Wie die Zugfestigkeit vs. Streckgrenze von Metallen ihre Verwendung beeinflusst

Es ist wichtig, die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften eines Metalls zu analysieren, bevor man seine Anwendung für ein Projekt in Erwägung zieht. In dieser Hinsicht sind Zugfestigkeit und Streckgrenze zwei der wichtigsten zu berücksichtigenden Eigenschaften, da sie einen tiefen Einblick in die Fähigkeit eines Materials bieten, Belastungen mit und ohne bleibende Verformung zu widerstehen.

Im Folgenden beschreiben wir kurz die Zugfestigkeit im Vergleich zur Streckgrenze und wie diese Werte die strukturelle Integrität und die Herstellung verschiedener Metalle beeinflussen können.

Zugfestigkeit vs. Streckgrenze

Lassen Sie uns etwas tiefer in die Unterschiede zwischen Zugfestigkeit und Streckgrenze und die Auswirkungen, die sie auf Metalle haben, eintauchen.

Zugfestigkeit

Die maximale Zugspannung, der ein Material standhalten kann, bevor es reißt, wird als Zugfestigkeit bezeichnet. Jenseits dieser Grenze entwickelt das Material Einschnürungen und bricht in Stücke.

Wenn es um Zugfestigkeit geht, kann auch die Duktilität eines Materials von Interesse sein. Ein duktiles Material kann sich stärker verformen als ein sprödes Material, bevor es bricht.

Streckgrenze

Die Streckgrenze stellt die maximale Spannung dar, der ein Material standhalten kann, ohne dass es zu einer plastischen Verformung kommt. Dies wird als Streckgrenze im Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellt, wie unten gezeigt.

Wie Sie der Grafik entnehmen können, ist die Verformung bei kleinen Dehnungen elastisch. Es wird fortgesetzt, bis die Kraft die Proportionalgrenze (Punkt A) erreicht, und kehrt sich um, wenn die Last vor diesem Punkt entfernt wird.

Von Punkt A nach B erzeugt eine kleine Spannung eine große Dehnung – die erste Abweichung der Kurve von der Linearität. Wenn die Belastung stärker ist, wird die Form teilweise wiederhergestellt.

Nach der oberen Fließgrenze (B) verliert das Material seine Elastizität und tritt in die Plastizitätszone ein. Das Spannungsniveau, das eine nennenswerte plastische Verformung verursacht, wird als Fließspannung bezeichnet. Eine weitere Erhöhung der Verformungskraft führt schließlich zum Materialversagen.

Die Art der bleibenden Verformung hängt vom Materialtyp ab.

Bei manchen duktilen Werkstoffen wie Kupfer und Aluminium ist es unmöglich, eine genaue Streckgrenze anzugeben, da sich das Metall über einen hohen Spannungswert hinaus dehnen kann. In solchen Fällen ergibt das Zeichnen einer parallelen Linie zum anfänglichen linearen Teil der Spannungs-Dehnungs-Kurve, jedoch um 0,2 % versetzt, den maximalen Spannungswert, der auch als Spannungsnachweis bekannt ist.

Die folgende Tabelle vergleicht die Zugfestigkeit mit der Streckgrenze, die allgemein für jedes Metall gilt.

Die Bedeutung von Zugfestigkeit und Streckgrenze in Metallen

Die Analyse der Zugfestigkeit im Vergleich zur Streckgrenze eines Metalls wird in den folgenden Szenarien unerlässlich.

Anerkennung der strukturellen Integrität

Zugfestigkeit und Streckgrenze eines Metalls entscheiden über seine Einsatzgebiete. Bei größeren Projekten, etwa in der Luft- und Raumfahrt oder der Bauindustrie, sind diese Faktoren eine Frage von Leben und Tod. Konstrukteure achten darauf, dass die maximale Spannung niemals die Streckgrenze des verwendeten Metalls erreicht. Andererseits sagt uns die Zugfestigkeit die maximale Kraft, die die Metallstruktur aushalten kann, bevor sie zusammenbricht.

Metallverarbeitung

Metalle werden in verschiedenen Phasen eines Produktlebenszyklus auf Festigkeit und Duktilität geprüft. Die obere Belastungsgrenze (Streckgrenze) beschreibt das Verhalten eines Metalls während verschiedener Fertigungsprozesse, einschließlich Pressen, Walzen und Schmieden. Die Reißfestigkeit legt die maximale Belastungsgrenze für das Produkt fest, ab der es wichtige Eigenschaften aufgrund dauerhafter Veränderungen der Kristallstruktur des Metalls verlieren kann.

Prüfung auf Superlegierungen

Es ist einfach, die Streckgrenze als einen der Parameter zum Testen einer Superlegierung zu verwenden. Im Gegensatz zu einer allgemeinen Metalllegierung zeigt eine Superlegierung bei hohen Temperaturen eine hohe Streckgrenze. Daher werden sie bevorzugt für hochfeste Anwendungen eingesetzt.

Zugfestigkeit vs. Streckgrenze verschiedener Metalle

Vergleichen wir die Zugfestigkeit und Streckgrenze einiger häufig verwendeter Metalle.

Metalle mit hoher Zugfestigkeit und Streckgrenze bringen Herausforderungen bei der Bearbeitung mit sich. Beispielsweise hat Wolfram die höchste Zugfestigkeit aller anderen Metalle. Es wird jedoch bei Raumtemperatur sehr spröde und unterliegt unerwünschten Abplatzungen. Es müssen spezielle Wärmebehandlungsverfahren angewendet werden, um eine günstige Bearbeitungsumgebung zu erzeugen. Wenn Sie einen erfahrenen Metalldienstleister an Ihrer Seite haben, können Sie all diese Probleme mit Leichtigkeit meistern.

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