Aliaje ultra-rezistente. Cel mai puternic metal: ce este?

O credință comună despre duritate este oțelul diamantat sau damasc/oțelul damasc. Dacă primul mineral este superior tuturor substanțelor simple existente pe Pământ pe care natura le-a creat, atunci proprietățile uimitoare ale lamelor din oțel rar se datorează priceperii fierarului de săbii și aditivilor din alte metale. Multe aliaje tehnice, utilizate, de exemplu, pentru producția de freze super-dure în industria ingineriei, creând unelte durabile, fiabile, cu proprietăți unice, sunt asociate cu acești aditivi în simbioza obișnuită a fierului și carbonului, pe scurt, numite tradițional. oțel - crom, titan, vanadiu, molibden, nichel. Când cititorii întreabă care este cel mai dur metal din lume, ei sunt bombardați cu un val de informații contradictorii pe paginile site-urilor web. În acest rol, conform autorilor diferitelor articole, fie wolfram, fie crom, fie iridiu cu osmiu, fie titan cu tantal.

Pentru a trece prin jungla faptelor nu întotdeauna corect interpretate, deși exacte, merită să apelăm la sursa primară - sistemul de elemente conținut atât în compoziție, cât și în alte obiecte cosmice, lăsat umanității de marele chimist rus și fizicianul D.I. Mendeleev. Avea cunoștințe enciclopedice, a făcut multe descoperiri științifice în cunoștințele despre structura, compoziția și interacțiunea substanțelor, pe lângă faimosul tabel bazat pe legea periodică fundamentală pe care a descoperit-o, numită după el.

Cele mai apropiate planete de Soare - Mercur, Venus, Marte, împreună cu planeta noastră, sunt clasificate ca una - grupul terestru. Există motive pentru aceasta nu numai printre astronomi, fizicieni și matematicieni, ci și printre geologi și chimiști. Motivul pentru astfel de concluzii în rândul celor din urmă este, printre altele, faptul că toate constau în principal din silicați, adică. diferiți derivați ai elementului siliciu, precum și numeroși compuși metalici din masa lui Dmitri Ivanovici.

În special, planeta noastră este formată în cea mai mare parte (până la 99%) din zece elemente:

Dar omul, pe lângă fierul și aliajele bazate pe el necesare supraviețuirii și dezvoltării, a fost întotdeauna mult mai atras de metalele prețioase, adesea numite cu respect metale nobile - aur și argint, iar mai târziu platină.

Conform clasificării științifice adoptate de chimiști, grupa platinei include ruteniu, rodiu, paladiu și osmiu cu iridiu. Toate aparțin și metalelor nobile. Pe baza masei lor atomice, ele sunt împărțite în mod convențional în două subgrupe:

Ultimele două prezintă un interes deosebit pentru investigația noastră pseudoștiințifică pe tema cine este cel mai greu aici. Acest lucru se datorează faptului că masa atomică mare în comparație cu alte elemente: 190,23 pentru osmiu, 192,22 pentru iridiu, conform legilor fizicii, implică o densitate specifică uriașă și, în consecință, duritatea acestor metale.

Dacă aurul dens, greu și plumbul sunt substanțe moi, plastice, ușor de prelucrat, atunci osmiul și iridiul, descoperite la începutul secolului al XIX-lea, s-au dovedit a fi fragile. Aici este necesar să ne amintim că măsura acestei proprietăți fizice este că un diamant, care poate fi folosit pentru a înscrie pe orice alt material dur de origine naturală sau artificială, fără prea mult efort, este, de asemenea, extrem de fragil, adică. Este destul de ușor de spart. Deși, la prima vedere, acest lucru pare aproape imposibil.

În plus, osmiul și paladiul au multe mai multe proprietăți interesante:

Refractaritate foarte mare.
Rezistent la coroziune și oxidare chiar și atunci când este încălzit la temperaturi ridicate.
Rezistent la acizi concentrați și la alți compuși agresivi.

Prin urmare, împreună cu platina, inclusiv sub formă de compuși cu aceasta, sunt utilizați în producția de catalizatori pentru multe procese chimice, dispozitive de înaltă precizie, echipamente, instrumente în sectoarele medicale, științifice, militare și spațiale ale activității umane. .

Este vorba de osmiu și iridiu, iar oamenii de știință, după cercetări, cred că această proprietate le este aproximativ egal dată de natură, sunt cele mai dure metale din lume.

Și totul ar fi bine, dar nu foarte bine. Cert este că atât prezența lor în scoarța terestră, cât și, în consecință, producția globală a acestor minerale sunt neglijabile:

10 -11% este conținutul lor în învelișul solid al planetei.
Cantitatea totală de metal pur produsă pe an se încadrează în următoarele limite: 4 tone pentru iridiu, 1 t pentru osmiu.
Prețul osmiului este aproximativ egal cu prețul aurului.

Este clar că aceste pământuri rare, metale scumpe, în ciuda durității lor, nu pot fi folosite nici măcar într-o măsură limitată ca materii prime pentru producție; poate ca aditivi la aliaje, compuși cu alte metale pentru a conferi proprietăți unice.

Cine este pentru ei?

Dar o persoană nu ar fi el însuși dacă nu ar fi găsit un înlocuitor pentru iridiu cu osmiu. Întrucât este nepotrivit și prea costisitor să le folosești, atunci atenția nu a fost fără succes îndreptată către alte metale care și-au găsit aplicarea în diferite situații și industrii pentru crearea de noi aliaje, materiale compozite, producția de echipamente, mașini și mecanisme pentru ambele. uz civil si militar:

Deși cel mai dur metal din lume, sau mai degrabă două dintre ele - iridiu și osmiu, și-au arătat proprietățile unice numai în condiții de laborator și, de asemenea, ca procent neglijabil de aditivi la aliaje, alți compuși pentru crearea de noi materiale necesare oamenilor ar trebui să fie recunoscători față de natură și pentru acest dar. În același timp, nu există nicio îndoială că mințile iscoditoare ale oamenilor de știință talentați și ale inventatorilor geniali vor veni cu noi substanțe cu proprietăți unice, așa cum sa întâmplat deja cu sinteza fulerenelor, care s-a dovedit a fi mai greu decât diamantul, care este deja surprinzător.

Utilizarea metalelor în viața de zi cu zi a început în zorii dezvoltării umane, iar primul metal a fost cuprul, deoarece este disponibil în natură și poate fi procesat cu ușurință. Nu fără motiv, arheologii în timpul săpăturilor găsesc diverse produse și ustensile de uz casnic din acest metal. În procesul de evoluție, oamenii au învățat treptat să combine diferite metale, obținând aliaje din ce în ce mai durabile, potrivite pentru fabricarea uneltelor, iar mai târziu a armelor. În prezent, experimentele continuă, datorită cărora este posibilă identificarea celor mai puternice metale din lume.

rezistență specifică ridicată;
rezistență la temperaturi ridicate;
densitate scăzută;
rezistență la coroziune;
rezistenta mecanica si chimica.

Titanul este folosit în industria militară, medicina aviației, construcțiile navale și în alte domenii de producție.

Cel mai faimos element, considerat unul dintre cele mai puternice metale din lume, și în condiții normale este un metal slab radioactiv. În natură, se găsește atât în stare liberă, cât și în rocile sedimentare acide. Este destul de greu, larg distribuit peste tot și are proprietăți paramagnetice, flexibilitate, maleabilitate și ductilitate relativă. Uraniul este folosit în multe domenii de producție.

Cunoscut drept cel mai refractar metal existent, este unul dintre cele mai puternice metale din lume. Este un element de tranziție solid de culoare gri-argintie strălucitoare. Are rezistență ridicată, refractare excelentă și rezistență la influențele chimice. Datorită proprietăților sale, poate fi forjat și tras într-un fir subțire. Cunoscut sub numele de filament de tungsten.

Printre reprezentanții acestui grup, este considerat un metal de tranziție de înaltă densitate, cu o culoare alb-argintiu. Se găsește în natură în forma sa pură, dar se găsește în materiile prime din molibden și cupru. Se caracterizează prin duritate și densitate ridicate și are o refractare excelentă. Are o rezistență crescută, care nu se pierde din cauza schimbărilor repetate de temperatură. Reniul este un metal scump și are un cost ridicat. Folosit în tehnologia modernă și electronică.

Un metal alb-argintiu strălucitor cu o nuanță ușor albăstruie, aparține grupului de platine și este considerat unul dintre cele mai puternice metale din lume. Similar cu iridiul, are o densitate atomică ridicată, rezistență și duritate ridicate. Deoarece osmiul este un metal de platină, are proprietăți similare iridiului: refractaritate, duritate, fragilitate, rezistență la stres mecanic, precum și la influența mediului agresiv. Este utilizat pe scară largă în chirurgie, microscopie electronică, industria chimică, rachete și echipamente electronice.

Aparține grupului de metale și este un element gri deschis, cu duritate relativă și toxicitate ridicată. Datorită proprietăților sale unice, beriliul este utilizat într-o mare varietate de domenii de producție:

energie nucleară;
inginerie aerospațială;
metalurgie;
tehnologie laser;
energie nucleară.

Datorită durității sale mari, beriliul este utilizat în producția de aliaje și materiale refractare.

Următorul pe lista celor mai puternice zece metale din lume este cromul - un metal dur, de înaltă rezistență, de culoare alb-albăstruie, rezistent la alcalii și acizi. Apare în natură în forma sa pură și este utilizat pe scară largă în diferite ramuri ale științei, tehnologiei și producției. Cromul este folosit pentru a crea diferite aliaje care sunt utilizate la fabricarea echipamentelor de prelucrare medicală și chimică. Atunci când este combinat cu fierul, formează un aliaj numit ferocrom, care este folosit la fabricarea sculelor de tăiere a metalelor.

Tantalul merită bronzul în clasament, fiind unul dintre cele mai puternice metale din lume. Este un metal argintiu cu duritate ridicată și densitate atomică. Datorită formării unei pelicule de oxid pe suprafața sa, are o nuanță de plumb.

Proprietățile distinctive ale tantalului sunt rezistența ridicată, refractaritatea, rezistența la coroziune și rezistența la medii agresive. Metalul este un metal destul de ductil și poate fi prelucrat cu ușurință. Astăzi, tantalul este folosit cu succes:

în industria chimică;
în timpul construcției reactoarelor nucleare;
în producția metalurgică;
la crearea aliajelor rezistente la căldură.

Locul doi în clasamentul celor mai durabile metale din lume este ocupat de ruteniu, un metal argintiu aparținând grupei platinei. Particularitatea sa este prezența organismelor vii în țesutul muscular. Proprietățile valoroase ale ruteniului sunt rezistența ridicată, duritatea, refractaritatea, rezistența chimică și capacitatea de a forma compuși complecși. Ruteniul este considerat un catalizator pentru multe reacții chimice și acționează ca un material pentru fabricarea electrozilor, contactelor și vârfurilor ascuțite.

Clasamentul celor mai durabile metale din lume este condus de iridiu - un metal alb-argintiu, dur și refractar care aparține grupului de platină. În natură, elementul de înaltă rezistență este extrem de rar și este adesea combinat cu osmiul. Datorită durității sale naturale, este dificil de prelucrat și este foarte rezistent la substanțe chimice. Iridiul reacționează cu mare dificultate la expunerea la halogeni și peroxid de sodiu.

Acest metal joacă un rol important în viața de zi cu zi. Se adaugă titanului, cromului și wolframului pentru a îmbunătăți rezistența la mediile acide, folosit la fabricarea articolelor de papetărie și folosit în bijuterii pentru a crea bijuterii. Costul iridiului rămâne ridicat datorită prezenței sale limitate în natură.

Când vine vorba de metal dur și durabil, în imaginația cuiva, o persoană își imaginează imediat un războinic cu o sabie și armură. Ei bine, sau cu o sabie, și cu siguranță din oțel de Damasc. Dar oțelul, deși durabil, nu este un metal pur, el este produs prin aliarea fierului cu carbon și alte metale aditive. Și, dacă este necesar, oțelul este prelucrat pentru a-și schimba proprietățile.

Metal ușor, durabil, alb-argintiu

Fiecare dintre aditivi, fie că este crom, nichel sau vanadiu, este responsabil pentru o anumită calitate. Dar titanul este adăugat pentru rezistență - se obțin cele mai dure aliaje.

Potrivit unei versiuni, metalul și-a primit numele de la Titani, copiii puternici și neînfricoși ai zeiței Pământului Gaia. Dar, conform unei alte versiuni, substanța argintie poartă numele reginei zâne Titania.

Titanul a fost descoperit de chimiștii germani și englezi Gregor și Klaproth, independent unul de celălalt, la șase ani distanță. Acest lucru s-a întâmplat la sfârșitul secolului al XVIII-lea. Substanța și-a luat imediat locul în tabelul periodic al lui Mendeleev. Trei decenii mai târziu, a fost obținută prima probă de titan metalic. Și metalul nu a fost folosit o perioadă destul de lungă din cauza fragilității sale. Exact până în 1925 – atunci, după o serie de experimente, s-a obținut titan pur prin metoda iodurii. Descoperirea a fost o adevărată descoperire. Titan s-a dovedit a fi avansat din punct de vedere tehnologic, iar designerii și inginerii i-au acordat imediat atenție. Și acum metalul este obținut din minereu în principal prin metoda magneziu-termică, care a fost propusă în 1940.

Dacă atingem proprietățile fizice ale titanului, putem observa rezistența sa specifică ridicată, rezistența la temperaturi ridicate, densitatea scăzută și rezistența la coroziune. Rezistența mecanică a titanului este de două ori mai mare decât cea a fierului și de șase ori mai mare decât cea a aluminiului. La temperaturi ridicate, unde aliajele ușoare nu mai funcționează (pe bază de magneziu și aluminiu), aliajele de titan vin în ajutor. De exemplu, un avion la o altitudine de 20 de kilometri atinge o viteză de trei ori mai mare decât viteza sunetului. Și temperatura corpului său este de aproximativ 300 de grade Celsius. Doar aliajul de titan poate rezista la astfel de sarcini.

Metalul ocupă locul zece în ceea ce privește prevalența în natură. Titanul este extras în Africa de Sud, Rusia, China, Ucraina, Japonia și India. Și aceasta nu este o listă completă de țări.

Titanul este cel mai puternic și mai ușor metal din lume

Lista posibilităților de utilizare a metalului este respectabilă. Acestea sunt industria militară, osteoproteze în medicină, bijuterii și produse sportive, plăci de circuite pentru telefoane mobile și multe altele. Designerii de rachete, avioane și construcții navale laudă constant titanul. Nici măcar industria chimică nu a lăsat metalul nesupravegheat. Titanul este excelent pentru turnare, deoarece contururile atunci când sunt turnate sunt precise și au o suprafață netedă. Aranjamentul atomilor din titan este amorf. Și aceasta garantează rezistență ridicată la tracțiune, duritate, proprietăți magnetice excelente.

Metale dure cu cea mai mare densitate

Unele dintre cele mai dure metale sunt, de asemenea, osmiul și iridiul. Acestea sunt substanțe din grupul platinei au cea mai mare densitate, aproape identică.

Iridiul a fost descoperit în 1803. Metalul a fost descoperit de un chimist din Anglia, Smithson Tennat, în timp ce studia platina naturală din America de Sud. Apropo, „iridium” este tradus din greaca veche ca „curcubeu”.

Cel mai dur metal este destul de dificil de obținut, deoarece este aproape absent în natură. Și adesea metalul se găsește în meteoriții care au căzut la pământ. Potrivit oamenilor de știință, pe planeta noastră conținutul de iridiu ar trebui să fie mult mai mare. Dar datorită proprietăților metalului - siderofilia - acesta este situat chiar în adâncurile intestinelor pământului.

Iridiul este destul de dificil de prelucrat atât termic, cât și chimic. Metalul nu reacționează cu acizii, chiar și cu combinațiile de acizi la temperaturi mai mici de 100 de grade. În același timp, substanța este supusă proceselor de oxidare în acva regia (acesta este un amestec de acizi clorhidric și acizi azotic).

Izotopul iridiului 193 m 2 este de interes ca sursă de energie electrică, deoarece timpul de înjumătățire al metalului este de 241 de ani. Iridiumul a găsit o utilizare pe scară largă în paleontologie și industrie. Este folosit la fabricarea pencilor și la determinarea vârstei diferitelor straturi ale pământului.

Dar osmiul a fost descoperit cu un an mai târziu decât iridiul. Acest metal solid a fost găsit în compoziția chimică a unui precipitat de platină, care a fost dizolvat în acva regia. Iar numele „osmium” provine din cuvântul grecesc antic pentru „miros”. Metalul nu este supus solicitărilor mecanice. Mai mult, un litru de osmiu este de câteva ori mai greu decât zece litri de apă. Cu toate acestea, această proprietate nu a fost încă folosită.

Osmiul este extras în minele americane și rusești. Depozitele sale sunt bogate și în Africa de Sud. Destul de des, metalul se găsește în meteoriții de fier. De interes pentru specialiști este osmiul-187, care este exportat numai din Kazahstan. Este folosit pentru a determina vârsta meteoriților. Este de remarcat faptul că doar un gram de izotop costă 10 mii de dolari.

Ei bine, osmiul este folosit în industrie. Și nu în forma sa pură, ci sub forma unui aliaj dur cu wolfram. Produs din substanța lămpilor cu incandescență. Osmiul este un catalizator în producerea de amoniac. Piesele de tăiere pentru nevoi chirurgicale sunt rareori fabricate din metal.

Cel mai dur metal pur

Cel mai dur dintre cele mai pure metale de pe planetă este cromul. Se pretează perfect la prelucrarea mecanică. Metalul alb-albăstrui a fost descoperit în 1766 în vecinătatea Ekaterinburgului. Mineralul a fost numit atunci „plumb roșu siberian”. Numele său modern este crocoite. La câțiva ani după descoperire, și anume, în 1797, chimistul francez Vauquelin a izolat din metal un nou metal, deja refractar. Experții de astăzi cred că substanța rezultată este carbura de crom.

Numele acestui element este derivat din „culoarea” greacă, deoarece metalul în sine este renumit pentru varietatea de culori a compușilor săi. Cromul este destul de ușor de găsit în natură și este comun. Puteți găsi metalul în Africa de Sud, care se află pe primul loc în producție, precum și în Kazahstan, Zimbabwe, Rusia și Madagascar. Există zăcăminte în Turcia, Armenia, India, Brazilia și Filipine. Experții apreciază în special anumiți compuși ai cromului - minereul de fier de crom și crocoitul.

Cel mai dur metal din lume este wolfram

Tungstenul este un element chimic care este cel mai dur în comparație cu alte metale. Punctul său de topire este neobișnuit de ridicat, mai mare doar pentru carbon, dar nu este un element metalic.

Dar duritatea naturală a wolframului, în același timp, nu îl privează de flexibilitate și flexibilitate, ceea ce vă permite să forjați orice piese necesare din acesta. Flexibilitatea și rezistența la căldură fac din wolfram un material ideal pentru topirea pieselor mici ale corpurilor de iluminat și ale pieselor TV, de exemplu.

Tungstenul este folosit și în domenii mai serioase, de exemplu, fabricarea armelor - pentru fabricarea contragreutăților și a obuzelor de artilerie. Tungstenul datorează acest lucru densității sale mari, ceea ce îl face principala substanță a aliajelor grele. Densitatea wolframului este apropiată de cea a aurului - doar câteva zecimi fac diferența.

Pe site puteți citi care metale sunt cele mai moi, cum sunt utilizate și ce este fabricat din ele.
Abonați-vă la canalul nostru în Yandex.Zen

Sticlă din metal

Specialiștii de la Institutul de Tehnologie din California au obținut un material unic în proprietățile sale - acesta este cel mai puternic aliaj până în prezent - „sticlă metalică”. Unicitatea noului aliaj este că sticla metalică este realizată din metal, dar are structura internă a sticlei. Astăzi, oamenii de știință își dau seama ce anume conferă aliajului proprietăți atât de neobișnuite și cum pot fi introduse în aliajele fabricate din materiale mai puțin costisitoare.

Structura amorfă a sticlei, spre deosebire de structura cristalină a metalului, nu este protejată de propagarea fisurilor, ceea ce explică fragilitatea sticlei. Ochelarii metalici au și ele același dezavantaj, de asemenea, se sparg destul de ușor, formând benzi de forfecare care se dezvoltă în crăpături.

Proprietăți ale aliajului

Specialiștii de la Institutul Californian au observat că apariția unui număr mare de benzi de forfecare oferă o rezistență ridicată la dezvoltarea fisurilor, datorită cărora se obține efectul opus: materialul se îndoaie fără să se prăbușească. Tocmai acest material, energia de producere a benzilor de forfecare, este mult mai mică decât energia necesară pentru a le transforma în fisuri, ceea ce au creat. „Prin amestecarea a cinci elemente, ne-am asigurat că, atunci când este răcit, materialul „nu știe” ce structură să adopte și alege una amorfă”, a explicat participantul la studiu R. Ritchie.

Sticlă metalică

Cel mai durabil aliaj - sticlă metalică - constă din paladiu nobil, siliciu, fosfor, germaniu cu un mic adaos de argint (formula: Pd79Ag3.5P6Si9.5Ge2).

Noul aliaj s-a arătat în teste ca o combinație de proprietăți care se exclud reciproc - rezistență și rezistență la un nivel nemaivăzut anterior în niciun alt material. Drept urmare, noua sticlă metalică combină duritatea sticlei cu rezistența la fisurare a metalelor. Mai mult, nivelul de rigiditate și rezistență este la îndemână.

Utilizarea materialului

Pentru metalul structural, cercetările efectuate au împins semnificativ înapoi limitele toleranței la sarcină. Dar, conform previziunilor oamenilor de știință, cel mai durabil aliaj poate să nu fie utilizat pe scară largă, din cauza rarității și a costului ridicat al componentei sale principale, paladiu. Cu toate acestea, dezvoltatorii au raportat o posibilă utilizare a acestui material în implanturi medicale (de exemplu, pentru proteze intramaxilare), precum și în piese din industria auto sau aerospațială.

Metalele dure și aliajele sunt materiale rezistente la uzură care își pot menține caracteristicile la temperaturi ridicate (900-1100 de grade). Ele sunt cunoscute omului de mai bine de o sută de ani.

Caracteristici generale

Aliajele dure sunt realizate în principal pe bază de crom, tantal, titan, wolfram cu adăugarea de cantități variate de nichel sau cobalt. Producția folosește carburi durabile care nu sunt supuse descompunerii și dizolvării la temperaturi ridicate. Carbura poate fi turnată sau sinterizată. Carburele sunt casante. În acest sens, boabele lor sunt legate cu metale adecvate pentru a forma un material solid. Acestea din urmă sunt fier, cobalt și nichel.

Conexiuni turnate

Uneltele din carbură produse prin această metodă sunt foarte rezistente la abraziune de către materialul piesei de prelucrat și așchii. Nu își pierd caracteristicile la temperaturi de încălzire de la 750 la 1100 de grade. S-a stabilit că produsele realizate prin topire sau turnare cu adăugarea unui kilogram de wolfram pot prelucra de cinci ori mai mult material decât obiectele din oțel de mare viteză cu același conținut de W Unul dintre dezavantajele unor astfel de compuși este fragilitatea lor. Pe măsură ce proporția de cobalt din compoziție scade, aceasta crește. Viteza frezelor din carbură este de 3-4 ori mai mare decât cea a oțelului.

Materiale sinterizate

Ele implică un compus asemănător metalului legat de un aliaj sau metal. De regulă, carbura (inclusiv cele complexe) de titan sau tungsten, precum și tantal, carbonidă de titan, este folosită ca bază. Borurile sunt utilizate mai rar în producție. Matricea pentru menținerea boabelor materialului este un liant - un aliaj sau metal. De regulă, este cobalt. Este un element neutru din carbon. Cobaltul nu își formează propriile carburi și nu le distruge pe altele. Mai puțin folosit în combinație este nichelul și compusul său cu molibden.

Caracteristici comparative

Materialele sinterizate sunt produse prin metoda pulberii. Prelucrarea aliajelor dure de acest tip se realizează numai prin șlefuire sau prin metode fizice și chimice (laser, gravare acidă, ultrasunete etc.). Produsele turnate sunt supuse la întărire, recoacere, îmbătrânire și așa mai departe. Sunt proiectate pentru suprafața pe unelte. Materialele sub formă de pulbere sunt atașate prin lipire sau mecanic.

Clasificare

Depinde de conținutul de carburi de cobalt, tantal, tungsten și titan. În acest sens, materialele luate în considerare sunt împărțite în trei grupe. La desemnarea mărcilor de conexiuni, se folosesc următoarele litere:

Carbură de tungsten - „B”.
Cobalt - "K".
Carbura de titan este primul „T”.
Carbura de tantal este al doilea „T”.

Cifrele indicate după litere indică procentul aproximativ al componentelor. Restul compusului (până la 100%) este carbură de tungsten. Literele indicate la sfârșit indică dimensiunea granulelor structurii: „B” - grosier, „M” - fin, „OM” - extrafin. Industria produce aliaje dure ale mărcilor VK (tungsten), TTK (titano-tantal-tungsten) și TK (titan-tungsten).

Caracteristici distinctive

Principalele proprietăți ale aliajelor dure sunt rezistența lor ridicată și rezistența la uzură. În același timp, materialele luate în considerare se caracterizează prin vâscozitate și conductivitate termică mai scăzute în comparație cu oțelul. Acest lucru trebuie luat în considerare atunci când utilizați produsele. Atunci când alegeți un aliaj dur, trebuie să respectați o serie de recomandări:

Produsele din wolfram, în comparație cu produsele din titan-tungsten, au o temperatură de sudabilitate mai scăzută cu oțelul. În acest sens, ele sunt folosite pentru a lucra cu fontă, metale neferoase și materiale nemetalice.
Pentru oțel, este recomandabil să folosiți compuși din grupul TK.
Aliajul dur de calitate TTK are vâscozitate și precizie crescute. Este folosit pentru a lucra cu forjare și piese turnate din oțel în condiții nefavorabile.
Finisarea și strunjirea fină cu o secțiune transversală mică de așchii sunt asigurate de bavuri de carbură cu o structură cu granulație fină și un conținut mai scăzut de cobalt.
În condiții nefavorabile și lucrări dure cu materiale solicitate cu șoc, este recomandabil să se utilizeze compuși cu un conținut ridicat de cobalt. Mai mult, trebuie să aibă o structură cu granulație grosieră.
Finisarea si degrosarea in procesul de taiere continuu se realizeaza predominant cu compusi cu un procent mediu de cobalt.

Materiale sub formă de pulbere

Sunt prezentate în două grupe: care conțin și nu conțin wolfram. În primul caz, aliajul dur se prezintă sub forma unui amestec de pulbere tehnică W și ferotungsten cu componente de cementare. A fost fabricat în URSS. Acest aliaj dur se numește „wokar”. Procesul de fabricare a materialului este următorul:

Ferotungsten și pulbere tehnică W sunt amestecate cu cocs măcinat, funingine și alte componente similare.
Masa rezultată este amestecată cu melasă de zahăr sau rășină într-o pastă groasă.
Brichetele sunt presate din amestec și arse ușor. Acest lucru este necesar pentru a elimina compușii volatili.
După ardere, brichetele sunt măcinate și cernute.

Materialul finit are astfel aspectul unor boabe negre fragile. Dimensiunea lor este de 1-3 mm. O caracteristică distinctivă a unor astfel de materiale este greutatea lor mare în vrac.

Stalinitul

Acest aliaj de carbură nu conține wolfram, ceea ce îl face să aibă un cost scăzut. De asemenea, a fost inventat în anii sovietici și este utilizat pe scară largă în industrie. După cum a arătat practica, în ciuda faptului că acest aliaj dur nu conține wolfram, are caracteristici mecanice ridicate, care în majoritatea cazurilor satisfac cerințele tehnice. Stalinitul are avantaje semnificative față de materialele de tungsten. În primul rând, este un punct de topire scăzut (1300-1350 de grade). Materialele din wolfram suferă modificări doar începând de la 2700 de grade. O temperatură de topire de 1300-1350 de grade facilitează foarte mult suprafața și crește productivitatea acesteia. Baza stalinitului este un amestec de feroaliaje ieftine sub formă de pulbere, feromangan și ferocrom. Producția acestui material este similară cu procesul de producere a compușilor de tungsten. Stalinitul conține 16-20% crom și 13-17% mangan.

Aplicație

În industria modernă, aliajele dure sunt utilizate pe scară largă. În același timp, materialele sunt în mod constant îmbunătățite. Dezvoltarea acestui sector de producție se realizează în două direcții. În primul rând, compozițiile aliajelor sunt îmbunătățite și tehnologia lor de fabricație este îmbunătățită. În plus, sunt introduse metode inovatoare de aplicare a compușilor pe produse. Sculele din carbură contribuie la o creștere semnificativă a productivității muncii. Acest lucru este asigurat de rezistența ridicată la uzură și rezistența la căldură a produselor. Astfel de caracteristici permit lucrul la viteze de 3-5 ori mai mari decât la oțel. Bavurile moderne, de exemplu, au astfel de avantaje. Materialele din carbură fabricate folosind tehnologii avansate (metode electrochimice și electrofizice), inclusiv utilizarea semifabricatelor de diamant, sunt printre cele mai căutate în industrie astăzi.

Evoluții

Astăzi, în industria autohtonă se efectuează diverse studii, inclusiv o analiză aprofundată a posibilității de creștere a caracteristicilor aliajelor dure. Acestea se referă în principal la compoziția granulometrică și chimică a materialelor.

Ca exemplu de succes în ultimii ani, putem cita compușii grupului TSN. Astfel de aliaje sunt special concepute pentru unitățile de frecare care funcționează într-un mediu acid agresiv. Acest grup continuă să dezvolte noi compuși în grupul VN propus de Institutul de Cercetare Științifică de Traumatologie și Tehnologie All-Russian.

În timpul cercetării, s-a constatat că prin reducerea mărimii granulelor fazei de carbură, caracteristici precum rezistența și duritatea aliajelor cresc semnificativ. Utilizarea tehnologiilor de reglare și restaurare cu plasmă a distribuției dimensiunii particulelor face posibilă producerea de materiale a căror dimensiune a fracției este mai mică de un micron. Aliajele de calitate TSN sunt astăzi utilizate pe scară largă în producția de petrol și gaze și componente ale pompelor chimice.

industria rusă

Una dintre întreprinderile de vârf implicate în domeniul producției și dezvoltării științifice este Uzina de aliaje dure Kirovograd. KZTS are o vastă experiență internă în introducerea de tehnologii inovatoare în producție. Acest lucru îi permite să ocupe o poziție de lider pe piața industrială rusă. Compania este specializată în producția de scule și produse din carbură sinterizată, pulberi metalice. Productia a inceput in ianuarie 1942. La sfârșitul anilor 90, întreprinderea a fost modernizată. În ultimii ani, Uzina de aliaje dure din Kirovograd și-a concentrat activitățile pe producția de inserții înlocuibile cu mai multe fațete îmbunătățite, cu acoperiri multistrat rezistente la uzură. De asemenea, compania dezvoltă noi compuși fără tungsten.

Concluzie

Experiența pozitivă a multor întreprinderi industriale sugerează că, în viitorul apropiat, aliajele fără wolfram nu numai că vor deveni și mai populare, dar vor putea, de asemenea, să înlocuiască alte materiale utilizate pentru producția de produse de ștanțare și tăiere, elemente ale mașinilor care funcționează în condiții dure. condiții, instalații și echipamente. Astăzi, a fost creat deja un întreg grup de compuși pe bază de carbonitrură de titan și carbură. Sunt folosite în multe zone industriale. În special, aliajele dure TV4, LTSK20, KTN16, TN50, TN20 sunt utilizate pe scară largă. Noile dezvoltări includ materiale din grupările de tantal TaC, niobiu NbC, hafniu HfC și titan TiC. Producția de scule cu ajutorul acestor aliaje face posibilă înlocuirea wolframului cu aditivi relativ ieftini, extinzând astfel gama de materii prime utilizate. Aceasta, la rândul său, asigură producția de produse cu proprietăți specifice și caracteristici de performanță superioare.