Применение вольфрама: где используют металл и его сплавы

Вольфрам ценят за очень высокую температуру плавления, большую плотность, твердость и способность сохранять прочность при нагреве. Поэтому его используют не как массовый конструкционный металл, а там, где обычная сталь, цветные металлы или пластики быстро изнашиваются, перегреваются или теряют форму.

Физико-химические свойства вольфрама

Чистый вольфрам — серый тугоплавкий металл. Он плотный, твердый и хорошо работает при высоких температурах, но может быть хрупким и сложным в обработке. На практике чаще применяют не только металлический вольфрам, а его карбид, тяжелые сплавы и легированные стали.

Ключевые свойства, из-за которых выбирают вольфрам:

• очень высокая жаростойкость и стойкость к размягчению при нагреве;
• большая плотность, полезная для противовесов, балансиров и защитных экранов;
• высокая твердость карбида вольфрама;
• износостойкость в режущем, буровом и штамповом инструменте;
• возможность легировать сталь и получать материалы для работы под нагрузкой.

Применение вольфрама в промышленности

• Металлообработка и инструмент. Карбид вольфрама применяют в резцах, сверлах, фрезах, штампах, абразивном и буровом инструменте. Это одна из самых важных областей использования вольфрама.
• Горнодобывающая и строительная техника. Твердые сплавы на основе карбида вольфрама используют в буровых коронках, зубьях, изнашиваемых вставках и деталях, которые работают с камнем, рудой, бетоном и грунтом.
• Электротехника и электроника. Вольфрам применяют для нитей накаливания, электродов, катодов, контактов, нагревательных элементов и деталей вакуумной техники.
• Сварка и высокотемпературные процессы. Вольфрамовые электроды используют в аргонодуговой сварке, а жаропрочные детали из вольфрама и его сплавов — в печах, соплах и узлах, работающих при высокой температуре.
• Авиация, транспорт и балансировка. Из-за высокой плотности вольфрамовые тяжелые сплавы применяют для противовесов, балансиров, инерционных грузов и компактных утяжелителей.
• Защитные экраны и специальные изделия. Вольфрам используют там, где нужен плотный материал для экранирования излучения или замены свинца в более компактных деталях.
• Металлургия. Вольфрам входит в состав некоторых инструментальных, быстрорежущих и жаропрочных сталей, повышая износостойкость и стойкость к нагреву.

Применение сплавов вольфрама и карбида

Наиболее заметная часть применения вольфрама связана с карбидом вольфрама. Его используют в твердых сплавах, где частицы карбида соединяются металлической связкой, чаще всего кобальтовой или никелевой. Такие материалы выдерживают сильное истирание и сохраняют режущую кромку лучше обычных сталей.

Тяжелые вольфрамовые сплавы делают на основе вольфрама с никелем, железом, медью или другими компонентами. Их выбирают, когда нужна большая масса в малом объеме: для противовесов, балансиров, экранов, специальных деталей приборов и промышленного оборудования.

Вольфрам также применяют как легирующий элемент в сталях. Он способствует образованию твердых карбидов, повышает износостойкость и помогает инструментальной стали сохранять рабочие свойства при нагреве. Подробнее о сталях можно прочитать в статье о сферах применения стали.

Когда применение вольфрама особенно оправдано

Вольфрам дорогой и трудный в обработке материал, поэтому его используют точечно. Он оправдан в деталях, где важны жаростойкость, высокая плотность, твердость, износостойкость или работа в тяжелых условиях. Для обычных конструкций чаще выгоднее применять сталь, алюминий или другие более доступные материалы.

Если нужны расчетные данные, смотрите также статью о весе и плотности вольфрама.