ทังสเตนคาร์ไบด์ยากกว่าเพชรหรือไม่?

เมนูเนื้อหา

การแนะนำ

เข้าใจความแข็ง

- คำจำกัดความของความแข็ง

- การวัดความแข็ง

- สเกล Mohs

- การทดสอบความแข็งของ Vickers

ทังสเตนคาร์ไบด์: คุณสมบัติและลักษณะ

- องค์ประกอบและโครงสร้าง

- ความแข็งของทังสเตนคาร์ไบด์

- การใช้งานของทังสเตนคาร์ไบด์

Diamond: สารธรรมชาติที่ยากที่สุด

- การก่อตัวและโครงสร้าง

- ความแข็งของเพชร

- การประยุกต์ใช้เพชร

เปรียบเทียบทังสเตนคาร์ไบด์และเพชร

- การเปรียบเทียบความแข็ง

- การเปรียบเทียบทรัพย์สินอื่น ๆ

- ความเหนียว

- การนำความร้อน

- ค่าใช้จ่าย

แอปพลิเคชันที่มีความแข็งสำคัญ

- เครื่องมือตัดอุตสาหกรรม

- อุปกรณ์ขุดเจาะ

- การเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอ

- เครื่องประดับ

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความแข็ง

- ความบริสุทธิ์และองค์ประกอบ

- การวางแนวคริสตัล

- กระบวนการผลิต

ความเข้าใจผิดเกี่ยวกับความแข็ง

- ความแข็งเท่ากับการทำลายไม่ได้

- ความแข็งเป็นทรัพย์สินที่สำคัญเพียงอย่างเดียว

- เพชรทั้งหมดนั้นยากพอ ๆ กัน

การพัฒนาในอนาคต

- วัสดุซุปเปอร์ซุปเปอร์

- นาโนคอมโพสิต

บทสรุป

คำถามที่พบบ่อย

- 1. ทังสเตนคาร์ไบด์สามารถเกาเพชรได้หรือไม่?

- 2. เหตุใดทังสเตนคาร์ไบด์จึงใช้แทนเพชรในบางแอปพลิเคชัน?

- 3. มีวัสดุใดที่ยากกว่าเพชรหรือไม่?

- 4. ค่าใช้จ่ายของทังสเตนคาร์ไบด์เปรียบเทียบกับเพชรอย่างไร

- 5. ทังสเตนคาร์ไบด์สามารถใช้ในเครื่องประดับเช่นเพชรได้หรือไม่?

การอ้างอิง:

การแนะนำ

โลกของวัสดุด้านวัสดุนั้นเต็มไปด้วยสารที่น่าสนใจ ในหมู่คนเหล่านี้ ทังสเตนคาร์ไบด์ และไดมอนด์โดดเด่นเป็นวัสดุที่ยากที่สุดสองชนิดที่รู้จักกันดีต่อมนุษยชาติ ทั้งสองได้รับความสนใจอย่างมากสำหรับความแข็งและความทนทานที่ยอดเยี่ยมซึ่งนำไปสู่การใช้งานอย่างกว้างขวางในการใช้งานอุตสาหกรรมและผู้บริโภค อย่างไรก็ตามคำถามทั่วไปมักเกิดขึ้น: ทังสเตนคาร์ไบด์ยากกว่าเพชรหรือไม่? บทความนี้มีจุดมุ่งหมายที่จะสำรวจคำถามนี้ในเชิงลึกเปรียบเทียบคุณสมบัติของวัสดุที่น่าทึ่งทั้งสองและส่องแสงในจุดแข็งและการใช้งานที่เกี่ยวข้อง

เข้าใจความแข็ง

ก่อนที่จะเจาะลึกการเปรียบเทียบระหว่างทังสเตนคาร์ไบด์และเพชรมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจว่าเราหมายถึงอะไรโดย 'ความแข็ง ' ในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุ

คำจำกัดความของความแข็ง

ความแข็งเป็นตัวชี้วัดความต้านทานของวัสดุต่อการเสียรูปแบบที่มีการแปลโดยทั่วไปเกิดจากการเยื้องหรือรอยขีดข่วน มันเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่กำหนดว่าวัสดุสามารถทนต่อการสึกหรอได้ดีเพียงใดรวมถึงความเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย

การวัดความแข็ง

เครื่องชั่งหลายเครื่องใช้ในการวัดความแข็งด้วยสเกล Mohs และการทดสอบความแข็งของ Vickers เป็นหนึ่งในที่พบมากที่สุด

สเกล Mohs

มาตราส่วน MOHS ซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 1812 โดยนักแร่วิทยาชาวเยอรมัน Friedrich Mohs ให้คะแนนความแข็งของวัสดุในระดับตั้งแต่ 1 ถึง 10 หมายเลขแต่ละหมายเลขแสดงถึงความสามารถของวัสดุในการเกาวัสดุที่จัดอันดับต่ำกว่าในระดับ

การทดสอบความแข็งของ Vickers

การทดสอบความแข็งของ Vickers ให้การวัดความแข็งที่แม่นยำยิ่งขึ้น มันเกี่ยวข้องกับการกด indenter รูปเพชรลงในวัสดุที่มีแรงที่รู้จักและวัดขนาดของการเยื้องที่เกิดขึ้น

ทังสเตนคาร์ไบด์: คุณสมบัติและลักษณะ

ทังสเตนคาร์ไบด์เป็นสารประกอบของอะตอมทังสเตนและคาร์บอนในอัตราส่วน 1: 1 เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความแข็งและความต้านทานการสึกหรอทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมต่างๆ

องค์ประกอบและโครงสร้าง

ทังสเตนคาร์ไบด์มักจะประกอบด้วยธัญพืชทังสเตนคาร์ไบด์ที่จัดขึ้นโดยวัสดุสารยึดเกาะซึ่งมักจะเป็นโคบอลต์ องค์ประกอบนี้ให้การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของความแข็งและความเหนียว [1]

ความแข็งของทังสเตนคาร์ไบด์

ในระดับ MOHS อัตราทังสเตนคาร์ไบด์ระหว่าง 8.5 ถึง 9.5 ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่แน่นอน [2] สถานที่นี้เป็นวัสดุที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดรองจากสารไม่กี่ชนิดรวมถึงเพชร

การใช้งานของทังสเตนคาร์ไบด์

เนื่องจากความแข็งและความต้านทานการสึกหรอทังสเตนคาร์ไบด์จึงพบว่าใช้ใน:

1. เครื่องมือตัดสำหรับงานโลหะ

2. อุปกรณ์ขุดและขุดเจาะ

3. ส่วนประกอบที่ทนต่อการสึกหรอในเครื่องจักร

4. เครื่องประดับและการทำนาฬิกา

Diamond: สารธรรมชาติที่ยากที่สุด

Diamond, allotrope ของคาร์บอนมีชื่อเสียงในฐานะสารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ยากที่สุดในโลก

การก่อตัวและโครงสร้าง

เพชรก่อตัวลึกภายในโลกภายใต้ความดันและอุณหภูมิที่รุนแรง โครงสร้างผลึกของพวกเขากับแต่ละอะตอมคาร์บอนผูกมัดกับอีกสี่ตัวในการจัดเรียง tetrahedral ก่อให้เกิดความแข็งพิเศษของพวกเขา [7]

ความแข็งของเพชร

เพชรตั้งอยู่ที่ด้านบนของสเกล Mohs ด้วยคะแนน 10 ในระดับ Vickers เพชรสามารถมีค่าความแข็งสูงถึง 10,000 HV แม้ว่าสิ่งนี้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเพชรเฉพาะ [7] [18]

การประยุกต์ใช้เพชร

เพชรถูกใช้ใน:

1. เครื่องมือตัดและบด

2. การทดลองแรงดันสูง

3. เครื่องประดับ

4. แอปพลิเคชันอิเล็กทรอนิกส์บางอย่าง

เปรียบเทียบทังสเตนคาร์ไบด์และเพชร

ตอนนี้เราได้สำรวจคุณสมบัติของวัสดุทั้งสองแล้วลองเปรียบเทียบทังสเตนคาร์ไบด์และไดมอนด์โดยตรงในแง่ของความแข็งและลักษณะอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง

การเปรียบเทียบความแข็ง

ในขณะที่วัสดุทั้งสองแข็งเป็นพิเศษเพชรนั้นยากกว่าทังสเตนคาร์ไบด์ ในระดับ MOHS อัตราดอกเบี้ย 10 ในขณะที่ทังสเตนคาร์ไบด์มักจะให้อัตราระหว่าง 8.5 และ 9.5 [2] [7]

การเปรียบเทียบทรัพย์สินอื่น ๆ

ความเหนียว

ในขณะที่เพชรนั้นยากขึ้นทังสเตนคาร์ไบด์มักจะยากขึ้น ความเหนียวหมายถึงความสามารถของวัสดุในการดูดซับพลังงานก่อนที่จะแตกหัก โครงสร้างคอมโพสิตของทังสเตนคาร์ไบด์ของธัญพืชคาร์ไบด์แข็งในสารยึดเกาะโลหะที่แข็งแกร่งให้ความเหนียวที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับเพชร [1] [18]

การนำความร้อน

เพชรมีค่าการนำความร้อนสูงกว่าทังสเตนคาร์ไบด์ สถานที่ให้บริการนี้ทำให้เพชรยอดเยี่ยมสำหรับการกระจายความร้อนในเครื่องมือตัด [18]

ค่าใช้จ่าย

ทังสเตนคาร์ไบด์โดยทั่วไปมีราคาถูกกว่าเพชรทำให้เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่ากว่าสำหรับการใช้งานจำนวนมากที่จำเป็นต้องใช้ความแข็งมาก แต่ไม่จำเป็นต้องมีความแข็งระดับเพชร [21]

แอปพลิเคชันที่มีความแข็งสำคัญ

ความแข็งสุดขีดของทั้งทังสเตนคาร์ไบด์และเพชรทำให้พวกเขามีค่าในการใช้งานที่หลากหลายซึ่งความต้านทานการสึกหรอเป็นสิ่งสำคัญ

เครื่องมือตัดอุตสาหกรรม

วัสดุทั้งสองใช้ในการตัดเครื่องมือ แต่เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน ทังสเตนคาร์ไบด์มักใช้สำหรับการตัดโลหะในขณะที่เพชรเป็นที่ต้องการสำหรับการตัดวัสดุที่แข็งมากเช่นเซรามิกหรือเพชรอื่น ๆ [24]

อุปกรณ์ขุดเจาะ

ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซวัสดุทั้งสองใช้ในบิตสว่าน เพชรมักใช้ในรูปแบบของบิต Polycrystalline Diamond Compact (PDC) สำหรับการขุดเจาะผ่านการก่อตัวของหินแข็ง [4]

การเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอ

วัสดุทั้งสองสามารถใช้เป็นสารเคลือบเพื่อปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของส่วนประกอบต่างๆ การเคลือบคาร์บอนเหมือนเพชร (DLC) เป็นที่นิยมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบางแอปพลิเคชัน [18]

เครื่องประดับ

ในขณะที่เพชรถูกนำมาใช้ในเครื่องประดับชั้นดีทังสเตนคาร์ไบด์ได้รับความนิยมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาสำหรับวงดนตรีงานแต่งงานของผู้ชายเนื่องจากความทนทานและการต่อต้านรอยขีดข่วน [16]

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความแข็ง

สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าความแข็งของทั้งทังสเตนคาร์ไบด์และเพชรอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ:

ความบริสุทธิ์และองค์ประกอบ

สำหรับทังสเตนคาร์ไบด์อัตราส่วนของทังสเตนต่อคาร์บอนและประเภทและปริมาณของวัสดุสารยึดเกาะที่ใช้อาจส่งผลต่อความแข็ง สำหรับเพชรการปรากฏตัวของสิ่งสกปรกหรือข้อบกพร่องในโครงสร้างผลึกสามารถมีอิทธิพลต่อความแข็ง [1] [18]

การวางแนวคริสตัล

ในเพชรความแข็งอาจแตกต่างกันเล็กน้อยขึ้นอยู่กับการวางแนวคริสตัล บางทิศทางภายในคริสตัลนั้นยากกว่าทางอื่นเล็กน้อย [18]

กระบวนการผลิต

สำหรับเพชรสังเคราะห์และทังสเตนคาร์ไบด์กระบวนการผลิตสามารถมีอิทธิพลต่อความแข็งขั้นสุดท้าย ปัจจัยต่าง ๆ เช่นอุณหภูมิและความดันในการเผาอาจส่งผลต่อคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย [6]

ความเข้าใจผิดเกี่ยวกับความแข็ง

มีความเข้าใจผิดที่พบบ่อยหลายประการเกี่ยวกับความแข็งของวัสดุที่คุ้มค่าที่จะกล่าวถึง:

ความแข็งเท่ากับการทำลายไม่ได้

ในขณะที่ทั้งทังสเตนคาร์ไบด์และเพชรนั้นยากมาก แต่ก็ไม่สามารถทำลายได้ ทั้งคู่สามารถหักหรือบิ่นด้วยแรงที่เพียงพอ [10] [18]

ความแข็งเป็นทรัพย์สินที่สำคัญเพียงอย่างเดียว

ในขณะที่ความแข็งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานจำนวนมากคุณสมบัติอื่น ๆ เช่นความเหนียวการนำความร้อนและค่าใช้จ่ายมักจะมีความสำคัญเท่าเทียมกันเมื่อเลือกวัสดุสำหรับการใช้งานเฉพาะ [21] [24]

เพชรทั้งหมดนั้นยากพอ ๆ กัน

เพชรธรรมชาติอาจแตกต่างกันไปตามความแข็งขึ้นอยู่กับสภาพการก่อตัวและการปรากฏตัวของสิ่งสกปรก เพชรสังเคราะห์บางตัวถูกสร้างขึ้นซึ่งยากกว่าเพชรธรรมชาติ [13]

การพัฒนาในอนาคต

งานวิจัยด้านวิทยาศาสตร์วัสดุยังคงผลักดันขอบเขตของสิ่งที่เป็นไปได้ในแง่ของความแข็งของวัสดุ:

วัสดุซุปเปอร์ซุปเปอร์

นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาวัสดุสังเคราะห์ใหม่ที่อาจเกินเพชรด้วยความแข็ง วัสดุเช่น Wurtzite Boron Nitride และ Lonsdaleite (เพชรหกเหลี่ยม) แสดงสัญญาในพื้นที่นี้ [17]

นาโนคอมโพสิต

นักวิจัยกำลังสำรวจวัสดุนาโนคอมโพสิตที่รวมความแข็งของวัสดุเช่นเพชรหรือทังสเตนคาร์ไบด์กับความเหนียวของวัสดุอื่น ๆ ซึ่งอาจสร้างสารที่มีความสมดุลของคุณสมบัติที่ดีที่สุด [6]

บทสรุป

โดยสรุปในขณะที่ทังสเตนคาร์ไบด์เป็นหนึ่งในวัสดุที่ยากที่สุดที่มนุษย์รู้จัก แต่ก็ไม่ยากกว่าเพชร เพชรยังคงเป็นสารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ยากที่สุดโดยมีความแข็งของ Mohs 10 เมื่อเทียบกับ 8.5-9.5 ของทังสเตนคาร์ไบด์ อย่างไรก็ตามนี่ไม่ได้หมายความว่า Diamond เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับแอปพลิเคชันทั้งหมดเสมอ การรวมกันของทังสเตนคาร์ไบด์ของความแข็งสุดขีดและความเหนียวที่เหนือกว่าทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมและผู้บริโภคจำนวนมากที่ความเปราะบางของเพชรอาจเป็นข้อเสีย

ตัวเลือกระหว่างทังสเตนคาร์ไบด์และเพชรมักจะลงไปตามข้อกำหนดเฉพาะของการใช้งานรวมถึงปัจจัยต่าง ๆ เช่นประเภทของการสึกหรอสภาพแวดล้อมที่จะใช้วัสดุและการพิจารณาค่าใช้จ่าย วัสดุทั้งสองยังคงมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ตั้งแต่เครื่องมือตัดและอุปกรณ์ขุดเจาะไปจนถึงเครื่องประดับระดับไฮเอนด์

ในขณะที่วิทยาศาสตร์วัสดุยังคงดำเนินต่อไปเราอาจเห็นการพัฒนาวัสดุสุดยอดใหม่ที่ท้าทายตำแหน่งของไดมอนด์ในระดับสูงสุดของระดับความแข็ง อย่างไรก็ตามสำหรับตอนนี้เพชรยังคงมงกุฎเป็นสารธรรมชาติที่รู้จักกันดีที่สุดโดยทังสเตนคาร์ไบด์ตามหลังอย่างใกล้ชิดเป็นวัสดุที่หลากหลายและมีค่าสูงในสิทธิของตนเอง

คำถามที่พบบ่อย

1. ทังสเตนคาร์ไบด์สามารถเกาเพชรได้หรือไม่?

ไม่ทังสเตนคาร์ไบด์ไม่สามารถเกาเพชรได้ เพชรนั้นยากกว่าทังสเตนคาร์ไบด์ในระดับ MOHS (10 vs 8.5-9.5), ความหมายของเพชรสามารถเกาทังสเตนคาร์ไบด์ แต่ไม่ใช่ในทางกลับกัน [2] [7]

2. เหตุใดทังสเตนคาร์ไบด์จึงใช้แทนเพชรในบางแอปพลิเคชัน?

ทังสเตนคาร์ไบด์มักใช้แทนเพชรเนื่องจากต้นทุนที่ต่ำกว่าความเหนียวที่มากขึ้นและการผลิตที่ง่ายขึ้น มันมีประโยชน์อย่างยิ่งในการใช้งานที่จำเป็นต้องใช้ความแข็งมาก แต่ไม่จำเป็นต้องมีความแข็งระดับเพชร [21] [24]

3. มีวัสดุใดที่ยากกว่าเพชรหรือไม่?

ในขณะที่เพชรเป็นวัสดุธรรมชาติที่ยากที่สุดวัสดุสังเคราะห์บางชนิดได้ถูกสร้างขึ้นซึ่งอาจยากขึ้น เหล่านี้รวมถึง Wurtzite Boron Nitride และ Lonsdaleite (เพชรหกเหลี่ยม) แม้ว่าการใช้งานจริงของพวกเขาจะถูก จำกัด [17]

4. ค่าใช้จ่ายของทังสเตนคาร์ไบด์เปรียบเทียบกับเพชรอย่างไร

ทังสเตนคาร์ไบด์โดยทั่วไปมีราคาถูกกว่าเพชรมาก สิ่งนี้ทำให้เป็นตัวเลือกที่คุ้มค่ามากขึ้นสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมจำนวนมากที่จำเป็นต้องใช้ความแข็งมาก [21]

5. ทังสเตนคาร์ไบด์สามารถใช้ในเครื่องประดับเช่นเพชรได้หรือไม่?

ใช่ทังสเตนคาร์ไบด์ถูกนำมาใช้มากขึ้นในเครื่องประดับโดยเฉพาะในวงดนตรีงานแต่งงานของผู้ชาย มันมีคุณค่าสำหรับความทนทานความต้านทานรอยขีดข่วนและรูปลักษณ์ที่ทันสมัย อย่างไรก็ตามมันไม่ได้มีความฉลาดหรือไฟเหมือนเพชรดังนั้นโดยทั่วไปแล้วมันจึงไม่ได้ใช้เป็นอัญมณี [16]

การอ้างอิง:

[1] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide

[3] https://www.fa.ihrcarbide.com/news/is-tungsten-carbide-stronger-than-diamond/

[4] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/

[5] https://www.tungstenringsco.com/blog/2023/06/tungsten-vs-diamond/

[6] https://www.tungstenman.com/tungsten-carbide-hardness.html

[7] https://www.gemsociety.org/article/does-diamond-hardness-matter/

[8] https://www.carbide-part.com/blog/tungsten-carbide-hardness-vs-diamond/

[9] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/

[10] https://www.rarecarat.com/blog/diamond-ring-tips/diamond-questions-we-ve-got-answers

[11] https://jewelrydepotusa.com/metal-comparison/

[12] https://www.retopz.com/57-frequently-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/

[13] https://en.wikipedia.org/wiki/superhard_material

[14] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html

[15] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedatasheet.pdf

[16] https://www.menstungstenonline.com/tungsten-diamond-two-hardest-materials-go-hand-in-hand.html

[17] https://www.reddit.com/r/gemstones/comments/1ahga1f/what_gemstone_othan_than_diamond_is_harder_than/

[18] https://en.wikipedia.org/wiki/diamond_industry

[19] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html

[20] https://www.minerals.net/mineral/diamond.aspx

[21] https://www.burdental.com/blog/comparison-of-dental-diamond-burs-and-tungsten-carbide-burs

[22] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+carbide

[23] https://www.shutterstock.com/search/diamond-hardness

[24] https://triaticinc.com/blog/the-difference-between-diamond-core-bits-carbide/

[25] https://chemistry.stackexchange.com/questions/102971/why-can-a-diamond-be-broken-using-a-hammer-if-its-the-hardest-natural-substance

[26] https://eagle-dental-burs.com/blogs/articles/diamond-vs-carbide