Eine Werkstoffkenngröße (auch Werkstoffkennwert, Materialkenngröße, Materialkennwert, Modul) ist eine physikalische Größe, mit dem ein Werkstoff charakterisiert werden kann. Werkstoffkenngrößen können experimentell durch eine Messreihen bzw. Werkstoffprüfung ermittelt werden und beschreiben insbesondere physikalische oder physikochemische Eigenschaften von Materialien. Eine Kenngröße gibt typisches Verhalten für einen Werkstoff wieder und wird auch häufig als Intervall angegeben. Abweichungen von Kennwerten stammen von untypischen Zustände der Probe, beispielsweise in der Mikro- und Nanostruktur. Der Zustand eines Werkstoffes wird durch das Mischungsverhältnis von Stoffen und die Werkstoffbearbeitung (Urformen, Umformen etc.) eingestellt.
Die Werkstoffkenngrößen hängen auch von der Größe der untersuchten Probe ab. Im Bereich von einigen Nanometern treten zunehmend Effekte der Atomphysik und Quantenmechanik auf. Dieses Verhalten nennt man Größeneffekt. Ein wichtiges Beispiel dafür ist die Zunahme des spezifischen Widerstandes bei sehr dünnen Schichten und Drähten.
Mechanische Werkstoffkenngrößen Name Formelzeichen Dimension SI-Einheit Andere Einheiten Bemerkung Elastizitätsmodul E M·L−1·T−2 Pa = N/m2 = kg·m−1·s−21000 Pa = 1 kPa 1000 kPa = 1 MPa 1000 MPa = 1 GPa Schubmodul GStreckgrenzeReDehngrenzenRp0,2, Rp1 Zugfestigkeit RmDruckfestigkeitRSBiegewechselfestigkeitσb,WSchwingfestigkeitWarmfestigkeitKritische Schubspannungτkrit. Fließspannung WkfBruch-, RisszähigkeitKIM3/2·L−1·T−2MPa·m1/2GleichmaßdehnungAgl1%BruchdehnungA1%BrucheinschnürungZ1%Härte nach Vickers, Brinell und RockwellHV, HB, HRC/, Joule (J), /Newtonmeter (Nm) Kilowattstunde (kWh) Kalorie (cal)KerbschlagarbeitKVM L2 T−2Joule (J)SchallgeschwindigkeitcM L·T−1 m·s−1 Mechanische Werkstoffkennwerte können größtenteils nur durch zerstörende Werkstoffprüfung ermittelt werden.
Thermodynamische Werkstoffkenngrößen Name Formelzeichen Dimension SI-Einheit Andere Einheiten Bemerkung Schmelzpunkt Tm Θ Kelvin (K)Grad Celsius (°C) Rekristallisationstemperatur TRCurie-TemperaturTCGlasübergangstemperaturTGWärmeleitfähigkeitλM L T−3 Θ−1W·K−1·m−1spezifische WärmekapazitätcL2 T−2 Θ−1J·K−1·kg−1Ausdehnungskoeffizientα, γT−1K−1Meist zwischen 0 und 100 °C gültigOberflächenenergieγOL2·M·T−2J·m−2ergStapelfehlerenergieγSFEFluiditätL·T·M−1m·s·kg−1Viskosität dynamisch, M·L−1·T−1Pa·sViskosität kinematischL2·T−1m2·s−1
Elektrodynamische Werkstoffkenngrößen Name Formelzeichen Dimension SI-Einheit Andere Einheiten BemerkungDurchschlagfestigkeitUVDurchschlagsspannungUV Elektrische Leitfähigkeit σ, γ, κ M−1·L−3·T3·I2 S·m−1 = (Ω·m)−1 Spezifischer Widerstand ρΩ·mm2·m−1MagnetisierungML−1 IA·m−1KoerzitivfeldstärkeHCRemanenzBRSättigungspolarisationJSV·s·m−2PermittivitätεM−1·L−3·T4·I2F·m−1 = A·s·V−1·m−1Permeabilitätμr Elektrodynamische Werkstoffkennwerte können größtenteils durch zerstörungsfreie Werkstoffprüfung ermittelt werden.
Optische Werkstoffkenngrößen Name Formelzeichen Dimension SI-Einheit Andere Einheiten Bemerkung Brechungsindex n 1 Lichtgeschwindigkeit cM L·T−1 m·s−1 Optische Werkstoffkennwerte können größtenteils durch zerstörungsfreie Werkstoffprüfung ermittelt werden. Das Absorptions- bzw. Transmissionsspektrum enthält mehrere Informationen über die Komponenten, Zustände und Mikrostruktur des Werkstoffes.
Siehe auch Liste physikalischer Größen Stoffeigenschaft
Einzelnachweise
Kategorie:Werkstoffkunde