第八部分 钨

第八章TIG焊第八章TIG焊第八章钨极氩弧焊本章首先讨论以钨棒作为电极时不同电流种类与极性的钨极氩弧焊原理、应用特点及其弧、稳弧方法；然后，通过一种交流氩弧焊机的结构原理剖析，阐明钨极氩弧焊机的构造特征；最后讨论各种钨极氩弧焊的工艺参数特征及应用发展前景。

第一节钨极氩弧焊方法的特点一、方法原理及应用钨极氩弧焊是以钨棒作为电弧一极的气体保护电弧焊方法，钨棒在电弧中是不熔化的，故又称不熔化极氩弧焊或惰性气体保护焊，简称（TIG）或GTA 焊。

除用氩作保护气体外，也可采用氦或氦氩混合气体保护，因氦气价格昂贵国内尚少见。

由于钨棒不熔化，钨极氩弧焊的弧长及电弧稳定性特别好，其焊接电流下限不受焊丝熔化过渡等因素制约，采用脉冲调制时最低焊接电流可用到2A左右，是焊接各种有色金属及合金、不锈钢、高温合金等的理想方法，特别适合不开坡口、不加填充金属的薄板及全位置焊。

但因钨棒的电流承载能力有限，其一次焊透能力及焊速都较低；板厚6mm以上一般要开坡口，采用多道焊和附加填充焊丝，使生产效率受到影响。

热丝钨极氩弧焊的出现，在一定程度上克服了这一弱点。

钨极氩弧焊操作方法主要有手工焊和自动焊，其中手工钨极氩弧焊的应用最为广泛。

二、电极和焊枪（一）钨棒材质及其电极特性钨的熔点（3690K）、沸点（5900K）高、导热系数和高温挥发性小、强度高，是不熔化极电弧焊的理想电极材料。

早期采用的是99.9%以上纯钨棒，目前广泛采用的是含有1%～2%的氧化钍的钍钨棒和含有1%～2%氧化铈的铈钨棒。

其中铈钨棒是我国研究者王菊珍等最早发明的，已取得国际标准化组织焊接材料分委员会承认，并在国际上推广应用。

此外，日本的研究者还提出了含有1%～2%氧化镧、氧化钇的镧钨棒、钇钨棒。

实际使用和系统的对比研究已经证明，含有稀土类金属氧化物的铈钨棒、镧钨棒、钇钨棒是比钍钨棒更为理想的钨极氩弧焊电极材料。

其优越性主要表现在：（1）耐用即钨极端部在电弧焊过程中不易损耗。

钨的相关知识(一)－－性质、冶炼加工钨 tungsten,wolfram元素符号W，银白色金属，在元素周期表中属ⅥB族，原子序数74，原子量183.85，体心立方晶体，是熔点最高的金属，常见化合价为+6、+4。

1781年瑞典化学家舍勒(C. W.Scheele)从当时称为重石的矿物（现称白钨矿）中发现一种新元素的酸，并以瑞典文tung（重）和sten（石头）的复合词tungsten命名这种新元素，此名为英、美等国使用。

德国等一些欧洲国家称钨为wolfram，德文中wolf的意思是狼,rahm的意思是泡沫，因为锡矿中含钨，炼锡时，钨进入炉渣，降低了锡的产出率，好象被狼吞食一样。

1783年西班牙人德卢亚尔兄弟(J.J.and F.de Elhuyar)从黑钨矿中制得氧化钨，并用碳还原为钨粉。

1855年法国有用钨炼钢的专利，1909年美国采用粉末冶金法制成了延性钨丝。

1923～1927年德国开始制造碳化钨基硬质合金。

20世纪初，中国已大量开采钨矿，1949年以后，建立了相当规模的钨冶金工业。

资源已知钨矿物约有20种，其中具有工业价值的为黑钨矿[(Fe，Mn)WO4]和白钨矿(CaWO4)。

70年代开采的钨矿石品位,多介于0.2～0.5％WO3之间，选矿后可得含三氧化钨60～70％或品位更高的钨精矿。

中国的钨矿储量占世界总储量一半以上，主要集中于湖南、江西、广东和福建等省。

1979年世界主要产钨国家(中国除外)的钨矿储量和产量如下表：钨精矿在国际贸易中常以每吨度为计价单位，一吨精矿中每含10公斤三氧化钨为一吨度。

1980年美国钨精矿平均价格为145美元/吨度。

性质和用途钨熔点高,在2000～2500℃高温下,蒸气压仍很低。

钨的硬度大，密度高，高温强度好。

钨的电子逸出功为1.55电子伏特。

常温下钨在空气中是稳定的,400℃开始失去光泽，表面形成蓝黑色致密的三氧化钨(WO3)保护膜。

740℃时三氧化钨由三斜晶系转变为四方晶系,保护膜被破坏。

中文名称：钨英文名称：tungsten定义：元素周期表中原子序数为74，属于ⅥB族金属元素。

元素符号W。

钨，一种金属元素。

原子序数74，原子量183.85。

钢灰色或银白色，硬度高，熔点高，常温下不受空气侵蚀；主要用途为制造灯丝和高速切削合金钢、超硬模具,也用于光学仪器，化学仪器。

中国是世界上最大的钨储藏国。

钨是属于有色金属，也是重要的战略金属，钨矿在古代被称为“重石”。

1781年由瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒发现白钨矿，并提取出新的元素酸－钨酸，1783年被西班牙人德普尔亚发现黑钨矿也从中提取出钨酸，同年，用碳还原三氧化钨第一次得到了钨粉，并命名该元素。

钨在地壳中的含量为0.001%。

已发现的含钨矿物有20种。

钨矿床一般伴随着花岗质岩浆的活动而形成。

经过冶炼后的钨是银白色有光泽的金属，熔点极高，硬度很大。

钨是熔点最高的元素。

钨是稀有高熔点金属，属于元素周期表中第六周期（第二长周期）的ⅥB族。

钨是一种银白色金属，外形似钢。

钨的熔点高，蒸气压很低，蒸发速度也较小。

钨的化学性质很稳定，常温时不跟空气和水反应，不加热时，任何浓度的盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸以及王水对钨都不起作用，当温度升至80°—100°C 时，上述各种酸中，除氢氟酸外，其它的酸对钨发生微弱作用。

常温下，钨可以迅速溶解于氢氟酸和浓硝酸的混合酸中，但在碱溶液中不起作用。

有空气存在的条件下，熔融碱可以把钨氧化成钨酸盐，在有氧化剂（NaNO3、NaNO2、KClO3、PbO2）存在的情况下，生成钨酸盐的反应更猛烈。

高温下能与氯、溴、碘、碳、氮、硫等化合，但不与氢化合。

种类主要的钨矿有十几种，中国主要有两种；黑钨矿（钨锰铁矿）和白钨矿（钨酸钙矿）。

1．黑钨矿（FeMn)WO4。

颜色有暗灰色、淡红褐、淡褐黑、发褐及铁褐等颜色。

半金属光泽、金属光泽及树脂光泽。

通常为叶片状、弯曲钨锑矿山片状、粒状和致密状；也有的呈厚板状、尖柱状等单斜晶系晶体，常与白色石英一起以脉络的形式充填在花岗岩及其附近的岩石裂缝中。

第八单元金属和金属材料课题 1 金属材料一.金属材料1.金属材料：金属材料包括纯金属及它们的合金，合金大多属于混合物。

2.金属的物理性质：在常温下金属一般为固态（汞为液态），有金属光泽（大多数金属呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色）；具有良好的导电性、导热性、延展性、熔点较高、硬度较大、密度较大等物理性质。

3.金属之最：（1）地壳中含量最多的金属元素：铝（2）人体中含量最多的金属元素：钙（3）目前世界年产量最多的金属：铁（铁＞铝＞铜）（4）导电、导热性最好的金属：银（银＞铜＞金＞铝）（5）熔点最高的金属：钨；熔点最低的金属：汞（6）硬度最大的金属：铬（7）密度最大的金属：锇；密度最小的金属：锂二.合金1.合金概念：由两种或两种以上的金属或金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。

2.合金的特性：（1）合金的硬度一般比组成它的纯金属的硬度大，抗腐蚀性强。

（2）合金的熔点一般比组成它的纯金属的熔点低。

三.常见金属材料的用途：（1）铜丝作电线是因为它具有良好的导电性；（2）铁制品通常用作炊具是因为它具有良好的导热性；（3）白炽灯灯丝通常用钨丝，是因为钨丝的熔点高；（4）体温计液柱用水银，是因为汞的熔点低；（5）铁合金：生铁和钢，区别：含碳量不同，作建筑材料、不锈钢医疗器械、炊具等。

（6）钛和钛合金：钛和钛合金与人体具有良好的“相容性”，可用来造人造骨。

课题 2 金属的化学性质1.铝抗腐蚀性强的原因：铝能与空气中的氧气在常温下反应生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步被氧化。

2.金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。

【前强后弱】金属活动性顺序里，位于H 前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸（不可以用浓硫酸和硝酸）中的氢。

【氢前换氢】金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。

课题1 金属材料基础闯关全练拓展训练1.灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制,主要是因为( )A.钨的导电性好B.钨的熔点高C.钨的硬度大D.钨的密度大2.在银行、金店等场所使用了新型“防盗玻璃”。

新型“防盗玻璃”为多层结构,每层中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,产生电信号,与金属线相连的警报系统就会立刻报警,这利用了金属的( )A.延展性B.弹性C.导电性D.导热性3.生铁和钢都是铁的合金。

下表对生铁和钢的成分、性能都做了比较。

生铁钢含碳量2%~4.3% 0.03%~2%性能硬而脆、无韧性,可铸不可锻轧坚硬而有韧性,可铸可锻轧根据表中提供的信息,回答下列问题:(1)与生铁相比较,钢有什么优良的性能? (答出一条即可)。

(2)写出钢的一种用途: 。

(3)比较生铁与钢的成分,说明生铁与钢在性能上有较大差异的主要原因是。

能力提升全练拓展训练1.下表是部分纯金属和合金的性质及用途。

纯金属合金铅镉铋锡焊锡(铅锡合金)武德合金(铅、铋、锡和镉组成的合金)熔点/℃327 321 271 232 183 70主要用途焊接金属制电路保险丝、自动灭火和防爆安全装置等(1)根据上表提供的数据,你能得到的启示是。

(2)生活中,某同学家里的保险丝坏了,他找来铅丝代替保险丝,这种做法是否正确?(填“是”或“否”)。

2.常温下一些金属的物理性质数据如下:金属单质铜铝锌铁铅导电性(以银的导电性为100作为标准)99 61 27 17 7.9密度/(g·cm-3) 8.92 2.70 7.14 7.86 11.3 熔点/℃ 1 083 660 419 1 535 328硬度(以金刚石的硬度为10作为标准)2.5~3 2~2.9 2.5 4~5 1.5根据你的生活经验和表中所提供的信息,分析下列问题:(1)为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制? 。

(2)银的导电性比铜好,为什么电线一般用铜制而不用银制? 。

(3)为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用铅制?如果用铅制,可能会出现什么情况? 。

钨元素化学式
1.钨元素的概述
钨（W）是周期表中第六周期的一种化学元素，原子序数为74，属于过渡金属。

钨是一种坚硬、高密度、高融点的金属，其基本物理和化学性质使其在工业和科学领域中具有广泛的应用。

钨元素在地壳中的丰度约为0.001%，主要存在于钨矿石中。

2.钨元素的化学性质
钨元素的电子结构为[Xe]4f^145d^46s^2，其中5d的电子活动性很高。

钨的常见氧化态为+2、+3、+4、+5、+6，在不同氧化态下呈现出不同的化学性质。

钨是一种不活泼的金属，耐腐蚀性能良好，能够抵抗大部分酸和碱的侵蚀，但不能抵抗氢氟酸及其它氟化物的腐蚀。

在高温下，钨元素的化学性质也会发生变化。

3.钨元素的物理性质
钨元素是一种坚硬、高密度、高融点的金属，具有良好的电导性和热导性，其熔点为3410℃，沸点为5660℃。

钨还具有良好的耐磨性和耐紫外线性能，被广泛应用于航空、军事、医学等领域。

4.钨元素的应用
由于钨元素的高密度和高熔点特性，钨合金被广泛用于航空航天、导弹制造、核反应堆、高温炉等领域。

此外，钨也用于制造电
极、高速切削刀具、涂层、灯丝、真空电子器件等。

钨还是一种重要的合金元素，可以用于改善钢的硬度、均匀性和耐腐蚀性。

5.结论
综上所述，钨是一种非常重要的化学元素，具有广泛的应用价值。

其在工业和科学领域中的应用不仅有助于提高生产效率和质量，还可以推动科学技术的不断发展。

随着人们对钨元素的认知和研究的深入，相信钨元素在未来的应用领域中会有更加广阔的发展前景。