Węglik wolframu

Wysoka twardość
Węglik wolframu jest niezwykle twardym materiałem, który jest tylko po diamencie. Twardość węglika wolframu sprawia, że ​​jest to idealny materiał do narzędzi tnących i obróbczych. Twardość jest ważną właściwością węglika wolframu, która jest testowana przez tester twardości Rockwella. W węglik wolframu wciska się ostry diamentowy wgłębnik, a głębokość otworu jest miarą twardości. Podczas produkcji węglika wolframu na twardość wpływa wiele czynników, takich jak ilość kobaltu, wielkość ziarna, ilość węgla, a także proces produkcyjny.

Wysoka temperatura topnienia
Węglik wolframu ma temperaturę topnienia około 5700 stopni, która jest znacznie wyższa niż temperatura topnienia większości innych metali. Ta wysoka temperatura topnienia sprawia, że ​​węglik wolframu jest idealny do zastosowań w wysokich temperaturach. Wysoka temperatura topnienia sprawia, że ​​węglika wolframu nie można wyprodukować za pomocą normalnej technologii kucia. Produkty z węglika wolframu są wytwarzane metodą metalurgii proszków, poprzez mieszanie, mielenie, zagęszczanie, spiekanie i sprawdzanie.

Chemicznie stabilny
Węglik wolframu składa się z atomów wolframu i węgla, które są odporne na tlen i inne pierwiastki. Węglik wolframu jest wysoce odporny na ataki chemiczne i nie koroduje w większości środowisk. Ta chemiczna obojętność sprawia, że ​​węglik wolframu jest idealnym materiałem do stosowania w sprzęcie do przetwarzania chemicznego i obszarach, w których wymagana jest odporność na korozję.

Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej
Średni współczynnik rozszerzalności cieplnej wskazuje na wielkość rozszerzenia, gdy węglik wolframu jest podgrzewany. Rozszerzenie węglika wolframu podąża za rozszerzeniem temperatury. Im więcej proszku spoiwa w węgliku wolframu, tym większe będzie rozszerzenie cieplne węglika wolframu. Węglik wolframu ma bardzo niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, co oznacza, że ​​rozszerza się bardzo mało po podgrzaniu. Ta właściwość sprawia, że ​​węglik wolframu jest idealny do precyzyjnych przyrządów i zastosowań, w których wymagana jest stabilność wymiarowa.

Przewodzący prąd elektryczny
Mimo że jest metalem ogniotrwałym, węglik wolframu jest przewodnikiem elektrycznym ze względu na obecność węgla w strukturze krystalicznej. Ta przewodność elektryczna sprawia, że ​​węglik wolframu jest idealny do zastosowań elektrycznych, takich jak elektrody i styki.

Właściwości węglika wolframu i wolframu to moduł sprężystości, moduł ścinania, granica plastyczności przy rozciąganiu, przewodność cieplna i twardość (Rockwell A). Poniżej porównujemy właściwości każdego z nich.

Tabela 1: Porównanie właściwości materiałowych wolframu i węglika wolframu

Czy węglik wolframu jest mocniejszy od wolframu
Tak, węglik wolframu jest generalnie mocniejszy niż czysty wolfram. Węglik wolframu to związek powstający w wyniku połączenia wolframu z węglem, tworząc bardzo twardy i trwały materiał. Związek ten wykazuje wyjątkową twardość, odporność na zużycie i wytrzymałość, dzięki czemu nadaje się do różnych zastosowań przemysłowych, w tym narzędzi skrawających, materiałów ściernych i biżuterii.

Wolfram ma już duży moduł sprężystości, większy niż większość stali; węglik wolframu ma jeszcze większy moduł sprężystości, co pokazuje jego imponującą sztywność. Sztywność materiałów koreluje z dużym modułem sprężystości, a wartości pokazane w Tabeli 1 dowodzą, dlaczego węglik wolframu ustępuje jedynie diamentowi pod względem sprężystości. Jego moduł sprężystości wynosi prawie 700 GPa, co plasuje się tuż za diamentem (moduł sprężystości 1000 GPa), który pokazuje zarówno jego odporność na odkształcenia, jak i tendencję do pękania podczas obróbki.

Moduł ścinania to stosunek naprężenia ścinającego do odkształcenia ścinającego w próbce testowej i jest często nazywany modułem sztywności. Jest on nierozerwalnie związany z modułem sprężystości, ponieważ są one wyprowadzone z tych samych równań i oba są miarami sztywności (jeden jest w odpowiedzi na naprężenia sprężyste lub liniowe, w przeciwieństwie do naprężeń ścinających lub przekrojowych). Wartości w Tabeli 1 są kolejnym dowodem na imponującą odporność, jaką zapewnia wolfram. Dla porównania, większość stali ma moduł ścinania około 80 GPa, co stanowi tylko połowę modułu ścinania wolframu i jedną trzecią modułu ścinania węglika wolframu.

Większość projektantów wybiera materiały na podstawie ich wytrzymałości, naturalnie. Zarówno wolfram, jak i węglik wolframu są znane jako wytrzymałe, niezwykle twarde metale – więc dlaczego ich wytrzymałość na rozciąganie jest tak niska? Odpowiedź brzmi, że materiały te są z natury kruche i wykazują ciekawe zjawisko w nauce o materiałach. Ze względu na swoją sztywność cząsteczkową, kruche materiały są o wiele, wiele silniejsze na ściskanie niż na rozciąganie (pomyśl o ścianach z cegieł: mogą wytrzymać tysiące funtów na ściskanie, ale czy kiedykolwiek widziałeś kratownicę z cegieł?). Zasada ta staje się jasna, gdy bada się wytrzymałość na ściskanie tych materiałów, zwłaszcza mniej metalicznego węglika wolframu: ma on wytrzymałość na ściskanie 2683 MPa w temperaturze pokojowej i zachowuje swoją wytrzymałość przy ekstremalnych zmianach temperatury. Tej samej cechy nie można powiedzieć o stali, której wytrzymałość na ściskanie jest po pierwsze znacznie niższa, a po drugie, zmienia się w zależności od temperatury. Znając ten fakt, jest całkowicie jasne, że wolfram nigdy nie powinien być używany w zastosowaniach rozciągających, ale jest głównym kandydatem w zastosowaniach ściskających.