Молибден: свойства, формула, применение элемента и сплавы на его основе

09.02.2021 Автор: VT-METALL

Вопросы, рассмотренные в материале:

Описание цветных металлов
Группы цветных металлов
Сфера применения цветных металлов
Обработка цветных металлов
Специфика механической обработки цветных металлов
Токарная обработка цветных металлов
Плюсы токарной обработки цветных металлов
Специфика операций, проводимых на токарных агрегатах
Агрегаты для токарной обработки цветных металлов

Токарная обработка цветных металлов широко распространена среди всех различных методов изготовления деталей с заданными геометрическими параметрами. Суть данного вида обработки состоит в том, что с заготовки снимают при помощи режущего инструмента необходимый слой металла, соблюдая при этом требуемые размеры и параметры шероховатости поверхностей.

Изделия из металла можно обработать с помощью различных методов, в результате которых из заготовок получаются детали, подходящие по размерам и другим параметрам к различным механизмам. Для их выполнения на токарных станках необходимы многофункциональные приспособления и режущий инструмент в виде резцов, с помощью которых можно изготавливать детали различной геометрической формы и конфигурации.

История и происхождение названия

Открыт в 1778 г. шведским химиком Карлом Шееле, который прокаливая молибденовую кислоту, получил оксид МоО3. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1782 г. восстановлением оксида углём: он получил молибден, загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый молибден в 1817 году получил Й. Берцелиус.
Название происходит от греч. μολυβδος, означающего «свинец». Оно дано из-за внешнего сходства молибденита (MoS2), минерала из которого впервые удалось выделить оксид молибдена, со свинцовым блеском (PbS). Вплоть до XVIII в. молибденит не отличали от графита и свинцового блеска, эти минералы носили общее название «молибден».

Анализ и синтез

Новый металл и его соединения заинтересовали химиков XIX столетия. Чистый молибден при хранении совершенно не изменялся, он прекрасно противостоял действию влаги и воздуха. Но так было лишь при невысоких температурах: стоило нагреть его, и он начинал реагировать с кислородом; при температуре около 500°C он превращался в окисел целиком. Это, конечно, огорчало. Металл с хорошими физикомеханическими свойствами и к тому же тугоплавкий при сравнительно небольшом нагреве терял металлические свойства. Это обстоятельство (вместе со сложностью получения металлического молибдена) надолго отсрочило время, когда этот металл нашел первое практическое применение.

Соединения элемента № 42 стали применять намного раньше. В 1848 г. русский химик Г. В. Струве вместе со шведом Л. Сванбергом изучал свойства молибденового ангидрида и образуемой им кислоты. Они растворили MoO3 в концентрированном растворе аммиака и к полученному раствору прилили винного спирта. Выпал осадок канареечно- желтого цвета — молибдат аммония. Этой соли суждено было сыграть большую роль в аналитической химии.

Как раз в эти годы возникала наука о плодородии, как раз в это время благодаря работам Либиха и других ученых довольно бурно развивалась агрохимия. Специальные фабрики стали вырабатывать удобрения, содержащие фосфор и азот. И сразу понадобились реактивы, с помощью которых можно было бы легко и точно определять содержание этих элементов в различных веществах.

Полученный Струве и Сванбергом молибдат аммония оказался прекрасным реактивом на фосфор — реактивом, полностью осаждающим фосфор из растворов, позволяющим определить его содержание в любых продуктах — туках, металлах, рудах. Реактив оказался настолько хорош, что и сегодня им охотно пользуются в аналитических лабораториях, когда нужно определить содержание фосфора в образце.

Молибдат аммония нашел и другое применение. Оказалось, что он губительно действует на микроорганизмы, и его стали применять в качестве дезинфицирующего средства. Первоначально шелковые и хлопчатобумажные ткани пропитывали этим веществом только ради того, чтобы продлить срок их службы. Но позже открылась еще одна особенность воздействия этого вещества на ткань.

Если пропитанную молибдатом аммония ткань протянуть затем через раствор восстановителя (хлористого олова), то она и зависимости от концентрации реактивов окрашивается в небесно-голубой или синий цвет. Это вообще характерно для кислых растворов солеи молибденовой кислоты: под действием восстановителей они синеют. Такую краску называют молибденовой синью, или минеральным индиго. Было составлено много рецептов для окрашивания тканей молибденовыми солями не только в синий, но и красный, желтый, черный, бурый цвета. Окрашивали этими солями шерсть, мех, кожу, дерево и резину. Использовали молибденовые соединения и для приготовления лаков, и для окраски керамики. Например, фарфор окрашивается в голубой цвет молибдатом натрия, а в желтый — все тем же молибдатом аммония. Очень ценится оранжевая краска из молибдата и хромата свинца.

А сернистый молибден, из которого в давние времена делали карандаши, стали добавлять к глине, окрашивая керамические изделия при обжиге в желтый или красный цвет (в зависимости от количества MoS2).

Конструкционные материалы при токарной обработке

Обработку деталей при токарной обработке, как правило, выполняют в два приема. Сначала снимают с обрабатываемой заготовки наружный слой металла (материала) и с ним убирают все дефекты и неровности наружного слоя, это черновое точение. Затем, с обрабатываемой поверхности снимают тонкий слой металла с тем, чтобы получить нужный размер, форму и соответствующее качество поверхности по наружному диаметру детали, это чистовое точение.

Обрабатываемость материалов резанием зависит от их химического состава, структуры, механических и физических свойств.

При черновом точении обрабатываемость оценивают стойкостью, сохранением режущих свойств и формы, инструмента при соответствующей скорости и силе резания, а при чистовой обработке — шероховатостью поверхности, точностью размеров обрабатываемой заготовки и стойкостью инструмента.

Обрабатываемость металлов определяют методами, основанными на оценке изменений стойкости режущего инструмента при различных скоростях резания. Допустимую скорость резания как критерий оценки обрабатываемости применяют наиболее часто, так как скорость резания оказывает весьма существенное влияние на производительность, а следовательно, и на себестоимость обработки. Считается, что лучшую обрабатываемость имеет тот материал, который, при прочих равных условиях, допускает более высокую скорость резания.

На токарных станках обрабатывают такие конструкционные материалы, как:

чугун,
сталь,
цветные металлы и их сплавы,
пластмассы.

Чугун — сплав железа с углеродом (2,14-4,5%) и некоторым количеством кремния, марганца и др. Различают серый, высокопрочный, ковкий и легированные чугуны.

Серый чугун маркируют буквами СЧ и группой цифр. Буквы СЧ обозначают серый чугун, группа цифр — предел прочности при растяжении σв в МПа·10-1. По механическим свойствам серые чугуны делят на чугуны малой прочности от СЧ10 до СЧ15 и чугуны повышенной прочности от СЧ20 до СЧ35. Для изготовления деталей чаще применяют серый чугун марок СЧ15, СЧ20, СЧ30 твердостью в пределах НВ163–255 и реже – СЧ35.

Высокопрочный чугун получают введением в жидкий серый чугун чистого магния (0,3-1%) и церия (до 0,05%). В отличие от серых чугунов высокопрочный чугун маркируют буквами ВЧ и группой цифр. Группа цифр указывает на минимальное значение временного сопротивления при растяжении в МПа·10-1 например марки ВЧ35, ВЧ40, ВЧ45. Твердость высокопрочных чугунов изменяется в пределах НВ140-360.

Ковкий чугун отличается высокой вязкостью; обозначается буквами КЧ и двумя группами цифр. Из них первая группа цифр обозначает предел прочности на растяжение в МПа·10-1, а вторая – относительное удлинение в процентах, например марки КЧ 45–7, КЧ50–5. Твердость ковких чугунов не превышает НВ320.

Легированные чугуны получают введением легирующих элементов (хрома, кремния, алюминия, марганца и др.); их маркируют буквами и цифрами, например ЧХ1, ЧХ9Н5, ЧС5Ш, где буква Ч означает чугун, Х, Н, С — легирующие элементы, а цифры — их содержание в %; буква Ш указывает на шаровидную форму графита.

Большое влияние на обрабатываемость резанием литых заготовок из серых чугунов оказывает поверхностный слой металла (литейная корка) толщиной 0,15-0,50 мм и твердостью НВ 285-321.

По мере удаления от поверхности твердость снижается до НВ 187-229. Скорость резания литейной корки на 20-30% ниже скорости резания внутренних слоев металла. Высокотемпературный отжиг чугунных отливок позволяет увеличить скорость резания в 1,5-2 раза.

Сталь — сплав железа с углеродом (до 2,14%) и другими элементами. С увеличением содержания углерода повышается механическая прочность стали и соответственно возрастает сопротивление ее резанию.

Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами по порядку от 0 до 6 (например, Ст3). Чем больше число в обозначении марки, тем больше в стали углерода. Качественные углеродистые стали обозначают числами, например марки 08; 10; 15; 20; 25. Цифры указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, сталь 15 содержит углерода около 0,15%. Твердость стали не превышает НВ 230.

Автоматные конструкционные стали обозначают буквой и цифрами, например марки А11, А12, А20, А30, АС40, где А — автоматная сернистая, АС — автоматная свинецсодержащая. Временное сопротивление этих сталей находится в пределах σв=600-800 МПа для холоднотянутой и σв=400-750 МПа для горячекатаной, твердость их составляет НВ160-207. Автоматные стали отличаются повышенным содержанием серы и фосфора (до 0,35%), а также наличием свинца (до 0,35%), поэтому обрабатываются лучше, чем конструкционные стали.

Легированные стали обозначают цифрами и буквами, например марки 20Х, 40ХС, 30ХГН, 20ХНЗА. Первые цифры показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, а буквы — наличие легирующих элементов. Цифрами после букв отмечено процентное содержание легирующих элементов. Буквой А в конце марки обозначают высококачественную сталь. Предел прочности этих сталей возрастает от σв=700 МПа (сталь 15Х) до σв=1300 МПа (сталь 20Х2Н4А).

Повышение содержания некоторых легирующих элементов, таких, как хром (Х), молибден (М), ванадий (Ф), вольфрам (В), никель (Н), увеличивает прочность сталей и снижает теплопроводность, что ведет к ухудшению их обрабатываемости. Кремний (С) ухудшает обрабатываемость стали из-за образования в ней силикатных абразивных включений. Заготовки из крупнозернистой стали обрабатываются лучше, чем из мелкозернистой. Условные обозначения основных легирующих элементов в марках металлов и сплавов приведены в табл. 1.

Таблица 1. Условные обозначения основных легирующих элементов в марках металлов и сплавов

Элемент	Символ	Принятое обозначение элементов в марках металлов и сплавов		Элемент	Символ	Принятое обозначение элементов в марках металлов и сплавов		Элемент	Символ	Принятое обозначение элементов в марках металлов и сплавов
Элемент	Символ	черных	цветных	Элемент	Символ	черных	цветных	Элемент	Символ	черных	цветных
Азот	N	А	—	Кадмий	Cd	Кд	Кд	Рутений	Ru	—	Ру
Алюминий	Аl	Ю	А	Кобальт	Cо	К	К	Самарий	Sm	—	Сам
Барий	Ва	—	Бр	Кремний	Si	С	Кр(К)	Свинец	Pb	—	С
Бериллий	Be	Л	—	Лантан	La	—	Ла	Селен	Se	Е	СТ
Бор	В	Р	—	Литий	Li	—	Лэ	Серебро	Ag	—	Ср
Ванадий	V	Ф	Вам	Лютеций	Lu	—	Люм	Скандий	Sc	—	Скм
Висмут	Вi	Ви	Ви	Магний	Mg	Ш	Мг	Сурьма	Sb	—	Су
Вольфрам	W	В	—	Марганец	Mn	Г	Мц(Мр)	Таллий	T1	—	Тл
Гадолиний	Gg	—	Гм	Медь	Cu	Д	М	Тантал	Та	—	ТТ
Галлий	Ga	Гл	Гл	Молибден	Mо	М	—	Теллур	Те	—	Т
Гафний	Hf	—	Гф	Неодим	Nd	—	Нм	Тербий	Tb	—	Том
Германий	Ge	—	Г	Никель	Ni	Н	Н	Титан	Ti	Т	ТПД
Гольмий	Hо	—	ГОМ	Ниобий	NЬ	Б	Нб	Тулий	Tu	—	ТУМ
Диспрозий	Dy	—	ДИМ	Олово	Sn	—	О	Углерод	С	У	—
Европий	Eu	—	Ев	Осмий	Os	—	Ос	Фосфор	P	П	Ф
Железо	Fe	—	Ж	Палладий	Pd	—	Пд	Хром	Cr	Х	Х(Хр)
Золото	Au	—	Зл	Платина	Pt	—	Пл	Церий	Ce	—	Се
Индий	In	—	Ин	Празеодим	Pr	—	Пр	Цинк	Zn	—	Ц
Иридий	Ir	и	И	Рений	Re	—	Ре	Цирконий	Zr	Ц	ЦЭВ
Иттербий	Yb	—	ИТМ	Родий	Rh	—	Рд	Эрбий	Er	—	Эрм
Иттрий	Y	ИМ	Ртуть	Hg	—	Р

Цветные металлы и сплавы. Медь, алюминий, цинк, марганец, титан и другие цветные металлы широко применяют в промышленности (приборостроении, самолетостроении и др.). Однако в качестве конструкционных материалов чаще применяют их сплавы. К сплавам цветных металлов, наиболее часто обрабатываемым на токарных станках, относятся бронза, латунь, алюминиевые сплавы и др.

Бронза — сплав меди с оловом, алюминием, марганцем, кремнием и другими элементами. Бронзы обозначают буквами Бр, начальными буквами основных элементов, вошедших в сплав, и цифрами, указывающими среднее содержание этих элементов в процентах. Например, сплав БрО3Ц12С5 содержит в среднем 3% олова (О), 12% цинка (Ц), 5% свинца (С) и остальное — медь. Для лучшей обрабатываемости бронз и улучшения их антифрикционных свойств в состав бронз вводят свинец.

Латунь — сплав меди с цинком; обозначают буквой Л и двузначным числом, показывающим среднее содержание меди (остальное-цинк). Например, латунь Л62 содержит 62% меди и 38% цинка. Для улучшения обрабатываемости в латунь вводят 1-2% свинца (С), а для повышения прочности — алюминий (А), никель (Н) и другие элементы. Например, латунь ЛЖМц59-1-1 содержит 59% меди, 1% железа (Ж), 1% марганца (М), остальное — цинк.

Алюминиевые сплавы — сплав алюминия с добавками для повышения прочности кремния, марганца, меди и других компонентов. Например, сплав марки АК.12 содержит 12% кремния, остальное — алюминий; сплав марки АК21М2,5Н2,5 — 21% кремния, 2,5% меди, 2,5% никеля, остальное алюминий. Сплав алюминия и кремния (12-13%) с добавкой железа (0,2 -0,7%), марганца (0,05-0,5%), кальция (0,07-0,2%), титана (0,05-0,2%), меди (0,03%) и цинка (0,08%) называют силумином.

Пластмассы как конструкционные материалы обладают низкими теплостойкостью (70-150°С) и теплопроводностью, которая в 200-300 раз меньше теплопроводности стали и чугуна. В состав пластмасс входят соединения, обладающие абразивными свойствами, что вызывает интенсивное изнашивание резцов по задней поверхности и затупление режущих кромок.

Твердость заготовок. Метод токарной обработки сопровождается преодолением различных свойств металла заготовок, из которых изготавливаются детали. Среди различных свойств металлов, таких как хрупкость, вязкость, твердость, упругость, пластичность и др. твердость при токарной обработке является определяющим фактором для выбора режима токарной обработки (выбор инструмента, толщины стружки, скорости резания и подачи и др.). В ряде случаев для улучшения обрабатываемости стальные заготовки подвергают термической обработке.

Термическая обработка — один из важнейших логических процессов, используемый во всех отраслях машиностроения. Термической обработкой называют тепловую обработку металлов и сплавов, при которой происходит изменение их строения, а следовательно свойств, механических свойств, которые при этом изменяются в очень широких пределах.

Процесс термической обработки состоит из трех переходов, следующих один за другим: нагрева до определенной температуры, выдержки при заданной температуре и охлаждения с различной скоростью от заданной температуры до комнатной температуры. Таким образом, процесс термической обработки зависит, прежде всего, от температуры и времени. Следовательно, любой процесс термической обработки можно изобразить в виде графика, на котором по оси ординат указывается температура, а по оси абсцисс — время (рис. 1).

Рис. 1. График термической обработки

Регулируя температуру и время, можно осуществлять следующие виды термической обработки стали: отжиг, нормализацию, закалку и отпуск.

Отжиг — процесс термической обработки, при котором металл сначала нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре, а затем медленно охлаждают, чаще всего вместе с печью. В результате отжига в стали образуются равновесные структурные составляющие

Отжиг чаще всего является предварительной операцией термической обработки, осуществляемой с целью устранения дефектов предыдущих операций (литья, ковки и др.) либо подготовки структуры для последующей обработки резанием или закалки. Путем отжига можно изменить форму и размеры зерен структуры стали, уменьшить вредные внутренние напряжения, устранить неоднородность ее химического состава, а также наклеп и таким образом значительно улучшить свойства стали. В зависимости от того, с какой целью производится отжиг, устанавливают его режим: температура нагревания, время выдержки, скорость охлаждения.

Для получения мелкозернистой структуры проводят полный отжиг. Отжигу подвергают изделия (чаще всего из конструкционной стали), перегретые при обработке давлением или при термической обработке, а также поковки, прокат, фасонное литье. Этот отжиг производится для снятия вредных внутренних напряжений. При измельчении зерна снижается твердость стали, повышаются ее вязкость и пластичность, снижаются внутренние напряжения, улучшается обрабатываемость. Изделия из такой стали более надежны при эксплуатации.

Такой отжиг не требует высокой температуры. Изделия достаточно нагреть до температуры, при которой проявляются пластические свойства стали, т.е. до 500 — 600°С, выдержать при этой температуре некоторое время и затем медленно охладить вместе с печью.

Для сокращения времени выдержки практически отжиг ведут при 650- 680°С, т.е. при температурах ниже критических (727°С), следовательно, структурные превращения при таком отжиге не происходят. Этот вид отжига называют еще и низким отжигом или высоким отпуском.

При низком отжиге вследствие снятия внутренних напряжений достигается некоторое снижение твердости изделия. Поэтому таким видом отжига иногда пользуются для уменьшения твердости изделий с целью улучшения их обрабатываемости на станках. Следует иметь в виду, что если сталь подвергается отжигу для получения мелкозернистой структуры или зернистого цементита, то для устранения внутренних напряжений специальный отжиг не требуется. В процессе проведения указанного отжига попутно снимутся и внутренние напряжения.

Стальные заготовки и изделия тонкого сечения часто изготовляют путем штамповки, прокатки или волочения в холодном состоянии. При обработке стали давлением в холодном состоянии происходит ее наклеп — в стали заготовок образуются значительные внутренние напряжения, она становится весьма прочной и твердой и в то же время: хрупкой. Структура наклепанной стали представляет собой вытянутые в одном направлении зерна, кристаллическая решетка ее искажена.

Для того чтобы исключить вредное состояние наклепа, необходимо изменить структуру стали, устранить искажение кристаллической решетки и вместо вытянутых зерен получить равноосные зерна (примерно с одинаковыми осями вдоль и поперек зерна). Такой процесс восстановления структуры; стали называется рекристаллизацией, а вид термической обработки, при помощи которой этот процесс осуществляется, — рекристаллизационным отжигом. Такого рода отжиг выполняется при температурах 450-700°С. После непродолжительной выдержки при указанных температурах (для прогрева по всему сечению) изделие охлаждают на воздухе. В результате термической работки уменьшаются твердость и прочность стали, вместе с тем повышаются ее вязкость и пластичность

Крупные слитки легированной стали, претерпевающие при затвердевании значительную ликвацию, подвергают отжигу для устранения химической неоднородности.

Ликвация — неоднородность стали по химическому составу — может быть зональной (в отдельных частях слитка) и внутрикристаллической или дендритной (внутри отдельных кристаллов). Она неблагоприятно влияет на свойства стали, особенно на ударной вязкости в поперечных сечениях. Зональную ликвацию практически устранить невозможно. Внутрикристаллическая ликвация может быть значительно ослаблена путем отжига. Сталь нагревают до 1100-1200°С, выдерживают при этой температуре 10-15 ч, после чего медленно охлаждают вместе с печью до 200°С. Дальнейшее охлаждение производят на воздухе. На весь процесс затрачивается 80-100 ч.

При высокой температуре атомы серы, углерода и других элементов медленно перемещаются от зон, где они содержатся в большом количестве, к зонам, где их меньше. Таким образом, происходит процесс диффузии, в результате чего и выравнивается химический состав стали. Поэтому такой отжиг называют еще и диффузионным. В результате длительной выдержки при высокой температуре сталь приобретает крупнозернистое строение, что легко устраняется в процессе дальнейшей ковки или прокатки слитка. Если химическая неоднородность стали не очень значительна, она может быть устранена при горячей обработке слитка давлением без предварительного его отжига.

Диффузионный отжиг применяют в основном на металлургических заводах, выпускающих стальные слитки. Такому отжигу подвергают также некоторые стальные отливки, однако после диффузионного отжига они должны непременно пройти повторный отжиг для получения мелкозернистой структуры.

Твердость сталей после отжига находится в пределах НВ 180-270.

Нормализация — один из видов термической обработки. При нормализации стали нагревают до температуры, при которой проявляются пластические свойства стали. Выдержать при этой температуре некоторое время и затем охлаждают на спокойном воздухе для получения тонкопластинчатой перлитной структуры. От отжига нормализация отличается более быстрым охлаждением (примерно в два раза быстрее). Кроме того, этот процесс более экономичный, так как охлаждение изделий при нормализации осуществляется вне печи. Однако применять нормализацию вместо отжига не всегда возможно, поскольку у некоторых сталей после нее значительно возрастает твердость (например, у сталей, содержащих свыше 0,4% углерода). Такие стали лучше отжигать, хотя на практике их часто подвергают нормализации, а затем высокому отпуску при 650-700°С для уменьшения твердости.

Нормализацию применяют для получения мелкозернистой структуры в отливках и поковках, устранения наклепа, подготовки стали к закалке. Рекомендуют подвергать нормализации малоуглеродистые стали, так как у них практически отсутствует разница в свойствах после отжига и нормализации. Для некоторых изделия нормализация является не предварительной, а окончательной операцией термической обработки. В этом случае после нормализации изделия должны пройти высокий отпуск для снятия внутренних напряжений, образующихся при охлаждении на воздухе.

Закалка — самый распространенный и в то же время наиболее сложный вид термической обработки, так как она протекает при очень больших скоростях охлаждения, что приводит к образованию значительных внутренних напряжений. При закалке стали нагревают до температуры получения структуры аустенита (выше 800-1000°С), выдерживают некоторое время при этой температуре, а затем быстро охлаждают в воде, масле, растворах солей, кислот, щелочей, на воздухе и в других средах, а также с помощью металлических плит. Процесс охлаждения чаще всего применяется с целью повышения твердости и прочности стальных изделий. Закаливанию подвергают валы, шестерни, пружины, штампы, зубила, резцы, фрезы и др. Закалка с последующим отпуском позволяет изменять свойства стали в широком диапазоне.

При выборе закаливающей среды необходимо знать, как она охлаждает изделие в различных интервалах температур. Наилучшей является такая закаливающая среда, которая в интервале температур от 550 до 650°С охлаждает изделия со скоростью выше критической скорости закалки, а при температурах 200-300°С обеспечивает медленное, спокойное их охлаждение.

Твердость сталей после термической обработки находится в пределах — НRС 42-55.

Отпуском называют процесс термической обработки, при котором закаленная сталь нагревается ниже температуры отжига, выдерживается при этой температуре и затем охлаждается. В процессе отпуска уменьшаются или устраняются внутренние напряжения, повышаются вязкость и пластичность стали, снижается ее твердость, улучшается структура.

В зависимости от температуры нагрева различают три вида отпуска:

низкотемпературный (низкий) отпуск проводят с нагревом до 150—200°С. Этот отпуск снижает внутренние напряжения в стали при сохранении высокой твердости (58-63 HRC). Его применяют преимущественно для инструмента из углеродистых и низколегированных сталей, а также для деталей, подвергаемых поверхностном закалке, цементации и нитроцементации, к которым предъявляются высокие требования по твердости и износостойкости;
среднетемпературный (средний) отпуск осуществляют при температурах 350—500°С. Целью этого отпуска является получение структуры троостита. Твердость закаленной стали при этом снижается до 40—50 HRC, предел упругости достигает максимальной величины. Среднему отпуску подвергают рессоры и пружины;
высокотемпературный (высокий) отпуск производят при температурах 550-680°С. Твердость закаленной стали снижается до 250-350 НВ, прочность уменьшается в 1,5-2 раза, пластичность и вязкость увеличиваются в несколько раз, внутренние напряжения полностью снимаются. Закалка с высоким отпуском называется улучшением. Улучшенная сталь по сравнению с отожженной или нормализованной имеет более высокие показатели прочности, пластичности и вязкости.

Улучшению подвергают изделия из конструкционных сталей марок Сталь 40, 45, 40Х, 40ХНМ, 40ХМФ и др. (полуоси, коленчатые валы, шатуны, поворотные кулаки, рычаги, балки передних осей грузовых автомобилей, а также болты, гайки, винты и др.), испытывающие большие нагрузки.

При отпуске некоторых легированных сталей в определенном интервале температур наблюдается резкое снижение ударной вязкости, возникает отпускная хрупкость. Чтобы избежать развития отпускной хрупкости, изделия, изготовленные из хромоникелевых и марганцовистых сталей, после высокого отпуска быстро охлаждают в масле или воде. С этой же целью сталь легируют молибденом или вольфрамом (не более 0,6%).

Температура отпуска и время выдержки зависят от марки стали, требований, предъявляемых к свойствам изделий из этой стали, и их массы. Отпуск закаленных изделий, особенно инструмента, рекомендуют провопить непосредственно после закалки с целью предотвращения образования трещин из-за возникших внутренних напряжений. При заниженных температурах отпуска или сокращении времени выдержки в стали сохраняется повышенная хрупкость, для устранения которой производится повторный отпуск. Повышенная температура отпуска приводит к снижению твердости и прочности. Эти недостатки устраняют отжигом изделий и повторной их закалкой с последующим отпуском.

Температуру отпуска определяют по цветам побежалости.

Старение — изменение свойств стали с течением времени без заметного изменения микроструктуры. В результате старения прочность и твердость повышаются, пластичность и вязкость снижаются. Старение приводит к снижению внутренних напряжений, стабилизации размеров и геометрической формы изделий.

Если старение протекает при комнатной температуре, его называют естественным, если при повышенной температуреискусственным. Старению подвергают станины станков, плунжеры, калибры, скобы и другие изделия, размеры и геометрическая форма которых не должны изменяться в процессе их эксплуатации.

Известны два вида старения — термическое и деформационное (механическое).

Термическое старение происходит в результате изменения растворимости углерода в железе в зависимости от температуры. Деформационное старение протекает в сплаве, подвергнутом пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации. Процесс этого старения длится 15 суток и более при комнатной температуре и всего несколько минут при температурах 200—350°С.

Искусственное старение закаленных и отпущенных при низкой температуре изделий производят после предварительной механической обработки при 100—180°С с выдержкой в течение 18—35 ч и медленным охлаждением. Естественное старение осуществляют на открытом воздухе под навесом, где на изделия воздействуют температурные изменения, влажность и давление воздуха. Оно длится от 3 мес. до 2 лет. Естественному старению подвергают станины прецизионный станков, корпусные детали весьма ответственного назначения, рамы роялей и пианино. Его результатом является снижение внутреннего напряжения, стабилизация размеров и геометрической формы изделий.

Оценка твердости заготовок для токарной обработки производится различными способами известными мастерам-профессионалам, но наиболее достоверные данные могут быть получены при измерении твердости металла заготовок с помощью приборов по методу Бринелля, обозначаемая (HB) или Роквелла, обозначаемая (HRC).

Метод Бринелля используют для определения твердости как металлов, так и полимерных материалов. Измерения осуществляют с помощью шарикового твердомера Образец (деталь) устанавливают на столике 3 в нижней части неподвижной станины пресса (рис. 2), зачищенной поверхностью вверх. Поворотом вручную маховика 5 по часовой стрелке столик поднимают до упора. Нажимают кнопку 4 и включают двигатель 6, который перемещает кривошип 8 и постепенно нагружает шток 1. Под действием нагрузки, сообщаемой подвешенным к рычагу 10 грузом 9, шарик 2 вдавливается в образец. Нагрузка действует в течение определенного времени (10-60 с) в зависимости от твердости измеряемого материала (табл. 2), после чего вал двигателя, вращаясь в обратную сторону, перемещает кривошип и снимает нагрузку.

После автоматического выключения двигателя поворотом маховика 5 против часовой стрелки опускают столик прибора и снимают образец. Время приложения нагрузки регулируется по шкале 7 реле двигателя. После испытания на образце остается отпечаток (лунка). Диаметр отпечатка измеряют лупой, на окуляре которой имеется шкала с ценой делений от 0,05 до 0,1 мм. Диаметр отпечатка измеряют с точностью до 0,05 мм (при вдавливании шарика диаметром 5—10 мм). Измерения выполняют в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Показателем твердости будет средняя из полученных величин.

При измерении твердости поверхностей крупных деталей (направляющие чугунных станин) используют переносную лупу. Отпечатки на поверхности деталей образуются шариком, по которому в приспособлении производится тарированный удар.

Твердость по Бринеллю (НВ) — отношение нагрузки, действующей на шарик, к поверхности отпечатка:

где Р — нагрузка, действующая на шарик, в кгс; F — поверхность отпечатка, в мм2; D — диаметр вдавливаемого шарика, в мм; d — диаметр отпечатка, в мм.

При прочих равных условиях диаметр отпечатка d зависит от твердости металла. Чем выше твердость испытуемого металла, тем меньше диаметр отпечатка. Твердость измерят при постоянном соотношении между величиной нагрузки Р и квадратом диаметра шарика D2. Это соотношение должно быть различным для металлов разной твердости.

Испытания вдавливанием шарика проводят с металлами небольшой и средней твердости (например, твердость стали должна быть не более 450 НВ).

Рис. 2. Схема прибора Бринелля

Для измерения твердости поверхностей более 350 НВ применяют приборы, которые производят измерение твердости по глубине пирамидального отпечатка — метод Виккерса.

Твердость по Виккерсу (HV) — отношение нагрузки на стандартную пирамиду при вдавливании ее вершины в исследуемый материал к площади поверхности пирамидального отпечатка.

где D — диагональ отпечатка.

Для измерения твердости поверхностей более 350 НВ применяют приборы, которые производят измерение твердости по глубине отпечатка, получаемого при вдавливании алмазного конуса или стального шарика — метод Роквелла.

Твердость по Роквеллу (HRC) — условная характеристика, значение которой отсчитывается по шкале прибора для измерения твердости.

Рис. 3. Схема прибора Роквелла

Этот метод позволяет изменять нагрузку в широких пределах без изменения значений твердости. Прибор (рис. 3) для измерения твердости по Роквеллу имеет столик 4, установленный в нижней части неподвижно станины. В верхней части станины укреплены индикатор 8 и шпиндельный узел 7, в котором имеется наконечник с алмазным конусом 6 (с углом при вершине 120°) или со стальным шариком диаметром 1,59 мм. На индикаторе 8 нанесены две шкалы (черная и красная) и имеются две стрелки — большая (указатель твердости), вращающаяся по шкале, и маленькая, по которой устанавливается величина предварительной нагрузки, сообщаемой вращением маховика 3.

Плоская поверхность испытуемого образца, в которую вдавливается конус или шарик, должна быть тщательно отшлифована. Противоположная параллельная поверхность также должна быть ровной, зачищенной. Поворотом маховика 3 по часовой стрелке поднимают столик 4 таким образом, чтобы наконечник мог вдавливаться в поверхность установленного образца.

При дальнейшем подъеме столика приходят в движение стрелки на индикаторе. Подъем столика продолжают до тех пор, пока малая стрелка не примет вертикальное положение (красная точка на индикаторе). Это означает, что наконечник вдавился в образец под действием предварительной нагрузки, равной 100 Н (10 кгс). Предварительное нагружение проводят для того, чтобы исключить влияние упругой деформации и шероховатости поверхности образца на результаты измерений.

Когда образец получит предварительную нагрузку, равную 100 Н, большая стрелка на индикаторе примет вертикальное или близкое к нему положение. Для обеспечения точности измерения необходимо, чтобы большая стрелка совпала с нулем на черной шкале индикатора. Если большая стрелка не совпадает с нулем, не меняя величину предварительного нагружения и, следовательно, не вращая маховик, поворачивают шкалу (круг) индикатора барабаном 2 через тросик 5 таким образом, чтобы нуль на черной шкале индикатора совпал с большой стрелкой. Отклонение стрелки от вертикали допускается в пределах ±5 единиц шкалы.

Плавным движением нажимают клавишу 1, которая приводит в действие привод механизма приложения основной нагрузки, определяемой грузом 9. Один груз на рычаге сообщает образцу дополнительную нагрузку 500 Н (50 кгс), следовательно, общая нагрузка составит 600 Н (60 кгс), два груза — 900 Н (90 кгс) при общей нагрузке 1000 Н (100 кгс), три груза — 1400 Н (140 кгс) при общей нагрузке 1500 Н (150 кгс). На приборе указана общая нагрузка. При приложении нагрузки большая стрелка перемещается по шкале влево, против часовой стрелки. Время приложения основной нагрузки — 5—7 с. Стрелка возвращается в обратную сторону автоматически при снятии основной нагрузки (предварительная нагрузка остается). Цифра, которую указывает на шкале индикатора большая стрелка, является показателем твердости по Роквеллу. Записав эту цифру, поворачивают маховик против часовой стрелки, опускают столик прибора с образцом и снимают тем самым предварительную грузку.

Для каждой детали рекомендуется проводить не менее трех испытаний. С помощью прибора измеряют глубину отпечатка от алмазного конуса (стального шарика) или, точнее, разность между глубинами отпечатков, полученных от вдавливания наконечника под действием основной и предварительной нагрузок. Твердость по Роквеллу возрастает с увеличением твердости материала, что позволяет сравнивать показатели твердости по Роквеллу и по Бринеллю. Вместе с тем твердость по Роквеллу не имеет той размерности и того физического смысла, который имеет твердость по Бринеллю.

Однако показатель твердости по Роквеллу можно пересчитать на показатель твердости по Бринеллю с помощью диаграммы (рис. 4) или таблиц, построенных на основании многочисленных экспериментальных работ.

Рис. 4. Диаграммы для перевода показаний твердости по Бринеллю и Роквеллу: а — при вдавливании алмазного конуса; б — при вдавливании стального шарика.

Твердость по Роквеллу можно измерять алмазным конусом с общей нагрузкой 1500 Н (150 кгс); в этом случае значение твердости характеризуется цифрой, на которую указывает стрелка на черной шкале С индикатора; твердость обозначается HRC; например, 65 HRC означает, что твердость материала составляет 65 единиц по Роквеллу по шкале С с нагрузкой 1500 Н (150 кгс).

Алмазным конусом с нагрузкой 1500 Н (150 кгс, HRC) измеряют твердость: закаленной или низкоотпущенной стали (твердостью более 450 НВ), т.е в условиях, когда вдавливание стального шарика (по Бринеллю или Роквеллу) в твердый материал может вызвать деформацию шарика и искажение результатов; материалов средней твердости (более 230 НВ), так как испытание алмазным конусом осуществляется быстро и приводит к меньшему изменению измеряемой поверхности, чем при испытании по Бринеллю; тонких поверхностных слоев, но толщиной более 0,5 мм (например, цементированного слоя).

Твердость по Роквеллу также можно измерять алмазным конусом с общей нагрузкой 600Н (60кгс); в этом случае значение твердости также характеризуется цифрой, на которую указывает стрелка на черной шкале С индикатора, но твердость обозначается HRA; твердость HRA можно перевести в твердость HRC по формуле:

Алмазным конусом с нагрузкой 600 Н (60 кгс, HRA) измеряют твердость очень твердых металлов (более 70 HRC), например твердых сплавов, когда вдавливание алмазного конуса с большей нагрузкой может вызвать выкрашивание алмаза, также твердых поверхностных слоев (0,3-0,5 мм) и тонких образцов (пластинок).

Твердость по Роквеллу также можно измерять стальным шариком с общей нагрузкой 1000 Н (100 кгс); в этом случае значение твердости характеризуется цифрой, на которую указывает стрелка на красной шкале В индикатора; твердость обозначается НRB.

Стальным шариком с нагрузкой 1000 Н (100 кгс, HRB) определяют твердость мягкой (отожженной) стали или отожженных цветных сплавов в деталях или образцах толщиной 0,8-2 мм, т.е. в условиях, когда измерение твердости по Бринеллю, выполняемое шариком большего диаметра, может вызвать смятие образца.

Выбор шкалы (А, В или С) производится по табл. 2. Расстояние от центра отпечатка до края образца или до центра другого отпечатка должно быть не менее 1,5 мм при вдавливании конуса и не менее 4 мм при вдавливании шарика, толщина образца — не менее 10-кратной глубины отпечатка.

Таблица 2. Условия для выбора шкалы при испытаниях твердости металлов

Примерная твердость		Обозначение шкал прибора для испытания по Роквеллу	Тип наконечника	Нагрузка, кгс	Допу каемые пределы измерения твердости по шкале Роквела
По Бринеллю НВ	по Виккерсу HV	Обозначение шкал прибора для испытания по Роквеллу	Тип наконечника	Нагрузка, кгс	Допу каемые пределы измерения твердости по шкале Роквела
До 240	60-240	B	Стальной шарик	100	25-100
240-670	240-900	C	Алмазный конус	150	20-67
375-670	390-900	А	« »	60	70-85

Твердость следует измерять не менее чем в трех точках (особенно алмазным конусом), т.е. не менее трех раз на одном образце. Для расчета лучше принимать среднее значение результатов второго и третьего измерений и не учитывать результат первого измерения. Для определения твердости по Роквеллу требуется меньше времени (30-60 с), чем по Бринеллю, причем результат измерения виден на шкале (указан стрелкой).

При измерении твердости по Роквеллу остается меньший отпечаток на поверхности детали. Твердость очень тонких слоев металла (толщиной менее 0,3 мм) при нагрузках 600 и 1500 Н (60 и 150 кгс) измерять нельзя, так как алмазный конус проникает на глубину, превышающую толщину этих слоев. Вместе с тем с увеличением твердости измеряемого материала глубина отпечатка уменьшается, вследствие чего снижается точность измерения (особенно металлов твердостью более 60 RC). Для этих целей иногда применяют приборы типа суперроквелл, с помощью которых измеряют твердость при меньшей нагрузке и с меньшей глубиной вдавливания. Предварительная нагрузка при этом составляет 30 Н (3 кгс). Каждое деление шкалы индикатора такого прибора соответствует глубине вдавливания, равной 1 мкм. Поэтому чувствительность данного прибора заметно выше.

Добыча, месторождения

Молибден — металл редкий. В природе его нахождение в чистом виде исключено.

Известно почти два десятка молибденсодержащих минералов:

Минерал	Содержание рудообразующего металла
Молибденит	57-60%
Ферримолибдит	40-60%
Повелит	48%
Вульфенит	27–46%
Зейригит	До 24%

Другие содержащие молибден руды (чиллагит, комозит, кехлинит, иордизит и другие) не представляют интереса для промышленного использования.

Значимые месторождения металла принадлежат:

США;
Чили;
Канаде;
Казахстану;
Перу;
Китаю.

Рейтинг добычи молибденовых руд возглавляет Китай, на втором месте с большим отрывом США, на третьем месте Чили.

В Госбалансе запасов полезных ископаемых РФ числятся 34 месторождения молибдена.

Происхождением молибденовые руды из скарновых, грейзеновых, гидротермальных месторождений.

Содержание редкого металла в земной коре всего 0,02%. А ведь он необходим для существования человека, как биологического вида. Зато в космосе молибдена подозрительно много. Особенно им богаты красные гиганты — звезды-старики, у которых «все в прошлом».

Плюсы токарной обработки цветных металлов

При производстве деталей из металла почти всегда осуществляются токарные операции.

Достоинства токарной обработки:

Изготовление деталей сложной формы. Применение станков с программным управлением дает возможность изготовления даже самых сложных по конфигурации деталей.
Экономичность. Количество отходов при производстве минимальное – на стружку приходится не более 10 % металла, которая к тому же потом отправляется на переработку.
Получение качественных готовых деталей, которые сразу можно использовать по назначению, без добавочных операций.
Производство высокой точности. При использовании станочных комплексов с ЧПУ изделия, изготовленные из металла, в наивысшей степени удовлетворяют эстетическим и техническим параметрам. При производстве отсутствует такое понятие, как «человеческий фактор», т. е. человек в процессе обработки практически не участвует, поэтому и не допускает ошибки. Оборудование осуществляет все движения по заданной программе, и, в случае необходимости, легко перепрограммируется на изготовление другой детали.

Физические свойства

Молибден — светло-серый металл с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe (a = 3,14 Å; z = 2; пространственная группа Im3m), парамагнитен. Механические свойства, как и у большинства металлов, определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Обладает крайне низким коэффициентом теплового расширения.

Физические и механические свойства

Свойство Значение

Атомный номер	42
Атомная масса	95,94
Параметр элементарной ячейки, нм	0,31470
Атомный диаметр, нм	0,272
Плотность при 20°С, г/cм3	10,2
Температура плавления, °С	2610
Температура кипения, °С	4612
Теплота плавления, кДж/моль:	28
Теплота испарения, кДж/моль:	590
Молярный объем, см³/моль:	9,4
Удельная теплоемкость, Дж/(г·К)	0,256
Теплопроводность, Вт/(м·К)	142
Коэффициент линейного расширения, 10-6 К-1	4,9
Электросопротивление, мкОм·см	5,70
Модуль Юнга, ГПа	336,3
Модуль сдвига, ГПа	122
Коэффициент Пуассона	0,30
Твердость, НВ	125
Цвет искры	Короткий желтый прерывистый пучок искр
Группа металлов	Тугоплавкий металл

Где применяется молибден?

В истории самое первое применение молибдена было зафиксировано в Японии еще в 10-13 ст. Существует вероятность, что в те далекие времена, данный металл служил материалом для изготовления холодного оружия.

Сегодня молибденовая промышленность является достаточно развитой отраслью. И, кроме того, что в настоящее время продолжают производить чистый молибден и его сплавы, также существует множество его марок, каждая из которых предназначена для определенных целей. Самые известные марки молибдена:

МЧ — чистый молибден без присадок. Из этой марки производятся держатели вольфрамовых спиралей и нити накаливания, аноды генераторных ламп.
МЧВП — чистый молибден без присадок, произведенный методом вакуумной плавки.
МРН — молибден разного назначения, не содержит присадок, включает большее количество примесей по сравнению с марками МЧ и МЧВП. Предназначена для использования в производстве высокотемпературных нагревателей, экранов, электрических вводов в вакуумные приборы и установки.
МК — содержит кремнещелочную присадку.
ЦМ — в качестве присадки используются цирконий и/или титан.
МР — сплав молибдена с рением.
МВ — сплав молибдена с вольфрамом.

Таким образом, спустя целые столетия, молибден стал незаменимым компонентом во многих промышленных отраслях. Он применяется:

в качестве легирующего элемента стали;
при производстве жаропрочных сплавов, без которых не обходится авиационная, ракетная и ядерная техника;
для изготовления сплавов, обладающих антикоррозионными свойствами;
во время производства деталей электровакуумных приборов, нитей ламп накаливания;
для изготовления лопаток турбин;
в энергетических ядерных реакторах;
в качестве смазочных материалов, а также катализатора гидрогенизации;
при изготовлении лакокрасочных материалов;
в химической, нефтяной промышленности, а также в металлургии.

Сфера применения цветных металлов

Цветные металлы находят все большее применение в разработках производителей современной техники. На предприятиях, специализирующихся на изготовлении атомной техники, а также в авиационном строительстве, в химической отрасли такие металлы, как ниобий, титан, молибден, пользуются повышенным спросом.

У каждого цветного металла имеется своя сфера применения. Медь и медные сплавы часто применяются для производства труб, емкостей, различных сосудов. Они повсеместно используются в химическом машиностроении.

В пищевой промышленности распространено применение алюминия и сплавов, произведенных на его основе. Из них изготавливают различные конструкционные элементы судов, ракет и самолетов. Также такие сплавы распространены в строительной индустрии. Подобная необходимость применения алюминия в различных отраслях связана с его отличными характеристиками: антикоррозионными свойствами, высокими прочностными параметрами при относительно маленькой плотности, хорошими механическими свойствами, которые не меняются даже при минусовых температурах.

Электричество и радиотехника

Нити накаливания обычных электрических ламп делают из вольфрама, более тугоплавкого, чем все прочие металлы, и дающего наибольшую светоотдачу. Но если впаять вольфрамовую нить в стеклянный стерженек в центре лампочки, то он вскоре треснет из-за теплового расширения нити.

Когда исследовали физические свойства молибдена, то обнаружили, что у него ничтожно малый коэффициент теплового расширения. При нагреве от 25 до 500° С размеры молибденовой детали увеличатся всего на 0,0000055 первоначальной величины. И даже при нагреве до 1200° С молибден почти не расширяется. Поэтому вольфрамовые нити накаливания стали подвешивать на молибденовых крючках, впаянных в стекло. В дальнейшем молибден сыграл еще большую роль в электровакуумной технике. К вакуумным приборам электрический ток подводится через молибденовые прутки, впаянные в специальное стекло, имеющее одинаковый с молибденом коэффициент теплового расширения (это стекло носит название молибденового) .

Жаропрочные сплавы

Техника сверхскоростных и космических полетов ставит перед металлургами задачу получать все более жаростойкие материалы. Прочность при высоких температурах зависит прежде всего от типа кристаллической решетки и, конечно, от химической природы материала. Температурный предел эксплуатации титановых сплавов 550— 600° С, молибденовых — 860, а титано-молибденовых — 1500° С!

Чем объяснить столь значительный скачок? Его причина — в строении кристаллической решетки. В объемно-центрированную структуру молибдена внедряются посторонние атомы, на этот раз атомы титана. Получается так называемый твердый раствор внедрения, структуру которого можно представить так. Атомы молибдена, металла-основы, располагаются по углам куба, а атомы добавленного металла, титана,—в центрах этих кубов. Вместо объем-по-центрированной кристаллической решетки появляется гранецентрированная, в которой процессы разупрочнения под действием температур происходят намного менее ий-

В таком целенаправленном изменении кристаллической структуры металлов состоит один из основных принципов легирования.

Другая причина столь резкого увеличения жаропрочности кроется в том, что сплавляются очень непохожие металлы — молибден и титан. Это общее правило: чем больше разница между атомами легирующего металла и металла-основы, тем прочнее образующиеся связи. Металлическая связь как бы дополняется химической.

Легирование, однако, вовсе не последнее слово в решении проблемы жаропрочных сплавов. Уже в наше время обнаружены необычайные свойства нитевидных кристаллов, или «усов». Прочность их по сравнению с металлами, обычно используемыми в технике, поразительно велика. Объясняется это тем, что кристаллическая структура усов практически лишена дефектов, и техника сверхскоростных полетов берет на вооружение усы, создавая с их помощью композиционные жаропрочные материалы. Один из таких материалов — это окись алюминия, армированная молибденовыми усами, другой представляет собой начиненный топ же арматурой технический титан. По сравнению с обычным титаном этот материал может работать в жестких условиях в 1000 раз дольше.

Что можно противопоставить огненному смерчу, обрушивающемуся на космический корабль при входе в плотные слои атмосферы? Прежде всего теплозащитную обмазку и охлаждение. Да, охлаждение, подобное в принципе охлаждению автомобильных двигателей с помощью радиаторов. Только работать здесь должны более энергоемкие процессы. Много тепла нужно на испарение веществ, но еще больше на сублимацию — перевод из твердого состояния непосредственно в газообразное. При высоких температурах сублимировать способны молибден, вольфрам, золото. Покрытие носовой части корабля молибденом или другим из перечисленных (более дорогих) металлов в значительной мере ослабит силу огненного смерча, через который надо пройти возвращаемому аппарату космического корабля.

Другие отрасли

Львиную долю продукции из молибдена, сплавов металла забирают производители радио- и электрических ламп, радиоэлектроники.

Материала хватает и на другие цели:

Пресс-формы, детали машин для литья сплавов под давлением.
Электровакуумное производство (рентгеновские трубки).
Положительный электрод источников тока на основе лития.
Оболочки деталей ядерных реакторов.
Нагреватели электропечей, функционирующих в жестких условиях.
Внешний слой «носового» сегмента корпуса сверхзвуковых самолетов.
Электроды для выплавки стекла.
Катализ химических реакций.
Лаки, краски для фарфора, текстиля, мехов.

Эта продукция создается на основе природных соединений и сплавов металла.

Новейшее направление применения молибдена – космическая техника.

Ассортимент: узлы ракетных (ионных, плазменных) двигателей; обшивка спускаемых аппаратов; теплообменники. Здесь свойства молибдена корректируют сплавы с ниобием и танталом.

Чистый кристаллический Mo используется как компонент зеркал для лазеров специального назначения.

Микродозы металла добавляют в сельхозудобрения.

Агрегаты для токарной обработки цветных металлов

В токарную группу, кроме станков универсального типа, входят разнообразные обрабатывающие центры и комплексы. При штучном или мелкосерийном выпуске с множеством операций применяют токарно-винторезные станки. Обработку деталей из калиброванного прутка целесообразнее производить на токарно-револьверных станках.

Заготовки крупных габаритов обрабатывают преимущественно на оборудовании токарно-карусельного типа. На них производятся операции по подрезке торцевых поверхностей, нарезании канавок. Также можно выполнить такие действия, как фрезерование, шлифование, растачивание и точение. Фланцы и диски рациональнее обрабатывать на лоботокарных агрегатах. Профессиональные станочники могут изготовить поверхности любой конфигурации и сложности: цилиндрические и конусные, а также фасонные и лобовые.

На некоторых обрабатывающих комплексах можно одновременно выполнять и токарную, и фрезерную обработку. Такое оборудование применяют для изготовления деталей со сложной конфигурацией поверхностей (например, коленчатые валы). Поэтому токарно-фрезерные обрабатывающие центры пользуются особой популярностью.

Вручную операции выполняют на универсальных токарно-винторезных станках стандартного типа, а механообработка в автоматическом режиме осуществляется на станочных агрегатах с ЧПУ без человеческого вмешательства в рабочий процесс. Машинная обработка на оборудовании с ЧПУ предназначена для выполнения высокоточных работ и повышения производительности.

Сегодня токарная обработка используется практически во всех производственных отраслях. Поэтому, несмотря на достаточно высокий уровень развития, данный вид работ с металлами продолжает стремительно развиваться, обеспечивая высочайшие качественные и скоростные характеристики.

Достоинства / недостатки

имеет высокую точку плавления, а следовательно — жаропрочность;
т.к. плотность данного металла (10200 кг/м3) почти в два раза меньше плотности вольфрама (19300 кг/м3), то сплавы на основе молибдена обладают значительно большей удельной прочностью (при температурах ниже 1370 °С);
имеет высокий модуль упругости;
малый температурный коэффициент расширения;
обладает хорошей термостойкостью;
малое сечение захвата тепловых нейтронов;
для молибдена характерна высокая коррозионная стойкость. Данный металл устойчив в большей части щелочных растворов, а также в серной, соляной и плавиковой кислотах при разных температурах и концентрациях.

обладает небольшой окалийностью;
высокая хрупкость сварных швов;
малая пластичность при низких температурах;
упрочнение нагартовкой можно использовать лишь до 700-800 °С, при более высоких температурах происходит разупрочнение из-за возврата.

Обработка молибдена

Обработка молибдена затруднена в связи с невысокой вязкостью при низких температурах. Также он имеет малую пластичность, поэтому для его обработки применяются следующие методы:

горячее деформирование:
прокатка;
протяжка;

термообработка;
механическая обработка.

При обработке небольших заготовок используются обжимные машины. Крупные заготовки прокатываются на малых станах или получают форму на протяжных станках.

Внешний вид молибдена

Если возникает необходимость механической обработки резанием, то механическая обработка молибдена ведется инструментом, изготовленным из марок быстрорежущих сталей. Заточка углов инструмента при токарной обработке должна соответствовать углам заточки для обработки чугуна.

Термообработка молибдена характеризуется высокой прокаливаемостью из-за его содержания в сталях. Проведенная закалка повышает твердость и износоустойчивость ответственных деталей.

Токарная обработка цветных металлов

Применение металлических деталей встречается повсеместно. Они используются в различных сферах жизнедеятельности человека и преимущественно изготавливаются на токарном оборудовании. С помощью таких станков производят зубчатые колеса, шкивы, гайки, диски и многое другое.

Поэтому обработка изделий из металла на токарных станках всегда будет актуальна, особенно при применении оборудования с программным управлением. Станочные комплексы с ЧПУ позволяют обрабатывать детали с высокой точностью и получать изделия высокого качества любой сложности по разработанным чертежам.

Продукция из молибдена

Промышленностью выпускается большое разнообразие продукции. Наиболее распространены молибденовая проволока, прутки из молибдена, молибденовый порошок, штабик, лист. Молибденовые прутки, а также проволока и лента применяются для изготовления нагревателей высокотемпературных электрических печей. Помимо этого прутки используются для изготовления вводов электровакуумных приборов. Проволока нашла применение при производстве высокотемпературных термопар, ламп накаливания, приемно-усилительных и генераторных ламп, рентгеновских трубок. Листы применяются в качестве конструкционного материала для производства изделий авиационной и космической отраслей. Молибденовый порошок выступает в качестве легирующей добавки к различным сталям и сплавам. Также он является исходным сырьем для получения компактного молибдена.

Сплавы молибдена

Используется два сплава на основе данного металла: с вольфрамом (МВ) и рением (МР).

Сплавы молибдена с вольфрамом необходимы для повышения жаропрочности первого. При этом ухудшается деформируемость и повышается удельный вес. В таких сплавах содержится от 48 % вольфрама и от 49 до 51 % молибдена, остальное — примеси. МВ является тугоплавким, отличается высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Используется для изготовления тонкой проволоки, которая сворачивается в катушки или бухты.

Рений необходим для повышения пластичности молибдена. Сплавы МР содержат более 50 % рения и около 47 % молибдена. Они также используются для производства тонкой проволоки, которая применяется в специальном приборостроении.

Основные марки молибдена

В промышленности используется чистый молибден и с различными присадками. Среди наиболее распространенных можно выделить следующие марки:

Этапы производства:

Концентрат подвергают окислительному обжигу при температуре 600 ⁰С. На выходе получают оксид молибдена, который содержит значительное количество примесей.
Оксид очищают от примесей путем выгонки или выщелачивания огарка и дальнейшей нейтрализации.
В трубчатой печи из чистого оксида получают порошковый металлический молибден. Для этого процесса применяют ток сухого водорода.
Порошок превращают в металл. Как правило, для этого используют один из двух методов — плавка или порошковая металлургия.

Для получения ферромолибдена применяется реакция восстановления молибденитового концентрата, который предварительно подвергается обжигу.

Молибден в организме человека

Молибден относится к микроэлементам, необходимым человеку. Он содержится преимущественно в костях, почках и печени, а также в головном мозге, щитовидной и поджелудочной железах, надпочечниках.

Роль и функции молибдена для организма:

Суточная потребность в молибдене составляет от 70 до 300 мкг в зависимости от массы тела. В случае дефицита микроэлемента в организме и болезней, которые им вызваны, суточная норма увеличивается.

О

Вольфрам и его сплавы относятся к числу наиболее труднообрабатываемых материалов, что обусловлено высокой твердостью, повышенной хрупкостью, малой пластичностью и высокой абразивной способностью W. На обрабатываемость вольфрамовых сплавов отрицательно влияет их малая пластичность.

В связи с этим повышение скорости резания ухудшает обрабатываемость, т. к. при резании увеличение скорости не вызывает в деформируемом элементе достаточного увеличения тепловыделения и снижения прочностных свойств. Кроме того, пониженная пластичность вольфрамовых сплавов резко уменьшает площадь контакта резца со стружкой и при той же силе резания давление на резец возрастает в 2—4 раза. Раскрой листов из сплавов W производят отрезными шлифовальными кругами из карбида кремния. Во избежание растрескивания разрезка листов в холодном состоянии ножницами, пилами и вырубка на штампах не допускаются.

Точение сплавов на основе W рекомендуется производить резцами из быстрорежущих сталей Р18, Р9К5, Р9К10 и Р9Ф5 или резцами из твердых сплавов ВК8. При точении охлаждающие жидкости не применяются, т. к. это снижает стойкость инструмента. Фрезерование вольфрамовых сплавов производят быстрорежущими фрезами из Р18, Р9К5, Р9К10 и Р9Ф5 или оснащенными твердый сплавом ВК8. Сверление отверстий в сплавах W вызывает огромные трудности, связанные с возникающими большими силами резания и малой жесткостью стандартных сверл. Отверстия в листах из сплавов W толщиной до 2 мм предварительно получают электроэрозионной или ультразвуковой обработкой.

Шлифование сплавов вольфрама рекомендуется проводить кругами из зеленого карбида кремния на керамич. связке зернистостью 40—60, твердостью СМ1—СМ2. Чистота поверхности получается в пределах 7—8-го классов (ГОСТ 2789—51). Для улучшения обрабатываемости при резании применяют подогрев сплава до 370—420°, при этом стойкость инструмента возрастает в 5—6 раз, а явления растрескивания и выкрашивания материала уменьшаются, что дает возможность получить отверстия диаметром меньше 5 мм как в сплошном, так и в листовом материале. Нагретый до 370° вольфрамовый лист можно резать ножницами и вырубать штампом.

Условия обработки резанием сплавов молибдена схожи с условиями обработки W. При обработке молибденовых сплавов срезаемый слой (как и у сплавов W), вследствие повышенной хрупкости, имеет тенденцию к скалыванию при тяжелых режимах резания. Значительно ухудшают обрабатываемость вредные примеси и присадки. В зависимости от технологич. условий применяется охлаждение эмульсией, воздухом или «туманом», т. е. распылением эмульсии воздушной струей. Обдирка слитков производится резцами из твердого сплава ВК8. Чистовая обработка осуществляется такими же резцами, как и обдирка.

Торцевое фрезерование сплавов Мо рекомендуется производить фрезами, оснащенными твердым сплавом В Кб или ВК8. При сверлении отверстий применяются стандартные сверла повышенной жесткости из стали Р18.

Нарезание резьбы резцами требует особой тщательности по сравнению с точением, причем скорость снижается до 9—12 м/мин, а глубина резания за один проход берется 0,1—0,15 мм. Целесообразно нарезать крупную резьбу, т. к. мелкая легко ломается. Шлифование сплавов Мо производится при тех же условиях, что и сплавов W. Чистота обработанной поверхности — в пределах 7-го класса.

Сплавы тантала и ниобия обладают повышенной вязкостью и пластичностью и имеют сравнительно небольшую твердость. Трудности при обработке резанием вызваны их повышенной слипаемостью с режущим инструментом. Точение сплавов производится резцами стали марок Р18, Р18Ф2. Обработка резцами из твердых сплавов приводит к частым скалываниям вершины резца и поэтому не рекомендуется. Геометрические параметры резцов те же, что и при обработке вольфрама и молибдена.

Скорости резания ниобиевых сплавов в значительной степени влияют на стойкость резцов из Р18. Большие скорости вызывают высокие темп-ры в зоне резания, что приводит к окислению обработанной поверхности. Сверление сплавов Nb и Та производится сверлами из стали Р18 с охлаждением сульфофрезолом.

Сплавы Nb и Та весьма плохо шлифуются. Шлифовальные круги быстро засаливаются и требуют частой правки. Лучшие результаты получаются при применении шлифовальных кругов из электрокорунда на керамич. связке. Режимы шлифования те же, что для W и Мо. Шлифование проводится с обильным охлаждением 2—3%-ным раствором кальцинированной соды. Чистота обработанной поверхности в пределах 6-го класса.

Лит.: Вульф Б. К., Ромадин К. П., Авиационное металловедение, М., 1962; Ниобий и тантал. Сборник
переводныхстатей,,подред.О.П.Колчина,М., 1954; «Machinery» (USA), 1960, v. 66, № 10, p. 184—88; «Tool and Manufacturing Engr.», 1960, v. 45, № 4, p. 121—22; «Metal Industry», 1959, v. 94, № 4—7; «Machinery» (Engl.), 1953, v. 82, № 2095, p. 72—73.
Твердые сплавы

и минералокерамические

МОДИФИЦИРОВАНИЕ СПЛАВОВ. Модифицирование структуры литого сплава

Обычно в качестве модификатора выбирают добавку, к-рая образует с компонентами сплава тугоплавкие

соединения, кристаллизующиеся в первую очередь. … bibliotekar.ru/spravochnik-181-3/32.htm

ЛЕГКОПЛАВКИЕ СПЛАВЫ

. Легкоплавкие
сплавы
состоят из висмута, олова …

Все металлы и сплавы

. Цветные, редкие, редкоземельные, благородные,
тугоплавкие
, легкоплавкие, твердые, легкие, тяжелые, марки, химический состав … bibliotekar.ru/spravochnik-181-2/221.htm

Режимы работы ТЭП. Термоэмиссионные преобразователи

… что соответствует давлению паров эмиттера не более 10-* Па. В качестве материалов эмиттерного узла используются тугоплавкие

металлы,
сплавы
, … bibliotekar.ru/alterEnergy/50.htm

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ. С повышением …

Поэтому сплавы

на основе
тугоплавких
металлов (W, Мо и др.) меньше разупрочняются с темп-рой, чем
сплавы
на основе никеля и железа, к-рые в свою очередь … www.bibliotekar.ru/spravochnik-181-3/20.htm

СТАЛИ И СПЛАВЫ

. Стали и
сплавы
на основе железа, никеля, кобальта …

Все металлы и сплавы

. Цветные, редкие, редкоземельные, благородные,
тугоплавкие
, легкоплавкие, твердые, легкие, тяжелые, марки, химический состав, ссылки на … bibliotekar.ru/spravochnik-73/index.htm

Суточная норма молибдена

В зависимости от многих показателей, требуется молибден для организма в разном количестве. Взрослым людям требуется в среднем от 70 до 250 мкг в сутки, однако эта норма варьируется в зависимости от возраста, пола, состояния здоровья и образа жизни.

Детям необходимо минимум 15 мкг металла каждый день, с учетом физической активности и веса ребенка.

Женщинам необходимо минимум 70 мкг молибдена в сутки. Причем беременность и кормление грудью – это не показатели для увеличения дозировки.

Мужчинам также необходимо минимум 70 мкг элемента в день. Этого количества достаточно для того, чтобы предупреждать возникновение заболеваний, которые могут быть вызваны нехваткой молибдена, а также повышать потенцию.

Пожилым людям после 75 лет необходимо сократить на четверть дозировку элемента (при этом максимальная доза не должна превышать 200 мкг).

Недостаток молибдена

Дефицит вещества наблюдается редко, но все-таки встречающееся в практике врачей явление. Распознать его можно по следующим симптомам:

повышенной нервной возбудимости;
учащенному сердцебиению;
понижением активности работы ферментов, в составе которых присутствует данный металл;
снижение четкости зрения, плохое зрение в сумерках.

При долгой нехватке вещества могут наступить серьезные последствия:

остановка нормального развития мозга;
недостаточный метаболизм азота, цистеина;
повышенный риск развития рака пищевода;
отсталость в умственном развитии;
уменьшение количества выделяемой мочевой кислоты, неорганических сульфатных соединений;
плохое зрение;
нарушение в выведении организмом сульфатов;
замедленный катаболизм метионина;
образование мочекаменной болезни;
накопление в организме медных соединений с последующим отравлением;
снижение расщепления целлюлозы;
замедление роста и развития у детей.

Из-за чего возникает дефицит элемента? Основных причин может быть несколько:

длительное внутривенное питание у людей с нарушенной работой желудочно-кишечного тракта или при длительном нахождении в реанимации;
очень жесткая вегетарианская диета без сбалансированного рациона;
проблемы в работе кишечника с нарушением всасываемости;
частые стрессы, переживания, из-за чего повышаются потребности организма в сульфитоксидазе;
большие концентрации в крови вольфрама.

Признаки недостатка элемента могут быть устранены после введения в рацион достаточного количества продуктов с молибденом в составе или специальных препаратов.