Le carbure de tungstène est-il un alliage ?

I. Le carbure de tungstène est-il un alliage ?

Le carbure de tungstène, dont la formule chimique est WC, n'est pas un alliage. Il s'agit d'un composé de tungstène et de carbone. Un alliage est une substance métallique formée par le mélange et la fusion d'un métal avec un ou plusieurs autres métaux ou non-métaux, suivis d'un refroidissement et d'une solidification, ce qui donne un produit solide aux propriétés métalliques. Le carbure de tungstène, en revanche, est un composé dur généré par une réaction chimique. Il est couramment utilisé comme matériau pour la fabrication d'outils de coupe, d'abrasifs ou de composants résistants à l'usure.

II. Comparaison de la dureté : Tungstène pur et carbure de tungstène

En termes de dureté, le carbure de tungstène est nettement plus dur que le tungstène pur. Le carbure de tungstène est un matériau extrêmement dur, avec une dureté de Mohs de 9-9,5 et une dureté de Dureté Rockwell (échelle HRA) atteignant 94 HRA, ce qui se rapproche de la dureté du diamant. Bien que le tungstène pur soit également un métal de haute dureté, sa dureté est bien inférieure à celle du carbure de tungstène. Cette dureté exceptionnelle confère au carbure de tungstène un avantage unique dans la fabrication de produits résistants à l'usure tels que les outils de coupe et les abrasifs.

III. Comparaison de la dureté : Carbure de tungstène et alliages de tungstène

Lorsque l'on compare la dureté du carbure de tungstène et celle des alliages de tungstène, il est essentiel de noter que la dureté des alliages de tungstène varie en fonction de leur composition et de leur processus de fabrication. Toutefois, en général, les alliages de tungstène pur présentent une dureté inférieure à celle du carbure de tungstène. En raison de sa structure composée stable, le carbure de tungstène possède une dureté bien supérieure à celle des alliages métalliques simples. Par conséquent, le carbure de tungstène est généralement le meilleur choix pour les applications exigeant une dureté extrêmement élevée.

IV. Domaines d'application du carbure de tungstène

4.1 Outils de coupe et usinage :

Application principale : Il s'agit du marché le plus important pour le carbure de tungstène. Outils en carbure cémenté (outils de tournage plaquettes en carbure) sont largement utilisés pour l'usinage des métaux, du bois et des matériaux composites par tournage, fraisage, perçage, taraudage, etc.

Avantages : Dureté élevée, excellente résistance à l'usure, dureté rouge supérieure à haute température (conserve sa dureté à des températures élevées), ce qui améliore considérablement l'efficacité de l'usinage, la précision et la durée de vie de l'outil.

4.2 Outils d'exploitation minière et d'ingénierie :

Trépans et pics de forage : Utilisés pour le forage pétrolier, l'exploration géologique, l'extraction du charbon et le creusement de tunnels. Ils servent de dents de coupe sur les trépans (pour les trépans à cône, les bases pour les trépans PDC) et de pointes pour les pics de roadheader, supportant des chocs et une usure considérables.

Trépans pour roches : La section de la pointe des forets à percussion.

Pièces pour machines de construction : Pièces d'usure telles que les pointes de lame de bulldozer et d'excavateur, les socs de charrue et les bagues d'étanchéité de pompe à boue.

4.3 Pièces résistantes à l'usure:

Joints : Mécaniques bagues d'étanchéité en carbure de tungstèneLa résistance à l'érosion par les fluides et à l'usure corrosive est assurée par les sièges et les noyaux de soupapes utilisés dans les pompes et les soupapes des industries chimiques, pétrolières et énergétiques.

Buses : Buses à haute pression pour le sablage, la découpe au jet d'eau et les équipements de séchage par pulvérisation, supportant une usure importante due à des particules ou des fluides à grande vitesse.

Moules et outils d'estampage : Filières de tréfilage (pour étirer le métal en fil fin), matrices de frappe à froid, moules de métallurgie des poudres et matrices d'emboutissage, utilisant une dureté et une résistance à l'usure élevées pour le formage des métaux.

Rouleaux : Plaques de guidage, rouleaux, etc., pour les laminoirs à fil machine à grande vitesse.

4.4 Revêtements résistants à l'usure :

Pulvérisation thermique : Les revêtements de carbure de tungstène sont appliqués par HVOF (High-Velocity Oxy-Fuel), pulvérisation plasma, etc., sur des composants critiques (pales de turbines, vannes, arbres, corps de pompes) pour améliorer de manière significative la résistance à l'usure et à la corrosion du substrat.

Rechargement : Dépôt de matériaux composites en carbure de tungstène sur des surfaces sujettes à l'usure.

4.5 Composants structurels résistants à l'usure :

Roulements et bagues : Utilisés dans des conditions de fonctionnement particulières impliquant des températures élevées, de la corrosion ou nécessitant une résistance extrême à l'usure.

Jauges et palpeurs : Points de contact ou surfaces de mesure résistants à l'usure pour les outils de mesure de précision.

Articulations artificielles : Les composites à base de carbure de tungstène sont utilisés pour les surfaces de frottement dans certaines articulations artificielles de la hanche et du genou de haute performance.

4.6 Militaire et aérospatiale :

Pénétrateurs perforants : Utilisé comme matériau de base pour les projectiles perforants à énergie cinétique en raison de sa densité et de sa dureté élevées.

Composants à haute température : Revêtements de cols de tuyères de fusées, pales de turbines à gaz et autres pièces nécessitant une résistance à l'ablation et à l'érosion à haute température (souvent combinées à d'autres céramiques).

Armure : incorporée dans une armure composite pour améliorer la capacité de protection.

4.7 Autres applications :

Impression 3D : Utilisé comme matériau en poudre dans la fabrication additive de métaux (SLM - Selective Laser Melting, Binder Jetting) pour produire des pièces résistantes à l'usure de forme complexe.

Bijoux : Utilisé pour la fabrication d'alliances pour hommes et de bijoux de mode en raison de sa grande dureté, de sa résistance aux rayures, de sa résistance à la déformation, de son éclat métallique unique et de son aspect gris.

Équipement sportif : Contrepoids pour la tête des clubs de golf (haute densité), pointes de bâtons de randonnée, plombs de pêche.

Industrie électronique : Certains contacts électriques et matériaux d'électrodes à haute performance.

Industrie nucléaire : Certains composants nécessitant une dureté et une résistance aux radiations élevées.

V. Conclusion

En résumé, le carbure de tungstène n'est pas un alliage mais un composé de haute dureté. Par rapport au tungstène pur et aux alliages de tungstène, le carbure de tungstène possède un avantage certain en termes de dureté. C'est pourquoi le carbure de tungstène est largement utilisé dans de nombreux domaines industriels. En comprenant mieux les propriétés et les processus de fabrication du carbure de tungstène, nous pouvons mieux utiliser ce matériau pour faciliter le progrès et le développement des industries connexes.

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