Termín „žáruvzdorný kov“ se používá k popisu skupiny kovových prvků, které mají výjimečně vysoké teploty tání a jsou odolné proti opotřebení, korozea deformace.
Průmyslové použití termínu žáruvzdorný kov se nejčastěji týká pěti běžně používaných prvků:
- Molybden (Mo)
- Niob (Nb)
- Rhenium (Re)
- Tantal (ta)
- Wolfram (Ž)
Širší definice však zahrnovaly i méně běžně používané kovy:
- Chrom (Cr)
- Hafnium (Hf)
- Iridium (Ir)
- Osmium (Os)
- Rhodium (Rh)
- Ruthenium (Ru)
- Titan (Ti)
- Vanad (V)
- Zirkonium (Zr)
Charakteristiky
Poznávacím znakem žáruvzdorných kovů je jejich odolnost vůči teplu. Těchto pět průmyslových žáruvzdorných kovů má všechny body tání vyšší než 2000 ° C.
Díky pevnosti žáruvzdorných kovů při vysokých teplotách je v kombinaci s jejich tvrdostí ideální pro řezání a vrtání nástrojů.
Žáruvzdorné kovy jsou také velmi odolné vůči tepelným šokům, což znamená, že opakované zahřívání a chlazení nezpůsobí snadno expanzi, napětí a praskání.
Všechny kovy mají vysokou hustotu (jsou těžké) a také dobré elektrické a tepelně vodivé vlastnosti.
Další důležitou vlastností je jejich odolnost proti tečení, tendence kovů pomalu se deformovat pod vlivem stresu.
Díky své schopnosti vytvářet ochrannou vrstvu jsou žáruvzdorné kovy také odolné vůči korozi, i když při vysokých teplotách snadno oxidují.
Žáruvzdorné kovy a prášková metalurgie
Kvůli vysokým bodům tání a tvrdosti se žáruvzdorné kovy nejčastěji zpracovávají v práškové formě a nikdy se nevyrábí litím.
Kovové prášky se vyrábějí do konkrétních velikostí a forem, poté se smíchají, aby se vytvořila správná směs vlastností, a poté se zhutňují a slinují.
Slinování zahrnuje zahřívání kovového prášku (ve formě) po dlouhou dobu. Za tepla se částice prášku začnou spojovat a tvoří pevný kus.
Slinování může spojovat kovy při teplotách nižších, než je jejich teplota tání, což je významná výhoda při práci se žárovzdornými kovy.
Karbidové prášky
Jedno z prvních použití mnoha žáruvzdorných kovů vzniklo na počátku 20. století s vývojem slinutých karbidů.
Widia, první komerčně dostupný karbid wolframu, byl vyvinut společností Osram Company (Německo) a uveden na trh v roce 1926. To vedlo k dalšímu testování s podobně tvrdými a otěruvzdornými kovy, což nakonec vedlo k vývoji moderních slinutých karbidů.
Produkty karbidových materiálů často těží ze směsí různých prášků. Tento proces míchání umožňuje zavedení prospěšných vlastností z různých kovů, čímž vznikají materiály lepší než ty, které by mohly být vytvořeny jednotlivým kovem. Například původní prášek Widia obsahoval 5-15% kobaltu.
Poznámka: Více informací o vlastnostech žáruvzdorných kovů naleznete v tabulce v dolní části stránky.
Aplikace
Žáruvzdorné slitiny a karbidy na bázi kovů se používají prakticky ve všech hlavních průmyslových odvětvích, včetně elektronika, letecký průmysl, automobilový průmysl, chemikálie, těžba, jaderná technologie, zpracování kovů a protéza.
Následující seznam konečných použití pro žáruvzdorné kovy byl sestaven Asociací žáruvzdorných kovů:
Tungsten Metal
- Žárovky, zářivky a vlákna automobilových lamp
- Anody a terče pro rentgenové trubice
- Polovodičové podpory
- Elektrody pro obloukové svařování inertním plynem
- Vysokokapacitní katody
- Elektrody pro xenon jsou lampy
- Automobilové zapalovací systémy
- Raketové trysky
- Elektronické zářivky
- Kelímky na zpracování uranu
- Topné články a radiační štíty
- Slitinové prvky v ocelích a slitinách
- Výztuž v kompozitech s kovovou matricí
- Katalyzátory v chemických a petrochemických procesech
- Maziva
Molybden
- Slitinové přísady do žehliček, ocelí, nerezových ocelí, nástrojových ocelí a slitin na bázi niklu
- Vysoce přesná vřetena brusného kotouče
- Metalizace postřikem
- Die-casting dies
- Součásti raketového a raketového motoru
- Elektrody a míchací tyčinky při výrobě skla
- Topné články elektrické pece, čluny, tepelné štíty a vložka tlumiče výfuku
- Čerpadla na zinkování, prádelny, ventily, míchadla a studny termočlánků
- Výroba řídicích tyčí jaderného reaktoru
- Přepněte elektrody
- Podporuje a podporuje tranzistory a usměrňovače
- Vlákna a podpěrné dráty pro automobilové světlomety
- Získávače vakuových trubic
- Raketové sukně, kužely a tepelné štíty
- Raketové komponenty
- Supravodiče
- Zařízení pro chemický proces
- Tepelné štíty ve vysokoteplotních vakuových pecích
- Legování přísad do slitin železa a supravodičů
Cementovaný karbid wolframu
- Cementovaný karbid wolframu
- Řezné nástroje pro obrábění kovů
- Zařízení jaderného inženýrství
- Těžařské a ropné vrtací nástroje
- Formovací matrice
- Válce pro tváření kovů
- Vodítka nití
Tungsten Heavy Metal
- Pouzdra
- Sedla ventilů
- Kotouče na řezání tvrdých a abrazivních materiálů
- Kuličkové pero
- Zednické pily a vrtáky
- Těžký kov
- Radiační štíty
- Protizávaží letadel
- Samonavíjecí protizávaží hodinek
- Vyvažovací mechanismy leteckých kamer
- Vyvažovací závaží lopatek rotoru vrtulníku
- Zlaté klubové vložky
- Šípková těla
- Výzbroj pojistky
- Tlumení vibrací
- Vojenská výzbroj
- Brokovnice
Tantal
- Elektrolytické kondenzátory
- Tepelné výměníky
- Bajonetové ohřívače
- Teploměrové jímky
- Vakuová trubičková vlákna
- Zařízení pro chemický proces
- Součásti vysokoteplotních pecí
- Kelímky pro manipulaci s roztaveným kovem a slitinami
- Řezací nástroje
- Součásti leteckých motorů
- Chirurgické implantáty
- Slitinová přísada ve vysoce legovaných slitinách
Fyzikální vlastnosti žáruvzdorných kovů
| Typ | Jednotka | Mo | Ta | Pozn | Ž | Rh | Zr |
| Typická obchodní čistota | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| Hustota | cm / cm3 | 10.22 | 16.6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
| lbs / in2 | 0.369 | 0.60 | 0.310 | 0.697 | 0.760 | 0.236 | |
| Bod tání | Celcius | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° F | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Bod varu | Celcius | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° F | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Typická tvrdost | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| Tepelná vodivost (@ 20 ° C) | cal / cm2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| Koeficient tepelné roztažnosti | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| Elektrický odpor | Mikroohm-cm | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Elektrická vodivost | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| Pevnost v tahu (KSI) | Okolní | 120-200 | 35-70 | 30-50 | 100-500 | 200 | -- |
| 500 ° C | 35-85 | 25-45 | 20-40 | 100-300 | 134 | -- | |
| 1000 ° C | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | -- | |
| Minimální prodloužení (rozchod 1 palce) | Okolní | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| Modul pružnosti | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
Zdroj: http://www.edfagan.com