Welches Metall hat die höchste Zugfestigkeit?

In der Metallindustrie ist Zugfestigkeit eine der wichtigsten Eigenschaften, die Fertiger und Ingenieure bei der Gestaltung von Produkten für hochbeanspruchte Anwendungen suchen. Während viele Metalle diesen Anwendungen standhalten – welches Metall hat die höchste Zugfestigkeit? Mit einer ultimativen Zugfestigkeit von 980 MPa hat Wolfram die höchste Zugfestigkeit aller natürlichen Metalle. Es ist jedoch wichtig zu verstehen, wie seine Zugfestigkeit zur Druckfestigkeit steht, um Wolfram-Anwendungsbereiche zu differenzieren.

In diesem Artikel vergleichen wir Zug- und Druckfestigkeit von Wolfram und diskutieren andere Metalle mit hoher Zugfestigkeit, die als Wolfram-Alternativen dienen können.

Wolfram: Zugfestigkeit vs. Druckfestigkeit

Während Zugfestigkeit die Fähigkeit eines Metalls beschreibt, Zugspannung (Zugkraft) vor Bruch zu widerstehen, beschreibt Druckfestigkeit die Fähigkeit, Druckkraft (Stauchkraft) zu widerstehen. Im Folgenden beleuchten wir Zug- und Druckfestigkeit von Wolfram.

Zugfestigkeit von Wolfram verstehen

Die Zugfestigkeit (auch ultimative Zugfestigkeit) eines Materials bezeichnet seine Fähigkeit, Last oder Spannung vor dauerhaftem Versagen oder Bruch zu widerstehen. In dieser Hinsicht hat Wolfram die höchste Zugfestigkeit aller natürlichen Metalle.

Der Hauptgrund für seine hohe Zugfestigkeit liegt in der Anordnung seiner Atome und Moleküle. Es existiert eine starke metallische Bindung zwischen seinen Atomen durch die 5d-Elektronen. Daher gewaltige Energie nötig, um die Bindung zu brechen – Resultat: hoher Schmelzpunkt von 3.420 °C (6.192 °F). Deshalb wird Wolfram in Mikrowellen und klassischen Glühlampen verwendet.

Wegen hoher Zugfestigkeit wird Wolfram umfangreich zur Herstellung von Hartmetallen auf Wolframcarbid-Basis (Wolframstahl) genutzt. Die Fähigkeit, hohe Spannungen zu widerstehen, macht es zur idealen Legierung für Luft- und Raumfahrt sowie Automobilindustrie. Wolfram bringt Zerspanungsherausforderungen mit, doch mit effektiven Strategien lassen sich hochspezialisierte Geräte fertigen: Hochtemperaturofenbauteile, Hochspannungsschalter, Hochleistungs-Halbleiter-Gleichrichter.

Doch es ist egal, welches Metall die höchste Zugfestigkeit hat, wenn es nicht auch bei Druckfestigkeit für hochfeste Anwendungen jeglicher Art gleich gut abschneidet.

Druckfestigkeit von Wolfram verstehen

Im Gegensatz zur Zugfestigkeit bezeichnet die Druckfestigkeit die Fähigkeit eines Materials, uniaxiale Druckkraft bis zum Bruch zu widerstehen. Dieser Faktor ist essenziell für Materialwahl bei Tragstrukturen.

Je höher die Last, die ein Material tragen kann, desto stärker widersteht es plastischer Verformung. Diese Fähigkeit, Lastspannung zu widerstehen, wird als Streckgrenze ausgedrückt. Die Streckgrenze von Wolfram und seinen Legierungen variiert zwischen 300 und 1.000 MPa. Eine Wolfram-Kohlenstoff-Legierung (Wolframcarbid) zeigt Streckgrenze nahe an Diamant. Deshalb wird Wolframcarbid hauptsächlich für Schneid- und Bergbauwerkzeuge genutzt.

Welches Metall hat die nächsthöchste Zugfestigkeit nach Wolfram?

Während Wolfram die höchste Zugfestigkeit hat, können andere Metalllegierungen – detailliert in der Tabelle unten – oft an seiner Stelle eingesetzt werden:

Bis 1920 war Wolfram als ideales Stahlegierungselement und Glühwendel in Glühlampen bekannt. 1935 wurden die ersten Wolfram-Schwerlegierungen produziert, und die folgenden 40 Jahre markierten seinen exponentiellen industriellen Bedarf. Heute boomt der Wolframmarkt trotz COVID-19-Krise und wird voraussichtlich weiter exponentiell wachsen.

Wegen aktueller Lieferkettenstörungen durch COVID-19 ist es zwingend, einen Sicherheitsbestand an Wolfram zu halten oder Recyclingmaterialien zu finden, um die Produktion unabhängig von der künftigen Marktsituation fortzusetzen.

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