텅스텐 카바이드는 강철보다 강합니까?

텅스텐 카바이드는 강철보다 강할까요? 대답은 '그렇다'입니다. 텅스텐 카바이드 는 모든 종류의 강철보다 훨씬 강합니다. 텅스텐 카바이드의 경도는 일반적으로 고품질 합금강의 2~3배이며, 특정 측정 표준에 따라 4배 이상에 달할 수도 있습니다. 전문가로서 텅스텐 카바이드 제품 제조업체에서 텅스텐 카바이드와 강철의 경도와 사용 시나리오를 비교하여 산업 응용 분야를 비교하겠습니다. 먼저 몇 가지 측면에서 자세히 설명하겠습니다:

1. 직접 경도 비교:

텅스텐 카바이드(WC): 경도는 일반적으로 모스 척도에서 8.5에서 9 사이이며, 비커스 경도(HV)는 1800HV 이상에 달할 수 있습니다.

강철: 강철: 강철은 종류와 열처리에 따라 경도의 범위가 매우 넓습니다.

일반 구조용 강철: 경도가 매우 낮으며 비커스 경도는 약 150-250 HV입니다.

경화 공구강/금형강: 로크웰 경도(HRC)가 약 60-68인 강철이 달성할 수 있는 가장 높은 경도 수준입니다. 비커스 경도로 환산하면 약 700-900 HV입니다. 고속강(HSS): 경도가 64-68 HRC(약 850-900 HV)인 고성능 공구강입니다.

결론: 가장 단단한 강철(~900 HV)도 텅스텐 카바이드(~1800 HV)의 절반 정도에 불과합니다. 텅스텐 카바이드는 경화 고탄소강보다 2~3배 더 단단합니다. 아래 막대형 차트를 참조하세요:

2. 텅스텐 카바이드는 왜 그렇게 단단한가요?

이는 미세 구조에서 시작됩니다:

강철: 주로 철(Fe)과 탄소(C) 및 기타 합금 원소(크롬, 몰리브덴, 바나듐 등)로 구성됩니다. 높은 경도는 주로 열처리(담금질) 후 형성되는 마르텐사이트 구조에서 비롯됩니다. 이는 탄소 원자가 철 격자에서 과포화되어 격자가 왜곡되어 경도는 매우 높지만 취성도 높아지는 준안정성 구조입니다.

텅스텐 카바이드: 텅스텐(W)과 탄소(C) 원자가 매우 강한 공유 결합으로 서로 결합된 서멧 물질입니다. 이러한 원자 결합의 강도는 결정 구조를 매우 안정적이고 단단하게 만듭니다. 우리가 흔히 사용하는 "텅스텐 카바이드" 제품(칼, 드릴 비트 등)은 실제로 텅스텐 카바이드 입자(경도 제공)를 금속 코발트(Co) 바인더(인성 제공)와 소결하여 형성된 초경합금입니다. 코발트를 첨가하더라도 전체적인 경도는 강철보다 훨씬 더 높습니다.

3. 경도의 대가: 인성(취성):

텅스텐 카바이드는 매우 단단하지만 부서지기 쉽고 인성이 좋지 않다는 중요한 단점이 있습니다.

스틸: 인성이 뛰어나 구부러짐, 충격, 변형에도 부러지지 않고 견딜 수 있습니다. 좋은 강철 칼은 크게 구부려도 다시 튀어나올 수 있습니다.

텅스텐 카바이드: 매우 부서지기 쉬우며 날카로운 충격이나 부적절한 압력을 받으면 구부러지기보다는 부서지고 부서지는 경향이 있습니다. 텅스텐 카바이드 드릴 비트에 부딪히면 부서질 수 있습니다.

유리와 플라스틱을 비교하는 것과 같습니다. 유리(텅스텐 카바이드 등)는 매우 단단하고 내마모성이 강하지만 떨어뜨리면 쉽게 깨지고, 플라스틱(강철 등)은 부드럽고 쉽게 긁히지만 깨지기는 어렵습니다. 요약 및 비교 표

속성	텅스텐 카바이드(경금속)	고강도 강철(예:, 공구강)
경도	매우 높음(1800+ HV)	높음(700-900 HV)
인성	낮음(부서지기 쉬움, 깨지기 쉬움)	높음(내충격성, 구부릴 수 있음)
내마모성	우수	Good
압축 강도	매우 높음	높음
밀도	매우 높음(~15.63g/cm³)	높음(~7.85g/cm³)
주요 애플리케이션	절삭 공구, 드릴 비트, 금형, 내마모성 부품	블레이드, 스프링, 기어, 구조 부품, 도구

애플리케이션 시나리오:

텅스텐 카바이드를 선택하세요: 매우 높은 경도, 내마모성 및 내구성이 필요한 경우, 특히 강철, 주철 또는 복합 재료와 같은 다른 단단한 재료를 가공할 때 적합합니다. 예를 들면 다음과 같습니다:

공작 기계용 선반 공구, 밀링 인서트, 채굴용 드릴 비트, 시계 케이스, 고급 펜촉(내마모성, 변색 방지), 네일 드릴 비트, 치과용 드릴 비트.

강철을 선택하세요: 일정 수준의 경도를 유지하면서 인성, 내충격성, 가공성 등 여러 특성을 조합해야 하는 경우. 예를 들면 다음과 같습니다:

망치, 쇠지렛대, 스프링, 식칼, 칼, 도끼, 자동차 프레임, 베어링, 기어, 기어 샤프트 및 장비 프레임워크.

텅스텐 카바이드는 다음과 같은 상황에서 강철을 대체하여 공작물 수명을 늘리고 생산 비용을 절감하며 생산성을 향상시킬 수 있습니다.

1. 금속 절삭 공구: 선반 공구, 밀링 커터, 드릴 비트

교체된 강철 제품: 고속 강철(HSS) 도구. 구체적인 예시:

CNC 머시닝 센터에서 강철, 주철, 스테인리스강 또는 더 단단한 니켈 기반 합금을 가공할 때 고속 강철 드릴이나 밀링 커터는 수십 개만 가공해도 마모되어 무뎌질 수 있습니다.

대체 솔루션: 공구의 절삭 날을 다음과 같이 교체하십시오. 텅스텐 카바이드 인서트 (인덱서블 인서트)를 사용하거나 솔리드 카바이드 드릴/엔드 밀을 사용합니다.

장점:

절삭 속도: 초경은 고속 강철보다 4~8배 빠른 절삭 속도를 제공하여 생산 효율성을 크게 향상시킵니다.

수명: 공구 수명이 수십, 수백 배 연장되어 공구 교체와 가동 중단 시간이 줄어듭니다.

가공 품질: 치수 정확도와 표면 마감이 더 잘 유지됩니다.

2. 와이어 드로잉 다이

교체된 강철 제품: 공구강 금형.

구체적인 예시:

구리, 강철 및 알루미늄 합금 와이어를 생산할 때 와이어의 두께를 줄이기 위해 '드로잉 다이'라는 구멍을 통해 강제로 와이어를 당깁니다. 이 과정에서 다이의 내부 보어에 극심한 마모가 발생합니다.

대체 솔루션: 카바이드 드로잉 다이를 사용합니다. 다이 보어는 일반적으로 다결정 다이아몬드(PCD)로 만들어지지만 다이 베이스는 거의 전적으로 카바이드로 만들어집니다.

장점:

내마모성: 강철 금형보다 수명이 수백 배 더 길어 인발된 와이어의 치수 안정성과 표면 품질을 보장합니다.

효율성: 더 빠른 드로잉 속도와 더 큰 표면 감소를 견딜 수 있습니다.

3. 내마모성 부품 및 씰

교체된 강철 제품: 경화 강철 및 스테인리스 스틸로 제작된 내마모성 부품.

구체적인 예시:

모래 펌프의 기계식 씰: 고체 입자(모래, 자갈, 슬러리 등)가 포함된 액체를 펌핑하는 데 사용됩니다. 이러한 입자성 매질은 씰링 표면에 심각한 침식과 마모를 일으킬 수 있습니다. 강철 씰은 수명이 매우 짧습니다.

대안: 동적 및 정적 씰에는 텅스텐 카바이드(일반적으로 YG)를 사용합니다.

장점: 매우 높은 내마모성으로 열악한 작동 조건에서도 긴 수명과 씰링 신뢰성을 보장하여 유지보수 비용과 가동 중단 시간을 크게 줄여줍니다.

4. 롤러

대체 철강 제품: 냉간 압연 공장의 고강도 합금강 압연 제품. 구체적인 예시:

고속 선재 공장의 마감 열차(전처리 및 마감 스탠드)에서 롤은 높은 응력과 고온에서 지속적으로 작동해야 하므로 마모가 빠르게 진행됩니다.

대체 솔루션: 카바이드 롤(일반적으로 텅스텐 카바이드 기반)을 사용합니다.

장점:

내마모성: 강철 롤보다 수명이 길어 롤 교체가 줄어들고 공장 가용성이 향상됩니다.

제품 정밀도: 홈 치수를 장기적으로 유지하여 선재의 높은 치수 정확도와 일관된 표면 품질을 보장합니다.

5. 채굴 도구: 암석 드릴 비트

교체된 강철 제품: 카부화강 또는 합금강 드릴 비트.

구체적인 예시:

석유 및 가스 시추와 채굴에서는 타악기 시추에 사용되는 드릴 비트(슬롯형 및 크로스 드릴 비트 등)가 단단한 암석에 직접 충돌하고 마찰합니다.

대체 솔루션: 최신 암석 드릴 비트는 절삭날에 카바이드 톱니가 내장되어 있습니다(일반적으로 내충격성이 뛰어난 YG 타입). 장점:

강철 드릴 비트는 금방 마모되고 고장나는 반면, 초경합금은 경도와 내마모성이 뛰어나 바위를 쉽게 부술 수 있습니다. 이것은 초경합금이 강철을 대체한 가장 성공적이고 널리 퍼진 사례 중 하나입니다.

주요 요약 및 제한 사항:

초경합금은 만병통치약이 아니며 조건부로 대체할 수 있습니다:

장점: 높은 경도(HRA 82-94), 우수한 내마모성, 높은 압축 강도.

단점: 취성, 낮은 굽힘 강도, 열악한 인성, 높은 가격.

따라서 자동차 프레임, 기계 본체, 섀시 등 상당한 충격과 굽힘 응력을 견뎌야 하거나 전반적인 인성이 요구되는 철 구조물을 대체할 수 없습니다.

교량, 스프링, 렌치 및 기타 공구의 철 구조물.

초경합금의 대체는 본질적으로 내마모성과 인성의 절충안입니다. 내마모성이 가장 중요한 분야에서 강철을 완벽하게 대체하여 혁신적인 발전을 가져왔습니다.

요약하자면, 텅스텐 카바이드는 순수 경도 면에서 모든 강철을 능가합니다. 그러나 결함이 없는 것은 아니며, 취성으로 인해 내충격성이 필요한 많은 응용 분야에서 사용이 제한됩니다. 이 둘은 상호 보완적인 특성을 지닌 중요한 산업용 소재입니다.

우리 회사는 중국 10대 기업 중 하나입니다. 텅스텐 카바이드 제품 제조업체에 문의하세요. 초경합금 제품이 필요한 경우 다음을 참조하세요. 문의하기.