Термин „ватростални метал“ користи се за описивање групе металних елемената који имају изузетно високе тачке топљења и отпорни су на хабање, корозија, и деформација.
Термин ватростални метал у индустрији најчешће се односи на пет најчешће коришћених елемената:
- Молибден (Мо)
- Ниобијум (Нб)
- Ренијум (Ре)
- Тантал (Та)
- Волфрам (В)
Међутим, шире дефиниције су такође укључиле и мање коришћене метале:
- Цхромиум (Цр)
- Хафнијум (Хф)
- Иридијум (Ир)
- Осмијум (Ос)
- Рходиум (Рх)
- Рутениј (ру)
- Титан (Ти)
- Ванадијум (В)
- Цирконијум (Зр)
Карактеристике
Идентификациона карактеристика ватросталних метала је њихова отпорност на топлоту. Пет индустријских ватросталних метала имају тачке топљења веће од 2000 ° Ц (3632 ° Ф).
Снага ватросталних метала на високим температурама, у комбинацији са њиховом тврдоћом, чини их идеалним за резање и бушење алата.
Ватростални метали су такође врло отпорни на термички удар, што значи да понављано загревање и хлађење неће лако проузроковати ширење, напрезање и пуцање.
Сви метали имају велике густине (они су тешки), као и добра електрична и топлотна својства.
Друга важна особина је њихова отпорност на пузање, склоност метала да се полако деформишу под утицајем стреса.
Због своје способности да формирају заштитни слој, ватростални метали су такође отпорни на корозију, мада се лако оксидирају на високим температурама.
Ватростални метали и металургија праха
Због високих тачака топљења и тврдоће, ватростални метали се најчешће обрађују у облику праха и никада се не производе ливењем.
Метални прахови се производе у одређеним величинама и облицима, затим се мешају како би се створила права мешавина својстава, пре него што се сабију и синтеровају.
Синтеровање укључује загревање металног праха (унутар калупа) током дужег временског периода. Под топлотом, честице праха почињу да се везују, формирајући чврст комад.
Синтеровање може повезати метале на температурама нижим од њихове тачке топљења, што је значајна предност у раду са ватросталним металима.
Карбидни прашкови
Једна од најранијих употреба многих ватросталних метала настала је почетком 20. века развојем цементираних карбида.
Видиа, први комерцијално доступан волфрамов карбид, развила је компанија Осрам (Немачка) и пласирала на тржиште 1926. године. То је довело до даљег испитивања слично тврдим металима отпорним на хабање, што је на крају довело до развоја модерних синтерованих карбида.
Производи од карбидних материјала често имају користи од смеша различитих прахова. Овај поступак мешања омогућава уношење корисних својстава из различитих метала, чиме се производе материјали супериорнији од онога што би појединачни метал могао створити. На пример, оригинални прах Видиа састојао се од 5-15% кобалта.
Напомена: Погледајте више о својствима ватросталних метала у табели на дну странице.
Апликације
Ватросталне легуре и карбиди на бази метала користе се у готово свим главним индустријама, укључујући електроника, ваздухопловство, аутомобилска индустрија, хемикалије, рударство, нуклеарна технологија, обрада метала и протетике.
Следећу листу крајње употребе ватросталних метала саставило је Удружење ватросталних метала:
Волфрам метал
- Жаруље са жарном нити, флуоресцентне и аутомобилске лампе
- Аноде и циљеви за рендгенске цеви
- Полупроводничке потпоре
- Електроде за електролучно заваривање
- Катоде великог капацитета
- Електроде за ксенон су лампе
- Системи аутомобилског паљења
- Ракетне млазнице
- Електронски емитери цеви
- Тигли за прераду уранијума
- Грејни елементи и штити од зрачења
- Легирајући елементи у челику и суперлегурама
- Ојачање у композитима метал-матрице
- Катализатори у хемијским и петрохемијским процесима
- Мазива
Молибден
- Легирани додаци у гвожђу, челику, нерђајућем челику, алатном челику и суперлегурама на бази никла
- Високо прецизна вретена за брушење
- Метализирање у спреју
- Ливци под притиском
- Компоненте ракетног и ракетног мотора
- Електроде и мешалице у производњи стакла
- Елементи за грејање у електричној пећи, чамци, топлотни штитови и облога пригушивача
- Пумпе за рафинирање цинка, праонице, вентили, мешалице и бунари са термоелементима
- Производња штапа за управљање нуклеарним реактором
- Прекидачке електроде
- Носачи и потпора за транзисторе и исправљаче
- Филаменти и носеће жице за аутомобилске фарове
- Добивачи вакуумских цеви
- Сукње, чуњеви и топлотни штитови
- Ракетне компоненте
- Суперпроводници
- Опрема за хемијски процес
- Топлотни штитници у високотемпературним вакуумским пећима
- Легирајући адитиви у легурама жељеза и суперпроводницима
Цементирани волфрамов карбид
- Цементирани волфрамов карбид
- Алати за сечење за обраду метала
- Опрема за нуклеарни инжењеринг
- Алати за рударство и бушење нафте
- Формирање калупа
- Ваљци за обликовање метала
- Водичи за навој
Волфрам тешки метал
- Чауре
- Седишта вентила
- Сечива за сечење тврдих и абразивних материјала
- Тачке хемијске оловке
- Зидане тестере и бушилице
- Хеави Метал
- Зрачни штитови
- Противтеже авиона
- Самонамотавајући противтежи за сатове
- Механизми за балансирање ваздушних камера
- Тегови за уравнотежење лопатица ротора хеликоптера
- Златни улошци за тег
- Стрелице
- Осигурачи за наоружање
- Пригушивање вибрација
- Војно устројство
- Пушке сачмарице
Тантал
- Електролитички кондензатори
- Измењивачи топлоте
- Бајонет грејачи
- Извори термометра
- Нит вакуумске цеви
- Опрема за хемијски процес
- Компоненте пећи са високом температуром
- Тикли за руковање растопљеним металом и легурама
- Алати за сечење
- Компоненте ваздухопловних мотора
- Хируршки имплантати
- Адитив легура у суперлегурама
Физичка својства ватросталних метала
| Тип | Јединица | Мо | Та | Нб | В | Рх | Зр |
| Типична комерцијална чистоћа | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| Густина | цм / цм3 | 10.22 | 16.6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
| лбс / ин2 | 0.369 | 0.60 | 0.310 | 0.697 | 0.760 | 0.236 | |
| Тачка топљења | Целције | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° Ф | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Тачка кључања | Целције | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° Ф | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Типична тврдоћа | ДПХ (вицкерс) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| Топлотна проводљивост (@ 20 ° Ц) | кал / цм2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| Коефицијент термичког ширења | ° Ц к 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| Електрична отпорност | Микро-охм-цм | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Електрична проводљивост | % ИАЦС | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| Затезна чврстоћа (КСИ) | Амбијент | 120-200 | 35-70 | 30-50 | 100-500 | 200 | -- |
| 500 ° Ц | 35-85 | 25-45 | 20-40 | 100-300 | 134 | -- | |
| 1000 ° Ц | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | -- | |
| Минимално издужење (мерач од 1 инча) | Амбијент | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| Модул еластичности | 500 ° Ц | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° Ц | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
Извор: http://www.edfagan.com