Duktilität
Duktilität (aus dem Lateinischen von ducere (ziehen, führen, leiten) abgeleitet) ist die Eigenschaft eines Werkstoffs, sich unter Belastung plastisch zu verformen, bevor er versagt. Beispielsweise bricht Glas ohne erkennbare Verformung; Stahl hingegen kann sich um mehr als 25 % plastisch verformen (je nach Stahlsorte, siehe auch Baustahl), bevor er reißt. Gold ist so duktil, dass es sich auf eine Dicke von wenigen Atomlagen austreiben lässt, s. Blattgold.
Werkstoffe mit dieser Eigenschaft sind im Bauwesen wichtig, damit ein Tragwerk bei zu großen Spannungen sein Versagen gut sichtbar „ankündigt“, bevor es zusammenbricht. Auch in der Automobilindustrie sind duktile Materialien gefragt, da sich ein Auto im Falle eines Unfalls plastisch verformen und nicht auseinanderreißen soll. Früher war Duktilität ein Synonym für Schmiedbarkeit. Duktile Stoffe sind gut kalt formbar, z. B. durch Tiefziehen, Biegen oder Recken. Ein weiterer Vorteil dieser Verformbarkeit ist der Einsatz duktiler Werkstoffe bei Pumpen oder Rohrleitungen. Nichtduktile (also spröde) Werkstoffe könnten beim Bersten Verletzungen durch umherfliegende Teile verursachen.
Übersicht
Prinzipiell gibt es zwei mögliche Prozesse der plastischen Verformung von Kristallen, also insbesondere für Metalle kristalliner Struktur, nachdem die Last die Fließgrenze überschritten hat. Entweder sie verformen sich biegsam, dann nennt man sie duktil, oder sie verformen sich spröde und zerbersten, dann nennt man sie brüchig.
- In der Geologie wird der Begriff für Gesteine insbesondere der unteren kontinentalen Erdkruste verwendet, die sich unter tektonischem Stress nicht spröde, sondern plastisch deformieren.
- Bei der Prüfung von Bitumen wird eine Probe in ein sogenanntes Duktilometer eingespannt und auseinandergezogen, bis der dabei entstehende Bitumenfaden reißt. Die Länge des Fadens zum Zeitpunkt des Zerreißens wird als Duktilität des Bitumens bezeichnet. Beim polymermodifizierten Bitumen interessiert die Kraftduktilität nach DIN EN 13589. Dabei wird der Bitumenfaden von 30mm auf 400mm gestreckt und die Arbeit errechnet, die bei der Streckung von 200 auf 400mm verrichtet wurde.
Viele Werkstoffe verlieren bei tiefen Temperaturen ihre Duktilität und werden spröde. Aufgrund dieses Verhaltens sind viele Bauwerke (Brücken, Schiffe usw.) zerstört worden.
Definition
Die Duktilität lässt sich am besten anhand einer schematischen Darstellung definieren. Dort ist ein Riss in einem Material dargestellt. Oben und unten an dem Kristall wirke eine Kraft in Normalrichtung. Verformt sich dann der Kristall, indem sich die beiden Monolagen leicht voneinander trennen lassen, ohne dabei selbst in ihrer Struktur geändert zu werden, bricht offensichtlich das Material auseinander und es wird in diesem Sinne als brüchig bezeichnet. Verformt sich der Kristall hingegen, indem die Monolagen nacheinander nach oben hin abgleiten, so fließt in diesem Sinne das Material und es wird als duktil bezeichnet.
Gefahrenhinweis bei elektrischen Kontakten
Werden elektrische Kontaktstellen mit Lötzinn verlötet, und kommt dabei mechanischer Druck - etwa durch eine Verschraubung - ins Spiel, so kann der Zinnanteil im Lötzinn mit der Zeit ausweichen, so dass die Verbindung lose wird. Diese Gefahr besteht besonders bei Litzen, die durch ihre Mehradrigkeit flexibler als einadrige (und entsprechend dickere) Kabel sind. Führt das betroffene lose Kabelende Strom, kann dadurch ein Kurzschluss entstehen.
Siehe auch
Weblinks
Wiktionary: Duktilität – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen