Ambito di metallo duro

Il metallo duro è composto da tungsteno e carburo legati chimicamente. La sua durezza superiore gli consente di sostituire l'acciaio e altre leghe metalliche in una varietà di applicazioni.

Nella sua forma base, è una fine polvere grigia, ma può essere pressata e modellata per l'uso in attrezzature industriali, utensili, abrasivi e gioielli.

Il carburo di carburo di tungsteno è circa quattro volte più duro dell'acciaio, con un modulo di Young di circa 550 GPa e molto più denso dell'acciaio o del titanio. È paragonabile per durezza al corindone (a-Al2O3) e può essere lucidato e lavorato solo con utensili diamantati.

Applicazioni tipiche per metalli in metallo duro:

1) Macchine utensili. Le parti taglienti in metallo duro sono spesso utilizzate su materiali come acciaio al carbonio o acciaio inossidabile, o dove altri utensili si usurano rapidamente sotto carichi pesanti. Il carburo è garantito per accelerare la velocità di lavorazione di un gran numero di parti metalliche. Gli utensili in metallo duro possono anche resistere a temperature più elevate rispetto agli utensili in acciaio standard. Questo materiale è comunemente indicato come carburo cementato, metallo duro o carburo di tungsteno: è un composito a matrice metallica in cui le particelle di carburo di tungsteno sono l'aggregato e il cobalto metallico è la matrice.

2) Industria della difesa

• Il metallo duro viene spesso utilizzato nelle munizioni perforanti, specialmente dove l'uranio non è disponibile o inaccettabile. Per la prima volta, l'uso di proiettili in lega dura iniziò ad essere utilizzato durante la seconda guerra mondiale dallo squadrone tedesco di cacciatori di carri armati della Luftwaffe, che usò un cannone da 37 mm su un bombardiere in picchiata Junkers Ju 87G per distruggere i carri armati sovietici T-34. A causa delle scorte limitate di tungsteno in Germania, il materiale era riservato alle macchine utensili e un piccolo numero di proiettili per piloti da combattimento d'élite come Hans-Ulrich Rudel. Il materiale ha qualità di perforazione dell'armatura eccezionalmente elevate grazie alla sua elevata durezza combinata con l'alta densità.
• Le munizioni possono essere rinforzate con inserti in carburo di tungsteno, dove il rame o un altro materiale relativamente morbido viene utilizzato per sigillare un nucleo difficile da penetrare.
• Il carburo di tungsteno è anche un efficace riflettore di neutroni e, come tale, è stato utilizzato durante le prime ricerche sulle reazioni nucleari a catena. L'incidente avvenne al Los Alamos National Laboratory il 21 agosto 1945, quando Harry C. Daghlian Jr. fece cadere accidentalmente un mattone di carburo di tungsteno su una sfera di plutonio, facendo diventare critica la massa dottrinale con i neutroni riflessi.

3) Attrezzature sportive

• I metalli carburi, in particolare le leghe con carburo di tungsteno, vengono generalmente utilizzati per rinforzare vari pali che trasportano carichi pesanti. I bastoncini da trekking, utilizzati da molti escursionisti per mantenere l'equilibrio e ridurre lo stress sulle articolazioni dei piedi, utilizzano tipicamente punte in carburo per aumentare la trazione quando ci si appoggia su superfici dure (come le rocce); queste punte in metallo duro durano molto più a lungo rispetto ad altri tipi di punte.
• Sebbene le punte dei bastoncini da sci non siano solitamente realizzate in leghe dure, in quanto non devono essere particolarmente dure nemmeno per sfondare uno strato di ghiaccio, lo stesso non si può dire per gli skiroll, le cui punte richiedono una resistenza particolare. Gli skiroll imitano lo sci di fondo e sono utilizzati da molti sciatori per allenarsi nella stagione calda.
• Punte dentate con punta in metallo duro (note come borchie) possono essere inserite nei cingoli delle motoslitte. Questi tacchetti migliorano la trazione su superfici ghiacciate. I bordi in metallo duro relativamente affilati migliorano la maneggevolezza su superfici ghiacciate più dure. Le punte in metallo duro riducono l'usura che si verifica quando la motoslitta attraversa strade asfaltate e altre superfici abrasive.
• Alcuni produttori di pneumatici come Nokian e Schwalbe offrono pneumatici per biciclette con tacchetti in carburo di tungsteno per una migliore aderenza sul ghiaccio. Sono molto più resistenti delle punte in acciaio grazie alla loro resistenza all'usura.

4) Carburi metallici nei prodotti per la casa

• Il carburo di tungsteno viene talvolta utilizzato per produrre una pallina rotante sulle punte delle penne a sfera per diffondere l'inchiostro durante la scrittura.
• Il materiale in metallo duro si trova in gioielleria, in particolare come materiale principale nelle fedi nuziali da uomo. Con uno speciale trattamento della lega, su di essa appaiono delle scanalature con una brillante tinta scura, spesso lucidate a specchio. Il colore è più simile all'ematite che al platino. I prodotti sono altamente resistenti ai graffi e alle abrasioni, mantenendo la loro lucentezza a specchio per molti anni.