Застосування вольфраму: де використовують метал і його сплави

Вольфрам цінують за дуже високу температуру плавлення, велику густину, твердість і здатність зберігати міцність під час нагрівання. Його зазвичай використовують не як масовий конструкційний метал, а там, де сталь, кольорові метали або пластики швидко зношуються, перегріваються чи втрачають форму.

Фізико-хімічні властивості вольфраму

Чистий вольфрам — сірий тугоплавкий метал. Він щільний, твердий і добре працює за високих температур, але може бути крихким і складним в обробці. На практиці часто застосовують не лише металевий вольфрам, а й карбід вольфраму, важкі вольфрамові сплави та леговані сталі.

Основні причини вибору вольфраму:

• дуже висока жаростійкість і стійкість до розм'якшення під час нагрівання;
• велика густина, корисна для противаг, балансувальних деталей і захисних екранів;
• висока твердість карбіду вольфраму;
• зносостійкість у різальному, буровому та штамповому інструменті;
• можливість легувати сталь для деталей, що працюють під навантаженням.

Застосування вольфраму в промисловості

• Металообробка та інструмент. Карбід вольфраму використовують у різцях, свердлах, фрезах, штампах, абразивному та буровому інструменті. Це одна з найважливіших сфер застосування вольфраму.
• Гірничодобувна та будівельна техніка. Тверді сплави на основі карбіду вольфраму застосовують у бурових коронках, зубцях, зношуваних вставках і деталях, що працюють із каменем, рудою, бетоном і ґрунтом.
• Електротехніка та електроніка. Вольфрам використовують для ниток розжарювання, електродів, катодів, контактів, нагрівальних елементів і деталей вакуумної техніки.
• Зварювання та високотемпературні процеси. Вольфрамові електроди застосовують в аргонодуговому зварюванні, а жаростійкі деталі з вольфраму і його сплавів — у печах, соплах і вузлах, що працюють за високої температури.
• Авіація, транспорт і балансування. Через високу густину важкі вольфрамові сплави використовують для противаг, балансирів, інерційних вантажів і компактних обважнювачів.
• Захисні екрани та спеціальні вироби. Вольфрам застосовують там, де потрібен щільний матеріал для екранування випромінювання або компактніша заміна свинцю в спеціальних деталях.
• Металургія. Вольфрам входить до складу деяких інструментальних, швидкорізальних і жаростійких сталей, підвищуючи зносостійкість і стійкість до нагрівання.

Застосування сплавів вольфраму і карбіду

Найпомітніша частина застосування вольфраму пов'язана з карбідом вольфраму. Його використовують у твердих сплавах, де частинки карбіду з'єднуються металевою зв'язкою, найчастіше кобальтовою або нікелевою. Такі матеріали витримують сильне стирання і краще зберігають різальну кромку, ніж звичайні сталі.

Важкі вольфрамові сплави виготовляють на основі вольфраму з нікелем, залізом, міддю або іншими компонентами. Їх обирають, коли потрібна велика маса в малому об'ємі: для противаг, балансирів, екранів, спеціальних деталей приладів і промислового обладнання.

Вольфрам також застосовують як легувальний елемент у сталях. Він сприяє утворенню твердих карбідів, підвищує зносостійкість і допомагає інструментальній сталі зберігати робочі властивості під час нагрівання. Докладніше про сталі можна прочитати у статті про сфери застосування сталі.

Коли застосування вольфраму особливо виправдане

Вольфрам дорогий і складний в обробці матеріал, тому його використовують точково. Він виправданий у деталях, де важливі жаростійкість, висока густина, твердість, зносостійкість або робота у важких умовах. Для звичайних конструкцій частіше вигідніше застосовувати сталь, алюміній чи інші доступніші матеріали.

Якщо потрібні розрахункові дані, дивіться також статтю про вагу та густину вольфраму.