Fließspannungen

Fließspannungen bezeichnen in der Werkstoffkunde die Spannungen, die erforderlich sind, damit ein Material plastisch fließt, also dauerhaft formbar bleibt, unter gegebenen Bedingungen von Temperatur, Verformgeschwindigkeit und Dehnung. Sie werden aus Spannungs-Dehnungs-Kurven gewonnen, meist in uniaxialen Zugversuchen, und bilden die Fließkennlinie eines Werkstoffs. Die Fließspannung hängt von der plastischen Dehnung ab und steigt typischerweise durch Verfestigung mit zunehmender Dehnung; gleichzeitig lässt sie sich durch Temperatur und Verformgeschwindigkeit beeinflussen.

Die Fließkennlinie Sigma(Epsilon_p) beschreibt die Abhängigkeit der Fließspannung vom plastischen Dehnungsanteil. In der Praxis wird häufig die Fließspannung bei bestimmten Bedingungen definiert, etwa als die Spannung, die benötigt wird, um eine definierte plastische Dehnung zu erreichen; in vielen Anwendungen wird auch die 0,2-Prozent-Offset-Grenze genutzt, um eine Grenzspannung zwischen elastischem und plastischem Verhalten festzulegen.

Einflussfaktoren auf die Fließspannung sind vor allem Temperatur, Dehnungsrate und die Mikrostruktur des Materials. Höhere Temperaturen senken die Fließspannung, da der substratanische Widerstand der Versetzungen abnimmt; höhere Dehnungsraten erhöhen sie aufgrund der Rate-Sensitivität vieler Materialien. Die Fließspannung wird zudem von Legierung, Gefüge, Kornstruktur und Wärmebehandlung beeinflusst.

Modelle zur Beschreibung der Fließspannung reichen von einfachen Verfestigungsgesetzen (z. B. die Hollomon-Beziehung sigma = K * epsilon^n für die Arbeitshärtung) bis zu komplexeren, temperatur- und belastungsabhängigen Stoffgesetzen. Solche Modelle dienen der Prognose von Umformkräften und der Auslegung von Fertigungsprozessen.

Verwandte Begriffe sind Fließgrenze, Yield Strength, und Verfestigungsmechanismen.