Menú de contenido
● Introducción a la dureza
● Cromo: propiedades y dureza
>> Propiedades clave
>> Detalles de dureza
>> Cromo en aleaciones y recubrimientos
● Carburo de tungsteno: propiedades y dureza
>> Propiedades clave
>> Detalles de dureza
>> Naturaleza compuesta y dureza
● Análisis comparativo: Cromo vs. Carburo de tungsteno
>> Tabla de comparación de dureza
>> Ideas clave
>> Pruebas del mundo real
● Aplicaciones industriales
>> Cromo
>> Carburo de tungsteno
>> Criterios de selección en la industria
● Consideraciones ambientales y económicas
>> Impacto ambiental
>> Factores económicos
>> Sostenibilidad y reciclaje
● Avances en recubrimientos duros y ciencia de los materiales
>> Alternativas e innovaciones
>> Tendencias futuras
>> Comparación de microestructura
>> Idoneidad de la aplicación
● Conclusión
● Preguntas frecuentes: preguntas frecuentes
>> 1. ¿Cuál es la dureza de Mohs del carburo de cromo y tungsteno?
>> 2. ¿Por qué es más difícil el carburo de tungsteno que el cromo?
>> 3. ¿Cuál es más resistente al desgaste: el carburo de cromo o tungsteno?
>> 4. ¿Es el carburo de tungsteno más caro que los recubrimientos de cromo?
>> 5. ¿Se pueden usar el carburo de cromo y tungsteno indistintamente?
● Citas:
Comprender la dureza de los materiales es crucial en industrias que van desde la fabricación y la minería hasta los aeroespaciales y las herramientas. Dos de los materiales duros más reconocidos son el cromo y Tungsten Carbide , ambos celebrados por su excepcional durabilidad y resistencia al desgaste. Pero cuando se trata de la pregunta, '¿Qué es más difícil: el carburo de cromo o tungsteno?', La respuesta es más matizada que un número simple. Este artículo completo explora sus propiedades, aplicaciones industriales y la ciencia detrás de su dureza, proporcionando una comparación detallada respaldada por datos, ideas expertas y ayudas visuales.
Introducción a la dureza
La dureza es la resistencia de un material a la deformación, rascado o sangría. Se mide usando varias escalas, la más común es:
- Escala de dureza de Mohs: varía de 1 (talco) a 10 (diamante), basado en la capacidad de un material para rayar a otros.
- Dureza de Vickers: mide el tamaño de una sangría producida bajo carga.
- Dureza de Rockwell: utiliza la profundidad de penetración bajo una gran carga en comparación con una precarga.
Comprender estas escalas es esencial para comparar materiales como el carburo de cromo y tungsteno, que se utilizan en entornos que exigen resistencia y durabilidad del desgaste excepcionales.
Cromo: propiedades y dureza
El cromo (CR) es un metal de transición conocido por su brillo plateado, alta reflectividad y dureza notable. Es el tercer elemento más difícil después del carbono (en forma de diamante) y boro.
Propiedades clave
| de propiedad |
Valor |
| Número atómico |
24 |
| Estructura cristalina |
Cúbico centrado en el cuerpo (BCC) |
| Punto de fusión |
1.907 ° C (3,465 ° F) |
| Dureza de mohs |
8.5 |
| Dureza de Vickers |
~ 1.060 MPA |
| Módulo de Young |
279 GPA |
| Resistencia a la corrosión |
Excelente |
| Densidad |
7.19 g/cm³ |
Detalles de dureza
- Dureza de Mohs: puntajes de cromo 8.5, lo que lo hace más difícil que la mayoría de los metales, pero más suave que el corundum y el diamante.
- Dureza de Vickers: alrededor de 1,060 MPa, que es alto para un metal puro.
- Dureza de Rockwell: el enchapado cromado puede alcanzar hasta 69 hrc, lo cual es extremadamente difícil para los recubrimientos industriales.
La alta dureza del cromo proviene de su estructura cristalina y su fuertes enlaces metálicos, lo que lo hace muy resistente a los arañazos. Sin embargo, también es frágil, lo que limita su uso en forma pura para aplicaciones estructurales.
Cromo en aleaciones y recubrimientos
El cromo rara vez se usa en su forma pura para fines estructurales debido a su fragilidad. En cambio, se usa comúnmente:
- Como material de enchapado para proporcionar una superficie dura y resistente a la corrosión.
- Como elemento de aleación en aceros inoxidables, donde proporciona resistencia a la dureza y la corrosión.
- En superailoyas para aplicaciones que requieren resistencia a la oxidación y altas temperaturas.
Carburo de tungsteno: propiedades y dureza
El carburo de tungsteno (WC) es un compuesto de tungsteno y carbono, no un elemento puro. Su combinación única de dureza y dureza lo convierte en un elemento básico en herramientas de corte y recubrimientos resistentes al desgaste.
Propiedades clave
| de propiedad |
Valor |
| Fórmula química |
WC |
| Estructura cristalina |
Hexagonal |
| Punto de fusión |
2,870 ° C (5,198 ° F) |
| Dureza de mohs |
9 |
| Dureza de Vickers |
1.700–2,600 MPa |
| Módulo de Young |
530–700 GPA |
| Densidad |
15.6 g/cm³ |
| Resistencia a la corrosión |
Excelente (excepto en algunos ácidos) |
Detalles de dureza
- Dureza de Mohs: tasas de carburo de tungsteno a 9, justo por debajo del diamante.
- Dureza de Vickers: varía de 1.700 a 2,600 MPa, significativamente más alto que el cromo.
- Dureza de Rockwell: a menudo excede las 70 hrc, dependiendo de la composición y el procesamiento específicos.
La dureza excepcional del carburo de tungsteno se debe a su estructura cristalina densa y unida covalentemente, que resiste la deformación y los rascadores incluso a altas temperaturas.
Naturaleza compuesta y dureza
El carburo de tungsteno a menudo se usa como compuesto, con cobalto o níquel como aglutinante. Esta combinación ofrece dureza extrema y dureza mejorada, reduciendo la fragilidad en comparación con la cerámica pura. El resultado es un material que puede resistir tanto el alto desgaste como el estrés mecánico significativo.
Análisis comparativo: Cromo vs. Carburo de tungsteno
Para responder a la pregunta central:*¿Qué es más difícil: el carburo de cromo o tungsteno?* - Comparemos sus propiedades una al lado de la otra.
Tabla de comparación de dureza
| propiedad |
de cromo |
de tungsteno |
| Dureza de mohs |
8.5 |
9 |
| Dureza de Vickers |
~ 1.060 MPA |
1.700–2,600 MPa |
| Dureza de Rockwell |
Hasta 69 hrc (enchapado) |
> 70 hrc (compuesto) |
| Estructura |
Elemental Metal (BCC) |
Compuesto (hexagonal) |
| Fragilidad |
Alto |
Moderado (más duro) |
| Densidad |
7.19 g/cm³ |
15.6 g/cm³ |
| Resistencia a la corrosión |
Excelente |
Excelente (excepto ácidos) |
Ideas clave
- El carburo de tungsteno es más difícil que el cromo en todas las escalas de dureza principales, incluidas las MOHS, Vickers y Rockwell.
- Resistencia al desgaste: la dureza superior del carburo de tungsteno se traduce en una mejor resistencia al desgaste, por lo que es ideal para entornos abrasivos de alto estrés.
- La fragilidad versus la dureza: el cromo es más frágil, mientras que el carburo de tungsteno, aunque duro, también ofrece mayor dureza debido a su naturaleza compuesta.
- Procesamiento y costo: los recubrimientos de carburo de tungsteno son más caros y difíciles de procesar, pero ofrecen una vida útil más larga en aplicaciones exigentes.
Pruebas del mundo real
En entornos de laboratorio e industrial, el carburo de tungsteno supera constantemente al cromo en las pruebas de abrasión y desgaste. Por ejemplo, en la prueba de abrasión de la rueda de arena seca/goma ASTM G65, los recubrimientos de carburo de tungsteno duran varias veces más que el cromo duro en condiciones idénticas.
Aplicaciones industriales
Cromo
- Chapado cromado: utilizado para acabados decorativos, resistencia a la corrosión y protección de desgaste moderada en piezas, herramientas y electrodomésticos automotrices.
- Elemento de aleación: esencial en el acero inoxidable para la resistencia a la corrosión.
- Superficies reflectantes: utilizadas en espejos, dispositivos ópticos e iluminación debido a su alta reflectividad.
Carburo de tungsteno
- Herramientas de corte: ejercicios, fábricas finales y cuchillas de sierra para metalurgia, minería y construcción.
- Usar piezas: rodillos, troqueles, boquillas y municiones que perforan la armadura.
- Recubrimientos: aplicados a superficies expuestas a abrasión extrema, como equipos de perforación de petróleo y gas y rodillos industriales.
- Joyas: anillos y relojes para obtener resistencia a los arañazos y durabilidad.
Criterios de selección en la industria
Al elegir entre cromo y carburo de tungsteno, los ingenieros consideran:
- Se requirió dureza y usa vida
- Entorno operativo (corrosivo, abrasivo o alta temperatura)
- Restricciones de costos
- Facilidad de aplicación o reparación
- Regulaciones ambientales (por ejemplo, restricciones de cromo hexavalentes)
Consideraciones ambientales y económicas
Impacto ambiental
- Cromo: el cromo hexavalente (Cr (VI)), utilizado en algunos procesos de recubrimiento, es altamente tóxico y cancerígeno. Las regulaciones ambientales en muchos países restringen su uso, impulsando la búsqueda de alternativas más seguras.
- Carburo de tungsteno: generalmente se considera menos peligroso, aunque la minería de tungsteno y el procesamiento de polvo tienen sus propias huellas ambientales. El uso de cobalto como carpeta también plantea problemas de salud y seguridad.
Factores económicos
- Cromo: el enchapado cromado es relativamente económico y ampliamente disponible, por lo que es rentable para muchas aplicaciones.
- Carburo de tungsteno: más caro debido a los costos de las materias primas y los procesos de fabricación complejos, pero ofrece una vida útil más larga y un mantenimiento reducido en entornos exigentes.
Sostenibilidad y reciclaje
Tanto el carburo de cromo como de tungsteno se pueden reciclar. Las herramientas de carburo de tungsteno gastados a menudo se recopilan y reprocesan en nuevas herramientas, reduciendo los desechos y conservando los recursos. Las piezas cromadas también se pueden quitar y replicar, aunque el proceso debe gestionarse cuidadosamente para evitar la contaminación ambiental.
Avances en recubrimientos duros y ciencia de los materiales
Alternativas e innovaciones
Con el aumento de las regulaciones ambientales y las demandas de rendimiento, los investigadores están desarrollando nuevos recubrimientos y materiales duros:
-Deposición física de vapor (PVD) y deposición de vapor químico (CVD): se usa para aplicar recubrimientos ultra duros como el nitruro de titanio (estaño) y el carbono similar al diamante (DLC), que a veces puede superar el carburo de tungsteno en aplicaciones específicas.
- Compuestos de matriz de cerámica: ofrezca una combinación de dureza extrema y dureza mejorada.
- Recubrimientos nanoestructurados: al refinar el tamaño de grano a la nanoescala, los científicos de materiales pueden aumentar la dureza y la resistencia al desgaste más allá de los límites tradicionales.
Tendencias futuras
-Recubrimientos ecológicos: reemplazar el revestimiento de cromo peligroso con cromo trivalente u otras alternativas no tóxicas.
- Hardidad mejorada: desarrollar nuevos grados de carburo de tungsteno con resistencia a la fractura mejorada.
- Recubrimientos inteligentes: materiales que pueden autoinscare o indican desgaste, extendiendo la vida útil y reduciendo los costos de mantenimiento.
Comparación de microestructura
Aplicación idoneidad
| Tipo de aplicación |
Mejor |
razón de elección |
| Resistencia al desgaste extrema |
Carburo de tungsteno |
Dureza y dureza superiores |
| Resistencia a la corrosión |
Cromo |
Excelente en muchos entornos |
| Estabilidad de alta temperatura |
Carburo de tungsteno |
Mantiene la dureza a alta t |
| Aplicaciones sensibles a los costos |
Cromo |
Menor costo, procesamiento más fácil |
| Herramientas de corte de precisión |
Carburo de tungsteno |
Mantiene la nitidez, la durabilidad |
Conclusión
Al comparar la dureza del carburo de cromo y tungsteno, el carburo de tungsteno es inequívocamente el material más duro. Superenta al cromo en las escalas de dureza de Mohs, Vickers y Rockwell, y su resistencia de desgaste superior lo convierte en el material de elección para aplicaciones industriales de alto estrés, abrasivas y de alta temperatura. El cromo, aunque sigue siendo excepcionalmente duro y altamente valorado por su resistencia a la corrosión y atractivo estético, no puede igualar el rendimiento del carburo de tungsteno en entornos donde se requiere la máxima dureza y durabilidad.
Sin embargo, la elección entre los dos depende de la aplicación específica. El cromo es favorecido por su rentabilidad, facilidad de procesamiento y resistencia a la corrosión, particularmente en configuraciones de desgaste decorativas y moderadas. El carburo de tungsteno, con su mayor costo y complejidad de procesamiento, está reservado para las tareas más exigentes donde la longevidad y la dureza extrema son primordiales.
A medida que avanza la ciencia de los materiales, los nuevos recubrimientos y los compuestos pueden cambiar aún más el paisaje, pero por ahora, el carburo de tungsteno sigue siendo el punto de referencia de la dureza industrial, con el cromo manteniendo su lugar como una alternativa versátil, rentable y resistente a la corrosión.
Preguntas frecuentes: preguntas frecuentes
1. ¿Cuál es la dureza de Mohs del carburo de cromo y tungsteno?
El cromo tiene una dureza de los MOHS de 8.5, mientras que el carburo de tungsteno obtiene 9, lo que hace que el carburo de tungsteno sea más difícil.
2. ¿Por qué es más difícil el carburo de tungsteno que el cromo?
La dureza del carburo de tungsteno proviene de su estructura cristalina hexagonal densa y covalentemente unida, que resiste la deformación y el rascado de manera más efectiva que los enlaces metálicos en la estructura BCC de Chromium.
3. ¿Cuál es más resistente al desgaste: el carburo de cromo o tungsteno?
El carburo de tungsteno es significativamente más resistente al desgaste debido a su dureza y dureza superiores, lo que lo hace ideal para cortar herramientas y componentes industriales de alto nivel.
4. ¿Es el carburo de tungsteno más caro que los recubrimientos de cromo?
Sí, los recubrimientos de carburo de tungsteno son más caros de producir y procesar, pero ofrecen una vida útil más larga y un mejor rendimiento en entornos extremos, a menudo compensando el costo inicial más alto.
5. ¿Se pueden usar el carburo de cromo y tungsteno indistintamente?
No, no se pueden usar indistintamente. Cada material tiene propiedades únicas adecuadas para aplicaciones específicas. El carburo de tungsteno es el mejor para el desgaste extremo y los entornos de alto estrés, mientras que el cromo se prefiere para la resistencia a la corrosión y las aplicaciones de menor costo.
Citas:
[1] https://byg.com/en/recargue-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/feature.html
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/chromium
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[6] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-vs-hard-chrome-whats-the-difference/
[7] https://www.jinhangmachinery.com/news/industrial-rollers-what-is-the-diferference-between-chromium-carbide-and-tungsten-carbide-coatings
[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-cromium-hardest-metal-earth-sofia-sondh
[11] https://www.jinhangmachinery.com/news/what-is-the-diferference-between-chrome-and-tungsten-carbide coated-roller
[12] https://extremecoatings.net/technical-resources/coating-formulas/tungsten-chromium-carbide-catings/
[13] https://www.meadmetals.com/blog/what- ar- the strongest-metals
[14] https://blog.thepipingmart.com/metals/tungsten-carbide-vs-hard-chrome-whats-tiferference/
[15] https://tampasteel.com/what- ear-the-strongest-metals/
[16] https://www.thermalspray.com/hvaf-tungsten-carbide-thermal-spray-vs-hard-chrome-plating/
[17] https://www.jindingcarbide.com/which-is-harder-chromium-teel- or tungusten-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] https://en.wikipedia.org/wiki/hardness_of_the_elements_(data_page)
[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://periedticable.com/elements/024/index.html
[28] https://www.istockphoto.com/photos/chrome-plating
[29] https://artizono.com/tungsten-carbide-vs-hard-chrome-a-comprehensive-comparison/
[30] http://nevada-outback-gems.com/base_ores/chromium_ore.htm
[31] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+Carbide
[32] http://www.wococarbide.com/uploads/2017-07-31/597edb1697a16.pdf
[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] https://knifesteelnerds.com/2019/07/15/carbide-types-in-knife-seels/
[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-cooating
[38] https://www.asbindustries.com/coating-materials/carbide-coating-materials
[39] https://met3dp.sg/tungsten-carbide-chromium-nickel-powderbest-heavy/
[40] https://www.hardfacetechnologies.com/zh/resources/frequently-asked-questions-upout-hardface-welding-enerstanding-what-it-is-and-how-it-is-usado
[41] https://www.gwstoolgroup.com/understanding-the-diferent-types-of-carbide-in-cutting-tools/
[42] https://eurotec-online.com/byg-bout-tungsten-vs-chromium-carbide-recharging
[43] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[44] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide
