Tungsten karbür

Yüksek Sertlik
Tungsten karbür, elmastan sonra gelen son derece sert bir malzemedir. Tungsten karbürün sertliği, onu kesme ve işleme aletleri için ideal bir malzeme yapar. Sertlik, Rockwell Sertlik Test Cihazı ile test edilen tungsten karbürün önemli bir özelliğidir. Sivri uçlu bir elmas girinti, tungsten karbüre zorlanır ve deliğin derinliği sertliğin bir ölçüsüdür. Tungsten karbür üretiminde, kobalt miktarı, tane boyutu, karbon miktarı ve ayrıca üretim süreci gibi birçok faktör sertliği etkileyecektir.

Yüksek Erime Noktası
Tungsten karbürün erime noktası yaklaşık 5.700 derecedir ve bu diğer çoğu metalin erime noktasından önemli ölçüde yüksektir. Bu yüksek erime noktası, tungsten karbürü yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanım için ideal hale getirir. Yüksek erime noktası, tungsten karbürün normal dövme teknolojisiyle üretilememesine neden olur. Tungsten karbür ürünleri toz metalurjisi ile karıştırma, öğütme, sıkıştırma, sinterleme ve kontrol yoluyla üretilir.

Kimyasal olarak kararlı
Tungsten karbür, hem oksijene hem de diğer elementlere karşı kararlı olan tungsten ve karbon atomlarından oluşur. Tungsten karbür, kimyasal saldırıya karşı oldukça dirençlidir ve çoğu ortamda aşınmaz. Bu kimyasal inertlik, tungsten karbürü kimyasal işleme ekipmanlarında ve korozyon direncinin gerekli olduğu alanlarda kullanım için ideal bir malzeme haline getirir.

Düşük Isıl Genleşme Katsayısı
Ortalama termal genleşme katsayısı, tungsten karbür ısıtıldığında genleşme miktarını gösterir. Tungsten karbürün genleşmesi, sıcaklığın genleşmesini takip eder. Tungsten karbürdeki bağlayıcı toz ne kadar fazlaysa, tungsten karbürün termal genleşmesi o kadar yüksek olur. Tungsten karbürün termal genleşme katsayısı çok düşüktür, yani ısıtıldığında çok az genleşir. Bu özellik, tungsten karbürü hassas aletler ve boyutsal kararlılığın gerekli olduğu uygulamalar için ideal hale getirir.

Elektriksel olarak iletken
Ateşe dayanıklı bir metal olmasına rağmen, tungsten karbür kristal yapısındaki karbon nedeniyle elektriksel olarak iletkendir. Bu elektriksel iletkenlik, tungsten karbürü elektrotlar ve kontaklar gibi elektriksel uygulamalar için ideal hale getirir.

Tungsten karbür ve tungstenin özellikleri elastiklik modülü, kayma modülü, çekme akma dayanımı, ısıl iletkenlik ve sertliktir (Rockwell A). Aşağıda her birinin özelliklerini karşılaştırıyoruz.

Tablo 1: Tungsten ve Tungsten Karbür Arasındaki Malzeme Özelliklerinin Karşılaştırılması

Tungsten Karbür Tungstenden Daha Mı Güçlüdür
Evet, tungsten karbür genellikle saf tungstenden daha güçlüdür. Tungsten karbür, tungstenin karbonla birleştirilerek çok sert ve dayanıklı bir malzeme oluşturulmasıyla elde edilen bir bileşiktir. Bu bileşik olağanüstü sertlik, aşınma direnci ve mukavemet sergiler ve bu da onu kesici takımlar, aşındırıcılar ve mücevherler dahil olmak üzere çeşitli endüstriyel uygulamalar için uygun hale getirir.

Tungsten zaten çoğu çelikten daha büyük olan büyük bir elastik modülüne sahiptir; tungsten karbür daha da büyük bir elastik modülüne sahiptir ve bu da etkileyici sertliğini gösterir. Malzeme sertliği büyük bir elastik modül ile ilişkilidir ve Tablo 1'de gösterilen değerler, tungsten karbürün elastik esneklikte elmastan sonra ikinci sırada olmasının nedenini kanıtlamaktadır. Elastik modülü neredeyse 700 GPa'dır ve bu, hem deformasyona karşı direncini hem de işlendiğinde parçalanma eğilimini gösteren elmasın (elastik modülü 1000 GPa) hemen arkasındadır.

Kesme modülü, bir test numunesindeki kesme geriliminin kesme zorlanmasına oranıdır ve genellikle rijitlik modülü olarak adlandırılır. Elastik modüle kaçınılmaz olarak bağlıdır, çünkü aynı denklemlerden türetilmişlerdir ve her ikisi de rijitliğin ölçüleridir (biri elastik veya doğrusal gerilimlere, diğeri ise kesme veya kesitsel gerilimlere yanıttır). Tablo 1'deki değerler, tungstenin sağladığı etkileyici direnci gösteren bir başka kanıttır. Referans olarak, çoğu çeliğin kesme modülü yaklaşık 80 GPa'dır, bu da tungsteninkinin sadece yarısı ve tungsten karbürün kesme modülünün üçte biridir.

Çoğu tasarımcı malzemeleri doğal olarak güçlerine göre seçer. Hem tungsten hem de tungsten karbürün sağlam, son derece sert metaller olduğu bilinmektedir - peki neden çekme dayanımları bu kadar düşüktür? Cevap, bu malzemelerin doğası gereği kırılgan olmasıdır ve ilginç bir malzeme bilimi fenomeni gösterir. Moleküler sertlikleri nedeniyle, kırılgan malzemeler basınçta gerilime göre çok daha güçlüdür (tuğla duvarları düşünün: binlerce pound'u basınçta taşıyabilirler, ancak daha önce hiç tuğla kafes gördünüz mü?). Bu ilke, özellikle daha az metalik tungsten karbürün basınç dayanımını incelerken netleşir: Oda sıcaklığında 2683 MPa'lık bir basınç dayanımına sahiptir ve aşırı sıcaklık değişimlerinde gücünü korur. Aynı özellik, basınç dayanımının her şeyden önce çok daha düşük olduğu ve ikinci olarak sıcaklığa bağlı olarak dalgalandığı çelik için söylenemez. Bu gerçeği bilerek, tungstenin asla çekme uygulamalarında kullanılmaması gerektiği, ancak basınç uygulamalarında en iyi aday olduğu oldukça açıktır.