Pontos de fusão de metais e aços - tabela de valores em °C
Os pontos de ebulição são fornecidos para elementos puros a pressões próximas da atmosférica; para ligas multicomponentes, não existe um valor universal único. A densidade é para fins comparativos, tipicamente a cerca de 20 °C e para material sólido. Em telas estreitas, a tabela pode ser rolada horizontalmente – as designações e os valores das espécies não são comprimidos em uma única coluna.
Como ler a tabela? Para metais puros, é fornecida a temperatura de transição sólido-líquido a uma pressão próxima da pressão atmosférica. Para aços, ferros fundidos e ligas, é fornecida a faixa de fusão ou a faixa aproximada para um determinado grupo. Na prática, os dados específicos de cada classe não devem ser substituídos por um valor generalizado, por exemplo, "aço inoxidável 1510°C".
Sólido e líquido: em um pé típico solidus é o limite abaixo do qual o material permanece completamente sólido em equilíbrio, e Liquidus é o limite acima do qual a substância é completamente líquida. Fases sólidas e líquidas frequentemente coexistem entre si. Ponto de fusão não é a temperatura operacional permitida nem a temperatura de recozimento.
Pontos de fusão dos elementos - tabela periódica ampliada de metais e não metais
A tabela a seguir complementa a tabela principal com metais raros, metais de alto ponto de fusão e elementos presentes em ligas técnicas. Os valores foram arredondados para a precisão necessária para estudos de ciência dos materiais; para elementos selecionados, a forma alotrópica é indicada.
Dados suplementares sobre densidade e ponto de ebulição são compilados com base em Sociedade Real de Química – Tabela Periódica oraz PubChem – Densidade de Elementos; para o aço, também foram feitas comparações. BSSA – Faixas de Fusão de Aços Inoxidáveis.
Os pontos de ebulição e as densidades elementares são aproximados e dependem das condições de referência, da pureza e da variedade estrutural. O valor da densidade para o plutônio refere-se à variedade α, enquanto o do fósforo refere-se à variedade branca.
Os valores dos elementos foram compilados com base em dados de referência, incluindo: PubChem – Tabela de Ponto de Fusão i Sociedade Real de Química – Tabela PeriódicaO fósforo branco funde a cerca de 44°C, mas outros alótropos do fósforo comportam-se de maneira diferente; o valor de 44°C não deve ser atribuído a todas as formas desse elemento.
Ponto de fusão dos aços inoxidáveis - graus EN, AISI e duplex
Para aços resistentes à corrosão, é melhor usar os números de código EN em vez de um único valor para toda a família. A composição de cromo, níquel, molibdênio, nitrogênio e carbono altera o processo de solidificação, portanto, as faixas de solidus-liquidus variam entre as classes.
Os limites de solidus e liquidus são valores de referência atribuídos às faixas de fusão publicadas para os respectivos materiais. Eles não representam um resultado de medição individual para cada fusão; ao projetar um processo, consulte a ficha técnica do material selecionado.
Os intervalos são valores comparativos, principalmente de acordo com a lista. Associação Britânica de Aço Inoxidável Com base em dados da ASM e do fabricante. As designações das espécies e as composições químicas devem ser lidas nas normas de materiais apropriadas, por exemplo: PN-EN 10088-1:2024-06Esta norma não substitui uma ficha técnica específica sobre as propriedades térmicas da liga fundida selecionada.
Pontos de fusão das ligas de níquel – INCONEL, INCOLOY, MONEL e HASTELLOY
Na nomenclatura comercial, a designação da liga específica é particularmente importante. O nome "Inconel" ou "Hastelloy" por si só não indica um ponto de fusão, pois abrange materiais com composições químicas diferentes.
Os dados comparativos provêm das características e fichas técnicas dos fabricantes, incluindo: Metais Especiais – Liga 601 i Haynes – C-276O parâmetro do ponto de fusão não determina a temperatura operacional permitida do produto, a durabilidade dos gases de escape ou a resistência à fluência.
Ponto de fusão do latão, bronze, ferro fundido e outras ligas
Uma liga multicomponente geralmente não possui um único ponto de fusão. Para nomes genéricos como latão ou bronze, apenas uma faixa aproximada pode ser fornecida; uma ficha técnica específica da liga é necessária para o projeto de fundição.
Por que os aços e as ligas metálicas derretem em uma faixa de temperaturas?
Em um metal puro, em equilíbrio, a transição entre sólido e líquido ocorre a uma temperatura característica para uma dada pressão. Em ligas químicas, o curso da transição depende de como os componentes se distribuem entre as fases líquida e sólida. Quando a temperatura excede o solidus, o primeiro líquido pode aparecer; a fusão completa ocorre somente acima do liquidus. Entre esses limites, existe uma região bifásica, frequentemente chamada de zona pastosa.
- Sólido – o limite inferior da faixa de fusão; ao resfriar abaixo desse limite, o líquido restante desaparece.
- Líquido – o limite superior da faixa; acima dele, a liga é completamente líquida.
- Eutética – Para uma composição eutética específica, a solidificação pode ocorrer a uma temperatura característica.
- Segregação de composição – O enriquecimento localizado de certos elementos em determinadas áreas pode levar ao aparecimento de líquido a uma temperatura inferior à esperada para a composição nominal da liga.
Por exemplo, para aço 1.4301 / AISI 304 As listas indicam 1400–1450°C, enquanto para 1.4404/316L 1375–1400 °C. Essas diferenças são importantes em aplicações de soldagem e fundição, mas não significam que um determinado material possa ser operado continuamente próximo ao limite inferior da faixa de fusão.
Como a composição química altera o ponto de fusão do aço?
A importância de cada adição individual é melhor compreendida com base nos sistemas de fases e na composição completa do aço. O elemento de liga em si nem sempre "eleva" ou "diminui" o ponto de fusão em todas as combinações, pois as reações entre os componentes e o equilíbrio de fases são determinantes.
- Carbono (C): No sistema Fe-C, o aumento do teor de carbono, partindo do ferro puro em direção à composição eutética, reduz a temperatura de solidificação. Contudo, isso não significa que todos os aços com alto teor de carbono tenham um ponto de fusão de 1100 °C.
- Cromo (Cr): Afeta a estabilidade de fase e o grau de solidificação, dependendo de outros elementos, incluindo níquel, carbono e nitrogênio. Não é possível atribuir a ela uma única direção de mudança constante.
- Níquel (Ni): Como elemento formador de austenita, altera o arranjo de fases do aço Fe-Cr-Ni e, consequentemente, as características de fusão; toda a classe deve ser analisada.
- Molibdênio (Mo) i manganês (Mn): afetam o equilíbrio de fases e as características do metal líquido e em processo de solidificação, sendo que a direção e a escala das alterações dependem da concentração.
- Enxofre (S) oraz fósforo (P): Pode promover áreas localizadas com ponto de fusão reduzido e aumentar a suscetibilidade a fissuras a quente, especialmente durante a segregação.
Temperatura de fusão e temperatura operacional permitida do aço
O ponto de fusão indica quando um material começa a se liquefazer, mas não indica se ele manterá sua capacidade de suportar carga por um ano, uma década ou um número específico de ciclos térmicos. O aço pode perder resistência, sofrer fluência, oxidar rapidamente ou sofrer alterações estruturais a temperaturas muitas vezes inferiores à temperatura de solidificação.
- Resistência ao calor Significa principalmente resistência à oxidação e à ação de gases quentes; depende da atmosfera, da temperatura e do tempo.
- Resistência à fluência Descreve a capacidade de suportar cargas mecânicas de longo prazo em altas temperaturas, levando em consideração a fluência.
- Estabilidade da microestrutura limita o escopo de aplicação de algumas ligas; a separação de fases indesejáveis pode ocorrer bem abaixo do ponto de fusão.
Portanto, ao selecionar um material para um forno, trocador de calor ou sistema de gases de combustão, é importante considerar a temperatura de operação em relação às propriedades em altas temperaturas, a composição atmosférica e a vida útil, e não apenas o valor do ponto de solidificação. Mais sobre processos de degradação: corrosão em alta temperatura oraz propriedades físicas dos metais.
A importância dos pontos de fusão na soldagem, fundição e tratamento térmico.
Soldagem a quente e fissuração
W soldagem de aços inoxidáveis A faixa de solidificação e a segregação dos componentes da solda influenciam o risco de fissuras de cristalização. A poça de fusão solidifica sob condições térmicas específicas, e áreas locais enriquecidas com elementos de baixa solubilidade podem permanecer líquidas por mais tempo. No entanto, a escolha do material de adição não é determinada apenas pela similaridade do ponto de solidificação: a composição química, as propriedades da junta, a resistência à corrosão e a tecnologia de soldagem também são importantes.
Fundição, canais de alimentação e contração de solidificação
Na engenharia de fundição, o conhecimento das temperaturas de liquidus e solidus auxilia na seleção das temperaturas de vazamento e na previsão do comprimento da zona de solidificação. A fluidez do metal líquido, a contração volumétrica, a dissipação de calor e a capacidade dos canais de alimentação de conduzir a peça fundida também são fatores importantes. Um ponto de fusão mais baixo não garante melhor fluidez.Assim como um ponto de fusão mais alto não significa automaticamente maior encolhimento.
Forjamento, laminação e tratamento térmico
Zakresy forjamento a quenteA temperatura de fusão, laminação e recozimento são determinados com base no comportamento de uma determinada classe de aço no estado sólido: plasticidade, taxa de deformação, transformações de fase e tendência ao superaquecimento. Essas características estão abaixo da faixa de fusão, embora o derretimento localizado dos contornos de grão possa representar um risco em caso de superaquecimento.
Como se mede o ponto de fusão do aço e dos metais?
As medições em laboratório distinguem entre a temperatura da amostra, o sinal de transformação e as condições experimentais. Para ligas metálicas, os resultados dependem de fatores como a taxa de aquecimento ou resfriamento, o histórico do material e o método utilizado para determinar o início ou o término do efeito térmico.
Um exemplo de padrão metodológico é ASTM E794-24 – Determinação dos pontos de fusão e cristalização por análise térmicaSeu escopo se aplica a materiais com ponto de fusão distinto e não constitui um procedimento universal para todas as ligas de aço multicomponentes. Em testes de alta temperatura, são selecionados equipamentos, atmosfera e método adequados para a interpretação dos resultados.
Quais metais têm os pontos de fusão mais altos e mais baixos?
O ponto de fusão mais alto entre os metais é wolfram – cerca de 3422°C. O grupo de metais particularmente refratários também inclui o rênio, o ósmio, molibdênio e tântalo. Valores significativamente mais baixos são encontrados para mercúrio (−38,8 °C), gálio (29,8 °C), potássio (63,4 °C) e sódio (97,7 °C). Um ponto de fusão baixo é importante para soldas e fusíveis térmicos; um ponto de fusão alto é importante para componentes de vácuo e de alta temperatura, entre outros.
No entanto, essas relações não constituem uma simples classificação de resistência operacional. Por exemplo, o tungstênio pode ter um ponto de fusão muito alto, mas em ar quente requer atenção à intensa oxidação, o que limita suas aplicações sem uma atmosfera protetora.
Perguntas frequentes sobre o ponto de fusão – FAQ
Qual é o ponto de fusão do aço?
Não existe um valor único que sirva para todos os aços. Para muitos aços carbono, a faixa de referência situa-se aproximadamente entre 1425 e 1540 °C, mas depende da composição química e do tipo de material.
A que temperatura o aço inoxidável 304 derrete?
Para o aço inoxidável 1.4301 / AISI 304, geralmente é indicada uma faixa de temperatura de aproximadamente 1400–1450°C.
A que temperatura o aço 316L derrete?
Para o aço inoxidável 1.4404 / AISI 316L, a faixa característica é de aproximadamente 1375–1400°C.
Qual é o ponto de fusão do aço duplex 2205?
Para 1.4462 / 2205, geralmente se indica uma temperatura aproximada de 1385–1445°C.
Qual é o ponto de fusão do ferro?
O ferro puro (Fe) funde a aproximadamente 1538°C à pressão atmosférica.
Qual é o ponto de fusão do alumínio?
Para o alumínio puro, o valor é de aproximadamente 660,3°C; as ligas de alumínio têm características de solidificação diferentes.
Qual é o ponto de fusão do cobre?
O cobre puro tem um ponto de fusão de aproximadamente 1084,6°C.
Qual é o ponto de fusão do latão?
O latão é uma família de ligas de cobre e zinco. Os pontos de fusão variam e, para muitas variedades, situam-se aproximadamente entre 900 e 1050 °C.
Qual é o ponto de fusão do estanho?
O estanho puro funde a aproximadamente 231,9°C.
Qual é o ponto de fusão do tungstênio?
O tungstênio funde a aproximadamente 3422°C e tem o ponto de fusão mais alto de todos os metais.
O que significam solidus e liquidus?
O solidus é o limite inferior da faixa de fusão de uma liga, e o liquidus é o limite da fusão completa. Entre eles, as fases líquida e sólida podem coexistir em equilíbrio.
O ponto de fusão indica a temperatura máxima de operação?
Não. Fluência, resistência ao longo do tempo, oxidação, corrosão e estabilidade microestrutural também determinam a temperatura operacional permitida.
Um teor de carbono mais elevado sempre diminui o ponto de fusão do aço?
No sistema Fe-C, o aumento do teor de carbono dentro de uma determinada faixa reduz a temperatura de solidificação, mas em aços reais com outras adições, a resposta requer a análise de toda a composição.
O aço começa a derreter durante o processo normal de têmpera?
Não. O endurecimento típico ocorre no estado sólido, a temperaturas significativamente inferiores à temperatura de solidificação. A fusão pode resultar de aquecimento inadequado ou excessivo.
Seleção de materiais para operação em temperaturas elevadas
Ao encomendar barras, chapas, tubos e peças forjadas, é importante fornecer as especificações necessárias. um tipo específico de aço ou liga, faixa de temperatura operacional, duração da carga e ambiente operacional. A seleção do material não deve ser baseada apenas na comparação do ponto de fusão. Listas de classes podem ser encontradas na seção tipos de aço e ligas especiaise uma discussão mais ampla sobre propriedades térmicas na seção propriedades físicas do aço e dos metais.
Não sabe a espécie exata? Ao selecionar um material para aplicações em altas temperaturas, não apenas o ponto de fusão e a composição química são importantes, mas também a resistência ao calor, a resistência à fluência, as condições de carregamento e o formato desejado do produto. É importante especificar esses detalhes na fase de solicitação de orçamento.