Wissenschaft

Wie messen Metallurgen die Zähigkeit von Metall?

Die Zähigkeit ist ein Maß dafür, wie viel Energie ein Metall aufnehmen kann, bevor es reißt oder bricht. Es bezieht sich auch auf die Fähigkeit des Metalls, sich zu biegen, ohne zu brechen.

 

Was ist der Unterschied zwischen Zähigkeit, Härte und Festigkeit?

Zähigkeit, Härte und Festigkeit klingen nach ähnlichen Eigenschaften. Während beide die Fähigkeit eines Metalls messen, unter Stress zu stehen, unterscheiden sie sich stark voneinander.

  • Das Zähigkeitsmaß ist die Fähigkeit eines Metalls, seine Integrität beim Drücken, Ziehen oder Verformen aufrechtzuerhalten. Ein Metall, das gebogen werden kann, ohne zu brechen, ist härter als ein Metall, das eher bricht als sich biegt.
  • Die Härte ist ein Maß für die Fähigkeit eines Metalls, Reibung zu widerstehen und somit Abrieb zu vermeiden. Ein Diamant zum Beispiel ist sehr hart. Es ist sehr schwierig, die Oberfläche eines Diamanten zu kratzen. Ein Diamant ist jedoch nicht besonders zäh, da er durch einen harten Aufprall leicht zerschlagen werden kann.
  • Die Festigkeit ist ein Maß für die Kraft, die zum Biegen eines Metalls erforderlich ist. Einige Metalle lassen sich leicht biegen und sind daher für Schmuck und ähnliche Zwecke wertvoll. Andere sind extrem stark und werden daher für den Einsatz in großen Strukturen geschätzt.

Es ist möglich, dass ein Metall zäh, hart und stark ist – oder eine beliebige Kombination der drei Eigenschaften. Bei der Auswahl eines Metalls für eine bestimmte Verwendung suchen Metallurgen nach einer geeigneten Kombination aus Zähigkeit, Härte und Festigkeit. In vielen Fällen werden Metalle mit anderen Metallen legiert. um beispielsweise einem harten Metall Härte oder einem harten Metall Festigkeit zu verleihen.

 

Wie wird die Zähigkeit geprüft?

Obwohl dies technisch gesehen kein Zähigkeitstest ist, wird die Materialzähigkeit am häufigsten durch einen Schlagtest gemessen, der als Charpy-V-Kerbtest (CVN) bekannt ist.

Bei Standard-CVN-Tests weist eine quadratische Stange von 10 mm x 10 mm eine kleine Kerbe in V-Form auf, die auf einer Seite bearbeitet ist. Ein Hammer, der von einem großen Pendel geschwungen wird, schlägt auf die der Kerbe gegenüberliegende Seite. Wenn das Metall nicht bricht, wird das Energieniveau erhöht, bis das Metall bricht. Sobald die Charpy-Schlagmaschine die Stange durchbricht, wird die Energiemenge aufgezeichnet, die erforderlich ist, um den Bruch zu verursachen, wodurch die Zähigkeit in Pfund-Fuß gemessen wird.

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