W zależności od struktury może się cechować różną temperaturą topnienia stali. Większość narzędzi i elementów stalowych pracuje w zakresach temperatur dalekich od punktu topnienia. Stąd też większość finalnych użytkowników wyrobów stalowych nie spotyka się w praktyce z tym zagadnieniem. Jednak pracując w obszarze obróbki czy wytwarzania stali wiedza ta staje się kluczowa dla poprawnego przeprowadzenia procesu technologicznego. Kiedy pracujemy w obszarze obróbki czy wytwarzania stali kluczowa dla poprawnego przeprowadzanie procesu technologicznego staje się wiedza jaka jest temperatura topnienia stali.
Skąd biorą się różnice w temperaturze topnienia różnych gatunków stali?
Powszechność zastosowań stali wynika z faktu, iż jest to jeden z najbardziej uniwersalnych materiałów. Stal w zależności od składu chemicznego, strukturalnego oraz fazowego może przejawiać bardzo różne właściwości.
Jak wszyscy intuicyjnie wiedzą, aby obrabiać dany materiał potrzebne jest narzędzie, które będzie twardsze od obrabianego elementu. Co jest fenomenem, w przypadku stali możliwe jest, aby pręt stalowy podzielić na dwie części, a następnie po odpowiedniej obróbce cieplnej użyć jednej części do obrabiania drugiej. Z czego wynikają te niesamowite właściwości?
Co to jest stal?
Stal jest stopem żelaza z węglem. Wszystkie pierwiastki chemiczne dodawane do stali w procesie wytwarzania w celu modyfikacji jej właściwości są określane mianem pierwiastków stopowych. W tej roli występują chrom, krzem, mangan, nikiel, niob, bor, molibden i wiele innych. Mogą one zwiększać twardość, ciągliwość czy modyfikować temperaturę topnienia.
W zależności od zawartości składników modyfikujących stal może posiadać strukturę ferrytyczną lub austenityczną. To decyduje o jej właściwościach magnetycznych, wytrzymałościowych oraz wysokości temperatury topnienia.
Jak temperatura topnienia stali wpływa na jej własności?
Temperatura topnienia stali jest istotna dla osób odlewających elementy stalowe. W przypadku obróbki plastycznej stali procesy technologiczne prowadzi się w trzech podstawowych zakresach: obróbka na zimno, ciepło i gorąco. Temperatura topnienia stali jest w tym przypadku również krytyczna. Zakresy orientacyjnie wyznacza się w odniesieniu do temperatury topnienia materiału. W zależności od gatunku stali, procesu i technologii zakresy te oczywiście mogą się mocno różnić między sobą. W uproszczeniu można powiedzieć, iż z obróbką na zimno mamy do czynienia do ok. 0,4 Tt, a z obróbką na gorąco powyżej 0.9 Tt.
Ile wynosi temperatura topnienia stali?
Jak wspomniano powyżej, właściwości stali bardzo różnią się w zależności od jej gatunku. Ponadto w przypadku stopów można mówić tylko o zakresie temperatury topnienia, gdyż ze względu na obecność wielu różnych pierwiastków punkt topnienia nie jest jasno określony.
Stale węglowe topią się w zakresie 1370 – 1540 st. C, natomiast w przypadku stali nierdzewnych temperatury te wynoszą ok. 1400 – 1530 st. C (czyste żelazo topi się w temperaturze 1538 st. C, jednakże czyste żelazo nie znajduje wielu zastosowań praktycznych, gdyż jest zbyt miękkie).
Jak się wyznacza temperaturę topnienia stali?
Do wyznaczenia temperatury topnienia stali potrzebny jest odpowiedni piec wyposażony w termoparę umożliwiającą precyzyjny pomiar temperatury w wysokim zakresie.
Podczas przejścia ze stanu stałego w stan ciekły konieczne jest doprowadzenie energii. Gdy zaczyna się proces topnienia temperatura próbki przestaje rosnąć. Układ pomiarowy rejestruje temperaturę w funkcji czasu, ponowny wzrost temperatury jest obserwowany po całkowitym stopieniu się badanego materiału. Zarejestrowane zmiany temperatury w odniesieniu do czasu pozwalają wyznaczyć zakres temperatur topnienia.
Co topi się w najwyższej temperaturze?
Do metali które posiadają jedną z najwyższych temperatur topnienia zaliczamy wolfram 3400 stopni oraz ren z nieco niższą temperaturą 3186 stopni.