Строение и физические свойства металлов и сплавов в жидком и твердом состояниях, страница 12

Применяемые в технике и литейной технологии металлы имеют большие различия в температурах плавления и кипения. По величине температуры плавления металлы делят на легкоплавкие (литий, магний, цинк, алюминий), тугоплавкие (титан, молибден, хром, платина, вольфрам, рений) и металлы с промежуточными величинами температур плавления (железо, медь, кремний, золото, серебро, марганец, никель). С величиной температуры плавления связаны конструкции плавильных печей, применяемые огнеупорные материалы, затраты энергии и топлива на плавку.

По величине температуры кипения металлы делят на две группы:

1)  с относительно низкой температурой кипения (легкокипящие металлы);

2)  с относительно высокой температурой кипения.

Величины температур плавления и кипения основных металлов представлены в табл. 2. В этой таблице приведен и температурный интервал жидкого состояния металлов в виде разности между температурами кипения и плавления.

Таблица 2

Температуры плавления и кипения металлов

Как следует из табл. 2, два металла магний и цинк относятся к категории легкокипящих; для этих двух металлов сравнительно небольшим является интервал жидкого состояния – менее 500°С. Это означает, что давление паров этих двух металлов уже при невысоких перегревах над температурой плавления приобретает значительные величины, а, следовательно, большими становятся потери металлы при плавке от испарения, а в отливках возрастает вероятность дефектов – газовых раковин и пористости. Из других металлов марганец и хром имеют пониженные величины интервала жидкого состояния – менее 1000°С (1273 К), что означает увеличенную вероятность потерь этих металлов от испарения при плавке, в том числе и как легирующих элементов в сталях и чугунах.

1.9.2. Плотность металлов и сплавов в твердом и жидком состояниях

Плотность металлов, как физическое свойство их, определяет ряд технологических свойств литейных сплавов таких как жидкотекучесть и заполняемость. От изменения плотности сплавов при охлаждении и затвердевании зависит усадка сплавов и образование в отливках дефектов типа усадочных раковин и усадочной пористости. Плотность металлов в ряде случаев определяет их применение в деталях узлов и агрегатов. Так для летательных аппаратов, переносных приборов предпочтительное применение получают металлы и сплавы с малой плотностью. В табл. 3 представлены плотности наиболее распространенных металлов в твердом состоянии при температуре 25°С (298 К). Из табл. 3 выявляется группа легких металлов с плотностью менее 3000 кг/м³ (3 г/см³): литий, магний, бериллий, алюминий. Из этой группы сплавы на основе алюминия и магния получили специфическое применение; близко к группе этих сплавов примыкают сплавы на основе титана. Тяжелые металлы с плостностью более 10000 кг/м³ (10 г/см³) получили существенно меньшее применение (вольфрам, рений, молибден, платина и др.). Наиболее распространенные сплавы: на основе железа – стали и чугуны, сплавы на медной основе: бронзы и латуни, сплавы на основе цинка, никеля занимают промежуточное положение по величине плотности.