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钨的性质和用途

(一)钨的性质

钨的熔点为3410℃，沸点约为5900℃，热导率在10～100℃时为174瓦/米·K，在高温下蒸发速度慢、热膨胀系数很小，膨胀系数在0～100℃时，为4.5×10-6·K-1。钨的比电阻约比铜大3倍。电阻率在20℃为10-8欧姆·米。

钨的硬度大、密度高(密度为19.25克/厘米3)，高温强度好，电子发射性能亦佳。

钨的机械性能主要决定于它的压力加工状态与热处理过程。在冷状态下钨不能进行压力加工。锻压、轧压、拉丝均需在热状态下进行。???钨的可塑性强。一根1公斤重的钨棒，可以拔成长约400公里、直径只有1％毫米的细丝。这种细丝在3000℃高温环境中，仍具有一定强度，而且发光率高，使用寿命长，是制造各种灯泡灯丝的好材料。白炽灯、碘钨灯，乃至世界上必威体育精装版颖的灯泡、灯管，都用钨丝制造。

常温下钨在空气中稳定，在400-500℃钨开始明显氧化，形成蓝黑色的致密的W03表面保护膜。

常温下钨不易被酸、碱和王水浸蚀，但溶解于氢氟酸和王水的混合液内。

(二)钨的主要用途

世界上开采出的钨矿，80%用于优质钢的冶炼，15%用于生产硬质钢，5%其他用于其他用途。钨可以制造枪械、火箭推进器的喷嘴、切削金属，是一种用途较广的金属。

1．钨在钢铁中的重要作用

钨是钢的重要合金元素，提高钢的强度，硬度和耐磨性。主要钨钢有高速工具钢，热作模具钢，系列工具、模具钢，军械，涡轮钢，磁钢等。用钨钢制造工具，要比普通钢工具强度高几倍乃至几十倍；用钨钢制造炮筒、枪筒，在连续射击时，即使筒身被弹丸摩擦得滚烫，仍能保持良好的弹性和机械强度。在金属切削机床上，用钨钢做车刀，温度高达1000℃仍能坚硬如故。把含钨3％到15％的钨铬钴合金钢喷镀或堆焊到普通钢零件的表面，就等于给零件穿上坚硬的“盔甲”，既能耐温抗压，又能抵抗腐蚀，减少磨损，使用寿命可延长几十倍。由于钨钢的超群特性和宽广用途，全世界每年生产的钨，有90％都用来制造钨钢。广泛采用的高速钢含有9%—24%的钨、3.8%—4.6%的铬、1%—5%的钒、4%—7%钴、0.7%—1.5%碳。高速钢的特点是在空气中有高的强化回火温度（700—800℃）下，能自动淬火，因此，直到600—650℃它还保持高的硬度和耐磨性。合金工具钢中的钨钢含有0.8%——1.2%的钨；铬钨硅钢含有2%—2.7%的钨；铬钨钢中含有2%—9%的钨；铬钨锰钢中含有0.5%—1.6%的钨。含钨的钢用于制造各种工具：如钻头、铣刀、拉丝模、阴模和阳模，气支工具等零件。钨磁钢是含有5.2%—6.2%的钨、0.68%—0.78%碳、0.3%—0.5%铬的永磁体钢。钨钴磁钢含有11.5%—14.5%的钨、5.5%—6.5%钼、11.5%—12.5%钴的硬磁材料。它们具有高的磁化强度和矫顽磁力。

2．钨合金在工业上的应用

钨是高速工具钢、合金结构钢、弹簧钢、耐热钢和不锈钢的主要合金元素，钨可以通过固溶强化、沉淀强化和弥散强化等方法实现合金化，借以提高钨材的高温强度、塑性。通过合金化，钨已形成多种对当代人类文明有重大影响的有色金属合金。钨中加入铼(3％～26％)能显著提高延展性(塑性)及再结晶温度。某些钨铼合金经适当高温退火处理后，延伸率可达到5％，远较纯钨或掺杂钨的1％～3％为高。钨中加入0.4％～4.2％氧化钍(ThO2)形成的钨钍合金，具有很高的热电子发射能力，可用作电子管热阴极、氩弧焊电极等，但ThO2的放射性长期未得到解决。我国研制的铈钨(W-CeO2)合金及用La2O3和Y203作弥散剂制成的镧钨、钇钨合金(氧化物含量一般在2.2％以下)代替W-Th02合金，均已大量用作氩弧焊、等离子焊接与切割及非自耗电弧炉等多种高温电极。钨铜、钨银合金是一种组成元素间并无反应因而不形成新相的粉冶复合材料。钨银、钨铜合金实际上不是合金，故被视为假合金。钨银合金即是常提及的渗银钨。此类合金含20％～70％铜或银，兼有铜、银的优异导电导热性能与钨的高熔点、耐烧蚀等性能，主要用作火箭喷嘴、电触点及半导体支承件。国外一种北极星A-3导弹的喷嘴就是用渗有10％～15％银的钨管制造的，重量达数百千克的阿波罗宇宙飞船用的火箭喷嘴也是钨制造的。

钨钼合金具有比纯钨更高的电阻率、更优异的韧性，已用作电子管热丝、玻璃密封引出线。钨作为合金元素，在有色金属合金中要提及的还有超合金。上个世纪40年代为适应航空用涡轮发动机对高温材料的需要，在隆隆的炮火中诞生了超合金。超合金由镍基、钴基、铁基三类特种结构合金组成。它们在高温(500～1050℃)下作业时仍能保持极高的强度、抗蠕变性能、抗氧化性能及耐蚀性。此外，它们在长达数年的使用期限内，可保证不会断裂，也就是具有耐高周期疲劳和低周期疲劳的特性。这类性能对人命关天的航空航天产业万分重要