 |
сделать стартовой |  |
в избранное |
 |
||||||||||
|
| №19март 2008Элемент |
| Алмаз металлургии |
| epps.ru / Архив номеров / №19 март 2008 / Алмаз металлургии |
| Хорошо, когда у металла красивое, благозвучное название. Например, золото, или серебро. Другим повезло меньше. Услышав слово «свинец», человек вряд ли составит себе ряд приятных ассоциаций. А можете представить себе металл, название которого — бранное слово? Представляем вам вольфрам. Металл космических технологий, металл, совершивший революцию в металлургии. Металл, услышав название которого, древний рудокоп в лучшем случае плюнул бы себе под ноги.
Средневековые саксонские металлурги, занимающиеся добычей олова, заметили странную закономерность. Если в оловянной руде попадались тяжелые камни бурого или желтовато-серого цвета, существенная часть олова при выплавке переходила в шлак. Производительность труда резко падала, саксонцы нервничали и, тыкая в нехороший минерал заскорузлыми пальцами, кричали: «О ужас! Этот чертов камень пожирает олово, как волк пожирает овцу!». Седые старики качали головами и бормотали многозначительно: «Вольфрам, вольфрам», намекая то ли на пену в пасти бешеного серого зверюги (Wolf Rahm — волчья пена), то ли на отношения хищника и беззащитной жертвы (Wolf — волк, Ramm — баран). В традицию вошел первый вариант расшифровки названия, и на латинском языке имя вредного камня стало звучать как Spuma lupi. Конечно, портил жизнь саксонцам не металл, который мы сегодня знаем как вольфрам, а его главный минерал — вольфрамит. Сам металл был открыт гораздо позднее, в 1781 году шведским химиком Карлом Шееле. Ученый подвергал воздействию азотной кислотой необычайно тяжелый минерал, открытый незадолго до этого его соотечественником Акселем Фредериком Кронштедтом, и получал так называемую «желтую землю» — оксид неизвестного металла. Минерал назывался Tung Sten, «тяжелый камень» по-шведски. Недолго ломая голову, Карл назвал тунгстеном и новый металл. Что интересно, это название значительно долго продержалось в ряду стран западной Европы и США. Элемент вольфрам обозначали буквами Tu, а символ W широко распространился сравнительно недавно. Второе открытие вольфрам пережил в 1783 году в Испании. Братья д'Эльгуйяр получили его из вольфрамита, впервые опубликовали сведения о новом металле и дали ему привычное нам название. Ни испанцы, ни швед никогда не претендовали на приоритет первооткрывателей, и каждый обыватель мог называть новинку как ему понравится. Хочешь — тунгстен, хочешь — вольфрам. Правда, в XIX веке была попытка восстановить историческую справедливость и остановить путаницу в названиях. Предложили именовать металл в честь первооткрывателя шеелитом, но современники посчитали, что три названия для одного элемента — это уже слишком, и благое, в принципе, начинание, успешно заглохло. Первое промышленное крещение вольфрам прошел в качестве легирующей добавки в сталь. К середине XIX века лучшие металлорежущие станки могли обрабатывать материал со скоростью не более 5 метров в минуту. Англичанин Роберт Мюшет добавил в сталь, из которой делали резцы станков, всего 5% вольфрама и скорость резки металла достигла 7,5 метров в минуту. Кроме того, резцы из этой стали, при нагреве до накала, не только не теряли, но даже увеличивали свою твердость. Доведя содержание вольфрама в стали до 8%, стало возможным резать металл со скоростью 35 метров в минуту. Очень неплохо, особенно если учесть что этот прогресс занял всего около 50 лет. Просто революция в промышленности. Столь замечательные свойства стали вольфрам придает из-за своей исключительной тугоплавкости. Технически чистый вольфрам начинает плавиться при 3?410?°C, а кипит при 6?690?°C (такая температура наблюдается на поверхности Солнца). Так что не удивительно, что если обычная сталь размягчается при 200?°C, то с 18% добавкой будет сохранять свою твердость при температурах до 800?°C. А настоящие короли в твердости и тугоплавкости на настоящий момент — так называемые металлокерамические материалы. Получают их, спекая карбиды вольфрама с кобальтом, титаном и некоторыми другими элементами. Резцы из таких сплавов остаются твердыми при температуре 1?000?°C и режут железо с головокружительной скоростью в 2?000 метров в минуту. Не обошли стороной легирующие свойства вольфрама и военные. Самое известное применение вольфрамовой стали в милитаристических целях — изготовление танковой брони, орудийных стволов, сердечников и оболочек снарядов. Интересно, что во время Второй Мировой Войны немецкие оружейники поминали недобрым словом известных нам саксонских рудокопов, которые за предыдущие столетия выгребли вместе с оловом почти все запасы вольфрама на территории Рейха. Дело доходило до того, что вольфрам добывали из оловянных шлаков, копившихся в Германии с XII века, но нужды военной промышленности это удовлетворить не могло. Приходилось повышать защиту танка за счет простого утолщения брони и на свет рождались супертяжелые и неповоротливые монстры. В СССР, где таких проблем с вольфрамом не наблюдалось, можно было изготовить не менее прочную броню гораздо меньшей толщины. Раз уж речь зашла о сплавах, то стоит отметить, что получить вольфрамовый сплав не так-то просто. Дело в том, что при температуре плавления вольфрама другие металлы уже обращаются в газ или в очень летучие жидкости. Выход из такого положения — методы порошковой металлургии. Из вольфрама и металлов, которые хотят увидеть в сплаве, изготавливают порошки. Порошки смешиваются, прессуются и подвергаются спеканию в электрической печке. Существуют еще так называемые псевдосплавы, когда прессуют и спекают только вольфрамовый порошок. Полученную заготовку погружают в расплавленный металл, с которым собираются создать псевдосплав, тот проникает в поры и пропитывает заготовку насквозь. Из таких псевдосплавов вольфрама с медью и серебром изготавливают контакты для рубильников и переключателей. По долговечности эксплуатации они превосходят медные в несколько раз. Итак, роль вольфрама в металлургии выяснена. Остается добавить, что металлургическая промышленность поглощает 95% всего добываемого вольфрама. Второе, самое известное применение вольфрама — изготовление тончайшей проволоки. В быту мы можем увидеть ее внутри колбы обычной лампочки. Применение вольфрама для изготовления нитей накала обусловлено как его тугоплавкостью, так и очень высокой пластичностью. Из одного килограмма вольфрама можно вытянуть проволоку длинной в 3,5 км, а это достаточно для изготовления многих тысяч ламп. Кроме того, не забываем что вольфрам и очень прочный металл, его сопротивление разрыву составляет 40 тонн на квадратный сантиметр, и это даже при очень высоких температурах. В связи с этим появилась гениальная идея использовать вольфрамовую нить в качестве резака для обработки твердых хрупких материалов. Ультразвуковой генератор сообщает нити колебательные движения, и она как сквозь масло проходит через стекло или кварц. Вольфрам довольно редкий металл, в земной коре его всего 0,0001% от массы, причем концентрация в породе достигает в лучшем случае 2%. Именно поэтому большое значение придается повторной переработке уже добытого вольфрама. Примерно треть всего вольфрама, получаемого мировой промышленностью, добывается из вторсырья. В ход идут стружки, опилки, другой разнообразный вольфрамовый лом. Лом окисляют и смешивают с обогащенной вольфрамовой рудой. Из смеси выделяют хлориды или окислы вольфрама, из которых уже восстанавливают непосредственно металл. Окись вольфрама восстанавливают водородом в специальных трубчатых печах или углем. При восстановлении углем процесс упрощается, но металл при этом выходит загрязненным, более низкого качества. Такой вольфрам может с успехом использоваться в сталелитейной промышленности, но, по причине своей хрупкости, не подходит для электротехники. Особо чистый вольфрам получают из хлоридов. С помощью избытка вольфрама их переводят в высший хлорид, а потом разлагают на хлор и вольфрам. Во всех случаях получают порошкообразный вольфрам, который затем прессуют при высоких температурах, получая пластичный и ковкий металл. Сергей Журавлев. |
|
| © 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири» Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru © Создание сайта - студия GolDesign.Ru |