Wolframstäbe
Eigenschaften
Wolfram ist ein chemisches Element in der sechsten Gruppe des Periodensystems und hat ein Atomgewicht von 183,84. Es ist eines der schwersten Metalle. Es wird aus Wolframanhydrid durch Reduktion mit Kohlenstoff gewonnen. Es hat eine hellgraue Farbe mit metallischem Glanz. In der Natur kommt es ausschließlich in Mischungen mit mehreren stabilen Isotopen vor, mit Massenzahlen von 180 bis 186.
| Ordnungszahl W | Atomare (molare) Masse g/mol | Oxidationszustand | Dichte [g/cm3] | Schmelzpunkt t°C | Siedepunkt t°C | Schmelzwärme kJ/kg |
|---|---|---|---|---|---|---|
| № 74 | 183,84 | 0, 2, 3, 4, 5, 6 | 19,25 | 3422°С | 5500°С | 191 |
Geschichte
Bereits im 17. Jahrhundert kannten die Europäer Wolframit und Scheelit, die häufigsten Wolframminerale. Reines Wolfram wurde erst Ende des 18. Jahrhunderts isoliert, blieb aber lange Zeit eine Laborrarität, bevor Oxland 1847 die Herstellung von Wolframsäure, Natriumwolframat und Wolfram aus Kassiterit patentieren ließ. Zehn Jahre später patentierte Oxland die Herstellung von Eisen-Wolfram-Legierungen, die die Grundlage der heutigen Schnellstähle bilden. Wegen der hohen Kosten konnten diese Entwicklungen jedoch fast ein halbes Jahrhundert lang nicht in die Produktion aufgenommen werden. Wolframstahl wurde erstmals 1865 im Ural erschmolzen. Der große Bedarf an legierten Stählen und Werkzeugstählen führte Ende des 19. Jahrhunderts zur Aufnahme der Schnellstahlproduktion bei Bethlehem Steel. Im Jahr 1900 wurden auf der Weltausstellung in Paris Muster dieser Legierungen vorgestellt, die die Metallurgen aller entwickelten Länder in Erstaunen versetzten. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts kam Edison auf die Idee, einen Wolframfaden in Glühlampen zu verwenden. Dies war der Beginn der Verwendung von Wolfram in der Elektrotechnik. Heute ist Wolfram keine Rarität mehr und hat einen festen Platz im Alltag eingenommen. Man kann es zu sehr günstigen Preisen kaufen.
Physikalische Eigenschaften
W gehört zur Gruppe der hochschmelzenden Metalle. Alle Elemente dieser Gruppe zeichnen sich durch einen hohen Schmelzpunkt (über 2500°K) und eine hohe Dichte (über 8 g/m3) aus. Darüber hinaus hat Wolfram einen hohen Härteindex von 3430 MPa und mit 5828°K (5555°C) den höchsten Siedepunkt im Vergleich zu den anderen hochschmelzenden Elementen dieser Gruppe des Periodensystems. Unter den Metallen dieser Gruppe ist Wolfram eines der teuersten.
Sorten
Wolfram wird im Allgemeinen in zwei Formen verwendet. Bei der ersten Form handelt es sich um ein poröses Metall, das mit Kupfer oder Silber imprägniert ist. Aufgrund der Imprägnierung ist das Metall besser in der Lage, mit Geschwindigkeiten von bis zu 600 m/min zu schneiden. Die zweite Art von Wolfram, verformbar und unlegiert, hat eine maximale Schnittgeschwindigkeit von 90 m/min.
Wolframlegierungen können auch in einphasige und heterophasige Legierungen unterteilt werden. Unter einphasigen Legierungen versteht man in der Regel Legierungen, die mit einigen chemischen Elementen (Molybdän, Chrom, Rhenium usw.) legiert sind. Die härteste Legierung ist eine Legierung, die 15 % Molybdän enthält. Die zäheste Legierung erhält man durch Legieren mit Rhenium, dessen Anteil an der Legierung etwa 26 % beträgt. Der Preis für diese Art von Wolfram ist im Vergleich zu den porösen Metallen etwas niedriger.
Heterophase-Legierungen enthalten Kohlenstoff und Zirkonium (Niob) in Anteilen von 0,20-0,60 bzw. 0,2-0,6. Aus solchen Legierungen werden bei Temperaturen unter 2300 °C hochdisperse Karbidpartikel freigesetzt, die ihre Hochtemperaturfestigkeit erhöhen und als ausscheidungshärtende Legierungen bezeichnet werden.
Wolframkarbid
Die häufigste Gruppe von Legierungen, die WC-Karbid enthalten, ist die Gruppe
Daneben gibt es noch einige andere Gruppen, wie z. B. TTK und TK. TTK - Diese Legierung enthält Titan- und Tantalkarbide. Sie werden in hitzebeständigen Stählen und Titanlegierungen verwendet.
Legierungen der TK-Gruppe unterscheiden sich von TTK dadurch, dass sie nur Titankarbid enthalten. Diese Legierungen werden zum Drehen und Fräsen von Kohlenstoffstählen verwendet.
Wegen der hohen Kosten von Wolfram werden häufig Nicht-Wolfram-Legierungen verwendet, die Titankarbide und andere Refraktärmetalle (Nickel, Molybdän usw.) enthalten.
Anwendungen
Mehr als 60 % des geförderten Wolframs wird für die Herstellung von rostfreiem Stahl und speziellen Werkzeugstählen verwendet. Häufig wird Wolframschrott für diese Zwecke verwendet. Wolframfreie Elektroden werden beim Wechsel- und Gleichstromschweißen aller Arten von Stählen verwendet. Dank der speziellen Färbung der Elektroden (gold, rot, blau, grau
Seit vielen Jahren werden hitzebeständige Wolframlegierungen für die hitzebeständige Beschichtung von technischen Teilen verwendet. Die außergewöhnliche Feuerfestigkeit und die geringe Oberflächenverdampfung ermöglichen die Verwendung dieses Metalls für Glühfäden von elektrischen Lampen. Einige Chemieunternehmen verwenden es als Katalysator in der organischen Synthese. Darüber hinaus werden Wolframverbindungen als hitzebeständige Schmiermittel und als Farbstoffe für Stoffe verwendet, die die Wasserbeständigkeit und die Flammwidrigkeit erhöhen.
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