Контент меню
● Введение в карбид вольфрама
● Насколько тяжело карбид вольфрама?
>> Шкала твердости МОС
● Материалы сильнее карбида вольфрама
>> 1. Алмаз
>> 2. Кубический нитрид бора (CBN)
>> 3. Карбид бора
>> 4. Другие материалы Superhard
● Сравнительная таблица твердости
● Почему карбид вольфрама так сильно?
>> Факторы, влияющие на твердость
● Наука о твердости: измерение и понимание
>> Типы тестов на твердость
>> Твердость против прочности
● Применение карбида вольфрамового и более жестких материалов
>> Карбид вольфрама
>> Бриллиант
>> Кубический нитрид бора
>> Карбид бора
● Ограничения и компромиссы
>> Баланс в инженерии
● Последние достижения в области материалов Superhard
>> Вурцит нитрид бора
>> Агрегированные алмазные наностержни
>> Rhenium diboride
● Заключение
● FAQ: Часто задаваемые вопросы
>> 1. Что такое твердость MOHS карбида вольфрама?
>> 2. Что -нибудь сложнее, чем карбид вольфрама?
>> 3. Почему алмаз не используется для всех режущих инструментов, если он самый сложный?
>> 4. Как кубический нитрид бора по сравнению с карбидом вольфрама?
>> 5. Какие факторы влияют на твердость карбида вольфрама?
● Цитаты:
Карбид вольфрама отмечается в разных отраслях за его исключительную твердость, долговечность и сопротивление износу. Но что -нибудь сложнее, чем карбид вольфрама? Эта всеобъемлющая статья исследует науку о твердости, сравнивает Карбид вольфрама в другие материалы Superhard и объясняет, где каждый материал превосходит. Попутно вы найдете иллюстративные диаграммы и таблицы, чтобы помочь визуализировать эти концепции.
Введение в карбид вольфрама
Карбид вольфрама (WC) представляет собой химическое соединение, состоящее из равных частей вольфрамовых атомов и атомов углерода. В своей основной форме это тонкий серый порошок, но его часто прижимают и спехают в твердые формы для использования в инструментах и машине. Его уникальное сочетание твердости, выносливости и сопротивления износу делает его незаменимым в отраслях, от добычи полезных ископаемых до производства.
Насколько тяжело карбид вольфрама?
Шкала твердости МОС
Шкала MOHS оценивает минералы по их способности царапать друг друга, от 1 (талька) до 10 (алмаз).
- Карбид вольфрама: 9–9,5 по шкале MOHS.
- Твердость Vickers: 2400–3000 HV.
- Твердость Роквелла (HRA): 89–95 HRA (около 69–81 HRC).
Это помещает карбид вольфрама чуть ниже алмаза, самый сложный натуральный материал.
Материалы сильнее карбида вольфрама
Несмотря на впечатляющую твердость, несколько материалов превосходят карбид вольфрама:
1. Алмаз
- Мохс Твердость: 10
- Твердость Vickers: до 10000 HV
- Описание: самый усердно известный натуральный материал, состоящий из атомов углерода в тетраэдрической решетке.
- Приложения: резка, шлифовка, бурение, ювелирные изделия.
2. Кубический нитрид бора (CBN)
- Твердость MOHS: 9,5–10
- Твердость Vickers: до 4800 HV
- Описание: Синтетический материал, второй только с бриллиантом в твердости, но с лучшей химической стабильностью при высоких температурах.
- Приложения: режущие инструменты для закаленных сталей, абразивов.
3. Карбид бора
- Твердость MOHS: 9,5
- Твердость Vickers: 2900–3800 HV
- Описание: Чрезвычайно жесткая керамика, третий самый сложный материал.
- Приложения: броня, абразив, нейтронный поглотитель.
4. Другие материалы Superhard
- Diboride Rhenium (Reb₂): синтетический, Mohs ~ 9,5
- Вурцит нитрид бора: синтетический, потенциально сложнее алмаза при определенных условиях.
Сравнительная таблица твердости
| материал |
MOHS Твердость |
твердость Vickers (HV) |
Типичные варианты использования |
| Бриллиант |
10 |
до 10000 |
Резка, абразивы, ювелирные изделия |
| Кубический нитрид бора |
9,5–10 |
до 4800 |
Резка закаленная сталь, абразивы |
| Карбид бора |
9.5 |
2900–3800 |
Броня, абразивы, ядерные применения |
| Карбид вольфрама |
9–9.5 |
2400–3000 |
Режущие инструменты, добыча, носить детали |
| Ароминация (al₂o₃) |
9 |
1200–1800 |
Керамика, электрические изоляторы |
| Закаленная сталь |
7–8.5 |
800–900 |
Инструменты, машины |
Почему карбид вольфрама так сильно?
Твердость карбида вольфрама является результатом его уникальной атомной структуры:
- Кристаллическая структура: шестиугольная закрытая (HCP) решетка.
- Связывание: сильные ковалентные связи между атомами вольфрамовых и углерода образуют жесткую, стабильную решетку, которая устойчиво уступила деформации.
- Плотность: высокая плотность (15,6 г/см3;), способствуя ее надежности.
Факторы, влияющие на твердость
- Размер зерна: более тонкие зерна увеличивают твердость, но снижают прочность.
- Содержание связующего: более низкий кобальт увеличивает твердость, но может сделать материал более хрупким.
- Процесс спекания: более высокие температуры и оптимизированное время улучшают плотность и твердость.
Наука о твердости: измерение и понимание
Твердость - это сложное свойство, которое можно измерить несколькими способами. Как правило, это относится к сопротивлению материала деформации, царапинам или отступлению.
Типы тестов на твердость
- Твердость MOHS: качественная, основанная на сопротивлении царапин.
- Твердость Виккерса: количественная, измеряет размер отступления, оставленного алмазной пирамидой под известной силой.
- Твердость Роквелла: измеряет глубину проникновения при нагрузке.
Каждый тест дает различные идеи. Для промышленных применений Vickers и Rockwell являются более точными и повторяемыми, чем MOHS.
Твердость против прочности
Важно различать твердость и прочность. Твердость - это сопротивление царапин или отступа, в то время как вязкость - это способность поглощать энергию и сопротивляться разрушению. Например, стекло тяжело, но не жесткое - он легко разбивается. Карбид вольфрама уравновешивает высокую твердость с полезной выносливостью, что делает его более практичным, чем бриллиант для многих применений.
Применение карбида вольфрамового и более жестких материалов
Карбид вольфрама
- Руковые инструменты: тренировочные кусочки, конец мельницы, лезвия пилы.
- горнодобывающая промышленность: тренировочные кончики, тарелки из дробилки.
- Промышленное оборудование: сопла, клапаны, устойчивые к износостойкому.
- Ювелирные изделия: кольца, часы с полосами из -за сопротивления царапинам.
Бриллиант
- Промышленная резка и шлифование: пилы с бриллиантами и шлифовальные колеса.
- Абразивы: полировка и притирание.
- Электроника: радиаторы, полупроводники.
Кубический нитрид бора
- Обработка закаленных сталей: режущие инструменты для автомобильной и аэрокосмической промышленности.
- Абразивы: шлифовальные колеса для точной обработки.
Карбид бора
- Борьня: легкие, устойчивые к пулене жилетки.
- Абразивы: притирание и полировка твердых материалов.
- Ядерная промышленность: стержни для нейтронов.
Ограничения и компромиссы
В то время как твердость ценна, ультрадусые материалы часто имеют компромиссы:
- Бриттли: более сложные материалы, такие как Diamond и CBN, могут быть более хрупкими, чем карбид вольфрама, что делает их склонными к чистке под воздействием.
- Стоимость: Diamond и CBN значительно дороже производства, чем карбид вольфрама.
- Обучаемость: Ультра-Хард-Материалы трудно формировать и отделить, часто требуя специализированного оборудования.
- Термическая стабильность: алмаз, хотя он чрезвычайно твердый, реагирует с железом при высоких температурах, ограничивая его использование в стальной обработке.
Баланс в инженерии
Инженеры должны сбалансировать твердость с выносливостью, стоимостью и другими свойствами. Например, карбид вольфрама часто выбирается для его сочетания твердости и прочности, в то время как алмаз зарезервирован для применений, где максимальная твердость необходима, а стоимость оправдана.
Последние достижения в области материалов Superhard
Материальная наука продолжает раздвигать границы твердости. Недавние исследования произвели новые синтетические материалы, которые конкурируют или даже превосходят алмаз при определенных условиях.
Вурцит нитрид бора
- Структура: похожа на алмаз, но с атомами бора и азота.
- Потенциал: под экстремальным давлением нитрид Вюрцита, нитрид бора может превышать твердость Даймонда.
- Приложения: по -прежнему в значительной степени экспериментальные, но многообещающие для будущих инструментов резки и абразив.
Агрегированные алмазные наностержни
- Описание: Синтетические нанокристаллические бриллианты с твердостью, превышающей натуральный бриллиант.
- Значение: эти материалы производятся под экстремальным давлением и обладают уникальными свойствами, такими как устойчивость к более высокой устойчивости.
Rhenium diboride
- Открытие: сначала синтезируется в начале 2000 -х годов.
- Свойства: твердость, близкая к CBN, с превосходной механизмом по сравнению с бриллиантом.
- Потенциальное использование: покрытия с высоким содержанием износа и режущие инструменты.
Эти достижения могут однажды привести к новым поколениям инструментов и компонентов, которые превосходят текущие материалы с точки зрения твердости и долговечности.
Заключение
Карбид вольфрама стоит как один из самых сложных материалов с твердостью MOHS 9–9,5, что делает его бесценным для применений, требующих экстремальной износостойкости и долговечности. Тем не менее, несколько материалов, особенно бриллиантов, кубический нитрид бора и карбид бора, еще сложнее. Каждый из этих материалов находит свою нишу, сбалансирование твердости, выносливости, затрат и других свойств для конкретных промышленных потребностей.
Понимание иерархии материальной твердости имеет важное значение для выбора правильного инструмента или компонента для требовательных сред. По мере продвижения материальной науки мы продолжаем открывать и информировать вещества, которые раздвигают границы того, что возможно с точки зрения твердости и производительности.
FAQ: Часто задаваемые вопросы
1. Что такое твердость MOHS карбида вольфрама?
Карбид вольфрама имеет твердость MOHS составляет 9–9,5, размещая его чуть ниже алмаза и делает его одним из самых сложных материалов, используемых в промышленности.
2. Что -нибудь сложнее, чем карбид вольфрама?
Да. Алмаз (MOHS 10), кубический нитрид бора (MOHS 9,5–10) и карбид бора (MOHS 9,5) все труднее, чем карбид вольфрама.
3. Почему алмаз не используется для всех режущих инструментов, если он самый сложный?
Алмаз дорогой, может быть химически реактивный с железом при высоких температурах и хрупкий. Карбид вольфрама предлагает лучший баланс твердости, прочности и стоимости для многих приложений.
4. Как кубический нитрид бора по сравнению с карбидом вольфрама?
Кубический нитрид бора сложнее и химически стабилен при высоких температурах, что делает его идеальным для резки закаленных сталей. Тем не менее, это дороже и дешевле, чем карбид вольфрама.
5. Какие факторы влияют на твердость карбида вольфрама?
Размер зерна, содержание связующего (обычно кобальт) и условия спекания влияют на твердость карбида вольфрама. Более тонкие зерна и более низкое содержание связующего увеличивают твердость, но могут снизить прочность.
Цитаты:
[1] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-diefferences-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-comprehany-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-hardness-scale.html
[6] https://cowseal.com/tungsten-vs-tungsten-carbide/
[7] https://www.retopz.com/hardness-in-the-tungsten-carbide-industry-a-comprehany-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-hatats-the-difference/
[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-frequarly-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[19] https://www.tungco.com/insights/blog/frequilly-asked-questions-used-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
