Вольфрам твердый сплав, Минск

Вольфрам - химический элемент VI гр. периодической системы Менделеева. Светло-серый металл, наиболее тугоплавкий из металлов. На воздухе при обычной температуре устойчив. Главные минералы - вольфрам ит и шеелит. Компонент жаропрочных сверхтвердых сталей (инструментальные, быстрорежущие) и сплавов (победит, стеллит, и др.); чистый вольфрам используется в электротехнике (нити ламп накаливания) и радиоэлектронике (катоды и аноды электронных приборов).

Открыл К.В.Шееле в 1781 г.

Название от немецкого Wolf- волк, Rahm- сливки - "волчья пена" - название дано в 16 в., т.к. мешал выплавке олова, переводя его в шлак. Содержание в земной коре - 1·10-4 % по массе.

Это тяжeлый металл, его температура плавления выше, чем у всех других металлов. Вольфрам можно сваривать и вытягивать в тонкие нити.

Элемент №74 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 вольфрам может 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.

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.

Вольфрамовые ножиСовременные быстрорежущие стали содержат до 18% вольфрама (или вольфрама с молибденом), 2...7% хрома и небольшое количество кобальта. Они сохраняют твердость при 700...800°C, в то время как обычная сталь начинает размягчаться при нагреве всего до 200°C. Еще большей твердостью обладают «стеллиты» - сплавы вольфрама 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°C. 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°C и обладает большой светоотдачей. И в этом качестве вольфрам совершенно незаменим до наших дней.

Физические свойства вольфрама

Свойство

Вольфрам

Атомный номер

74

Атомная масса, а.е.м

183,84

Атомный диаметр, пм

282

Плотность, г/см³

19,3

Молярная теплоемкость, Дж/(K·моль)

24,27

Теплопроводность, Вт/(м·K)

173

Температура плавления, °С

3422

Температура кипения, °С

5900

Теплота плавления, кДж/моль

35

Теплота испарения, кДж/моль

824

Молярный объем, см³/моль

9,53

Твердость, HB

350

Цвет искры

Короткий желтый прерывистый пучок искр

Группа металлов

Тугоплавкий металл

Химические свойства вольфрама

Свойство

Вольфрам

Ковалентный радиус, пм

170

Радиус иона, пм

(+6e) 62 (+4e) 70

Электроотрицательность (по Полингу)

2,3

Электродный потенциал, В

W ← W³⁺ 0,11; W ← W⁶⁺ 0,68

Степени окисления

6, 5, 4, 3, 2, 0