Schmelzpunkte von eisenhaltigen und nichteisenhaltigen Metallen: Eine vollständige Tabelle

Der Schmelzpunkt ist ein entscheidender Faktor, der bei der Verarbeitung metallischer Werkstoffe zu berücksichtigen ist. Er ist definiert als die Temperatur, bei der eine reine Substanz unter einem bestimmten Druck von einem festen in einen flüssigen Zustand übergeht. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die chemischen Potenziale der festen und der flüssigen Phase im Gleichgewicht.

Die Schmelzpunkte von Metallen variieren stark zwischen den verschiedenen Elementen und Legierungen. Das Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt ist Wolfram (W) mit 3422°C (6192°F), während Quecksilber (Hg) mit -38,83°C (-37,89°F) unter Standardatmosphärendruck den niedrigsten Schmelzpunkt unter den Metallen hat.

Die Kenntnis der Schmelzpunkte ist bei Metallverarbeitungsprozessen wie Gießen, Schweißen und Wärmebehandlung von entscheidender Bedeutung. Er bestimmt die für Phasenübergänge benötigte Energie, beeinflusst die Wahl der geeigneten Verarbeitungstemperaturen und wirkt sich auf die Mikrostruktur und die Eigenschaften des Endprodukts aus.

Bei praktischen Anwendungen ist es wichtig zu wissen, dass Verunreinigungen, Legierungselemente und Druck den Schmelzpunkt von Metallen erheblich verändern können. Wenn man beispielsweise Eisen Kohlenstoff hinzufügt, sinkt sein Schmelzpunkt, was für die Stahlherstellung von grundlegender Bedeutung ist.

Bei stark dispergierten Metallnanopartikeln sind die Oberflächeneffekte zudem nicht zu vernachlässigen. In diesen Nanosystemen hängt das chemische Potenzial nicht nur von Temperatur und Druck, sondern auch von der Partikelgröße ab, was zu einem größenabhängigen Schmelzverhalten führt. Dieses Phänomen ist vor allem bei fortschrittlichen Fertigungsprozessen mit nanostrukturierten Materialien von Bedeutung.

Einfach ausgedrückt, kann nur ein bestimmter Schmelzpunkt die Form des Metalls verändern, so dass unterschiedliche Produkte geschmiedet werden können.

Daher sollten wir vor der Verarbeitung zunächst den Schmelzpunkt der verschiedenen Metalle kennen.

Tauchen wir ein in den Schmelzpunkt der verschiedenen Eisenmetalle und Nichteisenmetalle.

Im Periodensystem der Elemente sind Silizium und Bor zwei Nichtmetalle mit Schmelzpunkten von 1420°C bzw. 2300°C. Diese Werte sind jedoch nicht die Extremwerte, wenn man alle Elemente betrachtet.

Die Tabelle gibt einen klaren Einblick in die Schmelzpunkte der verschiedenen Elemente, einschließlich der Metalle. Sehen wir uns die Elemente mit den höchsten und niedrigsten Schmelzpunkten unter den Metallen an.

Cäsium, ein silbrig-weißes Alkalimetall, das 1860 entdeckt wurde, hat mit 28,5°C (83,3°F) einen der niedrigsten Schmelzpunkte unter den Metallen. Damit ist es bei etwas über Raumtemperatur flüssig und hat nach Quecksilber den zweitniedrigsten Schmelzpunkt unter den metallischen Elementen.

Am anderen Ende des Spektrums steht Wolfram, das den höchsten Schmelzpunkt unter den reinen Metallen hat. Der Schmelzpunkt von Wolfram, das 1783 von spanischen Chemikern entdeckt wurde, liegt bei 3414 °C und macht es außergewöhnlich hitzebeständig und wertvoll für Hochtemperaturanwendungen.

Es ist erwähnenswert, dass einige Verbindungen sogar den Schmelzpunkt von Wolfram übertreffen. So weisen bestimmte Karbide sogar noch höhere Schmelzpunkte auf. Tantalcarbid (TaC) und Hafniumcarbid (HfC) haben Schmelzpunkte von 3880°C bzw. 3900°C, was ihre außergewöhnliche thermische Stabilität unterstreicht.

Diese extremen Schmelzpunkte zeigen die große Bandbreite der thermischen Eigenschaften der verschiedenen Elemente und Verbindungen und verdeutlichen ihre vielfältigen Anwendungen in der Materialwissenschaft und -technik.