Температура плавлення хімічно чистого заліза становить 1539 про С. Технічно чисте залізо, отримане в результаті окисного рафінування, містить певну кількість розчиненого в металі кисню. З цієї причини температура його плавлення знижується до 1530 о С.
Температура плавлення сталі завжди нижча за температуру плавлення заліза в зв'язку з наявністю в ній домішок. Розчинені в залозі метали (Mn, Cr, Ni. Co, Mo, V і ін.) Знижують температуру плавлення металу на 1 - 3 ° С на 1% введеного елемента, а елементи з групи металлоидов (C, O, S, P і ін.) на 30 - 80 о С.
Протягом більшої частини загальної тривалості плавки температура плавлення металу змінюється головним чином в результаті зміни змісту вуглецю. При концентрації вуглецю 0,1 - 1,2%, яка характерна для доведення плавки в сталеплавильних агрегатах, температуру плавлення металу з достатньою для практичних цілей точністю можна оцінити з рівняння
Теплота плавлення заліза становить 15200 Дж / моль або 271,7 кДж / кг.
Теплота випаровування заліза становить 352,5 кДж / моль або 6300 кДж / кг.
Тиск насиченої пари заліза (PFe. Па) можна оцінити за допомогою рівняння
де Т - температура металу, К.
Результати розрахунку тиску насиченої пари заліза при різних температурах, а також змісту пилу в окислювальному газовій фазі над металом (X. г / м 3) представлені в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 - Тиск насиченої пари заліза і запиленість газів при різних температурах
Динамічна в'язкість. Коефіцієнт динамічної в'язкості рідини () визначається зі співвідношення
де F - сила взаємодії двох рухомих шарів, Н;
S - площа дотику шарів, м 2;
- градієнт швидкості шарів рідини по нормалі до напрямку потоку, с -1.
Динамічна в'язкість сплавів заліза зазвичай змінюється в межах 0,001 - 0,005 Па • с. Її величина залежить від температури і вмісту домішок, головним чином вуглецю. При перегрів металу над температурою плавлення вище 25 - 30 о С вплив температури не суттєво.
Кінематична в'язкість рідини являє собою швидкість передачі імпульсу в потоці одиничної маси. Її величина визначається з рівняння
де - щільність рідини, кг / м 3.
Величина динамічної в'язкості рідкого заліза близька до 6 • 10 -7 м 2 / с.
Щільність заліза при 1550 - 1650 ° С дорівнює 6700 - 6800 кг / м 3. При температурі кристалізації щільність рідкого металу близька до 6850 кг / м 3. Щільність твердого заліза при температурі кристалізації дорівнює 7450 кг / м 3. при кімнатній температурі - 7800 кг / м 3.
Зі звичайних домішок найбільший вплив на щільність розплавів заліза надають вуглець і кремній, знижуючи її. Тому звичайного складу рідкий чавун має щільність 6200 - 6400 кг / м 3. твердий при кімнатній температурі - 7000 - 7200 кг / м 3.
Щільність рідкої і твердої стали займає проміжне положення між густиною заліза і чавуну і становить відповідно 6500 - 6600 і 7500 - 7600 кг / м 3.
Питома теплоємність рідкого металу практично не залежить від температури. В оціночних розрахунках величину її можна приймати на рівні 0,88 кДж / (кг • К) для чавуну і 0,84 кДж / (кг • К) для сталі.
Поверхневий натяг заліза має максимальне значення при температурі близько 1550 о С. В області більш високих і низьких температур величина його зменшується. Це відрізняє залізо від більшості металів, для яких характерне зниження поверхневого натягу при підвищенні температури.
Поверхневий натяг рідких сплавів заліза істотно змінюється в залежності від хімічного складу і температури. Зазвичай воно змінюється в межах 1000 - 1800 мДж / м 2 (рисунок 1.1).
Малюнок 1.1 - Вплив домішок на величину поверхневого натягу сплавів заліза
Розчинність. Дуже обмежену розчинність в рідкому і твердому залозі мають лужні (Li, Na, K, Rb, Cs) і лужноземельні (Mg, Ca, Ba, Sr) метали. Крім того практично нерозчинними є Ag, Cd і Bi.
До числа металів, що мають необмежену розчинність в залозі, відносяться Mn, Ni, Co, Cu, Al, Sb, Ce і все рідкоземельні метали.
Обмеженою розчинністю в залозі володіють Cr, V, Mo, W, Ti, Zr, Pb, Sn, Pt та ін. Але при високих температурах всі метали цієї групи, крім Pb і Sn, розчиняються в розплавах заліза в необмежених кількостях.