Что лучше вольфрам или сталь

Обновлено: 07.05.2024

Разница между быстрорежущей сталью и вольфрамовой сталью

Быстрорежущая сталь (HSS) - это инструментальная сталь с высокой твердостью, высокой износостойкостью и высокой термостойкостью, также известная как ветровая сталь или передняя сталь, что означает, что она может закаливаться, даже если она охлаждается на воздухе во время закалки. и он очень острый. Ее еще называют белой сталью.

Быстрорежущая сталь - это сложная легированная сталь, содержащая карбидообразующие элементы, такие как вольфрам, молибден, хром, ванадий и кобальт. Общее количество легирующих элементов составляет около 10-25%. Он может сохранять высокую твердость даже при сильном нагреве при высокоскоростной резке (около 500 ℃), а HRC может быть выше 60. Это основная характеристика твердости быстрорежущей стали в красном цвете. После закалки и отпуска при низкой температуре углеродистая инструментальная сталь имеет высокую твердость при комнатной температуре, но когда температура превышает 200 ℃, твердость резко падает, а твердость при 500 ℃ упала до уровня, аналогичного отожженному состоянию. . , Полностью утрачена способность резать металл, что ограничивает использование углеродистой инструментальной стали для изготовления режущего инструмента. Быстрорежущая сталь, благодаря своей хорошей твердости в красном цвете, компенсирует фатальные недостатки углеродистой инструментальной стали.

Из быстрорежущей стали в основном изготавливают сложные тонкостенные и ударопрочные металлорежущие инструменты. Он также может производить высокотемпературные подшипникомштампы для холодной экструзии, такие как токарные инструменты, сверла, червячные фрезы, полотна для станков и сложные формы.

Вольфрамовая сталь (твердый сплав) имеет ряд превосходных свойств, таких как высокая твердость, износостойкость, хорошая прочность и ударная вязкость, жаростойкость и коррозионная стойкость, особенно ее высокая твердость и износостойкость даже при температуре 500 ℃. В основном остаются неизменными, по-прежнему очень высокая твердость при 1000 ℃.

Вольфрамовая сталь, основными компонентами которой являются карбид вольфрама и кобальт, составляет 99% всех компонентов, а 1% - другие металлы, поэтому она называется вольфрамовой сталью, также известной как твердый сплав, и считается зубцами современной промышленности. .
Вольфрамовая сталь - это спеченный композитный материал, состоящий по крайней мере из одного карбида металла. Карбид вольфрама, карбид кобальта, карбид ниобия, карбид титана и карбид тантала являются общими компонентами вольфрамовой стали. Размер зерна карбидного компонента (или фазы) обычно составляет от 0.2 до 10 микрон, и зерна карбида соединяются вместе с помощью металлической связки. Связующим металлом обычно является металл группы железа, обычно используются кобальт и никель. Итак, есть вольфрам-кобальтовые сплавы, вольфрам-никелевые сплавы и вольфрам-титан-кобальтовые сплавы.

Формовка для спекания вольфрамовой стали заключается в прессовании порошка в заготовку, затем его нагревании в печи для спекания до определенной температуры (температуры спекания), выдерживании в течение определенного времени (времени выдержки), а затем его охлаждении для получения вольфрамовой стали. материал с требуемой производительностью.

①Коментированный карбид вольфрам-кобальт

Основными компонентами являются карбид вольфрама (WC) и связующий кобальт (Co). Оценка состоит из «YG» (инициалы китайского пиньинь «твердый и кобальт») и процентного содержания среднего содержания кобальта. Например, YG8 означает, что среднее значение WCo = 8%, а остальное - это вольфрам-кобальтовый твердый сплав или карбид вольфрама.

② Твердый сплав вольфрам-титан-кобальт

Основными компонентами являются карбид вольфрама, карбид титана (TiC) и кобальт. Сорт состоит из «YT» (инициалы китайского пиньинь «твердый и титановый») и среднего содержания карбида титана. Например, YT15 означает, что в среднем TiC = 15%, а остальное - это карбид вольфрама и цементированный карбид кобальта вольфрам-титан-кобальт.

③ Твердый сплав вольфрам-титан-тантал (ниобий)

Основными компонентами являются карбид вольфрама, карбид титана, карбид тантала (или карбид ниобия) и кобальт. Этот вид цементированного карбида также называют обычным цементированным карбидом или универсальным цементированным карбидом. Оценка состоит из «YW» (инициалы китайского пиньинь «жесткий» и «万») плюс порядковый номер, например YW1.

Вольфрамовая сталь обладает рядом превосходных свойств, таких как высокая твердость, износостойкость, хорошая прочность и ударная вязкость, термостойкость и коррозионная стойкость, особенно ее высокая твердость и износостойкость, которые в основном остаются неизменными даже при температуре 500 ° C. Он по-прежнему имеет высокую твердость при 1000 ° C. Цементированный карбид широко используется в качестве материала, такого как токарные инструменты, фрезы, сверла, расточные фрезы и т. Д. Скорость резания нового твердого сплава в сотни раз выше, чем у углеродистой стали.

Самые прочные металлы в мире: топ-10

Можете ли вы представить, что произошло, если бы наши предки не обнаружили важные металлы, такие как серебро, золото, медь и железо? Наверное, мы бы до сих пор жили в хижинах, используя камень в качестве основного инструмента. Именно крепость металла сыграла важную роль в формировании нашего прошлого и теперь работают как основа, на которой мы строим будущее.

Некоторые из них очень мягкие и буквально тают в руках, как самый активный металл в мире. Другие - настолько твердые, что их невозможно согнуть, поцарапать или сломать без применения спецсредств.

А если вам интересно, какие металлы самые твердые и прочные в мире, мы ответим на этот вопрос, учитывая различные оценки относительной твердости материалов (шкала Мооса, метод Бринелля), а также такие параметры как:

Модуль Юнга: учитывает эластичность элемента при растяжении, то есть способность объекта к сопротивлению при упругой деформации.
Предел текучести: определяет максимальный предел прочности материала, после которого он начинает проявлять пластичное поведение.
Предел прочности при растяжении: предельное механическое напряжение, после которого материал начинает разрушаться.

10. Тантал

У этого металла сразу три достоинства: он прочный, плотный и очень устойчив к коррозии. Кроме того, этот элемент относится к группе тугоплавких металлов, таких как вольфрам. Чтобы расплавить тантал вам придется развести огонь температурой 3 017 °C.

Тантал в основном используется в секторе электроники для производства долговечных, сверхмощных конденсаторов для телефонов, домашних компьютеров, камер и даже для электронных устройств в автомобилях.

9. Бериллий

А вот к этому металлическому красавцу лучше не приближаться без средств защиты. Потому что бериллий высокотоксичен, и обладает канцерогенным и аллергическим действием. Если вдыхать воздух, содержащий пыль или пары бериллия, то возникнет заболевание бериллиоз, поражающее легкие.

Однако бериллий несет не только вред, но и благо. Например, добавьте всего 0,5 % бериллия в сталь и получите пружины, которые будут упругими даже если довести их до температуры красного каления. Они выдерживают миллиарды циклов нагрузки.

Бериллий применяют в аэрокосмической промышленности для создания тепловых экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. И даже вакуумная труба Большого Адронного Коллайдера сделана из бериллия.

8. Уран

Это естественное радиоактивное вещество очень широко распространено в земной коре, но сконцентрировано в определенных твердых скальных образованиях.

Один из самых твердых металлов в мире имеет два коммерчески значимых применения - ядерное оружие и ядерные реакторы. Таким образом, конечной продукцией урановой промышленности являются бомбы и радиоактивные отходы.

7. Железо и сталь

Как чистое вещество железо не такое твердое по сравнению с другими участниками рейтинга. Но из-за минимальных затрат на добычу оно часто комбинируется с другими элементами для производства стали.

Сталь - это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее часто используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. И даже если вы не имеете к ним никакого отношения, то все равно используете сталь каждый раз, когда режете продукты ножом (если он, конечно, не керамический).

6. Титан

Титан - это практически синоним прочности. Он обладает впечатляющей удельной прочностью (30-35 км), что почти вдвое выше, чем аналогичная характеристика легированных сталей.

Будучи тугоплавким металлом, титан обладает высокой устойчивостью к нагреву и истиранию, поэтому является одним из самых популярным сплавов. Например, он может быть легирован железом и углеродом.

Если вам нужна очень твердая и при этом очень легкая конструкция, то лучше чем титан металла не найти. Это делает его выбором номер один для создания различных деталей в авиа- и ракетостроении и судостроении.

5. Рений

Это очень редкий и дорогой металл, который хотя и встречается в природе в чистом виде, обычно идет «довеском»-примесью к молибдениту.

Если бы костюм Железного человека был сделан из рения, он мог бы выдержать температуру в 2000 ° C без потери прочности. О том, что стало бы с самим Железным человеком внутри костюма после такого «фаер-шоу» мы умолчим.

Россия - третья страна в мире по природным запасам рения. Этот металл используется в нефтехимической промышленности, электронике и электротехнике, а также для создания двигателей самолетов и ракет.

4. Хром

По шкале Мооса, которая измеряет устойчивость химических элементов к царапинам, хром находится в пятерке лучших, уступая лишь бору, алмазу и вольфраму.

Хром ценится за высокую коррозионную стойкость и твердость. С ним легче обращаться, чем с металлами платиновой группы, к тому же он более распространен, поэтому хром является популярным элементом, используемым в сплавах, таких, как нержавеющая сталь.

А еще один из прочнейших металлов на Земле используется при создании диетических добавок. Конечно, вы будете принимать внутрь не чистый хром, а его пищевое соединение с другими веществами (например, пиколинат хрома).

3. Иридий

Как и его «собрат» осмий, иридий относится к металлам платиновой группы, и по внешнему виду напоминает платину. Он очень твердый и тугоплавкий. Чтобы расплавить иридий, вам придется развести костер температурой выше 2000 °C.

Иридий считается одним из самых тяжелых металлов на Земле, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.

2. Осмий

Этот «крепкий орешек» в мире металлов относится к платиновой группе и обладает высокой плотностью. Фактически это самый плотный природный элемент на Земле (22,61 г/см3). По этой же причине осмий не плавится до 3033 ° C.

Когда он легирован другими металлами платиновой группы (такими как иридий, платина и палладий), он может использоваться во многих различных областях, где необходимы твердость и долговечность. Например, для создания емкостей для хранения ядерных отходов.

1. Вольфрам

Самый прочный металл, который только есть в природе. Этот редкий химический элемент также самый тугоплавкий из металлов (3422 ° C).

Впервые он был обнаружен в форме кислоты (триоксида вольфрама) в 1781 году шведским химиком Карлом Шееле. Дальнейшие исследования привели двух испанских ученых - Хуана Хосе и Фаусто д'Эльхуяра - к открытию кислоты из минерала вольфрамита, из которого они впоследствии изолировали вольфрам с помощью древесного угля.

Помимо широкого применения в лампах накаливания, способность вольфрама работать в условиях сильной жары делает его одним из наиболее привлекательных элементов для оружейной промышленности. Во время Второй мировой войны этот металл сыграл важную роль в инициировании экономических и политических отношений между европейскими странами.

Вольфрам также используется для изготовления твердых сплавов, а в аэрокосмической промышленности - для изготовления ракетных сопел.

Таблица предела прочности металлов

Металл	Обозначение	Предел прочности, МПа
Свинец	Pb	18
Олово	Sn	20
Кадмий	Cd	62
Алюминий	Al	80
Бериллий	Be	140
Магний	Mg	170
Медь	Cu	220
Кобальт	Co	240
Железо	Fe	250
Ниобий	Nb	340
Никель	Ni	400
Титан	Ti	600
Молибден	Mo	700
Цирконий	Zr	950
Вольфрам	W	1200

Сплавы против металлов

Сплавы представляют собой комбинации металлов, и основной причиной их создания является получение более прочного материала. Наиболее важным сплавом является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода.

Чем выше прочность сплава - тем лучше. И обычная сталь тут не является «чемпионом». Особенно перспективными представляются металлургам сплавы на основе ванадиевой стали: несколько компаний выпускают варианты с пределом прочности до 5205 МПа.

А самым прочным и твердым из биосовместимых материалов на данный момент является сплав титана с золотом β-Ti3Au.

Какие металлы самые прочные и твёрдые в мире?

Если вы сходу ответили на этот вопрос, наверняка, у вас в школе была пятёрка по химии. А если ничего не пришло в голову — самое время прочитать эту статью и узнать что-то новое.

Как определяется прочность металла?

Когда говорят о прочности металла, имеют в виду такие его свойства:

Прочность при растяжении. Чтобы измерить прочность при растяжении, нужно измерить силу, которая потребуется для того, чтобы растянуть материал до точки, в которой он разломится на части. Например, золото имеет низкую прочность, потому что его легко разорвать, а вот сталь – высокую.

Прочность при сжатии. Это показатель того, насколько хорошо материал сопротивляется сжатию. Если выразится проще – это твердость материала. Для измерения твёрдости материалов используют шкалу Мооса. В этой шкале 10 делений, где 0 – самый мягкий, а 10 – самый твердый материал. Например, алмазы относятся к 10-балльной прочности.

Предел текучести. Предел текучести определяется тем, насколько хорошо изделие из определенного металла сопротивляется изгибам и постоянной деформации.

Ударопрочность. Это способность материала противостоять ударам без разрушения. Если вернуться к алмазам, то они имеют 10 баллов по шкале Мооса, но могут быть разбиты при ударе молотком. В то время как сталь выдержит удар и не разлетится на осколки.

Какой металл самый прочный и твёрдый?

Получается, что одни металлы более прочные, а другие — более твёрдые. Например, по общей прочности ничто не сравнится со сталью. Если говорить о твёрдости, то здесь лидирует вольфрам. А соперник как прочной стали, так и твёрдого вольфрама — титан. Давайте разберём свойства и области применения самых прочных и твёрдых металлов.

Углеродистая сталь

Этот сплав железа и углерода (отсюда и название) существует уже много веков и его используют во всех сферах применения металлов: от строительства зданий, мостов и дорог до предметов повседневного пользования. Углеродистая сталь имеет высокие показатели по всем четырем свойствам, определяющим прочность.

Предел текучести – 260 МПа.
Прочность на разрыв – до 580 МПа.
Твердость — 6 по шкале Мооса.
Высокая ударопрочность.

Нержавеющая сталь

Это особый сплав стали, хрома и марганца. В результате смешивания получается коррозионностойкий металл с удивительными свойствами. Нержавеющая сталь хорошо подходит для токарной и фрезерной обработки.

Предел текучести – до 1560 МПа.
Прочность на разрыв – до 1600 МПа.
Высокая ударопрочность.
Твердость — от 5,5 до 6,3 по шкале Мооса.

Вольфрам

Вольфрам обладает самой высокой прочностью на разрыв и самой высокой температурой плавления среди всех встречающихся в природе металлов. В чистом виде он используется нечасто, поскольку хрупок и склонен к разрушению под ударом. Поэтому его сплавляют с другими металлами для создания еще более прочных материалов.

Прочность на разрыв – до 1725 МПа.
Предел текучести – 750 МПа.
Низкая ударопрочность.
Твердость — 7,5 по шкале твердости Мооса.

Карбид вольфрама

Как мы объяснили выше, вольфрам от природы очень хрупок, поэтому его сплавляют с другими материалами. При соединении с углеродом получается карбид вольфрама. Твердость этого материала делает его идеальным для использования в инструментах с режущими кромками, от обычных ножей до дисковых пил. Военные используют вольфрам для изготовления снарядов и ракет

Предел текучести – от 300 до 1000 МПа.
Прочность на разрыв – от 500 до 1500 МПа.
Высокая ударопрочность.
Твердость — от 9 до 9,5 по шкале Мооса.

Титан

Часто используется в аэрокосмической промышленности. Чистый титан имеет низкий предел текучести — от 275 до 580 МПа. Поэтому его обычно легируют для получения более прочных вариантов.

Титановые сплавы могут иметь предел текучести до 1200 МПа.
Прочность на разрыв – до 980 МПа.
Твердость — 6 по шкале Мооса.

Тантал

Редкий тугоплавкий металл, схожий в этом смысле с вольфрамом. Из-за своей высокой стоимости используется в небольших количествах в чаще всего в производстве сложной техники: мощных конденсаторов, автомобильной электроники, смартфонов, фотокамер.

Предел текучести –до 170 МПа.
Прочность на разрыв – 285 МПа.
Высокая ударопрочность.
Твердость — 6,5 по шкале Мооса.

Украшения из вольфрама: преимущества и недостатки

Вольфрам, а точнее соединение карбид вольфрама — красивый и прочный материал, однако это далеко не все, что можно рассказать об этом необычном металле.

Металл вольфрам

Вольфрам начал применяться в ювелирном деле совсем недавно, однако успел завоевать публику необычайной прочностью и износостойкостью. Однако так ли «вечен» необычный металл и стоит ли отдавать ему предпочтение перед серебром и золотом? Давайте разбираться.

Свойства карбида вольфрама

Металл вольфрам был открыт в 1783 году и применяется в основном в промышленности. Вольфрам необычайно тверд, а плотность его вдвое больше, чем у свинца. В соединении с углеродом металл превращается в карбид вольфрама: материал по твердости сравнимый с алмазом, износостойкий и почти не реагирующий на окисление. По Моосу его твердость достигает 8,5−9 единиц.

Среди прочих металлов, используемых для производства украшений максимально близко к нему расположился тистен — сплав из смеси вольфрама и титана: он может похвастать 7 единицами по Моосу.

В результате именно карбид вольфрама, помимо изготовления режущих деталей и сердечников снарядов, стал использоваться в ювелирном деле.

Главные причины популярности вольфрама — его долговечность и устойчивость к деформации. Даже через много лет ношения на изделии не появляется царапин, трещин, украшение сохраняет свою первоначальную форму. К тому же нельзя забывать о еще одном важном и ценном качестве этого металла — вольфрам крайне редко вызывает аллергию, что позволяет носить его практически всем без исключения.

По биосовместимости его превосходит разве что титан, который многим знаком в первую очередь из медицины, т.к. очень популярен в протезировании. Однако, если обратить внимание, последние годы титан стал невероятен как металл для изготовления драгоценностей.

К слову еще одним крайне устойчивым к износу материалом для производства украшений является керамика. Довольно много мировых брендов включились в тренд и представили собственные керамические изделия: часы, кольца, подвески

Благородный блеск вольфрама

Украшения из вольфрама — чаще всего это кольца — пользуются особой популярностью у мужчин. Они прочны, их стальной блеск элегантен и ненавязчив. Кроме того, такие изделия считаются самополирующимися.

В украшениях из вольфрама может использоваться дополнительное покрытие. Так, например, покрытие цирконием придает готовому изделию золотой тон, метод осаждения ионов зачерняет украшение, а серебристый оттенок является естественным для вольфрама. Последний факт позволяет вольфраму составить достойную конкуренцию серебру, платине и белому золоту.

Женские украшения из вольфрама предпочитают уверенные в себе девушки. Сочетать такое украшение с другими непросто, для этого потребуется недюжинное чувство стиля. Однако кольцо или браслет из вольфрама и не требует соседства — такое украшение само по себе выглядит весомо и завершенно.

В вольфрамовые украшения также вставляют различные камни и покрывают гравировкой. Но все это проделывают в производственных условиях. В простой ювелирной мастерской нельзя уменьшить или увеличить кольцо из вольфрама, починить замок на браслете или нанести гравировку. Будучи очень твердым и плотным материалов, вольфрам требует особого оборудования и инструментов.

Применение в ювелирном деле

Впервые вольфрам был использован за пределами промышленной и военной деятельности менее десяти лет назад — в браслетах швейцарских часов. Чистый блеск, благородный серебристый оттенок и физические характеристики необычного материала покорили ценителей ювелирных изделий.

На сегодняшний день вольфрам является эффективной альтернативой золоту, серебру и платине, поскольку эти драгоценные металлы гораздо мягче и легко повреждаются в процессе носки украшений из них.

Брутальные сверхпрочные украшения из вольфрама сегодня выпускают многие ювелирные марки. Carraji радует своих поклонников массивными кольцами и браслетами с различными вставками и оригинальной гравировкой. Марка Spikes предлагает кольца с разноцветным покрытием, среди которых встречаются не только массивные и тяжелые изделия, но и довольно тонкие и изящные, которые легко подойдут и представительницам прекрасного пола.

Кольца Spikes из карбида вольфрама

Демократичная стоимость украшений из вольфрама (от 1500 рублей), их долговечность и стильный дизайн привлекают все больше покупателей. Производители выпускают как «чистые» вольфрамовые изделия, так и комбинированные с золотом и полудрагоценными камнями.

При всех своих бесспорных преимуществах у карбида вольфрама есть лишь один явный недостаток: не подверженный царапинам и потускнению металл может расколоться при сильном ударе о твердую или острую поверхность, поэтому хранить украшения из вольфрама все же следует бережно.

Также владельцу кольца из вольфрама стоит знать, что если вдруг украшение стало так мало, что снять обычными способами (с мылом или обернув палец плотными рядами нитки) его не выходит, помочь в этом случае способны специальные тиски. Кольцо медленно сжимают до тех пор, пока оно не лопнет от давления. Вероятность травмы, несмотря на несколько пугающий процесс, минимальна.

Читайте также: