Die mechanisch-technologischen Eigenschaften beschreiben das Verhalten eines Werkstoffes bei Einwirkung von Kräften.
Elastische und plastische Verformung
Elastische Verformung
Ein elastischer Werkstoff befindet sich in der Ausgangslage.
Der elastische Werkstoff verformt sich unter Krafteinwirkung.
Nach dem Verschwinden der Kraft federt der Werkstoff zurück in die Ausgangslage. Beispiel: das gehärtete Sägeblatt einer Handbügelsäge ist elastisch.
Plastische Verformung
Ein plastischer Werkstoff befindet sich in Ausgangslage.
Der plastische Werkstoff verformt sich unter Krafteinwirkung.
Nach dem Verschwinden der Kraft bleibt die Verformung bestehen. Beispiel: Ein Stab aus Blei.
Plastisch-plastisches Verformungsverhalten
Federt der Werkstoff, z.B. ein Stab aus Baustahl, nach der Verformung nur teilweise zurück in Richtung der Ausgangsform, spricht man vom elastisch-plastischen Verformungsverhalten. Dieses Verhalten begegnet uns beim Biegen von Stahlblechen als Rückfederung.
Zähigkeit, Sprödigkeit und Härte
Zähigkeit
Ein zäher Werkstoff lässt sich nur in geringem Maß elastisch-plastisch verformen und setzt der Verformung großen Widerstand entgegen. Beispiele sind Baustähle oder nichtrostende Stähle.
Das Maß für die Zähigkeit ist die Kerbschlagarbeit in Joule (J). Zum Messen der Zähigkeit ermittelt man im Kerbschlagbiegeversuch die Arbeit, die zum Durchschlagen einer Probe benötigt wird.
Sprödigkeit
Spröde ist ein Werkstoff, der bei schlagartiger Beanspruchung in viele Bruchstücke zerspringt. Beispiele für spröde Werkstoffe sind Glas und Keramiken.
Härte
Härte ist der Widerstand, den ein Werkstoff dem Eindrücken eines Prüfkörpers entgegensetzt. Je kleiner in dieser Abbildung der eingedrückte Durchmesser d ist, desto größer ist die Härte des geprüften Werkstoffes. Eine harter Werkstoff ist z.B. Hartmetall, ein weicher Werkstoff ist Aluminium. Diese Abbildung zeigt die Härteprüfung nach Brinell mit einer Kugel aus Hartmetall. Bei der Härteprüfung nach Vickers wird ein Prüfkörper mit einer vierseitigen Pyramide und bei der Härteprüfung nach Rockwell wird ein Prüfkörper mit einem Diamantkegel verwendet.
Beanspruchungsarten
Zugbeanspruchung
Wirken zwei Kräfte in entgegengesetzter Richtung vom Werkstück weg, spricht man von Zugbeanspruchung.
Druckbeanspruchung
Wirken zwei Kräfte in entgegengesetzter Richtung zum Werkstück hin, spricht man von Druckbeanspruchung.
Weitere Beanspruchungsarten sind Biegung, Scherung, Verdrehung und Knickung.
Zugfestigkeit und Streckgrenze
Zugspannung
Um die Zugbelastung eines Bauteils unabhängig von seiner Größe zu beschreiben, wird die einwirkende Kraft F in Beziehung zum Querschnitt So gesetzt. Teilt man die einwirkende Kraft F durch die Querschnittfläche So des Bauteils, bekommt man die Zugspannung in N/mm².
Zugbeanspruchung in einem Werkstück
1. Elastische Verformung
Wird das Werkstück mit einer kleinen Zugkraft belastet, verlängert es sich elastisch, d.h. nach dem Verschwinden der Zugkraft federt es zurück in seine Ausgangslänge.
2. Plastische Verformung
Bei weiter steigender Zugkraft wird das Werkstück deutlich länger und federt nach dem Verschwinden der Zugkraft nicht mehr zurück in die Ausgangslänge.
3. Einschnüren und Reißen
Wird die Zugkraft weiter gesteigert, schnürt sich das Werkstück ein und reißt schließlich.
Streckgrenze Re (Merke: Streckgrenze = Re, also e zu e)
Die Streckgrenze Re in N/mm² ist die Zugspannung, die unmittelbar vor Beginn des Streckens im Werkstück herrscht.
Zugfestigkeit Rm
Die Zugfestigkeit Rm in N/mm² ist die Zugspannung, die unmittelbar vor dem Zerreißen im Werkstück herrscht. Baustahl (S235JR) hat z.B. eine Streckgrenze Re von ca. 235 N/mm² und eine Zugfestigkeit Rm von ca. 360 N/mm².
Verschleißfestigkeit
Bewegen sich zwei Maschinenteile aufeinander, tritt an den Oberflächen Reibung und Verschleiß auf. Die Verschleißfestigkeit hängt u.a. von den Werkstoffen, den einwirkenden Kräften und dem Schmiermittel ab.
