Zähigkeit

Zähigkeit oder Tenazität beschreibt die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs gegen Bruch oder Rissausbreitung.

Die Zähigkeit steht mit der Energieaufnahme bei plastischer Verformung im Zusammenhang, was anhand des Last-Verformungs-Diagramms sichtbar gemacht werden kann. Allerdings kann aus diesem nicht direkt eine Definition des Begriffs der Zähigkeit abgeleitet werden, da zur Quantifizierung neben der Bruchnennspannung auch die Kenngrößen Bruchverformung, Brucharbeitsaufnahme und Rissstoppvermögen zur Beurteilung der Zähigkeit herangezogen werden. Damit können neben verbesserten Brucheigenschaften alternativ auch Rissablenkung oder Rissverzweigung zur Zähigkeitssteigerung führen.

Typische Beispiele für zähe Werkstoffe sind die meisten Metalle. Das Gegenteil der Zähigkeit ist die Sprödigkeit. Beispiele für spröde Werkstoffe sind Glas, Keramik, einige Kunststoffe und gehärteter Stahl. Diese Materialien sind nur sehr begrenzt in der Lage, sich plastisch zu verformen und können somit wesentlich weniger Energie aufnehmen als zähe Werkstoffe, bevor sie brechen.

Temperaturabhängigkeit

Einige Werkstoffe (insbesondere Kunststoffe sowie Baustahl und alle anderen kubisch raumzentrierten Werkstoffe) zeigen eine ausgeprägte Temperaturabhängigkeit ihrer Zähigkeit. Der Übergang zwischen zäher „Hochlage“ und spröder „Tieflage“ wird durch die Übergangstemperatur T_{\mathrm{\ddot U}} beschrieben. Die Einsatztemperatur sollte stets oberhalb T_{\mathrm{\ddot U}} liegen. Bevor dieser Effekt bekannt war, sind immer wieder Schiffe (z.B. die Liberty-Frachter während des Zweiten Weltkriegs) bei ruhiger See, aber niedrigen Temperaturen ohne ersichtlichen Grund spröde auseinandergebrochen.

Messmethoden

Die Kenngrößen der Zähigkeit werden mit Hilfe von unterschiedlichen Testverfahren oder Methoden der Bruchmechanik bestimmt. So werden die Bruchnennspannung und die Brucharbeitsaufnahme durch den Kerbschlagbiegeversuch, Kerbzugversuch, Durchstoßversuch oder Zugversuch, die Bruchverformung mit dem Biege- oder Faltversuch bzw. dem Kerbschlagbiegeversuch ermittelt. Das Rissstoppvermögen wird durch den Kerbschlagbiegeversuch oder Fallgewichtsversuch bestimmt.

Zähigkeitsklassen

Tenazität von Mineralien

In der Mineralogie ist die Tenazität (Zähigkeit) einer Mineraloberfläche ein mit der Stahlnadel geprüfter Härtegrad:

Die Tenazität des gesamten Minerals wird durch Verbiegen getestet:

Zähigkeit von Kohlenstofffasern

Kohlenstofffasern werden nach sieben Graden ihrer Reißfestigkeit klassifiziert:

HT
hochfest (High Tenacity)
IM
intermediate (Intermediate Modulus)
HM
hochsteif (High Modulus)
UM
(Ultra Modulus)
UHM
(Ultra High Modulus)
UMS
(Ultra Modulus Strength)
HMS
hochsteif/hochfest

Siehe auch

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Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung:  Jena, den: 13.05. 2017