Молибден

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ МОЛИБДЕНА

Молибден (Мо) — металл серебристо-серого цвета. По виду и химическим свойствам молибден похож на вольфрам. Элемент открыт в 1778 г. Название его происходит от минерала молибденита, содержащего элемент.

Физические и механические свойства молибдена приведены ниже:

На воздухе при комнатной температуре молибден мало окисляется, с водородом он не реагирует вплоть до температуры плавления. При нагревании >400°С молибден легко окисляется на воздухе, поэтому нагревать его перед горячей обработкой давлением следует в восстановительной атмосфере или в защитных средах.

С соляной и серной кислотами молибден заметно реагирует только при 80—100°С. Азотная кислота и царская водка растворяют его и на холоду, однако быстро только при 100°С.В холодных растворах щелочей молибден устойчив, а в горячих медленно разрушается.

Молибден термической обработкой не упрочняется. Его упрочнение достигается лишь полугорячим наклепом, поэтому необходимое сочетание механических свойств молибденовых полуфабрикатов достигается деформацией и отжигом.

Примеси углерода, кислорода, азота, кремния, железа, алюминия, кальция, фосфора, серы и другие, присутствующие в техническом молибдене от сотых до стотысячных долей процента, оказывают заметное влияние на его свойства. Особенно вредной примесью является кислород, легкоплавкие окислы которого, располагаясь по границам зерен молибдена в виде тонкой пленки, вызывают резкое охрупчивание металла. При содержании кислорода >0,004% снижается способность молибдена к пластической деформации, особенно в присутствии углерода и азота. При содержании кислорода в пределах 0,008— 0,015% молибден становится хрупким и не поддается обработке давлением.

В технике молибден используют как тугоплавкий металл, сохраняющий прочность при нагреве вплоть до 2000°С. Примерно 75% всего получаемого молибдена расходуют на легирование сталей и производство никелевых сплавов. Добавки молибдена в сталь увеличивают ее прокаливаемость и закаливаемость, уничтожают отпускную хрупкость, увеличивают теплоустойчивость.

В виде проволоки и прутков молибден используют в электроламповой и радиотехнической промышленности. Из него изготовляют листовые аноды, сетки, пружины катодов.

Коэффициент теплового расширения молибдена почти одинаков с коэффициентом расширения стекла, поэтому его применяют для электрических контактов, впаиваемых в стекло. Из окисла молибдена делают электроды стекольных ванн при варке оптического стекла.

Из молибдена изготовляют нагревательные элементы печей сопротивления, работающих в вакууме или в нейтральной среде, пуансонов, матриц, штампов для горячей штамповки, оснастку для литья под давлением, сильно нагруженные детали газовых турбин и нагреваемые до высоких температур части ракет.

Молибденовые сплавы применяют в качестве жаропрочных конструкционных материалов. Подавляющее большинство легирующих элементов охрупчивает молибден. Единственным элементом, повышающим пластичность молибдена, является рений. Молибденовый сплав с 40—50% Re может деформироваться при комнатной температуре. Однако из-за малой распространенности рения сплавы его с молибденом применяют редко.

Из молибденовых сплавов, находящих практическое применение, лучшими являются однофазные, содержащие в качестве легирующих добавок цирконий и титан. Эти сплавы при высокой жаропрочности сохраняют деформируемость. Гетерофазные термообрабатываемые сложнолегированные сплавы молибдена, легированные титаном, цирконием, ниобием, углеродом и другими элементами, обладают более высокой жаропрочностью, но они менее пластичны, а их изготовление связано с большими трудностями. Заметно повышается жаропрочность молибдена при добавке в него >20% W, но при этом повышается плотность сплава и ухудшается его деформируемость.

Молибденовые сплавы применяют для вставок критических сечений сопел, обшивки летательных аппаратов, деталей ракет и атомных реакторов, вставок матриц для литья стали под давлением, оснастки и инструмента в металлообрабатывающей промышленности, деталей оборудования нефтяной и стекольной промышленности, деталей радио, электротехнической и электронной техники.

Окислы молибдена летучи (испаряются при температурах >600°С) и легкоплавки, поэтому молибден и молибденовые сплавы нежаростойки. Для длительной работы при температуре >700°С в окислительной атмосфере молибденовые сплавы без защитных покрытий не применяют. Они  могут работать только в восстановительной и нейтральной среде и в вакууме.

Для защиты деталей из молибдена и молибденовых сплавов, работающих при высоких температурах в окислительной атмосфере, применяют термодиффузионные покрытия, которые образуют насыщением поверхностных слоев детали различными элементами путем диффузии, эмалевые или стеклохромовые покрытия, электролитические покрытия, наносимые электролизом из расплавленных солей металлов, керамические покрытия, покрытия из окислов металлов.