Menu Kandungan
● Pengenalan Kekerasan
● Kromium: sifat dan kekerasan
>> Sifat utama
>> Butiran kekerasan
>> Kromium dalam aloi dan lapisan
● Tungsten Carbide: Hartanah dan Kekerasan
>> Sifat utama
>> Butiran kekerasan
>> Sifat komposit dan ketangguhan
● Analisis Perbandingan: Kromium vs Tungsten Carbide
>> Jadual perbandingan kekerasan
>> Wawasan Utama
>> Ujian dunia sebenar
● Aplikasi perindustrian
>> Chromium
>> Tungsten Carbide
>> Kriteria Pemilihan dalam Industri
● Pertimbangan Alam Sekitar dan Ekonomi
>> Kesan alam sekitar
>> Faktor ekonomi
>> Kemampanan dan kitar semula
● Kemajuan dalam salutan keras dan sains bahan
>> Alternatif dan inovasi
>> Trend masa depan
>> Perbandingan Mikrostruktur
>> Kesesuaian aplikasi
● Kesimpulan
● Soalan Lazim: Soalan Lazim
>> 1. Apakah kekerasan Mohs kromium dan tungsten karbida?
>> 2. Kenapa tungsten karbida lebih keras daripada kromium?
>> 3.
>> 4. Adakah karbida tungsten lebih mahal daripada salutan kromium?
>> 5. Bolehkah kromium dan tungsten karbida digunakan secara bergantian?
● Petikan:
Memahami kekerasan bahan adalah penting dalam industri dari pembuatan dan perlombongan ke aeroangkasa dan perkakas. Dua bahan keras yang paling terkenal adalah kromium dan Tungsten Carbide , kedua -duanya dirayakan untuk ketahanan yang luar biasa dan rintangan haus mereka. Tetapi apabila ia datang kepada soalan, 'apa yang lebih sukar: kromium atau tungsten karbida? ', Jawapannya lebih bernuansa daripada nombor yang mudah. Artikel komprehensif ini meneroka sifat, aplikasi perindustrian, dan sains di sebalik kekerasan mereka, memberikan perbandingan terperinci yang disokong oleh data, pandangan pakar, dan bantuan visual.
Pengenalan Kekerasan
Kekerasan adalah rintangan bahan terhadap ubah bentuk, menggaru, atau lekukan. Ia diukur menggunakan beberapa skala, yang paling biasa:
- Skala kekerasan Mohs: berkisar dari 1 (talc) hingga 10 (berlian), berdasarkan keupayaan bahan untuk menggaru orang lain.
- Kekerasan Vickers: Mengukur saiz lekukan yang dihasilkan di bawah beban.
- Kekerasan Rockwell: Menggunakan kedalaman penembusan di bawah beban besar berbanding dengan pramuat.
Memahami skala ini adalah penting untuk membandingkan bahan seperti kromium dan tungsten carbide, yang digunakan dalam persekitaran yang menuntut rintangan dan ketahanan yang luar biasa.
Kromium: sifat dan kekerasan
Chromium (CR) adalah logam peralihan yang terkenal dengan kilauan keperakannya, reflektif tinggi, dan kekerasan yang luar biasa. Ia adalah elemen paling sukar ketiga selepas karbon (dalam bentuk berlian) dan boron.
Kunci
| Hartanah Sifat |
Nilai |
| Nombor atom |
24 |
| Struktur kristal |
Padu berpusatkan badan (BCC) |
| Titik lebur |
1,907 ° C (3,465 ° F) |
| Kekerasan mohs |
8.5 |
| Kekerasan Vickers |
~ 1,060 MPa |
| Modulus Young |
279 GPa |
| Rintangan kakisan |
Cemerlang |
| Ketumpatan |
7.19 g/cm³ |
Butiran kekerasan
- Kekerasan Mohs: Skor Chromium 8.5, menjadikannya lebih sukar daripada kebanyakan logam tetapi lebih lembut daripada corundum dan berlian.
- Kekerasan Vickers: Sekitar 1,060 MPa, yang tinggi untuk logam tulen.
- Kekerasan Rockwell: Penyaduran Chrome boleh mencapai sehingga 69 HRC, yang sangat sukar untuk lapisan industri.
Kekerasan tinggi Chromium berasal dari struktur kristal dan ikatan logam yang kuat, menjadikannya sangat tahan gores. Walau bagaimanapun, ia juga rapuh, mengehadkan penggunaannya dalam bentuk tulen untuk aplikasi struktur.
Kromium dalam aloi dan lapisan
Chromium jarang digunakan dalam bentuk murni untuk tujuan struktur kerana kelembutannya. Sebaliknya, ia biasanya digunakan:
- Sebagai bahan penyaduran untuk menyediakan permukaan yang tahan karat.
- Sebagai elemen aloi dalam keluli tahan karat, di mana ia menyediakan kedua -dua kekerasan dan rintangan kakisan.
- Dalam superalloys untuk aplikasi yang memerlukan rintangan terhadap pengoksidaan dan suhu tinggi.
Tungsten Carbide: Hartanah dan Kekerasan
Tungsten Carbide (WC) adalah sebatian tungsten dan karbon, bukan elemen murni. Kombinasi kekerasan dan ketangguhannya yang unik menjadikannya ruji dalam alat pemotongan dan salutan tahan haus.
Kunci
| Hartanah Sifat |
Nilai |
| Formula kimia |
WC |
| Struktur kristal |
Hexagonal |
| Titik lebur |
2,870 ° C (5,198 ° F) |
| Kekerasan mohs |
9 |
| Kekerasan Vickers |
1,700-2,600 MPa |
| Modulus Young |
530-700 GPa |
| Ketumpatan |
15.6 g/cm³ |
| Rintangan kakisan |
Cemerlang (kecuali dalam beberapa asid) |
Butiran kekerasan
- Kekerasan Mohs: Kadar karbida tungsten pada 9, tepat di bawah Diamond.
- Kekerasan Vickers: berkisar antara 1,700 hingga 2,600 MPa, jauh lebih tinggi daripada kromium.
- Kekerasan Rockwell: sering melebihi 70 HRC, bergantung kepada komposisi dan pemprosesan tertentu.
Kekerasan luar biasa Tungsten Carbide adalah disebabkan oleh struktur kristal yang padat, kovalen, yang menentang ubah bentuk dan menggaru walaupun pada suhu tinggi.
Sifat komposit dan ketangguhan
Tungsten carbide sering digunakan sebagai komposit, dengan kobalt atau nikel sebagai pengikat. Gabungan ini menawarkan kedua -dua kekerasan yang melampau dan meningkatkan ketangguhan, mengurangkan kelembutan berbanding dengan seramik tulen. Hasilnya adalah bahan yang dapat menahan kedua -dua haus yang tinggi dan tekanan mekanikal yang signifikan.
Analisis Perbandingan: Kromium vs Tungsten Carbide
Untuk menjawab soalan pusat-*Apa yang lebih sukar: kromium atau tungsten carbide?* - mari kita bandingkan sifat mereka bersebelahan.
Jadual Perbandingan kekerasan
| harta |
kromium |
karbida tungsten |
| Kekerasan mohs |
8.5 |
9 |
| Kekerasan Vickers |
~ 1,060 MPa |
1,700-2,600 MPa |
| Kekerasan Rockwell |
Sehingga 69 HRC (penyaduran) |
> 70 HRC (komposit) |
| Struktur |
Elemental Metal (BCC) |
Kompaun (heksagon) |
| Brittleness |
Tinggi |
Sederhana (lebih sukar) |
| Ketumpatan |
7.19 g/cm³ |
15.6 g/cm³ |
| Rintangan kakisan |
Cemerlang |
Cemerlang (kecuali asid) |
Wawasan Utama
- Tungsten Carbide lebih sukar daripada Chromium pada semua skala kekerasan utama, termasuk Mohs, Vickers, dan Rockwell.
- Pakai Rintangan: Kekerasan unggul Tungsten Carbide diterjemahkan untuk rintangan memakai yang lebih baik, menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang tinggi, yang kasar.
- Brittleness vs ketahanan: Chromium lebih rapuh, manakala tungsten carbide, walaupun keras, juga menawarkan ketangguhan yang lebih besar kerana sifat kompositnya.
- Pemprosesan dan Kos: Salutan karbida tungsten lebih mahal dan mencabar untuk diproses, tetapi mereka menawarkan hayat perkhidmatan yang lebih lama dalam menuntut aplikasi.
Ujian dunia sebenar
Di makmal dan tetapan perindustrian, tungsten karbida secara konsisten mengungguli kromium dalam ujian lelasan dan memakai. Sebagai contoh, dalam ujian lelasan pasir pasir/getah kering ASTM G65, salutan karbida tungsten bertahan beberapa kali lebih lama daripada krom keras di bawah keadaan yang sama.
Aplikasi perindustrian
Chromium
- Penyaduran Chrome: Digunakan untuk kemasan hiasan, rintangan kakisan, dan perlindungan memakai sederhana di bahagian automotif, alat, dan peralatan.
- Elemen Alloying: Penting dalam keluli tahan karat untuk rintangan kakisan.
- Permukaan reflektif: digunakan dalam cermin, peranti optik, dan pencahayaan kerana pemantulan yang tinggi.
Tungsten Carbide
- Alat pemotongan: latihan, kilang akhir, dan melihat bilah untuk kerja logam, perlombongan, dan pembinaan.
- Pakai bahagian: penggelek, mati, muncung, dan peluru berpasir perisai.
- Salutan: Digunakan untuk permukaan yang terdedah kepada lelasan yang melampau, seperti peralatan penggerudian minyak & gas dan penggelek perindustrian.
- Perhiasan: Cincin dan jam tangan untuk rintangan gores dan ketahanan.
Kriteria Pemilihan dalam Industri
Apabila memilih antara kromium dan tungsten karbida, jurutera mempertimbangkan:
- Kekerasan yang diperlukan dan pakai kehidupan
- Persekitaran Operasi (Suhu Kakisan, Pelairan, atau Tinggi)
- Kekangan kos
- Kemudahan permohonan atau pembaikan
- Peraturan Alam Sekitar (misalnya, sekatan kromium hexavalent)
Pertimbangan Alam Sekitar dan Ekonomi
Kesan alam sekitar
- Chromium: Hexavalent Chromium (Cr (VI)), yang digunakan dalam beberapa proses penyaduran, sangat toksik dan karsinogenik. Peraturan alam sekitar di banyak negara menyekat penggunaannya, memacu mencari alternatif yang lebih selamat.
- Tungsten Carbide: Umumnya dianggap kurang berbahaya, walaupun perlombongan tungsten dan pemprosesan serbuk mempunyai jejak kaki alam sekitar mereka sendiri. Penggunaan kobalt sebagai pengikat juga menimbulkan kebimbangan kesihatan dan keselamatan.
Faktor ekonomi
- Chromium: Penyaduran Chrome agak murah dan tersedia secara meluas, menjadikannya kos efektif untuk banyak aplikasi.
- Tungsten Carbide: Lebih mahal kerana kos bahan mentah dan proses pembuatan kompleks, tetapi menawarkan hayat perkhidmatan yang lebih lama dan mengurangkan penyelenggaraan dalam persekitaran yang menuntut.
Kemampanan dan kitar semula
Kedua -dua kromium dan tungsten karbida boleh dikitar semula. Alat tungsten karbida yang dibelanjakan sering dikumpulkan dan diproses semula ke dalam alat baru, mengurangkan sisa dan pemuliharaan sumber. Bahagian bersalut krom juga boleh dilucutkan dan diulang, walaupun proses itu mesti diuruskan dengan teliti untuk mengelakkan pencemaran alam sekitar.
Kemajuan dalam salutan keras dan sains bahan
Alternatif dan inovasi
Dengan peningkatan peraturan alam sekitar dan tuntutan prestasi, penyelidik sedang membangunkan salutan dan bahan -bahan yang baru:
-Pemendapan wap fizikal (PVD) dan pemendapan wap kimia (CVD): digunakan untuk memohon salutan ultra-keras seperti titanium nitride (TIN) dan karbon seperti berlian (DLC), yang kadang-kadang dapat melepasi karbida tungsten dalam aplikasi tertentu.
- Komposit matriks seramik: Menawarkan gabungan kekerasan yang melampau dan peningkatan ketangguhan.
- Salutan Nanostructured: Dengan menyempurnakan saiz bijian ke nanoscale, saintis bahan dapat meningkatkan kekerasan dan memakai rintangan melebihi batas tradisional.
Trend masa depan
-Salutan mesra alam: Menggantikan penyaduran krom berbahaya dengan kromium trivalen atau alternatif bukan toksik yang lain.
- Kekuatan yang dipertingkatkan: Membangunkan gred tungsten karbida baru dengan rintangan patah yang lebih baik.
- Salutan pintar: Bahan yang boleh menyembunyikan diri atau menunjukkan memakai, memanjangkan hayat perkhidmatan dan mengurangkan kos penyelenggaraan.
Perbandingan Mikrostruktur
Jenis Permohonan
| Permohonan Jenis |
Terbaik |
Pilihan |
| Rintangan haus yang melampau |
Tungsten Carbide |
Kekerasan dan ketangguhan yang unggul |
| Rintangan kakisan |
Chromium |
Cemerlang dalam banyak persekitaran |
| Kestabilan suhu tinggi |
Tungsten Carbide |
Mengekalkan kekerasan di tinggi t |
| Aplikasi sensitif kos |
Chromium |
Kos yang lebih rendah, pemprosesan lebih mudah |
| Alat pemotongan ketepatan |
Tungsten Carbide |
Mengekalkan ketajaman, ketahanan |
Kesimpulan
Apabila membandingkan kekerasan kromium dan karbida tungsten, tungsten karbida adalah bahan yang lebih keras. Ia mengungguli Chromium pada Mohs, Vickers, dan skala kekerasan Rockwell, dan rintangan haus yang unggul menjadikannya bahan pilihan untuk aplikasi industri tekanan tinggi, kasar, dan tinggi. Chromium, sementara masih sangat keras dan sangat bernilai untuk rintangan kakisan dan rayuan estetik, tidak dapat memadankan prestasi tungsten karbida dalam persekitaran di mana kekerasan dan ketahanan maksimum diperlukan.
Walau bagaimanapun, pilihan antara kedua -dua bergantung kepada aplikasi tertentu. Chromium disukai untuk keberkesanan kosnya, kemudahan pemprosesan, dan rintangan kakisan, terutamanya dalam tetapan memakai hiasan dan sederhana. Tungsten Carbide, dengan kos yang lebih tinggi dan kerumitan pemprosesan, dikhaskan untuk tugas -tugas yang paling menuntut di mana panjang umur dan kekerasan yang melampau adalah yang paling utama.
Memandangkan kemajuan sains bahan, salutan dan komposit baru dapat mengubah landskap lagi, tetapi pada masa ini, tungsten carbide kekal sebagai penanda aras untuk kekerasan perindustrian, dengan Chromium memegang tempatnya sebagai alternatif yang serba boleh, kos efektif, dan tahan kakisan.
Soalan Lazim: Soalan Lazim
1. Apakah kekerasan Mohs kromium dan tungsten karbida?
Chromium mempunyai kekerasan Mohs sebanyak 8.5, manakala skor tungsten karbida 9, menjadikan karbida tungsten lebih keras.
2. Kenapa tungsten karbida lebih keras daripada kromium?
Kekerasan Tungsten Carbide berasal dari struktur kristal heksagon yang padat, kovalen, yang menentang ubah bentuk dan menggaruk lebih berkesan daripada ikatan logam dalam struktur BCC Chromium.
3.
Tungsten Carbide adalah lebih tahan lama kerana kekerasan dan ketangguhannya, menjadikannya sesuai untuk alat pemotong dan komponen perindustrian yang dipakai tinggi.
4. Adakah karbida tungsten lebih mahal daripada salutan kromium?
Ya, salutan karbida tungsten lebih mahal untuk menghasilkan dan memproses, tetapi mereka menawarkan hayat perkhidmatan yang lebih lama dan prestasi yang lebih baik dalam persekitaran yang melampau, sering mengimbangi kos awal yang lebih tinggi.
5. Bolehkah kromium dan tungsten karbida digunakan secara bergantian?
Tidak, mereka tidak boleh digunakan secara bergantian. Setiap bahan mempunyai sifat unik yang sesuai dengan aplikasi tertentu. Tungsten carbide adalah yang terbaik untuk haus yang melampau dan persekitaran tekanan tinggi, manakala kromium lebih disukai untuk rintangan kakisan dan aplikasi kos rendah.
Petikan:
[1] https://byg.com/en/recargue-de-tungsteno-vs-carburo-de-cromo/
[2] https://www.reddit.com/r/materials/comments/1hqsu81/how_does_chromium_have_a_mohs_hardness_of_85/
[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-difference/
[7] https://www.jinhangmachinery.com/news/industrial-rollers-what-is-the-difference-between-chromium-carbide-and-tungsten-carbide-coatings
[8] https://www.electro-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
[11] https://www.jinhangmachinery.com/news/what-is-the-difference-between-chrome-and-tungsten-carbide-ceated-roller
[12] https://extremecoatings.net/technical-resources/coating-formulas/tungsten-chromium-carbide-coatings/
[13] https://www.meadmetals.com/blog/what-are-the-strongest-metals
[14] https://blog.thepipingmart.com/metals/tungsten-carbide-vs-hard-chrome-whats-the-difference/
[15] https://tampasteel.com/what-are-the-strongest-metals/
[16] https://www.thermalspray.com/hvaf-tungsten-carbide-thermal-spray-vs-hard-chrome-plating/
[17] https://www.jindingcarbide.com/which-is-harder-chromium-steel- atau-tungsten-carbide-id48574586.html
[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-ceating
[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
[29] https://artizono.com/tungsten-carbide-vs-hard-chrome-a-comprehensive-comparison/
[30] http://nevada-outback-emas.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
[33] http://www.nicrotec.com/welding-consumables/tungsten-carbide-alloys-nicrotec/products.html?c=1&g=13
[34] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-hardness-conversion-table.html
[35] https://knifesteelnerds.com/2019/07/15/carbide-types-in-knife-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-coating
[38] https://www.asbindustries.com/coating-materials/carbide-ceating-materials
[39] https://met3dp.sg/tungsten-carbide-chromium-nickel-powderbest-heavy/
[40] https://www.hardfacetechnologies.com/zh/resources/frequly-asked-questions-about-hardface-understanding-what-it-is-and-how-it-is-used
[41] https://www.gwstoolgroup.com/understanding-the-different-ypes-of-carbide-in-cutting-tools/
[42] https://eurotec-online.com/byg-about-tungsten-vs-chromium-carbide-recharging
[43] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[44] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide
