Wolframcarbid: Der vollständige Leitfaden darüber, was es ist, wie es hergestellt wird und wo es verwendet wird

Was Wolframkarbid eigentlich ist und warum es so bemerkenswert ist

Wolframkarbid – oft als WC abgekürzt oder in der Industrie einfach als Karbid bezeichnet – ist eine chemische Verbindung, die durch die Kombination von Wolfram- und Kohlenstoffatomen zu gleichen Anteilen entsteht. In seiner reinen Verbundform erscheint es als feines graues Pulver, aber das Material, mit dem Ingenieure und Hersteller in der Praxis arbeiten, ist gesintertes Wolframcarbid: ein Verbundwerkstoff, der durch Sintern von Wolframcarbidpulver zusammen mit einem metallischen Bindemittel, am häufigsten Kobalt, bei extrem hohen Temperaturen und Drücken hergestellt wird. Bei diesem Sinterprozess werden die harten Karbidpartikel zu einem dichten, festen Material verschmolzen, das Eigenschaften vereint, die kein einzelnes Element allein bieten kann – außergewöhnliche Härte, außergewöhnliche Verschleißfestigkeit, hohe Druckfestigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit und eine Dichte, die etwa doppelt so hoch ist wie die von Stahl.

Die Zahlen hinter den Eigenschaften von Wolframkarbid sind wirklich beeindruckend. Seine Härte auf der Vickers-Skala liegt je nach Sorte und Kobaltgehalt typischerweise zwischen 1400 und 1800 HV – um ein Vielfaches härter als gehärteter Werkzeugstahl und nähert sich der Härte von Diamant an, die bei etwa 10000 HV liegt. Seine Druckfestigkeit kann 6000 MPa überschreiten, was es zu einem der stärksten Druckmaterialien macht, die Ingenieuren zur Verfügung stehen. Sein Schmelzpunkt von etwa 2870 °C bedeutet, dass es seine mechanischen Eigenschaften auch bei Temperaturen beibehält, bei denen die meisten anderen technischen Materialien längst erweicht sind oder versagen. Diese Eigenschaften erklären zusammen, warum Hartmetall in einem bemerkenswerten Spektrum anspruchsvoller Industrieanwendungen, von der Metallzerspanung und dem Bergbau bis hin zu medizinischen Geräten und Elektronik, unverzichtbar geworden ist.

Wie Wolframcarbid hergestellt wird: Vom Roherz bis zur fertigen Sorte

Die Herstellung von Zement Wolframkarbid ist ein mehrstufiger Prozess, der mit dem Abbau von Wolframerz beginnt und mit einem präzise konstruierten Verbundwerkstoff endet, dessen Eigenschaften innerhalb enger Toleranzen kontrolliert werden. Das Verständnis der Herstellungskette verdeutlicht, warum Wolframkarbidsorten in ihren Leistungsmerkmalen variieren und warum die Qualität der Rohstoffe und Verarbeitungsbedingungen einen so direkten Einfluss auf die Eigenschaften des fertigen Materials haben.

Gewinnung und Verarbeitung von Wolframerz

Die wichtigsten kommerziellen Wolframquellen sind die Mineralien Scheelit (Kalziumwolframat, CaWO₄) und Wolframit (Eisenmanganwolframat). China dominiert die weltweite Wolframproduktion und macht etwa 80 % der Weltproduktion aus. Bedeutende Vorkommen gibt es auch in Russland, Vietnam, Kanada und Bolivien. Das abgebaute Erz wird zunächst durch Flotation und Schwerkrafttrennung konzentriert, um den Wolframgehalt zu erhöhen, und dann chemisch verarbeitet, um Ammoniumparawolframat (APT) herzustellen – die häufigste Zwischenform in der Wolframlieferkette. Anschließend wird APT unter einer Wasserstoffatmosphäre bei hoher Temperatur reduziert, um Wolframmetallpulver herzustellen, das dann durch Reaktion mit Kohlenstoff in einem Hochtemperaturofen aufgekohlt wird, um Wolframcarbidpulver herzustellen. Die Partikelgröße dieses WC-Pulvers – die von Submikron bis zu mehreren zehn Mikrometern reichen kann – ist ein kritischer Parameter, der direkt die Korngröße und Härte des fertigen Hartmetalls bestimmt.

Mischen, Mahlen und Bindemittelzugabe

Wolframkarbidpulver wird mit Kobaltpulver – dem gebräuchlichsten Bindemittel, typischerweise in Konzentrationen zwischen 3 und 25 Gewichtsprozent, abhängig von der Zielsorte – zusammen mit anderen Zusatzstoffen wie Kornwachstumsinhibitoren (üblicherweise Vanadiumkarbid oder Chromkarbid in Unterprozentzusätzen) und Pressschmiermitteln gemischt. Diese Mischung wird dann über einen längeren Zeitraum – typischerweise 24–72 Stunden – in einer Kugelmühle nassgemahlen, um eine innige Vermischung zu erreichen, etwaige Agglomerate aufzubrechen und die angestrebte Partikelgrößenverteilung zu erreichen. Die gemahlene Aufschlämmung wird sprühgetrocknet, um ein frei fließendes, granuliertes Pulver mit gleichmäßiger Partikelgröße und Dichte zu erzeugen, das zum Pressen geeignet ist. Die Gleichmäßigkeit des Mischens in dieser Phase ist von entscheidender Bedeutung: Jede Variation in der Bindemittelverteilung im Pulver führt zu lokalen Eigenschaftsschwankungen im Sinterteil, die sowohl die mechanische Leistung als auch die Zuverlässigkeit beeinträchtigen.

Pressen und Formen

Das sprühgetrocknete Pulver wird mithilfe einer von mehreren Pressmethoden in die gewünschte endkonturnahe Form verdichtet. Uniaxiales Gesenkpressen wird für einfache Formen wie Schneideinsätze, Stangen und Verschleißteile in der Großserienfertigung eingesetzt. Isostatisches Pressen – bei dem Druck gleichmäßig aus allen Richtungen durch ein flüssiges Medium ausgeübt wird – wird für komplexere Formen verwendet und erzeugt eine gleichmäßigere Gründichte, was sich in gleichmäßigeren Sintereigenschaften niederschlägt. Durch Extrusion werden lange Stangen und Rohre hergestellt. Beim Kaltpressen entsteht ein „grüner“ Pressling, der über eine ausreichende Festigkeit für die Handhabung verfügt, aber noch gesintert werden muss, um seine endgültigen Eigenschaften zu entwickeln. Einige komplexe Formen werden durch Spritzgießen der Hartmetall-Binder-Polymer-Mischung (Metallspritzguss oder MIM-Verfahren) vor dem Entbindern und Sintern hergestellt.

Sintern

Sintern is the critical step that transforms the pressed green compact into fully dense cemented tungsten carbide. The compact is heated in a controlled atmosphere furnace — typically hydrogen or vacuum — through a carefully programmed temperature cycle that first burns off the pressing lubricant, then reaches the sintering temperature, which is above the melting point of the cobalt binder (approximately 1320°C) but well below the melting point of tungsten carbide. At sintering temperature, the liquid cobalt phase wets the tungsten carbide particles and draws them together by capillary action, filling pores and producing a dense, cohesive structure as the part cools and the cobalt solidifies. The finished sintered part is typically 20–25% smaller in linear dimensions than the green compact — a predictable and precisely controlled shrinkage that is accounted for in the tooling design. Hot isostatic pressing (HIP) is often applied after sintering to eliminate any residual microporosity, further improving density, toughness, and fatigue resistance in premium grades.

Schleifen und Endbearbeiten

Gesintertes Wolframkarbid ist zu hart, um mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen bearbeitet zu werden – es muss mit Diamantschleifscheiben geschliffen werden, um die engen Maßtoleranzen und die Oberflächengüte zu erreichen, die für Schneidwerkzeuge, Verschleißteile und Präzisionskomponenten erforderlich sind. Das Diamantschleifen von Hartmetall ist ein fachmännischer und kapitalintensiver Vorgang, und die Parameter des Schleifprozesses – Scheibenspezifikation, Schleifflüssigkeit, Vorschubgeschwindigkeiten und Abrichtfrequenz – wirken sich erheblich auf die Maßhaltigkeit und den Untergrundzustand des fertigen Teils aus. Durch unsachgemäßes Schleifen können Restzugspannungen oder Mikrorisse entstehen, die die Zähigkeit und Ermüdungslebensdauer der Schneidkanten verringern. Bei Schneidwerkzeuganwendungen werden die geschliffenen Kanten häufig durch Kantenvorbereitung weiter bearbeitet – ein kontrollierter Hon- oder Bürstvorgang, der einen definierten Kantenradius erzeugt, der die Werkzeuglebensdauer verbessert, indem das Absplittern an der Schneidkante unter der Einwirkung und den Temperaturwechseln der Bearbeitungsvorgänge reduziert wird.

Wolframcarbid-Sorten und deren Bedeutung verstehen

Kommerzielles Hartwolframkarbid ist kein einzelnes Material, sondern eine Familie von Sorten, deren Eigenschaften durch Anpassung des Kobaltgehalts, der Karbidkorngröße und der Zugabe anderer Karbidphasen wie Titankarbid (TiC), Tantalkarbid (TaC) und Niobkarbid (NbC) systematisch variiert werden. Das Verständnis des Klassensystems hilft Ingenieuren und Einkaufsexperten dabei, die am besten geeignete Sorte für ihre spezifische Anwendung auszuwählen, anstatt sich auf eine allgemeine Auswahl zu verlassen, die möglicherweise nicht optimal ist.

Die Korngröße ist eine ebenso wichtige Variable, die mit dem Kobaltgehalt interagiert, um das Eigenschaftsgleichgewicht einer Sorte zu bestimmen. Feinkörnige Qualitäten (WC-Korngröße unter 1 Mikrometer, klassifiziert als Submikron oder ultrafein) erreichen bei einem gegebenen Kobaltgehalt eine deutlich höhere Härte und Verschleißfestigkeit im Vergleich zu gröberen Kornqualitäten, während mittelkörnige Qualitäten (1–3 Mikrometer) eine ausgewogene Härte-Zähigkeits-Kombination bieten und grobkörnige Qualitäten (über 3 Mikrometer) die Zähigkeit maximieren, allerdings auf Kosten der Härte. Das ISO-Bezeichnungssystem für Hartmetall-Schneidsorten – P, M, K, N, S, H – kategorisiert die Sorten nach dem Werkstückmaterialtyp, für den sie entwickelt wurden, und bietet so einen praktischen Ausgangspunkt für die Auswahl der Schneidwerkzeugsorte, selbst ohne detaillierte Kenntnisse der zugrunde liegenden Metallurgie.

Die wichtigsten industriellen Anwendungen von Wolframkarbid

Hartmetallhartmetall wird in einem außerordentlich vielfältigen Spektrum von Branchen und Anwendungen eingesetzt. Allen gemeinsam ist die Notwendigkeit eines Materials, das Härte, Verschleißfestigkeit und ausreichende Zähigkeit vereint, um in anspruchsvollen Betriebsumgebungen zu bestehen, in denen herkömmliche Materialien vorzeitig versagen. Die folgenden Sektoren repräsentieren die bedeutendsten Anwendungen nach Volumen und technischer Bedeutung.

Metallschneiden und -bearbeitung

Metallschneiden – die Herstellung von Präzisionskomponenten durch Materialabtrag von Metallwerkstücken mithilfe von Schneidwerkzeugen – ist wertmäßig die größte Einzelanwendung für Hartmetall. Hartmetall-Wendeschneidplatten, Vollhartmetall-Schaftfräser, Hartmetall-Bohrer und Hartmetall-Bohrstangen haben in modernen CNC-Bearbeitungszentren Schnellarbeitsstahl-Schneidwerkzeuge weitgehend verdrängt, da sie mit drei- bis zehnmal höheren Schnittgeschwindigkeiten als HSS arbeiten können und dabei deutlich länger scharfe Schneidkanten behalten. Dies führt direkt zu einer höheren Maschinenproduktivität, niedrigeren Kosten pro Teil sowie einer besseren Oberflächengüte und Maßhaltigkeit der bearbeiteten Komponenten. Die bei Dreh-, Fräs- und Bohrvorgängen verwendeten Wendeschneidplatten sind typischerweise mit einer oder mehreren Schichten harter Keramikbeschichtungen beschichtet – am häufigsten sind Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN), Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Aluminiumtitannitrid (AlTiN) –, die durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD) aufgebracht werden. Diese Beschichtungen fügen eine zusätzliche verschleißfeste Schicht hinzu, die die Standzeit des Werkzeugs weiter verlängert und noch höhere Schnittgeschwindigkeiten ermöglicht, insbesondere bei der Trocken- oder Nahezu-Trockenbearbeitung, wo der Einsatz von Schneidflüssigkeit aus Umwelt- und Kostengründen minimiert wird.

Bergbau, Bohren und Felsaushub

Bergbau und Baubohrungen stellen die zweitgrößte Anwendungskategorie für Wolframkarbid dar und verbrauchen enorme Mengen an zähigkeitsoptimierten Sorten mit hohem Kobaltgehalt in Form von Bohrern, rotierenden Schneidplatten, Raise-Bohrköpfen und Scheibenfräsern für Tunnelbohrmaschinen (TBM). Dreikegel-Rollenkegelbohrer für Öl- und Gasbohrungen verwenden Hunderte von Hartmetalleinsätzen pro Bohrer, um Felsformationen in Tausenden von Metern Tiefe zu durchtrennen. Schlagbohrkronen für den Über- und Untertagebergbau verwenden Karbidköpfe, die den wiederholten, energiereichen Stößen von pneumatischen oder hydraulischen Bohrgeräten in abrasivem Gestein standhalten müssen. Streb-Schrämmeißel und Trommelmeißel für den kontinuierlichen Bergbau verwenden hartmetallbestückte Werkzeuge, um Kohle und weiches Gestein in unterirdischen Kohlebergwerken zu schneiden. Bei jeder dieser Anwendungen muss die Hartmetallsorte sorgfältig optimiert werden, um maximale Widerstandsfähigkeit gegenüber der spezifischen Kombination von Abrieb und Stößen in der Zielgesteinsart zu bieten, da eine zu harte Sorte beim Aufprall bricht, während eine zu weiche Sorte unter abrasiven Bedingungen schnell verschleißt.

Drahtzieh- und Metallumformwerkzeuge

Matrizen aus Wolframkarbid sind das Standardmaterial für das Drahtziehen – das Verfahren, bei dem der Durchmesser von Metalldraht verringert wird, indem dieser durch eine Reihe immer kleinerer Matrizenöffnungen gezogen wird. Die Kombination aus extremer Härte, Verschleißfestigkeit und Druckfestigkeit, die Hartmetall bietet, ermöglicht es Drahtziehmatrizen, ihre präzise Öffnungsgeometrie bei der Verarbeitung enormer Drahtlängen – möglicherweise Hunderttausende Meter pro Matrize vor dem Austausch – beizubehalten und gleichzeitig den sehr hohen Kontaktdrücken standzuhalten, die an der Matrizenoberfläche erzeugt werden. Hartmetallmatrizen werden zum Ziehen von Stahl-, Kupfer-, Aluminium- und Speziallegierungsdrähten mit einem Durchmesserbereich von mehreren Millimetern bis hin zu feinem Draht unter 0,1 mm verwendet. Über das Drahtziehen hinaus wird Hartmetall häufig in Kaltumformwerkzeugen, Tiefziehstempeln, Gewindewalzwerkzeugen und Extrusionswerkzeugen eingesetzt, wo die Kombination aus Verschleißfestigkeit und Druckfestigkeit unter zyklischer Belastung erforderlich ist, um Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität bei hohen Produktionsmengen aufrechtzuerhalten.

Verschleißteile und Strukturkomponenten

Die Anwendung von Wolframcarbid in Verschleißteilen und Strukturkomponenten umfasst eine sehr breite Palette von Produkten, die in so unterschiedlichen Branchen wie Papier und Druck, Lebensmittelverarbeitung, Elektronikfertigung, Textilmaschinen und Pumpsystemen eingesetzt werden. Hartmetalldüsen für Strahl- und Sprühsysteme halten der erosiven Wirkung von Schleifpartikeln weitaus länger stand als Alternativen aus Stahl. Hartmetall-Dichtflächen für Gleitringdichtungen in Pumpen, die abrasive Schlämme fördern, behalten ihre Oberflächenbeschaffenheit und Ebenheit über Millionen von Betriebszyklen hinweg bei. Hartmetall-Führungsrollen und Formrollen in Draht- und Rohrproduktionslinien gewährleisten die Maßhaltigkeit über längere Produktionsläufe hinweg. Ventilsitze und Kugeln aus Hartmetall in Durchflussregelventilen, die abrasive oder erosive Prozessflüssigkeiten verarbeiten, bieten eine um Größenordnungen längere Lebensdauer als herkömmliche Metallalternativen. Der gemeinsame Grund für die Auswahl von Hartmetall ist in jedem Fall die Vermeidung vorzeitiger Verschleißausfälle, die andernfalls einen häufigen Austausch, Maschinenstillstandszeiten und damit verbundene Produktionsausfälle erfordern würden.

Medizinische und zahnmedizinische Instrumente

Hartmetallhartmetall wird in medizinischen und zahnmedizinischen Anwendungen eingesetzt, wo es aufgrund seiner Härte, Biokompatibilität, Korrosionsbeständigkeit und der Fähigkeit, auch bei wiederholten Sterilisationszyklen eine scharfe Schneidkante zu behalten, Edelstahl überlegen ist. Chirurgische Scheren, Nadelhalter und Präparierzangen, die mit Hartmetalleinsätzen an ihren Arbeitsflächen hergestellt sind, sorgen durch wesentlich mehr Sterilisations- und Nutzungszyklen für eine schärfere und präzisere Schneidleistung als Ganzstahläquivalente. Zahnbohrer zum Schneiden von Zahnschmelz und Knochen bei Eingriffen werden aufgrund der im Vergleich zu Stahl überlegenen Schneidleistung und Langlebigkeit fast ausschließlich aus Hartmetall hergestellt. Orthopädische Schneidinstrumente wie Reibahlen, Raspeln und Knochensägen verwenden Hartmetall für eine verbesserte Schneidleistung und eine längere Lebensdauer. Aufgrund der strengen Reinheits- und Biokompatibilitätsanforderungen medizinischer Anwendungen sind für diese Anwendungen nur bestimmte hochreine Hartmetallsorten mit kontrollierten Spurenelementgehalten geeignet.

Wolframcarbid-Beschichtungen: Eine andere Art, die Leistung von Carbid zu erreichen

Neben massiven Hartmetallkomponenten wird Wolframkarbid häufig als Oberflächenbeschichtung auf Stahl und andere Substratmaterialien mithilfe thermischer Spritzverfahren aufgetragen, am häufigsten durch Hochgeschwindigkeits-Sauerstoff-Brennstoffspritzen (HVOF) und Plasmaspritzen. Bei Anwendungen mit Wolframcarbid-Beschichtungen besteht das Ziel darin, die Verschleißfestigkeit und Härte von Carbid an der Arbeitsfläche mit der Zähigkeit, Bearbeitbarkeit und geringeren Kosten eines Stahlsubstrats zu kombinieren und so eine Leistungsbalance zu erreichen, die keines der beiden Materialien allein erreichen könnte.

HVOF-gespritzte Beschichtungen aus Wolframkarbid-Kobalt (WC-Co) und Wolframkarbid-Kobalt-Chrom (WC-CoCr) sind weltweit die am häufigsten verwendeten thermischen Spritzbeschichtungen für den Verschleiß- und Erosionsschutz. Der HVOF-Prozess beschleunigt Carbid-Binder-Pulverpartikel vor dem Auftreffen auf das Substrat auf sehr hohe Geschwindigkeiten und erzeugt dichte, gut gebundene Beschichtungen mit einer Härte, die der von gesintertem Carbid nahe kommt, und einer sehr geringen Porosität. Diese Beschichtungen werden auf Flugzeugfahrwerkskomponenten als Ersatz für Hartverchromung zum Korrosions- und Verschleißschutz, auf Pumpenwellen und -hülsen im Einsatz mit Schleifschlamm, auf Papiermaschinenwalzen, die abrasivem Verschleiß durch recycelte Fasern ausgesetzt sind, auf Hydraulikzylinderstangen und auf vielen anderen Komponenten verwendet, bei denen eine harte, verschleißfeste Oberfläche, die die Lebensdauer einer größeren Stahlkonstruktion verlängert, die kostengünstigste technische Lösung ist. Die Beschichtungsdicke liegt typischerweise zwischen 100 und 400 Mikrometern, und die beschichtete Oberfläche kann nach dem Sprühen auf präzise Maßtoleranzen und Oberflächenbeschaffenheit geschliffen werden.

Wichtige physikalische und mechanische Eigenschaften von gesintertem Wolframkarbid

Für Ingenieure, die Wolframcarbid für eine neue Anwendung spezifizieren oder es mit alternativen Materialien vergleichen, ist es wichtig, ein klares Bild seiner physikalischen und mechanischen Eigenschaften zu haben. Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Eigenschaften des typischen Sortenbereichs für gesintertes WC-Co-Karbid zusammen.

Recycling und Nachhaltigkeit von Wolframkarbid

Wolfram wird sowohl von der Europäischen Union als auch von den Vereinigten Staaten als kritischer Rohstoff eingestuft, da es zu Konzentrationsrisiken bei der Versorgung kommt – China kontrolliert den Großteil der weltweiten Primärproduktion – und weil es eine wichtige Rolle in strategischen Industrien spielt. Dieses Versorgungsrisiko in Kombination mit dem hohen wirtschaftlichen Wert von Wolfram macht das Recycling von Wolframkarbidschrott zu einem wichtigen Bestandteil der globalen Wolfram-Lieferkette. Ungefähr 30–40 % des weltweit verbrauchten Wolframs stammen derzeit aus recyceltem Hartmetallschrott, ein Anteil, an dessen Erhöhung die Industrie durch eine verbesserte Sammel- und Verarbeitungsinfrastruktur aktiv arbeitet.

Für verbrauchtes Wolframcarbid gibt es mehrere etablierte Recyclingwege. Beim Zinkrückgewinnungsprozess wird der Kobaltbinder durch Reaktion mit geschmolzenem Zink bei etwa 900 °C aufgelöst, sodass die Wolframkarbidkörner intakt bleiben und nach der Entfernung des Zinks durch Vakuumdestillation wiederverwendet werden können. Dieses Verfahren wird bevorzugt, wenn das gewonnene WC-Pulver in der Karbidproduktion wiederverwendet wird, da es die Korngröße beibehält und die energieintensive chemische Verarbeitung vermeidet, die zur Rückumwandlung von Wolfram in seine elementare Form erforderlich ist. Das Kaltstromverfahren nutzt einen Hochgeschwindigkeitsaufprall, um verbrauchtes Karbid mechanisch in feines Pulver zu brechen, das zum Recycling mit Neupulver gemischt wird. Chemische Umwandlungsprozesse – einschließlich der APT-Route – lösen den gesamten Karbidpressling auf und reinigen das Wolfram chemisch durch Ammoniumparawolframat, wodurch Material entsteht, das dem primären Wolfram entspricht und zu neuem WC-Pulver aufgekohlt werden kann. Der wirtschaftliche Wert von Wolframkarbidschrott macht ihn zu einem der am aktivsten recycelten Industriematerialien mit etablierten Sammel- und Verarbeitungsnetzwerken, die weltweit in der Schneidwerkzeug-, Bergbauwerkzeug- und Verschleißteilindustrie tätig sind.

Häufige Missverständnisse über Wolframcarbid, die es wert sind, aufgeklärt zu werden

Sowohl im technischen als auch im Verbraucherkontext kursieren hartnäckige Missverständnisse über Wolframcarbid. Wenn man diese direkt anspricht, kann man realistische Erwartungen darüber wecken, was das Material leisten kann und was nicht.

• „Wolframcarbid ist unzerbrechlich“: Dies ist eines der häufigsten Missverständnisse, insbesondere im Zusammenhang mit Wolframcarbid-Schmuck und Konsumgütern. Hartmetall ist extrem hart und verschleißfest, aber auch spröde bei Spannung – es hat im Vergleich zu Stahl eine relativ geringe Bruchzähigkeit und wird bei ausreichender Schlag- oder Zugbeanspruchung reißen oder zersplittern. Ein Ring aus Wolframcarbid lässt sich beispielsweise nicht wie ein Goldring biegen, um ihn im Notfall zu entfernen, sondern muss mit einer speziellen Technik abgebrochen werden. Die Härte, die Hartmetall für Verschleißanwendungen so effektiv macht, ist untrennbar mit der Sprödigkeit verbunden, die es anfällig für Schlagbrüche macht.
• „Alles Wolframkarbid ist gleich“: Der Begriff „Wolframkarbid“ umfasst eine Familie von Sorten mit deutlich unterschiedlichen Eigenschaften je nach Kobaltgehalt, Korngröße und zusätzlichen Karbidphasen. Eine Bergbaumeißelsorte mit 20 % Kobalt weist ganz andere Härte-, Verschleißfestigkeits- und Zähigkeitseigenschaften auf als eine Präzisionsverschleißteilsorte mit 6 % Kobalt und einer Korngröße im Submikronbereich. Die Angabe von „Wolframkarbid“ ohne Sortenbezeichnung liefert für die meisten technischen Anwendungen keine ausreichenden Informationen.
• „Wolframcarbid lässt sich nicht zerkratzen“: Während Hartmetall im Vergleich zu Metallen extrem kratzfest ist, kann es von Materialien zerkratzt werden, die härter sind als es selbst – vor allem Diamant, kubisches Bornitrid (CBN) und einige Keramikmaterialien. Diamantbeschichtete Schleifmittel und CBN-Schleifscheiben werden routinemäßig zum Schleifen und Endbearbeiten von Teilen aus Wolframkarbid verwendet, da sie härter sind und Material von der Hartmetalloberfläche abtragen können.
• „Höherer Kobaltgehalt bedeutet immer geringere Qualität“: Dies ist im Zusammenhang mit Anwendungen, die Zähigkeit und Schlagfestigkeit erfordern, falsch. Sorten mit hohem Kobaltgehalt wurden speziell für Anwendungen wie Bergbaumeißel und stark unterbrochene Schnitte entwickelt, bei denen Schlagfestigkeit die Hauptanforderung ist. Bei diesen Anwendungen würde eine Sorte mit niedrigem Kobaltgehalt, die auf der Grundlage maximaler Härte ausgewählt wird, schnell brechen. Der richtige Kobaltgehalt ist derjenige, der das optimale Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit für die spezifische Anwendung bietet – weder universell hoch noch universell niedrig.
• „Hartmetallwerkzeuge müssen nie ausgetauscht werden“: Werkzeuge aus Wolframkarbid verschleißen in den meisten Anwendungen weitaus langsamer als Alternativen aus Stahl, nutzen sich jedoch ab und müssen schließlich ersetzt oder überholt werden. Die Wirtschaftlichkeit von Hartmetallwerkzeugen basiert auf ihrer überlegenen Verschleißlebensdauer – die die Häufigkeit und Kosten des Austauschs im Vergleich zu weniger verschleißfesten Alternativen reduziert – und nicht auf einer unendlichen Lebensdauer. Eine regelmäßige Inspektion und ein proaktiver Austausch bei angemessener Verschleißgrenze sind immer besser, als Hartmetallwerkzeuge bis zum Totalausfall laufen zu lassen, was typischerweise zu zusätzlichen Schäden an den zugehörigen Komponenten führt.