Sisältövalikko
● Johdanto kovuuteen
● Kromi: Ominaisuudet ja kovuus
>> Keskeiset ominaisuudet
>> Kovuustiedot
>> Kromi seoksissa ja pinnoitteissa
● Volframikarbidi: Ominaisuudet ja kovuus
>> Keskeiset ominaisuudet
>> Kovuustiedot
>> Yhdistelmä luonne ja sitkeys
● Vertaileva analyysi: Kromi vs. volframikarbidi
>> Kovuuden vertailutaulukko
>> Keskeiset oivallukset
>> Reaalimaailman testaus
● Teollisuussovellus
>> Kromi
>> Volframikarbidi
>> Valintakriteerit teollisuudessa
● Ympäristö- ja taloudelliset näkökohdat
>> Ympäristövaikutukset
>> Taloudelliset tekijät
>> Kestävyys ja kierrätys
● Kovapinnoitteiden ja materiaalitieteiden edistysaskeleet
>> Vaihtoehdot ja innovaatiot
>> Tulevaisuuden trendit
>> Mikrorakenteen vertailu
>> Soveltuvuus
● Johtopäätös
● UKK: usein kysyttyjä kysymyksiä
>> 1. Mikä on kromin ja volframikarbidin mohs -kovuus?
>> 2. Miksi volframikarbidi on kovempi kuin kromi?
>> 3. Mikä on kulutuskestävämpi: kromi tai volframikarbidi?
>> 4. Onko volframikarbidi kalliimpi kuin kromipinnoitteet?
>> 5. Voidaanko kromia ja volframikarbidia käyttää keskenään?
● Viittaukset:
Materiaalien kovuuden ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää teollisuudessa valmistuksesta ja kaivostoiminnasta ilmailu- ja työkaluihin. Kaksi tunnetuinta kovaa materiaalia ovat kromi ja volframikarbidi , molemmat juhlitaan poikkeuksellisen kestävyytensä ja kulumisvastuksensa vuoksi. Mutta kun kyse on kysymyksestä, 'Mikä on vaikeampaa: kromi tai volframikarbidi? ', Vastaus on vivahteikkaampi kuin yksinkertainen numero. Tässä kattavassa artikkelissa tutkitaan niiden kiinteistöjä, teollisia sovelluksia ja niiden kovuuden takana olevaa tiedettä tarjoamalla yksityiskohtaisen vertailun, jota tukevat tiedot, asiantuntevat oivallukset ja visuaaliset apuvälineet.
Johdanto kovuuteen
Kovuus on materiaalin resistanssi muodonmuutokselle, naarmuuntumiselle tai sisennykselle. Se mitataan käyttämällä useita asteikkoja, yleisin olento:
- MOHS -kovuusasteikko: vaihtelee välillä 1 (talkki) - 10 (timantti), joka perustuu materiaalin kykyyn raaputtaa muita.
- Vickers -kovuus: mittaa kuorman alla tuotetun sisennyksen koon.
- Rockwell -kovuus: Käyttää tunkeutumisen syvyyttä suuren kuorman alla verrattuna esikuormaan.
Näiden asteikkojen ymmärtäminen on välttämätöntä materiaalien, kuten kromin ja volframikarbidin, vertaamiseksi, joita käytetään ympäristöissä, jotka vaativat poikkeuksellista kulumiskestävyyttä ja kestävyyttä.
Kromi: Ominaisuudet ja kovuus
Kromi (CR) on siirtymämetalli, joka tunnetaan hopeisesta kiiltostaan, korkeasta heijastavuudesta ja huomattavasta kovuudesta. Se on kolmanneksi vaikein elementti hiilen (timantin muodossa) ja boorin jälkeen.
Keskeiset ominaisuudet
| ominaisuuden |
arvo |
| Atominumero |
24 |
| Kiderakenne |
Kehokeskeinen kuutio (BCC) |
| Sulamispiste |
1 907 ° C (3 465 ° F) |
| Mohsin kovuus |
8.5 |
| Vickers -kovuus |
~ 1 060 MPa |
| Youngin moduuli |
279 GPA |
| Korroosionkestävyys |
Erinomainen |
| Tiheys |
7,19 g/cm³ |
Kovuustiedot
- MOHS -kovuus: Kromipisteet 8,5, mikä vaikeuttaa sitä kuin useimmat metallit, mutta pehmeämpi kuin korundi ja timantti.
- Vickers -kovuus: Noin 1 060 MPa, mikä on korkea puhtaalle metallille.
- Rockwell -kovuus: Chrome Pinnoitus voi saavuttaa jopa 69 HRC: n, mikä on erittäin vaikeaa teollisille pinnoitteille.
Kromin suuri kovuus tulee sen kiderakenteesta ja vahvoista metallisista sidoksista, mikä tekee siitä erittäin naarmuuntuvan. Se on kuitenkin myös hauras, rajoittaen sen käyttöä puhtaassa muodossa rakennesovelluksiin.
Kromi seoksissa ja pinnoitteissa
Kromia käytetään harvoin puhtaassa muodossaan rakenteellisiin tarkoituksiin sen haurauden vuoksi. Sen sijaan sitä käytetään yleisesti:
- Pinnoitusmateriaalina kovan, korroosiokestävän pinnan aikaansaamiseksi.
- Ruostumattomien teräksien seostuselementti, jossa se tarjoaa sekä kovuus- että korroosionkestävyyttä.
- Superseosissa sovelluksille, jotka vaativat vastustuskykyä hapettumiselle ja korkeille lämpötiloille.
Volframikarbidi: Ominaisuudet ja kovuus
Volframikarbidi (WC) on volframin ja hiilen yhdiste, ei puhdas elementti. Sen ainutlaatuinen kovuuden ja sitkeyden yhdistelmä tekee siitä katkelman työkalujen leikkaamisessa ja kulutuskeskien pinnoitteissa.
Keskeiset ominaisuudet
| ominaisuuden |
arvo |
| Kemiallinen kaava |
WC |
| Kiderakenne |
Kuusikulmainen |
| Sulamispiste |
2 870 ° C (5,198 ° F) |
| Mohsin kovuus |
9 |
| Vickers -kovuus |
1 700–2 600 MPa |
| Youngin moduuli |
530–700 GPA |
| Tiheys |
15,6 g/cm³ |
| Korroosionkestävyys |
Erinomainen (paitsi joissain hapoissa) |
Kovuustiedot
- MOHS -kovuus: volframikarbidnopeus 9: llä, vain timantin alapuolella.
- Vickers -kovuus: vaihtelee välillä 1 700 - 2 600 MPa, mikä on huomattavasti korkeampi kuin kromi.
- Rockwell -kovuus: ylittää usein 70 HRC: n erityisestä koostumuksesta ja käsittelystä riippuen.
Volframikarbidin poikkeuksellinen kovuus johtuu sen tiheästä, kovalenttisesti sitoutuneesta kiderakenteesta, joka kestää muodonmuutoksia ja naarmuuntumista jopa korkeissa lämpötiloissa.
Yhdistelmä luonne ja sitkeys
Volframikarbidia käytetään usein komposiitina, koboltin tai nikkelin kanssa sideaineena. Tämä yhdistelmä tarjoaa sekä äärimmäisen kovuuden että parannetun sitkeyden vähentäen haurautta puhdasta keramiikkaa verrattuna. Tuloksena on materiaali, joka kestää sekä korkeaa kulumista että merkittävää mekaanista jännitystä.
Vertaileva analyysi: Kromi vs. volframikarbidi
Keskuskysymykseen vastaaminen -*Mikä on vaikeampaa: kromi- tai volframikarbidi?* - Vertaamme niiden ominaisuuksia vierekkäin.
Kovuus vertailu
| ominaisuuskromi |
taulukon |
-volframikarbidi |
| Mohsin kovuus |
8.5 |
9 |
| Vickers -kovuus |
~ 1 060 MPa |
1 700–2 600 MPa |
| Rockwellin kovuus |
Jopa 69 HRC (pinnoitus) |
> 70 HRC (komposiitti) |
| Rakenne |
Elementaalimetalli (BCC) |
Yhdiste (kuusikulmainen) |
| Haureus |
Korkea |
Kohtalainen (kovempi) |
| Tiheys |
7,19 g/cm³ |
15,6 g/cm³ |
| Korroosionkestävyys |
Erinomainen |
Erinomainen (paitsi hapot) |
Keskeiset oivallukset
- Volframikarbidi on vaikeampaa kuin kromi kaikilla suurilla kovuusasteikolla, mukaan lukien Mohs, Vickers ja Rockwell.
- Kulutusvastus: volframikarbidin ylivoimainen kovuus johtaa parempaan kulumiseen, mikä tekee siitä ihanteellisen korkean stressin, hankaavien ympäristöjen kanssa.
- Haureus vs. sitkeys: Kromi on hauraampaa, kun taas volframikarbidi, vaikkakin kova, tarjoaa myös suuremman sitkeyden komposiittisen luonteensa vuoksi.
- Käsittely ja kustannukset: Volframikarbidipinnoitteet ovat kalliimpia ja haastavampia käsitellä, mutta ne tarjoavat pidemmän käyttöiän vaativissa sovelluksissa.
Reaalimaailman testaus
Laboratorio- ja teollisuusympäristöissä volframikarbidi ylittää jatkuvasti kromin kulutus- ja kulutuskokeissa. Esimerkiksi ASTM G65: n kuivana hiekka/kumipyörän hankauskokeessa volframikarbidipinnoitteet kestävät useita kertoja pidempään kuin kova kromi samoissa olosuhteissa.
Teollisuussovellus
Kromi
- Kromipinnoitus: Käytetään koristeellisiin viimeistelyihin, korroosionkestävyyteen ja maltilliseen kulutussuojaan autojen osissa, työkaluissa ja laitteissa.
- Seostamiselementti: Ruostumattoman teräksen välttämätön korroosionkestämiseksi.
- Heijastavat pinnat: käytetään peileissä, optisissa laitteissa ja valaistuksessa sen korkean heijastavuuden vuoksi.
Volframikarbidi
- Leikkaustyökalut: porat, päätymyllyt ja sahaterät metallintyöstöön, kaivostoimintaan ja rakentamiseen.
- Käytä osia: rullat, suuttimet, suuttimet ja panssarit lävistys ampumatarvikkeet.
- Pinnoitteet: Levitetään äärimmäiselle hankaukselle alttiille pinnoille, kuten öljy- ja kaasuporauslaitteille ja teollisuusteloille.
- Korut: Rings ja tarkkailee naarmuuntumista ja kestävyyttä.
Valintakriteerit teollisuudessa
Kun valitaan kromin ja volframikarbidin välillä, insinöörit harkitsevat:
- Vaadittava kovuus ja käytä elämää
- Käyttöympäristö (syövyttävä, hankaava tai korkea lämpötila)
- Kustannusrajoitukset
- Helppo levitys tai korjaus
- Ympäristömääräykset (esim. Heksavalentit kromirajoitukset)
Ympäristö- ja taloudelliset näkökohdat
Ympäristövaikutukset
- Kromi: Joissakin pinnoitusprosesseissa käytetty kuusiarvoinen kromi (CR (VI)) on erittäin myrkyllinen ja syöpää aiheuttava. Monien maiden ympäristömääräykset rajoittavat sen käyttöä, mikä johtaa turvallisempien vaihtoehtojen etsimiseen.
- Volframikarbidi: pidetään yleensä vähemmän vaarallisina, vaikka volframin louhinnassa ja jauheenkäsittelyssä on omat ympäristöjalanjälkensä. Koboltin käyttö sideaineena herättää myös terveys- ja turvallisuusongelmia.
Taloudelliset tekijät
- Kromi: Kromipinnoitus on suhteellisen edullinen ja laajalti saatavana, mikä tekee siitä kustannustehokkaan monille sovelluksille.
- Volframikarbidi: Kalliimpi raaka -ainekustannusten ja monimutkaisten valmistusprosessien takia, mutta tarjoaa pidemmän käyttöiän ja vähentyneen ylläpidon vaativissa ympäristöissä.
Kestävyys ja kierrätys
Sekä kromi- että volframikarbidi voidaan kierrättää. Käytetyt volframikarbidityökalut kerätään usein ja uudelleenkäsitetään uusiksi työkaluiksi, vähentäen jätteitä ja säilyttäviä resursseja. Kromaattiset osat voidaan myös irrottaa ja korvata, vaikka prosessia on hoidettava huolellisesti ympäristön saastumisen välttämiseksi.
Kovapinnoitteiden ja materiaalitieteiden edistysaskeleet
Vaihtoehdot ja innovaatiot
Ympäristömääräyksien ja suorituskyvyn vaatimusten kasvaessa tutkijat kehittävät uusia kovia pinnoitteita ja materiaaleja:
-Fysikaalinen höyryn laskeuma (PVD) ja kemiallinen höyryn laskeutuminen (CVD): Käytetään ultrakarvaisten pinnoitteiden, kuten titaanitridin (TIN) ja timanttimaisen hiilen (DLC), levittämiseen, jotka voivat joskus ylittää jopa volframikarbidin tietyissä sovelluksissa.
- Keraamiset matriisikomposiitit: tarjoa yhdistelmä äärimmäistä kovuutta ja parannetun sitkeyden.
- Nanorakenteiset pinnoitteet: Nanomittakaavalle jalostamalla viljakoko, materiaalitieteilijät voivat lisätä kovuutta ja kuluttaa kestävyyttä perinteisten rajojen ulkopuolella.
Tulevaisuuden trendit
-Ympäristöystävälliset pinnoitteet: Vaarallisten kromipinnoitteiden korvaaminen kolmiuloisella kromilla tai muilla myrkyttömillä vaihtoehdoilla.
- Parannettu sitkeys: Uusien volframikarbidiluokkien kehittäminen parannetulla murtumiskestävyydellä.
- Älykkäät pinnoitteet: Materiaalit, jotka voivat itse parantaa tai osoittaa kulumisen, pidentäen käyttöiän käyttöikää ja vähentää ylläpitokustannuksia.
Mikrorakenteen vertailu
Sovellusten soveltuvuussovellustyyppi
| paras |
valinta |
syy |
| Äärimmäisen kulutuskestävyys |
Volframikarbidi |
Ylivoimainen kovuus ja sitkeys |
| Korroosionkestävyys |
Kromi |
Erinomainen monissa ympäristöissä |
| Korkean lämpötilan vakaus |
Volframikarbidi |
Ylläpitää kovuutta korkealla t |
| Kustannusherkät sovellukset |
Kromi |
Alhaisemmat kustannukset, helpompi käsittely |
| Tarkkuusleikkaustyökalut |
Volframikarbidi |
Ylläpitää terävyyttä, kestävyyttä |
Johtopäätös
Kun verrataan kromin ja volframikarbidin kovuutta, volframikarbidi on yksiselitteisesti vaikeampi materiaali. Se ylittää kromin Mohs-, Vickers- ja Rockwell-kovuusasteikoilla, ja sen ylivoimainen kulutuskestävyys tekee siitä valittujen materiaalien korkean stressin, hankaavien ja korkean lämpötilan teollisuussovellusten suhteen. Kromi, vaikka se on edelleen poikkeuksellisen kova ja arvostettu korroosionkestävyydestään ja esteettisestä vetovoimasta, ei voi vastata volframikarbidin suorituskykyä ympäristöissä, joissa vaaditaan maksimaalinen kovuus ja kestävyys.
Valinta näiden kahden välillä riippuu kuitenkin erityisestä sovelluksesta. Kromia suositaan sen kustannustehokkuuteen, käsittelyn helppouden ja korroosionkestävyyteen, etenkin koristeellisissa ja kohtalaisissa kulumisasetuksissa. Volframikarbidi, jolla on korkeammat kustannukset ja prosessoinnin monimutkaisuus, on varattu vaativimmille tehtäville, joissa pitkäikäisyys ja äärimmäinen kovuus ovat ensiarvoisen tärkeitä.
Materiaalitieteen edistyessä uudet pinnoitteet ja komposiitit voivat edelleen muuttaa maisemaa, mutta toistaiseksi volframikarbidi on edelleen teollisen kovuuden vertailuarvo, kun kromi pitää paikkansa monipuolisena, kustannustehokkaana ja korroosionkestävänä vaihtoehtona.
UKK: usein kysyttyjä kysymyksiä
1. Mikä on kromin ja volframikarbidin mohs -kovuus?
Kromin mohs -kovuus on 8,5, kun taas volframiekarbidipisteet 9, mikä tekee volframikarbidista kovempaa.
2. Miksi volframikarbidi on kovempi kuin kromi?
Volframikarbidin kovuus johtuu sen tiheästä, kovalenttisesti sitoutuneesta kuusikulmainen kiderakenne, joka vastustaa muodonmuutoksia ja naarmuuntumista tehokkaammin kuin kromin BCC -rakenteen metallisidokset.
3. Mikä on kulutuskestävämpi: kromi tai volframikarbidi?
Volframikarbidi on huomattavasti kulutuskestävämpi sen ylivoimaisen kovuuden ja sitkeyden vuoksi, mikä tekee siitä ihanteellisen työkalujen ja korkean vaatteiden teollisuuskomponenttien leikkaamiseen.
4. Onko volframikarbidi kalliimpi kuin kromipinnoitteet?
Kyllä, volframikarbidipinnoitteet ovat kalliimpia tuottaa ja prosessoida, mutta ne tarjoavat pidemmän käyttöiän ja paremman suorituskyvyn äärimmäisissä ympäristöissä, mikä korvaa usein korkeammat alkuperäiset kustannukset.
5. Voidaanko kromia ja volframikarbidia käyttää keskenään?
Ei, niitä ei voida käyttää keskenään. Jokaisella materiaalilla on ainutlaatuiset ominaisuudet, jotka sopivat tiettyihin sovelluksiin. Volframikarbidi on paras äärimmäisen kulumis- ja korkean stressiympäristöjen kannalta, kun taas kromi on edullinen korroosionkestävyyden ja halvempien sovellusten suhteen.
Viittaukset:
[1] https://byg.com/en/recargue-de-tingsteno-vs-carburo-de-cromo/
.
[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] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-vs-hard-chrome-whats-the-defference/
.
[8] https://www.electrro-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
.
.
.
.
[15] https://tampasteel.com/what-are-the-strongest-metals/
.
.
[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/hardnesses_of_the_elements_(data_page)
[22] https://outils.it/en/tungsten-carbide/
[23] https://www.alfotech.eu/services/hard-metal-coing
[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-plating
.
[30] http://nevada-tback-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
.
[34] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-hardness-conversion-table.html
[35] https://knifestalnerds.com/2019/07/15/carbide-types-in-nife-steels/
[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-cooting
.
.
.
.
.
[43] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[44] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide
