Funktionalität

Die Elastizität eines Materials gibt an, wie leicht es sich bei Einwirkung einer Kraft in der Länge verändert. Ein Material ist elastisch, wenn es sich bei Einwirkung einer Kraft verformt. Diese Verformung ist nicht dauerhaft. Das bedeutet, dass das Material seine ursprüngliche Form wieder annimmt, sobald die Kraft nicht mehr einwirkt. Die Elastizität eines Materials wird im Elastizitätsmodul E (N/mm²), auch Elastizitätsmodul genannt, ausgedrückt.

Es ist wichtig, zu wissen, mit welcher Kraft an einem Produkt aus einem bestimmten Material gezogen werden kann, ohne dass dieses bricht. Das Material verformt sich elastisch bis zur Streckgrenze (Re). Danach verformt sich das Material dauerhaft („plastisch“). Die Zugfestigkeit ist die maximale mechanische Spannung, die in einem Material auftritt, wenn es nach der plastischen Verformung bricht. Die Zugfestigkeit wird in MPa ausgedrückt.

Praktisch gesehen spielt die (0,2%) Streckgrenze eine wichtigere Rolle. Ab der Streckgrenze (Re) verformt sich das Material plastisch. Die Verformung des Materials ist unerwünscht, da sich Funktionalität, Festigkeit und Sicherheit des Produkts in diesem Fall nicht gewährleisten lassen. Die maximale Streckgrenze wird in N/mm² angegeben.

Die Härte eines Materials ist der Widerstand, den das Material der dauerhaften mechanischen Verformung entgegensetzt. Sie bestimmt entscheidend, in welchem Maße ein Material beständig gegen Verschleiß ist. Zur Bestimmung der Härte gibt es verschiedene Verfahren. Die gängigsten Messmethoden sind:

• Brinell (Einheit: HB)
• Vickers (Einheit: HV)
• Rockwell (Einheit: HRB oder HRC)

Die Härte wird gemessen, indem eine harte Spitze oder eine Kugel mit Standardabmessungen an ein Material gedrückt wird. Anschließend wird die Größe der Vertiefung gemessen, die sich in dem getesteten Material gebildet hat. Während die Messspitze in das Material gedrückt wird, nimmt die Kontaktfläche allmählich zu. Dadurch nimmt der Druck der Spitze auf das Material ab, und zwar bis zu dem Moment, in dem die Spitze nicht weiter in das Material eindringt. Das Ausmaß des Eindrucks gibt den Härtewert an.

Ein verschleißfester Stahl ist eine Stahlsorte mit hohem Widerstand gegen Verschleiß durch Reibung. Die Verschleißfestigkeit wird durch Härtung des Materials erhöht. Ein Material mit hoher Härte wird ein Material mit niedrigerer Härte verschleißen.

Die Sprödigkeit eines Materials bezeichnet seine Eigenschaft, ohne viel Dehnung zu brechen. Ein spröder Bruch ist ein Bruch, bei dem das Material wenig Energie benötigt, um zu brechen. Sprödes Material bricht bei einer bestimmten Zugspannung sofort.

Die Zähigkeit eines bestimmten Materials sagt etwas über die Art und Weise aus, in der dieses unter mechanischer Belastung bricht. Zähes Material verformt sich unter zunehmender mechanischer Spannung schließlich plastisch. Danach kann die Belastung noch weiter zunehmen, ohne dass es sofort zum Bruch kommt. Zähes Material verformt sich stark, bevor es bricht. Die Zähigkeit gibt auch an, wie groß der Widerstand gegen den Fortschritt von Kerben und Rissen ist.

In der Praxis wird die gewünschte Bruchzähigkeit eines Materials mit dem Kerbschlagwert angegeben. Der Kerbschlagwert gibt die Energie an, die nötig ist, um einen Stab zu brechen. Zähe Materialien haben folglich einen höheren Kerbschlagwert als spröde.

Korrosion, besser bekannt als „Rost“, ist die Zersetzung von Metallen durch Einwirkung ihrer Umgebung. Sobald Metalle in Kontakt mit Luft kommen, gehen sie eine Verbindung mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff ein. Dieser Prozess wird Oxidation genannt. Rost ist das rotbraune Material, das entsteht, wenn Eisen mit Sauerstoff bei Vorhandensein von Wasser reagiert. Rosten ist der häufig verwendete Begriff für eine Form von Korrosion eisenhaltiger Materialien wie Stahl. Korrosion führt zu einem Verlust an Festigkeit. Die Korrosionsprodukte bröckeln ab und die Metalle werden dünner. Rost kann sogar Löcher in Produkte fressen.

Nicht rostender Stahl, der auch Edelstahl oder Stainless Steel (SS) genannt wird, ist eine Stahllegierung, die gegen Korrosion beständig ist. Edelstahllegierungen bestehen u.a. aus Nickel (Ni) und Chrom (Cr). Durch Zusatz von Chrom zu einer Stahllegierung wird an der Oberfläche eine Chromoxidschicht aufgebaut. Dadurch wird die Oberfläche beständiger gegen Korrosion.

Die Säurebeständigkeit ist der maximale Säuregehalt, den ein Material absorbieren kann, ohne im Laufe der Zeit zu verschleißen. Denken Sie hierbei etwa an Flüssigkeiten wie Natriumchlorid. CIREX kann Sie im Hinblick darauf beraten, welche Materialien zur Verwendung in einem sauren Milieu geeignet sind. Dabei können wir Ihnen auch eventuell erforderliche Oberflächenbehandlungen empfehlen.

Stahl dehnt sich, genau wie die meisten anderen Materialien, bei Erwärmung aus und zieht sich bei Abkühlung zusammen. Das Maß, in dem sich ein Material zusammenzieht oder ausdehnt, wird durch den thermischen Dehnungskoeffizienten angegeben. Der thermische Dehnungskoeffizient wird pro °C ausgedrückt.

Die meisten Materialien dehnen sich bei Erwärmung aus, haben also einen positiven Dehnungskoeffizienten. Bei höheren Temperaturen vibrieren die Moleküle stärker, wodurch sie mehr Raum einnehmen (das Volumen wird größer). Je stärker die Atome aneinander gebunden sind, desto niedriger ist der Dehnungskoeffizient. Stahl hat im Allgemeinen einen hohen Dehnungskoeffizienten.

Von hitzebeständigem Material sprechen wir, wenn die Stahllegierung auch unter Einwirkung von sehr hohen Temperaturen ihre mechanischen Eigenschaften beibehält. Hitzebeständige Stahlsorten sind sehr beständig gegen Oxidation und den Einfluss heißer Gase und Verbrennungsprodukte bei Temperaturen von über 600 °C. Diese Metalle behalten ihre Form, ihre Funktionalität und ihr Aufmaß auch dann bei, wenn sie sehr hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Legierungselemente, die die Hitzebeständigkeit fördern, sind u.a. Nickel (Ni) und Chrom (Cr).