Tavení čistých kovů a slitin

Tavení čistých kovů

Přechod kovu z pevného do kapalného skupenství nazýváme tavením a teplotu k tomu potřebnou teplotou tání.

Přiváděná tepelná energie se mění na kinetickou a při zahřívání se začínají jednotlivé atomy v základní mřížce pohybovat. Přitom rostou více odpudivé síly a celá atomová mřížka se zvětšuje. Jev se nazývá teplotní expanze. U protetických slitin se její velikost pohybuje od 1,3 do 2,7 % podle druhu slitiny. Při dalším přívodu tepla je pohybová energie atomů tak veliká, že opouštějí mřížku a krystal se rozpadá – je dosaženo bodu tání. I když zahříváme dále, teplota taveniny nestoupá, dokud se krystalická mřížka celého objemu taveného kovu zcela nerozpadne a nedojde k úplnému roztavení. Tento časový úsek se nazývá prodleva a množství tepla, které je během ní dodáno a je potřebné ke změně skupenství, se nazývá skupenské teplo.

Přechod z uspořádaného krystalického stavu do neuspořádaného stavu taveniny je provázen dalším velkým zvětšením objemu asi o 5 %.

Pokračujeme-li v dalším zahřívání taveniny, stoupá teplota až k bodu varu, kterého však při laboratorním zpracování nikdy nedosahujeme.

Celý pochod je reverzibilní a při chladnutí má opačný průběh, včetně prodlevy, při níž dojde k opačné změně skupenství. Čistý kov má bod tání totožný s bodem tuhnutí a teplota kovu během prodlevy se nemění. Skupenské teplo se nyní uvolní jako krystalizační teplo.

Teplotní křivka tavení čistého kovu

Skupenské teplo potřebné k roztavení některých kovů

Tavení slitin

Průběh teplotních změn při zahřívání slitin v laboratoři se liší od zahřívání čistých kovů. Od začátku zahřívání stoupá teplotní křivka pravidelně až k určitému bodu nazývanému solidus, v němž začíná slitina tát. Vzestup teploty se v něm ale nezastavuje, pouze nadále stoupá méně strmě. Po dosažení druhého bodu zvaného likvidus, je slitina zcela roztavená a teplotní křivka začne opět prudce stoupat. V teplotním rozsahu pod solidem je celý objem slitiny ve fázi tuhé, mezi solidem a likvidem jsou obě fáze vedle sebe a nad likvidem je celá slitina roztavená. Z toho také vyplývají závěry významné pro strukturu slitin: Pod solidem a nad likvidem jsou homogenní, ale mezi solidem a likvidem jsou vždy heterogenní.

Pro praktickou potřebu je výhodné znát oba body ohraničující počátek a konec tání slitiny. Pokud je v továrních návodech na zpracování různých slitin uváděn jen jeden, je to vždy likvidus.

 Teplotní křivka tavení slitin