Carburo de tungsteno

Alta dureza
El carburo de tungsteno es un material extremadamente duro, que solo se encuentra después del diamante. La dureza del carburo de tungsteno lo convierte en un material ideal para herramientas de corte y mecanizado. La dureza es una propiedad importante del carburo de tungsteno, que se prueba con el durómetro Rockwell. Se introduce un penetrador de diamante puntiagudo en el carburo de tungsteno y la profundidad del orificio es una medida de la dureza. En la fabricación de carburo de tungsteno, muchos factores afectarán la dureza, como la cantidad de cobalto, el tamaño del grano, la cantidad de carbono y también el proceso de fabricación.

Punto de fusión alto
El carburo de tungsteno tiene un punto de fusión de aproximadamente 5700 grados, que es significativamente más alto que el punto de fusión de la mayoría de los demás metales. Este alto punto de fusión hace que el carburo de tungsteno sea ideal para su uso en aplicaciones de alta temperatura. El alto punto de fusión hace que el carburo de tungsteno no pueda fabricarse mediante la tecnología de forjado normal. Los productos de carburo de tungsteno se fabrican mediante pulvimetalurgia, mediante mezcla, fresado, compactación, sinterización y verificación.

Químicamente estable
El carburo de tungsteno está compuesto de átomos de tungsteno y carbono, que son estables al oxígeno y a otros elementos. El carburo de tungsteno es muy resistente al ataque químico y no se corroe en la mayoría de los entornos. Esta inercia química hace que el carburo de tungsteno sea un material ideal para su uso en equipos de procesamiento químico y áreas donde se requiere resistencia a la corrosión.

Bajo coeficiente de expansión térmica
El coeficiente medio de expansión térmica indica la cantidad de expansión que se produce cuando se calienta el carburo de tungsteno. La expansión del carburo de tungsteno se produce con la temperatura. Cuanto más polvo aglutinante haya en el carburo de tungsteno, mayor será la expansión térmica del mismo. El carburo de tungsteno tiene un coeficiente de expansión térmica muy bajo, lo que significa que se expande muy poco cuando se calienta. Esta propiedad hace que el carburo de tungsteno sea ideal para instrumentos de precisión y aplicaciones en las que se requiere estabilidad dimensional.

Conducto electrico
A pesar de ser un metal refractario, el carburo de tungsteno es conductor de electricidad debido a la presencia de carbono en su estructura cristalina. Esta conductividad eléctrica hace que el carburo de tungsteno sea ideal para aplicaciones eléctricas como electrodos y contactos.

Las propiedades del carburo de tungsteno y del tungsteno son el módulo de elasticidad, el módulo de corte, la resistencia a la tracción, la conductividad térmica y la dureza (Rockwell A). A continuación, comparamos las propiedades de cada uno.

Tabla 1: Comparación de las propiedades de los materiales entre el tungsteno y el carburo de tungsteno

¿Es el carburo de tungsteno más fuerte que el tungsteno?
Sí, el carburo de tungsteno es generalmente más fuerte que el tungsteno puro. El carburo de tungsteno es un compuesto que se obtiene combinando tungsteno con carbono para formar un material muy duro y duradero. Este compuesto presenta una dureza, resistencia al desgaste y fuerza excepcionales, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones industriales, incluidas herramientas de corte, abrasivos y joyería.

El tungsteno ya tiene un módulo elástico alto, más grande que la mayoría de los aceros; el carburo de tungsteno tiene un módulo elástico aún mayor, lo que demuestra su impresionante rigidez. La rigidez de los materiales se correlaciona con un módulo elástico alto, y los valores que se muestran en la Tabla 1 prueban por qué el carburo de tungsteno es el segundo después del diamante en cuanto a resiliencia elástica. Su módulo elástico es de casi 700 GPa, que está a la altura del diamante (módulo elástico de 1000 GPa), lo que demuestra tanto su resistencia a la deformación como su tendencia a romperse cuando se trabaja.

El módulo de corte es la relación entre la tensión de corte y la deformación de corte dentro de una muestra de prueba y a menudo se lo denomina módulo de rigidez. Está inexorablemente conectado con el módulo elástico, ya que se derivan de las mismas ecuaciones y ambos son medidas de rigidez (una es en respuesta a tensiones elásticas o lineales, versus tensiones de corte o transversales). Los valores de la Tabla 1 son una prueba más de la impresionante resistencia que proporciona el tungsteno. Como referencia, la mayoría de los aceros tienen un módulo de corte de alrededor de 80 GPa, que es solo la mitad del del tungsteno y un tercio del módulo de corte del carburo de tungsteno.

La mayoría de los diseñadores seleccionan los materiales en función de su resistencia, naturalmente. Tanto el tungsteno como el carburo de tungsteno son conocidos por ser metales robustos y extremadamente resistentes, entonces, ¿por qué su resistencia a la tracción es tan baja? La respuesta se debe a que estos materiales son frágiles por naturaleza y muestran un interesante fenómeno de la ciencia de los materiales. Debido a su rigidez molecular, los materiales frágiles son mucho, mucho más fuertes en compresión que en tensión (piense en paredes de ladrillo: pueden soportar miles de libras en compresión, pero ¿alguna vez ha visto una cercha de ladrillo antes?). Este principio se vuelve claro al examinar la resistencia a la compresión de estos materiales, especialmente el carburo de tungsteno menos metálico: tiene una resistencia a la compresión de 2683 MPa a temperatura ambiente y conserva su resistencia a través de cambios extremos de temperatura. Esta misma característica no se puede decir del acero, donde su resistencia a la compresión es, en primer lugar, mucho menor y, en segundo lugar, fluctúa en función de la temperatura. Conociendo este hecho, está muy claro que el tungsteno nunca debe usarse en aplicaciones de tracción, pero es un candidato principal en aplicaciones de compresión.