Streckgrenze – Was versteht man darunter?

Als Streckgrenze Re bezeichnet man eine Werkstoffkenngröße. Die Streckgrenze gibt die maximale mechanische Spannung an, bis zu der ein Werkstoff bei einer einachsigen Belastung verformbar ist, ohne bleibende plastische Verformungen zu erleiden. Bestimmt wird der Werkstoffkennwert mithilfe Zugversuchs, ist jedoch auf diese Art und Weise bei vielen Werkstoffen, wie z.B. niedriglegierten Stählen, nicht genau festzulegen. Deshalb kommt stattdessen die 0,2-%-Dehngrenze zum Einsatz.

Wird die Dehngrenze überschritten, kommt es zu sichtbaren und dauerhaften plastischen Verformungen und Bauteile und Werkstoffe können nicht mehr sicher eingesetzt werden.

Wie wird die Streckgrenze bei Stählen bestimmt?

Durch Cottrellwolken kann bei einigen Werkstoffen die Streckgrenze nicht genau festgelegt werden. Somit kommt es zu der Bildung einer ausgeprägten Streckgrenze und der Unterscheidung zwischen unterer und oberer Streckgrenze. Dieses Phänomen tritt lediglich bei niedrig- und unlegierten Stahlsorten auf.
Spgs-Dehnungs-Kurve Streckgrenze.svg
Von freisein in der Wikipedia auf Deutsch, CC BY-SA 3.0, Link

Obere Streckgrenze

Die obere Streckgrenze ReH bezeichnet die Spannung, ab der eine plastische Verformung eines Werkstoffs beginnt. Ebenfalls handelt es sich um die höchste Spannung, bevor ein erster Abfall und ein Fließen der Spannung einsetzt. Der unterste Punkt hierbei ist die untere Streckgrenze. 

Die obere Streckgrenze kann mithilfe des Spannungs-Dehnung-Diagramms bestimmt werden.

Untere Streckgrenze

Als untere Streckgrenze ReL wird die niedrigste Spannung während des Fließens nach dem Erreichen der oberen Streckgrenze bezeichnet. Das Fließen ist die Folge des wiederholten Losreißens der durch Cottrellwolken festgepinnten Versetzungen. Einschwingerscheinungen dürfen bei der Berechnung nicht berücksichtigt werden.

Lüdersdehnung

Die Lüdersdehnung ist ein Streckgrenzeneffekt, der nur bei einer ausgeprägten Streckgrenze auftritt. Unter der Lüdersdehnung versteht man den plastischen Dehnungsanteil, der durch die Versetzungsbewegung durch den Werkstoff bei einer konstanten Belastung einsteht. Im Spannungs-Dehnungs-Diagramm ist die Lüdersdehnung am zickzackförmigen Verlauf zu erkennen. Die austretenden Versetzungen hinterlassen sichtbare Spuren an der Oberfläche des Werkstoffs, die als Lüdersbänder bezeichnet werden.

Was ist eine Dehngrenze?

Die Dehngrenze wird auch als Ersatzstreckgrenze bezeichnet und kann mithilfe des Spannungs-Dehnungs-Diagramm genau bestimmt werden. Sie kommt demnach bei Werkstoffen zum Einsatz, die über keine ausgeprägte Streckgrenze verfügen. Da bei solchen Werkstoffen eine ständiger Wechsel zwischen einem elastischen und plastischen Bereich stattfindet, wird die 0,2-%-Dehngrenze verwendet. Es handelt sich hierbei um die Spannung, bei der, nach Entlastung, eine dauerhafte Dehnung von 0,2 % erreicht wird.

Verwendet wird die 0,2-%-Dehngrenze bei kaltgewalzten und kaltumgeformten Werkstoffen, da diese keine ausgeprägte Streckgrenze haben. Bei stark duktilen Werkstoffen, wie in etwa Kunststoffen, wird in manchen Fällen eine 2-%-Dehngrenze angegeben, da wegen der Viskoplastizität solcher Werkstoffe die 0,2-%-Dehngrenze nur unzureichend bestimmt werden kann.

Streckgrenzenverhältnis

Das Streckgrenzenverhältnis gibt an, wie stark ein Werkstoff elastisch beansprucht werden kann und ist der Quotient aus Streckgrenze und Zugfestigkeit. Das Verhältnis ist ein Maß für die Verformbarkeit eines Werkstoffs. Werkstoffe mit einem hohem Verformungsvermögen zeigen ein niedriges Streckgrenzenverhältnis.