Menu ng nilalaman
● Panimula sa Tungsten Carbide
● Gaano kahirap ang Tungsten Carbide?
>> MOHS Hardness Scale
● Ang mga materyales na mas mahirap kaysa sa tungsten carbide
>> 1. Diamond
>> 2. Cubic Boron Nitride (CBN)
>> 3. Boron Carbide
>> 4. Iba pang mga superhard na materyales
● Paghahambing ng talaan ng katigasan
● Bakit napakahirap ng Tungsten Carbide?
>> Mga kadahilanan na nakakaapekto sa katigasan
● Ang agham ng katigasan: pagsukat at pag -unawa
>> Mga uri ng mga pagsubok sa tigas
>> Tigas kumpara sa katigasan
● Ang mga aplikasyon ng tungsten carbide at mas mahirap na mga materyales
>> Tungsten Carbide
>> Diamond
>> Cubic boron nitride
>> Boron Carbide
● Mga limitasyon at trade-off
>> Ang balanse sa engineering
● Kamakailang pagsulong sa mga superhard na materyales
>> Wurtzite boron nitride
>> Pinagsama -samang mga nanorod ng brilyante
>> Rhenium Diboride
● Konklusyon
● FAQ: Madalas na nagtanong
>> 1. Ano ang katigasan ng Mohs ng tungsten carbide?
>> 2. May anumang mas mahirap kaysa sa Tungsten Carbide?
>> 3. Bakit hindi ginagamit ang Diamond para sa lahat ng mga tool sa pagputol kung ito ang pinakamahirap?
>> 4. Paano ihahambing ang cubic boron nitride sa tungsten carbide?
>> 5. Anong mga kadahilanan ang nakakaapekto sa tigas ng tungsten carbide?
● Mga pagsipi:
Ang Tungsten Carbide ay ipinagdiriwang sa mga industriya para sa pambihirang tigas, tibay, at paglaban sa pagsusuot. Ngunit ang anumang bagay ay mas mahirap kaysa sa Tungsten Carbide? Ang komprehensibong artikulo na ito ay galugarin ang agham ng katigasan, inihahambing Ang Tungsten Carbide sa iba pang mga materyales na superhard, at ipinapaliwanag kung saan ang bawat materyal ay higit na mahusay. Kasabay nito, makikita mo ang mga naglalarawan na diagram at mga talahanayan upang makatulong na mailarawan ang mga konsepto na ito.
Panimula sa Tungsten Carbide
Ang Tungsten Carbide (WC) ay isang compound ng kemikal na binubuo ng pantay na bahagi tungsten at carbon atoms. Sa pangunahing form nito, ito ay isang pinong kulay -abo na pulbos, ngunit madalas itong pinindot at sintered sa solidong mga hugis para magamit sa mga tool at makinarya. Ang natatanging kumbinasyon ng katigasan, katigasan, at paglaban sa pagsusuot ay ginagawang kailangang -kailangan sa mga industriya na nagmula sa pagmimina hanggang sa pagmamanupaktura.
Gaano kahirap ang Tungsten Carbide?
MOHS Hardness Scale
Ang scale ng MOHS ay nagraranggo ng mga mineral sa pamamagitan ng kanilang kakayahang kumamot sa isa't isa, mula sa 1 (talc) hanggang 10 (brilyante).
- Tungsten Carbide: 9–9.5 sa scale ng MOHS.
- Vickers Hardness: 2400–3000 HV.
- Rockwell Hardness (HRA): 89–95 HRA (tinatayang 69–81 HRC).
Inilalagay nito ang tungsten carbide sa ibaba lamang ng brilyante, ang pinakamahirap na kilalang likas na materyal.
Ang mga materyales na mas mahirap kaysa sa tungsten carbide
Sa kabila ng kahanga -hangang katigasan nito, maraming mga materyales ang lumampas sa tungsten carbide:
1. Diamond
- Mohs Hardness: 10
- Vickers Hardness: Hanggang sa 10,000 HV
- Paglalarawan: Ang pinakamahirap na kilalang likas na materyal, na binubuo ng mga carbon atoms sa isang tetrahedral lattice.
- Mga aplikasyon: pagputol, paggiling, pagbabarena, alahas.
2. Cubic Boron Nitride (CBN)
- Mohs tigas: 9.5–10
- Vickers Hardness: Hanggang sa 4800 HV
- Paglalarawan: Synthetic material, pangalawa lamang sa brilyante sa tigas, ngunit may mas mahusay na katatagan ng kemikal sa mataas na temperatura.
- Mga Aplikasyon: Mga tool sa pagputol para sa mga matigas na steel, abrasives.
3. Boron Carbide
- Mohs tigas: 9.5
- Vickers Hardness: 2900–3800 HV
- Paglalarawan: Labis na mahirap ceramic, pangatlong pinakamahirap na kilalang materyal.
- Mga Aplikasyon: Armor, abrasives, Neutron Absorber.
4. Iba pang mga superhard na materyales
- Rhenium Diboride (Reb₂): Synthetic, MOHS ~ 9.5
- Wurtzite boron nitride: gawa ng tao, potensyal na mas mahirap kaysa sa brilyante sa ilalim ng ilang mga kundisyon.
Comparative Hardness Table
| Material |
Mohs Hardness |
Vickers Hardness (HV) |
Karaniwang Mga Kaso sa Paggamit |
| Diamond |
10 |
Hanggang sa 10,000 |
Pagputol, abrasives, alahas |
| Cubic boron nitride |
9.5–10 |
Hanggang sa 4800 |
Ang pagputol ng matigas na bakal, abrasives |
| Boron Carbide |
9.5 |
2900–3800 |
Armor, abrasives, nuclear application |
| Tungsten Carbide |
9–9.5 |
2400–3000 |
Mga tool sa pagputol, pagmimina, magsuot ng mga bahagi |
| Alumina (al₂o₃) |
9 |
1200–1800 |
Keramika, mga de -koryenteng insulators |
| Matigas na bakal |
7–8.5 |
800–900 |
Mga tool, mga bahagi ng makina |
Bakit napakahirap ng Tungsten Carbide?
Ang tigas ni Tungsten Carbide ay isang resulta ng natatanging istraktura ng atom:
- Crystal Structure: Hexagonal Close-Packed (HCP) Lattice.
- Bonding: Ang mga malakas na bono ng covalent sa pagitan ng mga tungsten at carbon atoms ay bumubuo ng isang mahigpit, matatag na sala -sala na lumalaban sa pagpapapangit.
- Density: Mataas na density (15.6 g/cm³), na nag -aambag sa katatagan nito.
Mga kadahilanan na nakakaapekto sa katigasan
- Laki ng butil: Ang mas pinong butil ay nagdaragdag ng katigasan ngunit bawasan ang katigasan.
- Nilalaman ng Binder: Ang mas mababang binder ng kobalt ay nagdaragdag ng katigasan ngunit maaaring gawing mas malutong ang materyal.
- Proseso ng Sintering: Ang mas mataas na temperatura at na -optimize na mga oras ay nagpapabuti sa density at tigas.
Ang agham ng katigasan: pagsukat at pag -unawa
Ang katigasan ay isang kumplikadong pag -aari na maaaring masukat sa maraming paraan. Sa pangkalahatan ito ay tumutukoy sa paglaban ng isang materyal sa pagpapapangit, pagkiskis, o indentation.
Mga uri ng mga pagsubok sa tigas
- Mohs tigas: Qualitative, batay sa paglaban sa simula.
- Vickers tigas: dami, sinusukat ang laki ng isang indentation na naiwan ng isang brilyante na pyramid sa ilalim ng isang kilalang puwersa.
- Rockwell Hardness: Sinusukat ang lalim ng pagtagos sa ilalim ng pag -load.
Ang bawat pagsubok ay nagbibigay ng iba't ibang mga pananaw. Para sa mga pang -industriya na aplikasyon, ang Vickers at Rockwell ay mas tumpak at paulit -ulit kaysa sa MOHS.
Tigas kumpara sa katigasan
Mahalaga na makilala sa pagitan ng katigasan at katigasan. Ang katigasan ay paglaban sa gasgas o indentation, habang ang katigasan ay ang kakayahang sumipsip ng enerhiya at pigilan ang bali. Halimbawa, ang baso ay mahirap ngunit hindi matigas - madali itong kumalas. Ang Tungsten Carbide ay nagbabalanse ng mataas na tigas na may kapaki -pakinabang na katigasan, na ginagawang mas praktikal kaysa sa brilyante para sa maraming mga aplikasyon.
Ang mga aplikasyon ng tungsten carbide at mas mahirap na mga materyales
Tungsten Carbide
- Mga tool sa pagputol: Mga Bits ng Drill, End Mills, Saw Blades.
- Pagmimina: Mga Tip sa Drill, Crusher Plates.
- Makinarya ng Pang-industriya: Mga Nozzle, Valves, Mga Partido na Lumalaban sa Wear.
- Alahas: Mga singsing, panonood ng mga banda dahil sa paglaban sa simula.
Diamond
- Pang-industriya na paggupit at paggiling: Mga lagari ng brilyante na may mga gulong at paggiling gulong.
- Mga abrasives: buli at lapping.
- Electronics: Heat sink, semiconductors.
Cubic boron nitride
- Machining hard steels: pagputol ng mga tool para sa industriya ng automotiko at aerospace.
- Mga ABRASIVES: Ang paggiling ng mga gulong para sa machining machining.
Boron Carbide
- Armor ng Katawan: Magaan, Mga Vests na lumalaban sa Bullet.
- Mga abrasives: lapping at polishing hard material.
- Industriya ng Nuklear: Neutron Absorber Rods.
Mga limitasyon at trade-off
Habang ang katigasan ay mahalaga, ang mga ultra-hard na materyales ay madalas na may mga trade-off:
- Brittleness: Ang mga mas mahirap na materyales tulad ng Diamond at CBN ay maaaring maging mas malutong kaysa sa Tungsten Carbide, na ginagawang madaling kapitan ng chipping sa ilalim ng epekto.
- Gastos: Ang brilyante at CBN ay makabuluhang mas mahal upang makagawa kaysa sa tungsten carbide.
- Machinability: Ang mga materyal na ultra-hard ay mahirap hubugin at tapusin, na madalas na nangangailangan ng dalubhasang kagamitan.
- katatagan ng thermal: Diamond, habang labis na mahirap, gumanti sa bakal sa mataas na temperatura, nililimitahan ang paggamit nito sa bakal na machining.
Ang balanse sa engineering
Ang mga inhinyero ay dapat balansehin ang katigasan na may katigasan, gastos, at iba pang mga pag -aari. Halimbawa, ang tungsten carbide ay madalas na pinili para sa pagsasama nito ng katigasan at katigasan, habang ang brilyante ay nakalaan para sa mga aplikasyon kung saan ang maximum na tigas ay mahalaga at ang gastos ay nabigyang -katwiran.
Kamakailang pagsulong sa mga superhard na materyales
Ang materyal na agham ay patuloy na itinutulak ang mga hangganan ng tigas. Ang kamakailang pananaliksik ay gumawa ng mga bagong materyal na sintetiko na karibal o kahit na lumampas sa brilyante sa ilalim ng ilang mga kundisyon.
Wurtzite boron nitride
- Istraktura: Katulad sa brilyante ngunit may mga boron at nitrogen atoms.
- Potensyal: Sa ilalim ng matinding presyon, ang wurtzite boron nitride ay maaaring lumampas sa katigasan ni Diamond.
- Mga aplikasyon: higit sa lahat ay eksperimentong pa rin, ngunit nangangako para sa pagputol sa hinaharap at nakasasakit na mga tool.
Pinagsama -samang mga nanorod ng brilyante
- Paglalarawan: Synthetic nanocrystalline diamante na may tigas na mas malaki kaysa sa natural na brilyante.
- Kahalagahan: Ang mga materyales na ito ay ginawa sa ilalim ng matinding panggigipit at may natatanging mga katangian, tulad ng mas mataas na paglaban sa indentation.
Rhenium Diboride
- Pagtuklas: Unang synthesized noong unang bahagi ng 2000s.
- Mga Katangian: katigasan na malapit sa CBN, na may higit na mahusay na machinability kumpara sa brilyante.
- Mga Potensyal na Paggamit: Mga Coatings na Mataas at Mga tool sa Pagputol.
Ang mga pagsulong na ito ay maaaring isang araw na humantong sa mga bagong henerasyon ng mga tool at sangkap na higit sa mga kasalukuyang materyales sa mga tuntunin ng katigasan at tibay.
Konklusyon
Ang Tungsten Carbide ay nakatayo bilang isa sa mga pinakamahirap na materyales na inhinyero, na may katigasan ng MOHS na 9-9.5, na ginagawang napakahalaga para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng matinding paglaban sa pagsusuot at tibay. Gayunpaman, ang ilang mga materyales - pinaka -kapansin -pansin na brilyante, cubic boron nitride, at boron carbide - ay mas mahirap. Ang bawat isa sa mga materyales na ito ay nakakahanap ng angkop na lugar, pagbabalanse ng katigasan, katigasan, gastos, at iba pang mga pag -aari para sa mga tiyak na pang -industriya na pangangailangan.
Ang pag -unawa sa hierarchy ng materyal na tigas ay mahalaga para sa pagpili ng tamang tool o sangkap para sa hinihingi na mga kapaligiran. Tulad ng pagsulong ng materyal na agham, patuloy kaming natuklasan at mga sangkap ng engineer na nagtutulak sa mga hangganan ng kung ano ang posible sa mga tuntunin ng katigasan at pagganap.
FAQ: Madalas na nagtanong
1. Ano ang katigasan ng Mohs ng tungsten carbide?
Ang Tungsten Carbide ay may tigas na Mohs na 9-9.5, na inilalagay ito sa ilalim ng brilyante at ginagawa itong isa sa mga pinakamahirap na materyales na ginamit sa industriya.
2. May anumang mas mahirap kaysa sa Tungsten Carbide?
Oo. Diamond (MOHS 10), cubic boron nitride (MOHS 9.5–10), at boron carbide (MOHS 9.5) ay lahat ay mas mahirap kaysa sa tungsten carbide.
3. Bakit hindi ginagamit ang Diamond para sa lahat ng mga tool sa pagputol kung ito ang pinakamahirap?
Ang brilyante ay mahal, maaaring maging reaktibo ng kemikal na may bakal sa mataas na temperatura, at malutong. Nag -aalok ang Tungsten Carbide ng isang mas mahusay na balanse ng katigasan, katigasan, at gastos para sa maraming mga aplikasyon.
4. Paano ihahambing ang cubic boron nitride sa tungsten carbide?
Ang cubic boron nitride ay mas mahirap at mas chemically matatag sa mataas na temperatura, na ginagawang perpekto para sa pagputol ng mga matigas na steel. Gayunpaman, ito ay mas mahal at hindi gaanong matigas kaysa sa tungsten carbide.
5. Anong mga kadahilanan ang nakakaapekto sa tigas ng tungsten carbide?
Ang laki ng butil, nilalaman ng binder (karaniwang kobalt), at mga kondisyon ng pagsasala ay nakakaimpluwensya sa katigasan ng tungsten carbide. Ang mas pinong butil at mas mababang nilalaman ng binder ay nagdaragdag ng katigasan ngunit maaaring mabawasan ang katigasan.
Mga pagsipi:
[1] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-differences-explained/
[2] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
.
[4] https://www.zhongbocarbide.com/what-is-the-hardness-of-tungsten-carbide.html
[5] https://www.zhongbocarbide.com/how-sr
[6] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[7] https://www.retopz.com/hardness-in-the-tungsten-carbide-indi
[8] https://www.zhongbocarbide.com/how-hard-is-tungsten-carbide-hrc.html
[9] https://www.carbide-part.com/blog/tungsten-carbide-hardness-vs-diamond/
[10] https://www.tungstenman.com/tungsten-carbide-hardness.html
[11] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[12] https://va-tungsten.co.za/pure-tungsten-vs-tungsten-carbide-whats-the-difference/
[13] https://www.bladeforums.com/threads/carbide-hardness-chart.1705186/
[14] https://www.linde-amt.com/resource-ibibrary/articles/tungsten-carbide
[15] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+carbide
[16] http://www.nicrotec.com/welding-consumables/tungsten-carbide-alloys-nicrotec/products.html?c=1&g=13
[17] http://www.chinatungsten.com/cutting-tools/grades-and-performance/hardness-comparison-table.html
[18] https://www.retopz.com/57-frequently-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[19] https://www.tungco.com/insights/blog/frequently-asked-questions-used-tungsten-carbide-inserts/
[20] https://carbosystem.com/en/tungsten-carbide/
[21] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[22] https://cowseal.com/carbide-vs-steel/
[23] https://heegermaterials.com/blog/79_tungsten-carbide-vs-titanium-carbide.html
[24] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[25] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[26] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide
[27] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[28] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[29] https://www.mdpi.com/2075-4701/11/12/2035
[30] https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1237216/fulltext01.pdf
