قائمة المحتوى
● مقدمة في الصلابة
● الكروم: الخصائص والصلابة
>> الخصائص الرئيسية
>> تفاصيل صلابة
>> الكروم في السبائك والطلاء
● كربيد التنغستن: الخصائص والصلابة
>> الخصائص الرئيسية
>> تفاصيل صلابة
>> الطبيعة المركب والصلابة
● التحليل المقارن: الكروم مقابل كربيد التنغستن
>> جدول مقارنة صلابة
>> رؤى رئيسية
>> اختبار العالم الحقيقي
● التطبيقات الصناعية
>> الكروم
>> كربيد التنغستن
>> معايير الاختيار في الصناعة
● الاعتبارات البيئية والاقتصادية
>> التأثير البيئي
>> العوامل الاقتصادية
>> الاستدامة وإعادة التدوير
● التقدم في الطلاء الصلب وعلوم المواد
>> البدائل والابتكارات
>> الاتجاهات المستقبلية
>> مقارنة البنية المجهرية
>> ملاءمة التطبيق
● خاتمة
● الأسئلة الشائعة: الأسئلة المتداولة
>> 1. ما هي صلابة موس من الكروم والكربيد التنغستن؟
>> 2. لماذا يصعب كربيد التنغستن من الكروم؟
>> 3. ما هو أكثر مقاومة للارتداء: كربيد الكروم أو التنغستن؟
>> 4. هل كربيد التنغستن أغلى من الطلاء الكروم؟
>> 5. هل يمكن استخدام كروم الكروم وتنجستن بالتبادل؟
● الاستشهادات:
يعد فهم صلابة المواد أمرًا بالغ الأهمية في الصناعات التي تتراوح من التصنيع والتعدين إلى الفضاء والأدوات. اثنان من أكثر المواد الصلبة شهرة هما الكروم و كربيد التنغستن ، كلاهما يحتفل بهما المتانة الاستثنائية ومقاومة ارتداء. ولكن عندما يتعلق الأمر بالسؤال ، 'ما هو أصعب: الكروم أو كربيد التنغستن؟ ' ، الإجابة أكثر دقة من الرقم البسيط. تستكشف هذه المقالة الشاملة خصائصها والتطبيقات الصناعية والعلوم وراء صلابةهم ، مما يوفر مقارنة مفصلة تدعمها البيانات ورؤى الخبراء والأدوات المرئية.
مقدمة في الصلابة
صلابة هي مقاومة المادة للتشوه أو الخدش أو المسافة البادئة. يتم قياسه باستخدام العديد من المقاييس ، والأكثر شيوعًا:
- مقياس صلابة Mohs: يتراوح من 1 (Talc) إلى 10 (الماس) ، بناءً على قدرة المادة على خدش الآخرين.
- صلابة فيكرز: يقيس حجم المسافة البادئة الناتجة تحت الحمل.
- صلابة Rockwell: يستخدم عمق الاختراق تحت حمولة كبيرة مقارنة مع التحميل المسبق.
يعد فهم هذه المقاييس أمرًا ضروريًا لمقارنة مواد مثل الكروم والكربيد التنغستن ، والتي تستخدم في البيئات التي تتطلب مقاومة التآكل الاستثنائية والمتانة.
الكروم: الخصائص والصلابة
Chromium (CR) هو معدن انتقالي معروف ببريقه الفضي ، والانعكاس العالي ، والصلابة الرائعة. هذا هو ثالث أصعب عنصر بعد الكربون (في شكل الماس) وبورون.
الخصائص الرئيسية
| خاصية |
قيمة |
| الرقم الذري |
24 |
| بنية البلورة |
مكعب محور الجسم (BCC) |
| نقطة الانصهار |
1،907 درجة مئوية (3465 درجة فهرنهايت) |
| صلابة موس |
8.5 |
| فيكرز صلابة |
~ 1،060 ميجا باسكال |
| معامل يونغ |
279 GPA |
| مقاومة التآكل |
ممتاز |
| كثافة |
7.19 جم/سم 3 ؛ |
تفاصيل صلابة
- صلابة Mohs: الدرجات الكروم 8.5 ، مما يجعل الأمر أكثر صعوبة من معظم المعادن ولكن أكثر ليونة من Corundum و Diamond.
- صلابة فيكرز: حوالي 1060 ميجا باسكال ، وهو مرتفع بالنسبة للمعادن النقية.
- Rockwell Hardness: يمكن أن تصل طلاء الكروم إلى ما يصل إلى 69 HRC ، وهو أمر صعب للغاية بالنسبة للطلاء الصناعي.
تأتي صلابة Chromium العالية من بنية البلورة والروابط المعدنية القوية ، مما يجعلها مقاومة للغاية للخدش. ومع ذلك ، فهي أيضًا هشة ، مما يحد من استخدامه في شكل نقي للتطبيقات الهيكلية.
الكروم في السبائك والطلاء
نادراً ما يستخدم الكروم في شكله النقي لأغراض هيكلية بسبب هشاشة. بدلاً من ذلك ، يتم استخدامه بشكل شائع:
- كمواد طلاء لتوفير سطح صلب مقاوم للتآكل.
- كعنصر صناعة السبائك في الفولاذ المقاوم للصدأ ، حيث يوفر كل من المقاومة للصلابة والتآكل.
- في Superalloys للتطبيقات التي تتطلب مقاومة للأكسدة ودرجات حرارة عالية.
كربيد التنغستن: الخصائص والصلابة
Tungsten Carbide (WC) هو مركب من التنغستن والكربون ، وليس عنصرًا نقيًا. مزيجها الفريد من الصلابة والصلابة يجعلها عنصرًا أساسيًا في أدوات القطع والطلاء المقاوم للارتداء.
الخصائص الرئيسية
| خاصية |
قيمة |
| صيغة كيميائية |
مرحاض |
| بنية البلورة |
سداسية |
| نقطة الانصهار |
2،870 درجة مئوية (5،198 درجة فهرنهايت) |
| صلابة موس |
9 |
| فيكرز صلابة |
1700-2600 ميجا باسكال |
| معامل يونغ |
530-700 GPA |
| كثافة |
15.6 جم/سم 3 ؛ |
| مقاومة التآكل |
ممتاز (باستثناء بعض الأحماض) |
تفاصيل صلابة
- صلابة Mohs: معدلات كربيد التنغستن في 9 ، أقل بقليل من الماس.
- صلابة فيكرز: تتراوح من 1700 إلى 2600 ميجا باسكال ، وهي أعلى بكثير من الكروم.
- صلابة Rockwell: غالبًا ما يتجاوز 70 HRC ، اعتمادًا على التكوين والمعالجة المحددة.
ترجع صلابة Tungsten Carbide الاستثنائية إلى هيكلها الكريستال الكثيف والمستعبدين تساهميًا ، والذي يقاوم التشوه والخدش حتى في درجات الحرارة العالية.
الطبيعة المركب والصلابة
غالبًا ما يتم استخدام كربيد التنغستن كمركب ، مع الكوبالت أو النيكل كطرق. يقدم هذا المزيج كل من الصلابة الشديدة والصلابة المحسنة ، مما يقلل من الهشاشة مقارنة بالسيراميك النقي. والنتيجة هي مادة يمكنها تحمل كل من التآكل العالي والإجهاد الميكانيكي الكبير.
التحليل المقارن: الكروم مقابل كربيد التنغستن
للإجابة على السؤال المركزي -*ما هو أصعب: كروم كروم أو التنغستن؟* - دعنا نقارن خصائصها جنبًا إلى جنب.
مقارنة الجدول الجدول كروم
| خاصية |
الكروم |
كربيد كربيد |
| صلابة موس |
8.5 |
9 |
| فيكرز صلابة |
~ 1،060 ميجا باسكال |
1700-2600 ميجا باسكال |
| صلابة روكويل |
ما يصل إلى 69 HRC (الطلاء) |
> 70 HRC (مركب) |
| بناء |
المعدن الأولي (BCC) |
المركب (سداسي) |
| هشاشة |
عالي |
معتدل (أكثر صعوبة) |
| كثافة |
7.19 جم/سم 3 ؛ |
15.6 جم/سم 3 ؛ |
| مقاومة التآكل |
ممتاز |
ممتاز (باستثناء الأحماض) |
رؤى رئيسية
- كربيد التنغستن أصعب من الكروم على جميع مقاييس الصلابة الرئيسية ، بما في ذلك Mohs و Vickers و Rockwell.
- ارتداء المقاومة: تترجم صلابة Tungsten Carbide المتفوقة إلى مقاومة أفضل ، مما يجعلها مثالية للبيئات الكاشطة العالية.
- الهشاشة مقابل المتانة: الكروم أكثر هشاشة ، في حين أن كربيد التنغستن ، رغم أنه صعب ، يوفر أيضًا صلابة أكبر بسبب طبيعته المركبة.
-
اختبار العالم الحقيقي
في الإعدادات المختبرية والصناعية ، يتفوق كربيد التنغستن باستمرار على الكروم في اختبارات التآكل وارتداء. على سبيل المثال ، في اختبار تآكل الرمال/العجلة الجافة ASTM G65 ، تدوم الطلاء كربيد التنغستن عدة مرات أطول من الكروم الصلب في ظل ظروف متطابقة.
التطبيقات الصناعية
الكروم
- طلاء الكروم: يستخدم للتشطيبات الزخرفية ، ومقاومة التآكل ، وحماية التآكل المعتدلة في أجزاء السيارات والأدوات والأجهزة.
- عنصر السبائك: ضروري في الفولاذ المقاوم للصدأ لمقاومة التآكل.
- الأسطح العاكسة: تستخدم في المرايا والأجهزة البصرية والإضاءة بسبب انعكاسها العالي.
كربيد التنغستن
- أدوات القطع: التدريبات ، الطواحين النهائية ، وشفرات المنشار لأعمال المعادن ، والتعدين ، والبناء.
- ارتداء الأجزاء: بكرات ، وفاة ، وفوهات ، وذخيرة دروع.
- الطلاء: تم تطبيقه على الأسطح المعرضة للتآكل الشديد ، مثل معدات حفر النفط والغاز والبكرات الصناعية.
- المجوهرات: الحلقات والساعات لمقاومة الخدش والمتانة.
معايير الاختيار في الصناعة
عند الاختيار بين الكروم والكربيد التنغستن ، ينظر المهندسون في:
- المطلوب صلابة وارتداء الحياة
- بيئة التشغيل (تآكل أو جلخ أو ارتفاع درجة حرارة)
- قيود التكلفة
- سهولة التطبيق أو الإصلاح
- اللوائح البيئية (على سبيل المثال ، قيود الكروم السداسية)
الاعتبارات البيئية والاقتصادية
التأثير البيئي
- الكروم: كروم سداسي سداسي (CR (VI)) ، المستخدم في بعض عمليات الطلاء ، شديدة السمية وسرطان. تقيد اللوائح البيئية في العديد من البلدان استخدامها ، مما يؤدي إلى البحث عن بدائل أكثر أمانًا.
- كربيد التنغستن: يعتبر عمومًا أقل خطورة ، على الرغم من أن تعدين التنغستن ومعالجة المسحوق لها آثار أقدامها البيئية. إن استخدام الكوبالت كطرق يثير أيضًا مخاوف تتعلق بالصحة والسلامة.
العوامل الاقتصادية
- الكروم: طلاء الكروم غير مكلف نسبيًا ومتاحًا على نطاق واسع ، مما يجعله فعالًا من حيث التكلفة للعديد من التطبيقات.
- Tungsten Carbide: أكثر تكلفة بسبب تكاليف المواد الخام وعمليات التصنيع المعقدة ، ولكنها توفر عمر خدمة أطول وتقليل الصيانة في البيئات الصعبة.
الاستدامة وإعادة التدوير
يمكن إعادة تدوير كل من الكروم والكربيد التنغستن. غالبًا ما يتم جمع أدوات كربيد التنغستن وتعيد معالجتها في أدوات جديدة ، مما يقلل من النفايات والموارد. يمكن أيضًا تجريد الأجزاء المطلية بالكروم وإزالتها ، على الرغم من أنه يجب إدارة العملية بعناية لتجنب التلوث البيئي.
التقدم في الطلاء الصلب وعلوم المواد
البدائل والابتكارات
مع زيادة اللوائح البيئية ومتطلبات الأداء ، يقوم الباحثون بتطوير الطلاء والمواد الصلبة الجديدة:
-ترسيب البخار الفيزيائي (PVD) وترسب البخار الكيميائي (CVD): يستخدم لتطبيق الطلاءات الفائقة مثل نيتريد التيتانيوم (القصدير) والكربون الشبيه بالماس (DLC) ، والتي يمكن أن تتجاوز في بعض الأحيان حتى كاربايد التنغستن في تطبيقات محددة.
- مركبات مصفوفة السيراميك: تقدم مزيجًا من الصلابة الشديدة وتحسين المتانة.
- الطلاءات النانوية: عن طريق تحسين حجم الحبوب إلى المقياس النانوي ، يمكن لعلماء المواد زيادة الصلابة وارتداء مقاومة تتجاوز الحدود التقليدية.
الاتجاهات المستقبلية
-الطلاء الصديقة للبيئة: استبدال الطلاء الكروم الخطير مع كروم ثلاثية أو بدائل غير سامة أخرى.
- تعزيز المتانة: تطوير درجات كربيد التنغستن الجديدة مع تحسن مقاومة الكسر.
- الطلاء الذكي: المواد التي يمكن أن تشير إلى التآكل وتوسيع عمر الخدمة وتقليل تكاليف الصيانة.
مقارنة البنية المجهرية
مدى ملاءمة التطبيق
| نوع |
الأفضل |
الخيار |
| مقاومة التآكل الشديد |
كربيد التنغستن |
صلابة ومتانة متفوقة |
| مقاومة التآكل |
الكروم |
ممتاز في العديد من البيئات |
| استقرار درجة حرارة عالية |
كربيد التنغستن |
يحافظ على الصلابة في ارتفاع T. |
| تطبيقات حساسة التكلفة |
الكروم |
انخفاض التكلفة ، معالجة أسهل |
| أدوات قطع الدقة |
كربيد التنغستن |
يحافظ على الحدة ، المتانة |
خاتمة
عند مقارنة صلابة الكروم والكربيد التنغستن ، فإن كربيد التنغستن هو المادة الأكثر صعوبة. يتفوق على الكروم على موازين Mohs و Vickers و Rockwell صلابة ، ومقاومة التآكل المتفوقة يجعلها المادة المفضلة للتطبيقات الصناعية عالية الضغط والكشاش والدرجات الحرارة العالية. كروم ، على الرغم من أنه لا يزال صعبًا للغاية وقيمة للغاية لمقاومة التآكل والجاذبية الجمالية ، لا يمكن أن يتطابق مع أداء كربيد التنغستن في البيئات التي يلزم فيها الحد الأقصى من الصلابة والمتانة.
ومع ذلك ، فإن الاختيار بين الاثنين يعتمد على التطبيق المحدد. يفضل الكروم لفعالية التكلفة ، وسهولة المعالجة ، ومقاومة التآكل ، وخاصة في إعدادات التآكل الزخرفية والمتوسطة. تونغستن كربيد ، مع تعقيدها المرتفعة في التكلفة والمعالجة ، مخصصة للمهام الأكثر تطلبًا حيث تكون طول العمر والصلابة الشديدة ذات أهمية قصوى.
مع تقدم علوم المواد ، قد تزيد الطلاءات والمركبات الجديدة من تغيير المشهد ، ولكن في الوقت الحالي ، لا يزال كربيد التنغستن هو المعيار للصلابة الصناعية ، حيث يحتفظ الكروم بمكانه كبديل متعدد الاستخدامات وفعال من حيث التكلفة ومقاومة للتآكل.
الأسئلة الشائعة: الأسئلة المتداولة
1. ما هي صلابة موس من الكروم والكربيد التنغستن؟
يحتوي Chromium على صلابة MoHs 8.5 ، بينما يتميز Tungsten Carbide 9 ، مما يجعل Tungsten Carbide أكثر صعوبة.
2. لماذا يصعب كربيد التنغستن من الكروم؟
تأتي صلابة Tungsten Carbide من هيكلها الكريستالي الكثيف والمستعبدين تساهميًا ، والذي يقاوم التشوه والخدش بشكل أكثر فعالية من الروابط المعدنية في بنية BCC للكروم.
3. ما هو أكثر مقاومة للارتداء: كربيد الكروم أو التنغستن؟
تعتبر كربيد التنغستن أكثر مقاومة للارتداء بسبب صلابة وصبوته المتفوقة ، مما يجعله مثاليًا لأدوات القطع والمكونات الصناعية عالية الارتداد.
4. هل كربيد التنغستن أغلى من الطلاء الكروم؟
نعم ، تعتبر الطلاءات Carbide Tungsten أكثر تكلفة لإنتاج ومعالجة ، ولكنها توفر عمر خدمة أطول وأداء أفضل في البيئات القاسية ، وغالبًا ما تعوض التكلفة الأولية الأعلى.
5. هل يمكن استخدام كروم الكروم وتنجستن بالتبادل؟
لا ، لا يمكن استخدامها بالتبادل. كل مادة لها خصائص فريدة مناسبة لتطبيقات محددة. يعد Tungsten Carbide الأفضل للارتداء المتطرف والبيئات ذات الإجهاد العالي ، بينما يفضل الكروم لمقاومة التآكل والتطبيقات منخفضة التكلفة.
الاستشهادات:
[1] https://byg.com/en/recargue-de-tungsteno-vs-carburo-de-cromo/
[2] https://www.reddit.com/r/materials/comments/1hqsu81/how_does_chromium_have_a_mohs_hardness_of_85/
[3] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Chromium
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[6]
[7] https://www.jinhangmachinery.com/news/industrial-rollers-hat-is-the-difference-between-chromium-carbide-and-tungsten-caatings
[8] https://www.electro-coatings.com/hard-chrome-hardness-value.php
[9] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[10] https://www.linkedin.com/pulse/what-chromium-hardest-metal-earth-sofia-sondh
[11] https://www.jinhangmachinery.com/news/what-is-the-difference-between-chrome-and-tungsten-carbide-coated-roller
[12]
[13] https://www.meadmetals.com/blog/what-are-the-strongest
[14] https://blog.thepipingmart.com/metals/tungsten-carbide-vs-hard-chrome-whats-the-difference/
[15]
[16]
[17] https://www.jindingcarbide.com/which-is-harder-chromium-steel- أو tungsten-carbide-id48574586.html
[18] https://pt.kle.cz/en_us/chromium.html
[19] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[20] https://www.bladeforums.com/threads/carbide-hardness-chart.1705186/
[21]
[22] https://outils.it/en/tungsten-carbide/
[23] https://www.alfotech.eu/services/hard-metal-coating
[24] https://www.shutterstock.com/search/hard-chromium
[25] https://www.shutterstock.com/search/chromium
[26] https://www.istockphoto.com/photos/chromium-element
[27] https://periodictable.com/elements/024/index.html
[28] https://www.istockphoto.com/photos/chrome-blating
[29 '
[30] http://nevada-ourback-gems.com/base_ores/chromium_ore.htm
[31] https://stock.adobe.com/search؟k=tungsten+CarBide
[32]
[33] http://www.nicrotec.com/welding-consumables/tungsten-carbide-alloys-nicrotec/products.html؟c=1&g=13
[34] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-hardness-conversion-table.html
[35]
[36] https://www.eng-tips.com/threads/tungsten-carbide-vs-high-chromium.284818/
[37] https://hghouston.com/discussion-forums/forumid/5/postid/4398/scope/posts/tungsten-carbide-vs-nickel-chrome-coating
[38] https://www.asbindustries.com/coating-materials/carbide-coating-materials
[39]
[40] https://www.hardfacetechnologies.com/zh/resources/frequed-asked-aBout-About-hardface-welding-unting-hat-it-is-how-it-is-us-us-used
[41] https://www.gwstoolgroup.com/understing-the-different-types-of-carbide-in-cutting-tools/
[42] https://eurotec-online.com/byg-about-tungsten-vs-chromium-carbide-charging
[43] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[44] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide
