Meniu de conținut
● Introducere în duritate
● Crom: proprietăți și duritate
>> Proprietăți cheie
>> Detalii despre duritate
>> Crom în aliaje și acoperiri
● Carbură de tungsten: proprietăți și duritate
>> Proprietăți cheie
>> Detalii despre duritate
>> Natura compusă și duritatea
● Analiză comparativă: crom vs. carbură de tungsten
>> Tabel de comparație a durității
>> Perspective cheie
>> Testarea din lumea reală
● Aplicații industriale
>> Crom
>> Carbură de tungsten
>> Criterii de selecție în industrie
● Considerații de mediu și economice
>> Impact asupra mediului
>> Factori economici
>> Durabilitate și reciclare
● Progrese în acoperirile dure și în știința materialelor
>> Alternative și inovații
>> Tendințe viitoare
>> Comparație microstructurii
>> Adecvarea aplicației
● Concluzie
● Întrebări frecvente: Întrebări frecvente
>> 1. Care este duritatea Mohs a carburii de crom și tungsten?
>> 2. De ce este mai greu carbura de tungsten decât cromul?
>> 3. Care este mai rezistent la uzură: carbură de crom sau de tungsten?
>> 4. Este carbura de tungsten mai scumpă decât acoperirile cu crom?
>> 5. Poate fi utilizat în mod interschimbabil carbura de crom și tungsten?
● Citări:
Înțelegerea durității materialelor este crucială în industriile care variază de la fabricare și minerit până la aerospațial și unelte. Două dintre cele mai renumite materiale dure sunt crom și Carbură de tungsten , ambele sărbătorite pentru durabilitatea lor excepțională și rezistența la uzură. Dar când vine vorba de întrebare, 'Ce este mai greu: crom sau carbură de tungsten? ', Răspunsul este mai nuanțat decât un număr simplu. Acest articol cuprinzător își explorează proprietățile, aplicațiile industriale și știința din spatele durității lor, oferind o comparație detaliată susținută de date, informații despre experți și ajutoare vizuale.
Introducere în duritate
Duritatea este rezistența unui material la deformare, zgârieturi sau indentare. Se măsoară folosind mai multe scale, cea mai frecventă ființă:
- MOHS Hardness Scale: variază de la 1 (talc) la 10 (diamant), pe baza capacității unui material de a -i zgâria pe ceilalți.
- Duritatea Vickers: Măsoară dimensiunea unei indentări produse sub sarcină.
- Hardness Rockwell: folosește adâncimea de penetrare sub o sarcină mare în comparație cu o preîncărcare.
Înțelegerea acestor scale este esențială pentru compararea materialelor precum carbura de crom și tungsten, care sunt utilizate în medii care solicită rezistență și durabilitate excepționale de uzură.
Crom: proprietăți și duritate
Chromul (CR) este un metal de tranziție cunoscut pentru luciul său argintiu, reflectivitate ridicată și duritate remarcabilă. Este al treilea element cel mai greu după carbon (sub formă de diamant) și bor.
Proprietăți cheie
| proprietății |
Valoarea |
| Număr atomic |
24 |
| Structură de cristal |
Cubic centrat pe corp (BCC) |
| Punct de topire |
1.907 ° C (3.465 ° F) |
| Duritatea Mohs |
8.5 |
| Duritatea Vickers |
~ 1.060 MPa |
| Modulul lui Young |
279 GPA |
| Rezistență la coroziune |
Excelent |
| Densitate |
7.19 g/cm³ |
Detalii despre duritate
- Duritatea Mohs: scoruri de crom 8,5, ceea ce face mai greu decât majoritatea metalelor, dar mai moale decât Corundum și Diamond.
- Duritatea Vickers: în jur de 1.060 MPa, care este mare pentru un metal pur.
- Duritatea Rockwell: placarea cromată poate ajunge până la 69 de HRC, ceea ce este extrem de greu pentru acoperirile industriale.
Duritatea ridicată a cromului provine din structura sa de cristal și din legăturile metalice puternice, ceea ce o face extrem de rezistentă la zgârieturi. Cu toate acestea, este, de asemenea, fragil, limitând utilizarea sa într -o formă pură pentru aplicații structurale.
Crom în aliaje și acoperiri
Cromul este rar utilizat în forma sa pură în scopuri structurale datorită fragilității sale. În schimb, este utilizat în mod obișnuit:
- ca material de placare pentru a oferi o suprafață rezistentă la coroziune.
- Ca element de aliere în oțeluri inoxidabile, unde oferă atât rezistență la duritate, cât și la coroziune.
- În superalloys pentru aplicații care necesită rezistență la oxidare și temperaturi ridicate.
Carbură de tungsten: proprietăți și duritate
Carbura de tungsten (WC) este un compus de tungsten și carbon, nu un element pur. Combinația sa unică de duritate și duritate îl face să fie un element fundamental în unelte de tăiere și acoperiri rezistente la uzură.
Proprietăți cheie
| proprietății |
Valoarea |
| Formula chimică |
WC |
| Structură de cristal |
Hexagonal |
| Punct de topire |
2.870 ° C (5.198 ° F) |
| Duritatea Mohs |
9 |
| Duritatea Vickers |
1.700–2.600 MPa |
| Modulul lui Young |
530–700 GPA |
| Densitate |
15,6 g/cm³ |
| Rezistență la coroziune |
Excelent (cu excepția unor acizi) |
Detalii despre duritate
- Duritatea MOHS: ratele de carbură de tungsten la 9, chiar sub diamant.
- Duritatea Vickers: variază de la 1.700 la 2.600 MPa, semnificativ mai mare decât cromul.
- Duritatea Rockwell: De multe ori depășește 70 HRC, în funcție de compoziția și procesarea specifică.
Duritatea excepțională a carbidei din Tungsten se datorează structurii sale de cristal dens, legate covalent, care rezistă la deformare și zgârieturi chiar și la temperaturi ridicate.
Natura compusă și duritatea
Carbura de tungsten este adesea folosită ca compozit, cu cobalt sau nichel ca liant. Această combinație oferă atât o duritate extremă, cât și o duritate îmbunătățită, reducând fragilitatea în comparație cu ceramica pură. Rezultatul este un material care poate rezista atât la uzură ridicată, cât și la stres mecanic semnificativ.
Analiză comparativă: crom vs. carbură de tungsten
Pentru a răspunde la întrebarea centrală -*Ce este mai greu: Chrom sau carbură de tungsten?* - Să comparăm proprietățile lor cot la cot.
Comparație de duritate
| proprietate proprietate |
de crom |
de tungsten carbură |
| Duritatea Mohs |
8.5 |
9 |
| Duritatea Vickers |
~ 1.060 MPa |
1.700–2.600 MPa |
| Hardness Rockwell |
Până la 69 HRC (placare) |
> 70 HRC (compozit) |
| Structura |
Metal elementar (BCC) |
Compus (hexagonal) |
| Fragilitate |
Ridicat |
Moderat (mai dur) |
| Densitate |
7.19 g/cm³ |
15,6 g/cm³ |
| Rezistență la coroziune |
Excelent |
Excelent (cu excepția acizilor) |
Perspective cheie
- Carbura de tungsten este mai grea decât cromul pe toate scările majore de duritate, inclusiv Mohs, Vickers și Rockwell.
- Rezistența la uzură: Duritatea superioară a carbidei din Tungsten se traduce prin o mai bună rezistență la uzură, ceea ce o face ideală pentru medii abrazive cu stres ridicat.
- Brittleness vs. Drugness: Chromium este mai fragil, în timp ce carbura de tungsten, deși greu, oferă și o duritate mai mare datorită naturii sale compozite.
- Procesare și costuri: acoperirile cu carbură de tungsten sunt mai scumpe și provocatoare pentru procesare, dar oferă o durată de viață mai lungă în aplicații solicitante.
Testarea din lumea reală
În mediile de laborator și industriale, carbura de tungsten depășește constant cromul în teste de abraziune și uzură. De exemplu, în testul de abraziune a nisipului uscat/cauciuc ASTM G65, acoperirile cu carbură de tungsten durează de mai multe ori mai mult decât cromul dur în condiții identice.
Aplicații industriale
Crom
- Placare cromată: utilizată pentru finisaje decorative, rezistență la coroziune și protecție moderată a uzurii în piese, unelte și aparate auto.
- Element de aliere: esențial în oțel inoxidabil pentru rezistența la coroziune.
- Suprafețe reflectorizante: utilizate în oglinzi, dispozitive optice și iluminat datorită reflectivității sale ridicate.
Carbură de tungsten
- Instrumente de tăiere: exerciții, mori de capăt și lame de ferăstrău pentru prelucrarea metalelor, minerit și construcții.
- Piese de purtare: role, matrițe, duze și muniții care se plimbă cu armuri.
- Acoperiri: aplicate pe suprafețele expuse la abraziune extremă, cum ar fi echipamentele de foraj petrol și gaze și role industriale.
- Bijuterii: inele și ceasuri pentru rezistență la zgârieturi și durabilitate.
Criterii de selecție în industrie
Atunci când aleg între carbura de crom și tungsten, inginerii consideră:
- Duritate necesară și purtați viață
- Mediu de funcționare (coroziv, abraziv sau temperatură ridicată)
- Constrângeri de costuri
- ușurința aplicării sau reparației
- Reglementări de mediu (de exemplu, restricții hexavalente de crom)
Considerații de mediu și economice
Impact asupra mediului
- Chrom: crom hexavalent (Cr (VI)), utilizat în unele procese de placare, este extrem de toxic și cancerigen. Reglementările de mediu din multe țări restricționează utilizarea sa, ceea ce determină căutarea alternativelor mai sigure.
- Carbură de tungsten: în general considerată mai puțin periculoasă, deși exploatarea de tungsten și prelucrarea pulberii au propriile lor amprente de mediu. Utilizarea cobaltului ca liant crește, de asemenea, probleme de sănătate și siguranță.
Factori economici
- Chrom: placarea cromată este relativ ieftină și disponibilă pe scară largă, ceea ce o face rentabilă pentru multe aplicații.
- Carbură de tungsten: mai scump din cauza costurilor materiilor prime și a proceselor complexe de fabricație, dar oferă o durată de viață mai lungă și o întreținere redusă în mediile solicitante.
Durabilitate și reciclare
Atât carbura de crom, cât și de tungsten pot fi reciclate. Instrumentele cheltuite din carbură din Tungsten sunt adesea colectate și reprocesate în instrumente noi, reducând deșeurile și conservând resursele. Piesele cromate pot fi, de asemenea, dezbrăcate și replate, deși procesul trebuie gestionat cu atenție pentru a evita contaminarea mediului.
Progrese în acoperirile dure și în știința materialelor
Alternative și inovații
Odată cu creșterea reglementărilor de mediu și a cerințelor de performanță, cercetătorii dezvoltă noi acoperiri și materiale dure:
-Depunerea de vapori fizici (PVD) și depunerea de vapori chimici (CVD): utilizată pentru a aplica acoperiri ultra-hard precum nitrura de titan (staniu) și carbon asemănător diamantului (DLC), care pot depăși uneori chiar și carbura de tungsten în aplicații specifice.
- Compoziții matrice ceramice: oferă o combinație de duritate extremă și o duritate îmbunătățită.
- Acoperiri nanostructurate: prin rafinarea mărimii cerealelor la nano -scală, oamenii de știință din materiale pot crește duritatea și poartă rezistența dincolo de limitele tradiționale.
Tendințe viitoare
-Acoperiri ecologice: înlocuirea placării cromate periculoase cu crom trivalent sau alte alternative non-toxice.
- Durere îmbunătățită: dezvoltarea de noi grade de carbură de tungsten cu rezistență îmbunătățită la fractură.
- Acoperiri inteligente: materiale care se pot vindeca sau indica uzura, prelungirea duratei de viață a serviciului și reducerea costurilor de întreținere.
Comparație microstructurii
Adecvare aplicație
| Tipul aplicației |
pentru cea mai bună alegere |
Motivul |
| Rezistență extremă de uzură |
Carbură de tungsten |
Duritate și duritate superioară |
| Rezistență la coroziune |
Crom |
Excelent în multe medii |
| Stabilitate la temperatură ridicată |
Carbură de tungsten |
Menține duritatea la mare |
| Aplicații sensibile la costuri |
Crom |
Costuri mai mici, procesare mai ușoară |
| Instrumente de tăiere a preciziei |
Carbură de tungsten |
Menține claritatea, durabilitatea |
Concluzie
Atunci când se compară duritatea carburii de crom și tungsten, carbura de tungsten este fără echivoc materialul mai greu. Acesta depășește cromul pe solzi Mohs, Vickers și Rockwell, iar rezistența sa superioară de uzură îl face materialul ales pentru aplicații industriale cu stres ridicat, abraziv și la temperaturi ridicate. Cromul, deși este încă excepțional de dur și foarte apreciat pentru rezistența la coroziune și apelul estetic, nu poate corespunde performanței carburii de tungsten în medii în care sunt necesare duritate și durabilitate maximă.
Cu toate acestea, alegerea dintre cele două depinde de aplicația specifică. Cromul este favorizat pentru rentabilitatea, ușurința de procesare și rezistența la coroziune, în special în setările de uzură decorative și moderate. Carbura de tungsten, cu costurile sale mai mari și complexitatea de procesare, este rezervată pentru cele mai solicitante sarcini în care longevitatea și duritatea extremă sunt esențiale.
Pe măsură ce știința materialelor progresează, noile acoperiri și compozite pot schimba în continuare peisajul, dar deocamdată, carbura de tungsten rămâne punctul de referință pentru duritatea industrială, cromul care își ține locul ca o alternativă versatilă, rentabilă și rezistentă la coroziune.
Întrebări frecvente: Întrebări frecvente
1. Care este duritatea Mohs a carburii de crom și tungsten?
Cromul are o duritate MOHS de 8,5, în timp ce carbura de tungsten marchează 9, ceea ce face ca carbura de tungsten să fie mai grea.
2. De ce este mai greu carbura de tungsten decât cromul?
Duritatea carburii de tungsten provine din structura sa de cristal hexagonală densă, legată covalent, care rezistă deformarea și zgârierea mai eficient decât legăturile metalice din structura BCC a cromului.
3. Care este mai rezistent la uzură: carbură de crom sau de tungsten?
Carbura de tungsten este semnificativ mai rezistentă la uzură datorită durității și durității sale superioare, ceea ce îl face ideal pentru tăierea uneltelor și componentelor industriale de înaltă uzură.
4. Este carbura de tungsten mai scumpă decât acoperirile cu crom?
Da, acoperirile cu carbură de tungsten sunt mai scumpe de produs și de procesare, dar oferă o durată de viață mai lungă și o performanță mai bună în medii extreme, deseori compensând costurile inițiale mai mari.
5. Poate fi utilizat în mod interschimbabil carbura de crom și tungsten?
Nu, nu pot fi utilizate în mod interschimbabil. Fiecare material are proprietăți unice potrivite pentru aplicații specifice. Carbura de tungsten este cea mai bună pentru uzura extremă și medii cu stres ridicat, în timp ce cromul este preferat pentru rezistența la coroziune și aplicațiile cu costuri mai mici.
Citări:
[1] https://byg.com/en/recargue-de-thungsteno-vs-carburo-decromo/
[2] https://www.reddit.com/r/materials/comments/1hqsu81/how_does_chromium_have_a_mohs_hardness_of_85/
[3] https://www.alied-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-miference/
[7] https://www.jinhangmachinery.com/news/industrial-Rollers-what-is-the-diference-between-rromium-carbide-și-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-Wondh
[11] https://www.jinhangmachinery.com/news/what-is-the-diffence-between-chrome-and-ntungsten-carbide-coated-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-diference/
[15] https://tampasteel.com/what-are-the-strongest-metals/
]
[17] https://www.jindingcarbide.com/which-is-harder-chromium-teel-or-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-coating
[24] https://www.shutterstock.com/search/hard-chromium
[25] https://www.shutterstock.com/search/chromium
[26] https://www.istockphoto.com/photos/chromium-lement
[27] https://periodicty.com/elements/024/index.html
[28] https://www.istockphoto.com/photos/chrome-pling
]
[30] http://nevada-outback-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
[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-taels/
[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-coating-materials
[39] https://met3dp.sg/tungsten-carbide-chromium-nickel-powderbest-heavy/
[40] https://www.hardfacetechnologies.com/zh/resources/frequenty-asked-questions-about-hardface-welding-understanding-what-it-is-and-how-it-is-used
[41] https://www.gwstoolgroup.com/understanding-the-different-types-of-carbide-in-cutting-tools/
[42] https://eurotec-online.com/byg-about-tungsten-vs-ramium-carbide-recharging
[43] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[44] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide
