Плавление свинца
моделирование нагрева металла, температура плавления свинца
Пример подготовил Борисов С., студент электромеханического факультета СПбГПУ
В тигле находится свинец. Определить время плавления свинца и нагрева расплава до требуемой температуры, 350 градусов.
Тип задачи:
Теплопередача нестационарная.
Геометрия:
Нагрев осуществляется со дна тигля. Охлаждение происходит со всех свободных поверхностей.
Дано:
Теплопроводность жидкого свинца 35.3 Вт/K·м
Удельная теплоемкость жидкого свинца 150 Дж/кг·К
Плотность жидкого свинца 9810 кг/м 3
Теплопроводность твердого свинца 35.3 Вт/K·м
Удельная теплоемкость твердого свинца 130 Дж/кг·К
Плотность твердого свинца 11340 кг/м 3
Удельная теплота плавления свинца 25000 Дж/кг
Теплопроводность тигля 47 Вт/K·м
Удельная теплоемкость тигля 460 Дж/кг·К
Плотность тигля 7800 кг/м 3
Начальная температура 0 градусов
Конечная температура 350 градусов.
Тепловой поток нагревателя 223000 Вт/м 2
Коэффициент конвекции с поверхности тигля и свинца 30 Вт/K·м 2
Решение:
Сначала происходит нагрев твердого металла, затем его плавление, и позже нагрев жидкого металла. Каждый процесс смоделирован отдельно.
- Процесс нагрева твердого свинца смоделирован в первой части. Свинец достигает температуры плавления после 1800 секунд нагрева.
- При достижении температуры плавления температура свинца не меняется. Идет процесс расплавления. Время плавления определяется вручную:
Объем свинца V = 3045 см 3
Масса свинца m = V * ρ = 3045 * 11.34 = 34530.3 гр (34.5кг)
Теплота плавления Q = m * λ = 34.5 * 25000 = 8625000 Дж
Входящий тепловой поток F = 954.21 Вт
Время плавления t = Q / F = 8625000 / 954.21 = 903.8 сек. - Процесс дальнейшего нагрева идет от температуры, полученной в первой задаче (за время плавления температура не менялась). Для передачи температуры из одной задачи в другую используется связь задач.
И практически минимальную твердость (можно резать ножом). Температура плавления свинцатакова, что его можно расплавить на костре или в домашних условиях. В чистом виде свинец быстро покрывается оксидной пленкой и тускнеет. При свинец инертен к большинству кислот.
Свинца, не имеющего примесей, примерно около 328 градусов. В расплавленном имеет неплохие литейные качества. При заливке свинца в песчаную форму нужно, чтобы металл обладал хорошей жидкотекучестью, с этой целью расплав доводят до температуры, превышающей точку плавления ориентировочно на 100-120 градусов. Легко поддается механической обработке, ковке, высокая пластичность металла позволяет без труда прокатать его до минимальной толщины листа.
Свинца находится в пределах 1749 градусов.
В расплавленном виде имеет заметную летучесть, которая повышается с ростом температуры. Свинцовая пыль, пары оксидов и самого свинца являются ядом для человеческого организма. Наличие в организме 0,3 г свинца или его компонентов приводит к тяжелому отравлению. В процессе кристаллизации свинец подвержен большой усадке, обычно она составляет порядка 3,5%. В земной коре свинец чаще всего содержится в виде соединений, в чистом виде он встречается довольно редко.
Установлено, что главным образом он встречается в виде сульфидов в различных породах.
В качестве примесей в нем могут быть такие элементы, как сурьма, медь, железо, олово, висмут, мышьяк, натрий и пр. Большая часть примесей нежелательна, особенно при изготовлении ответственных деталей, т.к. они приводят к видоизменению химических и механических свойств металла. Цинк и висмут снижают устойчивость свинца к кислотам. Присутствие магния или кальция приводит к повышению прочности, а металл, легированный сурьмой, характеризуется многократным увеличением твердости.
Медь увеличивает стойкость изделия из свинца к воздействию серной кислоты, барий и литий повышают твердость. Температура плавления свинца при наличии примесей не претерпевает значительные изменения. Спектр применения изделий из свинца достаточно широкий. Основными потребителями этого материала считается кабельное и аккумуляторное производство, где он используется в качестве оболочки кабеля и при производстве аккумуляторных пластин.
Из свинца изготавливают дробь и пули. Низкая температура плавления свинца позволяла в прошлые времена охотникам самим делать пули и дробь.
Антикоррозионные способности свинца позволяют применять его для нанесения защитного слоя на предметы, изготовленные из железа. Кроме того, это свойство свинца широко применяется при изготовлении лакокрасочных изделий. Главным компонентом корабельного сурика, которым красят подводную часть корабля, является пигмент, в основе которого лежит свинец.
Свинцовая оболочка кабеля способна защитить от коррозии электрический и телефонный кабель, проложенный под землей и водой, в агрессивной среде. При какой температуре плавится висмут и кадмий, учитывают при изготовлении электрических предохранителей. До сегодняшнего дня востребованы свинцовые аккумуляторы в автомобильной, оборонной и ряде других отраслей экономики. Правда, в последние годы стали активно использовать кадмиево-никелевые аккумуляторы.
Свинец в составе сплавов широко применяется при изготовлении баббитовых подшипников, припоя из олова и свинца, типографских сплавов. Листы, изготовленные из свинца, экранируют рентгеновские лучи и Авария, произошедшая в 1986 году на Чернобыльской АЭС, сопровождалась интенсивным радиоактивным излучением, для того чтобы остановить процесс в реакторе, использовали мешки с дробью и болванками свинца.
Для защиты людей, находящихся на вертолетах, подающих этот груз, были использованы свинцовые листы. Уникальные свойства свинца в этом случае оказались незаменимыми.
Свинец является химическим элементом из 14 группы, таблицы Д. И. Менделеева. Свинец получил 82 номер. Свинец является ковким и пластичным металлом серебристого оттенка, включая синеватый оттенок. Элемент повсеместнораспространен по поверхности Земли, легко добывается и поддается влиянию. Первые украшения и свинцовые предметы роскоши (Бусинды) с применением металлургической деятельности, дают право утверждения, что плавление металла как свинца, стала первой в истории человечества около 6400 г. до н. э. Самым старым изделием из свинцового сплава считается женская статуэтка в одежде из храма Осириса (3100 – 2900 гг. до н.э.). Древний Рим производил до 80 тыс. тонн свинца в год, в том числе для водопровода. На территории Руси металл нашел применение в обустройстве крыш, для печатей при создании грамот. Происхождения слов «свинец» до сих пор не ясно, на латинском языке название произошло от слова plumber (водопроводчик).
Алхимики связывали элемент с Сатурном. К 1840 г. промышленная революция спровоцировала выработку свинца до уровня 100 тыс. тонн, а ко второй пол. XIX ст. производилось уже 250 тыс. тонн. До 1990 годов элемент активно применяли в типографии.
Свинец характеристика
Компонент редко обнаруживается в самородном виде. Существует более 80 минеральных пород с включением элемента, например: церуссит, галенит, англезит.
Технологические свойства и характеристики металла
Свинец получил типичные особенности и технологические свойства своей группы и характеризуется повышенной тяжестью, и плотностью с традиционным серым оттенком. При контакте с воздухом металл теряет блеск.
Несмотря на высокую плотность металл проявляет существенную мягкость, при комнатной температуре на нем можно оставить след ногтем.
Плотность свинца и его масса
Масса элемента равняется 82, что является причиной большого веса. Кристаллическая решетка получила кубическую форму. В углу модели молекулы и посредине всех граней находится атом.
Высокая масса относит вещество в состав списка тяжелых компонентов. При нагревании плотность материала падает.
Какая температура плавки свинца?
Свинец не является тугоплавким веществом, что выделяет его из прочих плотных элементов. Вещество легко можно деформировать и прокатать в фольгу.
Температура полного плавления свинца – 327,46 °С. Что бы узнать какая точная температура плавления свинца достаточно применить формулу F = 1,8 °C + 32. Таким образом плавление свинца происходит при температуре 620,6 F.
Температура кипения элемента наступает при – 1749 °С. Чтобы провести процедуру литья необходимо довести компонент до 400–450 °С.
Стоит отметить что при температуре -7,26 К, компонент получает сверхпроводимость. При плавлении компонент получает текучие свойства, увеличивается вязкость и изменяется поверхностное напряжение.
Механические свойства
Высокая пластичность стала причиной плохих прочностных качеств.
- Сопротивление разрыву – до 13 Мпа (у железа показатель – 250 МПа).
- Твердость по Бринеллю составляет – 3,2 – 8 НВ.
- Предел при сжатии – до 50 Мпа.
- Удлинение материала не более 50-70%.
Теплопроводность в два раза меньше, чем у Феррума, в 11 раз ниже показателя меди и составляет 33,5 вт/(м·К). При комнатной температуре значение теплоемкости – 0,12 кДж/(кг·К).
Электропроводность в нормальных условиях проявляет плохую электропроводность: удельное сопротивление равно 0,22 Ом-кв. мм/м. У меди такой показатель достигает 0,017.
Сопротивление коррозии
По своим инертным свойствам свинец приближается к категории благородных металлов. Высокий порог вступления в реакцию и наличие оксидной пленки, обеспечивают высокую сопротивляемость ржавчине. Серная кислота, а также угольный ангидрид, растр сероводорода не воздействует на элемент. В городской местности уровень коррозии может достигать -0,00068 мм/год.
Свинец стойкий к хромовой, концентрированной уксусной, фосфорной кислоте. Компонент быстро разрушается в азотной и разбавленной уксусной кислоте и концентрированной серной (90%).
Области применения свинцовых сплавов
Свинец активно применяется для источника тока полученного химическим путем. Около ¾ всей массы произведенного металла используется для создания свинцовых аккумуляторов. Несмотря на конкуренцию щелочных источников энергии, свинец вырабатывает электричество более высокого напряжения. Элемент применяется для обмоток сверхпроводящих трансформаторных систем. Компонент был одним из первых замеченных веществ со свойствами сверхпроводимости. Свинцовый сплав (баббит) нашел применение в создании подшипников, благодаря антифрикционным свойствам. Свинец широко применяется для создания электрических предохранительных систем благодаря возможности создания легкоплавких соединений с другими металлами (кадмием или оловом).
20% всего объема компонента идет на создание оболочки силового кабеля для подземных и подводных линий. Свинец начали применять в военном деле во времена Римского государства, в качестве снарядов для катапульты. Современная промышленность производит из свинца пули и другие комплектующие для спортивного инвентаря, боевого и охотничьего оружия. Свинец популярен в качестве универсального припоя, включая случаи, когда соединить метал другим вариантом затруднительно.
Металл активно применяется для защиты от радиоактивного излучения, благодаря своей массе. Благодаря дешевизне компонент устанавливается в рентген кабинетах, и на ядерных полигонах.
Также элемент используется, как часть звукоизоляционного покрытия и в кровельном деле. Также материал используют в сейсмостойких фундаментах строений, и уплотнений между кладкой. Краска со свинцом используется на технических сооружениях (мосты, каркасные строения).
Домашние и промышленные способы
Для выделения и плавления чистого свинца, чаще всего используют галенит, как основу плавки. Способом флотации обогащают концентрат до 40-70%. Далее применяют несколько методов плавления:
- Электротермическое плавление.
- Способ термического плавления Ванюкова (расплавление в жидкой ванне).
- Плавление в шахтной (ватержакетной) печи.
После химической обработки удаляют примеси других элементов, в результате чистота свинца достигает более 99%.
Главными производителями являются: страны ЕС (плавление 2200 килотонн), США (1400), КНР (1200), РФ (1100). Также широкое производство плавления компонента находится в Южной Корейской республике, Украине и Казахстане.
Приготовление расплава
Для начала плавления в домашних условиях подбирается емкость с жаростойкой ручкой, которая выдержит высокую температуру. Для такой функции подходит старый кухонный чайник или подобная бытовая утварь. В домашних условиях можно применять чугунную посуду, при отсутствии других вариантов используют консервные емкости, с использование плоскогубцев в виду высокой температуры операции. Заранее следует предусмотреть будущее место захвата банки инструментом. Для удобства, в жестяной банке можно проделать отверстие в районе ободка. Это даст возможность точно выливать металл с высокой температурой, в нужном месте, без потеков расплавленной массы снаружи емкости.
Обрабатываемый материал размельчают и избавляют массу от лишних включений любыми доступными способами. Чем лучше будет размельчен металл, тем быстрее он расплавится. Емкость необходимо надежно установить над источником огня и прогреть для ликвидации влаги и сторонних примесей.
Кипение свинца достигается при температуре более 1700 °C. В домашних условиях такую температуру создать невозможно, однако при температуре 700 °C элемент проявляет высокую летучесть. Таким образов при отсутствии специального оборудования и практической необходимости, не стоит доводить свинец до температуры с красным оттенком, в виду вредности испарений для окружающих лиц.
Процесс плавления и заливка
В подогреваемую емкость не стоит сразу погружать весь лом. Контактировать с нагретым дном будет только тонкий слой, а остальная приобретенная температура будет рассеиваться в массе свинца. Для эффективной плавки лучше бросить небольшое количество в уже разогретую ванну постепенно помещая остальные части. Это увеличит площадь разогретой массы с высокой температурой.
После разогрева всей массы лома. На поверхности образуется шлаковый слой, который нужно убрать ложкой с длинной ручкой или подобным средством. Если масса получила единую разогретую консистенцию ее стоит переместить в предварительно разогретую форму. Низкая температура плавления провоцирует быстрое застывание в кристаллический вид. Если форма не разогрета, свинец начнет неровно ложится прямо во время заливки, и изделие получится неоднородным с присутствием дефектов.
Рыболовные лаки
Свинцовые изделия, статуэтки или рыболовные снасти можно покрывать лаком, используемым рыбаками. У любителей рыбной ловли есть несколько функций для этого ингредиента. Однако с предотвращением оксидного слоя на поверхности, раствор также эффективно справляется. Производят жидкость для придания старым наживкам и грузилом былого блеска.
Методы избавления от оксида
Во время взаимодействия с воздухом между атомами металла и окружающей средой образуется ионная связь. Кислород отдает два электрона. На поверхности быстро возникает окислительный слой. Такая оксидная пленка способна предотвратить дальнейшее воздействие враждебной среды. Пленка, также становится барьером во время передачи электричества.
Оксидная пленка на продукте, изготовленном из свинца появляется через малый промежуток времени. Механическая очистка – довольно трудоемкое и бесполезное занятие. Сразу после успешного снятия слоя, образуя поле, и оголенные атомы вступают в связь с новыми атомами воздуха. Создать защиту для предмета можно при использовании масла подсолнуха. Также актуален вариант с графитовой смазкой и лаком.
Для домашнего обихода отлично подходит масло подсолнуха. Масло наливают в миску, после чего в жидкость помещают требуемое изделие из свинца. При правильной выдержки (около 5 минут), необходимо вытянуть изделие из масла и дать ему просохнуть на подготовленных салфетках.
В условиях производства для уменьшения распространения оксидных включений на поверхности деталей применяют графитовую смазку. Смазка не является редкой или дорогостоящей, однако в бытовых условиях она редко оказывается в наличии. Такое средство продается в автомагазинах и хозяйственных торговых точках. При должном отношении свинцовая поверхность будет длительное время демонстрировать блеск.
Если оксидная пленка уже успешно покрыла поверхность, существуют способы ее удаления. Для этого, применяется концентрированный раствор кислоты. Для таких действий необходима специальная подготовка, включая наличие химического стеклянного инвентаря. Обычные столовые банки или миски не подойдут. Реактивные ингредиенты могут нанести вред человеку, оставить ожоги на теле.
Приветствуется использование защитных очков и маски.
Обрабатываемое изделие погружается в кислотный раствор. Необходимо подождать пока пленка оксида будет разрушена. После успешного подъема из раствора обрабатывается поверхность для защиты маслом или лаком.
Техника безопасности
Расплавленный свинец способен произвести значимые увечья и ожоги. Капля мгновенно пропалит одежду и попадет на открытую поверхность кожи. Жидкая форма свинца может при вытекании попасть на легко возгораемые предметы и спровоцировать пожар в помещении. Если в жидкий расплав проникает вода происходит резкая вспышка с распространением мелких брызг металла по всей площади. Такие включения могут попасть на кожу и глаза, что болезненно и опасно для органов человека. Таким образом, обязательно во время работы необходимо использование одежды, которая покроет все тело включая рукава, надевайте головной убор. Ткань должна быть с высокой огнеупорностью и термостойкостью. На лицо необходимо надеть маску и защитные очки.
Помещение, в котором проводят плавку, необходимо хорошо проветривать, ввиду токсичности испарения свинца. Если маски нет в наличии используйте ватно-марлевую повязку. При попадании в организм свинец может спровоцировать и усугубить ряд болезненных процессов, накапливаясь в органах, элемент вызывает острое отравление.
Инструкция
Прогрейте емкость, в которой будет производиться . Надежно установите емкость над газовой горелкой. Зажгите огонь. Отрегулируйте подачу газа так, чтобы было небольшим. Подождите, пока емкость прогреется. Прогрев необходим для выпаривания влаги с поверхности емкости, выгорания органических веществ и предотвращения разрушения керамической посуды из-за быстрого неравномерного термического расширения.
Расплавьте свинец . Поместите в емкость несколько кусочков . Для того чтобы избежать ожога, делайте это щипцами или лопаткой. Дождитесь их полного расплавления. Добавляйте в расплав порции свинца до получения необходимого количества жидкого металла. Постепенное добавление свинца в расплав ускоряет процесс плавления, поскольку твердые фрагменты контактируют с жидкой фракцией, что увеличивает площадь соприкосновения и улучшает теплопередачу.
Обратите внимание
Расплав свинца имеет очень высокую температуру. Остерегайтесь попадания его на кожу, одежду и легко воспламеняющиеся предметы. Работайте на улице или в очень хорошо проветриваемом помещении, так как пары свинца токсичны.
Расплавить свинец можно даже в консервной банке, прочно установив ее над газовой горелкой.
Свинец сразу распознается по внешним признакам, он достаточно гибок, не ломается, с легкостью плавится под молотком, имеет темно-серый цвет. Он относится к легкоплавким металлам, так как плавится при 327 градусах. В том случае если он находится в сплаве с другим металлом, плавления может значительно снизиться или повыситься. Свинец вполне подходит для литейных работ в домашних условиях
Инструкция
Достать свинец совершенно не сложно, это можно в организациях, занимающихся утилизацией сырья. Желательно приобретать более чистый свинец. Перед началом плавки свинца, приготовьте форму, в которую будете его заливать. Возьмите чугунную кастрюлю, поставьте ее на огонь, кусочки свинца сложите в кастрюлю и держите на огне до тех пор, пока свинец не станет похожим на блестящую жидкость. Следите, чтобы не оставалось мелких кусочков. Если температура, необходимая для плавления свинца, будет превышена, он начнет приобретать красноватый оттенок.
В то время пока свинец на огне, подготовьте форму для заливки, немного разогрев ее, что позволит избежать частичной или неровной отливки. После этого форму зажмите в тисках, прикрепленных к столу. Для этих целей также специальные струбцины и формы с приваренными ручками.
Как только свинец расплавится, соскребите с его поверхности ножом или ложкой весь мусор. Затем большой ложкой зачерпните небольшое количество свинца и осторожно залейте в форму, предварительно поставив ее возле кастрюли, так как он может расплескаться и оставить серьезные ожоги на руках. Люди, постоянно работающие со свинцом, предпочитают разливать его в форму специальной ложкой, имеющей сбоку небольшую выемку.
Свинец можно добыть и из обычного аккумулятора. Для этого разберите, слив предварительно кислоту и оставив в перевернутом состоянии на один день. После отколите боковые стороны аккумулятора и достаньте свинцовые , которые находятся в резиновых пакетах. Расплавьте их описанным выше способом. А предотвратить поверхностное окисление при плавке поможет древесный - просто посыпьте его поверх свинца во время плавки.
Обратите внимание
Несмотря на то, что свинец легко плавится, форму он заполняет хуже, чем другие легкоплавкие металлы.
В холодную форму разливать свинец нельзя, так как он может при соприкосновении с холодной поверхностью дать брызги.
Источники:
- температура плавления свинца в 2018
Совет 3: Как после плавки свинца защитить фигурки от окисления
Свинец известен с древнейших времен. Археологи довольно часто находят фигуры божеств и украшения из этого материала. Популярен свинец и в наше время – из него, например, делают грузила для рыболовных снастей. Металл этот довольно легко плавится, поэтому из него отливают статуэтки, бусы и браслеты. Впрочем, у свинца есть довольно существенный недостаток: он очень быстро покрывается оксидной пленкой и теряет блеск.
Что для этого нужно?
Оксидная пленка на из свинца появляется после плавки довольно быстро. Очищать ее механическим способом совершенно бесполезно − это довольно трудоемкий процесс. Кроме того, очищенная поверхность тоже быстро начнет окисляться. Защитить грузила, бусы или электроразъемы можно с помощью следующих веществ:- ;
- ;
- лака.
Приготовьте также пачку бумажных салфеток, а для работы с кислотой – химическую посуду, перчатки и респиратор.
Домашние и промышленные способы
Есть в буквальном смысле домашний способ защитить свинцовую поверхность от коррозии. Подсолнечное масло в хозяйстве всегда найдется. Налейте его в миску и погрузите туда недавно выплавленную фигурку. Подержите минут пять, достаньте, положите на слой салфеток и дайте высохнуть.На производстве для защиты свинцовых деталей применяется обычно . Под рукой ее может и не оказаться, но купить ее не так сложно. Она встречается в магазинах автозапчастей, хозяйственных, сельхозтехники – , там, где продают промышленное масло. Можно заказать графитовую смазку и через интернет-магазин. Свинцовое изделие долго сохранит блеск.
Если изделие большое, его можно просто протереть ватным тампоном, смоченном в растительном масле.
Рыболовные лаки
Можно покрыть свинцовую и лаком по . В магазине, где продают товары для рыболовов, часто встречается специальный «рыболовный» лак, предназначенный именно для таких целей. Цвета встречаются самые разные, но если вы хотите сохранить металлический блеск, вам больше подойдет бесцветный. Промышленность выпускает и флуоресцентные «рыболовные» лаки.Избавиться от оксида
Если оксидная пленка на поверхности уже есть, ее можно снять концентрированной кислотой. Помните о том, что для химических экспериментов лучше применять посуду из химического стекла. Обычная стеклянная банка может оказаться недостаточно прочной, а использовать металлические или пластиковые предметы и вовсе нежелательно. Не забудьте также о мерах предосторожности – с едкими кислотами нужно работать в перчатках. Желательна и защитная . Опустите предмет в кислоту, дождитесь, пока исчезнет оксидная пленка. Аккуратно слейте кислоту. Дайте изделию высохнуть, после чего смажьте его маслом, или покройте лаком. При работе со свинцом не забывайте, что этот материал токсичен.Свинец известен с глубокой древности. Этот металл незаменим во многих отраслях промышленности в силу своих физических и химических свойств. Для использования свинца необходимо знать его температуру плавления, что позволит изготавливать из него нужные материалы и детали. Он легко поддается ковке, очень пластичен, также такой металл отличает инертность к кислотам при нормальной температуре.
Области применения свинца
Одним из наиболее распространенных вариантов применения является изготовление пуль, дроби и других снарядов для огнестрельного оружия. А возможность для охотников мастерить самодельные пули создана благодаря дешевизне металла и низкой температуре его плавления.
Также из свинца изготавливают рыболовные грузила. Благодаря тому, что металл достаточно мягкий, его можно зафиксировать на леске без использования специальных приспособлений, простым обжатием.
Свинец обладает также антикоррозионным свойством, поэтому его применяют для нанесения защитного слоя на изделия из железа и изготовления защитных оболочек для кабелей. Также эта особенность свинца позволяет использовать его при производстве лакокрасочных изделий.
В качестве основного компонента корабельного, или железного, сурика, которым окрашивают подводную часть корабля, используется пигмент, в состав которого входит свинец.
Часто этот металл применяется в виде сплавов. Листы с примесью свинца, например, способны защищать от рентгеновских лучей и радиоактивного излучения. При аварии на Чернобыльской атомной электростанции, сопровождавшейся интенсивным излучением, использовали мешки с болванками и дробью свинца, чтобы остановить опасные процессы в реакторе. Для защиты людей, которые находились на подающих этот груз вертолетах, применялись свинцовые листы. Уникальные особенности этого металла в таком случае оказались незаменимыми.
Температура плавления свинца
Температура плавления чистого свинца, в котором не имеется примесей, составляет 328оС. При плавлении улучшаются литейные качества и без того пластичного свинца. Это позволяет охотникам в отливать снаряды для оружия.
Свинец можно расплавить даже в домашних условиях или на костре.
Однако для заливки в формы необходимо довести металл до жидкотекучего состояния. До такой степени можно свинец при температуре примерно на 100-200оС выше температуры плавления. Температура кипения этого металла варьируется в пределах 1749оС.
В расплавленном виде он имеет заметную летучесть, которая повышается вместе с . Пары свинца, а также его пыль могут вызвать у человека острое отравление. Для тяжелой интоксикации достаточна концентрация в организме 0,3 г свинца или же его компонентов.
Расплавить свинец нетрудно. Это можно сделать даже в домашних условиях, используя подходящую тонкостенную стальную или даже алюминиевую емкость. Температура плавления свинца невысокая. Чтобы ее достичь, достаточно пламени конфорки бытовой газовой или электрической плиты.
Свинец: характеристика
Распространение в общей массе земной коры - 0,0016 %. Это вроде бы и мало, но если сравнивать данный показатель с ближайшими соседями по таблице химических элементов - ртутью, золотом, висмутом, то свинец занимает гораздо более высокое место. Основной источник сырья для его получения - это полиметаллические сульфидные руды.
Материал имеет характерный грязно-серый цвет. На срезе свинец блестит с синеватым отливом, однако вскоре тускнеет. Это происходит окисление при воздействии воздуха. На поверхности среза образуется тонкий слой оксида. Металл тяжелый, его плотность - 11,34 г/см³. Это в полтора раза больше, чем у железа, и вчетверо в сравнении с алюминием.
Кроме того, что температура плавления свинца невысока, он еще является одним из самых мягких металлов. Его можно поцарапать ногтем, порезать ножом. Он достаточно гибкий, плющится молотком. Материал хорошо подходит для плавления и литья даже в домашних условиях.
Технологические свойства: какая температура плавления свинца?
Он плавится при 327,46 °C (600,61 K). Сохраняет высокие технологические литьевые свойства в диапазоне от 400 до 450 °С. Температура кипения свинца равна 1751 °С (2022 K). Пленка оксида, необходимая для защиты от коррозии, плавится только при 850 °С. Такая высокая температура, существенно превышающая режим плавления, усложняет процесс сваривания свинца в сплавах с другими металлами. К тому же при 700 °C летучесть свинца заметно возрастает.
В холодном виде материал хорошо поддается обработке. Его можно прокатать в тонкую фольгу. При давлении от 2 т/см² дробленый свинец спрессовывается с образованием монолитной массы. Проволоку из него получают не методом литья, а при продавливании твердого материала через фильеру. Малая разрывная прочность не дает возможности использовать для этих целей обычное волочение.
При какой температуре плавится свинец в составе с другими металлами? Это будет зависеть от состава сплава и соотношения металлов в нем. С одним материалом температура может повыситься, в то же время с другими - быть значительно ниже. К примеру, припой, в основе которого олово (64 %) и свинец (36 %), плавится при 180-200 °С.
Плавление в домашних условиях: подготовка
Необходимо подобрать подходящую емкость, желательно, чтобы ее ручка была из жаростойкого материала. Хорошо для этих целей подойдет старый чайник, кофейник или другая вышедшая из употребления кухонная утварь с удобной рукоятью. Можно расплавить материал и в старой чугунной посуде, а для заливки использовать глубокую ложку с длинной ручкой.
В крайнем случае подойдет и жестяная консервная банка. Но тут не обойтись без плоскогубцев. Ими можно снять с огня разогретую посуду и залить расплавленный свинец в подготовленную форму. Но это следует делать очень осторожно. Для удобства на ободке жестянки лучше сделать желобок. Тогда расплавленный металл выльется тонкой струйкой без подтеков и точно в нужное место. Место для захвата плоскогубцами также следует заранее оборудовать, чтобы не производить лишних манипуляций с посудой и разогретым металлом.
Подготовленный и максимально очищенный от посторонних примесей свинец по возможности измельчают на мелкие кусочки. Так он быстрее будет плавиться. Емкость надежно устанавливается над горелкой и прогревается. Это делается для выгорания с ее поверхности влаги и нежелательных посторонних примесей.
Процесс плавления и заливка
Не стоит загружать в посуду сразу весь объем подготовленного материала. Контактировать с разогретой поверхностью будет только нижний слой свинцового лома, а все, что сверху, будет только забирать на себя тепло и этим замедлять прогрев. Лучше сначала расплавить несколько кусочков, чтобы образовалась лужа, а затем в нее постепенно добавлять новые порции металла. В таком случае увеличивается площадь разогревающей поверхности.
После расплавления всего объема материала металлической лопаткой или ложкой с длинной ручкой с поверхности расплава необходимо снять слой шлака, примесей и мусора. Заливку следует производить в разогретую форму. Сравнительно низкая температура плавления свинца предполагает его быстрое застывание. Особенно заметно это в холодной форме. Материал теряет текучесть, заметно густеет, расплав не заполняет форму, качество отливки ухудшается.
Техника безопасности
Температура кипения свинца очень высока (1751 °C), и достичь ее в домашних условиях нереально. Тем не менее летучесть его уже при 700 °C становится довольно высокой. При существенном превышении температуры плавления находящиеся поблизости люди могут подвергаться негативному воздействию его испарений. Если нет существенной технологической необходимости перегревать расплав, не следует его доводить до красноватого оттенка. Именно это свидетельствует о том, что температура плавления свинца была превышена.
Расплавленный свинец при попадании на кожу может вызвать серьезные ожоги. Его капли прожигают одежду, при попадании на быстровоспламеняющиеся материалы могут вызвать возгорание и, как следствие, пожар, поэтому работать следует осторожно. Недопустимо попадание воды в расплавленный свинец. Это вызывает фонтан серебристых брызг, которые при попадании в глаза могут вызвать крайне нежелательные последствия.
Работать следует в хорошо проветриваемом помещении или на улице. Не стоит пренебрегать средствами индивидуальной защиты. Респиратор или даже ватно-марлевая повязка защитят дыхательные пути от свинцовой пыли. Малые дозы свинца в организме, возможно, сразу и не вызовут последствий. Однако этот материал имеет склонность накапливаться на протяжении жизни и вызывать отравление при превышении допустимых доз.