Температура плавления металлов и сплавов: таблица

Температура плавления металла — температура, при которой он переходит из твёрдого состояния в жидкое: олово плавится при 232 °C, алюминий — при 660 °C, медь — при 1085 °C, железо — при 1538 °C, вольфрам — при 3422 °C. Выше — таблица температур плавления и кипения 50 металлов и сплавов с поиском, ниже — почему сплавы плавятся в интервале, самые тугоплавкие и легкоплавкие металлы, чёрные и цветные металлы и температура заливки при литье.

Что такое температура плавления металла

Температура плавления — температура, при которой металл переходит из твёрдого кристаллического состояния в жидкое. Пока металл плавится, его температура не растёт: подводимое тепло тратится на разрушение кристаллической решётки. Это тепло называют удельной теплотой плавления. Обратный переход — кристаллизация — у чистого металла идёт при той же температуре.

Температура плавления — одно из главных физических свойств металла. От неё зависят способ и стоимость литья, выбор материала для работы при нагреве, режимы сварки, пайки и термообработки. Значения в таблице даны при нормальном атмосферном давлении в градусах Цельсия. Чтобы перевести в кельвины, к значению прибавляют 273: например, медь плавится при 1085 °C, или 1358 К.

Как читать таблицу

Металлы разделены на группы: чёрные металлы и сплавы на основе железа, цветные металлы, цветные сплавы, благородные, тугоплавкие и легкоплавкие. В поиске можно набрать название, химический символ (Fe, Cu, Al) или марку сплава (Л63, АК12, ПОС-61). Для чистых металлов дана одна температура, для сплавов — интервал. Температура кипения указана только для чистых металлов: сплавы при кипении меняют состав, и одной температуры у них нет.

Почему сплавы плавятся в интервале температур

Чистый металл плавится в одной точке. Сплав — смесь нескольких элементов — начинает плавиться при одной температуре, а полностью становится жидким при другой. Нижнюю границу называют солидусом: ниже неё сплав полностью твёрдый. Верхнюю — ликвидусом: выше неё сплав полностью жидкий. Между ними металл кашеобразный — часть кристаллов уже расплавилась, часть ещё нет.

Ширина интервала зависит от состава. У эвтектических сплавов интервала почти нет: силумин АК12 плавится при 577–580 °C, оловянно-свинцовый припой ПОС-61 — при 183–190 °C. Поэтому они хорошо заполняют форму при литье и быстро схватываются при пайке. У сплавов с широким интервалом — дюралюминия Д16 (505–640 °C), оловянной бронзы — металл дольше остаётся кашеобразным, и при литье в отливке чаще появляются усадочные раковины. Подробнее о свойствах литейных сплавов — в статье «Литейные сплавы».

От чего зависит температура плавления

• Прочность связей в кристаллической решётке. Чем сильнее связаны атомы, тем больше тепла нужно, чтобы её разрушить. У переходных металлов с прочной связью — вольфрама, молибдена, тантала — температура плавления выше 2500 °C, у щелочных металлов — ниже 200 °C.
• Состав сплава. Добавки обычно снижают температуру плавления основы: углерод снижает её у железа, кремний — у алюминия, цинк — у меди.
• Примеси. Даже доли процента примесей расширяют интервал плавления и сдвигают его вниз.
• Давление. У большинства металлов температура плавления растёт с давлением, но заметно — только при давлениях в тысячи атмосфер. В литье и обработке металлов влиянием давления пренебрегают.

Температура плавления железа, стали и чугуна

Чистое железо плавится при 1538 °C. Сталь — сплав железа с углеродом до 2,14 % — плавится ниже: углеродистая сталь при 1450–1520 °C, причём с ростом углерода температура падает. Легирование тоже снижает её: нержавеющая хромоникелевая сталь 12Х18Н10Т плавится при 1400–1450 °C. Марки и составы сталей — в статье «Марки стали».

Чугун — сплав железа с углеродом от 2,14 до 6,67 % — плавится ещё ниже, при 1150–1250 °C. Сплав с 4,3 % углерода называют эвтектическим: он полностью плавится уже при 1147 °C. Поэтому чугун легче расплавить и разлить по формам, чем сталь, и из него отливают корпуса, станины, шкивы и другие детали сложной формы.

Нагрев стали намного ниже температуры плавления — 800–1250 °C — используют при ковке, прокатке и термообработке. При таком нагреве на воздухе на стали растёт окалина.

Температура плавления цветных металлов

У цветных металлов разброс температур плавления огромный. Олово (232 °C), свинец (327 °C) и цинк (420 °C) плавятся легко — их используют в припоях, покрытиях и подшипниковых сплавах. Алюминий (660 °C) и магний (650 °C) — лёгкие металлы с невысокой температурой плавления, поэтому литьё алюминиевых сплавов под давлением и в кокиль — самый распространённый способ получать лёгкие отливки. Медь плавится при 1085 °C, её сплавы — латунь и бронза — ниже: 880–1060 °C. Никель (1455 °C), кобальт (1495 °C) и титан (1668 °C) плавятся при температурах, близких к стали и выше.

Благородные металлы плавятся при высоких температурах: серебро — при 962 °C, золото — при 1064 °C, палладий — при 1555 °C, платина — при 1768 °C.

Самые тугоплавкие и легкоплавкие металлы

Температура плавления и температура заливки при литье

При температуре плавления металл только становится жидким. Если сразу залить его в форму, он начнёт застывать у холодных стенок и не заполнит тонкие места. Поэтому расплав перегревают выше ликвидуса на 100–200 °C — это температура заливки. Её назначает технолог по сплаву, толщине стенок отливки и способу литья: в металлическую форму (кокиль) заливают горячее, чем в песчаную, а тонкостенные отливки — горячее массивных.

Перегревать сильнее нужного тоже нельзя: в горячем металле растворяется больше газов, и в отливке появляется газовая пористость, а усадочные раковины становятся крупнее. Массу отливки и металла на заливку можно посчитать в калькуляторе массы отливки.

Литьё металлов в технопарке ЗЭМ

Литейный участок технопарка отливает детали по чертежам заказчика: литьё чугуна и стали, литьё алюминия под давлением, литьё бронзы и меди, литьё в кокиль и литьё по газифицируемым моделям. Сплав, способ литья и температуру заливки технолог выбирает по чертежу детали и требованиям к ней.