{"id":3182,"date":"2025-06-05T13:57:20","date_gmt":"2025-06-05T05:57:20","guid":{"rendered":"https:\/\/www.wolframcarbide.com\/?p=3182"},"modified":"2025-06-28T13:42:06","modified_gmt":"2025-06-28T05:42:06","slug":"druckfestigkeit-und-streckgrenze-von-wolframkarbid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.wolframcarbide.com\/de\/tungsten-carbide-compressive-strength-and-tensile-yield-strength\/","title":{"rendered":"Druckfestigkeit und Streckgrenze von Wolframkarbid"},"content":{"rendered":"

Druckfestigkeit und Streckgrenze von Wolframkarbid<\/h2>\n\n\n\n

Wolframcarbid<\/a> bildet durch Hochtemperaturbindungen von Wolfram- und Kohlenstoffatomen eine dicht gesinterte kristalline Struktur, die dem Werkstoff eine au\u00dfergew\u00f6hnliche H\u00e4rte verleiht. Als keramischer Werkstoff weist reines Wolframcarbid eine hohe H\u00e4rte und Spr\u00f6digkeit auf, wobei die relativ geringe Zugfestigkeit ma\u00dfgeblich von den Herstellungsverfahren (z. B. Sinterdichte, Korngr\u00f6\u00dfe) beeinflusst wird. Reines Wolframkarbid hat eine Zugfestigkeit von 344 MPa<\/strong>. Wolframcarbid in Industriequalit\u00e4t wird in der Regel mit Bindemetallen wie Kobalt (Co) und Nickel (Ni) kombiniert, um die Wolframcarbidteilchen zu binden und so die Spr\u00f6digkeit und Zugfestigkeit zu erh\u00f6hen. Dieser Verbundwerkstoff wird gemeinhin als Sinterkarbid bezeichnet. Gesinterte Wolframkarbide weisen im Allgemeinen Druckfestigkeiten von 4.000 bis 6.000 MPa (580.151-870.226 psi) auf.<\/strong>Das entspricht einer Widerstandsf\u00e4higkeit von 400-600 Kilogramm pro Quadratmillimeter. In der nachstehenden Tabelle sind die Zug- und Streckgrenzen von Hartmetall f\u00fcr bestimmte Sorten aufgef\u00fchrt:<\/p>\n\n\n\n

Sinterkarbid<\/td>Klasse<\/td>Chemische Zusammensetzung<\/td>Zugfestigkeit\uff08MPa\uff09<\/td>Streckgrenze\uff08MPa)<\/td><\/tr>
WC-Co Niedriges Kobalt<\/td>YG6<\/td>WC-6%Co<\/td>1400~1800<\/td>1500~1800<\/td><\/tr>
WC-Co Mittleres Kobalt<\/td>YG8<\/td>WC-8%Co<\/td>1800~2200<\/td>1600~2000<\/td><\/tr>
WC-Co Hoher Kobaltgehalt<\/td>YG15<\/td>WC-15%Co<\/td>2400~2800<\/td>1200~1500<\/td><\/tr>
Ultrafeine Korngr\u00f6\u00dfe WC-Co<\/td>YG10X<\/td>Ultrafeine Korngr\u00f6\u00dfe WC-10% Co<\/td>3000~3500<\/td>2000~2500<\/td><\/tr>
WC-TiC-Co<\/td>YT15<\/td>WC-15%TiC-6%Co<\/td>1100~1500<\/td>1000~1300<\/td><\/tr>
WC-Ni-Fe<\/td>YN10<\/td>WC-10%Ni-5%Fe<\/td>1600~2000<\/td>1400~1700<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Die Streckgrenze von gesintertem Wolframkarbid spiegelt die F\u00e4higkeit des Materials wider, unter Spannung zu brechen. Bei der Pr\u00fcfung werden die Probenenden in eine Zugpr\u00fcfmaschine eingespannt. Mit zunehmender Zugkraft ist der \u00dcbergangspunkt, an dem das Material von der elastischen Verformung zur plastischen Verformung \u00fcbergeht, die Zugstreckgrenze. Aufgrund der hohen Spr\u00f6digkeit von Hartmetallen ist die Zugstreckgrenze von Wolframkarbid deutlich niedriger als die Druckfestigkeit, die normalerweise zwischen 1000 und 1500 MPa liegt. Aufgrund dieser Eigenschaft muss bei der Konstruktion von Hartmetallkomponenten besonders darauf geachtet werden, dass Zugspannungskonzentrationen vermieden werden, z. B. durch abgerundete \u00dcberg\u00e4nge an den Schneidwerkzeugkanten.<\/p>\n\n\n\n

\"Zugfestigkeit<\/a><\/figure>\n\n\n\n

Das Verh\u00e4ltnis der Materialzusammensetzung wirkt sich direkt auf die mechanischen Eigenschaften aus. Bei jeder Erh\u00f6hung des Kobaltgehalts um 1% als Bindemittelphase nimmt die Druckfestigkeit um etwa 80 MPa ab, die Z\u00e4higkeit nimmt jedoch zu. Ein bestimmtes Modell einer Bergbau-Gesteinsbohrlegierung mit 6% Kobalt erreicht beispielsweise eine Druckfestigkeit von 5800 MPa, w\u00e4hrend die Druckfestigkeit einer Schneidplatte mit 15% Kobalt auf 4200 MPa sinkt. Die Kontrolle der Wolframkarbidkorngr\u00f6\u00dfe zwischen 0,5 und 2 Mikrometern ergibt ein optimales Festigkeitsgleichgewicht; zu feine K\u00f6rner k\u00f6nnen zu einer ungleichm\u00e4\u00dfigen Verteilung der Bindephase f\u00fchren, w\u00e4hrend zu grobe K\u00f6rner anf\u00e4llig f\u00fcr die Bildung von Rissbildungsstellen sind.<\/p>\n\n\n\n

Temperatur\u00e4nderungen wirken sich nichtlinear auf die Festigkeitsindikatoren aus. Experimentelle Daten zeigen, dass die Druckfestigkeit von Wolframkarbid bei einer Betriebstemperatur von \u00fcber 600\u00b0C um 0,8% pro Grad Celsius abnimmt. So sinkt beispielsweise die Druckfestigkeit eines Dichtungsrings f\u00fcr ein Flugzeugtriebwerk bei 800 \u00b0C von 5200 MPa bei Raumtemperatur auf 3200 MPa. Die Hauptursache f\u00fcr die Verringerung der Festigkeit bei hohen Temperaturen ist die Ausbreitung von Mikrorissen aufgrund von thermischen Spannungen; der Zusatz von Elementen wie Chrom und Vanadium kann die Hochtemperaturstabilit\u00e4t verbessern.<\/p>\n\n\n\n

Bei Erd\u00f6lbohrungen m\u00fcssen PDC-Fr\u00e4ser gleichzeitig der Formationskompression und der Schlagspannung standhalten. Ein spezielles Fr\u00e4sermodell ist mit einer Gradientenstruktur ausgestattet: Die Oberfl\u00e4chenschicht besteht aus Wolframkarbidk\u00f6rnern, die auf 0,8 Mikrometer verfeinert sind, w\u00e4hrend der Kern 2-Mikrometer-K\u00f6rner enth\u00e4lt. Tests haben eine Druckfestigkeit von 5500 MPa und eine Zugfestigkeit von 1300 MPa ergeben, was zu einer um 40% l\u00e4ngeren Lebensdauer im Vergleich zu einer homogenen Struktur f\u00fchrt. Bei der Metallzerspanung wirkt sich der Spanwinkel des Zerspanungswerkzeugs direkt auf den Spannungszustand aus; ein negativer Spanwinkel wandelt die Zerspanungskr\u00e4fte in Druckspannungen um und nutzt den Vorteil der Druckfestigkeit des Materials voll aus.<\/p>\n\n\n\n

\"Druckfestigkeit<\/a><\/figure>\n\n\n\n

Die Qualit\u00e4tskontrolle erfordert besondere Aufmerksamkeit bei der Fehlererkennung. Eine Porosit\u00e4t von mehr als 0,05% kann die Druckfestigkeit um 15% verringern. Durch Ultraschallpr\u00fcfungen k\u00f6nnen interne Defekte von mehr als 0,1 mm erkannt werden. Bei der Fehleranalyse eines Loses von Kaltstauchwerkzeugen wurde eine ungesinterte Pore von 0,3 mm im Inneren des Werkzeugs festgestellt, die dazu f\u00fchrte, dass die tats\u00e4chliche Druckfestigkeit nur 72% des Nennwerts betrug.<\/p>\n\n\n\n

Die Forschung zur Materialmodifikation hat einen Durchbruch erzielt: nano<\/a>-geschichtetes strukturiertes Wolframkarbid beh\u00e4lt eine Druckfestigkeit von 4800 MPa bei und erh\u00f6ht die Zugfestigkeit auf 1800 MPa. Diese Struktur, die durch die abwechselnde Ablagerung von 5 nm dicken Wolframkarbidschichten und 2 nm dicken Metallschichten entsteht, verhindert wirksam die Rissausbreitung. Labordaten zeigen, dass sich die Bruchz\u00e4higkeit des modifizierten Materials um das 2,3-fache erh\u00f6ht hat, und es wurde bei der Herstellung von Pr\u00e4zisionsstanzwerkzeugen eingesetzt.<\/p>\n\n\n\n

Die tats\u00e4chliche Auswahl muss die Arbeitsbedingungen umfassend ber\u00fccksichtigen. F\u00fcr Anwendungen mit h\u00e4ufiger Sto\u00dfbelastung sollten Formulierungen mit geringerer Druckfestigkeit, aber h\u00f6herer Z\u00e4higkeit gew\u00e4hlt werden. Bei anhaltender Hochdruckbelastung sind Werkstoffe mit hoher Druckfestigkeit zu bevorzugen. Nachdem beispielsweise der Hammerkopf eines Minenbrechers durch eine kobalthaltige Rezeptur (12%) ersetzt wurde, sank die Druckfestigkeit zwar auf 4500 MPa, die Lebensdauer erh\u00f6hte sich jedoch um das Dreifache, da die verbesserte Z\u00e4higkeit des Materials zyklischen St\u00f6\u00dfen wirksam widerstand.<\/p>\n\n\n\n

Die Analyse von Schadensf\u00e4llen zeigt die gegenseitige Abh\u00e4ngigkeit von Festigkeitsindikatoren. Der Bruch eines Pr\u00e4zisionslagerk\u00e4figs wurde darauf zur\u00fcckgef\u00fchrt, dass die Zugfestigkeit des Rohmaterials nur 980 MPa betrug und damit unter den Konstruktionsanforderungen von 1200 MPa lag. Weitere Analysen ergaben, dass die niedrige Sintertemperatur zu einer unzureichenden Korngrenzenbindungsfestigkeit f\u00fchrte; obwohl die H\u00e4rte der Norm entsprach, war die tats\u00e4chliche Festigkeit unzureichend. Dieser Fall zeigt, dass man sich bei der Materialauswahl nicht allein auf die H\u00e4rte verlassen kann; eine umfassende Pr\u00fcfung der mechanischen Eigenschaften ist unerl\u00e4sslich.<\/p>\n\n\n\n

Unser Unternehmen geh\u00f6rt zu den zehn f\u00fchrenden Unternehmen in China. Sinterkarbid-Hersteller<\/a>. Sollten Sie Produkte aus Hartmetall ben\u00f6tigen, wenden Sie sich bitte an Kontaktieren Sie uns<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

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Tungsten carbide compressive strength and tensile yield strength Tungsten carbide forms a\u00a0densely sintered crystalline structure\u00a0through high-temperature bonding of tungsten and carbon atoms, endowing the material with exceptional hardness.\u00a0As a ceramic material, pure tungsten carbide exhibits high hardness and brittleness, with relatively low tensile strength significantly influenced by manufacturing processes (e.g., sintering density, grain size). 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