تنگستن و کاربردهای آن در صنعت فولاد

<h2>تنگستن چیست؟</h2> <p>تنگستن (W) که Wolfram هم نامیده می شود از عناصر شیمیایی گروه ۶ جدول تناوبی ست که به طور عمده برای بهبود مشخصات مکانیکی فولاد به کار برده می شود. تنگستن نخستین بار در سال ۱۷۸۳ توسط یک شیمیدان اسپانیایی جداسازی شد.&nbsp;</p> <p>برخی از مشخصات تنگستن را می توانید در جدول زیر مشاهده کنید.&nbsp;</p> <table class="table1200" style="margin-left: auto; margin-right: auto;" border="2"><caption>&nbsp;</caption> <tbody> <tr> <td style="width: 579px;" colspan="2" width="237"> <p style="text-align: center;"><strong>ویژگی های تنگستن</strong></p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 264px;" width="128"> <p>عدد ا تمی</p> </td> <td style="width: 315px; text-align: center;" width="109"> <p>74</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 264px;" width="128"> <p>وزن اتمی</p> </td> <td style="width: 315px; text-align: center;" width="109"> <p>183.85</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 264px;" width="128"> <p>دمای ذوب</p> </td> <td style="width: 315px; text-align: center;" width="109"> <p>3,410 &deg;C (6,152 &deg;F)</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 264px;" width="128"> <p>دمای جوش</p> </td> <td style="width: 315px; text-align: center;" width="109"> <p>5,660 &deg;C (10,220 &deg;F)</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 264px;" width="128"> <p>چگالی</p> </td> <td style="width: 315px; text-align: center;" width="109"> <p>19.3 grams/cm3&nbsp;at 20 &deg;C (68 &deg;F)</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 264px;" width="128"> <p>حالت های اکسید</p> </td> <td style="width: 315px; text-align: center;" width="109"> <p>+2, +3, +4, +5, +6</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 264px;" width="128"> <p>ساختار الکترونی</p> </td> <td style="width: 315px; text-align: center;" width="109"> <p>[Xe]4f145d46s2</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>مقدار تنگستن موجود در پوسته زمین در حدود 1.5 ppm یا در حدود ۱.۵ گرم در هر تن سنگ است. چین در حال حاضر بزرگترین تولید کننده تنگستن در جهان است و بیش از ۸۰ درصد از تنگستن دنیا را تامین می کند. ویتنام، روسیه، کانادا و بولیوی نیز از دیگر تولیدکنندگان تنگستن به شمار می آیند. تنگستن به عنوان یک فلز آزاد در طبیعت یافت نمی شود.&nbsp;</p> <p><strong><span id="sustitute"></span>آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:</strong></p> <ul> <li><a title="تنگستن و کاربرد آن در فولادسازی" href="#sustitute">تنگستن و کاربرد آن در فولادسازی</a></li> <li><a title="جایگزین های تنگستن" href="#toolsteel">جایگزین های تنگستن</a></li> <li><a title="کاربردهای تنگستن در صنعت فولادسازی" href="#application">کاربردهای تنگستن در صنعت فولادسازی</a></li> </ul> <h2>تنگستن و کاربرد آن در فولادسازی</h2> <p>تنگستن یکی از از اولین عناصر آلیاژی بود که در میانه قرن نوزدهم و به صورت هدفمند به منظور بهبود خواص فولاد مورد استفاده قرار گرفت. از تنگستن به عنوان یکی موثرترین عناصر آلیاژی برای بهبود ویژگی هایی نظیر سختی، کارآیی برش و سرعت ابزار در فولادهای ابزار و سازه ای استفاده شده است.</p> <p>گروه فولادهای آلیاژی که تنگستن (W) در آنها به کار رفته است به طور عمده برای ساخت ابزار برش، شکل دهی و کار با فلزات استفاده می شود. به همین دلیل از استحکام و سختی بسیار بالایی در محدوده ی وسیعی از دماها برخوردارند.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="tungsten.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1646039583850.jpg" alt="tungsten" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۱ - فلز تنگستن</p> <h2>جایگزین های تنگستن</h2> <p>در طول جنگ جهانی دوم به دلیل کمبود منابع تنگستن و رشد تولید ابزار، سازندگان فولاد در آمریکا و اروپا تلاش کردند تا جایگزینی برای تنگستن بیابند. تلاش های آن ها منجر به استفاده از عنصر مولیبدیم (Mo) به عنوان جایگزینی برای فلز تنگستن شد. استفاده از مولیبدیم از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه تر بود و وزن کمتری نیز <span id="toolsteel"></span>در مقایسه با تنگستن داشت. ( 1 درصد از مولیبدیم تقریبا معادل با 2 درصد تنگستن است)</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="molybdenum.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1646039687783.jpg" alt="molybdenum" /></p> <p style="text-align: center;"><span id="application"></span>تصویر شماره ۲ - فلز مولیبدیم&nbsp;</p> <h2>کاربردهای تنگستن در صنعت فولادسازی</h2> <h3>فولادهای ابزار</h3> <p>فولادهای ابزار به طور کلی به چهار دسته ی عمده تقسیم بندی می شوند.</p> <ul> <li>فولادهای کرم لدبوریت که کمتر از 1 درصد تنگستن دارند و معمولا برای ساخت قالب ها و .. استفاده می شوند.</li> <li>فولاد برای قالب های پلاستیک که حاوی تنگستن نیستند.</li> <li>فولادهای کار گرم که 1.5 تا 9 درصد تنگستن دارند و برای قالب ها و ابزار اکستروژن در دماهای بالاتر از 500 درجه سانتیگراد استفاده می شوند.</li> <li>فولادهای کار سرد که 0.5 تا 3 درصد تنگستن دارند و برای ساخت ابزار برش مورد استفاده قرار می گیرند.</li> </ul> <h3>فولادهای سرعت بالا</h3> <p>فولادهای سرعت بالا یا HSS (High-speed Steel) فولادهای ابزاری هستند که مجموعا بیش از 7 درصد مولیبدیم، تنگستن و وانادیوم و 0.6 درصد کربن دارند. همانطور که از اسم این گروه مشخص است برای ساخت ابزار برش با سرعت های بالا به کار می روند. استفاده از HSS در دهه ی 40 میلادی آغاز شد.</p> <p>از سال 1910 تا سال 1940 فولادهای ابزار حاوی 18 درصد تنگستن بودند و ساختار آنها بدون تغییر باقی مانده بود تا اینکه با جنگ جهانی دوم مولیبدیم جایگزین تنگستن شد. سختی و استحکام HSS می تواند با اضافه کردن حدود 10 درصد مولیبدیم و تنگستن در مجموع به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.</p> <p>استفاده از HSS برای ساخت ابزار برش مانند مته ها، ابزار برش معادن، تیغه های اره و ... رو به افزایش است.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="فولاد سرعت بالا یا HSS چیست؟" href="https://www.modiranahan.com/article/2549/%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF-HSS-%D9%88-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D8%A2%D9%86" target="_blank" rel="nofollow">فولاد سرعت بالا یا HSS چیست؟</a></p> </blockquote> <h4>&nbsp;درصد عناصر مختلف در گریدهای مختلف فولاد سرعت بالا</h4> <table class="table1200" style="width: 0px; margin-left: auto; margin-right: auto;" border="2" width="0"> <tbody> <tr> <td style="width: 46px;" width="79"> <p><strong>گرید</strong></p> </td> <td style="width: 43px;" width="101"> <p><strong>C</strong></p> </td> <td style="width: 25px;" width="72"> <p><strong>Cr</strong></p> </td> <td style="width: 23px;" width="60"> <p><strong>Mo</strong></p> </td> <td style="width: 57px;" width="66"> <p><strong>W</strong></p> </td> <td style="width: 43px;" width="84"> <p><strong>V</strong></p> </td> <td style="width: 108px;" width="48"> <p><strong>Co</strong></p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 46px;" width="79"> <p>T-1</p> </td> <td style="width: 43px;" width="101"> <p>0.75</p> </td> <td style="width: 25px;" width="72"> <p>-</p> </td> <td style="width: 23px;" width="60"> <p>-</p> </td> <td style="width: 57px;" width="66"> <p>18.0</p> </td> <td style="width: 43px;" width="84"> <p>1.1</p> </td> <td style="width: 108px;" width="48"> <p>-</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 46px;" width="79"> <p>M-2</p> </td> <td style="width: 43px;" width="101"> <p>0.95</p> </td> <td style="width: 25px;" width="72"> <p>4.2</p> </td> <td style="width: 23px;" width="60"> <p>5.0</p> </td> <td style="width: 57px;" width="66"> <p>6.0</p> </td> <td style="width: 43px;" width="84"> <p>2.0</p> </td> <td style="width: 108px;" width="48"> <p>-</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 46px;" width="79"> <p>M-7</p> </td> <td style="width: 43px;" width="101"> <p>1.00</p> </td> <td style="width: 25px;" width="72"> <p>3.8</p> </td> <td style="width: 23px;" width="60"> <p>8.7</p> </td> <td style="width: 57px;" width="66"> <p>1.6</p> </td> <td style="width: 43px;" width="84"> <p>2.0</p> </td> <td style="width: 108px;" width="48"> <p>-</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 46px;" width="79"> <p>M-42</p> </td> <td style="width: 43px;" width="101"> <p>1.10</p> </td> <td style="width: 25px;" width="72"> <p>3.8</p> </td> <td style="width: 23px;" width="60"> <p>9.5</p> </td> <td style="width: 57px;" width="66"> <p>1.5</p> </td> <td style="width: 43px;" width="84"> <p>1.2</p> </td> <td style="width: 108px;" width="48"> <p>8.0</p> </td> </tr> </tbody> </table> <h3>پوشش دهی</h3> <p>در سال ۱۹۷۹ تولید HSS در غرب به ۱۲۰ هزار تن در سال رسید. اما به مرور میزان تولید کاهش پیدا کرد به گونه ای که در سال ۱۹۹۶ تولید HSS تنها ۷۰ هزار تن بود. یکی از دلایل این کاهش رشد سریع تکنیک های پوشش دهی مانند PVD &nbsp;بود.</p> <p>پوشش دهی باعث افزایش عمر خدمت قطعات تا ۱۰ برابر شد یا اجازه برش با سرعت های بالاتر و بهره وری بیشتر تا دو برابر را فراهم ساخت.</p> <p>یکی دیگر از دلایل کاهش تولید HSSها گرایش بیشتر به سمت تولید ابزار کاربید سمانته بود.</p> <h3>فولاد مقاوم به حرارت</h3> <p>در برخی موارد تنگستن به فولادهای ضد زنگ که در رنج های دمایی بالا استفاده می شوند نیز افزوده می شود. فولادهای مقاوم به حرارت فولادهای کروم/نیکل هستند که تا ۶ درصد تنگستن نیز در ترکیبات خود دارند. این نوع فولاد بیشتر برای ساخت ولوهای موتورهای احتراقی با ۲ درصد تنگستن استفاده می شوند.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید:<a title=" فولاد HSLA چیست؟" href="https://www.modiranahan.com/article/2520/%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF-HSLA-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF-%DA%A9%D9%85-%D8%A2%D9%84%DB%8C%D8%A7%DA%98-%D8%A7%D8%B3%D8%AA%D8%AD%DA%A9%D8%A7%D9%85-%D8%A8%D8%A7%D9%84%D8%A7" target="_blank" rel="nofollow"> فولاد HSLA چیست؟</a></p> </blockquote>