Per què és important el punt de fusió del coure vermell
El coure vermell, el nom comercial del coure d'alta{0}}puresa, s'utilitza per a barres colectores, filferro i cable, sostres, estris de cuina i components mecanitzats a causa de la seva excel·lent conductivitat elèctrica i tèrmica i la seva plasticitat. Saber exactament on el metall canvia de sòlid a líquid regula l'elecció del forn i el gresol, la temperatura d'abocament i la velocitat de refredament a la fosa, i estableix la finestra de treball per a la soldadura, la soldadura forta i el tractament tèrmic. Aquesta guia recull les dades de fusió del coure vermell, explica com la puresa i l'aliatge canvien el rang de fusió i compara el coure amb altres metalls comuns.
El punt de fusió és la temperatura a la qual una substància passa de sòlida a líquida a una pressió determinada. Per a un metall pur com el coure vermell, aquest canvi es produeix a una sola temperatura, i el valor acceptat per al coure és de 1084,6 graus a pressió atmosfèrica estàndard, normalment arrodonit a 1084 graus o citat com a 1984 graus F. La literatura comercial de vegades cita 1083 graus i la barreja de 1083 graus crea confusió i 1083 graus; per al control del procés, és millor treballar de manera coherent amb aproximadament 1084 graus (1984 graus F).
Un aliatge es comporta de manera diferent. Comença a fondre's al sòlid i és completament líquid només al liquidus, i l'interval entre els dos és el rang de congelació. És per això que el llautó o el coure-níquel es descriu per un interval de fusió més que per un únic punt de fusió, mentre que el coure vermell, essent essencialment no aliat, es fon a una temperatura.
Punt de fusió dels graus comuns de coure vermell
El coure vermell es refina a més del 99,9% de coure, i els graus estàndard difereixen principalment en oxigen i contingut d'impureses residuals més que en el comportament de fusió. Com que les addicions implicades es mesuren en parts per mil, la temperatura de fusió de tots aquests graus és efectivament la mateixa.
| Grau | Composició típica | Punt de fusió | Ús típic |
|---|---|---|---|
| T1 | Coure-sense oxigen, Cu aproximadament un 99,95% com a mínim | 1084 graus (1984 graus F) | Filferro, cable, cargols conductors i carcasses d'alta{0}conductivitat |
| T2 | Coure electrolític resistent, Cu aproximadament un 99,90% mínim | 1084 graus (1984 graus F) | Components elèctrics, de construcció i mecànics, conjunts soldats i soldats |
| T3 | Coure amb una petita quantitat d'impuresa residual, Cu al voltant del 99,70% mínim | 1084 graus (1984 graus F) | Peces generals conductores i resistents a la corrosió{0}} |
| TU1 | Coure-sense oxigen, Cu aproximadament un 99,97% com a mínim | 1084 graus (1984 graus F) | Servei de cable i radiador on s'ha de minimitzar l'oxigen |
| TU2 | Coure-sense oxigen, Cu aproximadament un 99,95% com a mínim | 1084 graus (1984 graus F) | Components que requereixen alta conductivitat elèctrica i tèrmica |
| TP1 | Coure desoxidat amb fòsfor -, P aproximadament 0,005-0,012% | 1084 graus (1984 graus F) | Filferro de soldadura, cable i conjunts soldats |
| TP2 | Coure desoxidat amb fòsfor -, P aproximadament 0,013-0,050% | 1084 graus (1984 graus F) | Servei de tubs i soldadura on la desoxidació és essencial |
El fòsfor és l'addició amb un efecte mesurable sobre la solidificació. Com que és un potent desoxidant, TP1 i TP2 es mantenen sòlids durant la soldadura i la soldadura forta, i l'estret rang de fusió que introdueix el fòsfor és un benefici més que un defecte en aquests processos. Les designacions de grau segueixen el sistema de productes de coure xinès, en què la lletra T indica coure pur, U indica coure lliure d'oxigen-i P indica coure desoxidat de fòsfor-.
Factors que canvien el comportament de fusió
Elements d'aliatge: níquel, zinc i estany redueixen el sòlid de manera apreciable, i fins i tot unes dècimes de per cent amplia el rang de congelació.
Elements residuals i impureses: el sofre, el plom i el bismut són pràcticament insolubles en coure i tant poden reduir el rang de fusió com causar curtesa en calent durant el treball en calent.
Contingut d'oxigen: el coure dur transporta un 0,02-0,04% d'oxigen en forma d'òxid de coure, que no canvia el punt de fusió, sinó que reacciona amb l'hidrogen en una atmosfera reductora per provocar porositat del vapor, de manera que els graus-d'oxigen no són adequats per a atmosferes de forn que contenen hidrogen o es reduiran.
Pressió: el punt de fusió del coure augmenta amb la pressió, però el desplaçament es fa important només a pressions molt superiors a les que s'utilitzen en la pràctica de la foneria.
Condicions de mesura: la puresa de la mostra, la calibració del termopar i l'atmosfera del forn poden moure un valor mesurat uns quants graus, per això es cita una banda de tolerància en lloc d'una xifra única per al treball comercial.
Pràctica de fusió i fosa
El coure vermell s'ha d'escalfar per sobre del seu punt de fusió abans que es converteixi en líquid completament, i en la producció es manté un marge perquè la massa fosa assoleixi la temperatura d'abocament requerida tot conservant la fluïdesa. S'utilitzen forns de resistència, forns d'inducció i forns de gas; La fusió per inducció es prefereix quan un control estret de la temperatura i una baixa captació de gas són importants, mentre que els forns de gas segueixen sent habituals per a les foses més grans.
Tres controls decideixen la qualitat d'una fosa de coure. En primer lloc, la temperatura del forn i la velocitat d'escalfament s'han de regular per evitar el sobreescalfament, que augmenta l'absorció de gas i les pèrdues d'oxidació. En segon lloc, la fosa s'ha de protegir amb una coberta adequada o per una atmosfera controlada, perquè el coure s'oxida fàcilment a la temperatura d'abocament. En tercer lloc, els equips de fusió i abocament s'han de revestir i netejar de manera que la contaminació de ferro, sofre o plom de les calors anteriors no entri a la fosa, ja que aquests elements degraden tant la conductivitat com la ductilitat en calent.
Comparació amb altres metalls i orientació d'aplicació
| Metall | Punt de fusió |
|---|---|
| llauna | 232 graus |
| Plom | 327 graus |
| Zinc | 419 graus |
| Alumini | 660 graus |
| Plata | 962 graus |
| Or | 1064 graus |
| Coure vermell | 1084 graus |
| Níquel | 1455 graus |
| Ferro | 1538 graus |
El coure es fon per sobre de la plata i l'or, però molt per sota del níquel i el ferro, que és la base del seu ús en conjunts soldats i soldats: un farciment de coixinets de plata-o una soldadura a base d'estany- es pot fondre a la junta mentre el coure en si es manté sòlid. Els aliatges de coure com el llautó i el coure-níquel es fonen per sota del punt de fusió del coure vermell, i el seu interval de congelació es determina mitjançant les addicions d'aliatge.
Com les dades de fusió guien l'aplicació
En el mecanitzat, el punt de fusió fixa el sostre de temperatura per al tall en sec i l'elecció de l'estratègia de refrigeració, i explica per què el coure requereix una velocitat de tall més alta i una vora més afilada que l'acer. En soldadura i soldadura forta, defineix la temperatura interpass que manté la distorsió baixa mentre es forma la junta. En la fosa i la colada contínua, estableix el sobreescalfament disponible, i és la raó per la qual el coure es col·loca a través de motlles refrigerats per aigua-i amb revestiments de grafit o refractaris que toleren alts gradients tèrmics. Els usuaris d'alta-temperatura també haurien de recordar que, tot i que el coure condueix molt bé la calor i resisteix raonablement a l'oxidació, la seva resistència i duresa disminueixen constantment a mesura que augmenta la temperatura, de manera que els components dissenyats per al servei en calent normalment necessiten un grau de dispersió-enfortit o un canvi de secció.
Preguntes freqüents
P: Quin és el punt de fusió del coure vermell?
El coure vermell pur es fon a uns 1084 graus (1984 graus F) a la pressió atmosfèrica estàndard. El valor 1084,6 graus és la xifra de referència acceptada, i la xifra més antiga de 1083 graus que encara apareix en alguns catàlegs reflecteix l'arrodoniment i la mesura primerenca en lloc d'un material diferent.
P: Els graus T1, T2, TU2 i TP2 tenen diferents punts de fusió?
No. Les seves addicions es mesuren en parts per mil, de manera que la temperatura de fusió és efectivament la mateixa, uns 1084 graus. La selecció del grau es basa en el contingut d'oxigen, la conductivitat i els requisits de fabricació més que pel comportament de fusió.
P: Els aliatges de coure es fonen a una temperatura més baixa que el coure vermell?
Generalment sí. Si hi afegim zinc, estany o níquel, es redueix el sòlid i es crea un interval de fusió en lloc d'un únic punt de fusió, de manera que el llautó i el coure-níquel comencen a fondre per sota del punt de fusió del coure pur.
P: Per què és important el punt de fusió per a la fosa i la soldadura?
Determina el punt de consigna del forn, el sobreescalfament d'abocament, les temperatures de preescalfament i interpass i la velocitat de refredament. Treballar des d'un valor de fusió constant evita el sobreescalfament, l'oxidació excessiva i els defectes de contracció.
P: La pressió canvia el punt de fusió del coure?
El punt de fusió augmenta amb la pressió, però l'efecte és insignificant a les pressions utilitzades en les pràctiques de foneria i tractament tèrmic i només es pot mesurar en condicions extremes.
P: Quina diferència hi ha entre el coure-sense oxigen i el coure dur?
Els graus lliures d'oxigen, com ara T1 i TU2, contenen molt poc oxigen, mentre que el coure dur com el T2 transporta un 0,02-0,04% d'oxigen com a òxid de coure. El punt de fusió no canvia, però el coure de pas dur pot desenvolupar porositat de vapor en atmosferes reductores, de manera que s'especifiquen graus lliures d'oxigen-o desoxidats amb fòsfor per a conjunts soldats i soldats.
