Плавление и затвердевание металлов

Интенсивное изучение методов и техники точной реализации точек плавления и затвердевания металлов было проведено авторами работ [47—50] и [52—56]. Предел воспроизводимости, достигнутый при реализации точек затвердевания металлов, определяется скорее совершенством термометров, используемых для фиксации переходов, чем самими металлами. Необходимость обеспечить достаточную глубину погружения термометра в среду с измеряемой температурой является сложной проблемой (см. гл. 5). В зависимости от конструкции термометра требуется его погружение в зону однородных температур в пределах от 10 до 20 см, чтобы чувствительный элемент в пределах 0,5 мК соответствовал температуре окружения. Поскольку разница АТ между температурой чувствительного элемента и температурой окружения экспоненциально уменьшается с глубиной погружения, нет больших различий в глубине погружения для точки таяния льда, точки затвердевания олова и даже золота. Увеличение глубины погружения для разных конструкций термометров на 1,5—3 см приводит к уменьшению АТ примерно в 10 раз. В точках затвердевания металлов обычно можно обеспечить достаточную глубину погружения, однако при измерении платиновым термометром сопротивления температур других объектов всегда важным ограничением является однородность их температур. Поэтому выше 500 °С платиновым термометром трудно измерить температуру тела с точностью лучше 50 мК. Отметим в этой связи эффективность применения тепловых трубок для увеличения области очень однородной температуры. [c.169]

Практическая реализация точек плавления и затвердевания металлов [c.173]

Изложив в общих чертах процессы плавления и затвердевания металлов, перейдем к описанию аппаратуры и методик, которые должны применяться при проведении точных измерений. Размеры образца металла зависят в основном от размеров платинового термометра сопротивления, применяемого для измерения температуры. Тепло, отводимое от металла термометром через измерительные провода и арматуру, должно быть всегда пренебрежимо мало по сравнению с теплотой плавления, т. е. глубина погружения термометров должна быть достаточной. Если это условие не выполняется, возникают температурные градиенты, нарушающие всякое подобие равновесия в образце независимо от неравновесностей, обусловленных конечной скоростью его затвердевания. Должна также сохраняться чистота металлов, что достигается при использовании [c.173]

Сосуд, изготовленный из материала высокой чистоты (графит, окись алюминия и т.п.), в котором осуществляется плавление и затвердевание металлов. [c.24]

Плавление и затвердевание идеально чистых металлов происходят при постоянной температуре вследствие поглощ,ения или выделения теплоты перехода. Если используется достаточно большое количество металла (150 см — типичный объем плавящегося слитка), скрытой теплоты плавления достаточно, чтобы поддержать слиток и погруженный в него термометр при постоянной температуре в течение нескольких часов, пока происходит плавление или затвердевание металлов. Присутствие небольшого количества примесей в виде растворенного металла приводит к изменению температуры плавления или затвердевания металла, кроме того, эти процессы проходят в некотором температурном интервале. Применяемые для реализации реперных точек металлов галлий, индий, кадмий, свинец, олово, цинк, сурьма, алюминий, серебро и золото имеют достаточную чистоту для термометрии, которую, однако, непросто сохранить [c.169]

В процессе их использования. Поскольку влиянием примесей пренебречь нельзя, металл нужно защищать от загрязнений материалом тигля, от посторонних веществ при заполнении, а также от газовых примесей при высоких температурах. Рассмотрим кратко эффекты влияния малых количеств примеси на плавление и затвердевание чистых металлов. При таком обсуждении нет необходимости рассматривать теории различных микроскопических процессов в период плавления. Эти вопросы изложены в работах Уббелоде [74] и Займана [78], где рассмотрены также различные эффекты, предшествующие переходу. [c.170]

Закалка и последующий отпуск после механической обработки заметно повышают твердость наплавленного слоя. Процесс наплавки твердого сплава напоминает обычный процесс плавки и застывания металла, отличаясь от последнего более высокой скоростью плавления и затвердевания. [c.182]

Наибольшее значение в обеспечении прочности и надежности сварного соединения имеют специфические процессы, развивающиеся после кристаллизации шва в околошовной зоне. Они связаны с тем, что при перемешивании сталей с высокой = 1500 °С) и низкой (Т = 1400 °С) температурами плавления металл шва имеет промежуточную температуру плавления и затвердевания, но более высокую, чем для одной из свариваемых сталей. Это приводит к тому, что на свариваемую сталь после дугового нагрева, оплавляющего кромки и заполняющего сварочную [c.388]

Рассмотрим применение полученных условий равновесия к системе, состоящей из жидкости и твердого тела в двойном сплаве. Всем хорошо известно, что чистые металлы и многие чистые соединения, такие, как HgO, при атмосферном давлении имеют вполне определенные температуры плавления. В рассматриваемом двойном сплаве жидкая и твердая фазы находятся в равновесии в небольшом температурном интервале, т. е. в этом интервале происходит равновесное плавление и затвердевание сплава. [c.15]

Сварка металлов плавлением в сущности является металлургическим процессом, который имеет ряд характерных особенностей незначительный объем металла, находящегося в расплавленном состоянии, высокую удельную мощность источника и тепла и соответственно высокую степень концентрации тепла, высокую температуру процесса (2700—3000° С) и большие скорости расплавления и затвердевания металла в месте сварки (сварочной ванне). [c.340]

Термический анализ. Фазовые превращения в металлах и сплавах (плавление и затвердевание, аллотропические превращения и др.) сопровождаются выделением или поглощением тепла. Термический анализ сводится к определению этих тепловых эффектов и установлению соответствующих им температур (интервалов температур), при этом исследуемый металл нагревают (охлаждают) и проводят запись изменения температуры исследуемого металла во времени. По перегибам или горизонтальным площадкам на кривых нагрева или охлаждения, связанных с тепловыми эффектами превращений, определяют температуры соответствующих превращений. Эти температуры называют критическими точками. [c.31]

Важной физической характеристикой металлов являются температуры плавления и затвердевания его при охлаждении. Эти температуры называют критическими или критическими точками. Принято обозначать критические точки буквами Л, при охлаждении железа н /5,. при нагревании. На рис. 4 показаны кривые охлаждения и нагревания чистого железа (для различия модификаций введены цифровые индексы). На диаграмме отображены превращения, происходящие в чистом железе при охлаждении и нагревании его, критические точки аллотропических превращений и модификаций. [c.11]

Таким образом, сварка металлов плавлением, в сущности, является металлургическим и отчасти литейным процессом. Вместе с тем сварочный процесс отличается рядом характерных особенностей незначительным объемом металла, находящегося в расплавленном состоянии, высокой удельной мощностью источника тепла и соответственно высокой степенью концентрации тепла, высокой температурой процесса и большими скоростями расплавления и затвердевания металла в месте сварки (сварочной ванне). [c.462]

При установлении технологии горячей обработки различных сплавов необходимо знать, какие превращения имеют место при их нагреве и охлаждении. Например при какой температуре сплав начнет или кончит плавиться, при какой температуре начнет затвердевать и при какой будет уже полностью в твердом состоянии. Эти вопросы особенно интересуют литейщиков, так как, зная ответы на них можно не только назначать температуру для расплавления металла, но и предвидеть, насколько сплав окажется однородным, каковы будут его жидкотекучесть, пористость и многое другое. Далее, нас интересует, как будут изменяться указанные температуры плавления и затвердевания, если изменять весовые соотношения элементов в сплавах из данных элементов, т. е. состав сплавов. [c.30]

Градуировка пирометров. Перед пуском в работу, а также систематически время от времени (раз в два-три месяца) пирометры подвергаются градуировке. Градуировка производится в специальной лаборатории с помощью расплавления химически чист.ых металлов, температура плавления и затвердевания которых заранее точно известна. [c.90]

Наиболее интенсивное взаимодействие фаз имеет место при газовой и электродуговой сварке, когда длительность существования металла в жидком состоянии относительно велика. Вследствие большой концентрации энергии и малой площади пятна нагрева при электроннолучевой и импульсной лазерной сварке длительность существования металла в жидком состоянии мала. Скорость плавления, охлаждения и затвердевания металла велика, что затрудняет взаимодействие фаз. При электрошлаковой сварке газовая атмосфера с металлом сварочной ванны непосредственно не контактирует, вследствие чего основное значение имеет лишь взаимодействие металла со шлаком. [c.96]

Наибольшее значение в обеспечении прочности и надежности сварного соединения имеют специфические процессы, развивающиеся после кристаллизации шва в ОШЗ. Они связаны с тем, что при перемешивании сталей с высокой (Гпл = 1500 °С) и низкой (Гщ, = 1400 °С) температурой плавления металл шва имеет промежуточную температуру плавления и затвердевания, но более высокую, чем для одной [c.178]

В Институте теплофизики СО АН СССР в течение ряда лет проводились экспериментальные исследования плотности, вязкости, поверхностного натяжения и электропроводности щелочных металлов — натрия, калия, рубидия, цезия — вблизи температур плавления и затвердевания, а также в широком температурном интервале до 1300 С с помощью новых экспериментальных методов. [c.14]

Процессы превращений в металлах и сплавах — такие, как плавление и затвердевание, полиморфные превращения и другие, сопровождаются тепловыми эффектами. [c.146]

Изменение теплоемкости и теплосодержания происходит при плавлении и затвердевании сплавов, при аллотропических превращениях, при распаде пересыщенных твердых растворов, при отпуске закаленной стали, при наклепе, в процессе упорядочения, при переходе металла из ферромагнитного в парамагнитное состояние и т. д. [c.148]

Теплосодержание металлов и сплавов, не имеющих фазовых превращений, при нагреве и охлаждении изменяется плавно при плавлении и затвердевании, при аллотропических превращениях, при образовании и распаде твердого раствора происходит прерывистое изменение теплосодержания. [c.149]

Магнитная восприимчивость изменяется в зависимости от химического состава и структуры металлов и сплавов плавление и затвердевание, а также аллотропические превращения вызывают скачкообразные изменения магнитной восприимчивости. [c.169]

Слои с повышенным содержанием примеси хорошо заметны в металле шва при дуговой сварке плавящимся электродом и обусловлены каплеобразным поступлением электродного металла, колебаниями ванны, изменениями в скорости движения электрода. Особенно ярко слоистость металла шва выражена при использовании импульсных источников теплоты, когда происходит периодическое плавление и затвердевание сварочной ванны. [c.57]

Температуры, при которых изменяется строение металлов и сплавов, называют критическими точками. При плавлении и затвердевании чистые металлы имеют одну критическую точку, а сплавы - две. В интервале между этими точками в сплавах существуют две фазы - жидкий сплав и кристаллы. [c.26]

Существуют многочисленные методы сравнения интервалов плавления в одном из наиболее полезных применяется обратная кривая плавления и строится гистограмма, аппроксимирующая температурную производную кривой плавления. Часть полного времени плавления, в течение которого слиток остается В данном интервале температур, строится в зависимости от средней температуры интервала. При медленных нагревах температура печи остается практически постоянной за время плавления всего слитка, так что скорость подвода тепла к слитку также практически постоянна. В этих условиях часть полного времени плавления, проведенного в данном температурном интервале, близка к доле металла, плавящегося в этом интервале. Другой метод состоит в сравнении доли общего времени плавления, проведенного в данном интервале температур плавления, после быстрого и медленного затвердеваний,.. [c.173]

Важную роль играют кислородные загрязнения. В настоящее время стало общепринятым защищать металл от кислорода инертной атмосферой в процессе плавления или затвердевания. Это очень важно в случае серебра, поскольку кислород растворяется в расплавленном серебре и приводит к понижению точки затвердевания на 5 мК [И]. Для золота, алюминия, цинка и платины (1769 °С) влияние растворенного кислорода не существенно, в то время как медь [23] (1084,88 С) и палладий [34] (1555 °С) следует тщательно защищать от кислорода. В серебре присутствие кислорода с концентрацией вес.% [c.178]

Кристаллизация металла сварочной ванны. При сварке плавлением сварочную ванну можно условно разделить на два участка головной, где происходит плавление основного и дополнительного металлов, и хвостовой, где происходит затвердевание расплавленного металла. Переход металла сварочной ванны из жидкого состояния в твердое называют кристаллизацией. Отличительные особенности кристаллизации сварочной ванны [c.24]

При охлаждении жидкого металла образуются кристаллические агрегаты. Такой процесс перехода называется кристаллизацией металлов. Охлаждение жидкого металла сопровождается потерей теплоты, уменьшением кинетической энергии атомов и их средней скорости в результате каждый атом занимает меньший объем, и объем металла также сокраш,ается. Этот процесс сопровождается увеличением сил связей между атомами и при температуре кристаллизации (теоретически температура кристаллизации равна температуре плавления) отдельные атомы теряют свободу к перемеш,ению. Возникают устойчивые группы атомов, имеющие строение с определенной симметрией. Эти группы являются центрами, к которым в процессе затвердевания присоединяются соседние атомы. Процесс кристаллизации металла сопровождается выделением определенного количества энергии (скрытой теплоты кристаллизации). [c.44]

Паяемость — свойство металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения с помощью промежуточного вещества — припоя (или в более общей форме—адгезива), который имеет температуру плавления ниже температуры плавления соединяемых металлов, что препятствует нежелательным структурным изменениям, имеющим место при расплавлении и затвердевании во время сварки. [c.17]

Более новым методом является сварка плавлением (без давления), появившаяся в промышленности в конце прошлого столетия. При этом методе металл места сварки нагревается до перехода в жидкое состояние, т. е. до расплавления, причём металл соединяемых частей расплавляется одновременно и сливается в одну общую жидкую ванну. По охлаждении и затвердевании ванна образует наплавленный металл, имеющий литую структуру и соединяющий сваренные части в одно целое. Часто для пополнения ванны в сварочное пламя вводится дополнительный так называемый присадочный металл, расплавляемый одновременно с основным металлом изделия и входящий в состав наплавленного металла. Присадочному металлу обычно придаётся форма стержня или прутка диаметром в несколько миллиметров. При сварке плавлением нормально всё изделие за исключением ванны небольших размеров и непосредственно прилегающей к ней зоны остаётся сравнительно холодным. [c.271]

Кремнистый сплав эвтектического состава является наиболее пригодным для литья, так как имеет низкую температуру плавления и небольшой температурный интервал затвердевания. При содержании углерода ниже эвтектического повышается склонность сплава к образованию усадочных раковин и трещин, а жидкотекучесть ухудшается. Сплавы, близкие к эвтектическим, при перегреве металла на 30—60° С над ликвидусом имели длину спирали соответственно 515 и 740 мм, т. е. практически такую же жидкотекучесть, как и низколегированный чугун. Поверхность жидкого металла постоянно покрыта окисной пленкой, практически не реагирующей с материалом формы, поэтому отливки из ферросилида получаются чистыми без следов пригара. Линейная усадка металла находится в пределах 1,6—2,6%. [c.224]

Включения шлаковые или неметаллические— инородные тела в металле шва (окисные плены, частицы шлака, вольфрама и др.). Наличие включений не зависит от способа плавки. Основная причина — образование окислов компонентов сплава при плавлении и попадание их, а также флюсов, шлака, окалины, песка и других в расплавленный металл при его затвердевании. Размеры включений могут быть самыми различными. [c.468]

На рис. 4.23, а показана небольщая часть фазовой диаграммы бинарного сплава А—В, обогащенного компонентом А. Основы фазовых диаграмм рассмотрены в работе [33]. Вместо плавления и затвердевания при единственной температуре Та сплав, содержащий примесь б в Л и имеющий концентрацию В, в идеальном случае плавится в интервале температур от Ту до 7з. Диаграмма на рис. 4.23, а составлена для растворенного вещества В, которое понижает точку плавления вещества А. Заметим, что обе температуры Ту н Тз лежат ниже точки плавления чистого металла А. При охлаждении сплава состава Ву из области жидкости и при условии, что переохлаждение отсутствует, зарождение твердой фазы начинается при температуре Гь Твердая фаза, появившаяся при этой температуре, имеет состав б] и оставляет жидкость состава Ьу. При дальнейшем охлаждении осаждается большее количество твердой фазы, имеющей состав, который изменяется вдоль линии солидуса. Состав оставшейся жидкости изменяется по линии ликвидуса. При температуре Т твердая фаза имеет состав бз, жидкая — Ьз, а при температуре Тз твердая фаза состава бз находится в равновесии с жидкостью состава бз. До сих пор считалось, что скорость охлаждения бесконечно мала, так что всегда поддерживается равновесный состав. Другими словами, твердая фаза состава б], появившаяся первой, успела диффузионно перейти в состав бз, пока температура падала до Тз. Поскольку диффузия в твердом состоянии всегда медленна, а скорость охлаждения не может быть бесконечно мала, концентрационное равновесие никогда не достигается, в результате чего при температуре ниже Тз состав твердой фазы оказывается между 61 и 63, а жидкость с избытком В не затвердеет окончательно, пока температура не достигнет Т . [c.170]

Сведения о влиянии различных примесей на точки плавления и затвердевания упоминавщихся выше металлов можно найти в работах по фазовым диаграммам бинарных сплавов [32, 71]. Этими фазовыми диаграммами для очень малых концентраций следует пользоваться с осторожностью, поскольку экспериментальные сведения для сильно разбавленных твердых растворов ненадежны [26]. Солидус и ликвидус обычно просто экстраполируются до пересечения в точке плавления основного компонента. Этот наклон может оказаться ошибочным, если ближайшие экспериментальные точки получены при концентрации дополнительного компонента, равной, например, 5%- [c.173]

При определенных температурах нагрева композиции перед прессованием и определенных режимах этого процесса границы между частицами алюминия исчезают и полученный по такой технологии модифицирующий пруток можно считать композиционным материалом. Такие прутки выполняют роль носителя модификатора — при их введении в расплав алюминиевая матрица расплавлялась и частицы НП оказывались в объеме жидкого металла, минуя контакт с атмосферой. Экспериментально установлено, что независимо от химиче-ското состава НП, их кристаллической системы и класса, элементов симметрии, пространственной группы, структурного типа, периода решетки, плотности, температуры плавления и других рассмотренных параметров все они обладали близким модифицирующим эффектом. Как показали результаты исследований, зарождающая способность частиц НП определяется самой технологией изготовления модифицирующих композиций — совместным прессованием частиц алюминия иНП и способом их введения в расплав. В результате прессования исключительно твердых частиц НП в контакте с алюминием, обладающим высокой пластичностью, происходят его нагрев и дополнительное повышение характеристик пластичности, при этом на поверхности частиц образуется монослой алюминия, который впоследствии и служит подложкой для наращивания кристаллического материала при охлаждении и затвердевании металла. [c.261]

Первый тип-диаграмм состояния (образование механической-смеси кристаллов чистых компонентов). Первый тип диаграмм соответствует таким условиям плавления и затвердевания сплавов, когда входящие в состав сплава металлы, растворяясь вза- имно в жидком состоянии, не растворяются в твердом. Приме- [c.126]

Металлургические процессы при дуговой сварке протекают совершенно в других условиях, чем при производстве стали. Это объясняется прежде всего небольшим объемом расплавленного металла, называемого сварочной ванной, и быстрым его затвердением. При ручной дуговой сварке объем расплавленного металла не превышает 8 см (длина сварочной ванны 20—30 мм, ширина 8—12 мм, глубина 2—3 мм), а время затвердевания — несколько секунд. Между тем при производстве стали объем расплавленного металла измеряется десятками и сотнями тонн, а время плавления и затвердевания— часами, хотя температура расплавленного металла ниже, чем в сварочной щанне. В результате быстрого затвердевания металла сварочной ванны химические реакции, протекающие в расплавленном металле, [c.14]

Плавка в электронно-лучевых печах. Таким способом выплавляют чистые тугоплавкие металлы (молибден, ниобий, цирконий и др.), а также жаропрочные сплавы и специальные стали. Нагрев, плавление и перегрев металла в этих печах происходят за счет энергии, выделяющейся при резком торможении свободных электронов, пучок которых направлен на металл. Получение электронов, их разгон и концентрация в луч, направление луча в зону плавления осуществляются электронной пушкой. Плавка происходит в вакуумных камерах нри остаточном давлении 0,00133 Н/м , плавление металла и его затвердевание — в водоохлаждаемых кристаллизаторах. Низкие остаточные давления воздуха внутри печи, большой перегрев и высокие скорости охлаждения слитка способствуют удалению газов и примесей, получению металла высокого качества. Однако процесс электронно-лучевой плавки требует дорогостоящего и сложного оборудования. Кроме того, при переплаве шихты, содержащей легкоиспаряющиеся элементы, изменяется химический состав металла. Обычно электронно-лучевые печи имеют небольшую елшость, однако имеются печи для выплавки слитков массой до 15 т. [c.67]

Градуировка пироь етров. Систематически (раз в два-три месяца), а также перед пуском в работу пирометры градуируют. Градуировка производится в специальной лаборатории с помощью расплавления химически чистых металлов, температуры плавления и затвердевания которых точно известны. [c.117]

Вакуумные дуговые печи (ВДП) для плавки в ]фисталш1заторе (табл. 5.2.1). В этих печах процессы плавления и затвердевания осуществляются одновременно (см. рис. 5.2.1). По мере расплавления расходуемого электрода жидкий металл перетекает в водоохлаждаемый кристаллизатор, 1де и застывает в виде слитка. Возможно применение и нерасходуемого электрода, но тогда ШИХ1У засыпают в кристаллизатор постепенно. [c.221]

Существенный прогресс последних лет в эталонной термометрии связан с созданием герметичных ячеек с чистыми газами для воспроизведения температур их тройных точек. Осуществленное по разработанной ККТ программе международное сличение транспортируемых герметичных ячеек разных лабораторий, в том числе ВНИИФТРИ, показало, что их воспроизводимость по крайней мере в несколько раз лучше, чем на традиционной стационарной аппаратуре. Поэтому естественна современная тенденция положить в основу будущей МПТШ в качестве реперных температур только тройные точки в ее низкотемпературной части и точки затвердевания металлов при температурах выше 0° С. Отметим в этой связи превосходные метрологические характеристики точки галлия. В низкотемпературной части МПТШ эта программа, обеспечивающая повышение воспроизводимости будущей шкалы в несколько раз, может быть, без сомнения, реализована вплоть до 24 К, особенно при добавлении к традиционным тройным точкам МПТШ-68 тройной точки вблизи 150 К и точки плавления галлия. [c.7]

Существующие технические условия на металлический калий технический ТУ2010-55 допускают примесь натрия до 5% Для первого сорта и до 7% для второго, в то время как другие примеси составляют доли процентов. Такое содержание натрия в металле может существенно изменить его теплофизические свойства, поэтому важно знать точное содержание примеси натрия. Способы химического определения процентного содержания натрия громоздки /и трудоемки. Проще это определять по температуре плавления или затвердевания исследуемого металла. Температура ллавления чистого калия определялась многими исследователями, и ее лаиболее вероятное значение равно 63,6 0,Г С [1]. Из фазовой диаграммы калий-натриевых сплавов видно, что температура плавления сплава линейно падает в зависимости от содержания натрия (в пределах до 10%). Каждый лроцент иримеси натрия понижает точку плавления металла на 3,6° С [2] следовательно, определив температуру [c.112]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...