Механические свойства тугоплавких металлов

1. Твердость
2. Предел прочности тугоплавких металлов при растяжении
3. Удельная прочность тугоплавких металлов
4. Температура перехода металлов в сверхпроводящее состояние
   Тантал
5. Зависимость механических свойств тантала от температуры
6. Твердость (по Виккерсу) тантала в зависимости от температуры
7. Скорости ползучести тантала
   Молибден
8. Изменение предела прочности молибдена в зависимости от температуры
9. Скорости ползучести молибдена при 1400°С
   Вольфрам
10. Механические свойства вольфрама
    Ниобий
11. Механические свойства ниобия различных сортов при 20°С
12. Таблица перевода чисел твердости
13. Механические свойства листов из сплава TZM
14. Упругие свойства тугоплавких металлов
15. Коэффициент теплопроводности тугоплавких металлов
16. Термодинамические свойства тугоплавких металлов
17. Обозначение символов

Твердость

Т, °С	Твердость, МН/м2 (кГ/мм2)
	W	Mo	Nb
1560	525 (53,5)	172 (17,6)	102 (10,4)
1750	410 (41,8)	126(12,9)	50 (5,1)
2000	167 (17)	65,7 (6,7)	10,8 (1,1)
2500	71,6 (7,3)	22,5 (2,3)	-
3000	46,1 (4,7)	-	-

Предел прочности тугоплавких металлов при растяжении

Удельная прочность тугоплавких металлов

Удельная прочность — показатель, характеризующий отношение предела прочности к плотности металла. В таблице приведенной ниже дана удельная прочность тугоплавких металлов при комнатной температуре. Следует однако учитывать, что удельная прочность в большей степени зависит от чистоты металла и способа его получения. Сравнение приведенных данных по удельной прочности показывает значительное преимущество молибдена и ниобия, по сравнению вольфрамом и танталом. Отмеченное справедливо до 1370 °С.

Название металла	Удельная прочность, кГ/мм2, Г/см3
Молибден	8,9
Ниобий	7,0
Тантал	2,3
вольфрам	5,17

Температура перехода металлов в сверхпроводящее состояние

Металл	°К
Титан	0,53
Ванадий	5,1
Цирконий	0,7
Ниобий	9,17
Молибден	0,9-0,98
Гафний	0,35
Тантал	4,40
Рений	1,7
Вольфрам	0,05

Тантал

Зависимость механических свойств тантала от температуры

Температура °С	σв	σт	δ,%
	кГ/мм2
25	47,1	40,4	25,3
100	41,7	29,9	24,6
205	39,4	24,9	12,6
316	52	26,6	18,0
427	45,9	23,5	24,3
538	42,1	18,4	16,2
649	31,4	13,3	17,3
760	21,3	11,9	23,1
871	15,6	8,5	32,1
982	15,2	8,7	33,!
1093	11,8	5,7	43,1
1205	10,3	5,3	47,2
1882	6,16	3,2	39,0
2180	3,025	1,51	34,0
2417	2,46	1,24	44,0
2767	1,24	0,86	11,0
2817	0,997	0,80	13,0

Твердость (по Виккерсу) тантала в зависимости от температуры

Температура, °C	Слиток плавки, испытанный в вакууме	Металл очищен электронно-лучевой плавкой, переплавлен в дуговой печи
20	-	89
25	57	-
200	44	-
400	41	82
600	37	73
800	25	37
900	10	-
1000	-	29
1200	-	21

Скорости ползучести тантала

Температура испытания, °С	Напряжение кГ/мм2	Время до разрушения, ч	Скорость ползучести, %ч,
800	11	239	0,030
	12	67	0,180
900	99	99	0,190
	37	37	0,525
	4	4	4,800

Молибден

Изменение предела прочности молибдена в зависимости от температуры

Скорости ползучести молибдена при 1400°С

Напряжение, кГ/мм2	Время до разрушения, ч	Скорость ползучести, %ч
2,0	94	0,133
2,5	32,5	0,475
4,0	4,5	3,500
5,0	0,5	18,400

Вольфрам

Механические свойства вольфрама

Состояние	При 20°С						При 400°С
	σв	HB	E	δ	ψ	µ	σв	δ	ψ
	кГ/мм2			%			кГ/мм2	%
Деформированное	90	415	40∙103	0	0	0,29	72-78	12-15	40-60
Рекристаллизованное	50	320	40∙103	0	0	0,29	30	0-5	0-5

Ниобий

Механические свойства ниобия различных сортов при 20°С

Способ изготовления и состояние	Твердость в литом состоянии кГ/мм2		σb кГ/мм2 (предел прочности)	σ0,2 Кг/мм2 (предел прочности)	δ, % (относительное удлинение)	ψ, % (относительное сужение)
	HB	HV
Спеченный: нагартованный	-	116-145	70	-	1-2	-
рекристаллизованный	-	-	24-35	-	16-50	-
Дуговой плавки: Нагартованный	-	120-190	62,5	52,5	12,5	60,0
рекристаллизованный	-	-	32-35	22,5-24	50	88,0
Электроннолучевой: плавки нагартованный	60-65	90-100	42,5	35,5	23,0	89,0
Рекристаллизованный	-	-	22,5	15	60,0	96,0

Таблица перевода чисел твердости

Твердость по Роквеллу		Твердость по Виккерсу (HV)	Твердость по Бринелю (HB)
По шкале С (HRC)	По шкале А (HRA)
70	86,5	1076	-
69	86,0	1004	-
68	85,5	942	-
67	85,0	894	-
66	84,5	854	-
65	84,0	820	-
64	83,5	769	-
63	83,0	763	-
62	82,5	739	-
61	81,5	715	-
60	81,0	695	-
50	76,0	513	-
49	75,5	498	-
48	74,5	485	-
47	74,0	471	448
46	73,5	458	437
45	73,0	446	425
44	72,5	435	415
42	71,5	413	393
40	70,5	393	372
30	-	301	283
28	-	285	270
26	-	271	260
24	-	257	250
22	-	246	240
20	-	236	230

Механические свойства листов из сплава TZM

Толщина листа, мм	Минимальный предел прочности, кГ/мм2		Минимальный предел текучести, кГ/мм2		Минимальное удлинение (на длине 50,8 мм), %
	20°	1200°	20°	1200°	20°	1200°
0,25-0,64	98,4	35,2	80,9	17,6	4	5
0,64-1,15	94,9	35,2	77,3	17,6	5	6
1,15-2,28	91,4	35,2	74,8	17,6	7	8
2,28-4,75	91,4	35,2	74,8	17,6	8	10

Упругие свойства тугоплавких металлов

Металл	Коэффициент сжимаемости, Х106 см2/кГ	Модуль нормальной упругости, кГ/мм2	Модуль сдвига, кГ/мм2	Коэффициент Пуассона
Титан	-	9000-10000	-	-
Цирконий	1,097	8960	3330	0,35
Гафний	-	9800-14060	-	-
Ванадий	-	13500	-	-
Ниобий	-	9080	8820	0,39
Тантал	0,52	18830	7000	0,35
Хром	-	25000	-	-
Молибден	0,347	33630	12200	0,31
Вольфрам	0,293	41500	15140	0,30
Рений	-	47000	-	-
Рутений	-	42000	-	-
Родий	-	28640	-	-
Осмий	-	57000	-	-
Иридий	-	53830	-	-
Платина	-	15320	-	-

Коэффициент теплопроводности тугоплавких металлов

Элемент	T °C	Коэффициент теплопроводности k Вт/м∙К
Ванадий	20	33,2
Вольфрам	27	130
Молибден	27	162
Ниобий	27	53
Тантал	27	63
Хром	27	67
Цирконий	50	20,96

Термодинамические свойства тугоплавких металлов

Элемент	Удельная теплоемкость, Дж/К∙моль	Теплота плавления, кДж/моль	Теплота испарения, кДж/моль
Ванадий	0,485	17,5	460
Вольфрам	24,8	35	824
Молибден	0,251	28	590
Ниобий	0,268	26,8	680
Тантал	0,140	24,7	758
Хром	0,488	21	342
Цирконий	0,281	19,2	567

Обозначение символов:

• σ_в — предел прочности;
• σ_т— предел текучести;
• σ_0,2 — предел текучести при котором остаточные деформации составляют 0,2 % от длины испытываемого образца;
• δ — относительное удлинение;
• ψ — относительное сужение;
• k — коэффициент теплопроводности;
• HB — твердость по Бринеллю;
• HV — твердость по Виккерсу;
• HR — твердость по Роквеллу.