Металлы и человек, стр. 73
Молибден имеет значительно больший удельный вес, чем хром, — 10,3 г на куб. см. Он плавится при очень высокой температуре — 2620 градусов, а кипит при 4700 градусах. Он очень прочен. Предел прочности на разрыв тянутой проволоки 140–200 кг на кв. мм. Даже отожженная молибденовая проволока выдерживает до 90—120 кг на кв. мм.
При обыкновенной температуре молибден на воздухе не окисляется. Только при 500–600 градусах этот процесс в кислороде протекает столь интенсивно, что молибден загорается. Многие кислоты на него не действуют вовсе.
Молибден стал важнейшим витамином стали после того, как на Путиловском заводе в 1886 году была выплавлена сталь, содержащая 3,72 процента молибдена. Свойства ее оказались столь высокими, что внимание многих металлургов мира было прикованным к молибдену.
Вскоре же, в 1890 году, был разработан способ получения ферромолибдена восстановлением окислов молибдена кремнием или алюминием. И новый ферросплав широким потоком пошел для легирования инструментальных, конструкционных, нержавеющих и других сталей. И сегодня свыше 90 процентов всего добываемого молибдена идет в качестве легирующих добавок стали.
Чистый металлический молибден в виде тонкого порошка получают из окиси молибдена восстановлением водородом. Этот порошок прессуют, спекают, подвергают механической и термической обработке. Из него изготавливают ленты, проволоку, штампованные изделия. Чаще всего их можно увидеть за темным стеклом радиолампы. Впрочем, проволочки, поддерживающие вольфрамовую нить обычной электрической лампочки, тоже обычно делаются из молибдена. Их может увидеть каждый.
Но, наверное, далеко не каждый знает, из-за каких свойств выбран для этой службы молибден. А причина в том, что чистый молибден отличается высоким постоянством размеров при температурах до 1000 градусов. Он почти не удлиняется при нагревании до этих температур. А именно такой металл только и может быть впаян в стекло электрической лампочки: ведь он должен удлиняться и укорачиваться вместе со стеклом, хотя прогревается он, конечно, раньше. Иначе поддерживающая его стеклянная ножка лопнет в месте впая в металл.
Производство молибдена претерпевало разные колебания, однако общая тенденция остается прежней — его вырабатывается все больше и больше. Особенно вырастает производство молибдена в годы войн. Так, если с 1 тонны этого металла, полученной во всем мире в 1900 году, его производство к 1914 году выросло до 150 тонн, то уже в 1916 оно поднялось до 300 тонн, а в 1921 году упало до 120 тонн. Затем начался новый рост производства молибдена, и в 1943 году в капиталистических странах оно достигло 30 500 тонн, чтобы в 1945 году сразу же упасть до 16 тысяч тонн.
А ведь молибден — это не только сталь орудийных стволов. Шестерни и валы, паровые котлы и турбины — это тоже молибденовая сталь.
До Великой Октябрьской революции в России не было и зародыша молибденовой промышленности. В настоящее время у нас вырабатывается столько этого металла, что мы давно уже прекратили его ввоз из-за границы.
Молибден получают в виде слитков весом по 450 кг, а из них уже прокатывают листы толщиной до 0,5 мм и другие изделия.
Как ни горячись, а его из равновесия не выведешь.
Самый прочный, самый тугоплавкий
Знаменитый шведский химик Карл Шееле (его имя мы уже несколько раз упоминали на этих страницах) был по профессии аптекарем. Он родился в 1742 году, умер в 1786 году членом Стокгольмской Академии наук. Все свободное от работы время он отдавал химическим опытам. Немало блестящих открытий сделал за недолгие годы жизни этот король эксперимента! Он открыл кислород, хлор, барий, марганец. Ему же принадлежит и честь открытия вольфрама.
Почти сто лет это открытие не имело последствий: вольфрам оставался бесполезным металлом. Только в 1864 году англичанин Роберт Мюшет впервые ввел вольфрам в сталь. Почти 5,5 процента вольфрама содержала эта сталь, названная «самокалом Мюшета». И это было вторым рождением металла.
До этого времени скорость резания металла не превышала 5 метров в минуту. Именно с этой максимальной скоростью сбегала стружка из-под токарных и строгальных резцов. При повышении скорости резания сталь резца быстро размягчалась и тупилась.
Резцы, сделанные из «самокала Мюшета», позволили в полтора раза увеличить скорость резания, довести скорость сбегания стружки до 7,5 м в минуту.
Через сорок лет появилась быстрорежущая сталь. Скорость резания выросла до 18 м в минуту. Сталь, позволившая сделать этот прыжок, содержала до 8 процентов вольфрама. А еще через несколько лет вольфрам позволил поднять скорость резания до 35 м в минуту. В семь раз выросла производительность металлорежущих станков!
Сталь не смогла выдержать большей скорости резания, но вольфрам поднял ее еще выше. В 1907 году был создан первый «твердый сплав». В нем не было по существу железа — только вольфрам, хром и кобальт. Этот сплав дал возможность поднять скорость резания до 45 м в минуту. Современные твердые металлорежущие сплавы еще подняли эту цифру. Сегодня она составляет уже тысячи метров в минуту. И в них основным составляющим является карбид вольфрама.
Впрочем, тайной вольфрама владели еще древние металлурги. В металле некоторых образцов дамасских сталей также обнаружено присутствие вольфрама.
Вольфрам был первой легирующей добавкой к сталям, и, конечно, одним из первых его применений была добавка к орудийному металлу. Он резко поднял его стойкость. Это сразу же оценили немецкие инженеры, и поэтому в годы первой мировой войны легкие пушки германского производства выдерживали до 15 тысяч выстрелов, тогда как французские выходили из строя после 8 тысяч. А добыча вольфрама в это время превзошла добычу никеля, сурьмы и многих других элементов: с 200–300 тонн в год в начале века она в 1918 году достигла 32 тысяч тонн. Впрочем, уже в 1921 году она снова упала до 5 тысяч тонн. В 1941 году добыча вольфрамового концентрата достигла (без СССР) 47 тысяч тонн. Основными поставщиками его являются Китай, Бирма, США, Боливия, Португалия.
В настоящее время 80 процентов всего добываемого вольфрама идет на легирующие добавки в качественные стали. Около 15 процентов расходуется на изготовление твердых сплавов современных резцов. Оставшиеся 5 процентов перерабатываются на чистый вольфрам — металл, обладающий удивительными свойствами.
Попробуйте расплавить этот серебристо-белый металл.
Вам придется поднять его температуру до 3410 градусов. Немногие из металлов при такой температуре остаются и в жидком-то состоянии. Большинство кипит при более низкой температуре.
А вольфрам кипит только при 6000 градусов. Даже на поверхности Солнца он может еще находиться в жидком, а не в парообразном состоянии!
Чистый вольфрам обладает и невероятной прочностью, превосходящей прочность лучшей стали. Временное сопротивление разрыву вольфрамовой проволоки достигает 400 кг на кв. мм. И эту фантастическую прочность вольфрам сохраняет даже при нагреве до 800 градусов!
Вместе с тем чистый вольфрам обладает завидной пластичностью. Из него можно вытянуть проволоку, 80 км которой будут весить всего 200 г!
На пьедестале почета.
Ферровольфрам выплавляют в дуговых электропечах в присутствии угля с добавкой железного лома и флюсов. Чистый вольфрам в виде порошка получают восстановлением окисла вольфрама водородом или углеродом. Полученный тонкий порошок прессуют и спекают, нагревая пропусканием электрического тока до 3000 градусов.
Из этого вольфрама и вытягивают нити накаливания электроламп, штампуют детали радиоламп, рентгеновских трубок, электроды для контактной и атомно-водородной сварки и другие детали машин и устройств, которым предстоит работать при сверхвысоких температурах.