Werkstoffkenngröße

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Eine Werkstoffkenngröße (auch Werkstoffkennwert, Materialkenngröße, Materialkennwert) ist eine physikalische Größe, mit dem ein Werkstoff charakterisiert werden kann. Werkstoffkenngrößen können experimentell durch eine Messreihen bzw. Werkstoffprüfung ermittelt werden und beschreiben insbesondere physikalische oder physikochemische Eigenschaften von Materialien. Eine Kenngröße gibt typisches Verhalten für einen Werkstoff wieder und wird auch häufig als Intervall angegeben. Abweichungen von Kennwerten stammen von untypischen Zustände der Probe, beispielsweise in der Mikro- und Nanostruktur, Der Zustand eines Werkstoffes wird durch das Mischungsverhältnis von Stoffen und die Werkstoffbearbeitung (Urformen, Umformen etc.) eingestellt.[1][2]

Die Werkstoffkenngrößen hängen auch von der Größe der untersuchten Probe ab. Im Bereich von einigen Nanometern treten zunehmend Effekte der Atomphysik und Quantenmechanik auf. Dieses Verhalten nennt man Größeneffekt. Ein wichtiges Beispiel dafür ist die Zunahme des spezifischen Widerstandes bei sehr dünnen Schichten und Drähten.

Mechanische WerkstoffkenngrößenBearbeiten

Name Formelzeichen Dimension SI-Einheit Andere Einheiten Bemerkung
Elastizitätsmodul E M·L−1·T−2 Pa = N/m2 = kg·m−1·s−2 1000 Pa = 1 MPa

1000 MPa = 1 GPa

Schubmodul G
Streckgrenze Re
Dehngrenzen Rp0,2, Rp1
Zugfestigkeit Rm
Druckfestigkeit RS
Biegewechselfestigkeit σb,W
Schwingfestigkeit [3]
Warmfestigkeit
Kritische Schubspannung τkrit.
Fließspannung Wkf
Bruch-, Risszähigkeit KI M3/2·L−1·T−2 MPa·m1/2
Gleichmaßdehnung Agl 1 %
Bruchdehnung A 1 %
Brucheinschnürung Z 1 %
Härte nach Vickers, Brinell und Rockwell HV, HB, HRC /, Joule (J), / Newtonmeter (Nm)

Kilowattstunde (kWh) Kalorie (cal)

Kerbschlagarbeit KV M L2 T−2 Joule (J)
Schallgeschwindigkeit cM T−1 m·s−1

Mechanische Werkstoffkennwerte können größtenteils nur durch zerstörende Werkstoffprüfung ermittelt werden.[2]

Thermodynamische WerkstoffkenngrößenBearbeiten

Name Formelzeichen Dimension SI-Einheit Andere Einheiten Bemerkung
Schmelzpunkt Tm Θ Kelvin (K) Grad Celsius (°C)
Rekristallisationstemperatur TR
Curie-Temperatur TC
Glasübergangstemperatur TG
Wärmeleitfähigkeit λ M L T−3 Θ−1 W·K−1·m−1
spezifische Wärmekapazität c L2 T−2 Θ−1 J·K−1·kg−1
Ausdehnungskoeffizient α, γ T−1 K−1 Meist zwischen 0 und 100 °C gültig
Oberflächenenergie γO L2·M·T−2 J·m−2 erg
Stapelfehlerenergie γSFE

Elektrodynamische WerkstoffkenngrößenBearbeiten

Name Formelzeichen Dimension SI-Einheit Andere Einheiten Bemerkung
Elektrische Leitfähigkeit σ, γ, κ M−1·L−3·T3·I2 S·m−1 = (Ω·m)−1
Spezifischer Widerstand ρ Ω·mm2·m−1
Magnetisierung M L−1 I A·m−1
Koerzitivfeldstärke HC
Remanenz BR
Sättigungspolarisation JS s·m−2
Permittivität ε M−1·L−3·T4·I2 F·m−1 = A·s·V−1·m−1
Permeabilität μr

Elektrodynamische Werkstoffkennwerte können größtenteils durch zerstörungsfreie Werkstoffprüfung ermittelt werden.

Optische WerkstoffkenngrößenBearbeiten

Name Formelzeichen Dimension SI-Einheit Andere Einheiten Bemerkung
Brechungsindex n 1  
Lichtgeschwindigkeit cM T−1 m·s−1

Optische Werkstoffkennwerte können größtenteils durch zerstörungsfreie Werkstoffprüfung ermittelt werden. Das Absorptions- bzw. Transmissionsspektrum enthält mehrere Informationen über die Komponenten, Zustände und Mikrostruktur des Werkstoffes.

Siehe auchBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Fritz, A. Herbert 1937-,: Fertigungstechnik. 12. Auflage. Springer-Verlag GmbH, Berlin, Germany, ISBN 978-3-662-56534-6.
  2. a b Weißbach, Wolfgang: Werkstoffkunde : Strukturen, Eigenschaften, Prüfung. 16., überarbeitete Auflage. Friedr. Vieweg & Sohn Verlag GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-8348-0295-8.
  3. Schwingfestigkeit. Zwick-Roell, abgerufen am 11. Oktober 2020.