Menu nội dung
● Giới thiệu về độ cứng
● Crom: tính chất và độ cứng
>> Thuộc tính chính
>> Chi tiết độ cứng
>> Crom trong hợp kim và lớp phủ
● Vonfram cacbua: tính chất và độ cứng
>> Thuộc tính chính
>> Chi tiết độ cứng
>> Tính chất tổng hợp và độ dẻo dai
● Phân tích so sánh: Chromium so với vonfram cacbua
>> Bảng so sánh độ cứng
>> Những hiểu biết chính
>> Thử nghiệm trong thế giới thực
● Ứng dụng công nghiệp
>> Crom
>> Vonfram cacbua
>> Tiêu chí lựa chọn trong ngành
● Cân nhắc về môi trường và kinh tế
>> Tác động môi trường
>> Các yếu tố kinh tế
>> Tính bền vững và tái chế
● Những tiến bộ trong lớp phủ cứng và khoa học vật liệu
>> Giải pháp thay thế và đổi mới
>> Xu hướng tương lai
>> So sánh cấu trúc vi mô
>> Phù hợp ứng dụng
● Phần kết luận
● Câu hỏi thường gặp: Câu hỏi thường gặp
>> 1. Độ cứng MoHS của crom và vonfram là gì?
>> 2. Tại sao cacbua vonfram khó hơn crom?
>> 3. Cacbua hoặc vonfram nào chống hao mòn hơn: crom hoặc vonfram?
>> 4 .. Vonfram cacbua có đắt hơn lớp phủ crom không?
>> 5. Có thể sử dụng crom và vonfram cacbua có thể thay thế cho nhau không?
● Trích dẫn:
Hiểu về độ cứng của vật liệu là rất quan trọng trong các ngành công nghiệp từ sản xuất và khai thác đến hàng không vũ trụ và dụng cụ. Hai trong số các vật liệu cứng nổi tiếng nhất là crom và Vonfram cacbua , cả hai đều ăn mừng vì độ bền đặc biệt và khả năng chống mài mòn. Nhưng khi nói đến câu hỏi, 'Điều gì khó hơn: crom hoặc vonfram cacbua? ', Câu trả lời có nhiều sắc thái hơn một số đơn giản. Bài viết toàn diện này khám phá các tài sản, ứng dụng công nghiệp của họ và khoa học đằng sau độ cứng của chúng, cung cấp một so sánh chi tiết được hỗ trợ bởi dữ liệu, hiểu biết chuyên gia và hỗ trợ trực quan.
Giới thiệu về độ cứng
Độ cứng là khả năng chống biến dạng, trầy xước hoặc thụt vào. Nó được đo bằng một số thang đo, phổ biến nhất:
- Thang đo độ cứng của MOHS: Phạm vi từ 1 (TALC) đến 10 (kim cương), dựa trên khả năng của vật liệu để gãi người khác.
- Độ cứng của Vickers: Đo kích thước của một vết lõm được tạo ra dưới tải.
- Độ cứng của Rockwell: Sử dụng độ sâu thâm nhập dưới một tải lớn so với tải trước.
Hiểu các thang đo này là rất cần thiết để so sánh các vật liệu như crom và vonfram cacbua, được sử dụng trong môi trường đòi hỏi khả năng chống mài mòn đặc biệt và độ bền.
Crom: tính chất và độ cứng
Chromium (CR) là một kim loại chuyển tiếp được biết đến với ánh bạc, độ phản xạ cao và độ cứng đáng chú ý. Đây là yếu tố khó thứ ba sau carbon (dưới dạng kim cương) và boron.
Thuộc tính chính
| thuộc tính |
giá trị |
| Số nguyên tử |
24 |
| Cấu trúc tinh thể |
Khối tập trung vào cơ thể (BCC) |
| Điểm nóng chảy |
1.907 ° C (3,465 ° F) |
| MOHS Độ cứng |
8.5 |
| Vickers độ cứng |
~ 1.060 MPa |
| Mô đun của Young |
279 GPA |
| Kháng ăn mòn |
Xuất sắc |
| Tỉ trọng |
7.19 g/cm³ |
Chi tiết độ cứng
- Độ cứng của Mohs: crom điểm số 8,5, làm cho nó khó hơn hầu hết các kim loại nhưng mềm hơn so với corundum và kim cương.
- Độ cứng của Vickers: Khoảng 1.060 MPa, cao đối với kim loại tinh khiết.
- Độ cứng của Rockwell: mạ crôm có thể đạt tới 69 HRC, cực kỳ khó khăn đối với lớp phủ công nghiệp.
Độ cứng cao của Chromium đến từ cấu trúc tinh thể và liên kết kim loại mạnh, làm cho nó có khả năng chống trầy xước cao. Tuy nhiên, nó cũng dễ vỡ, hạn chế việc sử dụng nó ở dạng thuần túy cho các ứng dụng cấu trúc.
Crom trong hợp kim và lớp phủ
Chromium hiếm khi được sử dụng ở dạng thuần túy của nó cho các mục đích cấu trúc do độ giòn của nó. Thay vào đó, nó thường được sử dụng:
- Là một vật liệu mạ để cung cấp một bề mặt cứng, chống ăn mòn.
- Là một yếu tố hợp kim trong thép không gỉ, nơi nó cung cấp cả độ cứng và khả năng chống ăn mòn.
- Trong các siêu hợp đồng cho các ứng dụng đòi hỏi phải có khả năng chống oxy hóa và nhiệt độ cao.
Vonfram cacbua: tính chất và độ cứng
Vonfram cacbua (WC) là một hợp chất của vonfram và carbon, không phải là một nguyên tố thuần túy. Sự kết hợp độc đáo của độ cứng và độ bền của nó làm cho nó trở thành một yếu tố chính trong các công cụ cắt và lớp phủ chống mài mòn.
Thuộc tính chính
| thuộc tính |
giá trị |
| Công thức hóa học |
WC |
| Cấu trúc tinh thể |
Hình lục giác |
| Điểm nóng chảy |
2,870 ° C (5.198 ° F) |
| MOHS Độ cứng |
9 |
| Vickers độ cứng |
1.700 MP2.600 MPa |
| Mô đun của Young |
530 GP700 GPA |
| Tỉ trọng |
15,6 g/cm³ |
| Kháng ăn mòn |
Tuyệt vời (ngoại trừ trong một số axit) |
Chi tiết độ cứng
- Độ cứng của Mohs: Tốc độ cacbua vonfram ở mức 9, ngay dưới kim cương.
- Độ cứng của Vickers: dao động từ 1.700 đến 2.600 MPa, cao hơn đáng kể so với crom.
- Độ cứng của Rockwell: Thường vượt quá 70 HRC, tùy thuộc vào thành phần và xử lý cụ thể.
Độ cứng đặc biệt của vonfram carbide là do cấu trúc tinh thể liên kết dày đặc, cộng hóa trị của nó, chống lại biến dạng và gãi ngay cả ở nhiệt độ cao.
Tính chất tổng hợp và độ dẻo dai
Carbide vonfram thường được sử dụng như một composite, với coban hoặc niken làm chất kết dính. Sự kết hợp này cung cấp cả độ cứng cực độ và độ dẻo dai được cải thiện, giảm độ giòn so với gốm sứ tinh khiết. Kết quả là một vật liệu có thể chịu được cả độ mòn cao và căng thẳng cơ học đáng kể.
Phân tích so sánh: Chromium so với vonfram cacbua
Để trả lời câu hỏi trung tâm,*Điều gì khó hơn: crom hoặc vonfram cacbua?* - Hãy so sánh các thuộc tính của chúng cạnh nhau.
So sánh độ cứng bảng
| tính tài sản |
crom |
vonfram |
| MOHS Độ cứng |
8.5 |
9 |
| Vickers độ cứng |
~ 1.060 MPa |
1.700 MP2.600 MPa |
| Độ cứng của Rockwell |
Lên đến 69 HRC (mạ) |
> 70 giờ (tổng hợp) |
| Kết cấu |
Kim loại nguyên tố (BCC) |
Hợp chất (hình lục giác) |
| Sự giòn giã |
Cao |
Vừa phải (khó khăn hơn) |
| Tỉ trọng |
7.19 g/cm³ |
15,6 g/cm³ |
| Kháng ăn mòn |
Xuất sắc |
Tuyệt vời (ngoại trừ axit) |
Những hiểu biết chính
- Vonfram cacbua khó hơn crom trên tất cả các thang đo độ cứng chính, bao gồm Mohs, Vickers và Rockwell.
- Kháng mòn: Độ cứng vượt trội của vonfram cacbua có nghĩa là khả năng chống mài mòn tốt hơn, làm cho nó trở nên lý tưởng cho môi trường mài mòn cao, mài mòn.
- Chú ý so với độ dẻo dai: Chromium giòn hơn, trong khi vonfram cacbua, mặc dù khó khăn, cũng cung cấp độ dẻo dai lớn hơn do bản chất tổng hợp của nó.
- Xử lý và chi phí: Lớp phủ cacbua vonfram đắt hơn và đầy thách thức để xử lý, nhưng chúng cung cấp tuổi thọ cao hơn trong các ứng dụng đòi hỏi.
Thử nghiệm trong thế giới thực
Trong các môi trường phòng thí nghiệm và công nghiệp, cacbua vonfram liên tục vượt trội so với crom trong các xét nghiệm mài mòn và hao mòn. Ví dụ, trong thử nghiệm mài mòn cát/cao su khô ASTM G65, lớp phủ cacbua vonfram kéo dài hơn nhiều lần so với chrome cứng trong điều kiện giống hệt nhau.
Ứng dụng công nghiệp
Crom
- mạ crôm: Được sử dụng để hoàn thiện trang trí, khả năng chống ăn mòn và bảo vệ hao mòn vừa phải trong các bộ phận, dụng cụ và thiết bị ô tô.
- Yếu tố hợp kim: Cần thiết trong thép không gỉ cho khả năng chống ăn mòn.
- Bề mặt phản chiếu: Được sử dụng trong gương, thiết bị quang học và ánh sáng do độ phản xạ cao của nó.
Vonfram cacbua
- Các công cụ cắt: Máy khoan, máy nghiền kết thúc và lưỡi cưa để làm bằng kim loại, khai thác và xây dựng.
- Mặc bộ phận: Con lăn, chết, vòi phun, và đạn đạo giáp.
- Lớp phủ: Áp dụng cho các bề mặt tiếp xúc với mài mòn cực độ, chẳng hạn như thiết bị khoan dầu khí và con lăn công nghiệp.
- Trang sức: Nhẫn và đồng hồ để chống trầy xước và độ bền.
Tiêu chí lựa chọn trong ngành
Khi chọn giữa crom và vonfram cacbua, các kỹ sư sẽ xem xét:
- Độ cứng bắt buộc và mặc đồ sống
- Môi trường hoạt động (ăn mòn, mài mòn hoặc nhiệt độ cao)
- Hạn chế chi phí
- Dễ dàng ứng dụng hoặc sửa chữa
- Quy định về môi trường (ví dụ, hạn chế crom hexavalent)
Cân nhắc về môi trường và kinh tế
Tác động môi trường
- Chromium: Chromium hexavalent (CR (VI)), được sử dụng trong một số quá trình mạ, có độc tính cao và gây ung thư. Các quy định môi trường ở nhiều quốc gia hạn chế sử dụng, thúc đẩy tìm kiếm các lựa chọn thay thế an toàn hơn.
- Vonfram cacbua: Thường được coi là ít nguy hiểm hơn, mặc dù khai thác vonfram và xử lý bột có dấu chân môi trường của riêng họ. Việc sử dụng coban như một chất kết dính cũng làm tăng mối quan tâm về sức khỏe và an toàn.
Các yếu tố kinh tế
- Chromium: mạ crôm tương đối rẻ tiền và có sẵn rộng rãi, làm cho nó hiệu quả về chi phí cho nhiều ứng dụng.
- Vonfram cacbua: đắt hơn do chi phí nguyên liệu thô và quy trình sản xuất phức tạp, nhưng cung cấp tuổi thọ cao hơn và giảm bảo trì trong môi trường đòi hỏi.
Tính bền vững và tái chế
Cả crom và vonfram cacbua đều có thể được tái chế. Các công cụ cacbua vonfram thường được thu thập và tái xử lý thành các công cụ mới, giảm chất thải và bảo tồn tài nguyên. Các bộ phận mạ crôm cũng có thể được tước và thay thế, mặc dù quá trình này phải được quản lý cẩn thận để tránh ô nhiễm môi trường.
Những tiến bộ trong lớp phủ cứng và khoa học vật liệu
Giải pháp thay thế và đổi mới
Với các quy định về môi trường và nhu cầu hiệu suất ngày càng tăng, các nhà nghiên cứu đang phát triển các lớp phủ và vật liệu cứng mới:
-Sự lắng đọng hơi vật lý (PVD) và lắng đọng hơi hóa học (CVD): Được sử dụng để áp dụng các lớp phủ siêu cứng như titan nitride (TIN) và carbon giống như kim cương (DLC), đôi khi có thể vượt qua cả cacbua vonfram trong các ứng dụng cụ thể.
- Vật liệu tổng hợp ma trận gốm: Cung cấp sự kết hợp của độ cứng cực độ và độ dẻo dai được cải thiện.
- Lớp phủ cấu trúc nano: Bằng cách tinh chế kích thước hạt thành nano, các nhà khoa học vật liệu có thể tăng độ cứng và sức đề kháng hao mòn vượt quá giới hạn truyền thống.
Xu hướng tương lai
-Lớp phủ thân thiện với môi trường: Thay thế mạ crôm nguy hiểm bằng crom hóa trị ba hoặc các lựa chọn thay thế không độc hại khác.
- Tăng cường độ bền: Phát triển các loại cacbua vonfram mới với khả năng chống gãy xương được cải thiện.
- Lớp phủ thông minh: Các vật liệu có thể tự chữa lành hoặc biểu thị hao mòn, kéo dài tuổi thọ dịch vụ và giảm chi phí bảo trì.
So sánh cấu trúc vi mô
ứng dụng phù hợp với
| ứng dụng |
lựa chọn |
Lý do |
| Kháng mòn cực đoan |
Vonfram cacbua |
Độ cứng và độ cứng vượt trội |
| Kháng ăn mòn |
Crom |
Tuyệt vời trong nhiều môi trường |
| Độ ổn định nhiệt độ cao |
Vonfram cacbua |
Duy trì độ cứng ở cao t |
| Ứng dụng nhạy cảm với chi phí |
Crom |
Chi phí thấp hơn, xử lý dễ dàng hơn |
| Công cụ cắt chính xác |
Vonfram cacbua |
Duy trì độ sắc nét, độ bền |
Phần kết luận
Khi so sánh độ cứng của cacbua crom và vonfram, cacbua vonfram là một vật liệu cứng hơn. Nó vượt trội so với crom trên các thang đo độ cứng của Mohs, Vickers và Rockwell, và khả năng chống mài mòn vượt trội của nó làm cho nó trở thành vật liệu được lựa chọn cho các ứng dụng công nghiệp căng thẳng cao, mài mòn và nhiệt độ cao. Chromium, trong khi vẫn đặc biệt cứng và có giá trị cao đối với khả năng chống ăn mòn và sức hấp dẫn thẩm mỹ của nó, không thể phù hợp với hiệu suất của vonfram cacbua trong môi trường nơi cần có độ cứng và độ bền tối đa.
Tuy nhiên, sự lựa chọn giữa hai phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể. Chromium được ưa chuộng vì hiệu quả chi phí, dễ xử lý và khả năng chống ăn mòn, đặc biệt là trong các thiết lập trang trí và vừa phải. Vonfram cacbua, với độ phức tạp xử lý và chi phí cao hơn, được dành riêng cho các nhiệm vụ đòi hỏi khắt khe nhất trong đó tuổi thọ và độ cứng cực độ là tối quan trọng.
Khi khoa học vật liệu tiến bộ, lớp phủ và vật liệu tổng hợp mới có thể thay đổi thêm cảnh quan, nhưng bây giờ, cacbua vonfram vẫn là điểm chuẩn cho độ cứng công nghiệp, với crom giữ vị trí của nó như một sự thay thế đa năng, tiết kiệm chi phí và chống ăn mòn.
Câu hỏi thường gặp: Câu hỏi thường gặp
1. Độ cứng MoHS của crom và vonfram là gì?
Chromium có độ cứng Mohs là 8,5, trong khi điểm số cacbua vonfram 9, làm cho cacbua vonfram trở nên khó khăn hơn.
2. Tại sao cacbua vonfram khó hơn crom?
Độ cứng của vonfram cacbua xuất phát từ cấu trúc tinh thể lục giác dày đặc, liên kết cộng hóa trị của nó, chống lại biến dạng và gãi hiệu quả hơn so với các liên kết kim loại trong cấu trúc BCC của crom.
3. Cacbua hoặc vonfram nào chống hao mòn hơn: crom hoặc vonfram?
Carbide vonfram có khả năng chống mài mòn hơn đáng kể do độ cứng và độ bền vượt trội của nó, làm cho nó lý tưởng để cắt các công cụ và các thành phần công nghiệp mặc cao.
4 .. Vonfram cacbua có đắt hơn lớp phủ crom không?
Có, lớp phủ cacbua vonfram đắt hơn để sản xuất và xử lý, nhưng chúng cung cấp tuổi thọ cao hơn và hiệu suất tốt hơn trong môi trường khắc nghiệt, thường bù đắp chi phí ban đầu cao hơn.
5. Có thể sử dụng crom và vonfram cacbua có thể thay thế cho nhau không?
Không, chúng không thể được sử dụng thay thế cho nhau. Mỗi vật liệu có các thuộc tính duy nhất phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Carbide vonfram là tốt nhất cho môi trường có độ mòn cao và căng thẳng cao, trong khi crom được ưu tiên cho khả năng chống ăn mòn và các ứng dụng chi phí thấp hơn.
Trích dẫn:
[1] https:
[2] https://www.reddit.com/r/m vật liệu
[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
.
[7] https://www.jinhangmachinery.com/news/industrial-rollers-what-is-the-difference-between-chromium-carbide-and-tungsten-carbide-coatings
[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
[11] https://www.jinhangmachinery.com/news/what-is-the-difference-between-chrome-and-tungsten-carbide-coated-roller
.
[13] https://www.meadmetals.com/blog/what-are-the-strongest-metals
.
.
[16] https://www.thermalspray.com/hvaf-to
[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-co
[21] https://en.wikipedia.org/wiki/hardnesses_of_the_elements_(data_page)
[22] https://outils.it/en/tungsten-carbide/
[23] https://www.alfotech.eu/service/hard-metal-coating
[24] https://www.shutterstock.com/search/hard-promium
[25] https://www.shutterstock.com/search/chromium
[26] https://www.istockphoto.com/photos/chromium-ement
[27] https://periodictable.com/elements/024/index.html
[28] https://www.istockphoto.com/photos/chrom-plating
.
[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-alloys-nicrotec/products.html?c=1&g=13
[34] http://www.tungsten-carbide.com.cn/tungsten-carbide-hardness-conversion-table.html
.
[36] https://www.eng-tips.com/threads/tungsten-carbide-vs-high-crom
[37] https://hghouston.com/discussion-forums/forumid/5/postid/4398/scope/posts/tungsten-carbide-vs-nickel-chrome-coating
[38] https://www.asbindustries.com/coating-materials/carbide-coating-materials
.
[40] https://www.hardfacetechnologies.com/zh/resources/frequently-asked-questions-about-hardface-welding-understanding-what-it-is-and-how-it-is-used
.
[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
