Norbert Jost

Die Festigkeit von Werkstoffen

Prof. Dr.-Ing. Norbert Jost ist seit 1996 Professor für Werkstoffkunde und Festigkeitslehre an der Hochschule Pforzheim.

Von 1984 bis 1991 war er als wissenschaftlicher Mitarbeiter und Oberingenieur am Institut für Werkstoffe der Ruhr-Universität Bochum tätig. Danach war er Abteilungsleiter bei der DEKRA AG, Stuttgart sowie stellv. Geschäftsführer der DEKRA-ETS, Saarbrücken und Leiter der dortigen Materialprüfanstalt. Neben der Tätigkeit als Professor an der Hochschule ist er Mitglied im DIN-Arbeitsausschuss "Implantatwerkstoffe".

Er ist Autor von bisher ca. 100 Fachpublikationen. Seine Arbeitsschwerpunkte sind Legierungen mit Formgedächtnis sowie metallische Hochleistungswerkstoffe.

Inhaltsverzeichnis

1 Globale Definition der Festigkeit
2 Einfluss der Bindungsart und der Bindungsenergie auf die Festigkeit
3 Die Härtungsmechanismen
4 Möglichkeiten der Festigkeitsoptimierung

Zusammenfassung

Festigkeit wird ganz allgemein definiert als der Widerstand eines festen Stoffes gegen plastische Verformung und den Widerstand gegen die Ausbreitung von Rissen. Ein Maß für den Widerstand gegen plastische Verformung stellen die elastischen Konstanten dar. Diese können aus der Krümmung der Bindungsenergiekurve abgeleitet werden. Die vier Bindungsarten unterscheiden sich aufgrund der Bindungskräfte und damit auch der Bindungsenergien. Damit ist ebenfalls ein entsprechender Einfluss auf die Festigkeit von Werkstoffen gegeben. Um in modernen Werkstoffen hohe und höchste Festigkeiten zu erreichen, wird das Gefüge der Werkstoffe durch spezielle Behandlungen gezielt verändert. Das Ziel ist hierbei die Erzeugung von Hindernissen für die bei einer plastischen Verformung stattfindende Versetzungsbewegung (Härtungsmechanismen). Für einen hochfesten Werkstoff müssen diese Hindernisse in möglichst feiner Dispersion und großer Menge enthalten sein. Durch eine sinnvolle Kombination der Härtungsmechanismen kann eine weitere Optimierung der mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffes erreicht werden.

1 Globale Definition der Festigkeit

Der Begriff "Festigkeit" hat insbesondere für werkstoffkundliche Zusammenhänge auf den ersten Blick sehr vielfältige Bedeutungen. So gibt es beispielsweise die verschiedensten mechanischen Festigkeiten, wie Zugfestigkeit, Dauerfestigkeit und Zeitstandfestigkeit oder Festigkeitsbegriffe wie Korrossionsfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Hochtemperaturfestigkeit. Diese Vielfalt lässt zunächst vermuten, dass eine einheitliche Beschreibung oder Definition der Festigkeit von Werkstoffen nur sehr schwer bzw. höchst eingeschränkt möglich ist. Die werkstoffkundliche Praxis hat jedoch eine sehr gute und vor allem für alle möglichen Ansätze passende Definition entwickelt. So wird die Festigkeit (werkstoffkundlich) in allgemeinster Form durch die folgenden drei "Widerstände", die der Werkstoff gegen eine aufgebrachte Beanspruchung aufzubringen vermag, definiert (Bild 1):

• Widerstand gegen plastische Verformung
• Widerstand gegen die Ausbreitung von Rissen
• Widerstand gegen Verschleiß

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