Es el carburo de tungsteno más fuerte que el acero ？

¿Es el carburo de wolframio más resistente que el acero? La respuesta es sí. Carburo de tungsteno es significativamente más fuerte que todos los tipos de acero. La dureza del carburo de wolframio suele ser de 2 a 3 veces la del acero aleado de alta calidad, e incluso puede llegar a ser 4 veces o más bajo ciertas normas de medición. Como profesional fabricante de productos de carburo de tungstenoA continuación, compararé la dureza y los escenarios de uso del carburo de tungsteno y el acero comparando sus aplicaciones industriales. En primer lugar, podemos explicar en detalle desde varios aspectos:

1. Comparación directa de la dureza:

Carburo de wolframio (WC): Su dureza suele estar entre 8,5 y 9 en la escala de Mohs, y su dureza Vickers (HV) puede alcanzar 1800HV o incluso más.

El acero: El acero tiene una amplia gama de durezas, dependiendo de su tipo y tratamiento térmico.

Acero estructural ordinario: Su dureza es muy baja, con una dureza Vickers de aproximadamente 150-250 HV.

Acero templado para herramientas/acero para matrices: Es el nivel de dureza más alto que puede alcanzar el acero, con una dureza Rockwell (HRC) de aproximadamente 60-68. Convertida a una dureza Vickers de aproximadamente 700-900 HV. Convertida a una dureza Vickers de aproximadamente 700-900 HV. Acero de alta velocidad (HSS): Acero para herramientas de alto rendimiento con una dureza de 64-68 HRC (aproximadamente 850-900 HV).

Conclusión: Incluso el acero más duro (~900 HV) es sólo la mitad de duro que el carburo de tungsteno (~1800 HV). El carburo de wolframio es de dos a tres veces más duro que el acero templado con alto contenido en carbono. Consulte el siguiente gráfico de barras:

2. ¿Por qué es tan duro el carburo de wolframio?

Esto comienza con su microestructura:

Acero: Compuesto principalmente de hierro (Fe), con carbono (C) y otros elementos de aleación (como cromo, molibdeno y vanadio). Su elevada dureza procede principalmente de la estructura de martensita que se forma tras el tratamiento térmico (temple). Se trata de una estructura metaestable en la que los átomos de carbono están sobresaturados en la red de hierro, lo que provoca la distorsión de la red y da lugar a una dureza extrema, pero también a una mayor fragilidad.

Carburo de wolframio: Es un material cermet compuesto por átomos de wolframio (W) y carbono (C) unidos por enlaces covalentes extremadamente fuertes. La fuerza de estos enlaces atómicos hace que su estructura cristalina sea extremadamente estable y dura. Los productos de "carburo de wolframio" que utilizamos habitualmente (como cuchillos y brocas) son en realidad un carburo cementado formado por la sinterización de partículas de carburo de wolframio (que aportan dureza) con un aglutinante metálico de cobalto (Co) (que aporta tenacidad). Incluso con la adición de cobalto, su dureza global sigue siendo muy superior a la del acero.

3. El precio de la dureza: La dureza (fragilidad):

Aunque el carburo de wolframio es extremadamente duro, tiene una desventaja importante: es quebradizo y tiene poca tenacidad.

Acero: Tiene una dureza excelente y puede soportar la flexión, el impacto y la deformación sin romperse. Puedes doblar un buen cuchillo de acero de forma significativa y aún así rebotará.

Carburo de tungsteno: Es muy quebradizo y tiende a astillarse y romperse en lugar de doblarse cuando se somete a un impacto brusco o a una presión inadecuada. Si golpeas una broca de carburo de tungsteno, podría astillarse.

Es como comparar el cristal y el plástico: el cristal (como el carburo de tungsteno) es muy duro y resistente al desgaste, pero se rompe fácilmente si se cae; el plástico (como el acero) es más blando y se raya con facilidad, pero es difícil de romper. Resumen y tabla comparativa

Propiedad	Carburo de tungsteno (metal duro)	Acero de alta resistencia (por ejemplo, Acero para herramientas)
Dureza	Extremadamente alto (1800+ HV)	Alta (700-900 HV)
Dureza	Bajo (quebradizo, propenso a astillarse)	Alta (resistente a los impactos, flexible)
Resistencia al desgaste	Excelente	Bien
Resistencia a la compresión	Extremadamente alto	Alta
Densidad	Muy alto (~15,63 g/cm³)	Alta (~7,85 g/cm³)
Aplicaciones primarias	Herramientas de corte, brocas, moldes, piezas resistentes al desgaste	Cuchillas, muelles, engranajes, componentes estructurales, herramientas

Escenarios de aplicación:

Elija el carburo de wolframio: Cuando necesite una dureza, resistencia al desgaste y durabilidad extremadamente altas, especialmente al mecanizar otros materiales duros (como acero, hierro fundido o materiales compuestos). Algunos ejemplos son:

Herramientas de torno para máquinas-herramienta, plaquitas de fresado, brocas para minería, estuches para relojes, plumillas de lujo para bolígrafos (resistentes al desgaste y que no se decoloran), brocas para uñas y brocas dentales.

Elija el acero: Cuando se requiere una combinación de propiedades -dureza, resistencia al impacto y maquinabilidad- manteniendo un cierto nivel de dureza. Algunos ejemplos son:

Martillos, palancas, muelles, cuchillos de cocina, espadas, hachas, bastidores de automóviles, rodamientos, engranajes, ejes de engranajes y armazones de equipos.

El carburo de wolframio puede sustituir al acero en las siguientes situaciones, aumentando así la vida útil de la pieza, reduciendo los costes de producción y mejorando la productividad.

1. Herramientas de corte de metales: Herramientas de torno, fresas y brocas.

Productos de acero sustituidos: Herramientas de acero de alta velocidad (HSS). Ejemplo concreto:

Al mecanizar acero, hierro fundido, acero inoxidable o incluso aleaciones más duras con base de níquel en centros de mecanizado CNC, las brocas o fresas de acero de alta velocidad pueden desgastarse y desafilarse tras unas pocas docenas de piezas.

Solución alternativa: Sustituir el filo de la herramienta por plaquitas de carburo de tungsteno (plaquitas intercambiables) o utilizar brocas/fresas de mango de metal duro.

Ventajas:

Velocidad de corte: El metal duro permite velocidades de corte entre 4 y 8 veces superiores a las del acero rápido, lo que mejora significativamente la eficiencia de la producción.

Vida útil: La vida útil de la herramienta se prolonga decenas o incluso cientos de veces, lo que reduce los cambios de herramienta y los tiempos de inactividad.

Calidad de procesamiento: La precisión dimensional y el acabado superficial se mantienen mejor.

2. Matrices de trefilado

Producto de acero sustituido: Matrices de acero para herramientas.

Ejemplo concreto:

Al producir alambre de cobre, acero y aleaciones de aluminio, el alambre se introduce a la fuerza a través de un orificio denominado "matriz de trefilado" para reducir su grosor. Este proceso provoca un desgaste extremo del orificio interior de la matriz.

Solución alternativa: Utilizar matrices de embutición de carburo. El orificio de la matriz suele ser de diamante policristalino (PCD), pero la base de la matriz es casi totalmente de carburo.

Ventajas:

Resistencia al desgaste: Cientos de veces más vida útil que las matrices de acero, garantizando la estabilidad dimensional y la calidad superficial del alambre trefilado.

Eficacia: Capaz de soportar mayores velocidades de trefilado y mayor reducción de superficie.

3. Piezas y juntas resistentes al desgaste

Productos de acero sustituidos: Piezas resistentes al desgaste de acero templado y acero inoxidable.

Ejemplo concreto:

Cierres mecánicos en bombas de arena: Se utilizan para bombear líquidos que contienen partículas sólidas (como arena, grava y lodos). Estos medios granulares pueden causar una fuerte erosión y desgaste en las superficies de sellado. Las juntas de acero tienen una vida útil muy corta.

Alternativa: Utilizar carburo de tungsteno (normalmente YG) para juntas dinámicas y estáticas.

Ventajas: Su altísima resistencia al desgaste garantiza una larga vida útil y la fiabilidad de la estanquidad en condiciones de funcionamiento difíciles, lo que reduce significativamente los costes de mantenimiento y los tiempos de inactividad.

4. Rodillos

Productos de acero sustituidos: Rodillos de acero aleado de alta resistencia en trenes de laminación en frío. Ejemplo concreto:

En el tren de acabado (puestos de preacabado y acabado) de un laminador de alambrón de alta velocidad, los rodillos deben funcionar continuamente sometidos a grandes esfuerzos y altas temperaturas, lo que provoca un rápido desgaste.

Solución alternativa: Utilizar rodillos de carburo (normalmente a base de carburo de tungsteno).

Ventajas:

Resistencia al desgaste: Mayor duración que los rodillos de acero, reduciendo los cambios de rodillos y mejorando la disponibilidad del molino.

Precisión del producto: El mantenimiento a largo plazo de las dimensiones de las ranuras garantiza una alta precisión dimensional y una calidad superficial constante del alambrón.

5. Herramientas de minería: Brocas para roca

Productos de acero sustituidos: Brocas de acero carburado o acero aleado.

Ejemplo concreto:

En la perforación de petróleo y gas y en la minería, las brocas utilizadas para la perforación por percusión (como las brocas ranuradas y en cruz) chocan y rozan directamente contra la roca dura.

Solución alternativa: Las modernas brocas para roca llevan dientes de carburo incrustados en el filo de corte (normalmente del tipo YG, que ofrece una excelente resistencia al impacto). Ventajas:

Su dureza y resistencia al desgaste le permiten triturar fácilmente la roca, mientras que las brocas de acero se desgastarían rápidamente y fallarían. Este es uno de los ejemplos más exitosos y extendidos de sustitución del acero por el carburo cementado.

Resumen y limitaciones clave:

El carburo cementado no es una panacea; su sustitución es condicional:

Ventajas: Elevada dureza (HRA 82-94), buena resistencia al desgaste y alta resistencia a la compresión.

Desventajas: Fragilidad, baja resistencia a la flexión, escasa tenacidad y precio elevado.

Por lo tanto, no puede sustituir a las estructuras de acero que deben soportar impactos importantes, esfuerzos de flexión o que requieren una tenacidad general, como los bastidores de automóviles, las carrocerías de máquinas y los chasis.

Estructuras de acero en puentes, muelles, llaves y otras herramientas.

La sustitución del carburo cementado es esencialmente un intercambio de resistencia al desgaste por tenacidad. En los ámbitos en los que la resistencia al desgaste es primordial, sustituye perfectamente al acero, lo que supone un avance revolucionario.

En resumen, es innegable que el carburo de wolframio supera a todos los aceros en dureza pura. Sin embargo, no está exento de defectos; su fragilidad limita su uso en muchas aplicaciones que requieren resistencia al impacto. Ambos son importantes materiales industriales con propiedades complementarias.

Nuestra empresa se encuentra entre las diez primeras de China productos de carburo de tungsteno fabricantes. Si necesita productos de carburo cementado, por favor Contacto.