TOPIENIE METALI  I 

STOPÓW ODLEWNICZYCH

dr hab.inż. Andrzej 

Modrzyński

prof.nadzw.PP

 

 

TOPIENIE METALI I 

STOPÓW ODLEWNICZYCH



 TOPIENIE – ZESPÓŁ ZABIEGÓW 

MAJĄCYCH NA CELU ZMIANĘ STANU 

SKUPIENIA METALU ZE STANU 

STAŁEGO W STAN CIEKŁY



 CEL PROCESU – TWORZENIE 

STOPÓW LUB PRZETAPIANIE GĄSEK 

LUB  ZŁOMU ( RECYKLING ) W CELU 

PRZYGOTOWANIA CIEKŁEGO 

METALU DO WYPEŁNIENIA FORMY 

ODLEWNICZEJ 

 

 

PROCES TOPIENIA

 

PROCES TOPIENIA 

WYWOŁUJE :



Zmianę struktury metali 
i stopów,



Zmianę właściwości 
metali i stopów

 

 

WYKRES RÓWNOWAGI 

TERMODYNAMICZNEJ 

METALI

P

MP
a

T,

o

K

Ciec
z

Ciało stałe

gaz

K

r

A

C

B

 

 

WYKRES RÓWNOWAGI 

TERMODYNAMICZNEJ 

METALI

K

r

 – punkt krytyczny ( współistnienie 

trzech stanów skupienia

A- K

r

 – krzywa sublimacji

B- K

r

 – krzywa parowania 

C- K

r

 – krzywa topnienia

 

 

WYKRES RÓWNOWAGI 

TERMODYNAMICZNEJ 

METALI

Z wykresu można wysnuć 

następujące wnioski :

1.

 Ciśnienie (p) ma mały wpływ 
na krzywą C- K

r,

2.

 

Temperatura topnienia 

wzrasta wraz ze wzrostem 
ciśnienia (p)

 

 

PROCES TOPIENIA

Proces topienia najczęściej 

realizowany jest poprzez 
doprowadzenie ciepła

 

 

PROCESY 

PIROMETALURGICZNE

Ciepło jest wytwarzane poprzez 

spalanie paliwa :



 stałego



 ciekłego



 gazowego

 

 

PROCESY 

ELEKTROTERMICZNE

W TYCH PROCESACH ŹRÓDLEM CIEPŁA 

JEST :



 ŁUK ELEKTRYCZNY



 GRZANIE INDUKCYJNE



 GRZANIE OPOROWE



 GRZANIE STRUMIENIEM 
ELEKTRONÓW



 GRZANIE PLAZMOWE 

 

 

UKŁAD METALURGICZNY

Atmosfera 
pieca

ŻUŻEL

CIEKŁY METAL

WYŁOŻENIE OGNIOTRWAŁE

ŹRÓDŁO 
CIEPŁA

 

 

ŹRÓDŁO CIEPŁA



 

ŹRODŁO CIEPŁA 

WYTWARZA TZW. CIEPŁO 
ROZPORZĄDZANE - Q

C

 

 

CIEPŁO ROZPORZĄDZANE - Q

C

CIEPŁO AKUMULACYJNE – Q

A

ZGROMADZONE W MASIE UKŁADU

CIEPŁO UŻYTECZNE – Q

U

CIEPŁO AKUMULACYJNE WSADU 
NIEZBĘDNE DO PRZEGRZANIA 
WSADU DO TEMPERATURY 
TOPNIENIA

CIEPŁO STRAT – Q 

STR

CIEPŁO WYPROWADZONE Z 
UKLADU DO OTOCZENIA

 

 

CIEPŁO UŻYTECZNE

 

Q

U

 = Q

A

 + Q

P

 + Q

R

Q

A

 – Ciepło akumulowane 

wsadu,

Q

P  

-  Ciepło przemiany

Q

R

 – Ciepło reakcji chemicznych 

 

 

CIEPŁO AKUMULACYJNE 

WSADU

Q

A

 = M

W

·c T

M

W

 – masa wsadu

c - ciepło właściwe
T  - przyrost temperatury

 

 

CIEPŁO PRZEMIANY

Q

P

 =  M · C

pi

 

C

pi

 -  ciepło przemiany 

alotropowej,ciepło topnienia 
( kJ/kg)

 

 

CIEPŁO REAKCJI 

CHEMICZNYCH

Wypadkowy efekt cieplny reakcji
chemicznych zachodzących w metalu
lub stopie podczas procesu 

 

 

OBLICZENIE WARTOŚCI Q

U

Q

U

 = M [ c

sr

 ( T

p

 – T

o

) + L

p

 

+ c

sr

(T

t

-T

p

) + L

t

 + c

l

 ( T

r

-T

t

)

M- masa wsadu,
T

p

- temperatura przemiany alotropowej,

T

o

- temperatura otoczenia,

T

r

- temperatura przegrzania,

C

s

 – śr. ciepło właściwe w stanie stałym,kJ/kgK

C

l

 - śr. ciepło właściwe w stanie ciekłym,kJ/KgK

L

p

- ciepło przemiany , kJ/kg

L

t

 – ciepło topnienia, kJ/kg

 

 

ILOŚĆ CIEPŁA NIEZBĘDNA 

DO STOPIENIA 1kg WSADU



 W celu stopienia 1kg wsadu 
metalowego należy do układu 
doprowadzić energię cieplną w 
ilości: 

Q

A

 = Q

U

 + Q

strat