Materialfestigkeit

Materialfestigkeit bezeichnet die Fähigkeit eines Werkstoffs, äußeren mechanischen Belastungen standzuhalten, ohne dauerhafte Verformung oder Versagen. Sie umfasst verschiedene Arten von Festigkeit, darunter Zug-, Druck-, Biege-, Scher- und Schlagfestigkeit sowie Ermüdungsfestigkeit.

Wichtige Größen sind die Fließgrenze (Streckgrenze) und die Zugfestigkeit (Spannungsresistenz bis zum Bruch). Am Spannungs-Dehnung-Verlauf erkennt man das elastische, plastische Verhalten sowie den maximalen Verlauf (Zugfestigkeit) und den Bruchpunkt. Die Festigkeit ist von Struktur, Temperatur, Belastungsdauer und Umgebungsbedingungen abhängig.

Prüfverfahren erfolgen unter standardisierten Bedingungen: Der Zugversuch nach DIN EN ISO 6892 bestimmt Zugfestigkeit und Dehnung; weitere Methoden messen Druck-, Biege- und Scherfestigkeit. Ermüdungs- und Kerbschlagprüfungen liefern Informationen zu Lebensdauer und Zähigkeit; Härteprüfungen korrelieren indirekt mit Festigkeit, bieten aber keine umfassende Vorhersage.

Anwendung findet die Festigkeit in der Bauteilgestaltung, wo sie zusammen mit Zähigkeit, Temperaturverhalten und Korrosionsbeständigkeit bewertet wird. Verschiedene Materialien weisen unterschiedliche Festigkeitseigenschaften auf; Metalle, Keramiken und Polymere unterscheiden sich stark in ihrem Festigkeitsverhalten, ebenso wie Legierungen und Wärmebehandlungen.

In der Praxis bedeutet Festigkeit nicht nur maximale Belastbarkeit, sondern das Verhältnis von Festigkeit zu Zähigkeit, sowie Berücksichtigung von Sicherheitsfaktoren und Betriebsdauer.