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Berechnung des n-Werts gemäß ISO 10275 und ASTM E646

Ermittlung des Verfestigungsexponenten

Die Bestimmung des Verfestigungsexponenten nach ISO 10275, auch n-Wert genannt, wird an flachen Metallproben wie Belche oder Bänder ermittelt. Der n-Wert kann aus den Rohdaten (Kraft und Längenänderung) des Zugversuches (z.B. nach EN 10002-1, ISO 6892, ASTM E8) mit direkter Dehnungsmessung berechnet werden.

Berechnung n-Wert nach ISO 10275

Ausgangspunkt für die Berechnung ist die Fließkurve (Bild "Fließkurve") mit wahrer Spannung kf = F/Strue wobei F die aktuelle Kraft und Strue der wahre Querschnitt ist.

Speziell die Ermittlung von Strue erfordert die genaue Messung der Probenbreite und Probendicke bzw. des Probendurchmessers während des Versuches. Da die kontinuierliche Dickenmessung während des Versuches mit hinreichender Genauigkeit nicht möglich ist, wird zur Berechnung des wahren Querschnitts Strue die Methode der Volumenkonstanz (Formel 1) (Bild "Basis der Volumenkonstanz") herangezogen. Zu beachten ist allerdings, daß die Formel 1 nur bis zum Beginn der lokalen Einschnürung (bei RT-Versuchen im Allgemeinen bis Ag) herangezogen werden kann. Aus Formel 1 ergibt sich für die Berechnung des wahren Querschnitts Formel 2. Die wahre Spannung kf berechnet sich somit nach Formel 3 (y-Achse). Mit der wahren Dehnung ö aus Formel 4 (x-Achse) erhalten wir dann die Fließkurve (Bild "Fließkurve").

Die Steigung der Fließkurve im doppelt-logarithmischen Koordinatensystem (Bild "Fließkurve (doppelt-logarithmisches Koordinatensystem)") entspricht dem Verfestigungsexponenten (n-Wert).

 

Auswertung des n-Werts

Bei der Auswertung über eine Regressionsanalyse werden die Spannungs- und Dehnungswerte in die wahre Spannung kf und in die wahre Dehnung ö (auch als logarithmische Formänderung bekannt) umgerechnet und im doppelt-logarithmischen Koordinatensystem aufgetragen. Nach dem Prinzip der kleinsten Fehlerquadrate wird durch die berechneten Kurvenpunkte eine Regressionsgerade gelegt. Ihr Anstieg ergibt dann den n-Wert. Je steiler nun diese Kurve ansteigt, desto stärker verfestigt sich der Werkstoff unter der Verformung. Im Allgemeinen weist ein n-Wert größer als 0,22 auf eine zufriedenstellende Streckziehfähigkeit hin.

Beispiele von n-Werten verschiedener Materialien

Stahl n-Wert
Tiefziehstahl DC04 ~0,22
IF-Stahl DC06 ~0,24
Isotroper Stahl H250G1 ~0,19
TRIP-Stahl TRIP700 ~0,25
Dualphasenstahl H300X ~0,15
Nichtrostender Stahl X5CrNi18-10 ~0,37
Aluminium AlMg5Mn (weich) ~0,32
Aluminium AlSi1,2Mg0,4 (T4) ~0,36
Kupfer Cu 0,3 - 0,4
Bronze CuSn 0,3-0,6
Messing CuZn37 weich ~0,44

 

n-Wert Ermittlung mit dem videoXtens T-160 HP

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