Pontos de fusão de metais

Em aplicações industriais, a escolha do metal é influenciada não apenas por propriedades mecânicas como força, dureza e densidade, mas também por propriedades térmicas. Uma das propriedades térmicas mais críticas a considerar é o ponto de fusão do metal.

Por exemplo, componentes do forno, bocais de combustível do motor a jato e sistemas de escape podem falhar catastroficamente se o metal derreter. O entupimento de orifícios ou a falha dos motores pode ocorrer como resultado. Os pontos de fusão também são cruciais nos processos de fabricação, como fundição, soldagem e fundição, onde os metais precisam estar em forma líquida. Isso requer ferramentas projetadas para suportar o calor extremo do metal fundido. Embora os metais possam sofrer fraturas induzidas por fluência a temperaturas abaixo do ponto de fusão, os designers geralmente usam o ponto de fusão como uma referência ao selecionar ligas.

Qual é o ponto de fusão dos metais?

O ponto de fusão é a temperatura mais baixa na qual um sólido começa a fazer a transição para um líquido sob pressão atmosférica. Nesta temperatura, as fases sólidas e líquidas coexistem em equilíbrio. Quando o ponto de fusão for atingido, o calor adicional não aumentará a temperatura até que o metal seja completamente derretido. Isso ocorre porque o calor fornecido durante a mudança de fase é usado para superar o calor latente da fusão.

Diferentes metais têm diferentes pontos de fusão, que são determinados por sua estrutura atômica e força de ligação. Metais com arranjos atômicos fortemente compactados geralmente têm pontos de fusão mais altos; O tungstênio, por exemplo, possui um dos mais altos a 3422 ° C. A força das ligações metálicas influencia quanta energia é necessária para superar as forças atraentes entre os átomos e fazer com que o metal derreta. Por exemplo, metais como platina e ouro têm pontos de fusão relativamente mais baixos em comparação com metais de transição como ferro e tungstênio, devido às suas forças de ligação mais fracas.

Como mudar o ponto de fusão de um metal?

O ponto de fusão de um metal geralmente é estável em condições normais. No entanto, certos fatores podem modificá -lo em circunstâncias específicas. Um método comum éliga- Adicionar outros elementos a um metal puro para formar um novo material com uma faixa de fusão diferente. Por exemplo, misturar estanho com cobre para produzir bronze reduz o ponto de fusão geral em comparação com o cobre puro.

Impurezastambém pode ter um efeito notável. Mesmo quantidades de traços de elementos estranhos podem interromper a ligação atômica e mudar a temperatura de fusão, maior ou menor, dependendo da substância.

Forma físicaimporta também. Metais na forma de nanopartículas, filmes finos ou pós costumam derreter a temperaturas mais baixas do que seus colegas a granel devido à sua alta área superficial e ao comportamento atômico alterado.

Finalmente,pressão extremapode alterar como os átomos interagem, normalmente aumentando o ponto de fusão comprimindo a estrutura atômica. Embora isso raramente seja uma preocupação nas aplicações cotidianas, torna-se uma consideração importante nas avaliações de seleção e segurança de materiais para ambientes de alto estresse, como aeroespacial, perfuração profunda e pesquisa de física de alta pressão.

Gráfico de pontos de fusão de metal e liga

Pontos de fusão de metais e ligas comuns

Lista completa de pontos de fusão de metal （Alto a baixo)

Takeaways -chave:

• Metais de alto ponto de fusão, como tungstênio, rênio e tântalo, são essenciais para aplicações de calor extremo. Esses metais mantêm sua integridade estrutural em fornos severos e ambientes aeroespaciais. O molibdênio também resiste a derreter e é altamente valioso para a construção de fornos de alta temperatura.

• Metais de ponto médio de fusão, como ferro, cobre e aços, combinam temperaturas gerenciáveis de fusão com boas propriedades mecânicas ou elétricas, tornando-as versáteis para construção, ferramentas e sistemas elétricos.

• Metais de baixo ponto de fusão, como gálio, césio, mercúrio, estanho e chumbo, são valiosos para aplicações especializadas, como soldas, termômetros e ligas de baixa fusão.