Tartalommenü
● Bevezetés a volfrám -karbidba
● Mennyire nehéz a volfrám -karbid?
>> Mohs keménységi skála
● Az anyagok nehezebbek, mint a volfrám -karbid
>> 1. gyémánt
>> 2. köbös bór -nitrid (CBN)
>> 3. Boron karbid
>> 4. Egyéb szuperfájdalmak
● Összehasonlító keménységi táblázat
● Miért olyan nehéz a volfrám -karbid?
>> A keménységet befolyásoló tényezők
● A keménység tudománya: mérés és megértés
>> A keménységi tesztek típusai
>> Keménység és keménység
● A karbid és a nehezebb anyagok alkalmazásai
>> Volfrám karbid
>> Gyémánt
>> Köbös bór -nitrid
>> Bór -karbid
● Korlátozások és kompromisszumok
>> Az egyenleg a mérnöki mérlegben
● A szuperfenyő anyagok legújabb fejlődése
>> Wurtzite -bór -nitrid
>> Összesített gyémánt nanoródok
>> Rénium -diborid
● Következtetés
● GYIK: Gyakran feltett kérdések
>> 1. Mi a mohs keménysége a volfrám -karbidnak?
>> 2. Vajon valami nehezebb, mint a volfrám -karbid?
>> 3. Miért nem használják a gyémántot minden vágószerszámhoz, ha ez a legnehezebb?
>> 4. Hogyan hasonlít a köbös bór -nitrid a volfrám -karbidhoz?
>> 5. Milyen tényezők befolyásolják a volfrám -karbid keménységét?
● Idézetek:
A volfrám -karbidot az iparágakban ünneplik kivételes keménysége, tartóssága és a kopással szembeni ellenállás miatt. De vajon valami nehezebb, mint a volfrám -karbid? Ez az átfogó cikk a keménység tudományát vizsgálja, összehasonlítva Vologtatja a karbidot más szuperfém anyagokhoz, és elmagyarázza, hogy az egyes anyagok kiemelkednek. Mindeközben szemléltető diagramokat és táblákat találnak, amelyek segítenek ezeknek a fogalmaknak a megjelenítéséhez.
Bevezetés a volfrám -karbidba
A volfrám -karbid (WC) egy kémiai vegyület, amely egyenlő részből álló volfrám- és szénatomokból áll. Alapvető formájában finom szürke por, de gyakran szorítják és szilárd formákba szorítják szerszámok és gépek felhasználására. A keménység, a keménység és a viselési ellenállás egyedülálló kombinációja nélkülözhetetlenné teszi az iparágakat, kezdve a bányászattól a gyártásig.
Mennyire nehéz a volfrám -karbid?
Mohs keménységi skála
A Mohs -skála az ásványi anyagokat rangsorolja azáltal, hogy képesek egymást megkarcolni, 1 -től 10 -ig (gyémánt).
- Tungfen karbid: 9–9,5 a MOHS skálán.
- Vickers keménység: 2400–3000 HV.
- Rockwell keménység (HRA): 89–95 HRA (kb. 69–81 HRC).
Ez a volfrám -karbidot közvetlenül a gyémánt alá helyezi, a legnehezebb természetes anyagot.
Az anyagok nehezebbek, mint a volfrám -karbid
Lenyűgöző keménysége ellenére számos anyag meghaladja a volfrám -karbidot:
1. gyémánt
- Mohs keménység: 10
- Vickers keménység: Legfeljebb 10 000 HV
- Leírás: A legnehezebben ismert természetes anyag, amely szénatomokból áll egy tetraéder rácsban.
- Alkalmazások: vágás, őrlés, fúrás, ékszer.
2. köbös bór -nitrid (CBN)
- Mohs keménység: 9,5–10
- Vickers keménység: Legfeljebb 4800 HV
- Leírás: Szintetikus anyag, csak a gyémánt keménységben, de jobb kémiai stabilitással magas hőmérsékleten.
- Alkalmazások: Vágószerszámok megkeményedett acélokhoz, csiszolóanyagokhoz.
3. Boron karbid
- Mohs keménység: 9.5
- Vickers keménység: 2900–3800 HV
- Leírás: Rendkívül kemény kerámia, harmadik legnehezebb ismert anyag.
- Alkalmazások: páncél, csiszolóanyagok, neutron abszorbens.
4. Egyéb szuperfájdalmak
- renium diborid (reb₂): szintetikus, mohs ~ 9.5
- Wurtzite bór -nitrid: szintetikus, potenciálisan nehezebb, mint a gyémánt bizonyos körülmények között.
Összehasonlító keménységi asztali
| anyag |
Mohs keménység |
Vickers keménység (HV) |
Tipikus felhasználási esetek |
| Gyémánt |
10 |
Legfeljebb 10 000 |
Vágás, csiszolóanyagok, ékszerek |
| Köbös bór -nitrid |
9.5–10 |
akár 4800 -ig |
Keményített acél vágása, csiszolóanyagok |
| Bór -karbid |
9.5 |
2900–3800 |
Páncél, csiszolóanyagok, nukleáris alkalmazások |
| Volfrám karbid |
9–9.5 |
2400–3000 |
Vágószerszámok, bányászat, alkatrészek viselése |
| Alumínium -oxid (Al₂o₃) |
9 |
1200–1800 |
Kerámia, elektromos szigetelők |
| Megkeményedett acél |
7–8.5 |
800–900 |
Szerszámok, gépalkatrészek |
Miért olyan nehéz a volfrám -karbid?
A Tungsten Carbide keménysége egyedi atomszerkezetének eredménye:
- Kristályszerkezet: hatszögletű, szorosan csomagolt (HCP) rács.
- Kötés: A volfrám és a szénatomok közötti erős kovalens kötések merev, stabil rácsot képeznek, amely ellenáll a deformációnak.
- Sűrűség: nagy sűrűség (15,6 g/cm³), hozzájárulva annak robusztusságához.
A keménységet befolyásoló tényezők
- A gabona mérete: A finomabb szemcsék növelik a keménységet, de csökkentik a keménységet.
- Kőanyag -tartalom: Az alsó kobalt kötőanyag növeli a keménységet, de az anyagot törékenyebbé teheti.
- Szinterezési folyamat: A magasabb hőmérsékletek és az optimalizált idők javítják a sűrűségt és a keménységet.
A keménység tudománya: mérés és megértés
A keménység egy összetett tulajdonság, amelyet többféle módon lehet mérni. Általában az anyag deformációval, karcolással vagy bemélyedéssel szembeni ellenállására utal.
A keménységi tesztek típusai
- Mohs keménysége: kvalitatív, a karcállóság alapján.
- Vickers keménysége: Kvantitatív, a gyémánt -piramis által ismert behúzás méretét egy ismert erő alatt.
- Rockwell keménység: A penetráció mélységének mérése terhelés alatt.
Minden teszt különböző betekintést nyújt. Az ipari alkalmazásokhoz a Vickers és a Rockwell pontosabbak és megismételhetők, mint a MOHS.
Keménység és keménység
Fontos megkülönböztetni a keménységet és a keménységet. A keménység a karcolás vagy a behúzás ellenállása, míg a keménység az energia elnyelésének és a repedések elleni küzdelemnek a képessége. Például az üveg nehéz, de nem nehéz - könnyen összetörik. A volfrám -karbid nagy keménységgel egyensúlyba hozza a hasznos keménységgel, ezáltal praktikusabbá teszi, mint a gyémánt sok alkalmazás számára.
A karbid és a nehezebb anyagok alkalmazásai
Volfrám karbid
- Vágószerszámok: Fúró darabok, végmalmok, fűrészpengék.
- Bányászat: fúró tippek, zúzó tányérok.
- Ipari gépek: fúvókák, szelepek, kopásálló alkatrészek.
- Ékszerek: Gyűrűk, néző zenekarok a karcolás ellenállás miatt.
Gyémánt
- Ipari vágás és őrlés: gyémántos fűrészek és őrlőkerekek.
- Csiszolóanyagok: polírozás és csapás.
- Electronics: Hőcsökkentők, félvezetők.
Köbös bór -nitrid
- Keményített acélok megmunkálása: vágószerszámok az autóipar és a repülőgépipar számára.
- Kézbesítők: Kerekek csiszolása a precíziós megmunkáláshoz.
Bór -karbid
- Testpáncél: Könnyű, golyóálló mellények.
- Kézbesítők: Kemény anyagok lepattanása és polírozása.
- Nukleáris ipar: neutron abszorbens rudak.
Korlátozások és kompromisszumok
Noha a keménység értékes, az ultra-kemény anyagok gyakran kompromisszumokkal rendelkeznek:
- A törékenység: A nehezebb anyagok, mint például a gyémánt és a CBN, törékenyebbek lehetnek, mint a volfrám -karbid, így hajlamosak az ütközésre.
- Költség: A gyémánt és a CBN szignifikánsan drágább, mint a volfrám -karbid.
- Magánépíthetőség: Az ultra-kemény anyagokat nehéz formázni és befejezni, gyakran speciális berendezéseket igényel.
- Hőstabilitás: A gyémánt, bár rendkívül kemény, magas hőmérsékleten reagál a vasra, korlátozva annak használatát az acél megmunkálásban.
Az egyenleg a mérnöki mérlegben
A mérnököknek egyensúlyba kell hozniuk a keménységet a keménységgel, a költségekkel és más tulajdonságokkal. Például, a karbid volfrám -karbidot gyakran választják a keménység és a keménység kombinációja érdekében, míg a gyémánt olyan alkalmazásokra van fenntartva, ahol a maximális keménység elengedhetetlen és a költségek indokoltak.
A szuperfenyő anyagok legújabb fejlődése
Az anyagtudomány továbbra is a keménység határait tolja. A legújabb kutatások új szintetikus anyagokat készítettek, amelyek bizonyos körülmények között riválissá vagy akár meghaladják a gyémántot.
Wurtzite -bór -nitrid
- Szerkezet: Hasonló a gyémánthoz, de bór- és nitrogénatomokkal.
- Potenciál: Szélsőséges nyomás alatt a wurtzit bór -nitrid meghaladhatja a Diamond keménységét.
- Alkalmazások: Még mindig nagyrészt kísérleti, de ígéretes a jövőbeni vágási és csiszoló eszközök számára.
Összesített gyémánt nanoródok
- Leírás: Szintetikus nanokristályos gyémántok, amelyek keménységgel rendelkeznek, mint a természetes gyémánt.
- Jelentőség: Ezeket az anyagokat szélsőséges nyomás alatt állítják elő, és egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a nagyobb bemélyedési ellenállás.
Rénium -diborid
- Felfedezés: Először a 2000 -es évek elején szintetizálták.
- Tulajdonságok: Keménység a CBN közelében, kiváló megmunkálhatósággal, mint a gyémánt.
- Potenciális felhasználások: Magas ruhás bevonatok és vágószerszámok.
Ezek az előrelépések egy nap olyan eszközök és alkatrészek generációihoz vezethetnek, amelyek a keménység és a tartósság szempontjából felülmúlják a jelenlegi anyagokat.
Következtetés
A Tungsten Carbide az egyik legnehezebben tervezett anyag, a MOHS 9–9,5 keménységével, ami felbecsülhetetlen értékű a szélsőséges kopásállósághoz és tartóssághoz szükséges alkalmazásoknál. Számos anyag - nevezetesen a gyémánt, a köbös bór -nitrid és a bór -karbid - még nehezebb. Ezen anyagok mindegyike megtalálja a rést, kiegyensúlyozó keménységet, szilárdságot, költségeket és egyéb tulajdonságokat az egyes ipari igényekhez.
Az anyagi keménység hierarchiájának megértése elengedhetetlen az igényes környezethez megfelelő eszköz vagy alkatrész kiválasztásához. Az anyagtudomány fejlődésével továbbra is olyan anyagok felfedezését és tervezését, amelyek a keménység és a teljesítmény szempontjából lehetségesek határait.
GYIK: Gyakran feltett kérdések
1. Mi a mohs keménysége a volfrám -karbidnak?
A Tungsten Carbide Mohs keménysége 9–9,5, és közvetlenül a gyémánt alá helyezi, és az iparágban az egyik legnehezebb anyag.
2. Vajon valami nehezebb, mint a volfrám -karbid?
Igen. A gyémánt (MOHS 10), a köbös bór -nitrid (MOHS 9.5–10) és a bór -karbid (MOHS 9.5) mind nehezebb, mint a volfrám -karbid.
3. Miért nem használják a gyémántot minden vágószerszámhoz, ha ez a legnehezebb?
A gyémánt drága, kémiailag reakcióképes lehet a vassal magas hőmérsékleten, és törékeny. A Tungsten Carbide sok alkalmazás számára jobb egyensúlyt kínál a keménység, a keménység és a költségek.
4. Hogyan hasonlít a köbös bór -nitrid a volfrám -karbidhoz?
A köbös bór -nitrid nehezebb és kémiailag stabilabb magas hőmérsékleten, így ideális az edzett acélok vágására. Ugyanakkor drágább és kevésbé keményebb, mint a volfrám -karbid.
5. Milyen tényezők befolyásolják a volfrám -karbid keménységét?
A gabonaméret, a kötőanyag -tartalom (általában kobalt) és a szinterelési körülmények mind befolyásolják a volfrám -karbid keménységét. A finomabb szemcsék és az alacsonyabb kötőanyag -tartalom növeli a keménységet, de csökkentheti a keménységet.
Idézetek:
[1] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-nifferences-explained/
[2] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[3] https://shop.machinemfg.com/the-pros-and-cons-of-tungsten-carbide-a-compreens-guide/
[4] https://www.zhongbocarbide.com/what-is-the-hardness-of-tungsten-carbide.html
[5] https://www.zhongbocarbide.com/how-hard-is-tungsten-carbide-on-the-the-hardness-scale.html
[6] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[7] https://www.retopz.com/hardness-in-thungsten-carbide-industry-a-compreens-definition/
[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-thifference/
[13] https://www.bladeforums.com/threads/carbide-hardness-chart.1705186/
[14] https://www.linde-amt.com/resource-library/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-frequenty-sked-questions-faqs-bout-tungsten-carbide/
[19] https://www.tungco.com/insights/blog/frequensen-sked-questions-unus-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
