Volfram karbid u prahu: neopjevani heroj tvrdoće

Volfram karbjad u prahu ( $WC$ ) vjerojatno je najprepoznatljiviji i komercijalno najvažniji oblik karbidni prah . To je fini, sivi prah koji služi kao primarna sirovina za proizvodnju "cementiranog karbida", kompozitnog materijala koji je napravio revoluciju u industrijskoj obradi i zaštiti od habanja. Ovaj materijal svoju prepoznatljivost duguje neusporedivoj kombinaciji ekstremne tvrdoće, visoke čvrstoće i otpornosti na trošenje, svojstava proizašlih izravno iz minuciozne obrade osnovnog praha.

Sastav i svojstva

Volframov karbid je spoj volframa i ugljika, obično s kemijskom formulom $WC$ . Njegova kristalna struktura je vrlo stabilna i kruta, što se prevodi u njegova iznimna fizička svojstva:

• Mohsova tvrdoća: Približno 9 do 9,5, što ga čini usporedivim s korundom (safirom) i samo malo mekšim od dijamanta.

• Talište: Izuzetno visoko, oko $2,870^{\circ }C$ ( $5,200^{\circ }F$ ).

• Gustoća: Izuzetno je gust, gotovo dvostruko veći od čelika, što doprinosi krutosti materijala i otpornosti na deformacije.

• Otpornost na trošenje: Pokazuje izvanrednu otpornost na abraziju, eroziju i toplinski udar, što je bitno za primjenu pri rezanju velikom brzinom.

Kvaliteta konačnog cementiranog dijela izravno je proporcionalna čistoći, veličini čestica i raspodjeli početnog prah volfram karbida . Proizvođači pažljivo kontroliraju veličinu zrna, u rasponu od submikronski (nanograin) do nekoliko mikrona, kako bi se prilagodila svojstva—finija zrna obično daju veću tvrdoću, ali nižu otpornost na lom.

Putovanje do cementnog karbida

Volfram karbjad u prahu rijetko se koristi samostalno; njegov puni potencijal je otključan kada je zacementiran (ili vezano) s duktilnim metalom, najčešće kobalt ( $Co$ ), iako ponekad nikal ( $Ni$ ) ili željezo ( $Fe$ ). Ovaj proces je kritičan:

1. Miješanje: The $WC$ prah se temeljito miješa s prahom kobaltnog veziva, često uključuje mokro mljevenje kako bi se osiguralo homogeno miješanje.

2. Pritisak: Smjesa se preša u željeni oblik komponente (npr. rezni uložak ili prazan svrdlo).

3. Sinteriranje: Prešani dio se zagrijava u vakuumu ili inertnoj atmosferi do temperatura iznad tališta kobalta, ali ispod $WC$ 's. Rastaljeni kobalt prodire i "cementira" kruta zrna volfram karbida zajedno, stvarajući gustu, kompozitnu strukturu tvrdog metala.

Ovaj završni cementirani materijal zadržava nevjerojatnu tvrdoću prah volfram karbida dok dobiva potrebnu žilavost i otpornost na udarce od kobaltne matrice.

Nezamjenjive industrijske uloge

Dobiveni cementni karbid iz prah volfram karbida je nezamjenjiv u nekoliko zahtjevnih industrija:

• Strojna obrada: Većina modernih operacija rezanja metala, glodanja i tokarenja oslanja se na volframov karbid pločice zbog svoje sposobnosti da zadrže oštar rub i tvrdoću čak i pri visokim temperaturama koje nastaju tijekom rezanja velikom brzinom.

• Nafta i plin/rudarenje: Koriste se svrdla, alati za bušenje i komponente za hidrauličko frakturiranje prah volfram karbida kompoziti koji mogu izdržati ekstremnu abraziju i udarne sile koje se javljaju prilikom bušenja stijene.

• Alati: Potrošni dijelovi poput kalupa za oblikovanje, izbijača i kalupa, koji su podvrgnuti opetovanim velikim naprezanjima i ciklusima trošenja, obično se izrađuju od cementiranog volfram karbida radi dugovječnosti i preciznosti.

• Poboljšanje površine: u redu $WC$ prah se također koristi u premazima toplinskim raspršivanjem za dodavanje sloja otpornosti na habanje ključnim komponentama motora i strojeva.

U biti, izvedba gotovo svakog suvremenog proizvodnog procesa koji zahtijeva preciznost, brzinu i izdržljivost u konačnici se oslanja na vrhunska svojstva koja otključavaju prah volfram karbida .