Izraz "ognjevzdržna kovina" se uporablja za opis skupine kovinskih elementov, ki imajo izjemno visoka tališča in so odporni proti obrabi, korozijain deformacija.
Industrijska uporaba izraza ognjevzdržna kovina se najpogosteje nanaša na pet pogosto uporabljenih elementov:
- Molibden (Mo)
- Niobij (Nb)
- Renij (Re)
- Tantal (ta)
- Volfram (W)
Širše opredelitve pa vključujejo tudi manj pogosto uporabljene kovine:
- Krom (Cr)
- Hafnij (Hf)
- Iridij (Ir)
- Osmij (os)
- Rodijev (Rh)
- Rutenij (ru)
- Titan (Ti)
- Vanadij (V)
- Cirkonij (Zr)
Značilnosti
Prepoznavna značilnost ognjevzdržnih kovin je njihova odpornost na toploto. Vseh pet industrijskih ognjevzdržnih kovin ima tališča nad 2000 ° C (3632 ° F).
Trdnost ognjevzdržnih kovin pri visokih temperaturah je v kombinaciji s trdoto idealna za rezanje in vrtanje orodij.
Ognjevzdržne kovine so tudi zelo odporne na toplotni udar, kar pomeni, da ponavljajoče se ogrevanje in hlajenje ne bosta zlahka povzročila raztezanja, napetosti in razpok.
Vse kovine imajo visoko gostoto (težke so), pa tudi dobre električne in toplotno prevodne lastnosti.
Druga pomembna lastnost je njihova odpornost proti lezenju, težnja kovin, da se počasi deformirajo pod vplivom stresa.
Ognjevzdržne kovine so zaradi svoje sposobnosti, da tvorijo zaščitno plast, odporne tudi proti koroziji, čeprav pri visokih temperaturah zlahka oksidirajo.
Ognjevzdržne kovine in metalurgija prahu
Zaradi visokih tališč in trdote se ognjevzdržne kovine najpogosteje predelajo v obliki prahu in nikoli ne izdelajo z ulivanjem.
Kovinski praški se izdelajo do določenih velikosti in oblik, nato se mešajo, da se ustvari prava mešanica lastnosti, preden se stisnejo in sintrajo.
Sintranje vključuje dolgotrajno segrevanje kovinskega prahu (znotraj kalupa). Delci prahu se v vročini začnejo vezati in tvorijo trden kos.
Sintranje lahko veže kovine pri temperaturah, nižjih od njihovega tališča, kar je pomembna prednost pri delu z ognjevzdržnimi kovinami.
Karbidni praški
Ena najzgodnejših uporab številnih ognjevzdržnih kovin se je pojavila v začetku 20. stoletja z razvojem cementiranih karbidov.
Widia, prvi komercialno dostopni volframov karbid, je razvilo podjetje Osram (Nemčija) in ga tržilo leta 1926. To je privedlo do nadaljnjih preskusov s podobno trdimi in obrabnimi kovinami, kar je na koncu privedlo do razvoja sodobnih sintranih karbidov.
Izdelki iz karbidnih materialov pogosto koristijo mešanice različnih praškov. Ta postopek mešanja omogoča vnos koristnih lastnosti različnih kovin, s čimer nastanejo materiali, ki so boljši od tistih, ki bi jih lahko ustvarila posamezna kovina. Na primer, originalni prah Widia je vseboval 5-15% kobalta.
Opomba: Več o lastnostih ognjevzdržnih kovin si oglejte v tabeli na dnu strani.
Aplikacije
Nepregorne zlitine in karbidi na kovinski osnovi se uporabljajo v skoraj vseh pomembnejših panogah, vključno z elektronika, vesoljska industrija, avtomobilska industrija, kemikalije, rudarstvo, jedrska tehnologija, obdelava kovin in protetika.
Združenje ognjevzdržnih kovin je sestavilo naslednji seznam končne uporabe za ognjevzdržne kovine:
Kovinski volfram
- Žarilne niti, fluorescenčne in avtomobilske žarnice
- Anode in tarče za rentgenske cevi
- Polprevodniške opore
- Elektrode za elektroobločno varjenje
- Katode visoke zmogljivosti
- Elektrode za ksenon so sijalke
- Avtomobilski vžigalni sistemi
- Raketne šobe
- Elektronski oddajniki cevi
- Lončki za predelavo urana
- Grelni elementi in sevalni ščiti
- Legirni elementi v jeklih in superzlitinah
- Ojačitev v kovinsko-matričnih kompozitih
- Katalizatorji v kemijskih in petrokemičnih procesih
- Maziva
Molibden
- Legiranje dodatkov v železih, jeklih, nerjavnih jeklih, orodnih jeklih in superzlitinah na osnovi niklja
- Visoko natančna vretena za brušenje
- Metaliziranje v spreju
- Ulivalniki za tlačno litje
- Sestavni deli raketnega in raketnega motorja
- Elektrode in mešalne palice v proizvodnji stekla
- Električni grelni elementi peči, čolni, toplotni ščiti in dušilec
- Črpalke za rafiniranje cinka, pralnice, ventili, mešalniki in vodnjaki s termočleni
- Proizvodnja palice za nadzor jedrskega reaktorja
- Stikalne elektrode
- Podpora in podpora za tranzistorje in usmernike
- Nitke in nosilne žice za avtomobilske žaromete
- Dobijalci vakuumskih cevi
- Rocket krila, stožci in toplotni ščiti
- Raketne komponente
- Superprevodniki
- Kemična procesna oprema
- Toplotni ščiti v visokotemperaturnih vakuumskih pečeh
- Legiranje dodatkov v železovih zlitinah in superprevodnikih
Cementiran volframov karbid
- Cementiran volframov karbid
- Rezalna orodja za obdelavo kovin
- Oprema za jedrski inženiring
- Orodja za rudarstvo in vrtanje olja
- Oblikovalne matrice
- Valji za oblikovanje kovin
- Vodila za navoje
Volframova težka kovina
- Puše
- Sedeži ventilov
- Rezila za rezanje trdih in abrazivnih materialov
- Kemični svinčnik
- Zidarske žage in vrtalniki
- Težka kovina
- Sevalni ščiti
- Letalske protiuteži
- Samovojne ure protiuteži
- Mehanizmi za uravnoteženje zračnih kamer
- Uteži za lopatice rotorja helikopterja
- Zlati vložki za utež
- Pikado telesa
- Varovalke za oborožitev
- Dušenje vibracij
- Vojaško orožje
- Peleti iz puške
Tantal
- Elektrolitski kondenzatorji
- Izmenjevalniki toplote
- Bajonetni grelci
- Vodnjaki termometra
- Nitke vakuumske cevi
- Kemična procesna oprema
- Komponente visokotemperaturnih peči
- Lončki za ravnanje s staljeno kovino in zlitinami
- Rezalna orodja
- Komponente vesoljskih motorjev
- Kirurški vsadki
- Zlitinski dodatek v superzlitinah
Fizikalne lastnosti ognjevzdržnih kovin
| Tip | Enota | Mo | Ta | Opomba | W | Rh | Zr |
| Tipična komercialna čistost | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| Gostota | 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 | |
| Tališče | Celcija | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° F | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Vrelišče | Celcija | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° F | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Tipična trdota | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| Toplotna prevodnost (@ 20 ° C) | kal / cm2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| Koeficient toplotne ekspanzije | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| Električna upornost | Mikro-ohm-cm | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Električna prevodnost | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| Natezna trdnost (KSI) | Ambient | 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 | -- | |
| Najmanjši raztezek (1-palčni profil) | Ambient | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| Modul elastičnosti | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
Vir: http://www.edfagan.com