Ферровольфрам

Ферровольфрам: состав, марки по ГОСТ 17293-93 и применение

Ферровольфрам — лигирующий ферросплав системы W–Fe, предназначенный для введения вольфрама в расплав стали и жаропрочных сплавов. По ГОСТ 17293-93 (ИСО 5450-80) массовая доля вольфрама в зависимости от марки составляет от 65 до 85 %. Остаток — железо с нормируемыми примесями молибдена, кремния, марганца, углерода, фосфора, серы и ряда других элементов.

Сплав имеет многофазную структуру: в зависимости от состава присутствуют фаза чистого вольфрама, твёрдый раствор железа в вольфраме и интерметаллид Fe₇W₆. Именно эта неоднородность структуры определяет поведение ферровольфрама при растворении в жидкой стали.

Производство ферровольфрама

Ферровольфрам получают в руднотермических печах комбинированным силикотермическим и углевосстановительным методом из вольфрамитового и шеелитового концентратов. Алюминотермический способ также применяется: брикетированная шихта из вольфрамового концентрата, алюминиевого порошка и железного скрапа плавится в электропечи, после остывания блок разбивают и дробят до нужной фракции. Доля инородных включений в готовом продукте не должна превышать 0,5 %.

Зачем нужен вольфрам в стали: механизм легирования

Вольфрам относится к карбидообразующим элементам. При легировании он связывает углерод в специальные карбиды, которые при закалке переходят в твёрдый раствор и обеспечивают красностойкость — способность стали сохранять твёрдость при нагреве в зоне резания. Кроме того, вольфрам:

• задерживает рост зерна при нагреве, формируя мелкозернистую структуру;
• повышает твёрдость, сопротивление разрыву и предел упругости;
• увеличивает стойкость стали против отпуска;
• улучшает механические свойства при повышенных температурах;
• повышает коэрцитивную силу магнитных сталей.

Усвоение вольфрама при легировании составляет около 90 %. Ферровольфрам и феррмолибден — тяжёлые ферросплавы, при вводе в расплав оседают на подину, поэтому металл необходимо тщательно перемешивать для равномерного усвоения.

Применение ферровольфрама

Ферровольфрам применяется прежде всего в производстве:

• Быстрорежущих сталей (марки Р18, Р6М5, Р9, Р12 и др.) — вольфрам обеспечивает красностойкость и износостойкость режущей кромки. Содержание вольфрама в этих сталях — от 6 до 18 %.
• Сталей для инструментов горячей обработки — штампов, пресс-форм, валков горячей прокатки. Вольфрам в сочетании с хромом и ванадием повышает теплостойкость.
• Жаропрочных сплавов на никелевой и кобальтовой основе для деталей турбин и двигателей.
• Магнитных сталей — вольфрам увеличивает интенсивность намагничивания и коэрцитивную силу постоянных магнитов.

Смежная продукция для инструментальных применений: порошок вольфрам–кобальт для твёрдосплавных изделий.

Марки и химический состав по ГОСТ 17293-93

Действующий стандарт — ГОСТ 17293-93 (ИСО 5450-80). Заменил ГОСТ 17293-82. Таблица химического состава российских марок (таблица 1а ГОСТ 17293-93):

Марка	W, % не менее	Mo, % не более	Mn, % не более	Si, % не более	C, % не более	P, % не более	S, % не более	Al, % не более
ФВ80(а)	80	6,0	0,2	0,8	0,10	0,03	0,02	3,0
ФВ75(а)	75	7,0	0,2	1,1	0,15	0,04	0,04	5,0
ФВ70(а)	70	7,0	0,3	2,0	0,20	0,06	0,06	6,0
ФВ72	72	—	0,4	0,5	0,10	0,07	0,10	—
ФВ70	70	2,0	0,4	0,8	0,50	0,06	0,10	—
ФВ65	65	6,0	0,6	1,2	0,70	0,10	0,15	—

Индекс (а) в обозначении марки указывает, что в сплаве нормируется содержание алюминия — как целевого компонента с верхним допустимым пределом. Остаток по балансу — железо.

Примечание: по требованию потребителя ГОСТ 17293-93 допускает более жёсткие ограничения — например, Mo ≤ 5,0 % в марке ФВ80(а); W ≥ 77 % в марке ФВ75(а); Si ≤ 3,0 % в ФВ70(а); Mo ≤ 1,5 % и P ≤ 0,05 % в ФВ70. Конкретные требования согласовываются при оформлении заказа.

Наиболее распространённая марка в поставках — ФВ70. Марки с индексом (а) — ФВ80(а), ФВ75(а), ФВ70(а) — применяются там, где алюминий технологически допустим или нейтрален.

Методы составления партий

Согласно ГОСТ 17293-93 (раздел 5.1), ферровольфрам поставляют партиями, составленными одним из трёх методов:

• Поплавочный — партия состоит из материала одной плавки (или неделимой части непрерывной плавки).
• Помарочный — партия из нескольких плавок одной марки. Содержание вольфрама в отдельных плавках партии не должно отличаться более чем на 3 %.
• Смешанный — несколько плавок одной марки, измельчённых до фракции менее 50 мм и тщательно перемешанных. Содержание вольфрама может варьироваться в полном диапазоне данной марки.

Метод составления партии указывается в заказе.

Формы поставки и гранулометрия

Ферровольфрам поставляется в кусках или в виде дроблёных просеянных частиц. Стандартные классы по ГОСТ 17293-93:

Класс	Диапазон размеров, мм
1	2–100
2	2–50
3	2–25
4	до 2

По согласованию поставщика и покупателя могут устанавливаться иные диапазоны размеров. Упаковка: контейнеры, деревянные ящики или барабаны. Поставки партиями — по России.

Для применений в электровакуумных и электронных технологиях, где требуется вольфрам в прокатной форме, см. также лантанированный вольфрам ВЛ.