Pojam "vatrostalni metal" koristi se za opisivanje skupine metalnih elemenata koji imaju izuzetno visoka tališta i otporni su na habanje, korozija, i deformacija.
Industrijska upotreba izraza vatrostalni metal najčešće se odnosi na pet često korištenih elemenata:
- Molibden (Mjesec)
- Niobij (Nb)
- Renij (Re)
- Tantal (Ta)
- Volfram (W)
Međutim, šire definicije uključuju i rjeđe korištene metale:
- Krom (Cr)
- Hafnij (Hf)
- Iridij (Ir)
- Osmij (Os)
- Rodij (Rh)
- Rutenij (Ru)
- Titan (Ti)
- Vanadij (V)
- Cirkonij (Zr)
Karakteristike
Prepoznatljiva značajka vatrostalnih metala je njihova otpornost na toplinu. Pet industrijskih vatrostalnih metala imaju točke tališta veće od 2000 ° C (3632 ° F).
Snaga vatrostalnih metala na visokim temperaturama, u kombinaciji s njihovom tvrdoćom, čini ih idealnim za rezanje i bušenje alata.
Vatrostalni metali također su vrlo otporni na toplinski udar, što znači da ponavljano zagrijavanje i hlađenje neće lako uzrokovati širenje, naprezanje i pucanje.
Svi metali imaju velike gustoće (oni su teški), kao i dobra električna i toplinska svojstva.
Sljedeće važno svojstvo je njihova otpornost na puzanje, sklonost metala da se polako deformiraju pod utjecajem stresa.
Zbog svoje sposobnosti da tvore zaštitni sloj, vatrostalni metali su također otporni na koroziju, iako na visokim temperaturama lako oksidiraju.
Vatrostalni metali i metalurgija praha
Zbog visokih točaka topljenja i tvrdoće, vatrostalni metali najčešće se obrađuju u obliku praha i nikada se ne izrađuju lijevanjem.
Metalni prašci proizvode se prema određenim veličinama i oblicima, zatim se miješaju kako bi se stvorila prava mješavina svojstava, prije nego što se zbije i sinterira.
Sinterovanje uključuje zagrijavanje metalnog praha (unutar kalupa) tijekom duljeg vremenskog razdoblja. Pod vrućinom, čestice praha počinju se vezivati, tvoreći čvrsti komad.
Sinterovanje može povezati metale na temperaturama nižim od njihova tališta, što je značajna prednost pri radu s vatrostalnim metalima.
Karbidni prašci
Jedna od najranijih primjena mnogih vatrostalnih metala nastala je početkom 20. stoljeća razvojem cementiranih karbida.
Widia, prvi komercijalno dostupan volframov karbid, razvila je tvrtka Osram (Njemačka) i plasirala na tržište 1926. godine. To je dovelo do daljnjeg ispitivanja sa slično tvrdim i otpornim metalima, što je na kraju dovelo do razvoja modernih sinteriranih karbida.
Proizvodi od karbidnih materijala često imaju koristi od mješavina različitih prahova. Ovaj postupak miješanja omogućuje unošenje korisnih svojstava iz različitih metala, čime se dobivaju materijali superiorniji od onoga što bi pojedinačni metal mogao stvoriti. Na primjer, izvorni prah Widia sastojao se od 5-15% kobalta.
Napomena: Pogledajte više o svojstvima vatrostalnih metala u tablici na dnu stranice.
Prijave
Vatrostalne legure i karbidi na bazi metala koriste se u gotovo svim glavnim industrijama, uključujući elektronika, zrakoplovna industrija, automobilska industrija, kemikalije, rudarstvo, nuklearna tehnologija, obrada metala i protetika.
Sljedeći popis krajnje upotrebe vatrostalnih metala sastavilo je Udruženje vatrostalnih metala:
Volfram metal
- Žarulje sa žarnom niti, fluorescentne i automobilske žarulje
- Anode i ciljevi za rendgenske cijevi
- Poluvodičke potpore
- Elektrode za elektrolučno zavarivanje inertnim plinom
- Katode velikog kapaciteta
- Elektrode za ksenon su svjetiljke
- Sustavi automobilskog paljenja
- Raketne mlaznice
- Elektronički emiteri cijevi
- Tikli za preradu urana
- Grijaći elementi i štiti od zračenja
- Legirajući elementi u čeliku i superlegurama
- Armatura u kompozitima metal-matrica
- Katalizatori u kemijskim i petrokemijskim procesima
- Maziva
Molibden
- Dodaci za legiranje u željezu, čeliku, nehrđajućem čeliku, alatnom čeliku i superlegurama na bazi nikla
- Visoko precizna vretena za brušenje
- Metaliziranje u spreju
- Umrijeti za tlačno lijevanje
- Dijelovi raketnog i raketnog motora
- Elektrode i mješalice u proizvodnji stakla
- Elementi za grijanje električne peći, čamci, toplinski štitovi i obloga prigušivača
- Pumpe za rafiniranje cinka, praonice, ventili, mješalice i bušotine s termoelementima
- Proizvodnja štapa za upravljanje nuklearnim reaktorom
- Prekidačke elektrode
- Nosači i potpora za tranzistore i ispravljače
- Niti i žice za podršku za automobilska svjetla
- Dobivači vakuumskih cijevi
- Suknje, čunjevi i toplotni štitovi
- Komponente projektila
- Superprovodnici
- Oprema za kemijski proces
- Toplinski štitovi u vakuumskim pećima s visokom temperaturom
- Aditivi za legiranje u željeznim legurama i supravodnicima
Cementirani volframov karbid
- Cementirani volframov karbid
- Alati za rezanje za obradu metala
- Oprema za nuklearni inženjering
- Alati za rudarstvo i bušenje nafte
- Formiranje matrica
- Valjci za oblikovanje metala
- Vodiči niti
Volfram teški metal
- Čahure
- Sjedala ventila
- Oštrice za rezanje tvrdih i abrazivnih materijala
- Točke kemijske olovke
- Zidane pile i bušilice
- Teški metal
- Štitovi za zračenje
- Protuteže zrakoplova
- Samonamotavajući protuteži za satove
- Mehanizmi za uravnoteženje zračne kamere
- Utezi lopatica rotora helikoptera
- Zlatni ulošci za utege
- Pikado tijela
- Osigurači za naoružanje
- Prigušivanje vibracija
- Vojni ustroj
- Puške od sačmarice
Tantal
- Elektrolitički kondenzatori
- Izmjenjivači topline
- Bajonet grijači
- Izvori termometra
- Nit vakuumske cijevi
- Oprema za kemijski proces
- Komponente visokotemperaturnih peći
- Tikli za rukovanje rastopljenim metalom i legurama
- Alati za rezanje
- Komponente zrakoplovnih motora
- Kirurški implantati
- Aditiv za legure u superlegurama
Fizička svojstva vatrostalnih metala
| Tip | Jedinica | Mo | Ta | Nb | W | Rh | Zr |
| Tipična komercijalna čistoća | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| Gustoća | cm / cm3 | 10.22 | 16.6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
| lbs / in2 | 0.369 | 0.60 | 0.310 | 0.697 | 0.760 | 0.236 | |
| Talište | Celcije | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° F | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Vrelište | Celcije | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° F | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Tipična tvrdoća | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| Toplinska vodljivost (@ 20 ° C) | kal / cm2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| Koeficijent toplinske ekspanzije | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| Električni otpor | Mikro-ohm-cm | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Električna provodljivost | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| Vlačna čvrstoća (KSI) | Ambijentalni | 120-200 | 35-70 | 30-50 | 100-500 | 200 | -- |
| 500 ° C | 35-85 | 25-45 | 20-40 | 100-300 | 134 | -- | |
| 1000 ° C | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | -- | |
| Minimalno istezanje (mjerač od 1 inča) | Ambijentalni | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| Modul elastičnosti | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
Izvor: http://www.edfagan.com