Kategorie-Archiv: Werkstoffprüfung

Härteprüfung nach Knoop sowie spezielle Härteprüfverfahren

Härteprüfung nach Knoop (DIN EN ISO 4545)
Die Härteprüfung nach Knoop ein universelles Verfahren zur Bestimmung der Härte. Die Besonderheit liegt in der Form des Indenters aus Diamant. Dieser ist rhombsiche geformt mit Spitzenwinkel von 172°30′ und 130°.

Form des Knoop-Indenters
Form des Knoop-Indenters

Durch diese besondere Form lassen sich Härteindrücke im Martensit (hart) besser ausmessen, da die Messlänge viel größer ist und somit der Fehler kleiner wird. Verglichen mit Vickers ist die Diagonale d des Knoop-Indenters das 2,77fache der Vickersdiagonale. Die Eindringtiefe in das Material beträgt 1/30 der Diagonale.

Berechnungsgleichung für die Härtemessung nach Knoop
Berechnungsgleichung Härteprüfung nach Knoop

 

Registrierende Härteprüfung (DIN EN ISO 14577)
Bei der registrierenden Härteprüfung wird während der gesamten Messung die Prüfkraft über die Eindringtiefe aufgezeichnet. Aus der so aufgenommenen Kraft/Eindringtiefe-Kurve können dann am Ort der Entlastung die Eindringhärte HIT  und der elastische Eindringmodul EIT bestimmt werden. Neue Geräte legen über die Prüfkraft kontinuierlich während der Messung eine kleine sinusförmige Oszillation um während der gesamten Messung zu jedem Zeitpunkt die Eindringhärte HIT  und den elastischen Eindringmodul EIT zu bestimmen.

registrierende_haerteprüfung
Schema Kraft/Eindringtiefe-Kurve bei der registrierenden Härteprüfung

Aufgaben der Werkstoffprüfung

Werkstoffpruefung

Das Ziel der Werkstoffprüfung ist es, eine eindeutige Beschreibung eines Werkstoffes oder Bauteiles hinsichtlich seiner Eigenschaften durch verschiedene Prüfverfahren zu erhalten. Die so erhaltenen Werkstoffkennwerte werden in der Werkstoffentwicklung und Konstruktion herangezogen um eine geeignete Werkstoffauswahl sowie Auslegung der Bauteile zu treffen. Im Schadensfall werden ebenfalls Werkstoffkennwerte ermittelt um den Grund des Ausfalls näher zu kommen und um geeignete Gegenmaßnahmen zu treffen zu können.

Die Aufgabenbereiche sind also:

  • Werkstoffdiagnostik des strukturellen Aufbaus von Werkstoffen und mögliche Reaktionen mit der Umwelt
  • Eigenschaftcharakterisierung über messbare Kenngrößen
  • Qualitätsprüfung
  • Zuverlässigkeits-/Schadensanalyse

Dazu stehen Prüfverfahren zur Verfügung die auf unterschiedlichsten Messmethoden beruhen:

  • mechanisch-technologische Prüfverfahren um Festigkeits, Verformungs. und Bruchverhalten zu bestimmen
  • chemisch-physikalische Prüfverfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung und des strukturellen Aufbaus
  • Gefügeaufbau durch Metallographie
  • Zeströrungsfreie Prüfverfahren
  • physikalische Prüfverfahren zur Ermittlung von mechanischen, optischen, elektrischen und magnetischen Werkstoffeigenschaften
  • Spannungs- und Dehnungsmessung

Um eine gewisse Vergleichbarkeit der Kennwerte zu erhalten sind genormte Proben bzw. Probenstücke notwendig und gefordert!

Härteprüfverfahren nach Vickers, Brinell und Rockwell

Bedingungen und Wirkungsweise zur Ermittlung der Härte mit dem Härteprüfverfahren nach Vickers-, Brinell- und Rockwellhärte

„Die Härte ist der Widerstand den ein Körper dem Eindringen eines anderen Körpers entgegen setzt.“
Die Prüffläche muss bei jeder Härteprüfung glatt, eben und frei von Oxiden und Fremdstoffen sein. Des Weiteren darf das Härteprüfgerät während der Messung keinen Schwingungen oder Stößen ausgesetzt sein. Die zu Prüfenden Proben müssen gegen ein Verkippen gesichert sein.
Es gibt verschiedene Prüfverfahren zur Härtemessung. Sie unterscheiden sich vor allem im Eindringkörper und in den unterschiedlichen Lastaufwendungen.

Härteprüfung nach Vickers (DIN EN ISO 6507-1)
Die Härteprüfung nach Vickers ist das universellste Verfahren zur Bestimmung der Härte, denn es ist in allen Härtebereichen genormt.
Der Eindringkörper aus Diamant in Form einer geraden Pyramide mit quadratischer Grundfläche und einem Flächöffnungswinkel von 136°.
Die Vickershärte ist proportional dem Quotienten aus der Prüfkraft und der Oberfläche des Eindrucks.

Die Härteprüfung nach Vickers wird unterteilt in den:

  • Makrobereich von 49,03N (HV5) bis 980,7N (HV100),
  • Kleinlastbereich von 1,961N (HV 0,2) bis <49,03N (HV5)
  • Mikrobereich von 0,098N (HV0,01) bis <1,961N (HV0,2).

Die Haltezeit beträgt üblicherweise 10s bis 15s, bei längeren Haltezeiten muss es in der Härtekennzahl angegeben werden.
Die Vickershärteprüfung  ist universeller anwendbar als z.B. die Brinell-Härteprüfung und eignet sich bei Variation der Prüfkraft für einen weiten Bereich an Werkstoffzuständen und sogar zur lokalen Charakterisierung einzelner Gefügebestandteile.
Die Probendicke muss mindestens das 1,5fache der Diagonalenlänge betragen. Des Weiteren muss man die Mindestabstände zwischen zwei benachbarten Eindrücken und den Mindestabstand vom Rand beachten.

Die Härteangabe setzt sich aus dem Härtewert, den Kennbuchstaben des Verfahrens , der Prüfkraft und nach einem Schrägstrich die Einwirkdauer der Prüfkraft falls außerhalb der Norm. Bsp.: 375 HV 5/25.

Härteprüfung nach Brinell (DIN EN ISO 6506)
Für die Brinellhärteprüfung werden als Eindringkörper eine Stahl- oder Hartmetallkugel verwendet. Mit der Stahlkugel kann man bis ca. 450HB und der Hartmetallkugel bis ca. 650HB verwenden. Man sollte aber schon ab 300 bis 350HB die Hartmetallkugel verwenden.
Die Brinellhärte ist der Quotient aus der Prüfkraft und der Eindruckoberfläche.

Als d wird der Eindruckdurchmesser und als D wird der Kugeldurchmesser bezeichnet.
Man muss die Prüfkraft so wählen, dass der Eindruckdurchmesser d zwischen 0,24D und 0,6D liegt. Um diese Forderung zu erfüllen, ist es erforderlich die in der Norm angegebenen Belastungsgrade zu wählen.
Die Einwirkdauer der Prüfkraft richtet sich nach der Kriechneigung der geprüften Werkstoffzustände bei Raumtemperatur. Die Krafthaltedauer sollte zwischen 10 und 15 s liegen.
Die Brinellhärteprüfung eignet sich besonders zur Charakterisierung von grob heterogenen Werkstoffen (Grauguss), da wegen der vergleichsweise großen Eindrücke eine Mittelwertbildung über die unterschiedlichen Gefügebestandteile erfolgt. Aus der Brinellhärte (HBW) lässt sich die Zugfestigkeit von unlegierten Stahl abschätzen, gemäß Rm = 3,5xHBW (nur abschätzen!, kein Ersatz!).
Wie auch bei der Härteprüfung nach Vickers müssen bestimmte Abstände eingehalten werden:
Die Mindestprobendicke sollte mindestens das 8fache der Eindrucktiefe sein.
Die Härteangabe setzt sich aus dem Härtewert, dem Verfahren (mit Kennbuchstaben S oder W), dem Kugeldurchmesser, nach einem Schrägstrich die Prüfkraft in kP und wieder nach einem Schrägstrich die Einwirkdauer falls diese von der Norm abweicht. Bsp.: 470 HBW 5/250/20.
Im Regelfall wird die Prüfung bei Temperaturen zwischen 10 und 35°C durchgeführt. Wenn sie jedoch unter „kontrollierten Bedingungen“ sein soll, dann bei (23±5)°C.

Härteprüfung nach Rockwell (DIN EN ISO 6508)
Die Härteprüfung nach Rockwell ist unterteilt in verschiedene Skalen. Die unterschiedlichen Skalen haben verschiedenen Eindringkörper, Härtebereiche und Prüfkräfte. Hier ist ein Auszug von den Verschiedenen Skalen:

HRC
Die Härteprüfung nach Rockwell C wird für gehärtete Stähle, gehärtete und angelassene Legierungen verwendet. Sie ist in einem Härtebereich von 20 bis 70 HRC genormt.
Als Eindringkörper dient ein Diamantkegel mit einem Kegelwinkel von 120° mit einer gerundeten Spitze (r=0,2mm). Dieser Diamantkegel wird mit einer Vorkraft von 98,07N auf die Oberfläche der Probe gebracht. Anschließend wird die Prüfkraft von 1373N 2s aufgebracht. Die Haltezeit kann auch höher sein, z.B. bei Werkstoffen die ein zeitabhängiges plastisches Verhalten zeigen. Oder in Schiedsfällen, da beträgt die Haltezeit mindestens 15s.  Nach dem entlasten der Prüfkraft auf die Vorkraft wird die bleibende Eindringtiefe tB gemessen.
Der Härtewert wird wie folgt berechnet: Zuerst wird die bleibende Eindringtiefe in Einheiten umgerechnet.

Daraus kann man dann den Härtewert errechnen.    
Die Härteprüfung nach Rockwell soll zwischen 18 und 28°C durchgeführt werden. Der Abstand der Eindrücke vom Rand soll 2,5mm und zwischen den Mitten zweier Eindrücke soll 3mm betragen.

Kerbschlagbiegeversuch nach DIN EN 10045

Beim Kerbschlagbiegeversuch wird eine gekerbte Probe, die in einem Schlagwerk mit den Enden an zwei Widerlagern anliegt, mit dem Pendelhammer schlagartig beansprucht. Die Schlagenergie und der Probenquerschnitt sind so aufeinander abgestimmt, dass die Probe entweder bricht oder durch die Widerlager gezogen wird. Die von der Probe aufgenommene Schlagarbeit wird gemessen. Sie wird als Kerbschlagarbeit in Joule angegeben.

Durch die schlagartige Belastung hat der Werkstoff nur eine sehr Kurze Verformungszeit –> es kommt leichter zu inneren Trennungen. Die Kerbe bedingt dass das verformte Volumen klein ist und nur auf die Umgebung der Kerbe beschränkt wird. Der dreiachsige Spannungszustand bewirkt eine Fließbehinderung in allen drei Achsen.

Prinzip des Kerbschlagbiegeversuchs
Der Kerbschlagbiegeversuch wird in einem Pendelschlagwerk vorgenommen, bei dem ein Pendelhammer von einer vorgegebenen Höhe h herunterfällt. In seinem tiefsten Punkt trifft das Pendel auf die Rückseite einer gekerbten Probe. Beim Durchschlagen oder Durchziehen durch das Widerlager wird nur ein Teil der Arbeit des Hammers verbraucht –> dadurch schwingt der Hammer nach.

K = EP – EÜ = F (hoben – hAusschwinghöhe)

EP . . .  potenzielle Arbeitsvermögen
EÜ . . .  überschüssige Arbeit

Die Kerbschlagarbeitswerte sind nur vergleichbar, wenn sie an Proben gleicher Form ermittelt wurden und sie können nicht wie die Festigkeitskennwerte (Re und Rm) bei der Berechnung und Dimensionierung von Bauteilen angewendet werden. Sie dienen aber als wichtiges Kriterium zur Beurteilung des Zähigkeitsverhaltens eines Werkstoffs, so dass aus den Ergebnissen des Kerbschlagbiegeversuches lediglich ein Rückschluss auf die Werkstoffgüte getroffen werden kann!

Proben und Probenform
Die Kerbschlagprobe wird quer oder längs zu der Faserrichtung des zu untersuchenden Materials entnommen. Es muss aber beachtet werden dass dabei sich aber unterschiedliche Werte für die Kerbschlagarbeit ergeben. Deshalb müssen die Kerbschlagproben nach DIN-Vorschriften dem Werkstoff entnommen werden!

Insgesamt gibt es 6 Probenformen, welche runde oder spitze Kerben haben und deren Querschnitte variieren. Scharfe Kerben behindern die Verformung im Kerbgrund mehr und ergeben kleinere Messwerte. Kerbschlagzähigkeitswerte sind nur vergleichbar wenn Sie an Proben gleicher Form ermittelt wurden.
Außerdem wirken sich auch die Ausmaße (Höhe : Breite) und die Auftreffgeschwindigkeit des Pendels auf die Messwerte aus.

Einfluss der Verformungsgeschwindigkeit und der Kerbe auf den Kerbschlagbiegeversuch
Durch Schubspannungen hervorgerufene Gleitvorgänge und Versetzungsbewegungen benötigen im allgemeinen für ihren vollständigen Ablauf eine gewisse Zeit. Daher wird die Größe des Formänderungswiderstands von der Verformungsgeschwindigkeit beeinflusst. Bei erhöhter Verformungsgeschwindigkeit kann die Trennfestigkeit früher als die kritische Schubspannung erreicht werden, so dass der Werkstoff schon bei geringerer Verformung bricht.
Die Schlaggeschwindigkeit v lässt sich durch Einstellen der Pendelhöhe variieren.

Durch das Anbringen der Kerbe an der Probe wird die Prüfbedingung zunächst wegen der Spannungserhöhung im Kerbgrund wesentlich verschärft. Je schärfer die Kerbe ist, desto größer ist die Spannungserhöhung im Kerbgrund. Die Verformung konzentriert sich auf einen kleineren Bereich (im Kerbgrund) und dadurch entsteht eine größere Verformungsgeschwindigkeit im Kerbgrund.

Einfluss der Temperatur auf den Kerbschlagbiegeversuch
Der Kerbschlagbiegeversuch wird im Normalfall bei 20 °C (± 2 K) durchgeführt.
Das Verfahren ist aber besonders gut geeignet, um das Werkstoffverhalten bei verschiedenen Temperaturen zu untersuchen um so den Übergang von duktilem (zähem) zu sprödem Verhalten in Abhängigkeit von der Temperatur festzustellen.
Die bei verschiedenen Temperaturen an gleichem Werkstoff ermittelten Arbeitswerte werden über der Temperatur in einem K-T-Schaubild aufgetragen.

  • Kubisch-flächenzentrierte Werkstoffe (z.B. austenitische Stähle, Nickel, Kupfer, Aluminium) sind auch bei tiefen Temperaturen zäh.
  • Kubisch-raumzentrierte Werkstoffe (z.B. alle un- und niedriglegierten Stähle, Chrom, Molybdän) und Werkstoffe mit hexagonalem Gitter zeigen bei höheren Temperaturen gute Zähigkeit (Hochlage). Bei tiefen Temperaturen sind sie spröde (Tieflage). Zwischen Tief- und Hochlage liegt der Steilabfall mit stark streuenden Arbeitswerten.

Die Lage des Steilabfalls wird durch die Übergangstemperatur gekennzeichnet. Wegen des großen Streuungsbereiches des Steilabfalls gibt es keine allgemein gültige Definition der Übergangstemperatur. Zur Festlegung der Übergangstemperatur haben sich unter anderem folgende Kriterien als brauchbar erwiesen :
Als Übergangstemperatur gilt die Temperatur, bei der ein bestimmter

  • Wert der Kerbschlagarbeit erreicht wird,z.B. KV = 27J
  • Prozentsatz der Kerbschlagarbeit der Hochlage erreicht wird  z.B. 50 %
  • Anteil an matter oder faseriger Bruchfläche auftritt z.B. 50 %

Brucharten
Es wird unterschieden in Trenn-, Verformungs- und Mischbruch.
Beim Sprödbruchbruch ist die Bruchfläche fast eben und zeigt glatte Ränder –> Zeichen für Sprödigkeit.
Beim Verformungsbruch ist die Bruchfläche zerklüftet. Es sind Stauch- und Zugerscheinungen festzustellen –> Zeichen für Zähigkeit.
In einem Mischbruch sind beide Bruchverhalten nachzuweisen.

Auswertung des Kerbschlagbiegeversuchs
Nach dem Bruch der Probe wird die Kerbschlagarbeit K an der Skala abgelesen.

Der Scherbruchanteil (Verformungsbruch) einer Bruchfläche kann ebenfalls ermittelt werden. Der Scherbruchanteil ist der Anteil matter oder faseriger Bruchfläche bezogen auf die gesamte Bruchfläche. Er wird in Prozent angegeben. Im Regelfall wird der Anteil unter Verwendung von Richtreihen, z.B. der Bruchbild-Richtreihe aus der amerikanischen Norm ASTM A 370-88a, bestimmt.

Die seitliche Breitung kann ebenfalls ermittelt werden. Es ist die Zunahme der Breite der gekerbten Seite gegenüberliegenden Seite nach dem Bruch
(ASTM A 370-72a).

Bruchverhalten von Stählen

Wie entsteht beim Stahl der Kalt-, Blau-, Warm- Rot- und Heißbruch und wie läßt sich die Stahlschädigung mit Hilfe der Legierungstechnik vermeiden.

  • Unter Kaltbruch versteht man die Neigung bestimmter Materialien bei tiefen Temperaturen zu brechen. Es liegt eine Sprödigkeit der Werkstoffe bei Kälte ( bis rund 300°C) vor. Bei Stahl kann dies schon bei Zimmertemperatur auftreten, wenn ein sehr hoher Phosphorgehalt und nichtmetallische Einschlüsse im Werkstoff enthalten sind. Außer Phosphor begünstigen die Elemente wie Sauerstoff, Zink, Arsen, Antimon und Chrom diese Brucherscheinung.
  • Blaubruch (200-300°C) kann bei der Warmumformung von Stahl oder Kupfer beim Spanlosen Umformen bei 350-650°C auftreten. Es findet eine Versprödung z.B. bei Kupfer durch das Ausscheiden von gelösten Verunreinigungen z.B. Stickstoff und Kohlenstoff im Werkstoff statt. Die Bezeichnung für Blaubruch wurde wegen der Anlassfarbe bei hohen Temperaturen gegeben.
  • Schwarzbruch kann durch Überzeiten oder Überhitzen ausgelöst werden. Werkstoffe wie z.B. Si-legierte untereutektoide Stähle neigen zur Schwarzbrüchigkeit. Ursache ist der Zerfall des Sekundärzementits in elementaren Kohlenstoff.
  • Warmbruch bzw. Rotbruch (800-1000°C): Diese Brucherscheinung kann bei Temperaturen zwischen 800 und 1000°C beim Warmumformen auftreten. Für Rotbruch ist z.B. der Schwefel im Werkstoff verantwortlich. Im Eisen ist das gebildete Eisenlsulfid  sehr spröde und lagert sich schalenförmig an den Korngrenzen ab. Bei Verformung tritt dann schließlich ein Bruch an den Korngrenzen auf. Rotbruch beschreibt das Aufreißen zum Beispiel von glühendem Stahl beim Umformen. Es ist ein Bruch von Metallen bei Rotglut. Rotbrüchig machen Elemente wie Arsen und Antimon bei Kupfer oder Schwefel bei Eisen. Die negativen Eigenschaften, die durch das Eisensulfid verursacht werden, können durch das Zulegieren anderer Elemente wie Mn reduziert werden.
  • Heißbruch (ab 1200°C) tritt auf, wenn der Schmelzpunkt in einem Stahl mit Schwefel überschritten ist und dieser verformt wird. Das Eisensulfid lagert sich, wie beim Warmbruch beschrieben, an den Korngrenzen ab und führt bei Temperaturen ab 1200°C zum Bruch.

Grundlagen des Zugversuchs

Definition der mit dem Zugversuch ermittelten Werkstoff-Kenngrößen:

  • Der Elastizitätsmodul (E) ist ein Maß für die Steifigkeit eines Werkstoffes und dem  Widerstand gegenüber der elastischen Verformung. Er ist ein Materialparameter, der bestimmt, wie sich ein Körper unter einer Zug- oder Druckkraft in Richtung der Kraft verformt
  • Die Dehngrenze (Rp0,2) ist die Spannung bei einem bestimmten Betrag an bleibender (plastischer) Dehnung. Sie wird bei Werkstoffen mit allmählichem Übergang vom elastischen zum plastischen Werkstoffverhalten als Ersatz für die Streckgrenze verwendet.
  • Die Streckgrenze (Re) wird in MPa angegeben und ist die Spannung, bei der es zum Übergang von elastischen zur plastischen Verformung kommt. Sie ist der höchste Punkt, bis zu dem gedehnt werden kann und wieder in den Ausgangszustand zurück kehrt.
  • Unter der Bruchdehnung (A) versteht man, die bleibende (plastische) Dehnung nach dem Bruch. Sie ist die Probenverlängerung nach dem Bruch bezogen auf di Ausgangsmesslänge in %.
  • Einschnürung bzw. Brucheinschnürung: beim auseinander „ziehen“ der Zugproben ist meist eine Einschnürung (Verringerung des Probenquerschnitts) zu erkennen. Die Bruchdehnung (Z) ist die größte Querschnittsänderung der Zugprobe im Bereich der Einschnürung bezogen auf den Anfangsquerschnitt in %.
  • Die Poissonsche Querkontraktionszahl ist der materialabhängige Proportionalitätsfaktor, der angibt, in welchem Verhältnis die Längsdehnung ε und die gleichzeitig eintretende Querkontraktion zueinander stehen, wenn ein Probekörper (z. B. Stab, Draht) elastisch auf Zug beansprucht wird.

Wie werden aus den im Zugversuch aufgenommenen Kraft-Verlängerungskurven Spannungs-Dehnungsdiagramme berechnet?
Um allgemeine Informationen über das Festigkeits- und Dehnungsverhalten eines Werkstoffs zu erhalten, wird aus einem Kraft-Verlängerungs-Diagramm ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm entwickelt. Dazu wird mit Hilfe, der durch den Zugversuch ermittelten Werte, mit folgenden Formeln Spannungs- und Dehnungswerte errechnet und in einem Diagramm grafisch dargestellt.

Warum handelt es sich dabei um scheinbare Spannungs-Dehnungs-Diagramme?
Die beim Zugversuch wirkenden Kräfte werden stets auf den Ausgangsquerschnitt der Zugprobe bezogen, der in Wirklichkeit bei der Verlängerung der Zugprobe (z.B. Stab) kleiner wird.

Die wahre Spannung ist die momentane Kraft bezogen auf den momentanen Querschnitt. Der Werkstoff hat also eine höhere Festigkeit als aus dem Kraft-Verlängerungs-Diagramm abgelesen und somit errechnet werden kann.

Was ist das Hookesche Gesetz?
Es beschreibt das elastische Verhalten eines Körpers bzw. Werkstoffs. Mit zunehmender Spannung steigt die Dehnung, im Bereich der elastischen Verformung, linear an. Das bedeutet die elastische Verformung des Werkstoffs ist proportional zur auf die Probe wirkende Belastung.

Meist ist in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm eine Linear steigende Gerade (Hook’sche Gerade) zu erkennen. Sie ist der geradlinige Bereich (Bereich der elastischen Verformung) am Anfang eines solchen Diagramms. Der Anstieg der Hook’schen Gerade ist für jeden Werkstoff charakteristisch und wird als Elastizitätsmodul E bezeichnet.

Vergleiche einiger Elastizitätsmodule verschiedener Werkstoffe

Werkstoff Elastizitätsmodul in GPa
Diamant 1000
Wolfram 406
Aluminiumoxid (Al2O3) 300 – 380
Nickel 214
Stahl 190 – 214
Kupfer 124
Siliziumoxid (SiO2) 72
Aluminium 70
PET 2,8
Polycarbonat (PC) 2,3

Der Elastizitätsmodul gibt die Steigung der Hookeschen Geraden (Bereich der elastischen Verformung) im Spannungs-Dehnungs-Diagramm an. Je steiler die Hookesche Gerade ist, desto größer ist der E-Modul.

Diamant hat unter den angegebenen Werkstoffen den Größten E-Modul, es muss eine höhere Kraft aufgewendet werden, um eine im Verhältnis dazu gering Dehnung zu erreichen. PET und Polykarbonat hingegen haben einen niedrigen E-Modul und somit eine flachere Steigung der Hookeschen Geraden. Somit kann mit relativ geringer Kraft eine hohe Dehnung im elastischen Bereich erreicht werden.

Welche Vorstellungen existieren über die Ursachen der Ausbildung einer ausgeprägten Streckgrenze bei Stählen?
Bei einer ausgeprägten Streckgrenze kann in untere Streckgrenze ReL und obere Streckgrenze ReH unterschieden werden. Diese „Zick-Zack“-Erscheinung im Diagramm wird auch als Lüdersdehnung bezeichnet. Eine ausgeprägte Streckgrenze entsteht nur bei duktilen Werkstoffen wie (unlegiert bzw. niedrig legiert) Stahl. Dabei tritt oberhalb der Elastizitätsgrenz ein Spannungsabfall ein, obwohl sich der Werkstoff gleichzeitig deutlich plastisch verformt. Der erste deutliche Kraftabfall im Diagramm bzw. beim Zugversuch wird als obere Streckgrenze bezeichnet. Die untere Streckgrenze hingegen ist die kleinste Spannung im Fließbereich (Lüdersdehnung). Eine ausgeprägte Streckgrenze tritt durch Anlagerung von eingelagerten (interstitiell) Atomen wie Kohlenstoff- und Stickstoffatomen an den Versetzungen auf. Die Einlagerungsatome diffundieren in die Versetzungen und üben eine Druckspannung an diesen aus.

Eine Ursache für die Bildung einer ausgeprägten Streckgrenze ist z.B. das Vorhandensein von Gitterfehlern wie zum Beispiel Versetzungen. Diese Versetzungen ermöglichen eine plastische Verformung. Streckgrenzen mit einer Lüdersdehnung benötigen zusätzliche Energie zum zerreißen dieser Versetzungen. Danach nimmt die Zahl der gebildeten Versetzungen sprunghaft zu, so dass eine kleinere Spannung aufgewendet werden muss. Die Diffusion ist von der Temperatur beeinflussbar.