Fließgrenzen

Fließgrenze, auch yield strength genannt, ist der Stresspegel, bei dem ein Material anfängt, plastisch zu verformen, das heißt nach dem Entlasten dauerhaft seine Form beibehält. In vielen Metallen existiert ein deutlicher Fließpunkt mit Oberem und Unterem Fließpunkt; bei manchen Stählen sind Lüders-Bahnen sichtbar, wenn das Material zu fließen beginnt.

Bei Materialien ohne klaren Fließpunkt wird die Fließgrenze über eine Versuchsdefinition festgelegt, häufig über die 0,2%-Offset-Methode. Dabei wird der Stress bestimmt, bei dem eine plastische Verformung von 0,2 Prozent einsetzt. So erhält man eine reproduzierbare Größe, auch wenn kein glatter Übergang vom elastischen zum plastischen Bereich vorliegt.

Messung: Die Fließgrenze wird überwiegend aus einem Zugversuch nach Normen wie DIN EN ISO 6892-1 ermittelt. Aus dem Spannungs-Dehnungs-Diagramm wird der Punkt abgeleitet, an dem plastische Verformung beginnt; bei Bedarf erfolgt die Bestimmung über den 0,2%-Offset, auch wenn der Kurvenverlauf nicht eindeutig ist.

Bedeutung: Sie ist eine zentrale Werkstoffkenngröße im Maschinenbau und in der Strukturmechanik. Sie dient zur Dimensionierung, damit Bauteile unter Betriebsbelastung keine bleibenden Verformungen erfahren. Die Fließgrenze liegt unter der Zugfestigkeit (ultimate tensile strength) und wird durch Temperatur, Dehnrate, Wärmebehandlung und Vorverformung beeinflusst. Bei spröden Materialien kann es vorkommen, dass kein signifikanter Fließbereich vorhanden ist.

Zusammenhang: Die Fließgrenze ist eng mit dem Fließverhalten verbunden, das beschreibt, wie der Stoff beim fortgesetzten plastischen Verformen seinen Widerstand erhöht. In Konstruktionscodes wird häufig die Fließgrenze als Trag- bzw. Sicherheitseinschränkung verwendet.