کاربید تنگستن

سختی بالا
کاربید تنگستن یک ماده بسیار سخت است که فقط بعد از الماس است. سختی کاربید تنگستن آن را به یک ماده ایده آل برای برش و ماشینکاری ابزار تبدیل می کند. سختی یک ویژگی مهم کاربید تنگستن است که توسط دستگاه سختی سنج راکول آزمایش می شود. یک فرورفتگی الماس نوک تیز به داخل کاربید تنگستن وارد می شود و عمق سوراخ معیاری از سختی است. در ساخت کاربید تنگستن، عوامل زیادی بر سختی تاثیر می گذارد، مانند مقدار کبالت، اندازه دانه، مقدار کربن و همچنین فرآیند ساخت.

نقطه ذوب بالا
کاربید تنگستن دارای نقطه ذوب تقریباً 5700 درجه است که به طور قابل توجهی بالاتر از نقطه ذوب اکثر فلزات دیگر است. این نقطه ذوب بالا، کاربید تنگستن را برای استفاده در کاربردهای با دمای بالا ایده آل می کند. نقطه ذوب بالا باعث می شود کاربید تنگستن را نتوان با فناوری آهنگری معمولی تولید کرد. محصولات کاربید تنگستن توسط متالورژی پودر، از طریق اختلاط، آسیاب، فشرده سازی، تف جوشی و چک کردن تولید می شوند.

از نظر شیمیایی پایدار است
کاربید تنگستن از اتم های تنگستن و کربن تشکیل شده است که هر دو در برابر اکسیژن و سایر عناصر پایدار هستند. کاربید تنگستن در برابر حملات شیمیایی بسیار مقاوم است و در اکثر محیط ها خورده نمی شود. این بی اثری شیمیایی، کاربید تنگستن را به یک ماده ایده آل برای استفاده در تجهیزات پردازش شیمیایی و مناطقی که مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز است تبدیل می کند.

ضریب انبساط حرارتی پایین
میانگین ضریب انبساط حرارتی نشان دهنده میزان انبساط در هنگام گرم شدن کاربید تنگستن است. انبساط کاربید تنگستن به دنبال انبساط دما است. هرچه پودر چسب در کاربید تنگستن بیشتر باشد، انبساط حرارتی کاربید تنگستن بیشتر خواهد بود. کاربید تنگستن دارای ضریب انبساط حرارتی بسیار پایینی است، به این معنی که هنگام گرم شدن بسیار کمی منبسط می شود. این ویژگی کاربید تنگستن را برای ابزارهای دقیق و کاربردهایی که در آن ثبات ابعادی مورد نیاز است ایده آل می کند.

رسانای الکتریکی
با وجود اینکه کاربید تنگستن یک فلز نسوز است، به دلیل وجود کربن در ساختار کریستالی خود، رسانای الکتریکی است. این هدایت الکتریکی، کاربید تنگستن را برای کاربردهای الکتریکی مانند الکترودها و کنتاکت ها ایده آل می کند.

خواص کاربید تنگستن و تنگستن عبارتند از مدول الاستیسیته، مدول برشی، استحکام تسلیم کششی، هدایت حرارتی و سختی (راکول A). در زیر خواص هر کدام را با هم مقایسه می کنیم.

جدول 1: مقایسه خواص مواد بین تنگستن و کاربید تنگستن

آیا کاربید تنگستن قوی تر از تنگستن است؟
بله، کاربید تنگستن به طور کلی قوی تر از تنگستن خالص است. کاربید تنگستن ترکیبی است که از ترکیب تنگستن با کربن برای تشکیل یک ماده بسیار سخت و بادوام به دست می‌آید. این ترکیب دارای سختی، مقاومت در برابر سایش و استحکام فوق‌العاده‌ای است که آن را برای کاربردهای مختلف صنعتی از جمله ابزارهای برش، ساینده‌ها و جواهرات مناسب می‌سازد.

تنگستن در حال حاضر دارای یک مدول الاستیک بزرگ است که بزرگتر از اکثر فولادها است. کاربید تنگستن دارای مدول الاستیک حتی بیشتر است که سفتی چشمگیر خود را نشان می دهد. سفتی مواد با مدول الاستیک بزرگ مرتبط است، و مقادیر نشان داده شده در جدول 1 ثابت می کند که چرا کاربید تنگستن پس از الماس در ارتجاعی الاستیک دوم است. مدول الاستیک آن تقریباً 700 گیگا پاسکال است که روی پاشنه های الماسی قرار دارد (مدول الاستیک 1000 گیگا پاسکال) که هم مقاومت آن را در برابر تغییر شکل نشان می دهد و هم تمایل آن را به خرد شدن در هنگام کار نشان می دهد.

مدول برشی نسبت تنش برشی به کرنش برشی در یک نمونه آزمایشی است و اغلب به عنوان مدول صلبیت شناخته می شود. به طور اجتناب ناپذیری به مدول الاستیک متصل است، زیرا آنها از معادلات مشابهی مشتق شده اند و هر دو معیار صلبیت هستند (یکی در پاسخ به تنش های الاستیک یا خطی، در مقابل تنش های برشی یا مقطعی است). مقادیر جدول 1 هنوز شواهد بیشتری برای نشان دادن مقاومت چشمگیر تنگستن ارائه می دهد. به عنوان مرجع، اکثر فولادها مدول برشی حدود 80 گیگا پاسکال دارند که تنها نصف مدول برشی تنگستن و یک سوم مدول برشی کاربید تنگستن است.

اکثر طراحان مواد را بر اساس قدرت و به طور طبیعی انتخاب می کنند. تنگستن و کاربید تنگستن هر دو به عنوان فلزات ناهموار و بسیار سخت شناخته شده اند – پس چرا استحکام کششی آنها بسیار کم است. به دلیل استحکام مولکولی، مواد شکننده در فشار بسیار بسیار قوی تر از کشش هستند (دیوارهای آجری را در نظر بگیرید: آنها می توانند هزاران پوند فشار را تحمل کنند، اما آیا قبلاً خرپا آجری دیده اید؟). این اصل هنگام بررسی مقاومت فشاری این مواد، به ویژه کاربید تنگستن کمتر فلزی، روشن می شود: این ماده دارای مقاومت فشاری 2683 مگاپاسکال در دمای اتاق است و از طریق تغییرات شدید دما، استحکام خود را حفظ می کند. همین ویژگی را نمی توان برای فولاد گفت، جایی که مقاومت فشاری آن اولاً بسیار کمتر است و ثانیاً بر اساس دما در نوسان است. با دانستن این واقعیت، کاملاً واضح است که تنگستن هرگز نباید در کاربردهای کششی استفاده شود، اما یکی از رقبای برتر در کاربردهای فشاری است.