El término 'metal refractario' se utiliza para describir un grupo de elementos metálicos que tienen puntos de fusión excepcionalmente altos y son resistentes al desgaste. corrosióny deformación.
Los usos industriales del término metal refractario se refieren con mayor frecuencia a cinco elementos de uso común:
- Molibdeno (Mes)
- Niobio (Nb)
- Renio (Re)
- Tantalio (Ta)
- Tungsteno (W)
Sin embargo, las definiciones más amplias también han incluido los metales menos utilizados:
- Cromo (Cr)
- Hafnio (Hf)
- Iridio (Ir)
- Osmio (Os)
- Rodio (Rh)
- Rutenio (Ru)
- Titanio (Ti)
- Vanadio (V)
- Circonio (Zr)
Las características
La característica de identificación de los metales refractarios es su resistencia al calor. Los cinco metales refractarios industriales tienen puntos de fusión superiores a 3632 ° F (2000 ° C).
La resistencia de los metales refractarios a altas temperaturas, en combinación con su dureza, los hace ideales para herramientas de corte y perforación.
Los metales refractarios también son muy resistentes al choque térmico, lo que significa que el calentamiento y enfriamiento repetidos no causarán fácilmente expansión, tensión y agrietamiento.
Todos los metales tienen altas densidades (son pesados), así como buenas propiedades eléctricas y conductoras de calor.
Otra propiedad importante es su resistencia a la fluencia, la tendencia de los metales a deformarse lentamente bajo la influencia de la tensión.
Debido a su capacidad para formar una capa protectora, los metales refractarios también son resistentes a la corrosión, aunque se oxidan fácilmente a altas temperaturas.
Metales refractarios y metalurgia de polvos
Debido a sus altos puntos de fusión y dureza, los metales refractarios se procesan con mayor frecuencia en forma de polvo y nunca se fabrican mediante fundición.
Los polvos metálicos se fabrican en tamaños y formas específicos, luego se mezclan para crear la mezcla correcta de propiedades, antes de compactarse y sinterizarse.
La sinterización implica calentar el polvo metálico (dentro de un molde) durante un largo período de tiempo. Bajo calor, las partículas de polvo comienzan a unirse, formando una pieza sólida.
La sinterización puede unir metales a temperaturas inferiores a su punto de fusión, una ventaja significativa cuando se trabaja con metales refractarios.
Polvos de carburo
Uno de los primeros usos de muchos metales refractarios surgió a principios del siglo XX con el desarrollo de los carburos cementados.
Widia, el primer carburo de tungsteno disponible comercialmente, fue desarrollado por Osram Company (Alemania) y comercializado en 1926. Esto llevó a más pruebas con metales igualmente duros y resistentes al desgaste, lo que finalmente condujo al desarrollo de carburos sinterizados modernos.
Los productos de materiales de carburo a menudo se benefician de mezclas de diferentes polvos. Este proceso de mezcla permite la introducción de propiedades beneficiosas de diferentes metales, produciendo así materiales superiores a los que podría crear un metal individual. Por ejemplo, el polvo de Widia original estaba compuesto por un 5-15% de cobalto.
Nota: Vea más sobre las propiedades del metal refractario en la tabla al final de la página.
Aplicaciones
Las aleaciones y carburos a base de metales refractarios se utilizan en prácticamente todas las industrias principales, incluidas electrónica, aeroespacial, automotriz, productos químicos, minería, tecnología nuclear, procesamiento de metales y prótesis.
La Asociación de Metales Refractarios compiló la siguiente lista de usos finales de los metales refractarios:
Metal de tungsteno
- Filamentos de lámparas incandescentes, fluorescentes y automotrices
- Ánodos y dianas para tubos de rayos X
- Soportes de semiconductores
- Electrodos para soldadura por arco con gas inerte
- Cátodos de alta capacidad
- Los electrodos para xenón son lámparas.
- Sistemas de encendido automotriz
- Boquillas de cohetes
- Emisores de tubo electrónicos
- Crisoles de procesamiento de uranio
- Elementos calefactores y escudos de radiación
- Elementos de aleación en aceros y superaleaciones
- Refuerzo en compuestos de matriz metálica
- Catalizadores en procesos químicos y petroquímicos
- Lubricantes
Molibdeno
- Adiciones de aleación en hierros, aceros, aceros inoxidables, aceros para herramientas y superaleaciones a base de níquel
- Husillos de muelas abrasivas de alta precisión
- Metalización por pulverización
- Matrices de fundición
- Componentes de motores de cohetes y misiles
- Electrodos y varillas de agitación en la fabricación de vidrio
- Elementos calefactores de hornos eléctricos, barcos, escudos térmicos y revestimiento del silenciador
- Bombas de refino de zinc, lavadoras, válvulas, agitadores y pozos de termopar
- Producción de varillas de control de reactores nucleares
- Cambiar electrodos
- Soportes y respaldo para transistores y rectificadores
- Filamentos y cables de soporte para faros de automóvil
- Captadores de tubos de vacío
- Faldones, conos y escudos térmicos de cohetes
- Componentes de misiles
- Superconductores
- Equipo de proceso químico
- Escudos térmicos en hornos de vacío de alta temperatura
- Aditivos de aleación en aleaciones ferrosas y superconductores
Carburo de tungsteno cementado
- Carburo de tungsteno cementado
- Herramientas de corte para mecanizado de metales
- Equipo de ingeniería nuclear
- Herramientas para minería y perforación petrolera
- Formando muere
- Rodillos formadores de metal
- Guías de hilo
Heavy metal de tungsteno
- Bujes
- Asientos de válvula
- Cuchillas para cortar materiales duros y abrasivos
- Puntas de bolígrafo
- Sierras y taladros para mampostería
- Metal pesado
- Escudos de radiación
- Contrapesos de aviones
- Contrapesos de reloj de cuerda automática
- Mecanismos de equilibrio de la cámara aérea
- Pesos de equilibrio de las palas del rotor del helicóptero
- Inserciones de peso de club de oro
- Cuerpos de dardos
- Fusibles de armamento
- Amortiguación de vibraciones
- Artillería militar
- Balines de escopeta
Tantalio
- Condensadores electrolíticos
- Intercambiadores de calor
- Calentadores de bayoneta
- Pozos de termómetro
- Filamentos de tubo de vacío
- Equipo de proceso químico
- Componentes de hornos de alta temperatura
- Crisoles para manipular metales fundidos y aleaciones
- Herramientas de corte
- Componentes de motores aeroespaciales
- Implantes quirurgicos
- Aditivo de aleación en superaleaciones
Propiedades físicas de los metales refractarios
| Tipo | Unidad | Mes | Ejército de reserva | Nótese bien | W | rh. | Zr |
| Pureza comercial típica | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| Densidad | cm / cc | 10.22 | 16.6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
| lbs / pulg2 | 0.369 | 0.60 | 0.310 | 0.697 | 0.760 | 0.236 | |
| Punto de fusion | Celcius | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° F | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Punto de ebullición | Celcius | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° F | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Dureza típica | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| Conductividad térmica (@ 20 ° C) | cal / cm2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| Coeficiente de expansión termal | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| Resistividad electrica | Micro-ohmios-cm | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Conductividad eléctrica | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| Resistencia a la tracción (KSI) | Ambiente | 120-200 | 35-70 | 30-50 | 100-500 | 200 | -- |
| 500 ° C | 35-85 | 25-45 | 20-40 | 100-300 | 134 | -- | |
| 1000 ° C | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | -- | |
| Alargamiento mínimo (calibre de 1 pulgada) | Ambiente | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| Módulo de elasticidad | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
Fuente: http://www.edfagan.com