جدول نقطه ذوب فلزات | دمای ذوب مس، آلومینیوم و فولاد

به طور کلی تمام فلزات، مقاومت‌ بسیار زیادی در برابر فشارهای شدید و حرارت بالا دارند. تحمل بار سنگین، ضربات متعدد، محیط های حرارتی و… از جمله خواص و قابلیت های بسیاری از فلزات به خصوص فولاد هستند. کوره‌ ها، ماشین‌ های احتراقی، موتورهای جت، نازل‌ های قابل اشتعال و سیستم‌ های تخلیه، همواره در معرض دماهای بالا قرار دارند که این امر می‌ تواند باعث نزدیک شدن به نقطه ذوب فلزات شود.

زمانی که موضوع انتخاب یک فلز برای مصارف با دمای بالا پیش می آید، نقاط حرارتی گوناگونی باید مورد بررسی قرار گیرند که یکی از مهم ترین آنها دمای ذوب فلز است. در این دانشنامه از اصفهان آهن قصد داریم به بررسی دمای ذوب فلزات و نقطه جوش هر کدام بپردازیم.

منظور از نقطه ذوب فلزات چیست؟

دما یا نقطه ذوب فلزات، دمایی است که در آن، فلز از حالت جامد به حالت مایع تغییر پیدا می کند. در دمای ذوب، فرم جامد و مایع فلز در حالت تعادل هستند و به یک نسبت مشخص تبدیل می شوند. تا زمانی که حرارت به فلز اعمال ‌شود، دمای آن تا رسیدن به نقطه‌ ذوب نیز افزایش پیدا می کند.

حرارت دهی بیشتر به فلز، موجب تبدیل فرم جامد به مایع می شود. فراموش نکنید که این تغییر حالت به هیچ عنوان موجب تغییر در ترکیبات و ساختار شیمیایی آن نخواهد شد؛ بلکه تنها فرم فیزیکی فلز را تغییر می دهد.

انتخاب فلز مناسب، همانقدر که به ویژگی‌ های مکانیکی آن بستگی دارد، به ظرافت‌ های ظاهری نیز وابسته است. به همین علت، فلزات برای رسیدن به ظاهر مطلوب باید پرداخت شوند. روش‌ های فراوانی برای پرداخت فلزات وجود دارد، اما قبل از انتخاب روش مناسب، باید ملاحظات ایمنی را در نظر گرفت.

جدول نقطه‌ ذوب فلزات مختلف

جدول نقطه ذوب فلزات، فهرستی از عناصر فلزی و دمای ذوب آنها را نشان می دهد. این دماها برحسب درجه سانتی گراد (°C) و درجه فارنهایت (°F) هستند. برخی از فلزات رایج و نقطه ذوب آنها در جدول زیر آمده است:

فلزات و آلیاژها	نماد شیمیایی	نقطه ذوب (سانتی گراد)	نقطه ذوب (فارنهایت)
آلومینیوم	Al	660	1220
برنج	Cu-Zn	930-1000	1710-1832
مس	Cu	1084	1983
چدن	Cast	1150-1350	2102-2462
طلا	Au	1063	1945
کروم	Cr	1860	3380
آهن	Fe	1538	2800
سرب	Pb	328	622
منیزیم	Mg	650	1200
جیوه	Hg	-38.86	-37.95
مولیبدن	Mo	2620	4750
نیکل	Ni	1453	2647
نقره	Ag	961	1761
پلاتین	Pt	1770	3220
قلع	Sn	232	449.4
روی	Zn	419.5	787
تیتانیوم	Ti	1670	3040
تنگستن	W	3400	6150
اورانیوم	U	1132	2070

از میان تمام فلزاتی که در بالا آمده، تنگستن (W) دارای بالاترین نقطه ذوب است. البته جالب است بدانید که به تازگی فلزی با نطقه ذوب 7000 درجه سانتی گراد کشف شده و این دما گرمایی به اندازه دمای خورشید دارد.

فلزاتی که تعداد الکترون های آزاد بیشتری دارند، به طور کلی نقطه ذوب پایین تری دارند؛ زیرا این الکترون ها جاذبه کمتری بین اتم ها ایجاد می کنند.

فلزاتی که اتم های بزرگتری دارند، به طور کلی نقطه ذوب پایین تری دارند؛ زیرا اتم های بزرگتر فضای بیشتری را اشغال می کنند و جاذبه بین آنها ضعیف تر است.

فلزاتی که پیوند کووالانسی دارند، به طور کلی دارای نقطه ذوب بالاتری هستند نسبت به فلزاتی که پیوند فلزی دارند؛ زیرا پیوند کووالانسی قوی تر از پیوند فلزی است.

فلزاتی که ساختار بلوری ساده تری دارند، به طور کلی نقطه ذوب پایین تری دارند. زیرا در ساختارهای ساده تر، جاذبه بین اتم ها به طور یکنواخت تر توزیع می شود.

بالاترین نقطه ذوب فلزات برای چه مواردی است؟

فلزاتی که در ادامه لیست شده‌اند، بالاترین نقطه ذوب را در میان فلزات خالص دارند:

1. تنگستن (W) با دمای ذوب 3400 درجه سانتی گراد
2. کربن (C) با دمای ذوب 3550 درجه سانتیگراد
3. رنیوم (Re): با دمای ذوب 3186 درجه سانتیگراد
4. مولیبدن (Mo): با دمای ذوب 2610 درجه سانتیگراد
5. تانتال (Ta): با دمای ذوب 2996 درجه سانتیگراد

کدام موارد پایین ترین نقطه ذوب فلزات را دارد؟

فلزاتی که در ادامه لیست شده‌ اند، کمترین نقطه ذوب را در میان فلزات خالص دارند:

1. جیوه (Hg): با دمای ذوب 39- درجه سانتیگراد
2. سیزیوم (Cs): با دمای ذوب 29.8 درجه سانتیگراد
3. گالیوم (Ga): با دمای ذوب 29.78 درجه سانتیگراد
4. روبیدیوم (Rb): با دمای ذوب 39 درجه سانتیگراد
5. لیتیوم (Li): با دمای ذوب 180.54 درجه سانتیگراد

مقایسه نقطه ذوب فلزات آهن و فولاد

نقطه ذوب آهن: 1538 درجه سانتیگراد (2800 درجه فارنهایت)

نقطه ذوب فولاد: 1375 تا 1538 درجه سانتیگراد (2507 تا 2800 درجه فارنهایت)

به طور کلی کمی پایین تر از آهن خالص است؛ این تفاوت به دلیل وجود عناصر آلیاژی در فولاد است. با افزایش میزان کربن در فولاد، نقطه ذوب آن کاهش می یابد. فولاد کم کربن که در ساخت و ساز و خودروها به کار می رود، نقطه ذوبی حدود 1500 درجه سانتیگراد دارد. فولادهای پرکربن که برای ابزارها و ماشین آلات استفاده می شوند، نقطه ذوب پایین تری در حدود 1375 درجه سانتیگراد دارند.

مقایسه نقطه ذوب مس، برنج و برنز

مس، برنج و برنز سه فلز آلیاژی هستند که در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. هر کدام از این فلزات از ترکیب مس با عناصر دیگر ساخته شده اند و به همین دلیل، نقطه ذوب متفاوتی دارند. مس، بالاترین نقطه ذوب (1085 درجه سانتیگراد یا 1981 درجه فارنهایت) را در بین این سه فلز را دارد.

در واقع می توان گفت که مس، عنصر اصلی در ترکیبات برنج و برنز است که با سایر آلیاژها ترکیب شده و این فلزات را می سازد. به طور کلی، هر چه مقدار مس در آلیاژ این فلزات بیشتر باشد، نقطه ذوب آنها بالاتر خواهد بود.

نقطه ذوب برنج، به دلیل تنوع در آلیاژهای آن، در بازه 900 تا 1300 درجه سانتیگراد متغیر است. همچنین نقطه ذوب برنز نیز به دلیل متنوع بودن آلیاژها، در بازه 900 تا 1085 درجه سانتیگراد متغیر است.

چرا فلزات را ذوب می کنیم؟

دلایل مختلفی برای ذوب کردن فلزات وجود دارد؛ این دلایل شامل شکل دهی، آلیاژسازی، جوشکاری، تصفیه و بازیافت می شوند. فلزات در حالت مایع، شکل پذیرتر می شوند و می توان آنها را به راحتی به صورت های مختلف مانند ورق، میله، لوله و قطعات پیچیده درآورد.

با ذوب کردن فلزات مختلف و مخلوط کردن آنها با نسبت های خاص می توان آلیاژهای جدید با خواص مورد نظر ایجاد کرد. برای مثال، فولاد آلیاژی از آهن و کربن است که به دلیل استحکام و سختی بالا در کاربردهای مختلف از جمله ساخت و ساز و خودرو استفاده می شود.

با ذوب کردن لبه های دو قطعه فلزی و اتصال آنها به هم، می توان آنها را به یکدیگر جوش داد. جوشکاری کاربردهای بسیار زیادی در صنایع مختلف مانند ساخت و ساز، تولید ماشین آلات و تعمیرات دارد.

ذوب کردن فلزات می تواند به پاک کردن ناخالصی ها از آنها کمک کند. ناخالصی ها می توانند نقطه ذوب، استحکام و سایر خواص فلز را تحت تاثیر قرار دهند. همچنین ضایعات فلزی را می توان با ذوب کردن و تصفیه مجدد به مواد اولیه جدید تبدیل کرد. بازیافت فلزات به کاهش مصرف منابع طبیعی و حفاظت از محیط زیست کمک می کند.

اهمیت دمای ذوب فلزات

ممکن است برای شما هم این سوال پیش بیاید که چرا توجه به دمای ذوب فلزات مهم است؟ طی فرآیندهای مرتبط با فلز، به دلیل تفاوت در ترکیبات و ساختار هر کدام، توجه به دمای لازم برای ذوب شدن بسیار مهم است.

فرض کنید زمانی که دمای ذوب فلز مس 1084 درجه سانتی گراد است، شما تا دمای 1700 درجه آن را حرارت دهید! مسلما این حرارت دهی بسیار بالا، موجب از بین رفتن خواص فلز مس خواهد شد. پس 2 دلیل مهم دانستن دمای ذوب فلزات، را در ادامه بررسی می کنیم.

1) از‌هم‌ گسیختگی اجزای فلز هنگام رسیدن به دمای ذوب

زمانی که فلز به دمای ذوب خود ‌رسید، نمی تواند هدف خود را در سیستم به انجام رساند. برای مثال اگر ترکیبات موثر در عملکرد یک کوره شروع به ذوب شدن کنند، این کوره دیگر قادر نخواهد بود که مانند گذشته به عملکرد خود ادامه دهد. اگر نازل سوخت یک موتور جت ذوب شود، روزنه های موتور مسدود می ‌شوند و این موضوع، باعث از کار افتادن موتور خواهد شد. با توجه به این اصل که گسیختگی در فلزات قبل از ذوب شدن رخ می دهد، توجه به تاثیر هر دما در این روند بسیار حائز اهمیت است.

2) شکل پذیری فلزات در حالت مایع

فلزات در حالت مایع، به بیشترین حد شکل ‌پذیری خود می رسند. در واقع به همین دلیل فلزات را برای اهداف صنعتی متفاوت، به دمای ذوب می ‌رسانند. برای انجام فرآیندهای گدازگری، جوش کاری ذوبی و ریخته گری فلزات باید در حالت مایع باشند.

انجام عملیات حرارتی موجب تغییر خواص الکتریکی، مغناطیسی و ساختاری فلزات می شود. همان طور که فلزات کاربرد متفاوتی دارند، محیط های متنوع نیز، ویژگی ‌های مختلفی می‌ طلبند. عملیات حرارتی فلزات با در نظر گرفتن دمای ذوب و جوش آنها انجام می شود؛ بنابراین باید بدانید که بیشترین دمای کاری مش های فلزی چقدر است.

با توجه به مطالب گفته شده، کسب اطلاع از نقطه ذوب فلزات در انجام فرایندهای صنعتی نکته مهم و بسیار حائز اهمیت است. برای مثال، یک مشعل جوشکاری باید بتواند حرارت تولید‌ شده از قوس الکتریکی را تحمل کند و تجهیزاتریخته گری مثل قالب ها باید دمای ذوب بالاتری نسبت به فلز تحت فرآیند ریخته ‌گری داشته باشند. آلیاژهای فلزی از چندین عنصر ساخته شده اند؛ بنابراین دمای ذوب آلیاژ به صورت دامنه ‌ای از دماهای مختلف با ترکیبات متنوع است.