Die Eigenschaften metallischer Werkstoffe lassen sich im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilen: Verarbeitungseigenschaften und Gebrauchseigenschaften. Die sogenannte Verarbeitungseigenschaften beschreiben das Verhalten metallischer Werkstoffe unter festgelegten Kalt- und Warmumformungsbedingungen während der Fertigung von Maschinenteilen. Die Qualität der Verarbeitungseigenschaften bestimmt die Eignung metallischer Werkstoffe für die Bearbeitung und Umformung im Fertigungsprozess. Aufgrund unterschiedlicher Verarbeitungsbedingungen variieren auch die erforderlichen Verarbeitungseigenschaften, wie beispielsweise Gießbarkeit, Schweißbarkeit, Schmiedebarkeit, Wärmebehandlungseigenschaften und Zerspanbarkeit. Die Gebrauchseigenschaften hingegen beschreiben das Verhalten metallischer Werkstoffe unter den Bedingungen der Maschinenteilnutzung. Sie umfassen mechanische, physikalische und chemische Eigenschaften. Die Gebrauchseigenschaften metallischer Werkstoffe bestimmen ihren Anwendungsbereich und ihre Lebensdauer.
In der Maschinenbauindustrie werden mechanische Bauteile üblicherweise bei normalen Temperaturen, normalem Druck und in nicht stark korrosiven Medien eingesetzt. Dabei sind sie unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt. Die Fähigkeit von Metallen, unter Belastung Schäden zu widerstehen, wird als mechanische Eigenschaft bezeichnet. Diese Eigenschaft bildet die Grundlage für die Konstruktion und die Materialauswahl von Bauteilen. Je nach Art der einwirkenden Belastung (z. B. Zug, Druck, Torsion, Schlag, Wechsellast) variieren die erforderlichen mechanischen Eigenschaften. Zu den gängigen mechanischen Eigenschaften zählen Festigkeit, Plastizität, Härte, Zähigkeit, Schlagfestigkeit und Dauerfestigkeit. Jede dieser Eigenschaften wird im Folgenden einzeln erläutert.
1. Stärke
Festigkeit bezeichnet die Fähigkeit eines Metallwerkstoffs, unter statischer Belastung Schäden (übermäßige plastische Verformung oder Bruch) zu widerstehen. Da die Belastung in Form von Zug, Druck, Biegung, Scherung usw. auftritt, wird die Festigkeit in Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, Biegefestigkeit, Scherfestigkeit usw. unterteilt. Zwischen den verschiedenen Festigkeitsarten besteht häufig ein Zusammenhang. In der Praxis wird die Zugfestigkeit im Allgemeinen als grundlegendster Festigkeitsindex verwendet.
2. Plastizität
Plastizität bezeichnet die Fähigkeit eines Metallwerkstoffs, unter Belastung plastische Verformung (bleibende Verformung) ohne Zerstörung zu erfahren.
3. Härte
Härte ist ein Maß dafür, wie hart oder weich ein Metallwerkstoff ist. Das derzeit in der Produktion am häufigsten verwendete Verfahren zur Härtemessung ist die Eindruckhärteprüfung. Dabei wird ein Eindringkörper mit bestimmter geometrischer Form unter einer definierten Last in die Oberfläche des zu prüfenden Metallwerkstoffs gedrückt, und der Härtewert wird anhand des Ausmaßes der Eindringung ermittelt.
Zu den gebräuchlichen Methoden gehören die Brinellhärte (HB), die Rockwellhärte (HRA, HRB, HRC) und die Vickershärte (HV).
4. Müdigkeit
Die zuvor beschriebenen Eigenschaften Festigkeit, Plastizität und Härte sind mechanische Leistungskennwerte von Metallen unter statischer Belastung. Tatsächlich werden viele Maschinenteile jedoch zyklischen Belastungen ausgesetzt, wodurch es unter diesen Bedingungen zu Materialermüdung kommt.
5. Schlagzähigkeit
Die auf das Maschinenteil mit sehr hoher Geschwindigkeit wirkende Last wird als Stoßbelastung bezeichnet, und die Fähigkeit eines Metalls, Beschädigungen unter Stoßbelastung zu widerstehen, wird als Schlagzähigkeit bezeichnet.
Veröffentlichungsdatum: 06.04.2024
