Sprödigkeit

Sprödigkeit bezeichnet in der Werkstoffkunde die Eigenschaft eines Materials, bei Belastung zu versagen, ohne nennenswerte plastische Verformung zu zeigen. Spröde Materialien brechen oft abrupt und mit geringer Energieaufnahme, wodurch die Bruchfläche glatte Erscheinungen aufweist. Sprödigkeit steht im Gegensatz zur Zähigkeit, die die Fähigkeit beschreibt, Energie durch Verformung zu absorbieren.

Ursachen und Einflussfaktoren sind vielfältig. Die Mikrostruktur und das Vorhandensein von Fehlern oder Rissen begünstigen spröden Bruch. Temperatur, Ladegeschwindigkeit und Umgebungsbedingungen spielen eine zentrale Rolle: bei niedrigen Temperaturen oder hohen Ladegeschwindigkeiten neigen viele Materialien stärker zur Sprödigkeit, während wärmere Temperaturen bzw. langsame Lasten oft duktileres Verhalten fördern. Keramiken, Gläser und viele Gusswerkstoffe zeigen typischerweise sprödes Verhalten; auch einige Metalle können spröde werden, etwa bei ungünstiger Wärmebehandlung oder in bestimmten Legierungen. Das Griffithsche Kriterium erklärt grob, dass sich Risse aus vorhandenen Fehlern ausbreiten können, wodurch Brüche bei vergleichsweise niedrigen Spannungen auftreten.

Messung und Kennwerte erfolgen unter anderem durch Charpy- oder Izod-Schlagbiegeversuche sowie durch Kenngrößen wie die Bruchzähigkeit K_IC. Der Zusammenhang zwischen Sprödigkeit, Zähigkeit und Bruchmechanik ist zentral für das Design: Bauteile müssen so bemessen werden, dass sie unter erwarteten Temperaturen, Belastungen und Flächenrisiken nicht spröde versagen. Strategien zur Reduktion von Sprödigkeit umfassen Legierungsanpassungen, feineres Gefüge, Zähigkeitssteigerungen durch Zähigkeitsvermittelnde Phasen sowie geeignete Wärmebehandlung.