkonyum karbür	3530
Galyum	29,76

Eritme tablasının yanı sıra başka birçok destekleyici malzeme de bulunmaktadır. Örneğin demirin kaynama noktası nedir sorusunun cevabı kaynayan maddeler tablosunda yatmaktadır. Kaynamaya ek olarak metallerin dayanıklılık gibi başka fiziksel özellikleri de vardır.

Metallerin gücü

Katıdan sıvı duruma geçme yeteneğinin yanı sıra, bir malzemenin önemli özelliklerinden biri de gücüdür - katı bir cismin yıkıma ve geri dönüşü olmayan şekil değişikliklerine direnme yeteneği. Gücün ana göstergesi, önceden tavlanmış bir iş parçası kırıldığında ortaya çıkan dirençtir. Mukavemet kavramı cıva için geçerli değildir çünkü sıvı haldedir. Gücün tanımı MPa - Mega Pascal cinsinden kabul edilir.

Aşağıdaki gruplar mevcut metallerin gücü:

Kırılgan. Dirençleri 50MPa'yı geçmez. Bunlara kalay, kurşun ve yumuşak alkali metaller dahildir
Dayanıklı, 50−500 MPa. Bakır, alüminyum, demir, titanyum. Bu grubun malzemeleri birçok yapısal alaşımın temelini oluşturur.
Yüksek mukavemet, 500 MPa'nın üzerinde. Örneğin molibden ve tungsten.

Metal mukavemet tablosu

Günlük yaşamda en yaygın alaşımlar

Tablodan da görülebileceği gibi elementlerin erime noktaları günlük yaşamda yaygın olarak bulunan malzemeler arasında bile büyük farklılıklar göstermektedir.

Dolayısıyla cıvanın minimum erime noktası -38,9°C'dir, yani oda sıcaklığında zaten sıvı haldedir. Bu, ev tipi termometrelerin neden -39 santigrat derece daha düşük bir işarete sahip olduğunu açıklıyor: bu göstergenin altında cıva katı hale dönüşür.

Evde kullanılan en yaygın lehimler, erime noktası 231,9 °C olan önemli miktarda kalay içerir, bu nedenle çoğu lehim, havyanın 250−400 °C çalışma sıcaklığında erir.

Ek olarak, 30 °C'ye kadar daha düşük erime sınırına sahip, düşük erime noktalı lehimler de vardır ve lehimlenen malzemelerin aşırı ısınmasının tehlikeli olduğu durumlarda kullanılır. Bu amaçlar için bizmutlu lehimler mevcuttur ve bu malzemelerin erimesi 29,7 - 120 °C aralığındadır.

Yüksek karbonlu malzemelerin ergitilmesi, alaşım bileşenlerine bağlı olarak 1100 ila 1500 °C arasında değişir.

Metallerin ve alaşımlarının erime noktaları, çok düşük sıcaklıklardan (cıva) birkaç bin dereceye kadar çok geniş bir sıcaklık aralığındadır. Bu göstergelerin yanı sıra diğer fiziksel özelliklerin bilgisi, metalurji alanında çalışan kişiler için çok önemlidir. Örneğin altının ve diğer metallerin erime sıcaklığının bilinmesi kuyumculara, dökümhanelere ve izabehanelere faydalı olacaktır.

Metal eritme işlemi

Aynı şey katılaşırken de olur - erime sınırına ulaşıldığında, madde sıvıdan katı duruma geçmeye başlayacak ve kristalleşme tamamlanana kadar sıcaklık değişmeyecektir.

Bu kuralın yalnızca saf metal için geçerli olduğu unutulmamalıdır. Alaşımların net bir sıcaklık sınırı yoktur ve belirli bir aralıkta durum geçişlerine uğrarlar:

Solidus, alaşımın en eriyebilir bileşeninin erimeye başladığı sıcaklık çizgisidir.
Liquidus, altında ilk alaşım kristallerinin görünmeye başladığı tüm bileşenlerin son erime noktasıdır.

Bu tür maddelerin erime noktasını doğru bir şekilde ölçmek imkansızdır, durumların geçiş noktası sayısal bir aralıkla gösterilir.

Metallerin erimeye başladığı sıcaklığa bağlı olarak genellikle ikiye ayrılırlar:

Düşük erime sıcaklığı, 600 °C'ye kadar. Bunlara çinko, kurşun ve diğerleri dahildir.
Orta erime, 1600 °C'ye kadar. En yaygın alaşımlar ve altın, gümüş, bakır, demir, alüminyum gibi metaller.
Refrakter, 1600 °C'nin üzerinde. Titanyum, molibden, tungsten, krom.

Ayrıca bir kaynama noktası da vardır; erimiş metalin gaz haline geçmeye başladığı nokta. Bu çok yüksek bir sıcaklıktır, genellikle erime noktasının 2 katıdır.

Basıncın etkisi

Sıvı duruma geçmek için gereken sıcaklığın artan basınçla azaldığı istisnalar vardır. Bu tür maddeler arasında buz, bizmut, germanyum ve antimon bulunur.

Erime noktası tablosu

Metal ve alaşımların erime sıcaklıkları tablosu

İsim	T pl, °C
Alüminyum	660,4
Bakır	1084,5
Teneke	231,9
Çinko	419,5
Tungsten	3420
Nikel	1455
Gümüş	960
Altın	1064,4
Platin	1768
Titanyum	1668
Duralümin	650
Karbon çelik	1100−1500
	1110−1400
Ütü	1539
Merkür	-38,9
Cupronickel	1170
Zirkonyum	3530
Silikon	1414
Nikrom	1400
Bizmut	271,4
Germanyum	938,2
Teneke	1300−1500
Bronz	930−1140
Kobalt	1494
Potasyum	63
Sodyum	93,8
Pirinç	1000
Magnezyum	650
Manganez	1246
Krom	2130
Molibden	2890
Yol göstermek	327,4
Berilyum	1287
Kazanacak	3150
Fechral	1460
Antimon	630,6
titanyum karbür	3150
zirkonyum karbür	3530
Galyum	29,76

Aşağıdaki metal mukavemet grupları vardır:

Kırılgan. Dirençleri 50MPa'yı geçmez. Bunlara kalay, kurşun ve yumuşak alkali metaller dahildir
Dayanıklı, 50−500 MPa. Bakır, alüminyum, demir, titanyum. Bu grubun malzemeleri birçok yapısal alaşımın temelini oluşturur.
Yüksek mukavemet, 500 MPa'nın üzerinde. Örneğin molibden ve .

Metal mukavemet tablosu

Günlük yaşamda en yaygın alaşımlar

Tablodan da görülebileceği gibi elementlerin erime noktaları günlük yaşamda yaygın olarak bulunan malzemeler arasında bile büyük farklılıklar göstermektedir.

Evde kullanılan en yaygın lehimler, erime noktası 231,9 °C olan önemli miktarda kalay içerir, bu nedenle çoğu lehim, havyanın 250−400 °C çalışma sıcaklığında erir.

Yüksek karbonlu malzemelerin ergitilmesi, alaşım bileşenlerine bağlı olarak 1100 ila 1500 °C arasında değişir.

Yüksek kimyasal reaktiviteye sahip, dövülebilir, gümüş beyazı bir metal: demir, yüksek sıcaklıklara veya yüksek neme maruz kaldığında hızla paslanır. Demir saf oksijende yanar ve ince bir şekilde dağılmış halde havada kendiliğinden tutuşur. Fe (Latince Ferrum) sembolüyle gösterilir. Yer kabuğundaki en yaygın metallerden biri (ikinci sırada).

Ayrıca bakınız:

YAPI

Demir için çeşitli polimorfik modifikasyonlar oluşturulmuştur; bunlardan yüksek sıcaklık modifikasyonu - γ-Fe (906°'nin üzerinde), Cu tipinde yüz merkezli bir küpün (a 0 = 3,63) bir kafesini oluşturur ve düşük sıcaklık modifikasyonu modifikasyon - α-Fe tipi merkezli bir küpün α-Fe kafesi ( a 0 = 2,86).
Isıtma sıcaklığına bağlı olarak demir, farklı kristal kafes yapılarıyla karakterize edilen üç modifikasyonda bulunabilir:

En düşük ila 910°C arasındaki sıcaklık aralığında - ortalanmış küp şeklinde bir kristal kafes yapısına sahip olan a-ferrit (alfa ferrit);
910 ila 1390°C sıcaklık aralığında - kristal kafesi yüz merkezli bir küp yapısına sahip olan ostenit;
1390 ila 1535°C sıcaklık aralığında (erime noktası) - d-ferrit (delta ferrit). D-ferritin kristal kafesi a-ferritin kristal kafesi ile aynıdır. Aralarındaki tek fark, atomlar arasındaki farklı (d-ferrit için daha büyük) mesafelerdir.

Sıvı demir soğutulduğunda, soğutulan hacmin birçok noktasında aynı anda birincil kristaller (kristalleşme merkezleri) belirir. Sonraki soğutmayla, sıvı metalin tamamı tükenene kadar her merkezin etrafında yeni kristal hücreler oluşturulur.
Sonuç, metalin granüler bir yapısıdır. Her taneciğin belirli bir eksen yönüne sahip bir kristal kafesi vardır.
Katı demirin daha sonra soğutulmasıyla, d-ferritin ostenite ve ostenitin a-ferrite geçişi sırasında, tane boyutunda buna karşılık gelen bir değişiklikle yeni kristalleşme merkezleri ortaya çıkabilir.

ÖZELLİKLER

Normal koşullar altında saf haliyle katıdır. Gümüş-gri bir renge ve belirgin bir metalik parlaklığa sahiptir. Demirin mekanik özellikleri, Mohs ölçeğindeki sertlik seviyesini içerir. Dörde (ortalama) eşittir. Demir iyi bir elektriksel ve termal iletkenliğe sahiptir. Son özellik, soğuk bir odada demir bir nesneye dokunulduğunda hissedilebilir. Bu malzeme ısıyı hızlı ilettiği için büyük bir kısmını kısa sürede cildinizden uzaklaştırır ve bu nedenle üşürsünüz.
Örneğin ahşaba dokunursanız ısı iletkenliğinin çok daha düşük olduğunu fark edeceksiniz. Demirin fiziksel özellikleri erime ve kaynama noktalarını içerir. Birincisi 1539 santigrat derece, ikincisi 2860 santigrat derece. Demirin karakteristik özelliklerinin iyi süneklik ve eriyebilirlik olduğu sonucuna varabiliriz. Ama hepsi bu değil. Ayrıca demirin fiziksel özellikleri ferromanyetizmasını da içerir. Ne olduğunu? Manyetik özelliklerini her gün pratik örneklerde gözlemleyebildiğimiz demir, bu kadar eşsiz bir ayırt edici özelliğe sahip olan tek metaldir. Bu, bu malzemenin manyetik alanın etkisi altında mıknatıslanma kabiliyetine sahip olmasıyla açıklanmaktadır. Ve ikincisinin etkisinin sona ermesinden sonra, manyetik özellikleri henüz oluşmuş olan demir, uzun süre mıknatıs olarak kalır. Bu fenomen, bu metalin yapısında hareket edebilen çok sayıda serbest elektronun bulunmasıyla açıklanabilir.

REZERVLER VE ÜRETİM

Demir, güneş sistemindeki, özellikle karasal gezegenlerde ve özellikle Dünya'daki en yaygın elementlerden biridir. Karasal gezegenlerdeki demirin önemli bir kısmı gezegenlerin çekirdeklerinde bulunmaktadır ve içeriğinin %90 civarında olduğu tahmin edilmektedir. Yerkabuğundaki demir içeriği %5, mantodaki ise yaklaşık %12'dir.

Demir yer kabuğunda oldukça yaygındır - yer kabuğunun kütlesinin yaklaşık% 4,1'ini oluşturur (tüm elementler arasında 4. sırada, metaller arasında 2. sırada). Manto ve kabukta demir esas olarak silikatlarda yoğunlaşırken, içeriği bazik ve ultrabazik kayalarda önemli, asidik ve ara kayalarda ise düşüktür.
Demir içeren çok sayıda cevher ve mineral bilinmektedir. En büyük pratik öneme sahip olanlar kırmızı demir cevheri (hematit, Fe2O3; %70'e kadar Fe içerir), manyetik demir cevheri (manyetit, FeFe204, Fe304; %72,4 Fe içerir), kahverengi demir cevheri veya limonittir (götit) ve sırasıyla hidrogoetit, FeOOH ve FeOOH nH20). Goetit ve hidrogoetit çoğunlukla, kalınlığı birkaç yüz metreye ulaşan “demir şapkalar” adı verilen hava koşullarına dayanıklı kabuklarda bulunur. Ayrıca göllerdeki veya denizlerin kıyı bölgelerindeki kolloidal çözeltilerden dökülen tortul kökenli de olabilirler. Bu durumda oolitik veya baklagil demir cevherleri oluşur. Vivianit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O genellikle içlerinde bulunur ve siyah uzun kristaller ve radyal agregatlar oluşturur.
Deniz suyundaki demir içeriği %1·10−5 -1·10−8'dir
Endüstride demir, demir cevherinden, esas olarak hematit (Fe203) ve manyetitten (FeO Fe203) elde edilir.
Cevherlerden demir çıkarmanın çeşitli yolları vardır. En yaygın olanı etki alanı işlemidir.
Üretimin ilk aşaması, yüksek fırında 2000 °C sıcaklıkta demirin karbonla indirgenmesidir. Yüksek fırında, kok formundaki karbon, aglomerat veya pelet formundaki demir cevheri ve (kireçtaşı gibi) eritken, yukarıdan beslenir ve aşağıdan gelen basınçlı sıcak hava akımıyla karşılanır.
Yüksek fırın prosesinin yanı sıra direkt demir üretimi prosesi de yaygındır. Bu durumda önceden ezilmiş cevher özel kil ile karıştırılarak peletler oluşturulur. Peletler, hidrojen içeren sıcak metan dönüşüm ürünleriyle bir şaft fırınında ateşlenir ve işlenir. Hidrojen, demiri, kömürde yaygın olarak bulunan yabancı maddeler olan kükürt ve fosfor gibi yabancı maddelerle kirletmeden demiri kolayca azaltır. Demir katı halde elde edilir ve daha sonra elektrikli fırınlarda eritilir. Kimyasal olarak saf demir, tuzlarının çözeltilerinin elektrolizi ile elde edilir.

MENŞEİ

Kökenli tellürik (karasal) demir, bazalt lavlarda (Uifak, Disko Adası, Grönland'ın batı kıyısında, Kassel, Almanya yakınında) nadiren bulunur. Her iki noktada da pirotit (Fe 1-x S) ve kohenit (Fe 3 C) bununla ilişkilidir; bu, hem karbonun indirgenmesiyle (ana kayaçlar dahil) hem de Fe gibi karbonil komplekslerinin ayrışmasıyla açıklanır.( CO) n. Mikroskobik tanelerde, altere olmuş (serpantinleşmiş) ultrabazik kayalarda, ayrıca pirotitle, bazen manyetitle parajenezde, indirgeme reaksiyonları sırasında ortaya çıkması nedeniyle birden fazla kez kurulmuştur. Bataklık cevherlerinin oluşumu sırasında cevher yataklarının oksidasyon bölgesinde çok nadiren bulunur. Demir bileşiklerinin hidrojen ve hidrokarbonlarla indirgenmesiyle ilişkili tortul kayalarda bulgular kaydedilmiştir.
Ay toprağında hem göktaşı düşmesi hem de magmatik süreçlerle ilişkili olan neredeyse saf demir bulundu. Son olarak, iki sınıf göktaşı (taşlı demir ve demir), kaya oluşturucu bir bileşen olarak doğal demir alaşımları içerir.

BAŞVURU

Demir, en çok kullanılan metallerden biridir ve küresel metalurjik üretimin %95'ini oluşturur.
Demir, en önemli yapısal malzemeler olan çeliklerin ve dökme demirlerin ana bileşenidir.
Demir, diğer metallere (örneğin nikel) dayanan alaşımların bir parçası olabilir.
Manyetik demir oksit (manyetit), uzun vadeli bilgisayar bellek aygıtlarının üretiminde önemli bir malzemedir: sabit sürücüler, disketler vb.
Ultra ince manyetit tozu birçok siyah beyaz lazer yazıcıda toner olarak polimer granüllerle karıştırılarak kullanılır. Bu, hem manyetitin siyah rengini hem de mıknatıslanmış transfer silindirine yapışma yeteneğini kullanır.
Bir dizi demir bazlı alaşımın benzersiz ferromanyetik özellikleri, bunların elektrik mühendisliğinde transformatörlerin ve elektrik motorlarının manyetik çekirdekleri için yaygın olarak kullanılmasına katkıda bulunur.
Demir (III) klorür (ferrik klorür), amatör radyo uygulamalarında baskılı devre kartlarının aşındırılması için kullanılır.
Bakır sülfatla karıştırılmış demir sülfat heptat (demir sülfat), bahçecilik ve inşaatta zararlı mantarlarla mücadele etmek için kullanılır.
Demir, demir-nikel pillerde ve demir-hava pillerinde anot olarak kullanılır.
Demir ve demir klorürlerin yanı sıra sülfatlarının sulu çözeltileri, endüstriyel işletmelerin su arıtımında doğal ve atık suyun saflaştırılması işlemlerinde pıhtılaştırıcı olarak kullanılır.

Demir - Fe

SINIFLANDIRMA

Hey CIM Ref1.57

Strunz (8. baskı)	1/A.07-10
Nickel-Strunz (10. baskı)	1.AE.05
Dana (7. baskı)	1.1.17.1

Demirin erime noktası, metal ve alaşımlarının üretim teknolojisinin önemli bir göstergesidir. Hammaddeleri eritirken cevherin ve metalin fiziksel ve kimyasal özellikleri dikkate alınır.

Dünyadaki en yaygın kimyasal element.

Demirin fiziksel ve kimyasal özellikleri

26 numaralı kimyasal element güneş sisteminde en bol bulunan elementtir. Araştırmalara göre Dünya'nın çekirdeğindeki demir içeriği %79-85,5'tir. Gezegenin kabuğundaki bolluk açısından alüminyumdan sonra ikinci sırada yer alıyor.
Saf haliyle metal, gümüş renginde beyazdır ve sünekliği ile ayırt edilir. Safsızlıkların varlığı fiziksel parametrelerini belirler. Demir mıknatısa tepki verme eğilimindedir.
Bu kimyasal element, ısıtıldığında ortaya çıkan polimorfizm ile karakterize edilir. Kaya püskürmelerinin olduğu bölgelerde artan metal konsantrasyonları gözlenir. Endüstriyel yataklar yerkabuğunda meydana gelen dış ve iç süreçler sonucunda oluşur.
Nehir suyu yaklaşık 2 mg/l metal içerir ve deniz suyu için bu rakam 100-1000 kat daha azdır.
Demirin belirli bir ortamda jeokimyasal özelliklerini belirleyen çeşitli oksidasyon durumları vardır. Nötr formunda metal, Dünya'nın çekirdeğinde bulunur.
Demir oksit doğada bulunan ana formdur ve demir oksit, tortul oluşumların bir parçası olarak yer kabuğunun en üst kısmında bulunur.
Kararsız bileşime sahip minerallerdeki 26 numaralı kimyasal elementin içeriği, sıcaklık gradyanının azalmasıyla artar. +2861 °C'ye ısıtıldığında kaynama meydana gelir. Spesifik füzyon ısısı 247,1 KJ/kg'dır.

Metal madenciliği

Demir içeren cevherler arasında endüstriyel üretime yönelik hammaddeler şunlardır:

hematit;
goetit;
manyetit.

Goetit ve hidrogoetit, ayrışma kabuğunda yüzlerce metre büyüklüğünde oluşumlar oluşturur. Raf bölgesinde ve göllerde, çökelme sonucu kolloidal mineral çözeltileri oolitleri (baklagilli demir cevherleri) oluşturur.

Doğada yaygın olarak bulunan demir minerallerinden pirit ve pirotit, sülfürik asit üretiminde hammadde olarak kullanılmaktadır.

Yaygın olarak bulunan demir mineralleri ayrıca şunları içerir:

siderit;
lellenjit;
markazit;
ilmenit;
şiddet içeriyor.

Camsı parlaklığa sahip kırılgan yeşil kristaller olan melanterit minerali, ilaç endüstrisinde demir içeren preparatların üretiminde kullanılmaktadır.

Bu metalin ana yatağı Brezilya'da bulunmaktadır. Son zamanlarda dikkatler deniz tabanında bulunan, demir ve manganez içeren maden nodüllerine odaklanmıştır.

Eriyen demir

Demirin erime noktasını ne belirler?

Metal üretimi, cevher hammaddelerinden çıkarılması için çeşitli teknolojileri içerir. Demirin eritilmesinde en yaygın yöntem yüksek fırın yöntemidir.

Metal eritilmeden önce +2000 °C sıcaklıktaki fırında indirgenir. Safsızlıkları çıkarmak için, ısıtıldığında okside ayrışan akı eklenir, ardından silikon dioksit ile birleştirilir ve cüruf oluşturulur.

Yüksek fırın yöntemine ek olarak, kırılmış cevherin kil ile kavrulması yoluyla demir eritme işlemi yapılmaktadır. Karışım peletler halinde oluşturulur ve bir hidrojen indirgeme fırınında işlenir. Demirin daha fazla eritilmesi elektrikli fırınlarda gerçekleştirilir.

Fırınlarda alaşım üretimi.

Bir metalin özellikleri malzemenin saflığına bağlıdır. Teknik olarak saf demirin erime noktası +1539 °C'dir. Kükürt zararlı bir kirliliktir. Sadece sıvı bir çözeltiden çıkarılabilir. Metal tuzlarının elektrolizi ile kimyasal olarak saf malzeme elde edilir.

Metal alaşımları

Saf haliyle bu malzeme yumuşaktır, bu nedenle mukavemeti arttırmak için bileşime karbon eklenir.

Metalurjide demir alaşımlarına demir metalleri denir.

Alaşımın bileşenlerine bağlı olarak malzemelerin özellikleri değişir. Demirin erime noktası, alaşım bileşenlerinin varlığında da değişir.

Çeliğin özgül füzyon ısısı 84 kJ'dir. Bu gösterge, çeliğin erime sıcaklığında, 1 kg alaşımı kristalden sıvı duruma aktarmak için 84 kJ enerjiye ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.

Farklı metallerin bileşikleri alaşımları oluşturur. Özgül füzyon ısısı dökme demir 96–140 kJ'dir. Dökme demir, %4'e kadar karbon, %1,5'e kadar manganez, %4,5'e kadar silikon ve kükürt ve fosfor formunda yabancı maddeler içerir. Beyaz ve gri alaşımlar vardır.

Beyaz renkte karbonun bir kısmı demir karbür bileşiğindedir. Bu alaşım kırılgan ve serttir. Yapıların ve parçaların üretimi için tasarlanmıştır.

Grafit formunda karbon içeren gri bir alaşımdır, işlenmesi kolaydır. Pik demir, yüksek fırınlarda demir cevherinden eritilir. Cevherin erimesine, demirin oksitlerden karbonla indirgenme reaksiyonu eşlik eder.

Çoğu madde ısıtıldığında artan hacimle eriyebilir. Hacmi 1000 cm³ olan dökme demir için bu rakam 988–994 cm³'tür.

Dökme demir, karbon içeriği (% 2,14'ten yüksek olmayan) ile karakterize edilen çelik üretimi için bir hammaddedir.

Çelik kimyasal bileşimine göre sınıflandırılır:

alaşımlı;
karbon

Karbon çeliği kükürt, fosfor ve silikonun yabancı maddelerini içerir. Düşük elektriksel özelliklere, düşük mukavemete sahiptir ve kolayca korozyona duyarlıdır.

Alaşım katkı maddelerinin varlığı çeliğe yeni teknik özellikler kazandırır. Aşağıdakiler ek bileşenler olarak kullanılır:

molibden;
nikel;
tungsten;
krom;
vanadyum.

Yüksek alaşımlı çelik %10'dan fazla katkı maddesi içermez. Alaşım dayanıklıdır. Dökme demirden çelik üretme teknolojisi, aşağıdakilerin üretimi için yüksek kaliteli malzeme elde etmemizi sağlar:

Çelik çeşitli endüstrilerde hammadde olarak kullanılmaktadır. Onsuz uçak imalatı, gemi yapımı, otomotiv endüstrisi ve diğer birçok üretim alanını hayal etmek imkansızdır.

Her metal veya alaşımın erime noktası da dahil olmak üzere benzersiz özellikleri vardır. Bu durumda nesne bir durumdan diğerine geçer, belirli bir durumda katıdan sıvı hale gelir. Eritmek için üzerine ısı uygulamanız ve istenilen sıcaklığa ulaşana kadar ısıtmanız gerekir. Belirli bir alaşım istenilen sıcaklık noktasına ulaştığında hala katı halde kalabilir. Maruz kalma devam ettikçe erimeye başlar.

Cıva en düşük erime noktasına sahiptir - -39 °C'de bile erir, tungsten ise en yüksek - 3422 °C'ye sahiptir. Alaşımlar (çelik ve diğerleri) için kesin rakamı belirlemek son derece zordur. Her şey içlerindeki bileşenlerin oranına bağlıdır. Alaşımlar için sayısal aralık olarak yazılır.

Süreç nasıl işliyor?

Elementler ne olursa olsun: altın, demir, dökme demir, çelik veya başka herhangi bir şey yaklaşık olarak aynı şekilde erir. Bu, harici veya dahili ısıtma nedeniyle oluşur. Harici ısıtma bir termal fırında gerçekleştirilir. Dahili kullanım için dirençli ısıtma, elektrik akımı veya indüksiyon geçirme yüksek frekanslı elektromanyetik alanda ısıtma. Etki yaklaşık olarak aynıdır.

Ne zaman ısınma meydana gelir moleküllerin termal titreşimlerinin genliği artar. Belli olmak kafes yapısal kusurları atomlar arası bağların kopması eşlik eder. Kafes yıkımı ve kusurların birikmesi dönemine erime denir.

Metallerin erime derecesine bağlı olarak ikiye ayrılırlar:

düşük erime noktalı - 600 °C'ye kadar: kurşun, çinko, kalay;
orta erime noktası - 600 °C ila 1600 °C arası: altın, bakır, alüminyum, dökme demir, demir ve çoğu element ve bileşik;
refrakter - 1600 °C'den itibaren: krom, tungsten, molibden, titanyum.

Maksimum derecenin ne olduğuna bağlı olarak eritme aparatı seçilir. Isıtma ne kadar güçlü olursa o kadar güçlü olmalıdır.

İkinci önemli değer kaynama derecesidir. Bu, sıvıların kaynamaya başladığı parametredir. Kural olarak erime noktasının iki katıdır. Bu değerler birbiriyle doğru orantılıdır ve genellikle normal basınçta verilir.

Basınç artarsa erime miktarı da artar. Basınç azalırsa azalır.

Özellikler tablosu

Metaller ve alaşımlar - vazgeçilmez dövme tabanı, dökümhane üretimi, mücevher üretimi ve daha birçok üretim alanına sahiptir. Usta ne yaparsa yapsın ( altın mücevher, dökme demirden yapılmış çitler, çelikten yapılmış bıçaklar veya bakır bilezikler) Düzgün çalışma için belirli bir elementin eridiği sıcaklıkları bilmesi gerekir.

Bu parametreyi bulmak için tabloya bakmanız gerekir. Tabloda kaynama derecesini de bulabilirsiniz.

Günlük hayatta en çok kullanılan unsurlar arasında erime noktası göstergeleri şunlardır:

alüminyum - 660 °C;
bakırın erime noktası - 1083 °C;
altının erime noktası - 1063 °C;
gümüş - 960 °C;
kalay - 232 °C. Çalışan bir havyanın sıcaklığı tam olarak 250-400 derece olduğundan, lehimleme için genellikle kalay kullanılır;
kurşun - 327 °C;
demirin erime noktası - 1539 °C;
Çeliğin (bir demir ve karbon alaşımı) erime noktası 1300 °C ila 1500 °C arasındadır. Çeliğin bileşenlere doygunluğuna bağlı olarak değişir;
dökme demirin erime noktası (aynı zamanda bir demir ve karbon alaşımı) - 1100 °C ila 1300 °C arası;
cıva - -38,9 °C.

Tablonun bu kısmından da anlaşılacağı üzere en eriyebilir metal, pozitif sıcaklıklarda zaten sıvı halde olan cıvadır.

Tüm bu elementlerin kaynama noktası neredeyse iki katı, hatta bazen erime noktasından bile daha yüksektir. Örneğin altın için bu sıcaklık 2660 °C'dir. alüminyum - 2519°C, demir için - 2900 °C, bakır için - 2580 °C, cıva için - 356,73 °C.

Çelik, dökme demir ve diğer metaller gibi alaşımlar için hesaplama yaklaşık olarak aynıdır ve alaşımdaki bileşenlerin oranına bağlıdır.

Metaller için maksimum kaynama noktası Renya - 5596°C. En yüksek kaynama noktası en refrakter malzemeler içindir.

belirten tablolar da bulunmaktadır. metal yoğunluğu. En hafif metal lityum, en ağır metal ise osmiyumdur. Osmiyumun yoğunluğu uranyumdan daha yüksektir ve oda sıcaklığında dikkate alınırsa plütonyum. Hafif metaller şunları içerir: magnezyum, alüminyum, titanyum. Ağır metaller en yaygın metalleri içerir: demir, bakır, çinko, kalay ve diğerleri. Son grup çok ağır metallerdir; bunlara şunlar dahildir: tungsten, altın, kurşun ve diğerleri.

Tablolarda yer alan bir diğer gösterge ise metallerin ısıl iletkenliği. Neptunyum en kötü ısı iletkenidir ve ısı iletkenliği açısından en iyi metal gümüştür. Altın, çelik, demir, dökme demir ve diğer elementler bu iki uç noktanın ortasında yer alır. Her biri için net özellikler gerekli tabloda bulunabilir.

Yoğunlukla birlikte erime noktası, metallerin fiziksel özelliklerini ifade eder. Metalin erime noktası- Bir metalin ısıtıldığında normal halindeki (cıva hariç) katı halinden sıvı hale geçtiği sıcaklık. Erime sırasında metalin hacmi pratik olarak değişmez, bu nedenle erime sıcaklığı normaldir atmosferik basıncın etkisi yoktur.

Metallerin erime noktası -39 santigrat derece ila +3410 derece arasında değişir. Çoğu metal için erime noktası yüksektir, ancak bazı metaller evde normal bir yakıcıda (kalay, kurşun) ısıtılarak eritilebilir.

Metallerin erime noktasına göre sınıflandırılması

Düşük erime noktalı metaller erime noktası dalgalanan 600'e kadarörneğin santigrat derece çinko, kalay, bizmut.
Orta erime noktalı metaller sıcaklıkta eriyen 600'den 1600'e santigrat derece: gibi alüminyum, bakır, kalay, demir.
Refrakter metaller erime noktası ulaşan 1600'den fazla santigrat derece - tungsten, titanyum, krom ve benzeri.
- Normal koşullar altında (normal atmosfer basıncı, ortalama ortam sıcaklığı) sıvı halde olan tek metal. Cıvanın erime noktası yaklaşık -39 derece Santigrat.

Metal ve alaşımların erime sıcaklıkları tablosu

Metal	Erime sıcaklığı, santigrat derece
Alüminyum	660,4
Tungsten	3420
Duralümin	~650
Ütü	1539
Altın	1063
İridyum	2447
Potasyum	63,6
Silikon	1415
Pirinç	~1000
Düşük erime noktalı alaşım	60,5
Magnezyum	650
Bakır	1084,5
Sodyum	97,8
Nikel	1455
Teneke	231,9
Platin	1769,3
Merkür	–38,9
Yol göstermek	327,4
Gümüş	961,9
Çelik	1300-1500
Çinko	419,5
Dökme demir	1100-1300

Metal döküm üretimi için metal eritirken, ekipman seçimi, metal kalıplama malzemesi vb. erime sıcaklığına bağlıdır. Bir metali diğer elementlerle alaşımlarken erime noktası çoğunlukla düşer.

İlginç gerçek
"Metalin erime noktası" ve "metalin kaynama noktası" kavramlarını karıştırmayın - birçok metal için bu özellikler önemli ölçüde farklıdır: örneğin gümüş 961 santigrat derece sıcaklıkta erir ve yalnızca sıcaklık 2180 dereceye ulaştığında kaynar.

Bir metalin erime noktası, katı halden sıvı hale geçtiği minimum sıcaklıktır. Erirken hacmi pratik olarak değişmez. Metaller ısınma derecesine bağlı olarak erime noktalarına göre sınıflandırılır.

Düşük erime noktalı metaller

Düşük erime noktalı metallerin erime noktası 600°C'nin altındadır. Bunlar çinko, kalay, bizmuttur. Bu tür metaller evde ocakta ısıtılarak veya havya kullanılarak eritilebilir. Düşük erime noktalı metaller, elektronik ve teknolojide, elektrik akımının hareketi için metal elemanları ve telleri bağlamak için kullanılır. Kalayın erime noktası 232 derece, çinko ise 419'dur.

Orta erime noktalı metaller

Orta derecede eriyen metaller 600°C ila 1600°C arasındaki sıcaklıklarda katı halden sıvı hale geçmeye başlar. İnşaata uygun levhalar, takviyeler, bloklar ve diğer metal yapıların yapımında kullanılırlar. Bu metal grubu demir, bakır, alüminyumu içerir ve aynı zamanda birçok alaşımın da parçasıdır. Bakır, altın, gümüş ve platin gibi değerli metallerin alaşımlarına eklenir. 750 altının %25'i bakır dahil olmak üzere ona kırmızımsı bir renk veren alaşım metallerinden oluşur. Bu malzemenin erime noktası 1084 °C'dir. Ve alüminyum 660 santigrat derece gibi nispeten düşük bir sıcaklıkta erimeye başlar. Bu, oksitlenmeyen veya paslanmayan hafif, sünek ve ucuz bir metaldir, bu nedenle sofra takımı imalatında yaygın olarak kullanılır. Demirin erime noktası 1539 derecedir. Bu en popüler ve uygun fiyatlı metallerden biridir, inşaat ve otomotiv endüstrilerinde kullanımı yaygındır. Ancak demirin korozyona maruz kalması nedeniyle ek olarak işlenmesi ve koruyucu bir boya tabakası, kuruyan yağ ile kaplanması veya nemin girmesinin önlenmesi gerekir.

Refrakter metaller

Refrakter metallerin sıcaklığı 1600°C'nin üzerindedir. Bunlar tungsten, titanyum, platin, krom ve diğerleridir. Işık kaynağı, makine parçası, yağlayıcı olarak ve nükleer endüstride kullanılırlar. Teller, yüksek gerilim kabloları yapmak için kullanılırlar ve erime noktası daha düşük olan diğer metalleri eritmek için kullanılırlar. Platin 1769 derece sıcaklıkta katıdan sıvıya, tungsten ise 3420°C sıcaklıkta geçmeye başlar.

Cıva, normal koşullar altında, yani normal atmosfer basıncında ve ortalama ortam sıcaklığında sıvı halde olan tek metaldir. Cıvanın erime noktası eksi 39°C'dir. Bu metal ve buharları zehirli olduğundan yalnızca kapalı kaplarda veya laboratuvarlarda kullanılır. Cıvanın yaygın bir kullanımı, vücut ısısını ölçmek için bir termometre gibidir.