Вольфрамовая сталь (tungsten steel): состав, свойства и промышленное применение

Вольфрамовая сталь — это металлический сплав из вольфрама и железа. Добавление вольфрама дает повышенную твердость и теплостойкость, позволяя инструментам из вольфрамовой стали сохранять высокую производительность и устойчивость к износу при высоких температурах. Вольфрамовая сталь ценится за промышленное применение как инструментальная сталь и широко используется в промышленных инструрах и машинах для обработки других металлов, таких как штампы и режущие инструменты.

Химический элемент вольфрам — переходный металл с атомным номером 74. Также называют вольфрамом (wolfram), химический символ W. Вольфрам — один из самых плотных и теплостойких элементов. Плавка при 6192 °F (3422 °C) — вторая по высоте температура плавления среди элементов и самая высокая среди чистых неметаллов. Плотность 19,25 г/см³ выше урана, свинца и большинства трансуранидов. Предел прочности на растяжение также очень высок.

Благодаря твердости и теплостойкости вольфрам — распространенный легирующий элемент в высокоскоростных сталях (high speed steels) — типе инструментальных сталей. Эти сплавы сохраняют высокую твердость при высоких температурах, выдерживая тепло и абразивный износ высокоскоростных режущих инструментов и сверл. Содержание вольфрама варьируется по сплавам, но может достигать 18,75 %. Эти стали также содержат углерод и несколько процентов других легирующих металлов: молибден, хром, ванадий. Небольшие добавки меди, никеля, фосфора тоже используются.

Высокоскоростная вольфрамовая сталь обычно применяют для пильных лент, резец, сверл. Благодаря абразивной стойкости иногда используют в ручных инструментах: долота, напильники, кухонные ножи.

Вольфрам также основной легирующий элемент в некоторых типах стали для горячей работы (hot work tool steel) — инструментальной стали для инструментов, выдерживающих длительное воздействие высоких температур. Также должна быть высокая стойкость к термическому шоку — резким перепадам температуры. Горячая вольфрамовая сталь обычно также имеет высокое хромсодержание и может содержать ванадий. Применяется в оборудовании для работы с нагретыми металлами: прессованые и штамповочные матрицы (extrusion and forging dies).