텅스텐 카바이드 대 강철: 어떤 마모 재료가 더 나은 성능을 보일까요?

다음과 같은 산업에서 채광, 석유와 가스, 금속 성형, 목공, 제조 시 내마모성 소재가 중요합니다.

장비가 혹독한 환경에서 작동할 때 부품은 마찰, 압력, 열 및 부식을 견뎌야 합니다. 가장 일반적인 두 가지 재료는 마모 부품 텅스텐 카바이드와 강철입니다.

적합한 소재를 선택하는 것은 생산성, 비용, 그리고 가동 중단 시간에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 글에서는 텅스텐 카바이드와 강철을 성능, 비용, 내구성, 그리고 최적의 적용 분야 측면에서 비교하여 의사 결정권자들이 자신의 작업에 적합한 소재를 선택하는 데 도움을 드립니다.

텅스텐 카바이드란 무엇인가?

텅스텐 카바이드는 텅스텐과 탄소 원자로 구성된 화합물입니다. 다이아몬드만큼 단단할 정도로 매우 단단하면서도 우수한 인성을 제공합니다.

따라서 끊임없는 마모나 극한의 조건에 직면한 마모 부품에 이상적인 선택입니다.

텅스텐 카바이드의 주요 특성:

매우 높음 경도 (모스 척도 8.5~9)
훌륭한 내마모성
높은 내열성
내식성이 우수하다
긴 서비스 수명

일반적인 용도로는 절삭 공구, 광산 드릴 비트, 펌프 씰, 마모 라이너, 정밀 다이 등이 있습니다.

강철이란 무엇인가?

강철은 주로 철과 탄소로 만들어진 합금으로, 성능을 향상시키기 위해 크롬, 니켈, 망간과 같은 다른 원소를 첨가하는 경우가 많습니다.

강철은 강하고 튼튼하며 다재다능하기 때문에 인기가 높습니다. 또한 텅스텐 카바이드에 비해 가공과 용접이 쉽고 저렴합니다.

강철의 주요 특성:

높은 강인함 그리고 힘
가공 및 성형이 더 쉽습니다.
대형 부품에 비용 효율적
다양한 용도에 맞는 다양한 등급(예: 공구강, 스테인리스강, 고탄소강)

강철은 기어, 샤프트, 구조 부품, 일반 엔지니어링 구성품에 널리 사용됩니다.

텅스텐 카바이드 대 강철: 특성 비교

재산	텅스텐 카바이드	강철
경도	매우 높음(모스 8.5~9)	하위(등급에 따라 4~8 모스)
내마모성	우수하고 연마 조건에 이상적입니다.	좋은데 마모되면 더 빨리 마모됨
내열성	매우 높음, 고온에서도 경도를 유지합니다.	중간, 고온에서 경도가 떨어질 수 있음
부식 저항성	특히 코팅의 경우 높음	다양함 - 스테인리스 스틸은 부식에 잘 견딥니다.
강인함	중간(강한 충격에 깨질 수 있음)	높음, 충격 하중에 더 좋음
가공성	어렵고 다이아몬드나 카바이드 공구가 필요합니다.	표준 도구로 쉽게 가공 가능
비용	더 높은	낮추다

혹독한 환경에서의 내구성

텅스텐 카바이드는 내마모성과 내마모성이 뛰어납니다.

광산이나 금속 가공 시, 텅스텐 카바이드로 제작된 공구와 부품은 강철 소재보다 3~10배 더 오래 사용할 수 있습니다. 이는 가동 중단 시간과 교체 비용을 줄여줍니다.

그러나 부품이 강한 충격이나 굽힘력에 노출될 경우 강철은 텅스텐 카바이드보다 성능이 더 좋을 수 있습니다.

강철의 더 높은 강인함 즉, 균열 없이 충격을 흡수할 수 있어 일부 구조적 용도에 더 적합합니다.

비용 고려 사항

언뜻 보기에 텅스텐 카바이드 부품은 강철보다 비용이 더 많이 듭니다. 하지만 교체, 가동 중단, 유지 보수를 포함한 전체 수명 주기 비용을 고려하면 텅스텐 카바이드가 더 경제적일 수 있습니다.

예를 들어, 텅스텐 카바이드 절삭 다이는 강철 다이보다 비용이 2~3배 더 많이 들지만 수명이 5~10배 더 길어 많은 경우 더 나은 투자가 될 수 있습니다.

적용 적합성

1) 텅스텐 카바이드를 사용하는 경우:

극심한 마모 및 마모
고온
정밀 허용 오차
최소한의 가동 중지 시간으로 연속 작업이 가능합니다.

1.1). 예:

광산 드릴 비트
펌프 씰 석유 및 가스
금속 스탬핑 다이
목공용 칼날

2) 강철을 사용하는 경우:

무거운 충격 하중과 굽힘
낮은 온도 환경
비용이 핵심 요소인 애플리케이션
카바이드에서는 너무 비싼 대형 부품

2.1) 예:

기계 프레임
샤프트와 기어
일반 구조 구성 요소

장단점 요약

재료	장점	단점
텅스텐 카바이드	우수한 내마모성, 높은 경도, 우수한 내열성 및 내식성, 긴 수명	가격이 비싸고, 강한 충격에 취약하며, 기계 가공이 어려움
강철	높은 인성, 낮은 비용, 가공이 쉬움, 다용도	내마모성이 낮고 고온에서 경도가 떨어질 수 있으며 유지 관리가 더 필요합니다.