Le carbure de tungstène

Dureté élevée
Le carbure de tungstène est un matériau extrêmement dur, qui n'est supérieur qu'au diamant. La dureté du carbure de tungstène en fait un matériau idéal pour les outils de coupe et d'usinage. La dureté est une propriété importante du carbure de tungstène, qui est testée par le testeur de dureté Rockwell. Un pénétrateur en diamant pointu est enfoncé dans le carbure de tungstène et la profondeur du trou est une mesure de la dureté. Lors de la fabrication du carbure de tungstène, de nombreux facteurs affectent la dureté, tels que la quantité de cobalt, la taille des grains, la quantité de carbone, ainsi que le processus de fabrication.

Point de fusion élevé
Le carbure de tungstène a un point de fusion d'environ 5 700 degrés, ce qui est nettement supérieur au point de fusion de la plupart des autres métaux. Ce point de fusion élevé rend le carbure de tungstène idéal pour une utilisation dans des applications à haute température. Le point de fusion élevé fait que le carbure de tungstène ne peut pas être fabriqué par la technologie de forgeage normale. Les produits en carbure de tungstène sont fabriqués par métallurgie des poudres, par mélange, broyage, compactage, frittage et contrôle.

Chimiquement stable
Le carbure de tungstène est composé d'atomes de tungstène et de carbone, qui sont tous deux stables à l'oxygène et aux autres éléments. Le carbure de tungstène est très résistant aux attaques chimiques et ne se corrode pas dans la plupart des environnements. Cette inertie chimique fait du carbure de tungstène un matériau idéal pour une utilisation dans les équipements de traitement chimique et les zones où la résistance à la corrosion est requise.

Faible coefficient de dilatation thermique
Le coefficient moyen de dilatation thermique indique la quantité de dilatation lorsque le carbure de tungstène est chauffé. La dilatation du carbure de tungstène suit la dilatation due à la température. Plus la poudre de liant dans le carbure de tungstène est importante, plus la dilatation thermique du carbure de tungstène sera élevée. Le carbure de tungstène a un coefficient de dilatation thermique très faible, ce qui signifie qu'il se dilate très peu lorsqu'il est chauffé. Cette propriété rend le carbure de tungstène idéal pour les instruments de précision et les applications où la stabilité dimensionnelle est requise.

Conductrice de l'électricité
Bien qu'il s'agisse d'un métal réfractaire, le carbure de tungstène est conducteur d'électricité en raison de la présence de carbone dans sa structure cristalline. Cette conductivité électrique rend le carbure de tungstène idéal pour les applications électriques telles que les électrodes et les contacts.

Les propriétés du carbure de tungstène et du tungstène sont le module d'élasticité, le module de cisaillement, la limite d'élasticité à la traction, la conductivité thermique et la dureté (Rockwell A). Ci-dessous, nous comparons les propriétés de chacun.

Tableau 1 : Comparaison des propriétés matérielles entre le tungstène et le carbure de tungstène

Le carbure de tungstène est-il plus résistant que le tungstène ?
Oui, le carbure de tungstène est généralement plus résistant que le tungstène pur. Le carbure de tungstène est un composé obtenu en combinant du tungstène avec du carbone pour former un matériau très dur et durable. Ce composé présente une dureté, une résistance à l'usure et une solidité exceptionnelles, ce qui le rend adapté à diverses applications industrielles, notamment les outils de coupe, les abrasifs et la bijouterie.

Le tungstène possède déjà un module d'élasticité élevé, plus grand que la plupart des aciers ; le carbure de tungstène a un module d'élasticité encore plus élevé, ce qui montre sa rigidité impressionnante. La rigidité des matériaux est corrélée à un module d'élasticité élevé, et les valeurs présentées dans le tableau 1 prouvent pourquoi le carbure de tungstène est le deuxième plus résistant après le diamant en termes de résilience élastique. Son module d'élasticité est de près de 700 GPa, ce qui le place sur le même plan que le diamant (module d'élasticité de 1000 GPa), ce qui montre à la fois sa résistance à la déformation et sa tendance à se briser lorsqu'il est travaillé.

Le module de cisaillement est le rapport entre la contrainte de cisaillement et la déformation de cisaillement dans un échantillon d'essai et est souvent appelé module de rigidité. Il est inexorablement lié au module d'élasticité, car ils sont dérivés des mêmes équations et sont tous deux des mesures de rigidité (l'un est en réponse aux contraintes élastiques ou linéaires par rapport aux contraintes de cisaillement ou transversales). Les valeurs du tableau 1 sont une preuve supplémentaire de la résistance impressionnante du tungstène. Pour référence, la plupart des aciers ont un module de cisaillement d'environ 80 GPa, ce qui représente seulement la moitié de celui du tungstène et un tiers de celui du carbure de tungstène.

La plupart des concepteurs choisissent les matériaux en fonction de leur résistance, naturellement. Le tungstène et le carbure de tungstène sont tous deux connus pour être des métaux robustes et extrêmement résistants. Alors pourquoi leur résistance à la traction est-elle si faible ? La réponse est due au fait que ces matériaux sont fragiles par nature et montre un phénomène intéressant de la science des matériaux. En raison de leur rigidité moléculaire, les matériaux fragiles sont beaucoup plus résistants à la compression qu'à la tension (pensez aux murs de briques : ils peuvent supporter des milliers de kilos de compression, mais avez-vous déjà vu une ferme en brique auparavant ?). Ce principe devient clair lorsqu'on examine la résistance à la compression de ces matériaux, en particulier le carbure de tungstène moins métallique : il a une résistance à la compression de 2683 MPa à température ambiante et conserve sa résistance lors de changements de température extrêmes. Cette même caractéristique ne peut pas être dite pour l'acier, dont la résistance à la compression est tout d'abord beaucoup plus faible et ensuite, fluctue en fonction de la température. Sachant cela, il est tout à fait clair que le tungstène ne doit jamais être utilisé dans les applications de traction, mais qu'il est un concurrent de premier plan dans les applications de compression.