ВОЛЬФРАМОВАЯ СТАЛЬ
Содержание в стали вольфрама придает ей значительную твердость и заметно повышает температуру плавления. Применяется она для рессор, снарядов, денежных шкафов, для режущих инструментов (с присадкой молибдена? "самозакаливающаяся" сталь) и т. д. В общем можно различать два класса В. стали: бедную и богатую вольфрамом. При содержании вольфрама до 10 % сталь с 0,2 % С по микроструктуре близка к обыкновенной стали; при высшем содержании вольфрама появляется в стали целый ряд кристаллических включений, препятствующих, напр. прокатке. При 0,8 % С кристаллы эти являются уже при 5 % W. По составу они представляют, вероятно, C + W. Бедная вольфрамом сталь? по микроструктуре перлитическая, обладает свойствами, аналогичными обыкновенной стали, только, при том же содержании С, временное сопротивление, предел упругости и твердость больше, а удлинение, уменьшение площади поперечного сечения при разрыве и сопротивление удару тем меньше, чем больше W; разница эта иногда довольно значительна. Закалку и отжиг такая сталь принимает сильнее обыкновенной. Богатая вольфрамом сталь со включениями карбида обладает, при том же содержании С, меньшим временным сопротивлением и пределом упругости, чем предыдущая. Сопротивление удару почти не зависит от содержания С и W. Закалка при 850¦ вызывает весьма тонкое появление мартенсита; она сильно увеличивает временное сопротивление, предел упругости и твердость такой В. стали.
Брокгауз и Ефрон. Энциклопедия Брокгауза и Ефрона. 2012
Смотрите еще толкования, синонимы, значения слова и что такое ВОЛЬФРАМОВАЯ СТАЛЬ в русском языке в словарях, энциклопедиях и справочниках:
- ВОЛЬФРАМОВАЯ СТАЛЬ
Содержание в стали вольфрама придает ей значительную твердость и заметно повышает температуру плавления. Применяется она для рессор, снарядов, денежных шкафов, … - СТАЛЬ
СТВОЛЬНАЯ — сталь, отличающаяся прочностью, вязкостью, упругостью и устойчивостью к коррозии; включает железо, углерод, марганец, кремний, хром, ванадий, молибден и … - СТАЛЬ в Иллюстрированной энциклопедии оружия:
ДАМАССКАЯ — см. дамаск … - СТАЛЬ в Иллюстрированной энциклопедии оружия:
ДАМАССКАЯ — 1. См булат. 2. См. … - СТАЛЬ в Библейской энциклопедии Никифора:
- это крепкое и топкое железо, которое добывается из лучшей железной руды посредством многократного плавления и горения. см. Железо … - СТАЛЬ в Высказываниях великих людей:
В России все секрет, и ничто не тайна. А. Сталь - Во всякой стране молодое поколение - всегда иностранцы. А. … - СТАЛЬ в Большом энциклопедическом словаре:
(польск. stal от нем. Stahl), сплав Fe (основа) с С (до 2%) и др. элементами. Получают главным образом из смеси … - СТАЛЬ
ежемесячный научно-технический и производственный журнал, орган министерства чёрной металлургии СССР и Центрального правления Научно-технического общества чёрной металлургии. Выходит с 1941 … - СТАЛЬ МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ
- СТАЛЬ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
см. … - СТАЛЬ в Современном энциклопедическом словаре:
- СТАЛЬ в Энциклопедическом словарике:
(от немецкого Stahl), ковкий сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Получают главным образом из смеси чугуна со … - СТАЛЬ в Энциклопедическом словаре:
, -и, ж. Твердый серебристый металл, сплав железа с углеродом и другими упрочняющими элементами. Нержавеющая с. Листовая с. (в листах2 … - СТАЛЬ
(польск. stal, от нем. Stahl), сплав Fе (основа) с С (до 2%) и др. элементами. Получают гл. обр. из смеси … - СТАЛЬ в Большом российском энциклопедическом словаре:
(StaEl) Анна Луиза Жермена де (1766- 1817), франц. писательница, теоретик лит-ры. В ром. "Дельфина" (1802) и "Коринна, или Италия" (1807) … - СТАЛЬ
? см. … - СТАЛЬ в Полной акцентуированной парадигме по Зализняку:
ста"ль, ста"ли, ста"ли, ста"лей, ста"ли, ста"лям, ста"ль, ста"ли, ста"лью, ста"лями, ста"ли, … - СТАЛЬ
Закаленная в повести о … - СТАЛЬ в Словаре для разгадывания и составления сканвордов:
Булат как … - СТАЛЬ в словаре Синонимов русского языка:
бейнит, булат, вутц, дамаск, жесть, крушиа, мартен, нержавейка, нержавсталь, нитраллой, самокалка, серебрянка, сикромо, сильхром, сорбит, спецсталь, сплав, сталь-самозакалка, сталь-серебрянка, сутунка, … - СТАЛЬ в Новом толково-словообразовательном словаре русского языка Ефремовой:
- СТАЛЬ в Полном орфографическом словаре русского языка:
сталь, … - СТАЛЬ в Орфографическом словаре:
сталь, … - СТАЛЬ в Словаре русского языка Ожегова:
твердый серебристый металл, сплав железа с углеродом и другими упрочняющими эле ментами Нержавеющая с. Листовая с. (в листах 2). Как … - СТАЛЬ в Словаре Даля:
жен. , нем. уклад, углеродистое железо, получающее, при закалке, большую упругость и твердость. Выжигая из чугуна лишний углерод, получают сырую … - СТАЛЬ в Современном толковом словаре, БСЭ:
(польск. stal, от нем. Stahl), сплав Fe (основа) с С (до 2%) и др. элементами. Получают главным образом из смеси … - СТАЛЬ в Толковом словаре русского языка Ушакова:
стали (мн. спец.), ж. (нем. Stahl). Твердый серебристо-белый металл, представляющий собою сплав железа (основа) с углеродом (до 1,7%) и другими … - СТАЛЬ в Толковом словаре Ефремовой:
ж. 1) Твердый ковкий металл серебристо-серого цвета, представляющий собою сплав железа с углеродом и некоторыми иными примесями. 2) Изделие из … - СТАЛЬ в Новом словаре русского языка Ефремовой:
- СТАЛЬ в Большом современном толковом словаре русского языка:
ж. 1. Твердый ковкий металл серебристо-серого цвета, представляющий собою сплав железа с углеродом и некоторыми иными примесями. 2. разг. Изделия … - ФОСФОРНО-ВОЛЬФРАМОВАЯ КИСЛОТА в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
см. … - ЛИТАЯ СТАЛЬ в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона.
- ВОЛЬФРАМОВАЯ БРОНЗА в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
сплав 95,39 меди, 3,04 олова и 1,57 вольфрама — очень тягуча, крепка, хорошо куется и прокатывается; требует для обработки температуры … - ФОСФОРНО-ВОЛЬФРАМОВАЯ КИСЛОТА в Энциклопедии Брокгауза и Ефрона:
? см. … - ЛИТАЯ СТАЛЬ в Энциклопедии Брокгауза и Ефрона.
- ВОЛЬФРАМОВАЯ БРОНЗА в Энциклопедии Брокгауза и Ефрона:
? сплав 95,39 меди, 3,04 олова и 1,57 вольфрама? очень тягуча, крепка, хорошо куется и прокатывается; требует для обработки … - ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
стекло, стекло, обладающее определёнными электрическими свойствами и применяемое в электротехнике и электронике в качестве изоляционных и конструкционных материалов. Электроизоляционное … - ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
лампа, электровакуумный прибор, действие которого основано на изменении потока электронов (отбираемых от катода и движущихся в вакууме) электрическим полем, … - УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
спектроскопия, УФ-спектроскопия, раздел спектроскопии, включающий получение, исследование и применение спектров испускания, поглощения и отражения в УФ-области спектра от 400 нм … - СТРУННЫЙ ДАТЧИК в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
датчик, измерительный преобразователь давления, перемещений, расхода, усилия и т. п. в электрический сигнал (ток, напряжение, частоту). Чувствительный элемент С. д. … - СТАЛЬ (СПЛАВ ЖЕЛЕЗА С УГЛЕРОДОМ) в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
(польск. stal, от нем. Stahl), деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и др. элементами. С. - важнейший продукт … - СПЛАВЫ (МЕТАЛЛОВ) в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
металлов, металлические сплавы, твёрдые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов, а также металлов с … - ВОЛЬФРАМ в Большой советской энциклопедии, БСЭ.
- АРГЕНТИНА (СТРАНА) в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
(Argentina), Аргентинская Республика (Republica Argentina). I. Общие сведения А. - второе (после Бразилии) по размерам территории и населению государство Юж. … - ТАУРОХОЛЕВАЯ КИСЛОТА в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
C26H45NSO7 — принадлежит к сульфокислотам. Находится в желчи многих животных. Получить ее в чистом виде довольно трудно, потому что она … - ПРОВОЛОКА в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона.
- МОЛИБДЕН в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
(хим., Molybd?ne, Molybd?n, Molybdenum), Mo = 95,8 \[Среднее из определений Dumas, Debray, Liechti и Kempe, Smith к Maas, Seubert и …
В литейной промышленности, как правило, используются стальные формы для алюминиевых изделий. Производителям приходиться снижать время производственного цикла, чтобы оставаться конкурентоспособными. Поскольку в таких случаях сталь зачастую уже достигает предела своих возможностей, производители прибегают к использованию вольфрама.
Специалисты по материаловедению из Plansee изучили свойства теплостойкой инструментальной стали сорта X37CrMoV5-1 (DIN 1.2343/ASTM) и вольфрамового сплава Densimet ® . Вольфрамовый сплав отличается более высокой коррозионной стойкостью и теплопроводностью.
Теплопроводность
Теплопроводность вольфрамового сплава выше, чем у стали, и она остается стабильной при температуре до 500 °C. Такая превосходная характеристика теплоотдачи обеспечивает более короткие циклы литья .
Кроме того, снижается риск температурного напряжения, термического растрескивания или деформации. Благодаря этому Densimet ® обладает более долгим сроком службы по сравнению со сталью.
Другое преимущество: более быстрое рассеивание тепла обеспечивает значительно более мелкозернистую микроструктуру отливок и улучшенные механические свойства. Для вас это означает меньший процент брака , а для ваших клиентов - идеальные характеристики литых изделий , в том числе высокую прочность и меньшую пористость.
Коррозионная стойкость
Вкладыши для отливок из Densimet ® особенно устойчивы к эрозии и коррозии. Традиционные вкладыши для отливок и литейные стержни особенно подвержены эрозии при впрыске алюминия на высокой скорости. Поскольку вольфрам не вступает в реакцию с расплавом алюминия, вкладыш, сделанный из Densimet ® , можно использовать в четыре раза дольше, чем вкладыши из стали.
Подробные результаты опубликованы в документе Properties and possible improvement of Tungsten Heavy Alloys for Die Casting Application (Свойства и возможные улучшения тяжелых вольфрамовых сплавов для литья в формы), составленном Рафаэлем Кюри (Rafael Cury) и Лораном Дартусом (Laurent Dartus). Соавтор Йоханнес Шрёдер (Johannes Schröder) представит эти результаты исследований в сентябре в Милуоки (США) на конгрессе Die Casting Congress and Tabletop Североамериканской ассоциации литья под давлением (NADCA).
Die Casting Congress and Tabletop
22–24 сентября 2014 г.
Выставочный центр Wisconsin Center в Милуоки/США
Мы изготавливаем из вольфрамовых сплавов Densimet® различные изделия в соответствии с потребностями клиентов, например вкладыши в формы, охлаждающие штифты или литниковые втулки. Densimet® представляет собой сплав чистого вольфрама с легирующими добавками: никелем и железом (Densimet® D185) или молибденом, никелем и железом (Densimet® D2M). Наши специалисты будут рады проконсультировать Вас при выборе материала. Более подробную информацию и контактные данные наших специалистов Вы найдете .
Некоторые молодые ювелиры-дизайнеры, находящиеся в поиске ярких, удобных и более доступных альтернатив золоту, серебру и платине, сосредоточили свое внимание на нетрадиционных металлах: титане, нержавеющей стали и вольфраме. Этим металлам есть что предложить. Все три являются очень удобными, износостойкими и не требующими специального ухода металлами.
Ювелирами-дизайнерами создаются изделия, полностью сделанные из этих металлов, а также в сочетании с 14- или 18-каратным желтым золотом, и . Некоторые мастера украшают свои изделия бриллиантами и драгоценными камнями, тогда как другие используют свой талант на таких нетрадиционных для ювелирных изделий материалах, как резина, кожа и древесина. Эти новые металлы также часто становятся популярным материалом для свадебных колец.
Титан
Получивший наибольшую известность благодаря своему использованию при освоении космического пространства и велосипедным рамам, титан является доступным и набирающим популярность новичком ювелирной сцены. Он имеет привлекательный бело-металлический внешний вид, а в сплаве с золотом дает соломенный цвет.Также может входить в состав сплавов с другими металлами для получения других цветов, таких как черный, или для подчеркивания неповторимого радужного перелива цветов. Это легкий, не подверженный разру-шительному влиянию морской воды или солнца гипоаллергенный материал. Кроме того, на нем не появляются зазубрины и пятна.
Вольфрам
Вольфрам относится к необычайно твердым, плотным металлам. По весу он сопоставим с 18-каратным золотом, что делает его особенно привлекательным для ищущих массивные кольца мужчин. В соединении с углеродом и другими элементами для получения карбида вольфрама он становится очень долговечным, устойчивым к царапинам материалом.
Карбид вольфрама - самое твердое металлическое соединение в мире - примерно в 10 раз тверже и в четыре раза тверже титана - а после полировки приобретает яркую поверхность, которая держится очень длительное время. Вот почему работа с ним требует специального оборудования и использования алмазных инструментов. Это существенно увеличивает его стоимость, а также ограничивает доступность его использования в определенных видах украшений. В настоящее время из вольфрама изготавливаются только кольца, а их цена существенно превышает аналогичные изделия из титана или нержавеющей стали.
Притягательность вольфрама для потребителей объясняется не стоимостью, а его качествами и долговечностью. Его темно-серый цвет интересен сам по себе, а также позволяет добиться эффектного контраста при использовании с золотой или платиновой инкрустацией. Сам по себе либо в сочетании с другими металлами и бриллиантами, применяемый для изготовления колец, вольфрам создает особый образ, который своей яркостью будет привлекать не одно будущее поколение.
Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь становится одним из самых популярных металлов на ювелирном рынке. Многие ювелиры-дизайнеры любят соединять ее с золотом, так как ее серый цвет отлично сочетается с розовым и желтым золотом и позволяет создать интересный контраст, но нержавеющая сталь все больше используется самостоятельно. Прокованная нержавеющая сталь не требует ухода - она не будет ни ржаветь, ни окисляться - так что этот долговечный материал является чистой и прочной альтернативой по доступной цене.Химия
Элемент № 74 вольфрам причисляют обычно к редким металлам: его содержание в земной коре оценивается в 0,0055%; его нет в морской воде, его не удалось обнаружить в солнечном спектре. Однако по популярности онможет поспорить со многими отнюдь не редкими металлами, а его минералы были известны задолго до открытия самого элемента. Так, еще в XVII в. во многих европейских странах знали «вольфрам» и «тунгстен» - так называли тогда наиболее распространенные минералы вольфрама - вольфрамит и шеелит. А элементарный вольфрам был открыт в последней четверти XVIII в .
Вольфрамовая руда
Очень скоро этот металл получил практическое значение - как легирующая добавка. А после Всемирной выставки 1900 г. в Париже, на которой демонстрировались образцы быстрорежущей вольфрамовой стали, элемент № 74 стали применять металлурги во всех более или менее промышленно развитых странах. Главная особенность вольфрама как легирующей добавки заключается в том, что он придает стали красностойкость - позволяет сохранить твердость и прочность при высокой температуре. Более того, большинство сталей при охлаждении на воздухе (после выдержки при температуре, близкой к температуре красного каления) теряют твердость. А вольфрамовые - нет.
Инструмент, изготовленный из вольфрамовой стали, выдерживает огромные скорости самых интенсивных процессов металлообработки. Скорость резания таким инструментом измеряется десятками метров в секунду.
Современные быстрорежущие стали содержат до 18% вольфрама (или вольфрама с молибденом), 2-7% хрома и небольшое количество кобальта. Они сохраняют твердость при 700-800° С, в то время как обычная сталь начинает размягчаться при нагреве всего до 200° С. Еще большей твердостью обладают «стеллиты» - сплавы
вольфрам
а с хромом и кобальтом (без железа) и особенно карбиды вольфрама - его соединения с углеродом. Сплав «видна» (карбид вольфрама, 5-15% кобальта и небольшая примесь карбида титана) в 1,3 раза тверже обычной вольфрамовой стали и сохраняет твердость до 1000- 1100° С. Резцами из этого сплава можно снимать за минуту до 1500-2000 м железной стружки. Ими можно быстро и точно обрабатывать «капризные» материалы: бронзу и фарфор, стекло и эбонит; при этом сам инструмент изнашивается совсем незначительно.
В начале XX в. вольфрамовую нить стали применять в электрических лампочках: она позволяет доводить накал до 2200° С и обладает большой светоотдачей. И в этом качестве вольфрам совершенно незаменим до наших дней. Очевидно, поэтому электрическая лампочка названа в одной популярной песне «глазком вольфрамовым».
Минералы и руды вольфрама
Вольфрам встречается в природе главным образом в виде окисленных сложных соединений, образованных трехокисыо вольфрама WO 3 и окислами железа и марганца или кальция, а иногда свинца, меди, тория и редкоземельных элементов. Наиболее распространенный минерал, вольфрамит, представляет собой твердый раствор вольфраматов (солей вольфрамовой кислоты) железа и марганца (mFeW0 4 *nMnW0 4). Этот раствор - тяжелые и твердые кристаллы коричневого или черного цвета, в зависимости от того, какое соединение преобладает в их составе. Если больше побнерита (соединения марганца), кристаллы черные, если же преобладает железосодержащий ферберит - коричневые. Вольфрамит парамагнитен и хорошо проводит электрический ток.
Из других минералов вольфрама промышленное значение имеет шеелит - вольфрамат кальция CaW04. Он образует блестящие, как стекло, кристаллы светло-желтого, иногда почти белого цвета. Шеелит немагнитен, но он обладает другой характерной особенностью - способностью к люминесценции. Если его осветить ультрафиолетовыми лучами, он флуоресцирует в темноте ярко-синим цветом. Примесь молибдена меняет окраску свечения шеелита: она становится бледно-синей, а иногда даже кремовой. Это свойство шеелита, используемое в геологической разведке, служит поисковым признаком, позволяющим обнаружить залежи минерала.
Месторождения вольфрамовых руд теологически связаны с областями распространения гранитов . Крупнейшие зарубежные месторождения вольфрамита и шеелита находятся в Китае, Бирме, США, Боливии и Португалии. Наша страна тоже располагает значительными запасами минералов вольфрама, главные их месторождения находятся на Урале, Кавказе и в Забайкалье.
Крупные кристаллы вольфрамита или шеелита - большая редкость. Обычно вольфрамовые минералы лишь вкраплены в древние гранитные породы - средняя концентрация вольфрама в итоге оказывается в лучшем случае 1-2%. Поэтому извлечь вольфрам из руд очень трудно.
Как получают вольфрам
Первая стадия - обогащение руды, отделение ценных компонентов от основной массы - пустой породы. Методы обогащения - обычные для тяжелых руд и металлов: измельчение и флотация с последующими операциями - магнитной сепарацией (для вольфрамитиых руд) и окислительным обжигом.
Полученный концентрат чаще всего спекают с избытком соды, чтобы перевести вольфрам в растворимое соединение - вольфрамат натрия. Другой способ получения этого вещества - выщелачивание; вольфрам извлекают содовым раствором под давлением и при повышенной температуре (процесс идет в автоклаве) с последующей нейтрализацией и осаждением в виде искусственного шеелита, т. е. вольфрамата кальция. Стремление получить именно вольфрамат объясняется тем, что из него сравнительно просто, всего в две стадии:
CaW0 4 → H 2 W0 4 или (NH 4) 2 W0 4 → WO 3 , можно выделить очищенную от большей части примесей окись вольфрама.
Есть еще один способ получения окиси вольфрама - через хлориды. Вольфрамовый концентрат при повышенной температуре обрабатывают газообразным хлором. Образовавшиеся хлориды вольфрама довольно легко отделить от хлоридов других металлов методом возгонки, используя разницу температур, при которых эти вещества переходят в парообразное состояние. Полученные хлориды вольфрама можно превратить в окисел, а можно пустить непосредственно на переработку в элементарный металл.
Превращение окислов или хлоридов в металл - следующая стадия производства вольфрама. Лучший восстановитель окиси вольфрама - водород. При восстановлении водородом получается наиболее чистый металлический вольфрам. Процесс восстановления происходит в трубчатых печах, нагретых таким образом, что по мере продвижения по трубе «лодочка» с W0 3 проходит через несколько температурных зон. Навстречу ей идет поток сухого водорода. Восстановление происходит и в «холодных» (450-600° С) и в «горячих» (750-1100° С) зонах; в «холодных» - до низшего окисла W0 2 , дальше - до элементарного металла. В зависимости от температуры и длительности реакции в «горячей» зоне меняются чистота и размеры зерен выделяющегося на стенках «лодочки» порошкообразного вольфрама.
Восстановление может идти не только под действием водорода. На практике часто используется уголь. Применение твердого восстановителя несколько упрощает производство, однако в этом случае требуется более высокая температура - до 1300-1400° С. Кроме того, уголь и примеси, которые он всегда содержит, вступают в реакции с вольфрамом, образуя карбиды и другие соединения. Это приводит к загрязнению металла. Между тем электротехнике нужен весьма чистый вольфрам. Всего 0,1% железа делает вольфрам хрупким и малопригодным для изготовления тончайшей проволоки.
Получение вольфрама из хлоридов основано на процессе пиролиза. Вольфрам образует с хлором несколько соединений. С помощью избытка хлора все их можно перевести в высший хлорид - WCl 6 , который разлагается на вольфрам и хлор при 1600° С. В присутствии водорода этот процесс идет уже при 1000° С.
Так получают металлический вольфрам, но не компактный, а в виде порошка, который затем прессуют в токе водорода при высокой температуре. На первой стадии прессования (при нагреве до 1100-1300° С) образуется пористый ломкий слиток. Прессование продолжается при еще более высокой температуре, едва не достигающей под конец температуры плавления вольфрама. В этих условиях металл постепенно становится сплошным, приобретает волокнистую структуру, а с ней - пластичность и ковкость.
Главные свойства
Вольфрам отличается от всех остальных металлов особой тяжестью, твердостью и тугоплавкостью. Давно известно выражение: «Тяжелый, как свинец». Правильнее было бы говорить: «Тяжелый, как вольфрам». Плотность вольфрама почти вдвое больше, чем свинца, точнее - в 1,7 раза. При этом атомная масса его несколько ниже: 184 против 207.
По тугоплавкости и твердости вольфрам и его сплавы занимают высшие места среди металлов. Технически чистый вольфрам плавится при 3410° С, а кипит лишь при 6690° С. Такая температура - на поверхности Солнца!
А выглядит «король тугоплавкости» довольно заурядно. Цвет вольфрама в значительной мере зависит от способа получения. Сплавленный вольфрам - блестящий серый металл, больше всего напоминающий платину. Вольфрамовый порошок - серый, темно-серый и даже черный (чем мельче зернение, тем темнее).
Химическая активность
Природный вольфрам состоит из пяти стабильных изотопов с массовыми числами от 180 до 186. Кроме того, в атомных реакторах в результате различных ядерных реакций образуются еще 8 радиоактивных изотопов вольфрама с массовыми числами от 176 до 188; все они сравнительно недолговечны: их периоды полураспада - от нескольких часов до нескольких месяцев.
Семьдесят четыре электрона атома вольфрама расположены вокруг ядра таким образом, что шесть из них находятся на внешних орбитах и могут быть отделены сравнительно легко. Поэтому максимальная валентность вольфрама равна шести. Однако строение этих внешних орбит особое - они состоят как бы из двух «ярусов»: четыре электрона принадлежат предпоследнему уровню -d, который оказывается, таким образом, заполненным меньше чем наполовину. (Известно, что число электронов в заполненном уровне d равно десяти.) Эти четыре электрона (очевидно, неспарепные) способны легко образовывать химическую связь. Что же касается двух «самых наружных» электронов, то их оторвать совсем легко.
Именно особенностями строения электронной оболочки объясняется высокая химическая активность вольфрама. В соединениях он бывает не только шестивалентным, но и пяти-, четырех-, трех-, двух- и нульвалентным. (Неизвестны лишь соединения одновалентного вольфрама).
Активность вольфрама проявляется в том, что он вступает в реакции с подавляющим болишинстом элементов, образуя множество простых и сложных соединений. Даже в сплавах вольфрам часто оказывается химически связанным. А с кислородом и другими окислителями он взаимодействует легче, чем большинство тяжелых металлов.
Реакция вольфрама с кислородом идет при нагревании, особенно легко - в присутствии паров воды. Если вольфрам нагревать на воздухе, то при 400-500° С на поверхности металла образуется устойчивый низший окисел W0 2 ; вся поверхность затягивается коричневой пленкой. При более высокой температуре сначала получается промежуточный окисел W 4 O 11 синего цвета, а затем лимонножелтая трехокись вольфрама W0 3 , которая возгоняется при 923° С.
Сухой фтор соединяется с тонкоизмельченным вольфрамом уже при небольшом нагревании. При этом образуется гексафторид WF6 - вещество, которое плавится при 2,5° С и кипит при 19,5° С. Аналогичное соединение - WCl 6 - получается при реакции с хлором, но лишь при 600° С. Сине-стального цвета кристаллы WCl 6 плавятся при 275° С и кипят при 347° С. С бромом и йодом вольфрам образует малоустойчивые соединения: пента- и дибромид, тетра- и дииоднд.
При высокой температуре вольфрам соединяется с серой, селеном и теллуром, с азотом и бором, с углеродом и кремнием. Некоторые из этих соединений отличаются большой твердостью и другими замечательными свойствами.
Очень интересен карбонил W(CO) 6 . Здесь вольфрам соединен с окисью углерода и, следовательно, обладает нулевой валентностью. Карбонил вольфрама неустойчив; его получают в специальных условиях. При 0° он выделяется из соответствующего раствора в виде бесцветных кристаллов, при 50° С возгоняется, а при 100° С полностью разлагается. Но именно это соединение позволяет получить тонкие и плотные покрытия из чистого вольфрама.
Не только сам вольфрам, но и многие его соединения весьма активны. В частности, окись вольфрама WO 3 способна к полимеризации. В результате образуются так называемые изополисоединения и гетерополисоединения: молекулы последних могут содержать более 50 атомов.
Сплавы
Почти со всеми металлами вольфрам образует сплавы, однако получить их не так-то просто. Дело в том, что общепринятые методы сплавления в данном случае, как правило, неприменимы. При температуре плавления вольфрама большинство других металлов уже превращается в газы пли весьма летучие жидкости. Поэтому сплавы, содержащие вольфрам, обычно получают методами порошковой металлургии.
Во избежание окисления все операции проводят в вакууме или в атмосфере аргона. Делается это так. Сначала смесь металлических порошков прессуют, затем спекают и подвергают дуговой плавке в электрических печах. Иногда прессуют и спекают один вольфрамовый порошок, а полученную таким путем пористую заготовку пропитывают жидким расплавом другого металла: получаются так называемые псевдосплавы. Этим методом пользуются, когда нужно получить сплав вольфрама с медью и серебром.
С хромом и молибденом, ниобием и танталом вольфрам дает обычные (гомогенные) сплавы при любых соотношениях. Уже небольшие добавки вольфрама повышают твердость этих металлов и их устойчивость к окислению.
Сплавы с железом, никелем и кобальтом более сложны. Здесь, в зависимости от соотношения компонентов, образуются либо твердые растворы, либо интерметаллические соединения (химические соединения металлов), а в присутствии углерода (который всегда имеется в стали) - смешанные карбиды вольфрама и железа, придающие металлу еще большую твердость.
Очень сложные соединения образуются при сплавлении вольфрама с алюминием, бериллием и титаном: в них на один атом вольфрама приходится от 2 до 12 атомов легкого металла. Эти сплавы отличаются жаропрочностью и устойчивостью к окислению при высокой температуре.
На практике чаще всего применяются сплавы вольфрама не с одним каким-либо металлом, а с несколькими. Таковы, в частности, кислотостойкие сплавы вольфрама с хромом и кобальтом или никелем (амалой); из них делают хирургические инструменты. Лучшие марки магнитной стали содержат вольфрам, железо и кобальт. А в специальных жаропрочных сплавах, кроме вольфрама, имеются хром, никель и алюминий.
Из всех сплавов вольфрама наибольшее значение приобрели вольфрамсодержащие стали. Они устойчивы к истиранию, не дают трещин, сохраняют твердость вплоть до температуры красного каления. Инструмент из них не только позволяет резко интенсифицировать процессы металлообработки (скорость обработки металлических изделий повышается в 10-15 раз), но и служит намного дольше, чем тот же инструмент из другой стали.
Вольфрамовые сплавы не только жаропрочны, но и жаростойки. Они не корродируют при высокой температуре под действием воздуха, влаги и различных химических реагентов. В частности, 10% вольфрама, введенного в никель, достаточно, чтобы повысить коррозионную устойчивость последнего в 12 раз! А карбиды вольфрама с добавкой карбидов тантала и титана, сцементированные кобальтом, устойчивы к действию многих кислот - азотной, серной и соляной - даже при кипячении. Им опасна только смесь плавиковой и азотной кислот.
Сталь, где основным легирующим элементом является . Применяется с начала 20 в. Различают вольфрамовую сталь, легированную только вольфрамом, и сложнолегированную вольфрамовая сталь, в которую, помимо вольфрама, добавляют , и др. элементы. В стали находится частично в твердом растворе и образует стойкие труднорастворимые карбиды, вследствие чего уменьшается ее склонность к росту зерна при нагреве до высоких т-р и необратимой отпускной хрупкости, повышаются прокаливаемость и, следовательно, прочность и вязкость.
Во многих вольфрамовая сталь, легированных хромом, образуются метастабильные карбиды типа (W, Сr, Fe)23 С6, легко растворяющиеся при нагреве, что значительно понижает критическую скорость закалки, улучшает прокаливаемость. Вольфрамовая сталь выплавляют в электрических (индукционных) печах, в которых хорошее электродинамическое перемешивание стали обеспечивает полное растворение вольфрама. Сложнолегированные вольфрамовые стали используют в качестве конструкционных сталей, инструментальных сталей, а также сталей с особыми физ. и хим. св-вами, напр. жаропрочных сталей. Конструкционные В. с. характеризуются малой склонностью к перегреву, мелкозернистостью, повышенной прочностью и пластичностью, они не склонны к отпускной хрупкости. Мех. св-ва этих сталей улучшают закалкой и высокотемпературным отпуском.
Из конструкционных вольфрамовая сталь марок 18Х2Н4ВА и 15ХНГ2ВА (используют также в цементованном состоянии) изготовляют коленчатые валы, зубчатые колеса и др. детали машин, эксплуатируемые при больших скоростях, ударных нагрузках и вибрации, из стали марки 38ХНЗВА диски роторов, детали компрессоров и редукторов, эксплуатируемые при т-ре до 400° С. Сталь, из к-рой изготовляют тяжелонагруженные детали, напр. коленчатые валы, наряду с вольфрамом легируют молибденом. Инструментальные стали перлитного класса отличаются износостойкостью.
Деформация инструмента из этой стали при закалке уменьшается. Инструментальные стали карбидного класса характеризуются повышенной теплостойкостью вследствие образования вторичного высоколегированного мартенсита с высокой твердостью и стабильностью, а также выпадения высокопрочных дисперсных карбидов. Заготовки инструментальных В. с. перед мех. обработкой отжигают на зернистый перлит при т-ре 780- 800° С для смягчения и лучшей обрабатываемости. Инструментальные вольфрамовая сталь марок ХВСГ и ХВ4 подвергают закалке от т-ры 820-840° С в подогретом до т-ры 60-80° С масле и отпуску при т-ре 160-180° С. Твердость стали после такой термообработки 66-67 НRС.
Из инструментальных вольфрамовых сталей изготовляют режущий инструмент, штампы и валки для холодной и горячей прокатки. Жаропрочные стали мартенситного и аустенитного классов, легированные вольфрамом, применяют для изготовления труб паропроводов, дисков и лопаток турбин. Термообработка этих сталей состоит из закалки в воде от т-ры 1000- 1150° С и последующего отпуска или старения при т-ре 600-800° С в течение 2-3 ч. Марки, хим. состав и мех. св-ва конструкционной В.
Лит.: Геллер O. А. Инструментальные стали.; Химия и технология молибдена и вольфрама
Вы читаете, статья на тему вольфрамовая сталь
