手表行业用钨钢材料和不锈钢材料性能的研究
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手表行业用钨钢材料和不锈钢材料性能的研
究
作者:钟飞 邬治平 杨丽 付伟猛
来源:《科技与创新》2016年第12期
摘 要:对手表行业常用的钨钢材料和不锈钢材料进行了基本性能检测,包括材料成分分
析,硬度、耐磨性、耐腐蚀性的检测,并对其性能进行了对比研究。结果表明,目前手表行业
常用钨钢材料的主要成分为WC和Ni,国内知名品牌所用的不锈钢材料为316不锈钢,钨钢
材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性均优于不锈钢材料。
关键词:手表行业;钨钢材料;不锈钢材料;性能检测
中图分类号:TH714.52 文献标识码:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.093
钨钢(硬质合金)具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性
能,其莫氏硬度在8.9~9.1之间,是18K黄金的10倍,钛金的4倍,在日常生活中不会磨
损。目前,手表外观件的生产材料主要为不锈钢。近年来,钨钢逐渐被应用于手表行业,其表
现出的优异性能使传统的不锈钢材料望尘莫及。因此,对钨钢材料性能的研究势在必行。本文
通过一系列试验,对手表用钨钢材料和不锈钢材料的性能进行了对比研究。
1 试验对象、方法和设备等
试验对象:手表行业市场上现用的钨钢材料2种,分别记为W1材料和W2材料;市场上
国内知名品牌手表不锈钢材料2种,记为G1材料和G2材料。
试验方法:对钨钢材料和不锈钢材料进行性能检测,包括材料成分分析,硬度、耐磨性、
耐腐蚀性检测等。
试验设备:X射线合金分析仪、维氏显微硬度计、耐磨试验机、人工汗液及恒温干燥箱。
试验试剂:质量分数为20%的稀硝酸溶液。
2 试验结果及分析
2.1 材料成分检测结果及分析
表1为钨钢材料W1、W2和不锈钢材料G1、G2的材料成分检测结果。从表1中可以看
出,钨钢材料W1和W2的主要成分有WC和Ni,WC是硬化相,Ni是黏结金属。钨钢烧结成
型就是将硬化相和黏结金属粉末充分混合并压制成坯料,再进烧结炉加热到一定温度(烧结温
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度),并保持一定的时间(保温时间),然后冷却下来,从而得到所需性能的钨钢材料。
G1、G2均为316不锈钢。
2.2 材料硬度检测结果及分析
表2为钨钢材料W1、W2和不锈钢材料G1、G2的材料硬度检测结果。从表2中可以看
出,钨钢材料的表面维氏硬度为1 350~1 400 HV,316不锈钢的表面维氏硬度为200~230
HV,钨钢材料的维氏硬度远远超过不锈钢的硬度,钨钢样品的维氏硬度是316不锈钢的6~7
倍。
2.3 耐磨性能检测结果及分析
依据ISO 23160—2011国际标准进行耐磨试验,所使用的仪器为耐磨试验机。试验时,首
先校准耐磨试验机,然后用标准片进行一个循环周期为48 h的振动研磨试验,标准片的质量
损失量应在国际标准中规定的4~8 mg的标准范围。
将钨钢材料W1、W2和不锈钢材料G1、G2放入耐磨试验机中进行48 h的耐磨试验,试
验结果见表3.从表3可以看出,在标准光源D65下观察,耐磨试验后,钨钢材料W1和W2表
面依旧光亮,无明显划痕;而316不锈钢材料G1和G2的表面光泽消失,遍布划痕。钨钢材
料的耐磨性能要远远优于316不锈钢材料。这是因为钨钢材料的表面硬度高,长时间使用不易
出现划痕;而316不锈钢的硬度低,表面极易产生划痕。耐磨性能的检测结果可与2.2中硬度
测试的结果相互验证。
2.4 耐腐蚀性能检测结果及分析
对手表用钨钢材料W1、W2和不锈钢材料G1、G2进行耐腐蚀性能检测,包括人工汗腐
蚀试验和质量分数为20%的稀硝酸腐蚀试验。表4和表5分别为手表用钨钢材料W1、W2和
不锈钢材料G1、G2耐人工汗腐蚀、耐稀硝酸腐蚀性能检测结果。从表4和表5中可以看出,
钨钢材料的耐人工汗腐蚀和耐稀硝酸腐蚀性能均较好;不锈钢材料的耐人工汗腐蚀性能较好,
但其耐稀硝酸腐蚀性能比钨钢差。
3 结束语
手表行业常用钨钢材料的主要成分为硬化相WC和黏结金属Ni,硬度较高,表面维氏硬
度可达1 350~1 400 HV,远远高于不锈钢材料的维氏硬度,其耐磨性能比不锈钢好,长时间
佩戴,表面依旧光亮,无明显划痕。
手表行业使用的不锈钢材料主要为316不锈钢材料(仅对国内知名品牌手表而言),硬度
较低,表面维氏硬度为200~230 HV,耐磨性能较差,长时间佩戴,不锈钢表面容易刮花,表
面光泽消失,出现明显划痕。
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钨钢材料的耐人工汗腐蚀性能和耐稀硝酸腐蚀性能均良好,经试验后,钨钢无明显的腐蚀
和变色;316不锈钢的耐人工汗腐蚀性能良好,但其耐稀硝酸腐蚀性能比钨钢差。
目前,钨钢材料被应用于手表行业表壳和表带的制造中,因其硬度高、耐磨、强度和韧性
较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,得到了相关研究者的广泛关注。作为一种新型手表材
料,其在手表行业有很好的应用和发展前景。
参考文献
[1]张聪,张伟彬,彭英彪,等.硬质合金相图热力学和扩散动力学数据库及其应用[J].中国
材料进展,2015,34(1):1-14.
〔编辑:刘晓芳〕
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