น้ำหนักจำเพาะของทังสเตน คุณสมบัติ เกรด และตารางค่า
ทังสเตนเป็นธาตุหมู่ที่หกในตารางธาตุ ชื่อธาตุมาจากคำภาษาเยอรมันสองคำคือ Wolf และ Rahm ซึ่งรวมกันมีความหมายว่า “ฟองหมาป่า” ทังสเตนเป็นโลหะสีเทาเฉดอ่อน และเป็นโลหะที่ทนไฟมากที่สุดในบรรดาโลหะชนิดต่าง ๆ
ตารางน้ำหนักจำเพาะของทังสเตน
เนื่องจากทังสเตนเป็นวัสดุซับซ้อน จึงไม่สามารถคำนวณน้ำหนักจำเพาะด้วยตนเองในภาคสนามได้ การคำนวณนี้ทำในห้องปฏิบัติการเคมีเฉพาะทาง อย่างไรก็ตาม ค่าน้ำหนักจำเพาะเฉลี่ยของทังสเตนเป็นที่ทราบกันว่าอยู่ในช่วง 19.1 ถึง 19.3 กรัม/ซม.³
เพื่อให้คำนวณได้ง่ายขึ้น ตารางด้านล่างแสดงค่าน้ำหนักและน้ำหนักจำเพาะของทังสเตนตามหน่วยวัด
| วัสดุ | น้ำหนักจำเพาะ (กรัม/ซม.³) | น้ำหนัก 1 ม³ (กก.) |
| ทังสเตน | ตั้งแต่ 19.1 ถึง 19.3 | ตั้งแต่ 19100 ถึง 19300 |
คุณสมบัติของทังสเตน
ทังสเตนเป็นโลหะแทรนซิชันสีเทาเฉดอ่อน และเป็นหนึ่งในโลหะที่ทนไฟมากที่สุด มีลักษณะคล้ายเหล็กกล้า ธาตุนี้สามารถตัดเฉือนได้เมื่อให้ความร้อนเท่านั้น โดยระดับความร้อนขึ้นอยู่กับวิธีการแปรรูป
เมื่อพิจารณาในด้านการใช้งาน คุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของโลหะชนิดนี้ ได้แก่:
- มีความหนาแน่นสูงถึง 19.3 กรัม/ซม.³
- มีจุดหลอมเหลวสูงประมาณ 3422 °C
- มีความต้านทานไฟฟ้า 5.5 ไมโครโอห์ม*ซม. ซึ่งอยู่ในระดับที่ยอมรับได้
- มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นต่ำประมาณ 4.5 x 10^-6 1/°C
- ทังสเตนมีจุดเดือดสูงมาก ประมาณ 5555 °C
- มีความดันไอต่ำและอัตราการระเหยต่ำที่อุณหภูมิสูง
- มีการนำไฟฟ้าต่ำกว่าทองแดงสามเท่า
ข้อเสียที่จำกัดการใช้งานทังสเตน ได้แก่ ความหนาแน่นสูง ความเปราะที่อุณหภูมิต่ำ และการตัดเฉือนที่ยาก เมื่อใช้งานที่อุณหภูมิสูงยังต้องป้องกันการออกซิเดชัน ส่วนทังสเตนเนื้อแน่นโดยทั่วไปทนต่อกรดหลายชนิดที่อุณหภูมิห้อง
เกรดทังสเตน
ทังสเตนแบ่งตามสารเติมแต่งและสิ่งเจือปนออกเป็นเกรดต่าง ๆ ดังนี้:
- ทังสเตนเกรด ВЧ เป็นทังสเตนบริสุทธิ์ที่ไม่มีสารเติมแต่งใด ๆ
- ทังสเตนเกรด ВА เติมอะลูมิเนียมและสารซิลิกา-ด่างเพื่อเพิ่มคุณสมบัติ เช่น ความแข็งแรงหลังอบอ่อน เพิ่มช่วงอุณหภูมิการเกิดผลึกใหม่ขั้นต้น และรักษารูปทรงให้เสถียรที่อุณหภูมิสูง
- ทังสเตนเกรด ВМ เติมทอเรียมและสารซิลิกา-ด่างเพื่อเพิ่มคุณสมบัติ เช่น ความแข็งแรงหลังอบอ่อนและเพิ่มช่วงอุณหภูมิการเกิดผลึกใหม่ขั้นต้น
- ทังสเตนเกรด ВТ เติมทอเรียม หรือกล่าวให้แม่นยำคือทอเรียมออกไซด์ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติการปล่อยอิเล็กตรอน
- ทังสเตนเกรด ВИ เติมอิตเทรียม หรืออิตเทรียมออกไซด์ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติการปล่อยอิเล็กตรอน
- ทังสเตนเกรด ВЛ เติมแลนทานัม หรือแลนทานัมออกไซด์ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติการปล่อยอิเล็กตรอน
- ทังสเตนเกรด ВР เป็นโลหะผสมรีเนียมกับทังสเตน เพื่อเพิ่มความเหนียวหลังผ่านอุณหภูมิสูง เพิ่มความแข็งแรงหลังอบอ่อน เพิ่มช่วงอุณหภูมิการเกิดผลึกใหม่ขั้นต้น และเพิ่มความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะ
- ทังสเตนเกรด ВРН ไม่มีสารเติมแต่ง แต่ยอมให้มีสิ่งเจือปนในปริมาณสูงขึ้น
- ทังสเตนเกรด МВ เป็นโลหะผสมทังสเตนกับโมลิบดีนัม เพื่อเพิ่มความแข็งแรงหลังอบอ่อนโดยยังคงความเหนียวไว้
คำถามที่พบบ่อย
ทังสเตน 1 ม³ หนักเท่าใด?
เมื่อมีความหนาแน่น 19.1–19.3 กรัม/ซม.³ ทังสเตนหนึ่งลูกบาศก์เมตรหนักประมาณ 19,100–19,300 กก. จึงเป็นหนึ่งในโลหะวิศวกรรมที่หนักที่สุด
เหตุใดจึงใช้ทังสเตนที่อุณหภูมิสูง?
ทังสเตนมีจุดหลอมเหลวสูงมาก ความดันไอต่ำ และยังคงความแข็งแรงเมื่อได้รับความร้อน จึงใช้ในอิเล็กโทรด อุปกรณ์ให้ความร้อน และโลหะผสมทนไฟ
อะไรเป็นข้อจำกัดในการใช้ทังสเตน?
ข้อจำกัดหลักคือความหนาแน่นสูง ความเปราะที่อุณหภูมิต่ำ และการแปรรูปที่ยาก เมื่อใช้งานที่อุณหภูมิสูงยังต้องป้องกันการออกซิเดชันด้วย