Werkstoffkenngröße

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.

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 Werkstoffkenngrößen

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  
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)  

Mechanische Werkstoffkennwerte können größtenteils nur durch zerstörende Werkstoffprüfung ermittelt werden.

Thermodynamische Werkstoffkenngrößen

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

Elektrodynamische Werkstoffkenngrößen

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 Werkstoffkenngrößen

Name Formelzeichen Dimension SI-Einheit Andere Einheiten Bemerkung
Brechungsindex n 1     n={\frac {c_{0}}{c_{\mathrm {M} }}}
Lichtgeschwindigkeit cM T−1 m/s    
Schallgeschwindigkeit cM    

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

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Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 11.12. 2022