Menu ng nilalaman
● Ang pagtukoy ng katigasan sa agham ng mga materyales
● Tungsten Carbide Hardness Metrics
>> 1. MOHS HARDNESS
>> 2. Vickers tigas
>> 3. Rockwell Hardness
● Ang mga kadahilanan na nakakaimpluwensya sa tigas na karbida ng tungsten
>> 1. Laki ng butil
>> 2. Porsyento ng Cobalt Binder
>> 3. Proseso ng Paggawa
● Ang agham sa likod ng tigas ni Tungsten Carbide
>> 1. Istraktura ng Crystal
>> 2. Covalent Bonding
>> 3. Metallic Character
>> 4. Pag -configure ng elektron
● Ang mga aplikasyon ay gumagamit ng tigas na karbida ng tungsten
>> 1. Mga tool sa pagputol
>> 2. Mga sangkap na lumalaban sa Wear
>> 3. Alahas
>> 4. Aerospace at pagtatanggol
>> 5. Mga instrumento sa medikal
● Tungsten Carbide kumpara sa Iba pang mga Hard Material
>> 1. Diamond
>> 2. Silicon Carbide (sic)
>> 3. Titanium
>> 4. Cubic Boron Nitride (CBN)
>> 5. Alumina (Al2O3)
● Mga hamon at limitasyon ng Tungsten Carbide
>> 1. Brittleness
>> 2. Gastos
>> 3. Mga paghihirap sa pagproseso
>> 4. Mga alalahanin sa kapaligiran
● Ang mga pag -unlad sa hinaharap sa teknolohiya ng tungsten carbide
>> 1. Nanostructured wc
>> 2. Mga composite na materyales
>> 3. Mga Advanced na Coatings
>> 4. Additive Manufacturing
● Konklusyon
● FAQS
>> 1. Ano ang katigasan ng Mohs ng tungsten carbide?
>> 2. Paano sinusukat ang tuding tungsten carbide?
>> 3. Maaari ba ang Tungsten Carbide Scratch Diamond?
>> 4. Bakit nakakaapekto ang katigasan ng nilalaman ng kobalt?
>> 5. Ginagamit ba ang Tungsten Carbide sa Mga Produkto ng Consumer?
● Mga pagsipi:
Ang Tungsten Carbide (WC) ay isa sa mga pinakamahirap na engineered na materyales na umiiral, kilalang -kilala sa pambihirang tibay at paglaban na isusuot. Ang tambalang ito, na nabuo ng bonding tungsten at carbon atoms, ay nagbago ng mga industriya na mula sa pagmamanupaktura hanggang alahas. Ang katigasan nito ay pangalawa lamang sa brilyante, ginagawa itong kailangang-kailangan para sa mga aplikasyon ng high-stress. Ang artikulong ito ay galugarin ang tigas ng Ang Tungsten Carbide , ang mga pamamaraan ng pagsukat nito, nakakaimpluwensya sa mga kadahilanan, aplikasyon, at paghahambing sa iba pang mga materyales.
Ang pagtukoy ng katigasan sa agham ng mga materyales
Ang katigasan ay tumutukoy sa paglaban ng isang materyal sa permanenteng pagpapapangit, pagkiskis, o indentation. Para sa Tungsten Carbide, kritikal ang pag -aari na ito sapagkat tinutukoy nito ang pagganap nito sa mga nakasasakit na kapaligiran. Ang mga karaniwang kaliskis para sa pagsukat ng katigasan ay kasama ang:
- MOHS Scale: Isang Qualitative Ordinal Scale (1–10) Paghahambing ng paglaban sa mineral sa gasgas.
- Vickers Hardness (HV): Sinusukat ang paglaban sa indentation gamit ang isang brilyante na pyramid.
- Rockwell Hardness (HRA, HRC): Sinusukat ang lalim ng pagtagos sa ilalim ng mga tiyak na naglo -load.
Tungsten Carbide Hardness Metrics
1. MOHS HARDNESS
Ang ranggo ng Tungsten Carbide ay 9-9.5 sa scale ng MOHS, sa ibaba lamang ng brilyante (10). Ginagawa nitong mas mahirap kaysa sa karamihan sa mga steel (4-8.5) at keramika tulad ng alumina (9).
2. Vickers tigas
Gamit ang isang Diamond Indenter, ang tungsten carbide ay nagmarka ng 1,500-2,600 HV, depende sa laki ng butil at nilalaman ng kobalt. Ang mga magagandang grado na may mababang binder ng kobalt (3-6%) ay nakamit ang pinakamataas na tigas.
3. Rockwell Hardness
Ang Tungsten Carbide ay karaniwang sumusukat sa 88-94 HRA sa scale ng Rockwell, maihahambing sa mga matigas na tool steels ngunit may mahusay na paglaban sa pagsusuot.
Ang mga kadahilanan na nakakaimpluwensya sa tigas na karbida ng tungsten
1. Laki ng butil
- Mga pinong butil (0.2-0.8 μm): mas mataas na katigasan dahil sa nabawasan na intergranular spacing.
- Magaspang na butil (> 1 μm): Pinahusay na katigasan ngunit mas mababang tigas, mainam para sa mga epekto ng mabibigat na epekto tulad ng mga drills ng pagmimina.
2. Porsyento ng Cobalt Binder
- Mababang kobalt (3-6%): Pinataas ang katigasan ngunit pinatataas ang pagiging brittleness.
- Mataas na kobalt (10–20%): Pinahuhusay ang katigasan sa gastos ng tigas.
3. Proseso ng Paggawa
- Sintering temperatura: mas mataas na temperatura (1,400-1,600 ° C) I -optimize ang density at katigasan.
- Mga Paggamot sa Post-Sintering: Ang mga coatings tulad ng Titanium Nitride (TIN) ay higit na mapabuti ang katigasan ng ibabaw.
Ang agham sa likod ng tigas ni Tungsten Carbide
Ang pag -unawa sa pambihirang tigas ng karbida ng tungsten ay nangangailangan ng pag -iwas sa istruktura ng atomic at mga mekanismo ng pag -bonding. Ang mga natatanging katangian ng materyal ay nagmula sa isang kumbinasyon ng mga kadahilanan:
1. Istraktura ng Crystal
Ang Tungsten carbide ay bumubuo ng isang hexagonal na malapit na naka-pack (HCP) na istraktura ng kristal. Ang pag -aayos na ito ay nagbibigay -daan para sa mahusay na pag -iimpake ng mga atomo, na nag -aambag sa mataas na density at tigas.
2. Covalent Bonding
Ang malakas na mga bono ng covalent sa pagitan ng mga tungsten at carbon atoms ay lumikha ng isang mahigpit na sala -sala na lumalaban sa pagpapapangit. Ang mga bono na ito ay direksyon at naisalokal, na nagbibigay ng pambihirang lakas.
3. Metallic Character
Habang pangunahing covalent, ang Tungsten Carbide ay nagpapakita rin ng ilang mga katangian ng bonding na metal. Ang kumbinasyon na ito ay nagpapaganda ng katigasan nito kumpara sa mga purong covalent na materyales tulad ng brilyante.
4. Pag -configure ng elektron
Ang pagsasaayos ng elektron ng tungsten (5d^4 6s^2) ay nagbibigay -daan para sa malakas na pag -hybrid sa mga electron ng carbon, na bumubuo ng matatag at mahigpit na mga bono na nag -aambag sa tigas ng materyal.
Ang mga aplikasyon ay gumagamit ng tigas na karbida ng tungsten
1. Mga tool sa pagputol
- Ang mga mill mill, drill bits, at mga pagsingit ay nagpapanatili ng matalim na mga gilid kahit na sa mataas na temperatura, pagbabawas ng pagsusuot ng tool.
- Paghahambing:
| Materyal |
na katigasan (HV) |
Magsuot ng paglaban |
| HSS |
800–900 |
Mababa |
| Keramika |
1,200–1,800 |
Katamtaman |
| WC |
1,500–2,600 |
Matinding |
2. Mga sangkap na lumalaban sa Wear
- Mga Kagamitan sa Pagmimina (Mga Tip sa Drill, Crusher Plates) ay huminto sa nakasasakit na pakikipag -ugnay sa bato.
- Ang mga pang -industriya na nozzle at balbula ay nagtitiis ng mga erosive na likido.
3. Alahas
- Ang mga banda sa kasal ay nagpapanatili ng Polish nang walang hanggan dahil sa paglaban sa simula.
4. Aerospace at pagtatanggol
Ang tigas ni Tungsten Carbide ay napakahalaga sa aerospace at mga aplikasyon ng pagtatanggol:
- Armor-piercing Rounds: Ang mga WC cores ay nagpapaganda ng mga kakayahan sa pagtagos.
- Turbine blade coatings: pagbutihin ang paglaban ng pagguho sa mga jet engine.
- Mga sangkap ng spacecraft: makatiis ng mga epekto ng micrometeorite at mga labi ng espasyo.
5. Mga instrumento sa medikal
Ang biocompatibility at katigasan ng tungsten carbide ay angkop para sa iba't ibang mga medikal na aplikasyon:
- Mga instrumento sa kirurhiko: Ang mga blades ng scalpel at mga tip sa karayom ay nagpapanatili ng pagiging matalas.
- Mga drills ng ngipin: Pag -cut ng katumpakan ng enamel ng ngipin at dentin.
- Orthopedic Implants: Wear-resistant joint replacement.
Tungsten Carbide kumpara sa Iba pang mga Hard Material
1. Diamond
- Hardness: Diamond (10 MOHS) kumpara sa WC (9–9.5 MOHS).
- Gumamit ng Kaso: Diamond para sa pagputol ng ultra-precision; WC para sa tibay ng gastos.
2. Silicon Carbide (sic)
- katigasan: sic (9.5 mohs) kumpara sa WC (9–9.5 MOHS).
- katatagan ng thermal: SIC excels sa mga high-temperatura na kapaligiran.
3. Titanium
- katigasan: Titanium (6 MOHS) kumpara sa WC (9 MOHS).
- tibay: WC outperforms titanium sa pagsusuot ng pagsusuot.
4. Cubic Boron Nitride (CBN)
- katigasan: CBN (9.5 MOHS) kumpara sa WC (9–9.5 MOHS).
- Application: Ang CBN ay ginustong para sa machining hard steels dahil sa katatagan ng kemikal.
5. Alumina (Al2O3)
- katigasan: alumina (9 mohs) kumpara sa WC (9–9.5 MOHS).
- Gastos: Ang alumina ay mas matipid ngunit hindi gaanong matigas kaysa sa WC.
Mga hamon at limitasyon ng Tungsten Carbide
Sa kabila ng pambihirang tigas nito, ang Tungsten Carbide ay nahaharap sa ilang mga hamon:
1. Brittleness
Ang mataas na katigasan ay madalas na nakakaugnay sa pagtaas ng brittleness. Ang WC ay maaaring mag-chip o bali sa ilalim ng biglaang mga epekto, lalo na sa mga marka ng low-cobalt.
2. Gastos
Ang Tungsten ay medyo bihirang metal, na ginagawang mas mahal ang WC kaysa sa maraming mga alternatibong materyales.
3. Mga paghihirap sa pagproseso
Ang mataas na tigas ng WC ay gumagawa ng paghubog at machining ang pangwakas na produkto na mapaghamong, na madalas na nangangailangan ng mga dalubhasang pamamaraan tulad ng Electrical Discharge Machining (EDM).
4. Mga alalahanin sa kapaligiran
Ang tungsten na pagmimina at pagproseso ay maaaring magkaroon ng mga epekto sa kapaligiran, at ang pag -recycle ng mga produkto ng WC ay mahalaga para sa pagpapanatili.
Ang mga pag -unlad sa hinaharap sa teknolohiya ng tungsten carbide
Ang pananaliksik ay patuloy na mapahusay ang mga katangian at aplikasyon ng tungsten carbide:
1. Nanostructured wc
Ang pagbuo ng nanocrystalline tungsten carbide ay maaaring higit na mapabuti ang tigas habang pinapanatili ang katigasan.
2. Mga composite na materyales
Ang pagsasama -sama ng WC sa iba pang mga matigas na materyales tulad ng Diamond o CBN ay maaaring lumikha ng mga synergistic na pagpapabuti sa pagganap.
3. Mga Advanced na Coatings
Ang mga multi-layer coatings at mga diskarte sa pag-aalis ng nobela ay naglalayong mapahusay ang mga katangian ng ibabaw ng mga tool at sangkap ng WC.
4. Additive Manufacturing
Ang pag -print ng 3D ng mga bahagi ng karbida ng tungsten ay maaaring payagan para sa mga kumplikadong geometry at na -customize na mga katangian ng materyal.
Konklusyon
Ang walang kaparis na tigas ng Tungsten Carbide ay nagmumula sa siksik na hexagonal crystal na istraktura at na -optimize na mga proseso ng pagmamanupaktura. Sa pamamagitan ng isang rating ng MOHS na 9-9.5 at Vickers tigas hanggang sa 2,600 HV, pinalaki nito ang karamihan sa mga metal at keramika sa mga nakasasakit na aplikasyon. Ang pagbabalanse ng katigasan na may katigasan sa pamamagitan ng laki ng butil at mga pagsasaayos ng binder ay nagbibigay -daan sa mga pinasadyang solusyon para sa mga industriya tulad ng aerospace, pagmimina, at alahas. Tulad ng pagsulong ng teknolohiya, ang Tungsten Carbide ay nananatiling isang pundasyon ng high-performance engineering, na may patuloy na pananaliksik na nangangako ng higit na mga kakayahan sa hinaharap.
FAQS
1. Ano ang katigasan ng Mohs ng tungsten carbide?
Ang Tungsten Carbide ay nasa ranggo ng 9-9.5 sa scale ng MOHS, na ginagawang mas mahirap kaysa sa bakal at bahagyang malambot kaysa sa brilyante.
2. Paano sinusukat ang tuding tungsten carbide?
Kasama sa mga karaniwang pamamaraan ang Vickers (HV), Rockwell (HRA), at Knoop Test, na gumagamit ng mga indenters ng brilyante upang masuri ang paglaban.
3. Maaari ba ang Tungsten Carbide Scratch Diamond?
Hindi. Ang Diamond (10 MOH) ay mas mahirap at maaaring mag -scratch ng tungsten carbide, ngunit ang WC ay madalas na ginagamit upang i -cut o polish diamante dahil sa kakayahang magamit nito.
4. Bakit nakakaapekto ang katigasan ng nilalaman ng kobalt?
Ang mas mataas na kobalt ay binabawasan ang tigas sa pamamagitan ng paglikha ng isang mas malambot na binder matrix sa pagitan ng mga butil ng WC. Ang mga marka ng low-cobalt (3-6%) ay unahin ang katigasan.
5. Ginagamit ba ang Tungsten Carbide sa Mga Produkto ng Consumer?
Oo. Kasama sa mga karaniwang aplikasyon ang alahas, motor na panginginig ng boses ng smartphone, at mga sangkap na high-end na relo.
Mga pagsipi:
[1] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[3] https://konecarbide.com/tungsten-vs-tungsten-carbide-differences-explained/
[4] https://create.vista.com/photos/tungsten-carbide/
[5] https://eternaltools.com/blogs/tutorials/tungsten-carbide-an-formative-guide
[6] https://www.linde-amt.com/resource-library/articles/tungsten-carbide
[7] http://www.carbidetechnologies.com/faqs/
[8] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-properties.html
[9] https://www.retopz.com/57-frequently-asked-questions-faqs-about-tungsten-carbide/
[10] https://www.azom.com/article.aspx?articleid=2278
[11] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide
[12] https://www.basiccarbide.com/tungsten-carbide-rade-chart/
[13] https://www.britannica.com/science/tungsten-carbide
[14] https://www.bladeforums.com/threads/carbide-hardness-chart.1705186/
[15] https://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=e68b647b86104478a32012cbbd5ad3ea&ckck=1
[16] https://www.azom.com/properties.aspx?articleid=1203
[17] https://www.imetra.com/tungsten-carbide-material-properties/
[18] https://www.shutterstock.com/search/%22tungsten-carbide%22?page=3
[19] https://stock.adobe.com/search?k=tungsten+carbide
[20] https://www.istockphoto.com/de/bot-wall?
[21] https://periodictable.com/elements/074/pictures.html
[22] https://www.istockphoto.com/de/bot-wall?
[23] https://www.
[24] https://www.shutterstock.com/search/tungsten-carbide
[25] https://www.generalcarbide.com/wp-content/uploads/2019/04/GeneralCarbide-Designers_Guide_TungstenCarbide.pdf
[26] https://stock.adobe.com/search?k=carbide
.
.
[29] https://www.ruihantools.com/technic-data/understanding-the-hardness-of-carbide-end-mills.html
[30] https://www.tungco.com/insights/blog/5-tungsten-carbide-applications/
[31] https://www.azom.com/article.aspx?articleid=4827
[32] https://www.carbide-usa.com/top-5-uses-for-tungsten-carbide/
[33] https://www.wj-tool.com/material
[34] https://www.industrialplating.com/materials/tungsten-carbide-coatings
[35] https://www.ohiocarbonblank.com/metallic-materials/tungsten-carbide
[36] https://www.practicalmachinist.com/forum/threads/carbide-hardness-of-drill-and-end-mills.294897/
[37] https://www.tungstenringscenter.com/faq
[38] https://www.tungstenrepublic.com/tungsten-carbide-rings-faq.html
[39] https://www.larsonjewelers.com/pages/tungsten-rings-pros-cons-facts-myths
[40] https://www.bladeforums.com/threads/carbide-hardness-data.1514372/
[41] https://eternaltungsten.com/frequently-asked-questions-faqs
[42] https://www.menstungstenonline.com/frequently-asked-questions.html
[43] https://www.
[44] https://www.tungstenringsco.com/faq
[45] https://unbreakableman.co.za/pages/all-about-tungsten-carbide-faq
[46] https://www.practicalmachinist.com/forum/threads/hardening-tungsten.405013/
[47] https://tuncomfg.com/about/faq/
[48] https://www.reddit.com/r/metallurgy/comments/ub4dg9/question_about_tungsten_carbide_toxicity/
[49] https://www
[50] https://www.carbideprobes.com/wp-content/uploads/2019/07/tungstencarbidedatasheet.pdf
[51] https://www.vistametalsinc.com/tungsten-carbide-rade-chart/
[52] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[53] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide-tool.html
[54] https://www.alamy.com/stock-photo/tungsten-carbide.html
[55] https://konecarbide.com/what-is-tungsten-carbide/
[56] https://www.bangerter.com/en/tungsten-carbide
[57] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[58] https://www.dymetalloys.co.uk/what-is-tungsten-carbide/tungsten-carbide-rades-applications
[59] https://www.tungstenman.com/tungsten-carbide-hardness.html
[60] https://carbideprocessors.com/pages/carbide-parts/tungsten-carbide-selection.html
[61] https://www.tungstenworld.com/pages/faq
[62] https://tungstentitans.com/pages/faqs
[63] https://www.thermalspray.com/questions-tungsten-carbide/
[64] http://www.machinetoolrecyclers.com/rita_hayworth.html
