Innehållsmeny
● Introduktion till hårdhet
● Krom: Egenskaper och hårdhet
>> Nyckelegenskaper
>> Hårdhetsdetaljer
>> Krom i legeringar och beläggningar
● Volframkarbid: Egenskaper och hårdhet
>> Nyckelegenskaper
>> Hårdhetsdetaljer
>> Sammansatt natur och seghet
● Jämförande analys: Krom kontra volframkarbid
>> Hårdhetsjämförelsestabell
>> Nyckelinsikt
>> Verklig testning
● Industrianvändning
>> Krom
>> Volframkarbid
>> Urvalskriterier i branschen
● Miljö- och ekonomiska överväganden
>> Miljöpåverkan
>> Ekonomiska faktorer
>> Hållbarhet och återvinning
● Framsteg inom hårda beläggningar och materialvetenskap
>> Alternativ och innovationer
>> Framtida trender
>> Mikrostrukturjämförelse
>> Applikationslämplighet
● Slutsats
● FAQ: Vanliga frågor
>> 1. Vad är Mohs hårdhet hos krom och volframkarbid?
>> 2. Varför är volframkarbid svårare än krom?
>> 3. Vilket är mer slitstöd: krom eller volframkarbid?
>> 4. Är volframkarbid dyrare än krombeläggningar?
>> 5. Kan krom och volframkarbid användas omväxlande?
● Citeringar:
Att förstå hårdheten hos material är avgörande för branscher som sträcker sig från tillverkning och gruvdrift till flyg- och verktyg. Två av de mest kända hårda materialen är krom och Volframkarbid , båda firade för sin exceptionella hållbarhet och slitmotstånd. Men när det gäller frågan, 'Vad är svårare: krom eller volframkarbid? ', Är svaret mer nyanserat än ett enkelt nummer. Denna omfattande artikel undersöker deras egenskaper, industriella tillämpningar och vetenskapen bakom deras hårdhet och ger en detaljerad jämförelse som stöds av data, expertinsikter och visuella hjälpmedel.
Introduktion till hårdhet
Hårdhet är ett material motstånd mot deformation, repor eller intryck. Det mäts med flera skalor, den vanligaste varelsen:
- Mohs hårdhetsskala: sträcker sig från 1 (talk) till 10 (diamant), baserat på ett materials förmåga att skrapa andra.
- Vickers hårdhet: mäter storleken på en intryck som produceras under belastning.
- Rockwell -hårdhet: använder penetrationsdjup under en stor belastning jämfört med en förbelastning.
Att förstå dessa skalor är viktigt för att jämföra material som krom och volframkarbid, som används i miljöer som kräver exceptionell slitmotstånd och hållbarhet.
Krom: Egenskaper och hårdhet
Chromium (CR) är en övergångsmetall känd för sin silviga lyster, hög reflektivitet och anmärkningsvärd hårdhet. Det är det tredje hårdaste elementet efter kol (i form av diamant) och bor.
Nyckelegenskaper
| Egenskapsvärde |
|
| Atomantal |
24 |
| Kristallstruktur |
Kroppscentrerad kubik (BCC) |
| Smältpunkt |
1 907 ° C (3,465 ° F) |
| Mohs hårdhet |
8.5 |
| Vickers hårdhet |
~ 1 060 MPa |
| Young's Modulus |
279 GPA |
| Korrosionsmotstånd |
Excellent |
| Densitet |
7.19 g/cm³ |
Hårdhetsdetaljer
- Mohs hårdhet: Chromium poäng 8.5, vilket gör det svårare än de flesta metaller men mjukare än korund och diamant.
- Vickers hårdhet: Cirka 1 060 MPa, vilket är högt för en ren metall.
- Rockwell -hårdhet: Kromplätering kan nå upp till 69 HRC, vilket är extremt svårt för industriella beläggningar.
Chromiums höga hårdhet kommer från dess kristallstruktur och starka metallbindningar, vilket gör den mycket repbeständig. Det är emellertid också sprött, vilket begränsar dess användning i ren form för strukturella tillämpningar.
Krom i legeringar och beläggningar
Krom används sällan i sin rena form för strukturella ändamål på grund av dess sprödhet. Istället används det ofta:
- som ett pläteringsmaterial för att ge en hård, korrosionsbeständig yta.
- som ett legeringselement i rostfria stål, där det ger både hårdhet och korrosionsbeständighet.
- I superlegeringar för applikationer som kräver resistens mot oxidation och höga temperaturer.
Volframkarbid: Egenskaper och hårdhet
Volframkarbid (WC) är en förening av volfram och kol, inte ett rent element. Dess unika kombination av hårdhet och seghet gör det till en häftklammer i skärverktyg och slitsträckta beläggningar.
Nyckelegenskaper
| Egenskapsvärde |
|
| Kemisk formel |
Wc |
| Kristallstruktur |
Hexagonal |
| Smältpunkt |
2,870 ° C (5,198 ° F) |
| Mohs hårdhet |
9 |
| Vickers hårdhet |
1 700–2 600 MPa |
| Young's Modulus |
530–700 GPA |
| Densitet |
15,6 g/cm³ |
| Korrosionsmotstånd |
Utmärkt (utom i vissa syror) |
Hårdhetsdetaljer
- Mohs hårdhet: volframkarbidhastigheter vid 9, strax under diamanten.
- Vickers hårdhet: sträcker sig från 1 700 till 2 600 MPa, betydligt högre än krom.
- Rockwell -hårdhet: överstiger ofta 70 HRC, beroende på den specifika sammansättningen och bearbetningen.
Volframkarbides exceptionella hårdhet beror på dess täta, kovalent bundna kristallstruktur, som motstår deformation och repor även vid höga temperaturer.
Sammansatt natur och seghet
Volframkarbid används ofta som en komposit, med kobolt eller nickel som ett bindemedel. Denna kombination erbjuder både extrem hårdhet och förbättrad seghet, vilket minskar sprödheten jämfört med ren keramik. Resultatet är ett material som tål både hög slitage och betydande mekanisk stress.
Jämförande analys: Krom kontra volframkarbid
För att svara på den centrala frågan -*Vad är svårare: krom eller volframkarbid?* - Låt oss jämföra deras egenskaper sida vid sida.
Hårdhetsjämförelse
| Tabellegenskap |
Krom |
volframkarbid |
| Mohs hårdhet |
8.5 |
9 |
| Vickers hårdhet |
~ 1 060 MPa |
1 700–2 600 MPa |
| Rockwell hårdhet |
Upp till 69 HRC (plätering) |
> 70 HRC (komposit) |
| Strukturera |
Elemental Metal (BCC) |
Sammansatt (hexagonal) |
| Sprödhet |
Hög |
Måttlig (tuffare) |
| Densitet |
7.19 g/cm³ |
15,6 g/cm³ |
| Korrosionsmotstånd |
Excellent |
Utmärkt (utom syror) |
Nyckelinsikt
- Volframkarbid är svårare än krom på alla större hårdhetsskalor, inklusive Mohs, Vickers och Rockwell.
- Slitmotstånd: Volframkarbides överlägsna hårdhet innebär bättre slitstyrka, vilket gör det idealiskt för högspänning, slipande miljöer.
- Brittleness vs. Toughness: Chromium är mer spröd, medan volframkarbid, även om det är svårt, också erbjuder större seghet på grund av dess sammansatta natur.
- Bearbetning och kostnad: Volframkarbidbeläggningar är dyrare och utmanande att bearbeta, men de erbjuder längre livslängd i krävande applikationer.
Verklig testning
I laboratorie- och industriella miljöer överträffar volframkarbid konsekvent krom i nötning och slittester. Till exempel, i ASTM G65 torrsand/gummihjulsnötningstest, varar volframkarbidbeläggningar flera gånger längre än hårt krom under identiska förhållanden.
Industrianvändning
Krom
- Kromplätering: Används för dekorativa ytor, korrosionsbeständighet och måttligt slitskydd i fordonsdelar, verktyg och apparater.
- Alloying Element: Essential i rostfritt stål för korrosionsbeständighet.
- Reflekterande ytor: Används i speglar, optiska enheter och belysning på grund av dess höga reflektivitet.
Volframkarbid
- Skärverktyg: borrar, slutkvarnar och sågblad för metallbearbetning, gruvdrift och konstruktion.
- Bär delar: rullar, mat, munstycken och pansarträngande ammunition.
- Beläggningar: appliceras på ytor utsatta för extrem nötning, såsom olje- och gasborrutrustning och industriella rullar.
- Smycken: ringar och klockor för repmotstånd och hållbarhet.
Urvalskriterier i branschen
När man väljer mellan krom och volframkarbid överväger ingenjörer:
- krävs hårdhet och bär livslängd
- Driftsmiljö (frätande, slipande eller hög temperatur)
- Kostnadsbegränsningar
- Enkel applikation eller reparation
- Miljöregler (t.ex. hexavalent krombegränsningar)
Miljö- och ekonomiska överväganden
Miljöpåverkan
- Krom: Hexavalent krom (CR (VI)), som används i vissa pläteringsprocesser, är mycket giftigt och cancerframkallande. Miljöregler i många länder begränsar dess användning och driver sökningen efter säkrare alternativ.
- Volframkarbid: I allmänhet anses vara mindre farliga, även om volframbrytning och pulverbearbetning har sina egna miljöavtryck. Användningen av kobolt som ett bindemedel väcker också hälso- och säkerhetsproblem.
Ekonomiska faktorer
- Krom: Kromplätering är relativt billig och allmänt tillgänglig, vilket gör det kostnadseffektivt för många applikationer.
- Volframkarbid: dyrare på grund av råmaterialkostnader och komplexa tillverkningsprocesser, men erbjuder längre livslängd och minskat underhåll i krävande miljöer.
Hållbarhet och återvinning
Både krom och volframkarbid kan återvinnas. Tillbringade volframkarbidverktyg samlas ofta och omarbetas i nya verktyg, minskar avfall och bevarar resurser. Krompläterade delar kan också strippas och fyllas, även om processen måste hanteras noggrant för att undvika miljöföroreningar.
Framsteg inom hårda beläggningar och materialvetenskap
Alternativ och innovationer
Med ökande miljöregler och prestationskrav utvecklar forskare nya hårda beläggningar och material:
-Fysisk ångavsättning (PVD) och kemisk ångavsättning (CVD): Används för att applicera ultrahårda beläggningar som titannitrid (tenn) och diamantliknande kol (DLC), som ibland kan överträffa till och med volframkarbid i specifika applikationer.
- Keramiska matriskompositer: Erbjud en kombination av extrem hårdhet och förbättrad seghet.
- Nanostrukturerade beläggningar: Genom att förfina kornstorlek till nanoskala kan materialforskare öka hårdheten och bära motstånd utöver traditionella gränser.
Framtida trender
-Miljövänliga beläggningar: Byte av farlig kromplätering med trivalent krom eller andra giftiga alternativ.
- Förbättrad seghet: Utveckla nya volframkarbidkvaliteter med förbättrad sprickmotstånd.
- Smarta beläggningar: Material som kan självhjäla eller indikera slitage, förlänga livslängden och minska underhållskostnaderna.
Mikrostrukturjämförelse
Applikationens lämplighet
| applikationstyp |
bästa val |
orsak |
| Extreme slitmotstånd |
Volframkarbid |
Överlägsen hårdhet och seghet |
| Korrosionsmotstånd |
Krom |
Utmärkt i många miljöer |
| Högtemperaturstabilitet |
Volframkarbid |
Upprätthåller hårdhet vid hög t |
| Kostnadskänsliga applikationer |
Krom |
Lägre kostnad, enklare bearbetning |
| Precisionskärningsverktyg |
Volframkarbid |
Upprätthåller skärpa, hållbarhet |
Slutsats
Vid jämförelse av hårdheten hos krom och volframkarbid är volframkarbid entydigt det hårdare materialet. Det överträffar krom på Mohs, Vickers och Rockwell Hardness-skalor, och dess överlägsna slitstyrka gör det till det material som valts för industriella applikationer med hög stress, slip och högtemperatur. Krom, även om det fortfarande är exceptionellt hårt och högt värderat för dess korrosionsbeständighet och estetiska tilltal, kan inte matcha volframkarbides prestanda i miljöer där maximal hårdhet och hållbarhet krävs.
Valet mellan de två beror dock på den specifika applikationen. Krom gynnas för sin kostnadseffektivitet, enkel bearbetning och korrosionsbeständighet, särskilt i dekorativa och måttliga slitinställningar. Volframkarbid, med dess högre kostnad och bearbetningskomplexitet, är reserverad för de mest krävande uppgifterna där livslängd och extrem hårdhet är av största vikt.
När materialvetenskapen går framåt kan nya beläggningar och kompositer ytterligare förändra landskapet, men för tillfället förblir volframkarbiden riktmärket för industriell hårdhet, med krom som håller sin plats som en mångsidig, kostnadseffektiv och korrosionsbeständig alternativ.
FAQ: Vanliga frågor
1. Vad är Mohs hårdhet hos krom och volframkarbid?
Chromium har en Mohs -hårdhet på 8,5, medan volframkarbidpoäng 9, vilket gör volframkarbid hårdare.
2. Varför är volframkarbid svårare än krom?
Volframkarbidens hårdhet kommer från dess täta, kovalent bundna hexagonal kristallstruktur, som motstår deformation och repar mer effektivt än de metalliska bindningarna i kroms BCC -struktur.
3. Vilket är mer slitstöd: krom eller volframkarbid?
Volframkarbid är betydligt mer slitstöd på grund av dess överlägsna hårdhet och seghet, vilket gör den idealisk för att klippa verktyg och högkläder industriella komponenter.
4. Är volframkarbid dyrare än krombeläggningar?
Ja, volframkarbidbeläggningar är dyrare att producera och bearbeta, men de erbjuder längre livslängd och bättre prestanda i extrema miljöer, vilket ofta kompenserar för de högre initialkostnaderna.
5. Kan krom och volframkarbid användas omväxlande?
Nej, de kan inte användas omväxlande. Varje material har unika egenskaper som passar specifika applikationer. Volframkarbid är bäst för extremt slitage- och högspänningsmiljöer, medan krom är att föredra för korrosionsbeständighet och lägre kostnadsapplikationer.
Citeringar:
[1] https://byg.com/en/recargue-de-tungsteno-vs-carburo-de-cromo/
]
[3] https://www.allied-smaterial.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/chromium
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
]
]
[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
]
[12] https://extremecoatings.net/technical-resources/coating-formulas/tungsten-chromium-carbide-coatings/
[13] https://www.meadmetals.com/blog/what-are-the-stongest-metals
]
[15] https://tampasteel.com/what-are-the-stongest-metals/
[16] https://www.thermalsspray.com/hvaf-tungsten-carbide-termal-spray-vs-hard-chrome-plating/
[17] https://www.jindingcarbide.com/which-is-harder-chromium-steel-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-element
[27] https://periodictable.com/elements/024/index.html
[28] https://www.istockphoto.com/photos/chrome-pleting
[29] https://artizono.com/tungsten-carbide-vs-hard-chrome-ferpreshensive-comparison/
[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-loys-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
]
[39] https://met3dp.sg/tungsten-carbide-chromium-nickel-powderbest-heavy/
]
]
[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
