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Streckgrenze Re

Obere Streckgrenze und untere Streckgrenze

Die Streckgrenze Re (englisch yield strength) ist ein Werkstoffkennwert und wird mit Hilfe des Zugversuchs (z.B. Normenserie ISO 6892 (f├╝r metallische Werkstoffe) oder Normenserie ISO 527 (f├╝r Kunststoffe und Composite)) ermittelt. Die Streckgrenze wird in MPa (Megapascal) oder N/mm┬▓ angegeben.

Was beschreibt die Streckgrenze?

H├Ąufig kann eine obere Streckgrenze ReH und eine untere Streckgrenze ReL bestimmt werden.

Die obere Streckgrenze bezeichnet die Spannung, bis zu der bei einem Werkstoff bei Zugbeanspruchung keine dauerhafte plastische Verformung auftritt. Der Werkstoff verformt sich zwar, doch nach dem Zur├╝cknehmen der Zugspannung kehrt er wieder in die urspr├╝ngliche Form zur├╝ck. Bei ├ťberschreiten der oberen Streckgrenze beginnt die plastisch, also bleibende Formver├Ąnderung; im Zugversuch wird die Probe irreversibel verl├Ąngert.

Aus der Streckgrenze Re und der Zugfestigkeit Rm kann das Streckgrenzenverh├Ąltnis berechnet werden: 
Re / Rm

Das Streckgrenzenverh├Ąltnis ist ein Ma├č f├╝r die Kaltverfestigung (strain hardening) bis zur Zugfestigkeit. Das Streckgrenzenverh├Ąltnis gibt damit an, wie viel Zugspannungsspielraum f├╝r eine Konstruktion zur Verf├╝gung steht, bis das Versagen des Werkstoffes deutlich einsetzt.  

Oftmals ist die Streckgrenze bei Werkstoffen nicht ausgepr├Ągt und somit im Zugversuch nicht eindeutig zu ermitteln. In diesen F├Ąllen werden dann die sogenannten Ersatzstreckgrenzen oder Dehngrenzen bestimmt. In der Regel wird die Dehngrenze bei 0,2 % plastischer Dehnung bestimmt, daher auch die Bezeichnung der Kenngr├Â├če mit Rp 0,2.

Obere Streckgrenze ReH

Als obere Streckgrenze ReH wird die gr├Â├čte Spannung vor ihrem deutlichen ersten Abfall bezeichnet. Ab diesem Punkt wird der Werkstoff plastisch verformt. Bei stark ausgepr├Ągten Streckgrenzen beginnt ein Flie├čen des Werkstoffes wobei die Spannung leicht zur├╝ckgeht, die Dehnung aber weiter zunimmt. Die w├Ąhrend des Flie├čens geringste Zugspannung entspricht der unteren Streckgrenze ReL. Dieser Effekt tritt ausschlie├člich bei nichtlegierten oder niedriglegierten St├Ąhlen auf.

Die obere Streckgrenze ist die h├Âchste Zugspannung vor dem Flie├čen und ist durch die Metallzugnorm ISO 6892-1 wie folgt definiert: Nach Erreichen des Spannungsmaximums muss eine Spannungsabnahme von mindestens 0,5 % erfolgen und ein nachfolgendes Flie├čen von mindestens 0,05 % ohne dass die Zugspannung erneut die obere Streckgrenze ├╝berschreitet.

Obere Streckgrenze berechnen

Die obere Streckgrenze ReH wird aus dem Spannung-Dehnung-Diagramm des Zugversuchs bestimmt:

Obere Streckgrenze ReH = Kraftmaximum bei der oberen Streckgrenze FeH / Probenanfangsquerschnitt S0

Untere Streckgrenze ReL

Die untere Streckgrenze ReL ist die kleinste Spannung im Bereich des Flie├čens des Werkstoffes im Anschluss an die obere Streckgrenze ReH, wobei Einschwingerscheinungen (z.B. durch die Kraft├Ąnderung) nicht ber├╝cksichtigt werden d├╝rfen.

F├╝r den Fall, dass keine obere Streckgrenze erkannt wird (der Kraftabfall ist kleiner 0,5 %) oder das Flie├čen erfolgt bei einer etwa konstanten Kraft ├╝ber einen gr├Â├čeren Bereich, wird dieser Spannungswert allgemein nur mit Streckgrenze Re bezeichnet.

Untere Streckgrenze berechnen

Die untere Streckgrenze ReL wird aus dem Spannung-Dehnung-Diagramm des Zugversuchs bestimmt: 

Untere Streckgrenze ReL = Kraft bei der unteren Streckgrenze FeL / Probenanfangsquerschnitt S0

Was ist die Mindeststreckgrenze?

Die Mindeststreckgrenze ist zum einen der Wert f├╝r die minimale Streckgrenze, die f├╝r einen bestimmten Werkstoff mit entsprechender W├Ąrmebehandlung stabil erreicht oder ├╝berschritten wird, zum anderen ein maximaler Zugspannungswert, der bei der Konstruktion von Bauteilen und Tragwerken zugrunde gelegt werden muss, damit eine dauerhafte Verformung im vorgesehenen Einsatz der Bauteile und Tragwerke sicher vermieden werden kann.

Die Mindeststreckgrenze wird also f├╝r den Werkstofflieferanten zum Minimalwert, den es zu erreichen gilt, f├╝r den Werkstoffanwender zum Maximalwert, den es bei der Konstruktion nicht zu ├╝berschreiten gilt.

Was bedeutet die Streckgrenze bei Stahl?

Die Streckgrenze bedeutet das Ende des elastischen Verhaltens des Werkstoffes und den Beginn des plastischen Verhaltens. Das hei├čt, dass mit ├ťberschreiten der Streckgrenze der Werkstoff irreversibel, also dauerhaft plastisch, verformt wird.

In aller Regel sind Bauteile und Konstruktionen bei auch nur lokalen oder teilweisen ├ťberschreitungen der Streckgrenze nicht mehr sicher einsetzbar.

Dehngrenze

Die Dehngrenze ist eine sogenannte Ersatzstreckgrenze. Sie kommt vor allem bei Werkstoffen zu Einsatz, die keine ausgepr├Ągte Streckgrenze haben. Durch den kontinuierlichen ├ťbergang zwischen dem elastischen und dem plastischen Bereich des Werkstoffes kann die Streckgrenze nicht eindeutig gemessen werden. H├Ąufig kommt dann eine Dehngrenze mit 0,2% zum Einsatz.

Was ist die Dehngrenze Rp0,2?

Die Dehngrenze Rp0,2 ist die Zugspannung im einaxialen Zugversuch, bei der die plastische Extensometer-Dehnung einem Prozentanteil von 0,2 % der Extensometer-Messl├Ąnge entspricht. Die Probe wurde also - bezogen auf die Anfangsl├Ąnge - um 0,2 % im plastischen Bereich gedehnt. 

Kaltgewalzte oder kaltumgeformte Werkstoffe haben keine ausgepr├Ągte Streckgrenze. F├╝r diese Werkstoffe wird in der Regel eine 0,2 %-Dehngrenze (Rp0,2) bestimmt und angegeben. Diese 0,2 %-Dehngrenze kann immer eindeutig aus dem Spannung-Dehnung-Diagramm ermittelt werden (was bei einer oberen Streckgrenze nicht immer der Fall ist).

Weitere Informationen zum Zugversuch

Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit wird im Zugversuch als maximale mechanische Zugspannung ermittelt.
zu Zugfestigkeit

Zugversuch

Der Zugversuch dient der Charakterisierung des Festigkeits- und Verformungsverhaltens bei Zugbeanspruchung.
zu Zugversuch

Zugversuch Metall ISO 6892-1

Beschreibung des Zugversuchs an Metall nach ISO 6892-1 bei Raumtemperatur.
zu Zugversuch Metall ISO 6892-1

Zugversuch nach ISO 527

ISO 527-1, ISO 527-2
Der Zugversuch an Kunststoffen nach ISO 527-1 und ISO 527-2 liefert wesentliche mechanische Eigenschaften, wie Zugspannung, Dehnung, Zugmodul, Streckpunkt, Bruchpunkt und die Poissonsche Zahl.
zu Zugversuch nach ISO 527

Pr├╝fmaschinen zur Ermittlung der Streckgrenze und Dehngrenze

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