Меню вмісту
● Вступ до твердості
● Хром: Властивості та твердість
>> Ключові властивості
>> Деталі твердості
>> Хром у сплавах та покритті
● Карбід вольфраму: Властивості та твердість
>> Ключові властивості
>> Деталі твердості
>> Складена природа та міцність
● Порівняльний аналіз: Chromium vs.
>> Таблиця порівняння твердості
>> Ключові уявлення
>> Тестування в реальному світі
● Промислові програми
>> Хром
>> Карбід вольфраму
>> Критерії відбору в промисловості
● Екологічні та економічні міркування
>> Вплив на навколишнє середовище
>> Економічні фактори
>> Стійкість та переробка
● Удосконалення жорстких покриттів та матеріалознавства
>> Альтернативи та інновації
>> Майбутні тенденції
>> Порівняння мікроструктури
>> Придатність застосування
● Висновок
● FAQ: Часті запитання
>> 1. Яка твердість MOHS хрому та карбіду вольфраму?
>> 2. Чому карбід вольфраму важче, ніж хром?
>> 3. Що є більш стійким до зносу: хрому або карбіду вольфраму?
>> 4. Чи дорожчий карбід вольфраму дорожче, ніж хромові покриття?
>> 5. Чи можна використовувати хромі та карбід вольфраму взаємозамінно?
● Цитати:
Розуміння твердості матеріалів має вирішальне значення для галузей, починаючи від виробництва та видобутку до аерокосмічної та інструментальної інструментів. Два найвідоміших твердих матеріалів - хром і Карбід вольфраму , обидва відзначали свою виняткову міцність та стійкість до зносу. Але якщо мова йде про питання, 'Що складніше: хромію або карбід вольфраму? ', Відповідь більш нюансована, ніж просте число. Ця вичерпна стаття досліджує їх властивості, промислові програми та науку, що стоїть за їх твердістю, забезпечуючи детальне порівняння, що підтримується даними, експертними уявленнями та наочними посібниками.
Вступ до твердості
Твердість - це стійкість матеріалу до деформації, подряпин або відступу. Він вимірюється за допомогою декількох шкал, найпоширенішої істоти:
- Шкала твердості MOHS: коливається від 1 (тальк) до 10 (алмаз), виходячи з здатності матеріалу подряпати інших.
- Твердість Вікерса: вимірює розмір відступу, що виробляється під навантаженням.
- Твердість Роквелла: використовує глибину проникнення під великим навантаженням порівняно з попереднім навантаженням.
Розуміння цих шкал є важливим для порівняння таких матеріалів, як хрому та карбід вольфраму, які використовуються в середовищах, що вимагають виняткової стійкості до зносу та довговічності.
Хром: Властивості та твердість
Хром (CR) - це перехідний метал, відомий своїм сріблястим блиском, високою відбивною здатністю та чудовою твердістю. Це третій найскладніший елемент після вуглецю (у вигляді алмазу) та бору.
Ключові
| властивості |
властивості |
| Атомний номер |
24 |
| Кристалічна структура |
Кубічний орієнтований на тіло (BCC) |
| Точка плавлення |
1,907 ° C (3,465 ° F) |
| Твердість MOHS |
8.5 |
| Вікерс твердість |
~ 1060 МПа |
| Модуль Янга |
279 GPA |
| Корозійна стійкість |
Відмінний |
| Щільність |
7.19 г/см⊃3; |
Деталі твердості
- Твердість MOHS: показники хрому 8,5, що робить його важче, ніж більшість металів, але м'якше, ніж Corundum та Diamond.
- Твердість Вікерса: близько 1060 МПа, що високо для чистого металу.
- Твердість Rockwell: Chrome Plating може досягти до 69 HRC, що надзвичайно важко для промислових покриттів.
Висока твердість Chromium походить від його кристалічної структури та сильних металевих зв’язків, що робить його дуже стійким до подряпин. Однак він також крихкий, що обмежує його використання в чистому вигляді для структурних застосувань.
Хром у сплавах та покритті
Хром рідко використовується в його чистому вигляді для структурних цілей завдяки її криханістю. Натомість він зазвичай використовується:
- як покривальний матеріал для забезпечення твердої, стійкої до корозії поверхні.
- як лепід -елемент з нержавіючої сталі, де він забезпечує як твердість, так і корозійну стійкість.
- у суперпрофесіонів для застосувань, що вимагають стійкості до окислення та високих температур.
Карбід вольфраму: Властивості та твердість
Карбід вольфраму (WC) - це з'єднання вольфраму та вуглецю, а не чистий елемент. Його унікальне поєднання твердості та міцності робить його основним у вирубаних інструментах та стійких до зносу покриттів.
Ключові
| властивості |
властивості |
| Хімічна формула |
WC |
| Кристалічна структура |
Шестикутний |
| Точка плавлення |
2870 ° C (5198 ° F) |
| Твердість MOHS |
9 |
| Вікерс твердість |
1700–2 600 МПа |
| Модуль Янга |
530–700 GPA |
| Щільність |
15,6 г/см⊃3; |
| Корозійна стійкість |
Відмінно (за винятком деяких кислот) |
Деталі твердості
- Твердість MOHS: Швидкість карбіду вольфраму на 9, трохи нижче алмазу.
- Твердість Вікерса: коливається від 1700 до 2600 МПа, що значно вище, ніж хром.
- Твердість Роквелла: часто перевищує 70 HRC, залежно від конкретної композиції та обробки.
Виняткова твердість карбіду вольфраму обумовлена його щільною, ковалентно пов'язаною кристалічною структурою, яка чинить опір деформації та подряпин навіть при високих температурах.
Складена природа та міцність
Карбід вольфраму часто використовується як композит, з кобальтом або нікелем як сполучним. Ця комбінація пропонує як надзвичайну твердість, так і вдосконалену міцність, зменшуючи крихкість порівняно з чистою керамікою. Результат - це матеріал, який може витримати як високий знос, так і значне механічне напруження.
Порівняльний аналіз: Chromium vs.
Щоб відповісти на центральне запитання -*Що складніше: хрому або карбід вольфраму?* - Давайте порівняємо їх властивості поруч.
Порівняння твердості таблиці таблиці
| властивість |
хрому |
вольфраму карбіду |
| Твердість MOHS |
8.5 |
9 |
| Вікерс твердість |
~ 1060 МПа |
1700–2 600 МПа |
| Роквелл твердість |
До 69 HRC (покриття) |
> 70 HRC (композит) |
| Структура |
Елементальний метал (BCC) |
З'єднання (шестикутне) |
| Мандрівка |
Високий |
Помірний (більш жорсткий) |
| Щільність |
7.19 г/см⊃3; |
15,6 г/см⊃3; |
| Корозійна стійкість |
Відмінний |
Відмінно (крім кислот) |
Ключові уявлення
- Карбід вольфраму важче, ніж хрому, на всіх основних твердих шкалах, включаючи MOHS, Vickers та Rockwell.
- Носистійкість: Вища твердість карбіду вольфраму означає кращу стійкість до зносу, що робить його ідеальним для високого стресу, абразивного середовища.
- Брітлій проти міцності: хром більш крихкий, тоді як вольфрамовий карбід, хоч і важкий, також пропонує більшу міцність завдяки своїй складеній природі.
- Обробка та вартість: покриття карбіду вольфраму дорожчі та складні для обробки, але вони пропонують довший термін служби у вимогливих додатках.
Тестування в реальному світі
У лабораторних та промислових умовах карбід вольфраму послідовно перевершує хром у тестах на стирання та зношування. Наприклад, у випробуванні на стирання сухого піску/гумового колеса ASTM G65
Промислові програми
Хром
- Хромоване покриття: використовується для декоративної обробки, корозійної стійкості та помірного захисту зносу в автомобільних деталях, інструментах та приладах.
- Легковий елемент: необхідний у нержавіючої сталі для стійкості до корозії.
- Відбиваючі поверхні: використовуються в дзеркалах, оптичних пристроях та освітленні завдяки його високій відбивній здатності.
Карбід вольфраму
- РОЗВИТОК: Свердла, кінцеві млини та бачили леза для металообробки, видобутку та будівництва.
- Носіть деталі: валики, штампи, форсунки та боєприпаси для броньованих.
- Покриття: застосовується до поверхонь, що піддаються впливу екстремального стирання, наприклад, обладнання для буріння нафти та газу та промислові валики.
- Ювелірні вироби: Кільця та стежать за стійкістю до подряпин та довговічністю.
Критерії відбору в промисловості
Вибираючи між хромом та карбідом вольфраму, інженери вважають:
- Потрібна твердість і носіть життя
- Операційне середовище (корозійне, абразивне або високе температура)
- обмеження витрат
- простота нанесення або ремонту
- Екологічні норми (наприклад, гексавалентні обмеження хрому)
Екологічні та економічні міркування
Вплив на навколишнє середовище
- Хром: Гексавалентний хром (Cr (VI)), що використовується в деяких процесах покриття, є високотоксичним та канцерогенним. Екологічні норми у багатьох країнах обмежують його використання, сприяючи пошуку безпечніших альтернатив.
- Карбід вольфраму: як правило, вважається менш небезпечним, хоча видобуток вольфраму та обробка порошків мають власні екологічні сліди. Використання кобальту як сполучного також викликає проблеми з охороною здоров'я та безпеки.
Економічні фактори
- Хром: Chrome Plating є відносно недорогим і широко доступним, що робить його економічно вигідним для багатьох застосувань.
- Карбід Tungsten: дорожче через витрати на сировину та складні виробничі процеси, але пропонує довший термін служби та зменшення обслуговування в вимогливих умовах.
Стійкість та переробка
І хрому, і карбід вольфраму можна переробити. Проведені інструменти з карбіду вольфраму часто збираються та переробляються в нові інструменти, зменшуючи відходи та збереження ресурсів. Хромовані деталі також можуть бути позбавлені та замінені, хоча процес повинен керуватися ретельно, щоб уникнути забруднення навколишнього середовища.
Удосконалення жорстких покриттів та матеріалознавства
Альтернативи та інновації
Зі збільшенням екологічних норм та вимог до ефективності дослідники розробляють нові жорсткі покриття та матеріали:
-Фізичне осадження пари (PVD) та хімічне осадження пари (ССЗ): використовується для застосування ультра важких покриттів, таких як титановий нітрид (олово) та діамантоподібне вуглець (DLC), який іноді може перевершити навіть карбід вольфраму в конкретному застосуванні.
- Композити керамічної матриці: пропонують поєднання надзвичайної твердості та покращеної міцності.
- Наноструктуровані покриття: шляхом вдосконалення розміру зерна до нанорозмірного масштабу, вчені матеріалів можуть підвищити твердість та стійкість до зносу поза традиційними межами.
Майбутні тенденції
-Екологічно чисті покриття: Заміна небезпечного хромованого покриття на тривалентний хромі або інші нетоксичні альтернативи.
- Посилена міцність: розвиток нових оцінок карбіду вольфраму з покращеною стійкістю до руйнування.
- Розумні покриття: Матеріали, які можуть самостійно вилікувати або вказувати на знос, продовження терміну експлуатації та зменшення витрат на обслуговування.
Порівняння мікроструктури
Придатність додатка
| Тип програми |
Найкращий |
причина |
| Надзвичайна стійкість до зносу |
Карбід вольфраму |
Вища твердість і міцність |
| Корозійна стійкість |
Хром |
Відмінно в багатьох умовах |
| Високотемпературна стабільність |
Карбід вольфраму |
Підтримує твердість при високому t |
| Програми, що чутливі до витрат |
Хром |
Менша вартість, простіша обробка |
| Інструменти точного різання |
Карбід вольфраму |
Підтримує різкість, довговічність |
Висновок
Порівнюючи твердість хрому та карбіду вольфраму, карбід вольфраму однозначно є більш важким матеріалом. Він перевищує хрому на лусочках MOHS, Vickers та Rockwell, а його чудова стійкість до зносу робить його матеріалом вибору для промислових застосувань високого стресу, абразивних та високотемпературних. Хром, хоча все ще винятково важко і високо цінується за корозійною стійкістю та естетичною привабливістю, не може відповідати продуктивності карбіду вольфраму в середовищах, де потрібні максимальна твердість та довговічність.
Однак вибір між двома залежить від конкретної програми. Хром надає перевагу його економічній ефективності, простоті обробки та резистентності до корозії, особливо в декоративних та помірних умовах зносу. Карбід вольфраму з більшою вартістю та складністю обробки зарезервовано для найвибагливіших завдань, коли довговічність та надзвичайна твердість є першорядними.
По мірі розвитку матеріалів, нові покриття та композити можуть додатково змінити ландшафт, але наразі карбід вольфраму залишається орієнтиром для промислової твердості, а хромію зберігають своє місце як універсальну, економічну та стійку до корозії альтернативу.
FAQ: Часті запитання
1. Яка твердість MOHS хрому та карбіду вольфраму?
Хром має твердість MOHS 8,5, тоді як вольфрамовий карбід - 9, що ускладнює карбід вольфраму.
2. Чому карбід вольфраму важче, ніж хром?
Твердість карбіду вольфраму походить від його щільної, ковалентно зв'язаної шестикутної кристалічної структури, яка чинить опір деформації та подряпин ефективніше, ніж металеві зв’язки в структурі BCC Chromium.
3. Що є більш стійким до зносу: хрому або карбіду вольфраму?
Карбід вольфраму значно більш стійкий до носіння завдяки своїй чудовій твердій твердності та міцності, що робить його ідеальним для вирубаних інструментів та промислових компонентів високого одягу.
4. Чи дорожчий карбід вольфраму дорожче, ніж хромові покриття?
Так, покриття з карбіду вольфраму дорожче виробляти та обробляти, але вони пропонують довший термін служби та кращі показники в екстремальних умовах, часто компенсуючи більш високу початкову вартість.
5. Чи можна використовувати хромі та карбід вольфраму взаємозамінно?
Ні, їх не можна використовувати взаємозамінно. Кожен матеріал має унікальні властивості, що підходять для конкретних програм. Карбід вольфраму найкраще підходить для екстремального зносу та середовища високого стресу, тоді як хрому віддають перевагу для резистентності до корозії та застосувань з нижчими витратами.
Цитати:
[1] https://byg.com/en/recargue-de-tungsteno-vs-carburo-de-cromo/
[2] https://www.reddit.com/r/materials/comments/1hqsu81/how_does_chromium_have_a_mohs_hardness_of_85/
[3] https://www.allied-material.co.jp/en/techinfo/tungsten_carbide/features.html
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/chromium
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/tungsten_carbide
[6] https://shop.machinemfg.com/tungsten-carbide-vs-hard-chrome-whats-the-difference/
[7] https://www.jinhangmachinery.com/news/industrial-rollers-what-is-the-difference-betweend-chromium-carbide-and-tungsten-carbide-coatings
[8] https://www.electro-catings.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://extremecatings.net/technical-resources/coating-formulas/tungsten-chromium-carbide-catings/
[13] https://www.meadmetals.com/blog/what-are-th-strongest-metals
[14] https://blog.thepipingmart.com/metals/tungsten-carbide-vs-hard-chrome-whats-the-difference/
[15] https://tampasteel.com/what-are-th-strongest-metals/
[16] https://www.thermalspray.com/hvaf-tungsten-carbide-thermal-spray-vs-hard-chrome-plating/
4
[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://periodicble.com/elements/024/index.html
[28] https://www.istockphoto.com/photos/chrome-plating
[29] https://artizono.com/tungsten-carbide-vs-hard-chrome-a-comprehence-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-consumbles/tungsten-carbide-alloys-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-frums/forumid/5/postid/4398/scope/posts/tungsten-carbide-vs-nickel-chrome-coating
[38] https://www.asbindustries.com/coating-materials/carbide-coating-materials
[39] https://met3dp.sg/tungsten-carbide-chromium-nickel-powderbest-heavy/
[40] https://www.hardfacetechnologies.com/zh/resources/frequenty-asked-questions-about-hardface-welding-erstanding-what-it-is-and-how-is-is- використовувався
[41] https://www.gwstoolgroup.com/erstanding-the-different-types-of-carbide-in-cutting-tools/
[42] https://eurotec-online.com/byg-about-tungsten-vs-chromium-carbide-Recharging
[43] http://www.tungsten-carbide.com.cn
[44] https://www.banger.com/en/tungsten-carbide
