Die Streckgrenze ${\displaystyle R_{\mathrm {e} }}$ (englisch yield strength, ${\displaystyle \sigma _{y}}$) ist eine Werkstoffkenngröße und bezeichnet diejenige mechanische Spannung, bis zu der ein Werkstoff elastisch verformbar ist. Die Streckgrenze bezeichnet den Spezialfall der Elastizitätsgrenze bei einachsiger und momentenfreier Zugbeanspruchung. Aufgrund der leichteren Messbarkeit kommt der Streckgrenze die größere technische Bedeutung zu.

• Bei Unterschreiten der Streckgrenze kehrt das Material nach Entlastung elastisch in seine ursprüngliche Form zurück,
• bei Überschreiten der Streckgrenze verbleibt eine plastische Formveränderung, bei einer Zugprobe also eine Dehnung.

Bei vielen Werkstoffen ist die Streckgrenze im Zugversuch nicht eindeutig identifizierbar bzw. nicht ausgeprägt, weshalb stattdessen z. B. die 0,2-%-Dehngrenze verwendet wird.

Messung

Die Streckgrenze ist mittels Zugversuch zu ermitteln.

Aus der Streckgrenze und der ebenfalls im Zugversuch ermittelten Zugfestigkeit ${\displaystyle R_{\mathrm {m} }}$ lässt sich das Streckgrenzenverhältnis errechnen:

${\displaystyle R_{\mathrm {e} }/R_{\mathrm {m} }}$

Dieses gibt dem Konstrukteur Auskunft über den Abstand zwischen einsetzender plastischer Deformation und Versagen des Werkstoffes bei quasistatischer Beanspruchung. Der Wert spielt etwa bei Schraubverbindungen eine wichtige Rolle, wo im Allgemeinen ein höherer Wert erwünscht ist, da eine bleibende Dehnung nach einer Belastung ein Lösen der Schraube bedeuten würde.

Dehngrenze (= Ersatzstreckgrenze)

Bei technischen Werkstoffen wird statt der Streckgrenze in der Regel die 0,2-%-Dehngrenze oder Elastizitätsgrenze ${\displaystyle R_{\mathrm {p0,2} }}$ angegeben, da sie (im Gegensatz zur Streckgrenze) immer eindeutig aus dem Nennspannungs-Totaldehnungs-Diagramm ermittelt werden kann (oft ist eigentlich die Dehngrenze gemeint, wenn die Streckgrenze angegeben wird). Die 0,2-%-Dehngrenze ist diejenige (einachsige) mechanische Spannung, bei der die auf die Anfangslänge der Probe bezogene bleibende Dehnung (d. h. plastische Dehnung, daher der Index ${\displaystyle _{p}}$) nach Entlastung 0,2 % beträgt. Bei sehr duktilen Werkstoffen, wie vielen Kunststoffen, kann aufgrund von Viskoplastizität eine 0,2-%-Dehngrenze nur ungenau bestimmt werden und es wird stattdessen eine 2-%-Dehngrenze angegeben.

Bei höherer Last kommt es entweder zu weiteren plastischen Verformungen, oder bei Werkstoffen mit hoher Sprödigkeit wird die Zugfestigkeit überschritten und es kommt zum Bruch.

Beispiel „Bergseil“

Wird beispielsweise ein Kletterseil aus Polyamid („Nylon“) auf Zug belastet, so dehnt es sich zuerst um etwa 10 %. Wird es entlastet, so verkürzt es sich wieder bis auf seine ursprüngliche Länge (elastische Dehnung unterhalb der Streckgrenze).

Wird das Seil stärker belastet und dehnt es sich über die Streckgrenze hinaus, dann verkürzt es sich auch nach Entlastung nicht mehr ganz.

Wird es noch stärker belastet, so wird irgendwann die Fließgrenze überschritten. Dann beginnt das Material trotz gleichbleibender Krafteinwirkung sich zu verändern, es fließt (= Umlagerung der Molekülketten).

Ausgeprägte Streckgrenze

Durch Fremdatomwolken, auch Cottrellwolken, die sich bevorzugt in energetisch günstigen Verzerrungsfeldern um Versetzungen aufhalten, kann es zur Ausbildung ausgeprägter Streckgrenzen kommen. Vor allem folgende Streckgrenzeneffekte treten auf:

Literatur

• A. H. Cotrell: An Introduction to Metallurgy. Edward Arnold (Verlag), London 1967, insbesondere S. 286 ff.
• Winfried Dahl: Mechanische Eigenschaften. In: Verein Deutscher Eisenhüttenleute (Hrsg.): Werkstoffkunde Stahl. Band 1: Grundlagen. Springer-Verlag, Berlin/ Heidelberg/ New York/ Tokyo; Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1984, S. 235–400.
• Klaus Lüders, Gebhard von Oppen: Bergmann Schaefer: Lehrbuch der Experimentalphysik. Band 1: Mechanik, Akustik, Wärme. 12., völlig neu bearb. Auflage. de Gruyter, 2008.

Einzelnachweise

1. ↑ Magnesiumlegierungen - Strangpressprodukte und Schmiedestücke. (PDF) (Nicht mehr online verfügbar.) In: Otto-Fuchs.com. Archiviert vom Original am 17. Juni 2009; abgerufen am 16. Mai 2019.  (PDF; 446 kB)
2. ↑ Properties of Aluminum Alloy AA 7175, www.efunda.com (englisch).
3. ↑ Werkstoffdatenblätter Nichtrostender austenitischer Chrom-Nickel-Stahl X5CrNI18-10, www.dew-stahl.com (PDF; 207 kB).
4. ↑ Werkstoffdatenblätter Nichtrostender austenitischer Chrom-Nickel-Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt X2CrNi18-9, www.dew-stahl.com (PDF; 207 kB).
5. 1 2 tec-science: Zugversuch in der Werkstoffprüfung. In: tec-science. 13. Juli 2018, abgerufen am 5. November 2019 (deutsch). 
6. ↑ Was verstehen Sie unter einem Streckgrenzeneffekt und bei welchen Werkstoffen tritt er auf? www.repetico.de, 2023, abgerufen am 26. Januar 2023.