Volframa karbīds

Augsta cietība
Volframa karbīds ir ārkārtīgi ciets materiāls, kas ir tikai pēc dimanta. Volframa karbīda cietība padara to par ideālu materiālu griešanas un apstrādes instrumentiem. Cietība ir svarīga volframa karbīda īpašība, ko pārbauda ar Rockwell Hardness Tester. Volframa karbīdā tiek iespiests smails dimanta iespiedums, un cauruma dziļums ir cietības mērs. Ražojot volframa karbīdu, cietību ietekmēs daudzi faktori, piemēram, kobalta daudzums, graudu izmērs, oglekļa daudzums, kā arī ražošanas process.

Augsta kušanas temperatūra
Volframa karbīda kušanas temperatūra ir aptuveni 5700 grādi, kas ir ievērojami augstāka par vairuma citu metālu kušanas temperatūru. Pateicoties augstajai kušanas temperatūrai, volframa karbīds ir ideāli piemērots lietošanai augstā temperatūrā. Pateicoties augstajai kušanas temperatūrai, volframa karbīdu nevar ražot, izmantojot parasto kalšanas tehnoloģiju. Volframa karbīda izstrādājumus ražo pulvermetalurģijā, sajaucot, frēzējot, blīvējot, saķepinot un pārbaudot.

Ķīmiski stabils
Volframa karbīds sastāv no volframa un oglekļa atomiem, kas ir stabili pret skābekli un citiem elementiem. Volframa karbīds ir ļoti izturīgs pret ķīmisko iedarbību un nerūsē lielākajā daļā vidi. Šī ķīmiskā inerce padara volframa karbīdu par ideālu materiālu izmantošanai ķīmiskās apstrādes iekārtās un vietās, kur nepieciešama izturība pret koroziju.

Zems termiskās izplešanās koeficients
Vidējais termiskās izplešanās koeficients norāda izplešanās apjomu, kad volframa karbīds tiek uzkarsēts. Volframa karbīda izplešanās seko temperatūras paplašināšanai. Jo vairāk saistvielas pulvera ir volframa karbīdā, jo lielāka būs volframa karbīda termiskā izplešanās. Volframa karbīdam ir ļoti zems termiskās izplešanās koeficients, kas nozīmē, ka karsējot tas izplešas ļoti maz. Šī īpašība padara volframa karbīdu ideāli piemērotu precīziem instrumentiem un lietojumiem, kur nepieciešama izmēru stabilitāte.

Elektriski vadošs
Neskatoties uz to, ka volframa karbīds ir ugunsizturīgs metāls, tas ir elektriski vadošs, jo tā kristāla struktūrā ir ogleklis. Šī elektriskā vadītspēja padara volframa karbīdu ideāli piemērotu elektriskiem lietojumiem, piemēram, elektrodiem un kontaktiem.

Volframa karbīda un volframa īpašības ir elastības modulis, bīdes modulis, stiepes tecēšanas robeža, siltumvadītspēja un cietība (Rockwell A). Tālāk mēs salīdzinām katras īpašības.

1. tabula. Materiālu īpašību salīdzinājums starp volframu un volframa karbīdu

Vai volframa karbīds ir stiprāks par volframu
Jā, volframa karbīds parasti ir stiprāks nekā tīrs volframs. Volframa karbīds ir savienojums, ko iegūst, apvienojot volframu ar oglekli, veidojot ļoti cietu un izturīgu materiālu. Šim savienojumam piemīt izcila cietība, nodilumizturība un izturība, padarot to piemērotu dažādiem rūpnieciskiem lietojumiem, tostarp griezējinstrumentiem, abrazīviem materiāliem un rotaslietām.

Volframam jau ir liels elastības modulis, par vienu lielāks nekā lielākajai daļai tēraudu; volframa karbīdam ir vēl lielāks elastības modulis, kas parāda tā iespaidīgo stingrību. Materiālu stingrība korelē ar lielu elastības moduli, un 1. tabulā norādītās vērtības pierāda, kāpēc volframa karbīds elastības ziņā ir otrais aiz dimanta. Tā elastības modulis ir gandrīz 700 GPa, kas atrodas uz dimanta papēžiem (elastības modulis 1000 GPa), kas parāda gan tā izturību pret deformāciju, gan tendenci plīst apstrādājot.

Bīdes modulis ir bīdes sprieguma attiecība pret bīdes deformāciju testa paraugā, un to bieži dēvē par stingrības moduli. Tas ir neizbēgami saistīts ar elastības moduli, jo tie ir atvasināti no vieniem un tiem pašiem vienādojumiem un abi ir stingrības mēri (viens no tiem ir reakcija uz elastīgiem vai lineāriem spriegumiem, salīdzinot ar bīdes vai šķērsgriezuma spriegumiem). Vērtības 1. tabulā ir vēl vairāk pierādījumu, kas parāda iespaidīgo pretestību, ko nodrošina volframs. Atsauces nolūkā lielākajai daļai tēraudu bīdes modulis ir aptuveni 80 GPa, kas ir tikai puse no volframa un trešā daļa no volframa karbīda bīdes moduļa.

Lielākā daļa dizaineru izvēlas materiālus, protams, pamatojoties uz to izturību. Ir zināms, ka gan volframs, gan volframa karbīds ir izturīgi, īpaši izturīgi metāli — kāpēc tad to stiepes izturība ir tik zema. Atbilde ir saistīta ar to, ka šie materiāli pēc būtības ir trausli un parāda interesantu materiālzinātnes fenomenu. Molekulārās stingrības dēļ trauslie materiāli ir daudz, daudz spēcīgāki saspiešanas, nekā stiepes (padomājiet par ķieģeļu sienām: tie var izturēt tūkstošiem mārciņu saspiešanā, bet vai jūs kādreiz esat redzējis ķieģeļu kopnes?). Šis princips kļūst skaidrs, pārbaudot šo materiālu spiedes stiprību, jo īpaši mazāk metāliskā volframa karbīda: tā spiedes stiprība istabas temperatūrā ir 2683 MPa, un tā saglabā savu stiprību ārkārtēju temperatūras izmaiņu rezultātā. Šo pašu raksturlielumu nevar teikt par tēraudu, kur tā spiedes izturība, pirmkārt, ir daudz zemāka un, otrkārt, svārstās atkarībā no temperatūras. Zinot šo faktu, ir pilnīgi skaidrs, ka volframu nekad nevajadzētu izmantot stiepes pielietojumos, bet tas ir galvenais sāncensis saspiešanas lietojumos.