Состав
Основой тяжёлых сплавов является вольфрам, содержание которого может составлять от 76% до 97%. Помимо вольфрама в состав сплавов обычно входят никель, железо и медь, но также могут входить и другие металлы — (молибден, кобальт, хром, серебро). Наибольшее распространение нашли тяжёлые сплавы марок ВНЖ (вольфрам−никель−железо) и ВНМ (вольфрам−никель−медь) [1][2].
| Марка сплава |
Плотность г/см3 |
Состав, масс.% |
| W |
Ni |
Cu |
Fe |
| ВНЖ 7-3 |
17,0 |
90 |
7 |
— |
3 |
| ВНЖ 5-5 (деформированный) |
17,1 |
90 |
5 |
— |
5 |
| ВНЖ 3,5-1,5 |
17,7 |
95 |
3,5 |
— |
1,5 |
| ВНМ 2-1 |
18,1 |
97 |
2 |
1 |
— |
| ВНМ 3-2 |
17,3 |
95 |
3 |
2 |
— |
| ВНМ 5-3 |
16,8 |
92 |
5 |
3 |
— |
| ВНМ 6-4 |
17,1 |
90 |
6 |
4 |
— |
Технология получения
Технология получения тяжёлых сплавов основана на методах порошковой металлургии. Методы литья не могут быть применены в связи с большой разницей температур плавления и плотности используемых металлов.
Получение тяжёлых сплавов пропиткой пористого вольфрамового каркаса расплавленными металлами основано на затекании в поры жидкой фазы под действием капиллярных сил и образованием беспористого сплава. Пористый каркас получают прессованием и низкотемпературным спеканием вольфрамового порошка.
Помимо получения тяжёлых сплавов пропиткой, может быть использовано жидкофазное спекание прессовок. В этом случае порошки исходных металлов прессуют под давлением 100−200 МПа и спекают в среде водорода. В зависимости от марки сплава температура спекания составляет 1400−1500 °C для ВНМ и 1450−1550 °C для ВНЖ[3]. В свою очередь этот способ может быть заменен на горячее прессование, который одновременно совмещает процесс прессования и спекания[2].
Полученные сплавы имеют двухфазную структуру, которая состоит из зерен вольфрама округлой формы и связки, представляющая собой твердый раствор вольфрама в Ni−Cu или в Ni−Fe. Рост и образование зерен вольфрама округлой формы связано с процессами растворения-осаждения через жидкую фазу и коалесценцией частиц вольфрама[4].
Механические свойства
Тяжёлые сплавы характеризуются хорошей обрабатываемостью и могут быть подвергнуты термомеханической обработке. Твёрдость сплавов находится в пределах 20−30 HRC для марок ВНЖ и 24−30 HRC для марок ВНМ. В случае механико-термической обработки (обжатие на 22−24% с последующим отжигом) сплава ВНЖ 7-3 твёрдость может составлять 36−42 HRC. Предел прочности при растяжении составляет от 530 МПа до 1200 МПа, а относительное удлинение — 0,1−27%[2][5].