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Zugfestigkeit - Werkstoffkennwert

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Die Zugfestigkeit ist ein Werkstoffkennwert, der nicht nur bei einer Belastung auf Zug von Bedeutung ist. Er sagt aus, wie stark ein Werkstoff maximal belastbar ist. Wird der Wert der Zugfestigkeit überschritten versagt der Werkstoff. Es ist zu beachten, dass sich der Werkstoff bereits vor dem Erreichen der Zugfestigkeit plastisch (also bleibend) verformt.
Für die mechanische Auslegung von Bauteilen und Konstruktionen ist der Mindestwert bzw. der gewährleistete Wert der Zugfestigkeit relevant. Dieser Wert wird für die Festigkeitsberechnung verwendet (neben weiteren relevanten Werten natürlich).

Zugfestigkeit:
- Formelzeichen (bei Metallen):  Rm
- SI-Einheit:  MPa (Megapascal) (= N/mm²)

Die Zugfestigkeit wird in N/mm2 (Kraft pro Fläche) gemessen und ist somit eine Spannung. Das bedeutet, dass man hier eine Kraft betrachtet, die sich gleichmäßig über den Querschnitt eines Körpers (Bauteils) verteilt.
Die Zugfestigkeit sagt damit aus, bei welcher Kraft ein Werkstück mit einem bestimmten Querschnitt und bestehend aus einem bestimmten Werkstoff versagt, wenn es auf Zug belastet wird.

Spannungs-Dehnungs-Diagramm

Abbildung: Zugfestigkeit von Stahl in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellt

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Beispiel – Stahl S235JR

Zur Veranschaulichung des Begriffs Zugfestigkeit und seiner Bedeutung hier ein Beispiel:

Wir nehmen einen Stück Stahl als Probekörper, um damit in einem Zugversuch seine Zugfestigkeit zu ermitteln. Das die Zugfestigkeit werkstoffspezifisch ist, ist es wichtig zu wissen, aus welchem Werkstoff die Probe besteht. In unserem Fall soll die Probe aus dem Baustahl S235JR (früher St37-2) bestehen.
Der Stahl S235JR hat laut Materialdaten eine Mindest-Zugfestigkeit von 370 N/mm2. Die Probe dürfte also frühestens bei einer Zugbelastung von 370 N (bzw. 37,7 kg) pro Millimeter Querschnittsfläche versagen.

Wie schon weiter ob geschrieben, tritt bereits vor dem Versagen der Probe eine bleibende Verformung auf. In der mechanischen Auslegung von Bauteilen und Konstruktionen ist eine irreversible Verformung in der Regel nicht zulässig. Daher wird in erster Linie nicht mit der Mindestzugfestigkeit des Werkstoffs gerechnet, sondern mit seiner Mindeststreckgrenze (Re).

Streckgrenze bzw. Dehngrenze
- Formelzeichen (bei Metallen): Rp bzw. Re
- SI-Einheit: MPa (Megapascal) (= N/mm²)

Zugfestigkeit und Steckgrenze werden in einem sogenannten Zugversuch für jeden Werkstoff spezifisch ermittelt.

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2009 Maschinenbau-Wissen.de
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