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Zugfestigkeit Rm

Die Zugfestigkeit Rm (auch Rei├čfestigkeit) ist ein Werkstoffkennwert f├╝r die Bewertung des Festigkeitsverhaltens. Die Zugfestigkeit (englisch: tensile strength) bezeichnet die maximale mechanische Zugspannung, mit der eine Probe belastet werden kann. Beim ├ťberschreiten der Zugfestigkeit versagt der Werkstoff: Die Aufnahme von Kr├Ąften nimmt ab, bis die Materialprobe schlie├člich rei├čt. Allerdings verformt sich der Werkstoff bereits vor dem Erreichen der Zugfestigkeit plastisch, d.h. bleibend.

Wie wird die Zugfestigkeit berechnet?

Die Zugfestigkeit Rm wird mit Hilfe des Zugversuchs bestimmt (z.B. nach der Normenserie ISO 6892 (f├╝r metallische Werkstoffe) oder nach der Normenserie ISO 527 (f├╝r Kunststoffe und Composites)). 

Sie berechnet sich aus der maximal erreichten Zugkraft Fm und der Probenquerschnittsfl├Ąche zu Beginn des Zugversuches:  
Zugfestigkeit Rm = maximale Zugkraft Fm / Probenquerschnittsfl├Ąche S0

Die Zugfestigkeit wird in MPa (Megapascal) oder N/mm┬▓ angegeben. 

Im Spannung-Dehnung-Diagramm (auch Spannung-Dehnung-Kurve) werden die Zugspannung an der Probe ├╝ber ihre relative L├Ąngen├Ąnderung im Zugversuch aufgetragen.

Aus dieser Kurve k├Ânnen die verschiedenen Kennwerte f├╝r den zu pr├╝fenden Werkstoff bestimmt werden; beispielsweise das elastische Verhalten oder eben die Zugfestigkeit. Im Spannung-Dehnung-Diagramm ist die Zugfestigkeit der maximale Spannungswert, der beim Zugversuch nach dem Wiederanstieg der Zugspannung erreicht wird.

Zugfestigkeit bei unterschiedlichen Werkstoffen

Im Bild rechts werden im Spannung-Dehnung-Diagramm Beispiele f├╝r unterschiedliche Werkstoffe mit ihren Kurven und ihren Zugfestigkeiten Rm dargestellt.

Die Zugfestigkeit bei unterschiedlicher Material-Verfestigung

F├╝r metallische Werkstoffe mit ausgepr├Ągter Streckgrenze ist die H├Âchstzugkraft als h├Âchste erreichte Kraft nach der oberen Streckgrenze definiert. Die h├Âchste Zugkraft nach ├ťberschreiten der Streckgrenze kann bei schwach verfestigenden Werkstoffen auch unterhalb der Streckgrenze liegen, d.h. die Zugfestigkeit ist in diesem Fall kleiner als der Wert f├╝r die obere Streckgrenze.

Im Bild rechts wird im Spannung-Dehnung-Diagramm eine Kurve mit hoher Verfestigung (1) und mit sehr geringer Verfestigung (2) nach der Streckgrenze dargestellt.

F├╝r Kunststoffe mit Streckpunkt und nachfolgendem Spannungsfall entspricht dagegen die Zugfestigkeit der Spannung am Streckpunkt.

Weitere Kennwerte zur Bewertung der Festigkeitseigenschaften

F├╝r die Bewertung der Festigkeitseigenschaften werden neben der Zugfestigkeit auch obere und untere Streckgrenzen und Dehngrenzen sowie Bruchfestigkeiten bzw. Rei├čfestigkeiten ermittelt.

Mit Streckgrenze wird allgemein die Spannung beim ├ťbergang von der elastischen in die plastische Verformung bezeichnet. Sie ist der Oberbegriff f├╝r Elastizit├Ątsgrenze, obere und untere Streckgrenze (im Zugversuch), Quetschgrenze oder Stauchgrenze (Druckversuch), Biegegrenze (Biegeversuch) oder Verdrehgrenze (Torsionsversuch).

Dehngrenzen dagegen sind Spannungen, die schon eine bestimmte bleibende oder auch die Gesamtdehnung beinhalten. Sie werden bei metallischen Werkstoffen zur Kennzeichnung des stetigen ├ťbergangs vom elastischen in den plastischen Bereich verwendet.

Der Begriff Flie├čgrenze ist in der Rheologie gebr├Ąuchlich und bezeichnet den Spannungswert, ab dem ein Flie├čen des Werkstoffes (vor allem bei Kunststoffen) einsetzt. Das Flie├čen ist dadurch gekennzeichnet, dass mit ├ťberschreiten der Flie├čgrenze eine plastische, also irreversible Verformung des Werkstoffes stattfindet.

Nach Erreichen der H├Âchstkraft Fm nimmt bei vielen Werkstoffen mit zunehmender Dehnung die Kraft und damit die nominelle Zugspannung ab, bis die Probe bricht bzw. rei├čt. Die auf die Anfangsquerschnittsfl├Ąche bezogene Bruchkraft wird auch als Bruch- oder Rei├čfestigkeit bezeichnet. Sie ist insbesondere f├╝r Kunststoffe eine wichtige Kenngr├Â├če. Bei spr├Âden metallischen Werkstoffen, Elastomeren oder auch z├Ąhen Kunststoffen ohne Streckgrenze bzw. Streckpunkt entspricht h├Ąufig die Rei├čfestigkeit der Zugfestigkeit.

Beispielwerte f├╝r die Zugfestigkeit von metallischen Werkstoffen

Werkstoffname     Werkstoff Nr.  alte Bez.  Rm  Rp0,2
S235JR  1,0037 St37-2 360  235
S275JR  1,0044 St44-2 430 275
S355J2G3  1,0570 St52-3N 510  355
C22E  1,1151 Ck22  500  340
28Mn6  1,1170 28Mn6  800  590
C60E  1,1221   850  580
X20Cr13  1,4021   750  550
X17CrNi16-2 1,4057   750  550
X5CrNi18-10 1,4301 V2A  520  210
X2CrNiMo17-12-2 1,4404 V4A  520  220
X2CrNiMoN17-13-3 1,4429   580  295
30CrNiMo8  1,6580   1250  1050
34CrMo4  1,7220 34CrMo4  1000  800
42CrMo4  1,7225   1100  900
S420N  1,8902 StE420 520  420

Weitere Informationen zum Zugversuch

Streckgrenze

Die Streckgrenze wird im Zugversuch als Spannung ermittelt, bis zu der bei einem Werkstoff keine dauerhafte plastische Verformung auftritt.
zu Streckgrenze

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 Zugfestigkeit

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