Ratgeber / Werkstoffe
SiC oder Si3N4? Steifigkeit und Verschleißfestigkeit gegen Zähigkeit und Thermoschock
27. April 2026
Die beiden Werkstoffe werden oft verglichen, weil beide in Leistung und Preis über Aluminiumoxid liegen. Austauschbar sind sie nicht. Den einen wählt man wegen Härte, Steifigkeit und Wärmeleitung. Den anderen, weil er nicht reißt.
Im direkten Vergleich
| Siliziumkarbid (SSiC) | Siliziumnitrid (Si3N4) | |
|---|---|---|
| Härte | Rund 2500 HV | 1400 bis 1600 HV |
| Biegefestigkeit | 400 bis 550 MPa | 700 bis 1000 MPa |
| Bruchzähigkeit | Rund 3 bis 4 MPa m^0.5 | 6 bis 7 MPa m^0.5 |
| Steifigkeit | Rund 410 GPa | Rund 310 GPa |
| Wärmeleitfähigkeit | 120 bis 200 W/mK | 25 bis 30 W/mK |
| Wärmeausdehnung | Rund 4 ppm/K | Rund 3 ppm/K |
| Thermoschockbeständigkeit | Gut | Ausgezeichnet |
| Schleifkosten | Am höchsten unter den gängigen Werkstoffen | Hoch |
Die Wertebereiche beider Spalten sind typische veröffentlichte Werte für gängige handelsübliche Qualitäten. Die tatsächliche Zahl bestimmt der jeweilige Rohling.
Siliziumkarbid, wenn Verschleiß, Wärmefluss oder Durchbiegung das Problem sind
SiC ist nach Borcarbid und Diamant der härteste Werkstoff im regulären Einsatz als technische Keramik. Außerdem leitet es Wärme um ein Mehrfaches besser als Aluminiumoxid und verformt sich unter Last kaum.
Die richtige Wahl für:
- Gleitringe von Gleitringdichtungen, besonders bei Schlämmen oder im Trockenlauf
- Pumpen- und Ventilteile im abrasiven oder korrosiven Einsatz
- Teile, die sich nicht durchbiegen dürfen, etwa Messvorrichtungen und Spiegelsubstrate
- Wärmeverteilende Strukturen, bei denen kein Isolator gefordert ist
- Brennhilfsmittel und Brennerkomponenten, bei denen sich die gesinterte Qualität bezahlt macht
Gesintertes SiC ist chemisch so inert, dass es starke Säuren und Laugen übersteht. Reaktionsgebundene Qualitäten erreichen das nicht, weil das freie Silizium angegriffen wird.
Siliziumnitrid, wenn Rissbildung oder Thermoschock das Problem sind
Si3N4 hat ein verzahntes, nadelförmiges Gefüge, das Risse ablenkt. Dazu kommt eine sehr geringe Wärmeausdehnung, sodass es Aufheizen und Abschrecken in einer Weise übersteht, wie es Aluminiumoxid und SiC nicht können.
Die richtige Wahl für:
- Lagerkugeln und Wälzkörper, auch in Hybridlagern
- Schweiß- und Umformwerkzeuge, bei denen heißes Metall das Teil berührt
- Teile, die in Metallschmelze getaucht oder davon bespritzt werden
- Komponenten im Heißbereich mit zyklischer Belastung
- Wendeschneidplatten für Gusseisen und Superlegierungen
- Handlingteile in der Halbleiterfertigung, bei denen sowohl Partikelbildung als auch Bruch eine Rolle spielen
Der letzte Punkt erklärt, warum Siliziumnitrid immer wieder in Anlagen auftaucht, in denen früher Aluminiumoxid oder SiC verbaut war. Es verbindet geringe Partikelbildung mit genug Zähigkeit, um das Handling zu überstehen.
Was das für das Angebot bedeutet
Die Schleifstunden folgen der Härte. SiC ist unter den gängigen Werkstoffen am teuersten zu schleifen, und der Scheibenverschleiß kostet echtes Geld. Siliziumnitrid lässt sich schneller schleifen als SiC, aber langsamer als Aluminiumoxid, und dank seiner Zähigkeit entstehen weniger Ausbrüche an den Kanten.
Zwei praktische Folgen:
- Bei einem kleinen Teil mit feinen Details ist der Preisunterschied zwischen SiC und Si3N4 oft kleiner, als die Datenblätter vermuten lassen, weil der Ausschuss durch Kantenausbrüche die tatsächlichen Kosten bei SiC nach oben treibt.
- Bei einem großen, einfachen Teil ist der Abstand groß, und der Materialabtrag dominiert. Fragen Sie, ob ein endkonturnaher Rohling verfügbar ist.
Mehr zum übrigen Preisbild finden Sie unter was die Kosten der Keramikbearbeitung treibt, und warum sich Härte so direkt in Stunden niederschlägt, unter wie Diamantschleifen funktioniert.
Ein schneller Entscheidungsweg
- Versagt das Teil durch abrasiven Verschleiß oder chemischen Angriff? Gesintertes SiC.
- Versagt es durch Rissbildung, Schlag oder Thermoschock? Siliziumnitrid.
- Muss das Teil Wärme abführen und dabei steif bleiben? SiC.
- Muss das Teil zusätzlich elektrisch isolieren? Dann ist keiner der beiden ideal. Sehen Sie sich Aluminiumnitrid im Vergleich zu Aluminiumoxid an.
- Sind die Kosten die entscheidende Grenze und ist die Belastung mild? Aluminiumoxid oder ZTA, behandelt in Aluminiumoxid oder Zirkonoxid.
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Häufige Fragen
Was ist härter, Siliziumkarbid oder Siliziumnitrid?
Siliziumkarbid, mit rund 2500 HV gegenüber 1400 bis 1600 HV bei Siliziumnitrid. Diese Härte ist der Grund, warum SiC beim abrasiven Verschleiß vorne liegt und warum das Schleifen länger dauert.
Warum werden Lagerkugeln aus Siliziumnitrid und nicht aus Siliziumkarbid gefertigt?
Wegen der Zähigkeit. Siliziumnitrid verträgt Kontaktspannungen und Thermoschock, ohne zu reißen, und versagt schrittweise, statt schlagartig zu zerspringen. Bei einem Wälzkörper ist genau das entscheidend.
Worin unterscheiden sich gesintertes und reaktionsgebundenes Siliziumkarbid?
Reaktionsgebundenes SiC enthält freies Silizium, typischerweise 8 bis 15%, was den Einsatz auf etwa 1350 °C begrenzt und die chemische Beständigkeit verringert. Gesintertes SiC enthält kein freies Silizium und verträgt mehr Temperatur und aggressivere Medien, zu einem höheren Preis.
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