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Duktilität: Materialeigenschaft, Messung und Ingenieursbedeutung

Definition

Duktilität ist die Fähigkeit eines Materials, signifikante plastische Verformung vor dem Bruch zu durchlaufen. Ein duktiles Material kann zu Drähten gezogen oder ohne Bruch geformt werden.

Quantitative Maßnahmen

  • Prozentuale Verlängerung: (Endgültige Messlänge – Ursprünglich) / Ursprünglich × 100 %.
  • Flächenreduktion: (Ursprüngliche Fläche – Minimale Fläche am Bruch) / Ursprünglich × 100 %.

Duktil vs. Spröde Materialien

DuktilSpröde
Die meisten Metalle (Au, Ag, Cu, Al, Weichstahl)Keramik, Glas, Grauguss, Beton
Viele Polymere (PE, PP, Kautschuk)Einige Polymere (PS, PMMA bei Raumtemperatur)
Streckgrenze vor BruchBruch nahe der Elastizitätsgrenze
Hohe EnergieaufnahmeNiedrige Energieaufnahme

Ingenieursbedeutung

  • Umformvorgänge: Walzen, Schmieden, Extrudieren, Ziehen, Stanzen.
  • Strukturelle Sicherheit: Duktiler Bruch warnt (Fließen, Einziehen); spröder Bruch ist plötzlich.
  • Erdbebendesign: Duktile Bewehrung ermöglicht Energiedissipation bei Erdbeben.
  • Druckbehälter: Leck-vor-Bruch-Kriterium basiert auf Duktilität.

Faktoren, die Duktilität beeinflussen

  • Temperatur (↑T → ↑Duktilität bei Metallen; DBTT für Stähle).
  • Verformungsgeschwindigkeit (↑Rate → ↓Duktilität).
  • Mikrostruktur: Korngröße, Phasenverteilung, Verunreinigungen.
  • Kerben/Spannungskonzentratoren reduzieren scheinbare Duktilität.
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