Температура плавления металлов таблица: температура в градусах при которых плавится металл, железо, алюминий, золото

Как происходит процесс

Элементы, какими бы они ни были: золотом, железом, чугуном, сталью или чем-либо еще, плавятся примерно одинаково. Это происходит при наружном или внутреннем обогреве. Наружный нагрев осуществляется в термопечи. Для внутреннего используется резистивный нагрев, пропускающий электрический ток или индукционный нагрев в высокочастотном электромагнитном поле. Эффект примерно такой же.

При нагреве увеличивается амплитуда тепловых колебаний молекул. Возникают структурные дефекты решетки, сопровождающиеся разрывом межатомных связей. Период разрушения решетки и накопления дефектов называется плавлением.

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

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

В зависимости от того, какой максимальный градус, подбирается и плавильное устройство. Она должна быть тем сильнее, чем сильнее нагрев.

Другим важным значением является степень прожарки. Это параметр, при котором жидкости начинают кипеть. Как правило, температура плавления в два раза выше. Эти значения прямо пропорциональны друг другу и обычно даются при нормальном давлении.

Если давление увеличивается, то увеличивается и количество плавления. Если давление падает, то падает.

При какой температуре плавится

Металлические элементы, какими бы они ни были, плавятся практически один к одному. Этот процесс происходит при нагреве. Он может быть как внешним, так и внутренним. Первый происходит в печи, а для второго используется резистивный нагрев, пропускающий электричество или индукционный нагрев. Эффект почти такой же. При нагревании амплитуда молекулярных колебаний увеличивается. Образуются структурные дефекты решетки, которые сопровождаются разрывом межатомных связей. Под процессом разрушения решетки и накопления таких дефектов имеется в виду плавление.

Разные вещества имеют разную температуру плавления. Теоретически металлы делятся на:

1. Плавкость – достаточно температуры до 600 градусов Цельсия, чтобы получить жидкое вещество.
2. Среднеплавкий – требуется температура от 600 до 1600 ⁰С.
3. Тугоплавкие – это металлы, для плавления которых требуется температура выше 1600 ⁰С.

Интересно: Виды дефектов сварных швов и соединений – их устранение

Плавление железа

Температура плавления железа довольно высока. Для технически чистого элемента требуется температура +1539 °C. Это вещество содержит примесь – серу, и извлекать ее разрешается только в жидком виде.

Чистый материал без примесей можно получить электролизом солей металлов.

Читайте также: Коэффициенты теплопроводности металлического хрома » Ремонт внутренних конструкций

Плавление чугуна

Чугун – лучший металл для плавки. Высокая текучесть и малая усадка позволяют более эффективно использовать его в литье. Далее рассмотрим температуру кипения чугуна в градусах Цельсия:

• Серый – температурный режим может достигать 1260 градусов. При заливке в формы температура может подниматься до 1400.
• Белый – температура достигает 1350 градусов. Разливается в формы при показателе 1450.

Важно! Индекс плавления такого металла, как чугун, на 400 градусов ниже, чем у стали. Это значительно снижает энергозатраты во время лечения.

Плавление стали

Плавится сталь при 1400 °C
Сталь – это сплав железа с примесью углерода. Главное его достоинство – прочность, так как это вещество способно длительное время сохранять объем и форму. Это связано с тем, что частицы находятся в равновесии. Таким образом, силы притяжения и отталкивания между частицами равны.

Сталь плавится при 1400 °С.

Плавление алюминия и меди

Температура плавления алюминия 660 градусов, а значит плавить его можно в домашних условиях.

Чистая медь — 1083 градуса, а для медных сплавов от 930 до 1140 градусов.

Виды и области применения

Благодаря своим уникальным свойствам тугоплавкие металлы очень полезны для различных применений и отраслей промышленности. Их основные преимущества:

• Сверхвысокая температура плавления. В частности, к тугоплавким металлам относятся вольфрам, молибден и тантал, которые используются при производстве стекла;
• Прочность при сверхвысоких температурах. Например, конусы ракет из вольфрама имеют вдвое большую прочность на растяжение, чем железо, при нормальных температурах;
• Отличная стойкость к истиранию и износу для продления срока службы седел клапанов, уплотнений, форсунок и других областей с высоким износом
• Отличная коррозионная стойкость, поэтому ответственные трубопроводы на химических предприятиях обычно изготавливают из тугоплавких металлов;
• Устойчивость к термическому удару. В частности, изделия из вольфрама могут выдерживать нагрузки, вызванные быстрым расширением при резких перепадах температуры;
• Тепло- и электропроводность, вследствие чего детали радиатора выполнены из вольфрама и молибдена;
• Чрезвычайная твердость, поэтому высокопрочные штамповочные и сверлильные инструменты изготовлены из карбида вольфрама;
• Высокая плотность тугоплавких металлов является причиной их использования в производстве головок клюшек для гольфа и летных гироскопов.

Кроме того, эти материалы используются в качестве катализаторов химических реакций, в процессах ядерного синтеза и так далее

К тугоплавким металлам относятся вольфрам, молибден, ниобий, тантал, рений и хром, получившие особое распространение. Об особенностях их применения — далее.

Вольфрам

Вольфрам является наиболее распространенным из тугоплавких металлов. Он имеет самую высокую температуру плавления и одну из самых высоких плотностей. Он также обладает высокой коррозионной стойкостью. Он широко используется в нитях накаливания, таких как большинство ламп накаливания, используемых в домашних условиях, а также в промышленных дуговых лампах и других осветительных приборах.

Молибден

Молибден является наиболее широко используемым тугоплавким металлом из всех, потому что он дешевле, чем большинство других, и, будучи превращенным в сплав, может быть очень устойчивым к ползучести и высоким температурам. Он также не образует амальгамы, что делает его устойчивым к коррозии.

Молибден используется для упрочнения стальных сплавов, особенно в конструкционных трубах и трубах. Этот металл также обладает отличными антифрикционными свойствами, что делает его идеальным компонентом масел и смазок, используемых в автомобилях.

Ниобий

Имеет оптимальное сочетание пластичности и прочности. Его можно использовать для изготовления электролитических конденсаторов, сверхпроводников, ядерных реакторов и электронных ламп.

Тантал

Он более устойчив к коррозии, чем другие, поэтому применяется в медицине (особенно хирургии), а также в средах с повышенной кислотностью. Тантал также является важным компонентом в компьютерных, телефонных и конденсаторных схемах.

Рений

Известен своей высокой прочностью на растяжение и пластичностью. Он широко используется в ядерных реакторах, гироскопах и других электрических компонентах. Из-за своей редкости рений очень дорог. Концепция коррозионной стойкости особенно актуальна для рения, поскольку он очень летуч. Может терять устойчивость к кислороду при высоких температурах, так как оксидный слой активно испаряется.

Хром

Хром обладает высокой коррозионной стойкостью. После полировки приобретает очень блестящую поверхность, которую используют для покрытия других слейвоверов, образуя защитную и одновременно привлекательную отделку. Он используется в производстве металлокерамики, красок, нержавеющих сплавов, форм для обжига кирпича, в качестве катализатора при крашении и дублении кожи, а также в металлургии специальных сталей.

При каких температурах плавятся различные металлы и неметаллы?

Металлы обладают рядом оригинальных свойств, присущих только этим материалам. Для металлов существует температура плавления, при которой кристаллическая решетка разрушается. Ткань сохраняет свой объем, но говорить о постоянстве формы уже нельзя.

В чистом виде отдельные металлы встречаются крайне редко. На практике используются сплавы. Они имеют определенные отличия от чистых веществ.

При образовании сложных соединений кристаллические решетки объединяются друг с другом. Поэтому свойства сплавов могут заметно отличаться от составляющих их элементов.

Температура плавления уже не остается постоянной величиной, она зависит от концентрации ингредиентов, входящих в состав сплава.

Понятие о шкале температур

Подобными свойствами обладают и некоторые неметаллические объекты. Наиболее распространенным является вода. Относительно свойств жидкости, занимающей главенствующее положение на Земле, разработана температурная шкала. Ориентирами являются температуры изменения общего состояния воды:

1. Переходы из жидкого состояния в твердое и обратно принимаются за ноль градусов.
2. За 100 ⁰С принимают кипение (испарение внутри жидкости) при нормальном атмосферном давлении (760 мм рт.ст.

Обратите внимание на следующее! В дополнение к шкале Цельсия температура на практике измеряется в градусах Фаренгейта и по абсолютной шкале Кельвина. Однако при изучении свойств металлических предметов другие шкалы используются довольно редко.

В идеальном виде принято считать, что металлы имеют кубическую решетку (в реальном веществе могут быть ошибки). Между молекулами имеются равные расстояния по горизонтали и вертикали.

Твердое тело характеризуется постоянством:

• формы, объект сохраняет линейные размеры при различных условиях;
• объем, объект не меняет количество занимаемой материи;
• массы, количество вещества, выраженное в граммах (килограммах, тоннах);
• плотность, есть постоянная масса в единице объема.

При переходе в жидкое состояние после достижения определенной температуры кристаллическая решетка разрушается. Сейчас нельзя говорить об устойчивости формы. Жидкость будет иметь ту форму, в которую ее наливают.

При испарении постоянной остается только масса вещества. Газ займет весь объем, который ему отдадут. Здесь нельзя утверждать, что плотность есть величина постоянная.

При объединении жидкостей возможны варианты:

1. Жидкости полностью растворяются друг в друге, так ведут себя вода и спирт. Во всем объеме концентрация веществ будет одинакова.
2. Жидкости стратифицированы по плотности, соединение происходит только на границе раздела. Только временно можно получить механическую смесь. Путем смешивания жидкостей с разными свойствами. Например, масло и вода.

Металлы образуют сплавы в жидком состоянии. Для получения сплава каждый из компонентов должен находиться в жидком состоянии. В сплавах возможны явления полного растворения одного в другом.

Не исключены альтернативы, когда сплав получается только в результате интенсивного перемешивания.

Качество сплава в этом случае не гарантируется, поэтому компоненты стараются не смешивать, что не позволяет получить стабильные сплавы.

Образующиеся вещества, растворимые друг в друге, образуют при затвердевании кристаллические решетки нового типа. Определять:

• Гелиоцентрированные кристаллические решетки, их еще называют объемноцентрированными. В центре находится молекула одного вещества, а вокруг нее еще четыре молекулы другого. Такие решетки принято называть рыхлыми, так как в них связь между молекулами металла слабее.
• Гранецентрированные кристаллические решетки образуют соединения, в которых молекулы компонентов размещены на гранях. Ученые-металлисты называют такие кристаллические сплавы слишком плотными. В реальности плотность сплава может быть выше, чем у каждого из компонентов, входящих в состав (алхимики Средневековья искали сплавы, где плотность соответствовала бы плотности золота).

Температура плавления металлов

Разные вещества имеют разную температуру плавления. Металлы принято делить на:

1. Легкоплавкие – их достаточно нагреть до 600 ⁰С, чтобы получить вещество в жидком виде.
2. Среднеплавкие металлы плавятся в интервале температур 600…1600 ⁰С.
3. Тугоплавкими называются металлы, способные плавиться при температуре выше 1600 ⁰С.

В таблице легкоплавкие металлы представлены в порядке возрастания. Здесь видно, что самым необычным металлом является ртуть (Hg). В нормальных условиях он находится в жидком состоянии. Этот металл имеет самую низкую температуру плавления.

Таблица 1, температуры плавления и кипения легкоплавких металлов:

Таблица 2, температуры плавления и кипения среднеплавких металлов:

Таблица 3, температуры плавления и кипения тугоплавких металлов:

Для осуществления процесса плавки используются разные приспособления. Например, доменные печи используются для плавки чугуна. Для плавки цветных металлов внутренний нагрев осуществляется токами высокой частоты.

В формах из неметаллических материалов цветные металлы находятся в твердом состоянии. Вокруг них создается переменное магнитное поле в микроволнах. В результате кристаллическая решетка начинает разрыхляться. Молекулы вещества приходят в движение, что вызывает нагрев внутри всей массы.

При необходимости расплавить небольшое количество легкоплавких металлов применяют муфельные печи. В них температура повышается до 1000…1200 ⁰С, что достаточно для плавления цветных металлов.

Черные металлы плавят в конвекторах, открытых печах и индукционных печах. Процесс идет с добавлением легирующих компонентов, улучшающих качество металла.

Сложнее всего работать с тугоплавкими металлами. Проблема в том, что приходится использовать материалы, температура которых выше температуры плавления самого металла.

В настоящее время аэрокосмическая промышленность рассматривает возможность использования титана (Ti) в качестве конструкционного материала. При большой скорости полета в атмосфере кожа нагревается.

Поэтому необходима замена алюминию и его сплавам (AL).

Максимальная температура плавления такого содержания легкого металла привлекает дизайнеров. Поэтому технологи разрабатывают технологические процессы и оборудование для изготовления деталей из титана и его сплавов.

Для проектирования изделий из сплавов сначала изучают их свойства. Для исследования в небольших емкостях исследуемые металлы расплавляют в различных соотношениях друг к другу. В результате строятся графики.

Нижняя ось представляет концентрацию компонента А с компонентом В. Температуру оценивают по вертикали. Здесь отмечены значения для максимальной температуры, когда весь металл находится в расплавленном состоянии.

При охлаждении один из компонентов начинает образовывать кристаллы. Эвтектика находится в жидком состоянии — идеальное сочетание металлов в сплаве.

Металлурги выделяют особое соотношение между компонентами, где температура плавления минимальна. При изготовлении сплавов стараются подобрать количество веществ, используемых для получения эвтектоидного сплава. Его механические свойства являются наилучшими из возможных. Кристаллические решетки образуют идеальные гранецентрированные положения атомов.

Процесс кристаллизации изучается путем изучения твердения образцов при охлаждении. Они строят специальные графики, где наблюдают, как меняется скорость охлаждения. Есть готовые схемы для различных сплавов. Отметить точки начала и окончания кристаллизации, определить состав сплава.

Сплав Вуда

В 1860 году американский зубной техник Барнабас Вуд искал оптимальное соотношение ингредиентов для создания клиентам зубов при самых низких температурах плавления. Он нашел сплав, температура плавления которого составляет всего 60,2…68,5 ⁰С. Даже в горячей воде металл легко плавится. Это включает в себя:

• олово — 12,5…12,7 %;
• свинец — 24,5…25,0 %;
• висмут — 49,5…50,3 %;
• кадмий — 12,5…12,7 %.

Сплав интересен своей низкой температурой, но практического применения не нашел. Обратите внимание на следующее! Кадмий и свинец являются тяжелыми металлами, контакт с ними не рекомендуется. Многие люди могут отравиться при контакте с кадмием.

На практике многие сталкиваются с оплавлением при пайке деталей. Если поверхности соединяемых материалов очищены от примесей и окислов, спаять их припоем несложно. Припои принято делить на твердые и мягкие. Мягкие самые распространенные:

• ПОС-15 — 278…282 °С;
• ПОС-25 — 258…262 °С;
• ПОС-33 — 245…249 °С;
• ПОС-40 — 236…241 °С;
• ПОС-61 — 181…185 °С;
• ПОС-90 — 217…222 °С.

Их выпускают для компаний, производящих различные радиотехнические устройства.

Припои на основе цинка, меди, серебра и висмута имеют более высокую температуру плавления:

• ПСр-10 — 825…835°С;
• ПСр-12 — 780…790°С;
• ПСр-25 — 760…770°С;
• ПСр-45 — 715…721°С;
• ПСр-65 — 738…743°С;
• ПСр-70 — 778…783°С;
• ПМЦ-36 — 823…828°С;
• ПМЦ-42 — 830…837°С;
• ПМС-51 — 867…884°С.

Использование твердых припоев позволяет получить прочные соединения.

Обратите внимание на следующее! Cp означает, что в составе припоя используется серебро. Такие сплавы имеют минимальное электрическое сопротивление.

Вольфрам

Самая высокая температура плавления — металлический вольфрам. Выше него по этому показателю находится только неметаллический углерод. Вольфрам — светло-серое блестящее вещество, очень плотное и тяжелое. Он кипит при 5555°С, что почти равно температуре фотосферы Солнца.

В комнатных условиях слабо реагирует с кислородом и не подвергается коррозии. Несмотря на тугоплавкость, он достаточно пластичен и поддается ковке даже при нагреве до 1600 °С. Эти свойства вольфрама используются для нитей накала в лампах и кинескопов электродов для сварки. Большая часть добываемого металла легирована сталью для повышения его прочности и твердости.

Вольфрам широко используется в военной сфере и технике. Он незаменим для производства боеприпасов, брони, двигателей и важнейших деталей военной техники и самолетов. Также из него изготавливают хирургические инструменты, ящики для хранения радиоактивных веществ.

Классификация металлов по температуре плавления

В физике переход из твердого тела в жидкое состояние характерен только для веществ с кристаллической структурой. Температура плавления металлов часто обозначается диапазоном значений; для сплавов трудно точно определить нагрев до граничного фазового состояния. Для чистых элементов важна любая степень, особенно если это легкоплавкие элементы,

не имеет значения. Сводную таблицу показателей t обычно делят на 3 группы. Кроме легкоплавких элементов, максимально нагревающихся до +600°С, существуют огнеупоры, выдерживающие нагрев выше +1600°С, и среднеплавкие. К этой группе относятся сплавы, образующие ванну плавления при температурах от +600 до 1600°С.

Хром и его сплавы

Один из самых твердых металлов, естественно сине-белого цвета. Температура плавления ниже, чем у рассмотренных до сих пор элементов, и составляет 1907 °С. Однако он до сих пор повсеместно применяется в машиностроении и промышленности, так как хорошо поддается механическим воздействиям, подвергается механической обработке и литью.

Хром особенно ценен в виде спрея. Наносится на изделия для придания им красивого блеска, защиты от коррозии и повышения износостойкости. Процесс называется хромированием.

Хромированные сплавы очень популярны. Ведь даже небольшое количество этого металла в сплаве значительно повышает твердость и стойкость последнего к ударам.

Технология получения

Источником большинства огнеупоров является руда.

Процесс традиционный:

1. Из него удаляются загрязнения.
2. Уточнить (восстановить нужный элемент). Способ извлечения зависит от требуемой степени чистоты металла. Поэтому применяют дуговую, электронно-лучевую или плазменную плавку.
3. Плазма — лучший продукт. Это мелкая гранула, порошок или заготовки (проволока, фольга, блоки, арматура, прокат).

Технология выплавки специфическая, поэтому таким сырьем занимаются специальные компании. В СССР их было всего два.

Обработка тугоплавких металлов возможна только методами порошковой металлургии.

Таблица характеристик

Металлы и сплавы являются незаменимой основой для кузнечного, литейного, ювелирного и многих других направлений производства. Что бы ни делал мастер (золотые украшения, железные ограды, стальные ножи или медные браслеты), для корректной работы он должен знать температуры, при которых плавится тот или иной элемент.

Чтобы узнать этот параметр, нужно посмотреть таблицу. В таблице также можно найти степень прожарки.

Самый тугоплавкий металл: 5 элементов группы + добыча/применение материалов

 

Тугоплавкие металлы трудно поддаются обработке, но как компонент сплавов они незаменимы. В 21 веке сложно представить металлургическую промышленность или любой другой отраслевой сегмент, где можно было бы обойти стороной титан или другие химические элементы рассматриваемой группы.

10 самых твердых металлов в мире

1) Получение и применение тугоплавких металлов

Основной проблемой при извлечении тугоплавких металлов является их химическая активность, препятствующая сохранению элемента в чистом виде. Продукт производства – металлический порошок, извлекаемый на специальной установке.

В 2020 году до сих пор нет высокотехнологичного способа извлечения тугоплавких металлов в чистом виде. Химические варианты имеют существенные недостатки, которые отражаются на производительности производства и качестве конечного продукта. Таблица ниже расскажет о способах извлечения тугоплавких металлов.

Рециркуляция через триоксид водорода	Многоступенчатая технология производства металлического порошка, реализуемая в многотрубных печах с постоянным поддержанием температуры на уровне 800-1000 градусов Цельсия. Экстракционный метод получил наибольшее распространение среди таких тугоплавких металлов, как молибден и вольфрам.	★★★★★
Восстановление перренатом водорода.	Алгоритм используется в промышленном производстве рения. Температурный режим находится в пределах 480-520 градусов. На заключительном этапе производства из стального порошка вымывается щелочь. Для этого используется соляная кислота (раствор) + теплая вода.	★★★
Через соли металлов	Экстракционная схема используется при извлечении тугоплавкого металла молибдена. За основу взята соль аммония элемента + его порошок. Второй добавляют на уровне 6-16% от массы всей смеси. Полученную композицию подвергают термообработке при температуре 550-900 градусов Цельсия в инертной атмосфере. Кроме того, молибден восстанавливается в среде водорода при температурном режиме 820-980 градусов.	★★★★

Полученный порошок перерабатывается в проволоку, арматуру, жесть или фольгу путем прессования в специализированных плавильных печах. Наряду с нагревательным элементом в конструкциях присутствуют напорные компоненты, которые за счет высокой температуры способны деформировать материал как угодно. И все это из-за уязвимости некоторых представителей тугоплавких металлов к сочетанному воздействию температуры и воздуха.

В рамках нашего государства одним из крупнейших производителей порошков тугоплавких металлов является Унечинский металлургический завод. Компания относительно молода, но объемы производства неуклонно растут с каждым кварталом. Основная специализация — чистый вольфрам + его карбиды.

Области применения тугоплавких металлов:

• как добавка в легированную сталь;
• в электротехнике — электроды, нити накала и прочая мелочевка, где нужна теплостойкость;
• автомобильная промышленность. При производстве редукторов, валов, коробок передач и других мелких изделий с повышенной прочностью;
• как элементы двигателей в авиационных системах необходимы сплавы тяжелых металлов;
• сопла ракет и реактивные двигатели постоянно подвергаются значительным термическим нагрузкам, что делает крайне важным изготовление заданных деталей из жаропрочных материалов;
• военная сфера Российской Федерации и всего мира использует тугоплавкие металлы как основу для разработки сплавов, служащих элементами брони, снарядов, патронов и другой военной техники/снаряжения;
• фильтры, красители и покрытия для огнезащитной одежды – эти и другие мелочи являются частью химической промышленности.

Тугоплавкие металлы и атомная энергетика не остались в стороне. Трубы в ядерных реакторах, корпуса атомных электростанций и другие элементы в пунктах выработки электроэнергии, в которых используются жаропрочные материалы, становятся во много раз более безопасными в повседневном использовании человеком.

2) ТОП-5 таблицы Менделеева из числа самых тугоплавких металлов

 

В этом разделе будет рассмотрена основная группа тугоплавких металлов, состоящая из 5 химических элементов. Расширенная версия +9 веществ — спорный вопрос, потому что пиковая температура плавления здесь ниже 2200 градусов Цельсия, что накладывает существенные ограничения на материалы для промышленного применения.

А) Рений (Re)

Распространенность	★★ (2,0 из 5,0)	Общая привлекательность в отрасли ★★★★★ 3.0
Цена	★★ (2,0 из 5,0)
Заявление	★★★(3,0 из 5,0)

Тугоплавкий металл, помещенный в периодической таблице на 75 позицию. Занимает второе место по тугоплавкости в мире. Если рассматривать вещество в стандартных условиях, то мы увидим плотную структуру и серебристый цвет с беловатым блеском. Происхождение самого названия происходит из Германии, а именно реки, где впервые было обнаружено вещество – Рейна.

Обратите внимание: Менделеев заранее предсказал появление рения в таблице. Тогда он назвал его «тримарган». Вывод исследователя основывался на аналогии свойств таблицы Менделеева.

Официальное открытие рения состоялось в 1925 г., что сделало металл одним из самых молодых не только в пределах огнеупоров, но и в масштабах всей системы. Автором открытия стал немецкий химик Нодлак. Первый образец чистого химиката был выделен только в 1928 году, и тогда на грамм приходилось использовать 650+ килограммов молибденита.

Один из самых твердых материалов на земле (4 место). Плотность ткани 21 грамм на кубический сантиметр.	Высокая устойчивость к компонентам воздуха при нормальных для материала условиях хранения/эксплуатации.
Температура плавления составляет более 3200, а температура кипения — более 5600 градусов по Цельсию.	Умеренное окисление при температуре выше 300 градусов и сильное окисление при температуре выше 600 градусов.
В чистом виде порошок рения обладает пластичностью, но после обработки показатели прочности резко возрастают. Причина в высоком модуле упругости материала. Рений способен многократно выдерживать цикл нагрева-охлаждения без потери прочности конструкции.	Устойчив к реакциям с азотными и водородными реагентами. Порошковая форма рения адсорбируется водородом.
Удельное сопротивление металла выше, чем у его конкурентов по тугоплавкой группе.	При нагревании вещества возможны реакции с кислотами на основе хлора и брома, но отношение к серной кислоте, соляной кислоте инертное.

Рений считается одним из самых редких металлов (и веществ) на нашей планете. Стоимость 1 килограмма чистого вещества начинается от 1300 долларов и заканчивается 12000 долларов. Ценник увеличивается по мере увеличения чистоты порошка. Основные точки производства и добычи – Чили, США и Россия. Общий запас рения на 2020 год составляет 13 000 тонн, что позволит обеспечить спрос на металл еще на 150-200 лет.

Использование рения:

• как защитный слой от воздействия агрессивных сред. Хотя покрытие сплавом рения будет намного дороже по сравнению с хромированием;
• как компонент в производстве жаропрочных сплавов;
• в ракетостроении — сопла двигателей и лопатки турбин;
• в военной промышленности для изготовления сплавов высокоэффективных реактивных двигателей;
• в качестве легирующей добавки;
• как добавка в сплавы для изготовления деталей высокой точности;
• из-за его химической стойкости рений используется для покрытия внутренней части резервуаров для хранения агрессивных кислот.

Применительно к биологическим процессам и жизнедеятельности человеческого организма рений здесь неуместен. Хотя металл относится к тугоплавкой группе, его применение в промышленности не так распространено из-за отсутствия объемов и высоких эксплуатационных расходов.

B) Тантал (Ta)

Распространенность	★★★ (3,0 из 5,0)	Общая привлекательность в отрасли ★★★★★ 3,5
Цена	★★★ (3,0 из 5,0)
Заявление	★★★★ (4,0 из 5,0)

Тантал занимает 73-е место в таблице. В стандартных условиях это еще один серебристо-белый металл без каких-либо внешних характеристик. Иногда в оттенках тантала можно встретить голубоватый цвет, который появляется из-за нанесения оксидной пленки. Открытие металла произошло в 1802 году шведским химиком Экебергом, но выделить металл в чистом виде удалось только в 1844 году. Именно поэтому элемент получил название «тантал». Пластическая разновидность тантала была впервые выделена в 1903 году немцем Болтоном.

Плавится при температуре 3000 градусов, а кипит при 5500 градусах.	Окисление происходит только при температуре выше 280 градусов Цельсия. Если речь идет о галогенках, температурный порог составляет 250 градусов.
Несмотря на высокую плотность чистого вещества — почти 17 граммов на кубический сантиметр, пластичность тантала сравнима с золотом.	При повышении температуры вещество вступает в реакцию с C, B, Si, P, Se, Te и многими другими химическими элементами.
Металл является поглотителем газов (геттером). При температуре выше 800°С он может поглощать до 800 объемов поступающего газообразного материала.	В чистом виде металл устойчив к воздействию жидких щелочных металлов, кислот органического происхождения и многих других агрессивных сред.
Обладает парамагнитными свойствами.	По уровню стойкости к реагентам тантал сравнивают со стеклом.
При температуре ниже 4,5 Кельвина он переходит в сверхпроводящее состояние.	Вещество нерастворимо в большинстве кислот/кислотных смесей.

Добыча тантала происходит из танталовой руды. Наиболее важные месторождения расположены во Франции, Египте и Таиланде. Общее процентное содержание тантала в земной коре составляет 2,5*10 до -4 градусов. В зависимости от типа породы содержание фракции может варьироваться в 3-20 раз. Килограмм тантала будет стоить от 240 долларов на рынке металлов. Если человек покупает элемент с высокой степенью чистоты (до 99,9%), он должен заплатить сумму в размере 4000+ долларов.

Использование тантала в промышленности и быту:

• компонент коррозионностойких и жаропонижающих сплавов;
• комплектующие коррозионно-стойкого оборудования в химии — лабораторная посуда, фильтры, тигли и т.п;
• пары и расплавы цезия в наименьшей степени воздействуют на тантал, что позволяет использовать его в теплообменниках атомных энергетических установок;
• как провод в криотронах.

В последние годы тантал также начал появляться в ювелирных изделиях. Это связано с радужной оксидной пленкой. Метод извлечения тантала – хлорирование, восстановление углерода или электрохимическое плавление. На одну тонну тантала чистотой более 80% уходит 3000 тонн руды.

C) Ниобий (Nb)

Распространенность	★★★★(4,0 из 5,0)	Общая привлекательность в отрасли ★★★★★ 4.0
Цена	★★★★(4,0 из 5,0)
Заявление	★★★★(4,0 из 5,0)

Товар имеет 41 серийный номер. Устаревшее название вещества – колумбий. Металл был впервые обнаружен в 1801 году путем выделения его из минерала колумбита. С этим вопросом обратился англичанин Хэтчет. Из-за сильного сходства свойств ниобия и тантала он изначально считался некоторой вариацией другого. Свое нынешнее название элемент получил в 1844 году от немецкого химика Розе, который назвал металл в честь своей дочери.

Химические свойства ниобия:

• не взаимодействует с соляной, ортофосфорной, серной и азотной кислотами;
• может растворяться в едких щелочных растворах и серной кислоте при нагревании до 150+ градусов;
• прокаливание на воздухе приводит к окислению до оксида ниобия, имеющего более 10 модификаций.

Ниобий получают из полиметаллических руд в 3 этапа — вскрытие концентрата, распределение тантала и ниобия в смеси и рафинирование + восстановление элемента его сплавами из полученной смеси. Важнейшим промышленным методом производства является карботермический. Ниобий имеет только один стабильный изотоп, все остальные радиоактивны. Отсюда вытекают физиологические свойства тугоплавкого металла – пыль раздражает кожу глаз, токсичность, паралич конечностей при попадании в организм человека.

Использование ниобия:

• добавка в сплавы для производства деталей самолетов;
• использование для легирования цветных металлов;
• в составе сверхпроводящих элементов;
• в производстве электролитических конденсаторов с высокой удельной теплоемкостью;
• замена тантала в промышленности. Ниобий дешевле и в 2 раза легче;
• в качестве добавки при чеканке коллекционных монет.

Важнейшие месторождения ниобия расположены в США, Японии и Бразилии. В России ниобий добывают на Кольских островах. Биологическая роль ниобия в настоящее время не исследована, особой роли для организма человека он не имеет.

Сварка алюминия электродом

D) Молибден (Мо)

Распространенность	★★★★(4,0 из 5,0)	Общая привлекательность в отрасли ★★★★ 4.0
Цена	★★★★★ (5.0 из 5.0)
Заявление	★★★★(4,0 из 5,0)

Впервые мир услышал о молибдене в 177 году от шведского химика Шееле. В чистом виде (металлический порошок) элемент был получен Берцелиусом в 1817 г восстановлением окисью водорода. Массовая доля молибдена в земной коре составляет от 3*10 до -4 град. Невозможно найти вещество в чистом виде. Процентный прирост элемента в породе растет пропорционально содержанию диоксида кремния. Тип молибдена в природе — молибдатно-сульфидная руда + еще 18 разновидностей минералов с небольшим процентным содержанием вещества.

Высокая твердость вещества – по шкале Мооса твердость составляет 4,5 балла.	Хорошая стабильность чистого вещества при комнатной температуре.
Уровень мягкости металла определяется уровнем его чистоты.	Окисление при повышении температуры выше 400 градусов, а при превышении отметки в 600 процесс ускоряется в 10 раз.
Низкий коэффициент теплового расширения.	Электропроводность по шкале Полинга равна 2,16.
Металл начинает плавиться при температуре более 2600 градусов, а закипает при температуре 4650 градусов по Цельсию.	5 сортов по степени окисления — 2, 3, 4, 5 и 6.

Крупнейшие месторождения молибдена находятся в США, Мексике и Чили. Применительно к России молибден производится на специальном заводе в Сорске. Выделялась и Армения — ее запасы молибдена составляют 7% от мировых. Особенностью тугоплавкого металла является его концентрация среди космических тел. Красные гиганты содержат около 10% чистого вещества.

Применение молибдена:

• для легирования стали как жаропрочного и коррозионностойкого элемента;
• в соединениях молибден выступает катализатором химических реакций;
• используется для получения такнеция-99, который используется в медицине для диагностики рака;
• космическая промышленность — компонент зеркал для лазеров газодинамического типа;
• как нагревательный элемент в высокотемпературных печах сопротивления вакуумного типа;
• держатели крючков в лампах накаливания изготовлены из некачественного молибдена.

Биологическая роль молибдена в жизнедеятельности организма человека была доказана в 1953 г. Элемент усиливает действие антиоксидантов, является чрезвычайно важным веществом для нормального течения процессов тканевого дыхания. Недостаток молибдена в организме снижает защитные функции иммунной системы организма. Молибденовая пыль пагубно влияет на дыхательные пути, вызывая неизлечимое заболевание – пневмокониоз.

Подробное описание самого тугоплавкого металла в мире:

Плавка с расходуемым электродом

Этот процесс, осуществляемый в электродуговых печах в вакууме или атмосфере аргона, используется для получения слитков из многих тугоплавких металлов и их сплавов, особенно из титана и молибдена.

Рис..

Дуговая печь для плавки плавящимся электродом:

1 — вакуумная камера; 2

— загрузочный желоб;
3 —
бункеры для добавок;
четыре
— расходуемый электрод; 5 — корпус электрода;
6
— подающие ролики; 7 — смотровое окно;
восемь
— клапан;
9
– электронный вакуумметр;
10
— вакуумные клапаны; 11 — ловушка;
12
— форвакуумный насос;
1. 3
— пароструйный насос;
четырнадцать
— поддон;
пятнадцать
— подвижное дно формы;
16
— соленоид;
17
– водоохлаждаемый медный кристаллизатор

Водоохлаждаемый медный кристаллизатор помещен в герметичную вакуумную камеру, содержимое которой выступает в роли одного полюса электрической дуги, а другим ее полюсом является автоматически опускаемый плавящийся электрод (рис

.). Из порошка металлов и их смесей прессуют электрод под давлением 197,1–588,3 МН/м 2 , его конец опускают в форму, на стенках которой затвердевает слой расплавленного гарнисажа. Во время плавки кристаллизатор автоматически опускается и вытягивает слиток; для зажигания дуги на дно ее помещают металлический диск. Длина плазменной проволоки 25–30 мм поддерживается и регулируется полем соленоида, что предотвращает перенос дуги на стенки кристаллизатора и вызывает циркуляцию расплава. Предвакуумные и пароструйные насосы поддерживают остаточное давление порядка 133,4·10 -3 -133,4·10 -4 Н/м 2 и откачивают отходящие газы в процессе плавки. Для получения крупных слитков диаметром до 350 мм применяют электрод, наплавляемый аргонно-дуговой сваркой из блоков длиной 500 мм. Дуга работает при постоянном напряжении 30 В и его силе до 100 кА. Так получают молибденовые и титановые слитки массой до 10 т и диаметром ок. 1 м расплавлен.

Сплавы делают то же самое; добавки вводят в электрод в виде богатых лигатур (порошка или стружки), а мелкие — в форме. Недостаточно однородные сплавы переплавляют, используя их в качестве плавящегося электрода.

Цена ниобия

Поскольку элемент не имеет больших месторождений на Земле и имеет сложную технологию производства, цена всегда была очень высокой, а с развитием автомобильной, энергетической, авиационной и космической техники цена постоянно увеличивалась. В то же время были периоды, когда он оставался низким из-за кризисных явлений в мировой экономике.
Цена Nb на мировом рынке в тысячах долларов за метрическую тонну по годам:

• 1940 г. — 0,77162;
• 1950 г. -13 991;
• 2004 г. — 48 372;
• 2010 г. — 41 500;
• 2018 — 42 280.

Азиатско-Тихоокеанский регион по потреблению Nb начал доминировать на мировом рынке с 2021 года, что было обусловлено ростом использования конструкционной стали в автомобильной и аэрокосмической промышленности в таких странах, как Китай, Индия и Япония.

На мировом рынке Nb основным производителем является CBMM (Бразилия), обладающая монополией на поставку с долей 84% мирового рынка.

Другие известные компании:

1. Китайская молибденовая компания. Ltd, Китай NIOBEC (компания Magris Resources), Канада.
2. Алкан Ресорсиз Лтд, США.
3. Современная российская производственная компания Nb in con.
4. Предприятия, остановившие производство: Малышевское ГОУ, ОАО «Забайкальский ГОК», ООО «Стальмаг», ОАО «Вишнегорский ГОК».

Цена ниобия составляет $42 280 тыс за метрическую тонну
Сегодня в России реализуются проекты с инвестициями по восстановлению редкоземельных месторождений и развитию ниобиевой промышленности:

1. Сюжетный проект.
2. Белозиминское месторождение.
3. Катугинское месторождение.
4. Чуктуконское месторождение.
5. Зашихинское поле.
6. Месторождение Улуг-Танзек.

Ожидается, что в течение 2019–2024 годов мировой рынок ниобия будет иметь среднегодовой темп роста 5,90%. Основными факторами, влияющими на него, являются высокий расход Nb в конструкционных сталях и широкое использование сплавов в производстве авиационных двигателей.

Свойства

Чтобы понять, где лучше использовать материал, нужно знать свойства тугоплавких металлов. Из них изготавливают детали промышленного оборудования, машин и электроники. Свойства тяжелых тугоплавких металлов будут описаны ниже.

Физические свойства

Характеристики:

1. Плотность – до 10000 кг/м3. Для вольфрама этот показатель достигает 19 000 кг/м3.
2. Средняя температура плавления составляет 2500 градусов по Цельсию. Самая высокая температура плавления металла у вольфрама – 3390 градусов.
3. Удельная теплоемкость — 400 Дж.

Огнеупорные предметы не выдерживают ударов и падений.

Химические свойства

Химические свойства:

1. Это твердые вещества с высокой химической активностью.
2. Прочная межатомная структура.
3. Стойкость к длительному воздействию кислот и щелочей.
4. Высокий парамагнитный индекс.

Эти материалы имеют некоторые недостатки. Главным из них является сложный процесс обработки и производства изделий из него.