Волфрамов карбид

Висока твърдост
Волфрамовият карбид е изключително твърд материал, който е само след диаманта. Твърдостта на волфрамовия карбид го прави идеален материал за режещи и обработващи инструменти. Твърдостта е важно свойство на волфрамовия карбид, което се тества от Rockwell Hardness Tester. Заострен диамантен индентор се вкарва във волфрамовия карбид и дълбочината на отвора е мярка за твърдостта. При производството на волфрамов карбид много фактори ще повлияят на твърдостта, като например количеството кобалт, размера на зърното, количеството въглерод, а също и производствения процес.

Висока точка на топене
Волфрамовият карбид има точка на топене приблизително 5700 градуса, което е значително по-високо от точката на топене на повечето други метали. Тази висока точка на топене прави волфрамовия карбид идеален за използване при високотемпературни приложения. Високата точка на топене прави волфрамовия карбид не може да бъде произведен чрез нормална технология за коване. Продуктите от волфрамов карбид се произвеждат чрез прахова металургия чрез смесване, смилане, уплътняване, синтероване и проверка.

Химически стабилен
Волфрамовият карбид се състои от волфрамови и въглеродни атоми, които са стабилни на кислород и други елементи. Волфрамовият карбид е силно устойчив на химическа атака и не корозира в повечето среди. Тази химическа инертност прави волфрамовия карбид идеален материал за използване в оборудване за химическа обработка и области, където се изисква устойчивост на корозия.

Нисък коефициент на топлинно разширение
Средният коефициент на термично разширение показва степента на разширение при нагряване на волфрамовия карбид. Разширяването на волфрамовия карбид следва разширяването на температурата. Колкото повече свързващ прах във волфрамовия карбид, толкова по-високо ще бъде термичното разширение на волфрамовия карбид. Волфрамовият карбид има много нисък коефициент на топлинно разширение, което означава, че се разширява много малко при нагряване. Това свойство прави волфрамовия карбид идеален за прецизни инструменти и приложения, където се изисква стабилност на размерите.

Електропроводими
Въпреки че е огнеупорен метал, волфрамовият карбид е електропроводим поради наличието на въглерод в неговата кристална структура. Тази електрическа проводимост прави волфрамовия карбид идеален за електрически приложения като електроди и контакти.

Свойствата на волфрамовия карбид и волфрама са модул на еластичност, модул на срязване, граница на провлачване на опън, топлопроводимост и твърдост (Rockwell A). По-долу сравняваме свойствата на всеки.

Таблица 1: Сравнение на свойствата на материала между волфрам и волфрамов карбид

Волфрамовият карбид по-здрав ли е от волфрама
Да, волфрамовият карбид обикновено е по-здрав от чистия волфрам. Волфрамовият карбид е съединение, получено чрез комбиниране на волфрам с въглерод, за да се образува много твърд и издръжлив материал. Това съединение показва изключителна твърдост, устойчивост на износване и здравина, което го прави подходящо за различни индустриални приложения, включително режещи инструменти, абразиви и бижута.

Волфрамът вече има голям модул на еластичност, един по-голям от повечето стомани; волфрамовият карбид има още по-голям еластичен модул, което показва неговата впечатляваща твърдост. Коравината на материалите корелира с голям еластичен модул и стойностите, показани в таблица 1, доказват защо волфрамовият карбид е на второ място след диаманта по еластична еластичност. Неговият модул на еластичност е почти 700 GPa, което е по петите на диаманта (модул на еластичност от 1000 GPa), което показва както устойчивостта му на деформация, така и склонността му да се счупва при работа.

Модулът на срязване е съотношението на напрежението на срязване към деформацията на срязване в тестовия образец и често се нарича модул на коравина. Той е неизменно свързан с модула на еластичност, тъй като те се извличат от едни и същи уравнения и са и двете мерки за твърдост (едната е в отговор на еластични или линейни напрежения, спрямо срязване или напрежения на напречно сечение). Стойностите в таблица 1 са още едно доказателство за впечатляващата устойчивост, която волфрамът осигурява. За справка, повечето стомани имат модул на срязване около 80 GPa, което е само половината от този на волфрама и една трета от модула на срязване на волфрамовия карбид.

Повечето дизайнери естествено избират материали въз основа на тяхната здравина. Както волфрамът, така и волфрамовият карбид са известни като здрави, изключително здрави метали – така че защо тяхната якост на опън е толкова ниска. Отговорът се дължи на това, че тези материали са крехки по природа и показва интересен феномен на науката за материалите. Поради тяхната молекулярна твърдост, крехките материали са много, много по-здрави при натиск, отколкото при опън (помислете за тухлени стени: те могат да издържат хиляди паунда при натиск, но виждали ли сте някога тухлена ферма?). Този принцип става ясен при изследване на якостта на натиск на тези материали, особено на по-малко металния волфрамов карбид: той има якост на натиск от 2683 MPa при стайна температура и запазва своята здравина при екстремни температурни промени. Същата характеристика не може да се каже за стоманата, където нейната якост на натиск е първо много по-ниска и второ, варира в зависимост от температурата. Знаейки този факт, е напълно ясно, че волфрамът никога не трябва да се използва в приложения за опън, но е най-добрият претендент при приложения за натиск.