Легкоплавкие металлы – список, особенности и значение для человека

, это, в основном, эвтектические сплавы металлов имеющие низкие точки плавления (как правило ниже температуры плавления олова). В основном к легкоплавким сплавам относят сплавы, стабильные на воздухе, хотя сплавы щелочных металлов способны к образованию легкоплавких эвтектик и тоже должны быть отнесены к группе легкоплавких сплавов. Для получения широкоприменяемых в технике и имеющих большое практическое значения легкоплавких сплавов, используют свинец, висмут, олово, кадмий, таллий, ртуть, индий, галлий и иногда цинк. Нижним пределом температуры расплавления среди всех известных легкоплавких сплавов принята температура плавления амальгамы таллия (-61°С), а верхним пределом температура плавления чистого олова, хотя в настоящее время имеются сплавы системы натрий-калий-цезий с рекордно низкой температурой плавления -78°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).

Легкоплавкие металлы и их сплавы

К легкоплавким металлам, как правило, относят цинк (г = = 419,5 °С) и металлы с меньшей температурой плавления: свинец (Гц1 = 327 °С), олово (Гил = 232 °С), висмут (Гші = 271 °С), кадмий (/пл = 321 °С), индий (гпд = 156,4 °С), галлий (Гпл = 29,8 °С) и ртуть (т = -38,9 °С). В качестве основы промышленных сплавов наиболее важное практическое значение имеют цинк, свинец и олово, которые и рассматриваются в данной главе.

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

Промышленные цинковые сплавы подразделяют на литейные и антифрикционные, они разработаны на основе системы Zn-Al-Cu. Составы стандартных литейных цинковых сплавов приведены в табл. 9.2, а антифрикционных по ГОСТ 21437-95 -в табл. 9.3.

Таблица 9.2.
Марки и химический состав некоторых литейных сплавов на основе цинка (ГОСТ 25140-93)

• 0,7-
• 1,3

• 7,1-
• 8,9

• 0,70-
• 1,40

• 28,5-
• 32,1

• 3,8-
• 5,6

• 0,01-
• 0,5

Таблица 9.3.
Марки и химический состав антифрикционных сплавов на основе цинка (ГОСТ 21437-95)

• 9,0-
• 11,0

• 1.0-
• 2,0

• 9,0-
• 12.0

• 4,0-
• 5,5

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.
Структурные составляющие в промышленных цинковых сплавах

Марка сплава	Первичные кристаллы	Двойная эвтектика	Тройная эвтектика’
ЦА4	Zn	Al + Zn	—
ЦА4М1	Zn	Al + Zn	+
ЦА4МЗ	—	Zn + CuZn3	+
ЦА8М1	Al	Al + Zn	+
ЦА30М5	Al	Al + CuZn3	—
ЦАМ 9-1,5	Al	Al + Zn	+
ЦАМ10-5	Al	Al + CuZn3	+

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.
Механические свойства некоторых литейных сплавов на основе цинка

• * Д-литье под давлением.
• * К-литье в кокиль.

Таблица 9.6.
Механические свойства цинковых антифрикционных сплавов

Марка сплава	Механические свойства
	Временное сопротивление разрыву, МПа	Относительное удлинение, %	Твердость, НВ
Литейные сплавы
ЦАМ 9-1,5Л	245	1,0	95
ЦАМ 10-5Л	245	0,4	100
Сплавы, обрабатываемые давлением
ЦАМ 9-1,5	294	10,0	85
ЦАМ 10-5	343	4,0	90

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).

Классификация

Легкоплавы подразделяются на две группы:

1. Тяжелые легкоплавкие металлы – кадмий, кобальт, свинец, ртуть.
2. Легкие легкоплавкие металлы – кадмий, олово, галлий, индий, таллий, полоний, висмут.

К драгоценным элементам причислен палладий.

Палладий

Легкие элементы полоний и висмут радиоактивны.

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:

• Мягкие легкоплавы – материал пайки микросхем. Пайка обычным припоем исключена, поскольку создает перегрев, который их расплавит.
• Гораздо чаще используются сплавы. Они легкоплавки, но плотные, прочные на разрыв, химически инертны.
• Самые востребованные соединения: свинцовые, оловянные, кадмиевые, цинковые, ртутные. А также с висмутом, таллием, индием, галлием как базисным компонентом.

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:

• Основа жидких теплоносителей, смазка.
• Выплавка моделей сложной конфигурации.
• Пожарный сегмент: термодатчики, клапаны тушения огня, другая аппаратура раннего оповещения о возгораниях.
• Основа термометров разных видов и предназначения.
• Верхний слой, предохранители, термодатчики микроэлектроники.
• Медицина. Материал протезов, фиксатор при переломах.

Это также проводники, антикоррозионные покрытия, компонент антифрикционных сплавов.

Используются уникальные свойства отдельных позиций из списка легкоплавов:

• Свинец – материал подшипников, предохранителей, аккумуляторов, оболочка кабеля. Это щит от радиоактивного излучения.
• Олово – защитный слой стали.
• Цинк – компонент латуней, анодное покрытие стальных изделий с высоким КПД.
• Галлий – заменитель ртути, сохраняющий вакуум в аппаратуре.

Легко плавящиеся сплавы образуют также щелочные металлы. На практике такие материалы используются мало из-за чрезмерной химической активности.

Виды и составы легкоплавких сплавов

Легкоплавкие сплавы применяемые в современной мировой промышленности:

Состав сплава	Тпл.,),	Плотность г/см3	Область применения	Примечание	Другие сведения
висмут 76,5 %, таллий 23,5 %	198	Кислотоупорен	Эвтектический сплав
висмут 47,5%, таллий 52,5%	188	Эвтектический сплав
висмут44,2%, свинец9,8%, таллий48%	186	Эвтектический сплав
олово 62%,свинец 38%	183	Эвтектический сплав
натрий 70%,ртуть 30%	181	Хим.акт, Токсичен.
кадмий 32%,олово 68%	177	Эвтектический сплав
свинец 32%,олово 68%	177
висмут 12,8%,свинец 49%,олово 38,2%	172
калий 80%,таллий 20%	165	Хим.акт
висмут 13,3%,свинец 46%,олово 40,1%	165
висмут 10,5%,свинец 42%,олово 47,5%	160
висмут 13,7%,свинец 44,8%,олово 41,5%	160	Эвтектический сплав
висмут 16%,свинец 36%,олово 48%	155
висмут 18,1%,свинец 36,2%,олово 45,7%	151
висмут 25%,свинец 50%,олово 25%	149
висмут 19%,свинец 38%,олово 43%	148
висмут 50%,свинец 50%	145
висмут 60%,кадмий 40%	144	Эвтектический сплав
свинец 42%,олово 37%	143
кадмий 18,2%,свинец 30,6%,олово 51,2%	142
висмут 57%,таллий 43%	139	Эвтектический сплав
висмут 57%,олово 43%	138	Эвтектический сплав
ртуть 70%,калий 30%	135	Хим.акт, Токсичен.
калий 90%,таллий 10%	133	Хим.акт
висмут 28,5%,свинец 43%,олово 28,5%	132
висмут 56%,олово 40%,цинк 4%	130	Эвтектический сплав
висмут 43%,свинец 43%,олово 13%	128
висмут 27,2%,свинец 44,5%,олово 33,3%	127
висмут 56,5%,олово 43,5%	125	Эвтектический сплав
висмут 55,5%,свинец 44,5%	124	Эвтектический сплав
висмут 33,4%,свинец 33,3%,олово 33,3%	123
висмут 36,5%,свинец 36,5%,олово 27%	117
висмут 40%,свинец 40%,олово 20%	113	Висмутовый Сплав
висмут 42,1%,свинец 42,1%,олово 15,8%	108
висмут 48%,свинец 28,5%,олово 14,5%,ртуть 9%	105
висмут 54,4%,свинец 25,8%,олово 19,8%	101
висмут 50%,свинец 28%,олово 22%	100	Сплав Роуза(Розе)
висмут 50%,свинец 40%,олово 10%	100
висмут 40%,свинец 20%,олово 40%	100
висмут 47%,свинец 35,3%,олово 17,7%	98
висмут 52,5%,свинец 32%,олово 12,5%	96
висмут 50%,олово 25%,кадмий 25%	95
висмут 50%,свинец 31,2%,олово 18,8%	94	Сплав Ньютона
висмут 50%,свинец 25%,олово 25%	93
висмут 50%,свинец 30%,олово 20%	92	Сплав Лихтенберга
висмут 51,6%,кадмий 8,1%,свинец 40,3%	91
висмут 55,2%,свинец 33,3%,таллий 11,5%	91	Эвтектический сплав
натрий 50%,ртуть 50%	90	Хим.акт, Токсичен.
натрий 90%,ртуть 10%	90	Хим.акт, Токсичен.
натрий 96,7%,золото 3,3%	80	Хим.акт.	Эвтектический сплав
натрий 80%,ртуть 20%	80	Хим.акт, Токсичен.
висмут 35,3%,кадмий 9,5%,свинец 35,1%,олово 20,1%	80
висмут 58%,индий 17%,олово 25%	79	Эвтектический сплав
натрий 90%,калий 10%	77	Хим.акт
висмут 50%,свинец 34,5%,олово 9,3%,кадмий 6,2%	77
висмут 27,5%,кадмий 34,5%,свинец 27,5%,олово 10,5%	75
висмут 33,7%,индий 65,3%	72	Эвтектический сплав
висмут 38,4%,свинец 30,8%,олово 15,4%,кадмий 15,4%	71
висмут 49,5%,свинец 27,27%,олово 13,13%,кадмий 10,1%	70	Эвтектический сплав
натрий 70%,ртуть 30%	70	Хим.акт, Токсичен.
висмут 50,1%,свинец 22,6%,олово 13,3%,кадмий 10%	68	Сплав Липовица
висмут 50%,свинец 25%,олово 2,5%,кадмий 12,5%	68	Сплав Вуда
висмут 50,4%,свинец 25,1%,олово 14,3%,кадмий 10,2%	67,5	Сплав Вуда
висмут 50,1%,свинец 24,9%,олово 14,6%,кадмий 10,8%	65,5	Сплав Вуда
натрий 99%,таллий 1%	64	Хим.акт	Эвтектический сплав
висмут 53,5%,олово 19%,свинец 17%,ртуть 10,5%	60	токсичен
натрий 60%,ртуть 40%	60	Хим.акт.Токсичен.
натрий 80%,калий 20%	58	Хим.акт.
висмут 49,4%,индий 21%,свинец 18%,олово 11,6%	57	Эвтектический сплав
ртуть 70%,натрий 30%	55	токсичен, реаг.с водой.
висмут 42%,свинец 32%,ртуть 20%,кадмий 6%	50	токсичен
висмут 36%,ртуть 30%,свинец 28%,кадмий 6%	48	токсичен
висмут 47,7%,индий 19,1%,олово 8,3%,кадмий 5,3%,свинец 22,6%	47	Эвтектический сплав
натрий 50%,ртуть 50%	45	Хим.акт.
висмут 40,2%,кадмий 8,1%,индий 17,8%,свинец 22,2%,олово 10,7%,таллий 1%	41,5
натрий 70%,калий%	41	Хим.акт.
натрий 60%,калий 40%	26	Хим.акт.
галлий 95%,цинк 5%	25
натрий 85,2%,ртуть 14,8%	21,4	Хим.акт.
галлий 92%,олово 8%	20
натрий 56%,калий 44%	19	Хим.акт.
калий 90%,натрий 10%	17,5	Хим.акт.
галлий 76%,индий 24%	16
галлий 67%,индий 29%,цинк 4%	13
калий 50%,натрий 50%	11	Хим.акт.
калий 60%,натрий 40%	5	Хим.акт.
галлий 62%,индий 25%,олово 13%	4,85
галлий 61%,индий 25%,олово 13%,цинк 1%	3	Русский Сплав
калий 70%,натрий 30%	-3,5	Хим.акт.
рубидий 91,8%,натрий 8,2%	-4,5	Хим.акт.
калий 80%,натрий 20%	-10	Хим.акт.
калий 78%,натрий 22%	-11,4	Хим.акт.
калий 77,3%,натрий 22,7%	-12,5	Хим.акт.
цезий 93%,натрий 7%	-28	Хим.акт.
цезий 94,5%,натрий 5,5%	-30	Хим.акт.
ртуть 97,2%,натрий 2,8%	-48,2	Реаг.с водой.
ртуть, таллий	-61	Наиболее легкоплавкий сплав

Биологическое воздействие

Влияние легкоплавов на организм человека различно:

• Без калия как удобрения растения чахнут, плохо плодоносят. В организме человека работает в дуэте с натрием. Под его контролем жизненно важные процессы.
• Микродозы кадмия содействуют метаболизму. Однако вещество, его растворимые соединения токсичны.
• Висмут токсичен, но безопасен для биологических организмов. Это радиоактивное вещество, поэтому аптечные препараты с ним нужно применять строго по инструкции.
• О токсичности галлия точки зрения противоположны – от малой до высокой степени. Но интоксикация веществом реальна.
• Бесполезные для человека как биологического объекта свинец и ртуть токсичны. Особенно опасна ртуть из разбившегося домашнего градусника.

На особом счету таллий. Мягкое серебристое с сероватой голубизной вещество – сильнейший яд. Его «вывела в свет» как средство получения наследства, решения других проблем Агата Кристи. Описание яда, технологии его применения содержит десяток романов королевы английского детектива.

Температура плавления металлов. Самый тугоплавкий и легкоплавкий металл

Плавление – процесс перехода из твердого состояния в жидкое. Он происходит под воздействием тепла, но зависит еще от ряда физических факторов, например от давления. Важную роль в том, насколько легко и тяжело вещество поддается плавлению, также играет его состав, размер кристаллов в решетке и прочность связей между атомами.

Температура плавления металлов очень разнится и может иметь даже минусовые значения. Она колеблется от -39 до +3410 градусов Цельсия. Тяжелее всего в жидкость превращаются молибден, вольфрам, хром, титан. Для этого процесса их требуется нагреть до температуры не менее 2000 градусов.

Наиболее легкоплавкими металлами являются галлий, ртуть, литий, олово, свинец, цинк, индий, висмут, таллий. Подробнее о некоторых из них читайте далее.

Как происходит процесс

Элементы, какими бы они ни были: золото, железо, чугун, сталь или любой другой — плавятся примерно одинаково. Это происходит при внешнем или внутреннем нагревании. Внешнее нагревание осуществляется в термической печи. Для внутреннего применяют резистивный нагрев, пропуская электрический ток или индукционный нагрев в электромагнитном поле высокой частоты. Воздействие при этом примерно одинаковое.

Когда происходит нагревание, усиливается амплитуда тепловых колебаний молекул. Появляются структурные дефекты решётки, сопровождаемые разрывом межатомных связей. Период разрушения решётки и скопления дефектов и называется плавлением.

В зависимости от градуса, при котором плавятся металлы, они разделяются на:

1. легкоплавкие — до 600 °C: свинец, цинк, олово;
2. среднеплавкие — от 600 °C до 1600 °C: золото, медь, алюминий, чугун, железо и большая часть всех элементов и соединений;
3. тугоплавкие — от 1600 °C: хром, вольфрам, молибден, титан.

В зависимости от того, каков максимальный градус, подбирается и плавильный аппарат. Он должен быть тем прочнее, чем сильнее будет нагревание.

Вторая важная величина — градус кипения. Это параметр, при достижении которого начинается кипение жидкостей. Как правило, она в два раза выше градуса плавления. Эти величины прямо пропорциональны между собой и обычно их приводят при нормальном давлении.

Если давление увеличивается, величина плавления тоже увеличивается. Если давление уменьшается, то и она уменьшается.

Ртуть

Полезный во многих сферах, но ядовитый металл был известен еще до нашей эры. Ртуть использовали античные и средневековые медики для лечения венерических и многих других заболеваний, алхимики пытались сделать из нее золото. Сегодня она применяется в электротехнике, приборостроении и органической химии.

Руть – это наиболее легкоплавкий металл на планете. При нормальных комнатных условиях она всегда жидкая, так как температура ее плавления составляет -39 градуса. Ее пары очень опасны, поэтому ртуть содержат только в контейнерах и специальных стеклянных колбах. На организм она действует как яд, отравляя его и выводя из строя нервную, иммунную, дыхательную и пищеварительную системы.

Исторические сведения

Прежде чем изучать характеристики самых тугоплавких металлов в мире следует ознакомиться с их историей открытия. Металлообработка известна человеку несколько тысяч лет. Однако активное получение тугоплавких металлов началось только со второй половины 19 века.

Изначально они использовались только в электротехнике. С появлением новых технологий в строении самолётов, машин, поездов и ракет детали с высоким показателем плавления начали использоваться активнее. Пик популярности заготовок, выдерживающих температуры более 1000 градусов, пришёлся на середину 20 века.

Галлий

Вторым в списке наиболее легкоплавких металлов находится галлий. Он становится жидкостью при температуре выше 29,5 градусов Цельсия, и размягчить его можно просто подержав немного в руках. При нормальных условиях галлий очень хрупкий, легко поддается механическому воздействию и окрашен в светло-серебристый, несколько голубоватый оттенок.

Металл очень рассеян в земной коре и не встречается в виде самородков. В природе его находят в составе различных минералов, таких как гранат, мусковит, турмалин, хлорит, полевой шпат. Кроме того, он содержится в морской воде. Галлий используют в высокочастотной электронике, для изготовления зеркал и различных сплавов.

Рений

Парамагнитный рений, один из более «тяжёлых» элементов высокой плотности (21.03 г/см3). На земле RE существует в чистом виде, особенно значительно содержание в виде примеси в молибдените до 0,5%. Ярко выраженными свойствами RE считаются высочайшая прочность, жаростойкость, характеризуется тугоплавкостью, стойкостью к окислению, пластичностью, малой коррозией при воздействии многих химических веществ. Рений — дорогостоящий металл. Сферы применения многообразны: электроника, ракетостроение, авиастроение (например, производство запчастей для сверхзвуковых истребителей), металлургическая отрасль, медицина, судостроение.

Индий

В качестве простого вещества индий очень светлый, ковкий и мягкий настолько, что даже оставляет след, если им провести по бумаге. Он также является одним из наиболее легкоплавких металлов, но воздействуют на него только температуры выше 157 °C. Закипает он при 2072 градусах.

Как и галлий, индий не образует собственных месторождений, но содержится в различных рудах. Благодаря своей рассеяности в природе металл довольно дорогой. Его применяют в микроэлектронике, для изготовления легкоплавких сплавов, припоев, жидкокристаллических экранов для техники.

Виды металлов и сплавов, обладающие устойчивостью к повышенным температурам:

1. Вольфрам. Впервые о нем узнали в 1781 году. Чтобы расплавить, его потребовалось разогреть до 3380 градусов. Вольфрам считается самым тугоплавким. Изготавливается он из порошка, который обрабатывается химическим способом. Сначала смесь разогревается, а затем подвергается давлению. На выходе получаются спрессованные заготовки.
2. Ниобий. Плавится при 2500 градусах. Обладает высокой теплопроводностью, обрабатывается не так сложно, как вольфрам. Изготавливается из порошка, который запекают и обрабатывают с помощью высокого давления. Из ниобия делают проволоку, трубы и ленту.
3. Молибден. Визуально его можно спутать с вольфрамом. Изготавливается он из порошка при запекании и воздействии давлением. Как и вольфрам обладает парамагнетическими свойствами. Используется в радиоэлектронике, изготовлении промышленного оборудования, печей и электродов.
4. Тантал. Плавится при 3000 градусах. Чтобы сделать проволоку из тантала или закалить материал, его не нужно нагревать до критических температур. Используется для изготовления элементов в радиоэлектронике (конденсаторы, пленочные резисторы). Популярен в ядерной промышленности.
5. Рений. Материал, который ученые открыли позже остальных. Найти его можно в медной и платиновой руде. Используется на промышленном производстве, как легирующая добавка.

К материалам с высокими температурами плавления относится и хром. Благодаря своим уникальным характеристикам он применяется в различных сферах промышленности. Обладает повышенной устойчивостью к критическим температурам и коррозийным процессам. Однако стоит учитывать его хрупкость.

Тантал

Олово

Олово плавится от температуры выше 231 градуса по Цельсию. Это пластичный и мягкий металл, светло-серебристого цвета. Оно существует четырех аллотропных модификациях, две из них появляются только при высоком давлении.

Олово довольно рассеяно в природе, но может образовывать собственные минералы, например, станнин и касситерит. Его используют в качестве покрытия для металлов для усиления их устойчивости к коррозии, а также для производства жести, фольги, разнообразных сплавов, посуды и деталей для музыкальных инструментов.

Применение легкоплавких сплавов

Главным востребованным свойством является заданная низкая температура плавления. Это свойство, в частности, используется для пайки микросхем. Кроме того, эти соединения должны иметь определённую плотность, прочность на разрыв, химическую инертность, теплопроводность.

Легкоплавкие смеси производят из висмута, свинца, кадмия, олова и других металлов. Такие сплавы используют в термодатчиках, термометрах, пожарной сигнализации, например, сплав Вуда. А также в литейном деле для производства выплавляемых моделей, для фиксации костей и протезирования в медицине. Соединение натрия с калием (температура плавления –12,5 °С) используется как теплоноситель для охлаждения ядерных реакторов. Легкоплавкие смеси используются в литейном деле, незаменимы в датчиках пожарной сигнализации

Литий

Литий – наиболее легкоплавкий металл, который становится жидкостью при температуре 180 градусов. Он мягкий, хорошо поддается ковке и механической обработке. Он относится к щелочным металлам, но проявляет активность гораздо хуже остальных представителей группы. Он медленно реагирует с влажным воздухом, а в сухой атмосфере остается практически стабильным

Металл встречается в сподумене, лепидолите, в месторождениях с оловом, висмутом и вольфрамом, содержится в морской воде и в звездных космических объектах. Литий часто используется для изготовления гальванических элементов, аккумуляторов, применяют в качестве окислителя, а также в пиротехнике. В сплавах с кадмием, медью и алюминием используется в космической, военной и авиационной технике.

Таблица характеристик

Металлы и сплавы — непременная основа для ковки, литейного производства, ювелирной продукции и многих других сфер производства. Чтобы не делал мастер (ювелирные украшения из золота, ограды из чугуна, ножи из стали или браслеты из меди), для правильной работы ему необходимо знать температуры, при которых плавится тот или иной элемент.

Читать также: Как выкрутить прикипевший шуруп

Чтобы узнать этот параметр, нужно обратиться к таблице. В таблице также можно найти и градус кипения.

Среди наиболее часто применяемых в быту элементов показатели температуры плавления такие:

1. алюминий — 660 °C;
2. температура плавления меди — 1083 °C;
3. температура плавления золота — 1063 °C;
4. серебро — 960 °C;
5. олово — 232 °C. Олово часто используют при пайке, так как температура работающего паяльника составляет как раз 250–400 градусов;
6. свинец — 327 °C;
7. температура плавления железо — 1539 °C;
8. температура плавления стали (сплав железа и углерода) — от 1300 °C до 1500 °C. Она колеблется в зависимости от насыщенности стали компонентами;
9. температура плавления чугуна (также сплав железа и углерода) — от 1100 °C до 1300 °C;
10. ртуть — -38,9 °C.

Как понятно из этой части таблицы, самый легкоплавкий металл — ртуть, которая при плюсовых температурах уже находится в жидком состоянии.

Градус кипения всех этих элементов почти вдвое, а иногда и ещё выше градуса плавления. Например, у золота он 2660 °C, у алюминия — 2519 °C, у железа — 2900 °C, у меди — 2580 °C, у ртути — 356,73 °C.

У сплавов типа стали, чугуна и прочих металлов расчёт примерно такой же и зависит от соотношения компонентов в сплаве.

Максимальная температура кипения у металлов — у рения — 5596 °C. Наибольшая температура кипения — у наиболее тугоплавящихся материалов.

Бывают таблицы, в которых также указана плотность металлов. Самым лёгким металлом является литий, самым тяжёлым — осмий. У осмия плотность выше, чем у урана и плутония, если рассматривать её при комнатной температуре. К лёгким металлам относятся: магний, алюминий, титан. К тяжёлым относится большинство распространённых металлов: железо, медь, цинк, олово и многие другие. Последняя группа — очень тяжёлые металлы, к ним относятся: вольфрам, золото, свинец и другие.

Ещё один показатель, встречающийся в таблицах — это теплопроводность металлов. Хуже всего тепло проводит нептуний, а лучший по теплопроводности металл — серебро. Золото, сталь, железо, чугун и прочие элементы находится посередине между этими двумя крайностями. Чёткие характеристики для каждого можно найти в нужной таблице.

Источник https://prostosvai.ru/instrumenty/legkoplavkij-metall-fe-ba-na-cr.html

Источник https://sakhkor.ru/materialy/samyj-legko-plavyashchijsya-metall.html

Источник