Меню змесціва
● Вызначэнне цвёрдасці ў матэрыялазнаўства
● Метрыка цвёрдасці карбіду вальфраму
>> 1. Мохс цвёрдасць
>> 2. Вікерс цвёрдасць
>> 3. Цвёрдасць Роквелла
● Фактары, якія ўплываюць на цвёрдасць карбіду вальфраму
>> 1. Памер збожжа
>> 2. Працэнт злучнага кобальту
>> 3. Працэс вытворчасці
● Навука за цвёрдасцю карбіду вальфрама
>> 1. Крышталічная структура
>> 2. Кавалентная сувязь
>> 3. Металічны характар
>> 4. Электронная канфігурацыя
● Прыкладанні, якія выкарыстоўваюць цвёрдасць карбіду вальфраму
>> 1. Рэжучыя інструменты
>> 2. Устойлівыя да зносу кампаненты
>> 3. Ювелірныя вырабы
>> 4. Аэракасмічная і абарона
>> 5. Медыцынскія інструменты
● Карбід вальфраму супраць іншых цвёрдых матэрыялаў
>> 1. Алмаз
>> 2. Крабід крэмнію (sic)
>> 3. Тытан
>> 4. Кубічны нітрыд бору (CBN)
>> 5. Ануміна (AL2O3)
● Праблемы і абмежаванні карбіду вальфраму
>> 1. Дасць
>> 2. Кошт
>> 3. Складанасці па апрацоўцы
>> 4. Экалагічныя праблемы
● Будучыя распрацоўкі ў тэхналогіі карбіду вальфраму
>> 1. Нанаструктураваны WC
>> 2. Кампазітныя матэрыялы
>> 3. Пашыраны пакрыццё
>> 4. Вытворчасць дабаўкі
● Выснова
● FAQ
>> 1. Якая цвёрдасць карбіду вальфраму?
>> 2. Як вымяраецца цвёрдасць карбіду вальфраму?
>> 3. Ці можа вальфрамавы карбід драпіны алмаз?
>> 4. Чаму ўтрыманне кобальту ўплывае на цвёрдасць?
>> 5. Ці выкарыстоўваецца карбід вальфраму ў спажывецкіх прадуктах?
● Цытаты:
Карбід вальфраму (WC) - адзін з самых жорсткіх матэрыялаў, якія існуюць, вядомы сваёй выключнай трываласцю і ўстойлівасцю да зносу. Гэта злучэнне, якое ўтвараецца пры падключэнні атамаў вальфраму і вугляроду, зрабіла рэвалюцыю ў галінах, пачынаючы ад вытворчасці да ювелірных вырабаў. Яго цвёрдасць з'яўляецца другой для алмаза, што робіць яго незаменным для прыкладанняў з высокім узроўнем стрэсу. У гэтым артыкуле вывучаецца цвёрдасць Карбід вальфраму , яго метады вымярэння, уплываюць на фактары, прымяненне і параўнанні з іншымі матэрыяламі.
Вызначэнне цвёрдасці ў матэрыялазнаўства
Цвёрдасць ставіцца да ўстойлівасці да матэрыялу да пастаяннай дэфармацыі, драпін або паглыблення. Для карбіду вальфраму гэта ўласцівасць мае вырашальнае значэнне, паколькі вызначае яго прадукцыйнасць у абразіўных умовах. Агульныя маштабы для вымярэння цвёрдасці ўключаюць:
- Шкала MOHS: якасная парадкавая шкала (1–10), якая параўноўвае мінеральную ўстойлівасць да драпін.
- цвёрдасць Вікерса (HV): вымярае супраціў паглыблення з выкарыстаннем алмазнай піраміды.
- цвёрдасць Rockwell (HRA, HRC): колькаснае вызначэнне глыбіні пранікнення пры пэўных нагрузках.
Метрыка цвёрдасці карбіду вальфраму
1. Мохс цвёрдасць
Карбід вальфраму займае 9–9,5 па шкале MOHS, крыху ніжэй алмаза (10). Гэта абцяжарвае, чым большасць сталі (4–8,5) і кераміку, напрыклад, гліназёму (9).
2. Вікерс цвёрдасць
Выкарыстоўваючы алмазны індэнт, карбід вальфраму ацэньвае 1500–2 600 HV, у залежнасці ад памеру збожжа і ўтрымання кобальту. Дробназярністыя адзнакі з нізкім узроўнем кобальта (3–6%) дасягаюць самай высокай цвёрдасці.
3. Цвёрдасць Роквелла
Карбід вальфраму звычайна складае 88–94 HRA па шкале Роквелла, супастаўная з загартаванымі інструментальнымі сталямі, але з цудоўнай устойлівасцю да зносу.
Фактары, якія ўплываюць на цвёрдасць карбіду вальфраму
1. Памер збожжа
- дробныя збожжа (0,2–0,8 мкм): больш высокая цвёрдасць з -за зніжэння міжгранулярнага прабегу.
- Грубыя збожжа (> 1 мкм): Палепшаная трываласць, але меншая цвёрдасць, ідэальна падыходзіць для цяжкіх уздзеянняў, такіх як майнинг-сеялкі.
2. Працэнт злучнага кобальту
- Нізкі кобальт (3–6%): максімальна павялічвае цвёрдасць, але павялічвае далікатнасць.
- Высокі кобальт (10–20%): узмацняе трываласць за кошт цвёрдасці.
3. Працэс вытворчасці
- Тэмпература спякання: больш высокія тэмпературы (1400–1,600 ° С) Аптымізаваць шчыльнасць і цвёрдасць.
- Паступеючыя працэдуры: пакрыцці, такія як нітрыд тытана (волава), яшчэ больш паляпшаюць цвёрдасць паверхні.
Навука за цвёрдасцю карбіду вальфрама
Разуменне выключнай цвёрдасці карбіду вальфраму патрабуе паглыблення ў яе атамнай структуры і механізмах злучэння. Унікальныя ўласцівасці матэрыялу вынікаюць з спалучэння фактараў:
1. Крышталічная структура
Карбід вальфраму ўтварае шасцігранную крышталічную структуру (HCP). Такое размяшчэнне дазваляе эфектыўна ўпакоўку атамаў, спрыяючы яго высокай шчыльнасці і цвёрдасці.
2. Кавалентная сувязь
Моцныя кавалентныя сувязі паміж атамамі вальфрама і вугляроду ствараюць цвёрдую рашотку, якая супрацьстаіць дэфармацыі. Гэтыя сувязі накіраваны і лакалізаваны, забяспечваючы выключную трываласць.
3. Металічны характар
Хоць у першую чаргу кавалентны карбід вальфраму таксама дэманструе некаторыя металічныя характарыстыкі злучэння. Такое спалучэнне ўзмацняе яго трываласць у параўнанні з чыста кавалентнымі матэрыяламі, як алмаз.
4. Электронная канфігурацыя
Электронная канфігурацыя вальфрама (5D^4 6S^2) дазваляе моцна гібрыдызацыю з электронамі вугляроду, утвараючы стабільныя і жорсткія сувязі, якія спрыяюць цвёрдасці матэрыялу.
Прыкладанні, якія выкарыстоўваюць цвёрдасць карбіду вальфраму
1. Рэжучыя інструменты
- Завяршыце млыны, свідравыя кавалачкі і ўстаўкі падтрымліваюць вострыя краю нават пры высокіх тэмпературах, памяншаючы знос інструмента.
- Параўнанне:
| Матэрыяльная |
цвёрдасць (HV) |
зносаўстойлівасць |
| Hss |
800–900 |
Нізкі |
| Кераміка |
1200–1 800 |
Умераны |
| WC |
1500–2 600 |
Крайні |
2. Устойлівыя да зносу кампаненты
- Майнинга абсталявання (падказкі свідравання, драбнілка) вытрымлівае абразіўны кантакт.
- Прамысловыя асадкі і клапаны пераносяць эразіўныя вадкасці.
3. Ювелірныя вырабы
- Вясельныя паласы захоўваюць польскі бясконца з -за супраціву драпіны.
4. Аэракасмічная і абарона
Цвёрдасць карбіду вальфраму робіць яго неацэнным у аэракасмічных і абаронных прыкладаннях:
- Кругі для даспехаў: ядра WC пашырае магчымасці пранікнення.
- Пакрыцці для ляза турбіны: паляпшэнне ўстойлівасці да эрозіі ў рэактыўных рухавіках.
- Кампаненты касмічных апаратаў: вытрымлівае ўздзеянне мікраметэарыту і касмічны смецце.
5. Медыцынскія інструменты
Біясумяшчальнасць і цвёрдасць карбіду вальфраму робяць яго прыдатным для розных медыцынскіх прыкладанняў:
- Хірургічныя інструменты: ляза скальпеля і іголкі падтрымліваюць рэзкасць.
- Стаматалагічныя трэніроўкі: дакладнасць рэзкі зубной эмалі і дэнціну.
- Артапедычныя імплантаты: Замены суставаў устойлівых да зносу.
Карбід вальфраму супраць іншых цвёрдых матэрыялаў
1. Алмаз
- цвёрдасць: алмаз (10 мох) супраць WC (9–9,5 мох).
- Выкарыстанне корпуса: алмаз для ўльтра-дакладнага рэзкі; WC для эканамічнай даўгавечнасці.
2. Крабід крэмнію (sic)
- цвёрдасць: SIC (9,5 мох) супраць WC (9–9,5 мох).
- Цеплавая ўстойлівасць: SIC вылучаецца ў высокатэмпературных умовах.
3. Тытан
- цвёрдасць: Тытан (6 мох) супраць WC (9 мох).
- Трываласць: WC пераўзыходзіць тытан у зносе.
4. Кубічны нітрыд бору (CBN)
- цвёрдасць: CBN (9,5 мох) супраць WC (9–9,5 мох).
- Прымяненне: CBN аддаецца перавагу для апрацоўкі загартаваных сталі з -за яго хімічнай стабільнасці.
5. Ануміна (AL2O3)
- цвёрдасць: гліназёму (9 мох) супраць WC (9–9,5 мох).
- Кошт: гліназёст больш эканамічны, але менш жорсткі, чым туалет.
Праблемы і абмежаванні карбіду вальфраму
Нягледзячы на выключную цвёрдасць, карбід вальфраму сутыкаецца з некаторымі праблемамі:
1. Дасць
Высокая цвёрдасць часта карэлюе з падвышанай аслабленасцю. WC можа чыпацца або пералом пры раптоўных уздзеяннях, асабліва ў нізкакабальтавых гатунках.
2. Кошт
Вальфрама - адносна рэдкі метал, што робіць туалет даражэй, чым многія альтэрнатыўныя матэрыялы.
3. Складанасці па апрацоўцы
Высокая цвёрдасць туалета робіць фарміраванне і апрацоўку канчатковага прадукту складаным, часта патрабуючы спецыялізаваных метадаў, такіх як электрычная апрацоўка разраду (EDM).
4. Экалагічныя праблемы
Здабыча і апрацоўка вальфрама могуць мець уздзеянне на навакольнае асяроддзе, а прадукты ўтылізацыі WC мае важнае значэнне для ўстойлівасці.
Будучыя распрацоўкі ў тэхналогіі карбіду вальфраму
Даследаванні працягваюць павышаць уласцівасці і прымяненне карбіду вальфраму:
1. Нанаструктураваны WC
Развіццё нанакрышталічнага карбіду вальфраму можа яшчэ больш палепшыць цвёрдасць, захоўваючы трываласць.
2. Кампазітныя матэрыялы
Спалучэнне WC з іншымі цвёрдымі матэрыяламі, такімі як алмаз або CBN, можа стварыць сінэргічныя паляпшэнні ў прадукцыйнасці.
3. Пашыраны пакрыццё
Шматслаёвыя пакрыцці і новыя метады адкладу накіраваны на павышэнне паверхневых уласцівасцей інструментаў і кампанентаў туалета.
4. Вытворчасць дабаўкі
3D -друк дэталяў карбіду вальфраму можа дазволіць стварыць складаныя геаметрыі і індывідуальныя матэрыяльныя ўласцівасці.
Выснова
Неперасягненая цвёрдасць карбіду вальфраму звязана з шчыльнай шасціграннай крыштальнай структурай і аптымізаванымі вытворчымі працэсамі. З рэйтынгам MOHS 9–9,5 і цвёрдасці Вікерса да 2600 HV, ён пераўзыходзіць большасць металаў і керамікі ў абразіўных прымяненнях. Збалансаванасць цвёрдасці з трываласцю праз памер збожжа і карэкціроўкі злучных людзей дазваляе індывідуальным рашэнням для такіх галін, як аэракасмічная, майнинг і ювелірныя вырабы. Па меры прасоўвання тэхналогій, карбід вальфраму застаецца краевугольным каменем высокапрадукцыйнай інжынерыі, у будучыні працягваюцца даследаванні, якія абяцаюць яшчэ большыя магчымасці.
FAQ
1. Якая цвёрдасць карбіду вальфраму?
Карбід вальфраму займае 9–9,5 па шкале MOHS, што робіць яго цяжэй, чым сталь і крыху мякчэй, чым алмаз.
2. Як вымяраецца цвёрдасць карбіду вальфраму?
Агульныя метады ўключаюць Vickers (HV), Rockwell (HRA) і Tests Knoop, якія выкарыстоўваюць алмазныя індэнты для ацэнкі супраціву.
3. Ці можа вальфрамавы карбід драпіны алмаз?
Не. Алмаз (10 мох) складаней, і можа драпаць карбід вальфраму, але WC часта выкарыстоўваецца для выразання або лакаўвання алмазаў з -за яго даступнасці.
4. Чаму ўтрыманне кобальту ўплывае на цвёрдасць?
Больш высокі кобальт памяншае цвёрдасць, ствараючы больш мяккую матрыцу злучнага паміж зернямі WC. Нізкакабальты-класы (3–6%) расстаўляюць прыярытэты цвёрдасці.
5. Ці выкарыстоўваецца карбід вальфраму ў спажывецкіх прадуктах?
Так. Агульныя прыкладанні ўключаюць у сябе ювелірныя вырабы, смартфонны вібрацыйны рухавікі і кампаненты высокага класа.
Цытаты:
[1] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[3] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-differences-explained/
[4] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[5] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-informative-guide
[6] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[7] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[8] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[9] https://www.retopz.com/57-frequet-asked-questions-faqs-aut-tungsten-carbide/
[10] https://www.azom.com/article.aspx?articleid=2278
[11] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide
[12] https://www.basiccarbide.com/tungsten-carbide-drade-chart/
[13] https://www.britannica.com/science/tungsten-carbide
[14] https://www.bladeforums.com/threads/carbide-hardness-chart.1705186/
[15] https://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=e68b647b86104478a32012cbbd5ad3ea&ckck=11
[16] https://www.azom.com/properties.aspx?articleid=1203
[17] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[18] https://www.shutterstock.com/search/%22tungsten-carbide%22?page=3
[19] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+carbide
[20] https://www.istockphoto.com/de/bot-wall?returnurl=%2fde%2fphotos%2ftungsten-carbide
[21] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html
[22] https://www.istockphoto.com/de/bot-wall?returnurl=%2fde%2fphotos%2ftungsten-carbide-drill-bits
[23] https://www.hyperionmt.com/en/resources/materies/rationed-carbide/rationed-carbide-hardness/
[24] https://www.shutterstock.com/search/tungsten-carbide
[25] https://www.generalcarbide.com/wp-content/uploads/2019/04/generalcarbide-designers_guide_tungstencarbide.pdf
[26] https://stock.adobe.com/search?k=carbide
[27] https://www.syalons.com/2024/07/08/silicon-carbide-vs-tungsten-carbide-wear-applications/
[28] https://eurobalt.net/blog/2022/03/28/all-the-applications-of-tungsten-carbide/
[29] https://www.ruihantools.com/technic-data/understary-the-the-fof-carbide-end-mills.html
[30] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[31] https://www.azom.com/article.aspx?articleid=4827
[32] https://www.carbide-usa.com/top-5-uses-for-tungsten-carbide/
[33] https://www.wj-tool.com/material
[34] https://www.industrialplating.com/materies/tungsten-carbide-coatings
[35] https://www.ohiocarbonblank.com/metallic-materials/tungsten-carbide
[36] https://www.practicalmachinist.com/forum/threads/carbide-hardness-of-drill-and-dend-mills.294897/
[37] https://www.tungstenringscenter.com/faq
[38] https://www.tungstenrepublic.com/tungsten-carbide-rings-faq.html
[39] https://www.larsonjewelers.com/pages/tungsten-rings-pros-cons-facts-myths
[40] https://www.bladeforums.com/threads/carbide-hardness-data.1514372/
[41] https://eternaltungsten.com/frequents-asked-questions-faqs
[42] https://www.menstungstenonline.com/frequenty-asked-questions.html
[43] https://www.reddit.com/r/askscience/comments/f02z1/materies_science_question_why_does_an_extremely/
[44] https://www.tungstenringsco.com/faq
[45] https://unbreakableman.co.za/pages/all-about-tungsten-carbide-faq
[46] https://www.practicalmachinist.com/forum/threads/hardening-tungsten.405013/
[47] https://tuncomfg.com/about/faq/
[48] https://www.reddit.com/r/metallurgy/comments/ub4dg9/question_about_tungsten_carbide_toxicity/
[49] https://www.mitsubishicarbide.net/contents/mmus/enus/html/product/technical_information/information/hardness.html
[50] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedatasheet.pdf
[51] https://www.vistametalsinc.com/tungsten-carbide-darade-chart/
[52] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[53] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide-tool.html
[54] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[55] https://konecarbide.com/what-is-tungsten-carbide/
[56] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide
[57] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[58] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide/tungsten-carbide-grades-applications
[59] https://www.tungstenman.com/tungsten-carbide-hardness.html
[60] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-selection.html
[61] https://www.tungstenworld.com/pages/faq
[62] https://tungstentitans.com/pages/faqs
[63] https://www.thermalspray.com/questions-tungsten-carbide/
[64] http://www.machinetoolrecyclers.com/rita_hayworth.html
