ما مدى صعوبة التنغستن كربيد على مقياس الصلابة؟

قائمة المحتوى

● فهم الصلابة

>> مقياس صلابة موس

>> فيكرز وروكويل صلابة

● خصائص كربيد التنغستن

>> التكوين الكيميائي

>> الخصائص الفيزيائية

>> الخصائص الميكانيكية

● صلابة مقارنة

● تطبيقات كربيد التنغستن

>> 1. أدوات القطع

>> 2. معدات التعدين

>> 3. الآلات الصناعية

>> 4. المجوهرات

>> 5. تطبيقات الفضاء

>> 6. الأجهزة الطبية

● عملية تصنيع كربيد التنغستن

>> 1. إنتاج المسحوق

>> 2. الخلط

>> 3. الضغط

>> 4. تلبيد

>> 5. عمليات الانتهاء

● مزايا كربيد التنغستن

● تحديات مع كربيد التنغستن

● خاتمة

● الأسئلة المتداولة (الأسئلة الشائعة)

>> 1. ما هي صلابة موس من كربيد التنغستن؟

>> 2. كيف يقارن كربيد التنغستن بالماس؟

>> 3. ما هي التطبيقات الشائعة لكربيد التنغستن؟

>> 4. هل يمكن تشكيل كربيد التنغستن بسهولة؟

>> 5. ما هي صلابة فيكرز من كربيد التنغستن؟

● الاستشهادات:

Tungsten Carbide (WC) هو مركب من التنغستن والكربون الذي يظهر صلابة رائعة ، مما يجعلها واحدة من أصعب المواد المعروفة. تنشأ خصائصه الفريدة من بنيتها الجزيئية والربط بين تنغستن وذرات الكربون. هذا المقال يستكشف صلابة كربيد التنغستن ، ومقارناته مع المواد والتطبيقات الأخرى وقسم الأسئلة الشائعة الشاملة.

فهم الصلابة

الصلابة هي مقياس لمقاومة المادة للتشوه أو الخدش أو المسافة البادئة. يمكن قياسها باستخدام مقاييس مختلفة ، بما في ذلك مقياس Mohs ، ومقياس صلابة Vickers ، ومقياس صلابة Rockwell.

مقياس صلابة موس

يتراوح مقياس صلابة MOHS من 1 (TALC) إلى 10 (الماس). يحتل كربيد التنغستن ما بين 9 و 9.5 على هذا النطاق ، مما يجعله في المرتبة الثانية بعد الماس من حيث الصلابة. هذه الصلابة الاستثنائية هي أحد أسباب استخدام كربيد التنغستن على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية.

فيكرز وروكويل صلابة

- صلابة فيكرز: لدى Tungsten Carbide صلابة فيكرز تتراوح ما بين 2400 إلى 3000 HV ، اعتمادًا على أساليب تكوينها ومعالجتها.

- Rockwell Hardness: على مقياس Rockwell (HRA) ، يقيس كربيد التنغستن عادة ما بين 89 و 95 HRA ، وهو ما يتوافق مع حوالي 69 إلى 81 HRC على مقياس C.

خصائص كربيد التنغستن

التكوين الكيميائي

يتكون كربيد التنغستن بشكل أساسي من:

- حوالي 94 ٪ التنغستن

- حوالي 6 ٪ من الكربون

يمكن أن يختلف هذا التكوين بشكل طفيف على تطبيقات محددة وخصائص مطلوبة.

الخصائص الفيزيائية

- الكثافة: يتكون كربيد التنغستن عن حوالي 15.6 جم/سم 3 ؛.

- نقطة الانصهار: نقطة الانصهار حوالي 2870 درجة مئوية (5198 درجة فهرنهايت).

- الموصلية الحرارية: لديها توصيل حراري يبلغ حوالي 110 واط/م · ك.

الخصائص الميكانيكية

معارض كربيد التنغستن:

- مقاومة تآكل استثنائية

- قوة ضغط عالية

- الحد الأدنى من الانحراف تحت الحمل

هذه الخصائص تجعلها مناسبة للتطبيقات عالية الضغط.

صلابة مقارنة

لفهم موقف Tungsten Carbide بشكل أفضل من حيث الصلابة ، إليك مقارنة مع مواد أخرى:

المادة	Mohs Hardness	Hardness Hardness (HV)	Rockwell Hardness (HRA)
الماس	10	> 3000	ن/أ
كربيد التنغستن	9 - 9.5	2400 - 3000	89 - 95
كوروندوم (أكسيد الألومنيوم)	9	~ 2000	~ 80
فُولاَذ	~ 4 - 8	~ 150 - 600	~ 20 - 60

تطبيقات كربيد التنغستن

بسبب صلابة ومتانتها ، يجد كربيد التنغستن استخدامًا واسعًا في مختلف الصناعات:

1. أدوات القطع

يستخدم كربيد التنغستن بشكل شائع في أدوات القطع مثل بتات الحفر ، وأدوات الطحن ، وشفرات المنشار بسبب مقاومة التآكل. القدرة على الحفاظ على حواف حادة على مدار الفترات الممتدة تجعلها مثالية لتصنيع المواد الصلبة مثل الصلب والسبائك الأخرى.

2. معدات التعدين

في صناعة التعدين ، يتم توظيف كربيد التنغستن في أجزاء الحفر لعمليات الحفر والتعدين النفط. تتيح لها صلابة اختراق التكوينات الصخرية الصلبة بشكل فعال ، مما يعزز بشكل كبير الإنتاجية.

3. الآلات الصناعية

يتم استخدام كربيد التنغستن في أجزاء تعاني من ارتفاع البلى ، مثل المحامل والصمامات والفتحات. إن قدرتها على تحمل الظروف القاسية تجعلها خيارًا مفضلاً لمكونات آلات التصنيع.

4. المجوهرات

يقدم Tungsten Carbide شائعًا بشكل متزايد لعصابات الزفاف ومجوهرات الأزياء ، ويوفر سطحًا مقاومًا للخدش يحافظ على تألقه بمرور الوقت. يضيف شعوره الثقيل عنصرًا من الرفاهية التي يقدرها العديد من المستهلكين.

5. تطبيقات الفضاء

في هندسة الفضاء الجوي ، يتم استخدام كربيد التنغستن في مكونات مختلفة بسبب نسبة القوة إلى الوزن ومقاومة التآكل في درجات حرارة عالية. غالبًا ما توجد في محركات التوربينات والأنظمة الحرجة الأخرى التي تكون فيها الموثوقية أمرًا بالغ الأهمية.

6. الأجهزة الطبية

يقوم كربيد التنغستن أيضًا بخطوات في المجال الطبي. يتيح توافقه الحيوي استخدامه في الأدوات الجراحية والزرع. تضمن صلابة المادة أن تظل الأدوات الجراحية أكثر حدة من تلك المصنوعة من المعادن الأكثر ليونة.

عملية تصنيع كربيد التنغستن

تتضمن عملية تصنيع كربيد التنغستن عدة خطوات رئيسية:

1. إنتاج المسحوق

تتضمن الخطوة الأولى إنتاج مسحوق التنغستن الناعم من خلال عمليات الحد من المواد الكيميائية أو الطحن الميكانيكي. يتم إنتاج الكربون الأسود أيضًا خلال هذه المرحلة.

2. الخلط

ثم يتم خلط مسحوق التنغستن مع الكربون في نسب دقيقة لتحقيق الخصائص المطلوبة. غالبًا ما يشار إلى هذا الخليط باسم مسحوق كربيد التنغستن الأخضر.

3. الضغط

يتم الضغط على المسحوق المختلط في قوالب تحت الضغط العالي لتشكيل شكل مضغوط يُعرف باسم الجزء الأخضر.

4. تلبيد

يمر الجزء الأخضر بالتلبيس - عملية يتم فيها تسخينها في درجات حرارة عالية (عادة ما تكون حوالي 1400 درجة مئوية) في جو يتم التحكم فيه دون الوصول إلى نقطة الانصهار. تسمح هذه الخطوة للجزيئات بالربط معًا بإحكام ، مما يؤدي إلى مادة كثيفة.

5. عمليات الانتهاء

بعد التلبد ، يمكن معالجة كربيد التنغستن من خلال الطحن أو التلميع لتحقيق أبعاد دقيقة أو التشطيبات السطحية المطلوبة لتطبيقات محددة.

مزايا كربيد التنغستن

يقدم Tungsten Carbide العديد من المزايا على مواد أخرى:

- المتانة الاستثنائية: صلابةها تضمن طول العمر والأداء في ظل الظروف القاسية.

- مقاومة التآكل: كربيد التنغستن يقاوم الأكسدة والتآكل أفضل من العديد من المعادن.

- التنوع: يمكن تصنيعه في أشكال وأحجام مختلفة للتطبيقات المختلفة.

- كفاءة التكلفة: على الرغم من أن التكاليف الأولية قد تكون أعلى من بعض البدائل ، فإن العمر الطويل يقلل من التكاليف الإجمالية بمرور الوقت.

تحديات مع كربيد التنغستن

في حين أن Tungsten Carbide لديه العديد من الفوائد ، هناك أيضًا تحديات مرتبطة باستخدامه:

- الهشاشة: على الرغم من صلابةها ، يمكن أن يكون كربيد التنغستن هشًا في ظل ظروف معينة ، مما يؤدي إلى تقطيع أو تكسير إذا لم يتم التعامل معه بشكل صحيح.

- صعوبة التصنيع: بسبب صلابةها الشديدة ، يتطلب كربيد التونغستن المتصاعد معدات وتقنيات متخصصة.

- الوزن: كثافة كربيد التنغستن تجعلها أثقل من العديد من البدائل ، والتي قد لا تكون مناسبة لجميع التطبيقات.

خاتمة

تبرز Tungsten Carbide كواحد من أصعب المواد المتاحة ، حيث يحتل المرتبة أسفل Diamond على مقياس صلابة Mohs. خصائصها الميكانيكية المثيرة للإعجاب تجعلها لا تقدر بثمن عبر صناعات متعددة ، خاصةً عندما تكون المتانة ومقاومة التآكل أمرًا بالغ الأهمية. إن فهم صلابةها لا يسلط الضوء على أهميتها في التصنيع فحسب ، بل يؤكد أيضًا دورها في تعزيز الأداء عبر التطبيقات المختلفة.

الأسئلة المتداولة (الأسئلة الشائعة)

1. ما هي صلابة موس من كربيد التنغستن؟

يحتوي Tungsten Carbide على صلابة MOHS تتراوح من 9 إلى 9.5.

2. كيف يقارن كربيد التنغستن بالماس؟

تانغستن كربيد في المرتبة الثانية بعد الماس في الصلابة. يحتل الماس في 10 على مقياس Mohs بينما يحتل كربيد Tungsten ما بين 9 و 9.5.

3. ما هي التطبيقات الشائعة لكربيد التنغستن؟

تشمل التطبيقات الشائعة أدوات القطع ، ومعدات التعدين ، وأجزاء الآلات الصناعية ، والمجوهرات ، ومكونات الفضاء ، والأجهزة الطبية.

4. هل يمكن تشكيل كربيد التنغستن بسهولة؟

لا ، بسبب صلابة الشديدة ؛ طرق الآلات التقليدية غير فعالة. الأدوات المتخصصة مطلوبة لتصنيع كربيد التنغستن.

5. ما هي صلابة فيكرز من كربيد التنغستن؟

تتراوح صلابة فيكرز من كربيد التنغستن عادة من حوالي 2400 إلى أكثر من 3000 HV.

الاستشهادات:

[1] https://www.carbide-bart.com/blog/tungsten-carbide-hardness-vs-diamond/

[2] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide/grade-chart

[3] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

[5] https://www.mitsubishicarbide.net/contents/mmus/enus/html/product/technical_information/information/hardness.html

[6] https://www.hit-tw.com/newsdetails.aspx؟nid=298

[7]

[8] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-hardness-conversion-table.html