Свойства вольфрамового сплава

1.Плотность

Вольфрам обладает высокой плотностью - до 19,3 г/см³, что, соответственно, придает вольфрамовым сплавам высокие плотностные характеристики. Их плотность обычно составляет от 16,5 до 19,0 г/см³. Например, обычные сплавы вольфрам-никель-железо обычно имеют плотность от 17,0 до 18,5 г/см³, а плотность сплавов вольфрам-медь варьируется от 16,5 до 18,0 г/см³ в зависимости от содержания меди. Вольфрамо-кобальтовые сплавы (карбид вольфрама) обычно имеют плотность в диапазоне 14,0-15,0 г/см³. Если вы хотите узнать свойства карбида вольфрама пожалуйста, нажмите здесь.

2.Прочность на разрыв

Спеченное состояние: Прочность на разрыв вольфрамовые сплавы полученного методом спекания в порошковой металлургии, обычно находится в диапазоне 600-1000 МПа. В таком состоянии микроструктура сплава относительно пористая, содержащая определенные пустоты, что ограничивает его прочность.

Обработанное и упрочненное состояние: После упрочняющей обработки, такой как ковка или прокатка, прочность на разрыв вольфрамовых сплавов может быть значительно увеличена, достигая значений в 1300-2000 МПа или даже выше. Это улучшение объясняется измельчением зерна, более плотной микроструктурой и увеличением количества кристаллических дефектов (например, дислокаций), вызванных процессом обработки. Эти факторы препятствуют деформации скольжения под нагрузкой, тем самым повышая прочность на разрыв. Например, прочность на разрыв высокоэффективных вольфрамовых сплавов, подвергнутых специализированным процессам прокатки, может превышать 2000 МПа.

3.Предел текучести

Ас спеченное состояние: Предел текучести спеченных вольфрамовых сплавов обычно составляет 400-800 МПа. Наличие внутренних пор и относительно слабое сцепление границ зерен означает, что пластическая деформация может начаться при относительно низких уровнях напряжения.

4.Удлинение

В спеченном состоянии: Удлинение спеченных вольфрамовых сплавов обычно находится в пределах 10%-30%. Недостаточно плотная внутренняя структура спеченного тела, содержащая определенные дефекты, делает его склонным к распространению трещин при растяжении, что приводит к более раннему разрушению и, следовательно, к относительному снижению удлинения.

Обработанное и термообработанное состояние: Соответствующие методы обработки и термообработки, такие как горячее выдавливание или отжиг, могут улучшить микроструктуру сплава, устранить некоторые внутренние дефекты, повысить пластичность и вязкость материала. Это приводит к улучшению удлинения, причем некоторые вольфрамовые сплавы достигают удлинения 30%-50%. Например, вольфрамовые сплавы, подвергнутые тщательно разработанной горячей обработке и отжигу, могут достигать удлинения около 40%.

5.Твердость

Твердость по Бринеллю (HB)

Ас спеченное состояние: Твердость по Бринеллю спеченных вольфрамовых сплавов обычно колеблется в пределах 200-350 HB. Ограниченная степень уплотнения в этом состоянии приводит к относительно более низкой твердости.

Упрочненное состояние: После упрочняющей обработки (например, добавления твердых фаз, закалки) твердость сплава значительно возрастает, а значения твердости по Бринеллю достигают 400-600 HB и выше. Например, твердость по Бринеллю вольфрамовых сплавов, содержащих частицы карбида высокой твердости, после специальной обработки может превышать 600 HB.

Твердость по Роквеллу (HRC): Твердость по Роквеллу вольфрамовых сплавов обычно находится в диапазоне 30-50 HRC. Конкретное значение варьируется в зависимости от состава сплава и технологии обработки. Регулируя легирующие элементы и процессы термообработки, твердость по Роквеллу можно контролировать в пределах подходящего диапазона для удовлетворения различных требований к применению.

6.Модуль упругости

Модуль упругости вольфрамовых сплавов обычно находится в пределах 300-400 ГПа. Это высокое значение указывает на сильную устойчивость к упругим деформациям, что позволяет сплаву сохранять отличную стабильность размеров под нагрузкой. Например, в аэрокосмических компонентах, изготовленных из вольфрамовых сплавов, высокий модуль упругости обеспечивает сохранение точных размеров и форм в сложных условиях нагружения, гарантируя правильную работу оборудования.

7.Ударная вязкость

Ударная вязкость - это механическое свойство, измеряющее способность материала поглощать энергию и сопротивляться разрушению при высокоскоростном ударе или динамической нагрузке. Она особенно важна для оценки склонности материалов к хрупкости. Для вольфрамовых сплавов это важный, но сложный параметр из-за хрупкости, присущей самому металлическому вольфраму.

Типичные значения и диапазон:

Ударная вязкость вольфрамовых сплавов обычно измеряется с помощью ударного испытания Шарпи с V-образным надрезом, и ее значения обычно колеблются в широком диапазоне от 20 до 150 Дж. Конкретное значение сильно зависит от следующих основных факторов:

Состав и микроструктура сплава:

Содержание и тип связующей фазы: Это наиболее значимый фактор влияния. Вольфрамовые сплавы обычно состоят из частиц вольфрама с высокой температурой плавления (хрупкая фаза) и связующей фазы из вязкого металла (например, Ni, Fe, Cu, Co).

Высокое содержание связующей фазы (например, >10%): Более высокое содержание вязких фаз, таких как никель-железо, лучше инкапсулирует частицы вольфрама, поглощая больше энергии удара за счет пластической деформации, тем самым значительно повышая вязкость. Например, энергия удара сплава 93W-Ni-Fe обычно намного выше, чем у сплава 97W-Ni-Fe.

Тип связующей фазы: Никель-железные связующие фазы обычно обеспечивают лучшую вязкость и ударные характеристики, чем кобальтовые или медные связующие фазы.

Морфология и связность вольфрамовых частиц: Идеальная микроструктура включает в себя равномерно распределенные сферические частицы вольфрама, окруженные непрерывной сетью связующей фазы. Если частицы вольфрама непосредственно соприкасаются друг с другом, образуя "границы зерен вольфрама", эти слабые границы становятся легкими путями для распространения трещин, резко снижая ударную вязкость.

Состояние обработки и термообработки:

Ас спеченное состояние: Вольфрамовые сплавы в спеченном состоянии обычно обладают умеренной вязкостью. Их ударная вязкость в основном зависит от плотности и микроструктурной однородности. Остаточные поры значительно снижают вязкость.

Термомеханически обработанное состояние (ковка, прокатка, экструзия): Эти методы термомеханической обработки позволяют значительно повысить ударную вязкость. Это достигается за счет:

Разрушение начальных границ зерен вольфрама: Разрушение хрупкой сети взаимосвязанных вольфрамовых зерен.

Уточнение зерновой структуры: В результате образуются более мелкие частицы вольфрама и связующая фаза.

Увеличение плотности дислокаций: Повышение прочности, что косвенно влияет на вязкость.

У сплавов, подвергнутых надлежащей термомеханической обработке, энергия удара может увеличиться в несколько раз по сравнению со спеченным состоянием, достигая более высоких значений (например, более 100 Дж).

Термообработанное состояние: Последующие обработки, такие как обработка раствором или старение, могут оптимизировать состав и распределение связующей фазы и снять технологические напряжения. Это дополнительно повышает прочность или достигает оптимального баланса между прочностью и вязкостью.

Пример:

Типичный спеченный сплав 90W-7Ni-3Fe может иметь энергию удара по Шарпи V-образного надреза около 30-50 Дж.

Энергия удара сплава того же состава может быть значительно увеличена до 100 Дж или выше после горячего изостатического прессования (HIP) для устранения остаточной пористости, последующей ковки и соответствующего отжига.

Наша компания входит в десятку крупнейших в Китае производители изделий из карбида вольфрама. Если вам нужны изделия из цементированного карбида, пожалуйста связаться с нами.