Menu Kandungan
● Pengenalan
● Memahami kekerasan
>> Definisi kekerasan
>> Mengukur kekerasan
>>> Skala Mohs
>>> Ujian kekerasan Vickers
● Tungsten Carbide: Sifat dan Ciri -ciri
>> Komposisi dan struktur
>> Kekerasan karbida tungsten
>> Aplikasi karbida tungsten
● Berlian: bahan semula jadi yang paling sukar
>> Pembentukan dan struktur
>> Kekerasan berlian
>> Aplikasi Diamond
● Membandingkan Tungsten Carbide dan Diamond
>> Perbandingan kekerasan
>> Perbandingan harta lain
>>> Ketangguhan
>>> Kekonduksian terma
>>> Kos
● Aplikasi di mana kekerasan
>> Alat pemotongan industri
>> Peralatan penggerudian
>> Lapisan tahan lasak
>> Perhiasan
● Faktor -faktor yang mempengaruhi kekerasan
>> Kesucian dan komposisi
>> Orientasi kristal
>> Proses pembuatan
● Kesalahpahaman mengenai kekerasan
>> Kekerasan sama dengan kebarangkalian
>> Kekerasan adalah satu -satunya harta yang penting
>> Semua berlian sama -sama sukar
● Perkembangan masa depan
>> Bahan-bahan super-keras sintetik
>> Nanocomposites
● Kesimpulan
● Soalan Lazim
>> 1. Bolehkah Tungsten Carbide menggaru berlian?
>> 2. Kenapa karbida tungsten digunakan dan bukannya berlian dalam beberapa aplikasi?
>> 3. Adakah terdapat bahan yang lebih sukar daripada berlian?
>> 4. Bagaimanakah kos tungsten carbide dibandingkan dengan Diamond?
>> 5. Bolehkah karbida tungsten digunakan dalam perhiasan seperti berlian?
● Petikan:
Pengenalan
Dunia sains bahan dipenuhi dengan bahan -bahan yang menarik, masing -masing mempunyai ciri -ciri unik yang menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi. Antara ini, Tungsten Carbide dan Diamond menonjol sebagai dua bahan paling sukar yang diketahui oleh manusia. Kedua -duanya telah mendapat perhatian yang ketara untuk kekerasan dan ketahanan mereka yang luar biasa, yang membawa kepada penggunaan yang meluas dalam aplikasi perindustrian dan pengguna. Walau bagaimanapun, soalan biasa sering timbul: Adakah tungsten carbide lebih keras daripada berlian? Artikel ini bertujuan untuk meneroka pertanyaan ini secara mendalam, membandingkan sifat -sifat kedua -dua bahan yang luar biasa ini dan memberi penerangan tentang kekuatan dan aplikasi masing -masing.
Memahami kekerasan
Sebelum menyelidiki perbandingan antara tungsten carbide dan berlian, sangat penting untuk memahami apa yang kita maksudkan dengan 'kekerasan ' dalam sains bahan.
Definisi kekerasan
Kekerasan adalah ukuran ketahanan bahan terhadap ubah bentuk setempat, biasanya disebabkan oleh lekukan atau menggaru. Ia adalah harta yang penting yang menentukan sejauh mana bahan dapat menahan haus dan lusuh, serta kesesuaiannya untuk pelbagai aplikasi.
Mengukur kekerasan
Beberapa skala digunakan untuk mengukur kekerasan, dengan skala Mohs dan ujian kekerasan Vickers menjadi antara yang paling biasa.
Skala Mohs
Skala Mohs, yang dibangunkan pada tahun 1812 oleh mineralogi Jerman Friedrich Mohs, menilai kekerasan bahan pada skala dari 1 hingga 10. Setiap nombor mewakili keupayaan bahan untuk bahan -bahan gores yang dinilai lebih rendah pada skala.
Ujian kekerasan Vickers
Ujian kekerasan Vickers memberikan pengukuran kekerasan yang lebih tepat. Ia melibatkan menekan indenter berbentuk berlian ke dalam bahan dengan daya yang diketahui dan mengukur saiz lekukan yang dihasilkan.
Tungsten Carbide: Sifat dan Ciri -ciri
Tungsten Carbide adalah sebatian tungsten dan atom karbon dalam nisbah 1: 1. Ia terkenal dengan kekerasan yang luar biasa dan rintangan haus, menjadikannya pilihan yang popular untuk pelbagai aplikasi perindustrian.
Komposisi dan struktur
Tungsten carbide biasanya terdiri daripada bijirin karbida tungsten yang dipegang bersama oleh bahan pengikat, sering kobalt. Komposisi ini memberikan gabungan kekerasan dan ketangguhan yang unik [1].
Kekerasan karbida tungsten
Pada skala Mohs, kadar karbida tungsten antara 8.5 dan 9.5, bergantung kepada komposisinya yang tepat [2]. Ini menempatkannya di antara bahan -bahan yang paling sukar diketahui, kedua hanya untuk beberapa bahan termasuk berlian.
Aplikasi karbida tungsten
Kerana kekerasan dan rintangan haus, tungsten carbide mendapati penggunaan dalam:
1. Alat pemotongan untuk kerja logam
2. Peralatan perlombongan dan penggerudian
3. Komponen tahan haus dalam jentera
4. Perhiasan dan membuat jam tangan
Berlian: bahan semula jadi yang paling sukar
Diamond, sebuah allotrope karbon, terkenal sebagai bahan yang paling sukar di bumi.
Pembentukan dan struktur
Berlian membentuk jauh di dalam bumi di bawah tekanan dan keadaan suhu yang melampau. Struktur kristal mereka, dengan setiap atom karbon terikat kepada empat orang lain dalam susunan tetrahedral, menyumbang kepada kekerasan luar biasa mereka [7].
Kekerasan berlian
Diamond duduk di bahagian atas skala Mohs dengan penarafan 10. Pada skala Vickers, Diamond boleh mempunyai nilai kekerasan sehingga 10,000 HV, walaupun ini boleh berbeza -beza bergantung pada berlian tertentu [7] [18].
Aplikasi Diamond
Berlian digunakan dalam:
1. Pemotongan dan alat pengisaran
2. Eksperimen tekanan tinggi
3. Perhiasan
4. Aplikasi elektronik tertentu
Membandingkan Tungsten Carbide dan Diamond
Sekarang kita telah meneroka sifat -sifat kedua -dua bahan, mari kita terus membandingkan tungsten carbide dan berlian dari segi kekerasan dan ciri -ciri lain yang berkaitan.
Perbandingan kekerasan
Walaupun kedua -dua bahan sangat sukar, berlian memang lebih sukar daripada karbida tungsten. Pada skala Mohs, kadar berlian 10, manakala tungsten carbide biasanya kadar antara 8.5 dan 9.5 [2] [7].
Perbandingan harta lain
Ketangguhan
Walaupun Diamond lebih sukar, karbida tungsten pada umumnya lebih sukar. Kekuatan merujuk kepada keupayaan bahan untuk menyerap tenaga sebelum patah. Struktur komposit Tungsten Carbide dari bijirin karbida keras dalam pengikat logam yang sukar memberikan ketangguhan yang lebih tinggi berbanding berlian [1] [18].
Kekonduksian terma
Diamond mempunyai kekonduksian terma yang lebih tinggi daripada karbida tungsten. Harta ini menjadikan berlian sangat baik untuk pelesapan haba dalam alat pemotongan [18].
Kos
Tungsten Carbide pada umumnya lebih murah daripada Diamond, menjadikannya pilihan yang lebih kos efektif untuk banyak aplikasi di mana kekerasan yang melampau diperlukan tetapi kekerasan peringkat berlian tidak diperlukan [21].
Aplikasi di mana kekerasan
Kekerasan yang melampau kedua -dua karbida dan berlian tungsten menjadikan mereka berharga dalam pelbagai aplikasi di mana rintangan haus adalah penting.
Alat pemotongan industri
Kedua -dua bahan digunakan dalam alat pemotong, tetapi untuk tujuan yang berbeza. Tungsten Carbide sering digunakan untuk pemotongan logam, manakala Diamond lebih disukai untuk memotong bahan yang sangat keras seperti seramik atau berlian lain [24].
Peralatan penggerudian
Dalam industri minyak dan gas, kedua -dua bahan digunakan dalam bit gerudi. Diamond sering digunakan dalam bentuk bit Polycrystalline Diamond Compact (PDC) untuk penggerudian melalui pembentukan batu keras [4].
Lapisan tahan lasak
Kedua -dua bahan boleh digunakan sebagai salutan untuk meningkatkan rintangan haus pelbagai komponen. Lapisan karbon seperti berlian (DLC) sangat popular dalam beberapa aplikasi [18].
Perhiasan
Walaupun berlian secara tradisional digunakan dalam perhiasan yang baik, tungsten carbide telah mendapat populariti pada tahun -tahun kebelakangan untuk band perkahwinan lelaki kerana ketahanan dan rintangan calar [16].
Faktor -faktor yang mempengaruhi kekerasan
Penting untuk diperhatikan bahawa kekerasan kedua -dua karbida tungsten dan berlian boleh berbeza -beza bergantung kepada beberapa faktor:
Kesucian dan komposisi
Untuk karbida tungsten, nisbah tungsten kepada karbon dan jenis dan jumlah bahan pengikat yang digunakan boleh menjejaskan kekerasannya. Untuk berlian, kehadiran kekotoran atau kecacatan dalam struktur kristal boleh mempengaruhi kekerasan [1] [18].
Orientasi kristal
Dalam berlian, kekerasan boleh berubah sedikit bergantung kepada orientasi kristal. Sesetengah arah dalam kristal sedikit lebih sukar daripada yang lain [18].
Proses pembuatan
Untuk berlian sintetik dan karbida tungsten, proses pembuatan dapat mempengaruhi kekerasan terakhir. Faktor -faktor seperti suhu dan tekanan sintering boleh menjejaskan sifat produk akhir [6].
Kesalahpahaman mengenai kekerasan
Terdapat beberapa kesalahpahaman umum mengenai kekerasan material yang patut ditangani:
Kekerasan sama dengan kebarangkalian
Walaupun kedua -dua tungsten karbida dan berlian sangat sukar, tidak dapat dihancurkan. Kedua -duanya boleh dipecahkan atau terkelupas dengan daya yang mencukupi [10] [18].
Kekerasan adalah satu -satunya harta yang penting
Walaupun kekerasan adalah penting untuk banyak aplikasi, sifat lain seperti ketangguhan, kekonduksian terma, dan kos sering sama pentingnya apabila memilih bahan untuk kegunaan tertentu [21] [24].
Semua berlian sama -sama sukar
Berlian semulajadi boleh berbeza -beza dalam kekerasan bergantung kepada keadaan pembentukan mereka dan kehadiran kekotoran. Sesetengah berlian sintetik telah dicipta yang lebih sukar daripada berlian semulajadi [13].
Perkembangan masa depan
Penyelidikan dalam Sains Bahan terus mendorong sempadan apa yang mungkin dari segi kekerasan material:
Bahan-bahan super-keras sintetik
Para saintis sedang berusaha membangunkan bahan sintetik baru yang berpotensi melampaui berlian dalam kekerasan. Bahan -bahan seperti Wurtzite Boron Nitride dan Lonsdaleite (Hexagonal Diamond) menunjukkan janji di kawasan ini [17].
Nanocomposites
Penyelidik sedang meneroka bahan nanocomposite yang menggabungkan kekerasan bahan seperti berlian atau tungsten karbida dengan ketangguhan bahan -bahan lain, yang berpotensi membuat bahan dengan keseimbangan sifat optimum [6].
Kesimpulan
Kesimpulannya, sementara tungsten carbide memang salah satu bahan paling sukar yang diketahui manusia, ia tidak lebih sukar daripada berlian. Diamond kekal sebagai bahan yang paling sukar, dengan kekerasan Mohs 10 berbanding dengan 8.5-9.5 Tungsten Carbide. Walau bagaimanapun, ini tidak bermakna bahawa Diamond sentiasa pilihan yang lebih baik untuk semua aplikasi. Kombinasi Tungsten Carbide tentang kekerasan yang melampau dan ketangguhan yang unggul menjadikannya sesuai untuk banyak aplikasi perindustrian dan pengguna di mana kelembutan Diamond mungkin menjadi kelemahan.
Pilihan antara tungsten karbida dan berlian sering turun ke keperluan khusus aplikasi, termasuk faktor -faktor seperti jenis haus yang diharapkan, persekitaran di mana bahan akan digunakan, dan pertimbangan kos. Kedua-dua bahan terus memainkan peranan penting dalam pelbagai industri, dari alat pemotongan dan peralatan penggerudian ke perhiasan mewah.
Oleh kerana sains bahan terus maju, kita dapat melihat perkembangan bahan-bahan super baru yang mencabar kedudukan Diamond di bahagian atas skala kekerasan. Walau bagaimanapun, buat masa ini, Diamond mengekalkan mahkota sebagai bahan semulajadi yang paling sukar, dengan karbida tungsten berikutan rapat di belakang sebagai bahan yang serba boleh dan sangat berharga dalam haknya sendiri.
Soalan Lazim
1. Bolehkah Tungsten Carbide menggaru berlian?
Tidak, karbida tungsten tidak dapat menggaru berlian. Diamond lebih sukar daripada karbida tungsten pada skala Mohs (10 vs 8.5-9.5), yang bermaksud berlian boleh menggaru karbida tungsten, tetapi tidak sebaliknya [2] [7].
2. Kenapa karbida tungsten digunakan dan bukannya berlian dalam beberapa aplikasi?
Tungsten Carbide sering digunakan dan bukannya berlian kerana kosnya yang lebih rendah, ketangguhan yang lebih besar, dan pembuatan yang lebih mudah. Ia amat berguna dalam aplikasi di mana kekerasan yang melampau diperlukan, tetapi kekerasan peringkat berlian tidak diperlukan [21] [24].
3. Adakah terdapat bahan yang lebih sukar daripada berlian?
Walaupun Diamond adalah bahan semulajadi yang paling sukar, beberapa bahan sintetik telah dicipta yang mungkin lebih sukar. Ini termasuk wurtzite boron nitride dan lonsdaleite (berlian heksagon), walaupun aplikasi praktikal mereka kini terhad [17].
4. Bagaimanakah kos tungsten carbide dibandingkan dengan Diamond?
Tungsten carbide pada umumnya jauh lebih murah daripada Diamond. Ini menjadikannya pilihan yang lebih kos efektif untuk banyak aplikasi perindustrian di mana kekerasan melampau diperlukan [21].
5. Bolehkah karbida tungsten digunakan dalam perhiasan seperti berlian?
Ya, karbida tungsten semakin digunakan dalam perhiasan, terutama dalam kumpulan perkahwinan lelaki. Ia dinilai untuk ketahanannya, rintangan calar, dan penampilan moden. Walau bagaimanapun, ia tidak mempunyai kecemerlangan atau kebakaran yang sama seperti Diamond, jadi ia tidak biasanya digunakan sebagai batu permata [16].
Petikan:
[1] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[3] https://www.fa.ihrcarbide.com/news/is-tungsten-carbide-stronger-than-diamond/
[4] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[5] https://www.tungstenringsco.com/blog/2023/06/tungsten-vs-diamond/
[6] https://www.tungstenman.com/tungsten-carbide-hardness.html
[7] https://www.gemsociety.org/article/does-diamond-hardness-matter/
[8] https://www.carbide-part.com/blog/tungsten-carbide-hardness-vs-diamond/
[9] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[10] https://www.rarecarat.com/blog/diamond-ring-tips/diamond-questions-we-ve-got-answers
[11] https://jewelrydepotusa.com/metal-comparison/
[12] https://www.retopz.com/57-frequly-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[13] https://en.wikipedia.org/wiki/superhard_material
[14] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[15] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedataSheet.pdf
[16] https://www.menstungstenonline.com/tungsten-diamond-two-hardest-materials-go-hand-hand.html
[17] https://www.reddit.com/r/gemstones/comments/1ahga1f/what_gemstone_other_than_diamond_is_harder_than/
[18] https://en.wikipedia.org/wiki/diamond_industry
[19] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[20] https://www.minerals.net/mineral/diamond.aspx
[21] https://www.burdental.com/blog/comparison-of-dental-damond-burs-and-tungsten-carbide-burs
[22] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+carbide
[23] https://www.shutterstock.com/search/diamond-hardness
[24] https://triaticinc.com/blog/the-difference-between diamond-core-bits-carbide/
[25] https://chemistry.stackexchange.com/questions/102971/why-can--diamond-be-broken-ing-a-dammer-if-its-the-hardest-hard-substance
[26] https://eagle-dental-burs.com/blogs/articles/diamond-vs-carbide
