Sisältövalikko
● Johdanto volframikarbidiin
>> Volframikarbidin sovellukset
● Johdanto volframiterästä
>> Volframiteräksen sovellukset
● Volframikarbidin ja volframin teräksen vertailu
● Edistyneitä sovelluksia ja kehitystä
>> Volframikarbidi ilmailu-
>> Volframiteräs autoteollisuudessa
>> Nanoteknologia ja komposiittimateriaalit
>> Lisäaineiden valmistus
● Ympäristö- ja terveysnäkökohdat
● Johtopäätös
● Usein kysyttyjä kysymyksiä
>> 1. Mikä on tärkein ero volframikarbidin ja volframin teräksen välillä?
>> 2. Mikä materiaali on vaikeampaa, volframikarbidia tai volframiterästä?
>> 3. Mitkä ovat volframikarbidin tyypilliset sovellukset?
>> 4. Voiko volframiterästä käyttää korkean lämpötilan sovelluksissa?
>> 5. Onko volframikarbidi kalliimpaa kuin volframiesteräs?
● Viittaukset:
Volframikarbidi ja volframiteräs sekoitetaan usein keskenään samanlaisten nimien ja ominaisuuksiensa vuoksi, mutta ne ovat erillisiä materiaaleja, joilla on erilaiset koostumukset ja sovellukset. Tässä artikkelissa pohdimme eroja Volframikarbidi ja volframiteräs, tutkimalla niiden koostumuksia, ominaisuuksia ja käyttöä.
Johdanto volframikarbidiin
Volframikarbidi, jolla on kemiallinen kaava WC, on yhdiste, joka on valmistettu yhtä suurista osista volframi- ja hiiliatomeista. Se on tunnettu poikkeuksellisesta kovuudestaan, joka on 9–9,5 MOHS -kovuusasteikolla, mikä tekee siitä yhden vaikeimmista tunnetuista aineista, toiseksi vain timantille. Tämä kovuus yhdistettynä suureen lujuuteen ja kulumiskestävyyteen ja korroosioon tekee volframikarbidista ihanteellisen materiaalin työkalujen, porausbittien ja kulutuskesistenttien osien leikkaamiseen.
Volframikarbidin koostumus ja rakenne
Volframikarbidi muodostaa kuusikulisen kiderakenteen, joka myötävaikuttaa sen suureen jäykkyyteen ja tiheyteen. Se on noin kolme kertaa niin jäykkä kuin teräs, nuoren moduulin ollessa noin 530–700 GPA. Volframikarbidin korkea tiheys, noin 15,6 g/cm³, on melkein kaksi kertaa teräs.
Volframikarbidin sovellukset
1. Leikkaustyökalut: Volframikarbidia käytetään laajasti leikkaustyökalujen valmistuksessa sen suuren kovuuden ja kulutuskestävyyden vuoksi. Se mahdollistaa nopeamman leikkausnopeuden ja pidemmän työkalun käyttöikän nopeaan teräkseen verrattuna.
2. Porausbittit: Kaivos- ja poraussovelluksissa volframikarbidivinkkejä käytetään kovien materiaalien avulla tehokkaasti.
3. Panssarin lävistys ampumatarvikkeet: Sen äärimmäinen kovuus tekee volframikarbidista, joka sopii panssarien lävistyskierrosten tuottamiseen.
4. Korut ja kirurgiset instrumentit: Korroosionkestävyyden ja kovuuden vuoksi volframikarbidia käytetään korujen ja kirurgisten instrumenttien valmistukseen.
5. Kulutuskeskeiset osat: volframikarbidia käytetään myös komponenteissa, jotka vaativat suurta kulumiskestävyyttä, kuten suuttimia ja tiivisteitä.
6.
Johdanto volframiterästä
Volframiteräs, jota usein kutsutaan nopeaksi teräkseksi tai työkaluteräkseksi, on seos, joka sisältää volframia ensisijaisena komponenttina. Se valmistetaan lisäämällä volframi sulaan teräkseen teräksenvalmistusprosessin aikana, mikä johtaa materiaaliin, jonka volframipitoisuus on tyypillisesti 15–25%. Volframiteräs tunnetaan suuresta kovuudestaan ja kulutuskestävyydestään, vaikka se ei ole niin kova kuin volframikarbidi. Sitä käytetään yleisesti sorvityökaluissa, porausbitteissä ja muissa leikkausvälineissä, joissa tarvitaan nopeaa toimintaa.
Volframin teräskoostumus ja ominaisuudet
Volframiteräs kuuluu sementoitujen karbidien luokkaan, mutta se eroaa volframikarbidista sen alemman volframipitoisuuden ja erilaisen valmistusprosessin vuoksi. Sen kovuus on noin HRC 85-92, mikä on alhaisempi kuin volframikarbidi, mutta silti erittäin korkea verrattuna muihin teräsiin.
Volframiteräksen sovellukset
1. Nopea leikkuulaite: volframiesterästä käytetään nopeiden leikkaustyökaluissa johtuen sen kyvystä ylläpitää kovuutta korkeissa lämpötiloissa.
2. Porausbittiä ja sorvityökaluja: Sitä käytetään yleisesti porauspalasissa ja sorastyökaluissa sen kestävyyden ja kulumiskestävyyden vuoksi.
3. Lasi- ja laattaleikkurit: Volframiterästä käytetään myös lasi- ja laattaleikkureissa sen kovuuden ja muodonmuutoksen kestävyyden vuoksi.
4. Koneistustyökalut: Sen korkea kulumiskestävyys tekee siitä sopivan työkaluihin, jotka vaativat tarkkuutta ja kestävyyttä.
5. Autoteollisuuden komponentit: Volfram -terästä käytetään autoteollisuudessa komponenteille, jotka vaativat suurta lujuutta ja kestävyyttä.
Volframikarbidi- ja volframiteräsominaisuuden
| vertailu |
volframikarbidin |
volframiterästä |
| Koostumus |
Volframi ja hiili (WC) |
Teräksellä oleva volframi (15-25% volframi) |
| Kovuus |
Mohs-kovuus: 9-9,5, Vickers-kovuus: noin 2600 |
Vickers-kovuus: Noin 10 k, HRC 85-92 |
| Valmistusprosessi |
Jauhemetallurgia koboltti -sideaineella |
Teräsvalmistusprosessi volframilisällä |
| Sovellukset |
Leikkaustyökalut, porauspalat, kulumiskeskukset, korut, kirurgiset instrumentit |
Nopeat leikkuut työkalut, porauspalat, sorvityökalut, lasi- ja laattaleikkurit |
| Tiheys |
Noin 15,6 g/cm³ |
Alhaisempi kuin volframikarbidi, samanlainen kuin teräs |
| Lämmönjohtavuus |
Korkea lämmönjohtavuus (noin 110 W/(M · K)) |
Alempi lämmönjohtavuus verrattuna volframikarbidiin |
Edistyneitä sovelluksia ja kehitystä
Volframikarbidi ilmailu-
Volframikarbidia käytetään ilmailu- ja avaruustilassa sen korkean lujuus-painosuhteen ja äärimmäisten lämpötilojen kestävyyden saavuttamiseksi. Sitä käytetään usein rakettisuuttimissa ja muissa komponenteissa, jotka vaativat suurta kestävyyttä.
Volframiteräs autoteollisuudessa
Autoteollisuudessa volframiterästä käytetään korkean suorituskyvyn moottorin komponenttien valmistukseen, koska se kykenee kestämään korkeita lämpötiloja ja kulumista.
Nanoteknologia ja komposiittimateriaalit
Viimeaikaiset nanoteknologian edistykset ovat johtaneet komposiittimateriaalien kehittämiseen, jotka yhdistävät volframikarbidin muihin materiaaleihin sen ominaisuuksien parantamiseksi edelleen. Näitä komposiitteja tutkitaan edistyneissä sovelluksissa kenttien, kuten energian varastoinnin ja biolääketieteellisten laitteiden kanssa.
Lisäaineiden valmistus
Lisäaineiden valmistustekniikoita, kuten 3D -tulostusta, kehitetään monimutkaisten volframikarbidiosien tuottamiseksi parannetulla tehokkuudella ja vähentyneellä jätteellä. Tällä tekniikalla on merkittävä potentiaali häiritä perinteisiä valmistusmenetelmiä sallimalla monimutkaisten geometrioiden luomisen, joita ei voida saavuttaa tavanomaisilla koneistustekniikoilla [5].
Ympäristö- ja terveysnäkökohdat
Sekä volframikarbidilla että volframiteräksellä on ympäristö- ja terveysvaikutuksia. Volframin louhinnassa voi olla ympäristövaikutuksia, ja altistuminen volframikarbidipölylle valmistuksen aikana voi aiheuttaa terveysriskejä. Siksi valmistajien on noudatettava tiukkoja turvallisuusprotokollia ja ympäristömääräyksiä. Volframikarbidin kierrätys on myös ratkaisevan tärkeää, koska se auttaa vähentämään jätteitä ja säästämään resursseja. Noin 30 - 35% volframista kierrätetään maailmanlaajuisesti [8].
Johtopäätös
Yhteenvetona voidaan todeta, että vaikka sekä volframikarbidi että volframiteräs tunnetaan kovuudestaan ja kulutuskestävyydestään, ne ovat erillisiä materiaaleja, joilla on erilaiset koostumukset ja sovellukset. Volframikarbidi on volframin ja hiilen yhdiste, joka on tunnettu sen äärimmäisestä kovuudesta ja käytöstä leikkausvälineiden ja kulutuskesistenttien osien suhteen. Volfram-teräs puolestaan on volfrahaa sisältävä seos, ja sitä käytetään nopeiden leikkaustyökaluissa ja muissa sovelluksissa, joissa vaaditaan suurta kovuutta, mutta ei volframikarbidin laajuudessa.
Usein kysyttyjä kysymyksiä
1. Mikä on tärkein ero volframikarbidin ja volframin teräksen välillä?
Suurin ero on niiden koostumus- ja valmistusprosessissa. Volframikarbidi on volframin ja hiilen yhdiste, joka on valmistettu jauhemetallurgian kautta, kun taas volframiesteräs on teräsprosessin kautta tuotettu volframi -seos.
2. Mikä materiaali on vaikeampaa, volframikarbidia tai volframiterästä?
Volframikarbidi on huomattavasti vaikeampaa kuin volframiteräs, jonka mohs-kovuus on 9-9,5 verrattuna volframiteräksen HRC 85-92.
3. Mitkä ovat volframikarbidin tyypilliset sovellukset?
Volframikarbidia käytetään yleisesti työkalujen, porausbittien, kulutuskesistenttien osien, korujen ja kirurgisten instrumenttien leikkaamiseen sen poikkeuksellisen kovuuden ja kulumiskestävyyden vuoksi.
4. Voiko volframiterästä käyttää korkean lämpötilan sovelluksissa?
Kyllä, volframiteräs voi ylläpitää kovuuttaan korkeissa lämpötiloissa, joten se sopii nopeaan leikkaustyökaluihin ja muihin sovelluksiin, joissa lämmönkestävyys on tärkeää.
5. Onko volframikarbidi kalliimpaa kuin volframiesteräs?
Volframikarbidi on yleensä kalliimpaa kuin volframiteräs sen monimutkaisen valmistusprosessin ja korkeamman volframipitoisuuden vuoksi.
Viittaukset:
.
.
[3] https://www.kovametalli-.com/manufacturing.html
.
.
[6] https://www.iqsdirectory.com/articles/tungsten/tungsten-metal.html
[7] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
.
[9] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/process.html
[10] https://www.skyquesttt.com/report/tungsten-carbide-market
[11] https://be-cu.com/blog/tungsten-steel-vs-tengsten-carbide/
[12] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[13] https://www.psmindustries.com/yillik/tungsten-carbide-manufacturing-process
[14] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16168748/
.
.
[17] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[18.
[19] https://www.itia.info/health-environment/
.
