Контент меню
● Понимание карбида вольфрама
>> Синтез и композиция
>> Физические свойства
● Формы и структуры карбида вольфрама
● Применение карбида вольфрама
● Могут ли резаки для болтов разрезать цепь карбида вольфрама?
>> Ограничения резак для болтов
>> Альтернативные методы резки карбида вольфрама
● Цементированный карбид вольфрама
● Практические соображения
● Заключение
● Часто задаваемые вопросы (FAQ)
>> 1. Что делает карбид вольфрама таким твердым?
>> 2. Можно ли отрезать драгоценности карбида вольфрама в чрезвычайной ситуации?
>> 3. Каковы основные преимущества использования карбида вольфрама в режущих инструментах?
>> 4. Как добавление кобальта влияет на свойства карбида вольфрама?
>> 5. В чем разница между карбидом вольфрама и вольфрамовым полузамным?
● Цитаты:
Карбид вольфрама славится своей исключительной твердостью, износостойкостью и тепловыми свойствами, что делает его важным материалом в различных промышленных применениях [3]. Это соединение, образованное путем слияния вольфрамовых атомов и атомов углерода, часто используется в покрытиях для защиты критических компонентов в требовательных средах [3]. Учитывая его надежный характер, возникает общий вопрос: может эффективно закрепить резак цепь карбида вольфрама ? Эта статья углубляется в свойства карбида вольфрама, его применения и возможностью разрезания с помощью резак с болтами.
Понимание карбида вольфрама
Карбид вольфрама (WC) представляет собой химическое соединение, включающее атомы вольфрама и углерода, расположенные в гексагональной кристаллической структуре [3]. Как правило, карбид вольфрама промышленного класса состоит из примерно 94% вольфрамового и 6% углерода по весу [3]. Для улучшения определенных свойств часто добавляются связующие материалы, такие как кобальт или никель, создавая Cermet - композит керамических и металлических компонентов [3]. Эта комбинация обеспечивает высокую твердость карбида керамического вольфрама с жесткостью металлических связующих, что делает его незаменимым в отраслях, от аэрокосмической промышленности до бурения нефти [3].
Синтез и композиция
Порошок карбида вольфрама синтезируется посредством реакции вольфрамового металла или порошка с углеродом при температурах от 1400 до 2000 ° C [1]. Альтернативные методы включают в себя более низкие температурные процессы жидкости, реагирующие вольфрамовый металл или триоксид вольфрама (WO3) с газовой смесью CO/CO2 и газом водорода между 900 и 1200 ° C [1].
Химический состав тщательно спроектирован для достижения определенных распределений и морфологий частиц, которые напрямую влияют на конечные показатели покрытия [3]. Процесс производства тщательно контролирует эти характеристики, чтобы обеспечить постоянное качество покрытия [3].
Физические свойства
Карбид вольфрама может похвастаться впечатляющими физическими свойствами, которые делают его подходящим для требования промышленного применения:
- Твердость: карбид вольфрама занимается чуть ниже алмаза в твердости среди общих промышленных материалов [3]. Он регистрируется от 9,0 до 9,5 по шкале MOHS, с твердостью Виккерса приблизительно 2600 [1] [5].
- Плотность: его высокая плотность обеспечивает устойчивость к устойчивости и износу в высоких условиях [3]. Карбид вольфрама имеет плотность 15,6 г/см3; [1].
- Точки плавления и кипения: материал поддерживает свою структурную целостность от комнатной температуры до экстремального тепла, имеет высокую температуру плавления 2870 ° C (5200 ° F) и температуру кипения 6000 ° C (10 830 ° F) [1] [5].
- Тепловые свойства: теплопроводность карбида вольфрама составляет 110 Вт/м · к, а его коэффициент термического расширения составляет 5,5 мкм/м · к [1] [5].
Механические свойства:
- Модуль Янга: приблизительно 530–700 ГПа [1] [5].
- Модуль объема: 379–381 ГПа [1].
- Модуль сдвига: 274 ГПа [1] [5].
- Конечная прочность на растяжение: 344 МПа [1] [5].
- Конечная прочность на сжатие: около 2,7 ГПа [1] [5].
- Соотношение Пуассона: 0,31 [1] [5].
- Электрические свойства: карбид вольфрама имеет низкое электрическое удельное сопротивление около 0,2 мкм · м, сравнимое с некоторыми металлами, такими как ванадий [1] [5].
Эти свойства в совокупности гарантируют, что карбид вольфрама является неоценимым в приложениях, требующих размерной стабильности и термического сопротивления [3].
Формы и структуры карбида вольфрама
Карбид вольфрама существует в двух основных формах:
1. Гексагональная форма (α-WC): это самая распространенная форма, характеризующаяся шестиугольной структурой (HP2, космическая группа P6M2, № 187) [1] [5]. Структура включает в себя простую шестиугольную решетку атомов металлов, расположенную в слоях, при этом атомы углерода заполняют половину междопь, обеспечивая как вольфрамовый, так и углерод, с обычной тригональной призматической координацией [1] [5].
2. Кубическая высокотемпературная форма (β-WC): эта форма имеет структуру породной соли и является стабильной при высоких температурах [1] [5].
Длина связи в гексагональной структуре точно определены:
- Расстояние между атомами вольфрама в шестиугольно упакованном слое: 291 вечера [1] [5].
- Краткое расстояние между атомами вольфрамовых вольфрамов в соседних слоях: 284 вечера [1] [5].
- Длина вольфраглевой связи: 220 вечера [1] [5].
Эти структурные характеристики способствуют исключительной твердости и стабильности карбида вольфрама [3].
Применение карбида вольфрама
Уникальные свойства вольфрамового карбида делают его подходящим для широкого спектра применений в различных отраслях [3]:
- Режущие инструменты: карбид вольфрама широко используется в режущих инструментах для обработки, в том числе буровые биты, фрезерные резаки и токарные инструменты [1]. Его твердость позволяет этим инструментам работать с более высокой скоростью резки, чем высокоскоростные стальные инструменты [1].
- Абразивы: из -за его твердости, карбид вольфрама используется в качестве абразивного материала в шлифовальных колесах и полировках [1].
- Устойчивые к износу покрытия: нанесенные в виде покрытия, карбид вольфрама защищает компоненты от износа и истирания в суровых условиях [3]. Это особенно полезно в аэрокосмических турбинах и нефтяном буровом оборудовании [3].
-Броняющие боеприпасы: карбид вольфрама используется в производстве бронежительных пуль из-за его высокой плотности и твердости [1].
- Ювелирные изделия: его долговечность и сопротивление царапинам сделали карбид вольфрама популярным для ювелирных изделий, особенно колец [1].
- горнодобывающая промышленность и строительство: в этих отраслях карбид вольфрама используется в буровых битах, режущихся краях и износа для повышения срока службы и эффективности оборудования [3].
- Формованные блоки: карбид вольфрама используется для изготовления формованных блоков для различных промышленных процессов [1].
- Долоты: его твердость делает его отличным материалом для доли, используемых в различных приложениях [1].
Могут ли резаки для болтов разрезать цепь карбида вольфрама?
Учитывая свойства карбида вольфрама, вопрос о том, могут ли резаки для болтов резать цепь, изготовленную из этого материала, имеет решающее значение. Резаки для болтов предназначены для прорезания более мягких металлов, таких как сталь, железо и алюминий, применяя значительную силу для сдвига материала [2] [4]. Тем не менее, карбид вольфрама представляет собой грозную проблему из -за его крайней твердости и прочности сжатия [3].
Ограничения резак для болтов
Резаки для болтов полагаются на механическое преимущество, чтобы разрезать материалы, которые значительно мягче, чем их лезвия [2] [4]. Твердость карбида вольфрамового карбида приближается к твердости алмаза, что делает его очень устойчивым к резке, истиранию и деформации [1] [3]. Попытка сократить карбид вольфрама с помощью резаков с болтами, вероятно, приведет к одному из следующих результатов:
1. Повреждение резаков с болтами: лопасти резаков с болтами, обычно изготовленными из закаленной стали, могут чип, сгибаться или ломаться при попытке разрезать карбид вольфрама [2] [4]. Экстремальная твердость карбида вольфрама может превышать прочность на выходу лопастей для резака болтов, что приводит к их неудаче.
2. Неспособность разрезать цепь: даже если резаки болтов не ломаются, они могут быть не в состоянии генерировать достаточную силу для сдвига карбида вольфрама [2] [4]. Цепь может сопротивляться воздействию резки, а резаки с болтами просто проскальзывают или вызывают незначительное повреждение поверхности.
3. Потенциал для травм: применение чрезмерной силы для закрепления резаков в попытке сократить цепь карбида вольфрама может быть опасным [2] [4]. Если лезвия проскальзывают или сломаются, у пользователя существует риск повреждения.
Альтернативные методы резки карбида вольфрама
Если необходимо разрезание карбидовой цепи вольфрама, необходимо использовать альтернативные методы, которые специально предназначены для резки твердых и хрупких материалов:
1. Алмазные режущие инструменты: алмазные инструменты, такие как бриллиантовые лопасти или проволочные пилы, обычно используются для вырезания карбида вольфрама [1]. Бриллиант, являющийся самым сложным материалом, может эффективно промазать карбид вольфрама [1]. Эти инструменты часто используются с охлаждающей жидкостью для уменьшения тепла и трения.
2. Абразивная резак водяных вардж: в этом методе используется поток воды с высоким давлением, смешанный с абразивными частицами, чтобы разрушить карбид вольфрама [1]. Абразивная резка для водных вардж является точным и может прорезать толстые участки карбида вольфрама без получения чрезмерного тепла.
3. Электрическая обработка разряда (EDM): EDM-это нетрадиционный процесс обработки, который использует электрические искры для удаления материала [1]. Этот метод особенно полезен для резки сложных форм и твердых материалов, таких как карбид вольфрама [1].
4. Лазерная резка: мощные лазеры могут быть использованы для вырезания или испарения карбида вольфрама [1]. Лазерная резка является точной и может использоваться для создания сложных конструкций, но она может генерировать значительное тепло, потенциально изменяя свойства материала вблизи разреза [1].
Цементированный карбид вольфрама
Важно отметить, что во многих приложениях карбид вольфрама используется в форме 'цементированной ', где частицы карбида вольфрама связаны с металлическим связующим, как правило, кобальт [1] [3]. Наличие связующего может повлиять на общие свойства материала и его реакцию на резку [3].
-Композиция: цементированные карбиды обычно содержат 80-95% WC и 5-20% кобальта [3].
- Свойства: добавление кобальта усиливает вязкость и воздействие материала, сохраняя при этом большую часть твердости и износостойкости чистого вольфрамового карбида [3].
Даже с добавлением связующего, цементированный карбид вольфрама остается очень трудным для резания с помощью болтовых резинок [3]. Переплет улучшает прочность, но не уменьшает твердость до уровня, который позволяет легко сократить обычные инструменты [3].
Практические соображения
В практических сценариях попытка разрезать карбид вольфрама карбидами с резаками с болтами вряд ли достигнет успеха и с большей вероятностью повредит режущиеся болты или вызвать травму [2] [4]. Для применений, требующих резки карбида вольфрама, необходимы специализированные инструменты и методы [1].
Заключение
В заключение, попытка разрезать карбид -цепь вольфрама с режущимися болтами невозможна из -за исключительной твердости и прочности сжимания карбида вольфрама [3]. Режущиеся болты предназначены для резки более мягких металлов, а свойства карбида вольфрамового карбида делают его очень устойчивым к таким методам [2] [4]. Вместо этого следует использовать специализированные инструменты, такие как бриллиантовые режущие инструменты, абразивная резка для водяных вардж, EDM или лазерная резка, должны использоваться для резки карбида вольфрама [1]. Понимание свойств и применений карбида вольфрама имеет важное значение для выбора соответствующих инструментов и методов для работы с этим материалом [3].
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Что делает карбид вольфрама таким твердым?
Твердость карбида вольфрама проистекает из его уникальной кристаллической структуры и сильных химических связей между атомами вольфрама и углерода [3]. Гексагональное расположение атомов и длины коротких связей способствует его исключительному сопротивлению деформации и износу [3]. Кроме того, высокая плотность материала увеличивает его стабильность и сопротивление воздействию [3].
2. Можно ли отрезать драгоценности карбида вольфрама в чрезвычайной ситуации?
Да, украшения из карбида вольфрама, такие как кольца, могут быть отрезаны в чрезвычайной ситуации, но это требует специализированных инструментов [1]. Стандартные ювелирные инструменты, как правило, неэффективны [1]. Аварийные спасатели и ювелиры, как правило, используют режущие колеса с алмазом или гидравлические кольцевые кареты, чтобы безопасно удалить карбид вольфрамовых карбидов [1]. Важно обратиться за профессиональной помощью в таких ситуациях, чтобы избежать травм [1].
3. Каковы основные преимущества использования карбида вольфрама в режущих инструментах?
Основные преимущества использования карбида вольфрамового карбида в режущих инструментах включают его высокую твердость, устойчивость к износу и способность поддерживать острый режущий край при высоких температурах [1]. Инструменты карбида вольфрама могут работать на более высоких скоростях резания и длиться дольше, чем традиционные стальные инструменты, что делает их идеальными для обработки твердых материалов и масштабного производства [1].
4. Как добавление кобальта влияет на свойства карбида вольфрама?
Добавление карбида кобальта в вольфрамовый карбид создает цементированный карбид, что усиливает вязкость и воздействие материала [3]. Кобальт действует как связующее, сдерживая частицы карбида вольфрама и улучшая способность материала выдерживать удар и напряжение [3]. В то время как добавление кобальта немного снижает общую твердость по сравнению с чистым карбидом вольфрама, оно значительно улучшает его долговечность и сопротивление переломам [3].
5. В чем разница между карбидом вольфрама и вольфрамовым полузамным?
Карбид вольфрама (WC) и вольфрамовый полузарбид (W2C) представляют собой два отдельных соединения вольфрамового и углерода [1]. Карбид вольфрама состоит из равных частей атомов вольфрамового и углерода, в то время как вольфрамовый полукбид содержит вдвое больше атомов вольфрама, чем атомы углерода [1]. Оба соединения имеют разные свойства и могут присутствовать в покрытиях, с их пропорциями в зависимости от используемого метода покрытия [1].
Цитаты:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[2] https://www.whyienjoy.com/can-bolt-cutters-cut-a-tungsten-carbide-chain/
[3] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[4] https://www.mycarbides.com/can-bolt-cutters-cut-a-tungsten-carbide-chain/
[5] https://www.vedantu.com/chemistry/tungsten-carbide
[6] https://www.whyienjoy.com/can-you-cut-lungsten-carbide/
[7] https://www.whitesforestry.com/blogs/news/about-tungsten-carbide-chain
[8] https://www.sollex.se/en/blog/post/about-cented-tungsten-carbide-applications-part-1
