Wichtige Mechanische Eigenschaften von Werkstoffen verstehen

Mechanische Eigenschaften für die Werkstoffauswahl

Für die Auswahl von Materialien, die für ihren spezifischen Einsatzbereich konzipiert wurden, ist es entscheidend, ihre technischen Eigenschaften genau zu kennen. Jede Verformung während des Betriebs darf keine übermäßige Belastung bedeuten, die zu einem Bruch oder einer Beeinträchtigung führen könnte. Diese Eigenschaften werden durch sorgfältige Prüfungen der mechanischen Eigenschaften bestimmt. Die wichtigsten davon sind:

Zusammenhalt

Der Zusammenhalt beschreibt den Widerstand, den einzelne Atome dem Auseinanderweichen entgegensetzen. Der Grad des Zusammenhalts hängt von der Art der Bindungen zwischen den Atomen ab. Metallische Bindungen ermöglichen beispielsweise eine gewisse Trennung der Atome, wodurch Metalle elastisch sind, im Gegensatz zu Diamanten, deren Atome kovalente Bindungen aufweisen.

Elastizität

Elastizität ist die Fähigkeit eines Materials, seine ursprüngliche Form wiederzuerlangen, wenn die verursachende Kraft nicht mehr einwirkt. Metalle besitzen eine Elastizitätsgrenze, jenseits derer Verformungen dauerhaft werden.

Plastizität

Plastizität ist die Fähigkeit eines Materials, eine Verformung dauerhaft beizubehalten, auch nachdem die verursachende Kraft nicht mehr einwirkt.

Härte

Die Härte ist die innere Festigkeit eines Materials, die verhindert, dass es zerkratzt oder von einem anderen Material durchdrungen wird.

Zähigkeit

Zähigkeit ist die Eigenschaft, plötzlichen externen Belastungen standzuhalten, ohne sofort zu brechen. Ein Material ist zäh, wenn es sowohl elastische als auch plastische Verformungen aufnehmen kann. Zähe Materialien weisen oft eine deutliche Streckgrenze und eine weit entfernte Bruchgrenze auf.

Sprödigkeit

Sprödigkeit ist die Eigenschaft, die im Gegensatz zur Zähigkeit steht. Spröde Materialien neigen dazu, ohne vorherige plastische Verformung zu brechen. Sie weisen eine geringe Beständigkeit gegen Stoßbelastungen auf und zeigen keine oder nur eine sehr geringe plastische Verformung vor dem Bruch.

Ermüdung

Ermüdung beschreibt die Bruchfestigkeit unter wiederholten oder wechselnden Belastungen (Zug, Druck, Biegung, Torsion). Wenn ein Material wiederholt zyklischen Belastungen ausgesetzt wird, kann es schließlich durch Ermüdung versagen, selbst wenn die angelegte Spannung unterhalb der statischen Bruchgrenze liegt.

Resilienz

Resilienz ist die Fähigkeit eines Materials, Energie zu absorbieren, bevor es bricht, insbesondere unter Stoßbelastung. Resilienz ist eng mit der Zähigkeit verbunden: Ein zäheres Material weist in der Regel eine höhere Resilienz auf, da es mehr Energie elastisch und plastisch aufnehmen kann.