Oluschinski am 8. Januar 2026 um 10:02 Uhr

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	Unter der Duktilität eines [[Werkstoff & Material\|Werkstoffes]] versteht man die Eigenschaft, sich unter Scherbeanspruchung dauerhaft plastisch zu verformen, bevor es zum ultimativen Versagen durch [[Bruch]] kommt. Die Duktilität stellt eine verformungsdeterminierte [[Werkstoffkenngröße]] dar, wobei als Maß für den Grad der Duktilität die Bruchdehnung (siehe [[Zugfestigkeit]]) herangezogen wird [3]. Im Gegensatz hierzu ist die [[Zähigkeit]] eine energiebestimmte Werkstoffkenngröße, die sich auf die [[Messgröße]]n Kraft und Verlängerung (Weg bzw. Durchbiegung) zurückführen lässt. Eine höhere Duktilität beruht immer auf einer erhöhten Verformungsfähigkeit. Eine besonders hohe Duktilität besitzt z. B. das Metall Gold das sich in Form von Blattgold mit extrem niedriger Schichtdicke auf [[Oberfläche]]n auftragen lässt.		Unter der Duktilität eines [[Werkstoff & Material\|Werkstoffes]] versteht man die Eigenschaft, sich unter Scherbeanspruchung dauerhaft plastisch zu verformen, bevor es zum ultimativen Versagen durch [[Bruch]] kommt. Die Duktilität stellt eine verformungsdeterminierte [[Werkstoffkenngröße]] dar, wobei als Maß für den Grad der Duktilität die Bruchdehnung (siehe [[Zugfestigkeit]]) herangezogen wird [3]. Im Gegensatz hierzu ist die [[Zähigkeit]] eine energiebestimmte Werkstoffkenngröße, die sich auf die [[Messgröße]]n Kraft und Verlängerung (Weg bzw. Durchbiegung) zurückführen lässt. Eine höhere Duktilität beruht immer auf einer erhöhten Verformungsfähigkeit. Eine besonders hohe Duktilität besitzt z. B. das Metall Gold das sich in Form von Blattgold mit extrem niedriger Schichtdicke auf [[Oberfläche]]n auftragen lässt.

	Das duktile Werkstoffverhalten von Kunststoffen wird üblicherweise bei der technisch einfach zu realisierenden Zugbeanspruchung im Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellt [2]. Diese Diagramme ermöglichen anhand des Habitus eine informative Aussage zum spröden bzw. duktilen Verhalten (siehe [[Zugversuch#Zugversuch,_Spannung-Dehnung-Diagramm\|Zugversuch, Spannungs-Dehnungs-Diagramm ]]). Typischer Vertreter für einen duktilen Kunststoff ist ein bei normgerechter Beanspruchung Polyamid 6 (Kurzzeichen: PA6) (siehe [[Zugversuch Gleichmaßdehnung]] Bild 2). Das Deformationsverhalten ist geprägt durch das Auftreten von linear-elastischen (siehe [[Elastizität]]), [[Linear-viskoelastisches Verhalten\|linear-viskoelastischen]] und nichtlinear-viskoelastischen Deformationsbereichen sowie einer typischen Streckgrenzenausbildung. Diese Streckgrenze (siehe [[Streckspannung]] kennzeichnet den Beginn der plastischen Deformation. Makroskopisch wird dieser Deformationsprozess von der Ausbildung von Einschnürfronten begleitet, die eine Querschnittsverringerung verursachen. Der Deformationsprozess im Zugversuch an Kunststoffen ist neben der Änderung der inneren Energie auch mit einer Wärmetönung verbunden (siehe [[Zugversuch#Zugversuch, Wärmetönung\|Zugversuch, Wärmetönung]]).		Das duktile Werkstoffverhalten von Kunststoffen wird üblicherweise bei der technisch einfach zu realisierenden Zugbeanspruchung im Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellt [2]. Diese Diagramme ermöglichen anhand des Habitus eine informative Aussage zum spröden bzw. duktilen Verhalten (siehe [[Zugversuch#Zugversuch,_Spannung-Dehnung-Diagramm\|Zugversuch, Spannungs-Dehnungs-Diagramm]]). Typischer Vertreter für einen duktilen Kunststoff ist ein bei normgerechter Beanspruchung Polyamid 6 (Kurzzeichen: PA6) (siehe [[Zugversuch Gleichmaßdehnung]] Bild 2). Das Deformationsverhalten ist geprägt durch das Auftreten von linear-elastischen (siehe [[Elastizität]]), [[Linear-viskoelastisches Verhalten\|linear-viskoelastischen]] und nichtlinear-viskoelastischen Deformationsbereichen sowie einer typischen Streckgrenzenausbildung. Diese Streckgrenze (siehe [[Streckspannung]]) kennzeichnet den Beginn der plastischen Deformation. Makroskopisch wird dieser Deformationsprozess von der Ausbildung von Einschnürfronten begleitet, die eine Querschnittsverringerung verursachen. Der Deformationsprozess im Zugversuch an Kunststoffen ist neben der Änderung der inneren Energie auch mit einer Wärmetönung verbunden (siehe [[Zugversuch#Zugversuch, Wärmetönung\|Zugversuch, Wärmetönung]]).

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<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Duktilität</span>
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==Allgemeines==

Im Bereich fester Körper werden die Begriffe [[Festigkeit]], [[Zähigkeit]], [[Viskosität]] (siehe auch: [[Dehnviskosität]] und [[Scherviskosität]]), sowie Sprödigkeit und Duktilität zur Eigenschaftsbewertung herangezogen [1]. Dabei spricht man häufig in der Literatur synonym von duktilem und zähem Werkstoffverhalten, ohne eine differenziertere Betrachtung vorzunehmen.

[[Kunststoffe]] und [[Prüfung von Verbundwerkstoffen|Verbundwerkstoffe]] mit polymerer Matrix zeigen im praktischen Einsatz unter verschiedenen Beanspruchungsbedingungen ein sehr unterschiedliches Deformationsverhalten. Viele amorphe Kunststoffe (z. B. Polystyrol ([[Kurzzeichen]]: PS) oder Polymethylmethacrylat ([[Kurzzeichen]]: PMMA) sind bei [[Zugversuch|Zugbeanspruchung]] spröd, verformen sich aber bei [[Druckversuch|Druckspannungen]] oder reiner Scherbeanspruchung (siehe [[Schubmodul]]) plastisch. Ebenso zeigen Epoxidharze ([[Kurzzeichen]]: EP) bei Druckbeanspruchung einen hohen Grad an Verformungsfähigkeit. Typische Vertreter von Kunststoffen mit einem ausgeprägten Verformungsverhalten sind z. B. Polypropylen ([[Kurzzeichen]]: PP), Polyethylen ([[Kurzzeichen]]: PE) oder auch Polyamid ([[Kurzzeichen]]: PA [2]).

==Definition der Duktilität==

Unter der Duktilität eines [[Werkstoff & Material|Werkstoffes]] versteht man die Eigenschaft, sich unter Scherbeanspruchung dauerhaft plastisch zu verformen, bevor es zum ultimativen Versagen durch [[Bruch]] kommt. Die Duktilität stellt eine verformungsdeterminierte [[Werkstoffkenngröße]] dar, wobei als Maß für den Grad der Duktilität die Bruchdehnung (siehe [[Zugfestigkeit]]) herangezogen wird [3]. Im Gegensatz hierzu ist die [[Zähigkeit]] eine energiebestimmte Werkstoffkenngröße, die sich auf die [[Messgröße]]n Kraft und Verlängerung (Weg bzw. Durchbiegung) zurückführen lässt. Eine höhere Duktilität beruht immer auf einer erhöhten Verformungsfähigkeit. Eine besonders hohe Duktilität besitzt z. B. das Metall Gold das sich in Form von Blattgold mit extrem niedriger Schichtdicke auf [[Oberfläche]]n auftragen lässt.

Das duktile Werkstoffverhalten von Kunststoffen wird üblicherweise bei der technisch einfach zu realisierenden Zugbeanspruchung im Spannungs-Dehnungs-Diagramm dargestellt [2]. Diese Diagramme ermöglichen anhand des Habitus eine informative Aussage zum spröden bzw. duktilen Verhalten (siehe [[Zugversuch#Zugversuch,_Spannung-Dehnung-Diagramm|Zugversuch, Spannungs-Dehnungs-Diagramm ]]). Typischer Vertreter für einen duktilen Kunststoff ist ein bei normgerechter Beanspruchung Polyamid 6 (Kurzzeichen: PA6) (siehe [[Zugversuch Gleichmaßdehnung]] Bild 2). Das Deformationsverhalten ist geprägt durch das Auftreten von linear-elastischen (siehe [[Elastizität]]), [[Linear-viskoelastisches Verhalten|linear-viskoelastischen]] und nichtlinear-viskoelastischen Deformationsbereichen sowie einer typischen Streckgrenzenausbildung. Diese Streckgrenze (siehe [[Streckspannung]] kennzeichnet den Beginn der plastischen Deformation. Makroskopisch wird dieser Deformationsprozess von der Ausbildung von Einschnürfronten begleitet, die eine Querschnittsverringerung verursachen. Der Deformationsprozess im Zugversuch an Kunststoffen ist neben der Änderung der inneren Energie auch mit einer Wärmetönung verbunden (siehe [[Zugversuch#Zugversuch, Wärmetönung|Zugversuch, Wärmetönung]]).

==Anforderungsprofil==

Einsatz und Anwendungsgrenzen von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen sind von der Forderung nach möglichst präziser Vorausbestimmung der zu erwartenden Verbundeigenschaft mitbestimmt. Die Vielfalt der Einflussfaktoren lässt hingegen eine umfassende theoretische Eigenschaftsprognose einzelner Kenngrößen auch zukünftig nicht erwarten. Es erscheint daher am zweckmäßigsten, empirisch ermittelte [[Werkstoffkennwert]]e je nach Art des Anforderungsprofils heranzuziehen. Während die Bruchdehnung auf Grund der einseitigen Eigenschaftscharakterisierung des Werkstoffverhalten keine geeignete Kenngröße darstellt, wird über die Möglichkeiten der Modellierung des Zähigkeitsverhaltens z. B. bei [[Kurzfaserverstärkte Verbundwerkstoffe|kurzfaserverstärkten Verbundwerkstoffen]] und [[teilchengefüllte Kunststoffe|teilchengefüllten Kunststoffen]] im Artikel [[Bruchverhalten]] berichtet. Da die Bruchdehnung eine begrenzte Aussagefähigkeit besitzt wird bei der Modellierung der [[Zähigkeit]] ein Ansatz über die in verschiedene Anteile zerlegte Brucharbeit verfolgt. Derartige Modelle wurden erfolgreich für die Eigenschaftsprognose von kurzfaserverstärkten Kunststoffen [4] und Teilchenverbunden [5, 6] eingesetzt.

Bei der Auswahl von geeigneten Kunststoffen und Verbundwerkstoffen in komplizierten [[Bauteilprüfung|Bauteilen]] oder komplexen Strukturen müssen die grundlegenden Anforderungen an die Duktilität beachtet werden. Dabei ist besonders zu berücksichtigen, wie sich das Anforderungsprofil infolge thermischer, medialer, korrosiver oder erosiver Beeinflussung sowie durch [[Alterung]] verändert. Dabei sind neben den singulären [[Beanspruchung]]en insbesondere Überlagerungen verschiedener Lastkollektive, wie [[Beanspruchung#Mechanische Beanspruchung|statische]] und schwingende Beanspruchung (siehe [[Ermüdung]]) zu beachten. Eine umfassende Literaturanalyse zu den experimentellen Daten der verschiedensten Beanspruchungsarten ist in [1] enthalten.

==Anwendungen der Duktilität==

Die Duktilität hat nicht nur für die Werkstoffauswahl eine Bedeutung, sondern spielt auch in der Fertigungstechnik bei Zerspanungsprozessen, wie Drehen und Fräsen von [[Thermoplaste]]n und [[Duroplaste]]n eine wichtige Rolle, wo sie die Wahl des Bearbeitungswerkzeuges oder die Schnitt- oder Vorschubgeschwindigkeit entscheidend beeinflusst [7].

In der Automobilindustrie werden seit vielen Jahren für klassische Stoßstangen (bumper) bzw. in die Karosserie integrierte Stoßfängersysteme elastomermodifizierte PP-Werkstoffe oder auch spezielle Schaumstoffe eingesetzt, die sich durch eine besonders hohe Energieabsorption auch bei niedrigen Temperaturen im Frostbereich auszeichnen. In moderne Stoßfängersysteme werden gezielt Crashelemente (Prallelemente) eingebaut, die bei kleinen Aufprallgeschwindigkeiten (< 7 km/h) eine reversible Deformation ermöglichen und bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten Knautschzonen darstellen, die die Aufprallenergie zu hohen Anteilen aufnehmen können [8]. Darüber hinaus sind in hochwertigen Fahrzeugen Crashelemente in Kotflügelverkleidungen (Front und Heck), Radabdeckungen, Quer- und Längsträgern sowie in Rahmen und Batterienabdeckungen eingebaut, die häufig aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen aber auch aus hochduktilen metallischen Werkstoffen gefertigt werden. Derartige Crashelemente werden in Crash-Versuchen am Bauteil und in Fahrzeugeinbauten erprobt und unterliegen einer umfangreichen Prüfung.

==Siehe auch==
*[[Bruchverhalten]]
*[[Bruchparabeln]]
*[[Hybride Methoden]]
*[[Duroplaste]]
*[[Schwingungsinduzierter Kriechbruch]]
*[[Faser-Matrix-Haftung]]
*[[Aushärtung]]

'''Literaturhinweise'''
{|
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|[1]
|[[Grellmann, _Wolfgang|Grellmann, W.]]., [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]]. (Eds.): Mechanical and Thermomechanical Properties of Polymers. Landoldt Börnstein. Volume VIII/6A2, Springer Verlag, Berlin (2014) (ISBN 978-3-642-55166-6; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 16)
|-valign="top"
|[2]
|[[Bierögel,_Christian|Bierögel, C.]]: Zugversuch an Kunststoffen. In: [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.], Seidler,S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2025) 4. Auflage, S. 112–131 (ISBN 978-3-446-44718-9; E-Book ISBN 978-3-446-48105-3 siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 23)
|-valign="top"
|[3]
|[https://de.wikipedia.org/wiki/Duktilität Wikipedia Wikipedia – Die freie Enzyklopädie: Duktilität]
|-valign="top"
|[4]
|Lauke, B., Friedrich, K.: Fracture Toughness Modelling of Fibre Reinforced Composites by Crack Resistance Curves. Adv. Compos. Mater. 26 (1991) 261–275
|-valign="top"
|[5]
|[https://de.wikipedia.org/wiki/Wolfgang_Grellmann Grellmann, W.], Bohse, J., [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]]: Bruchmechanische Analyse des Zähigkeitsverhaltens von teilchengefüllten Thermoplasten. Materialw. und Werkstofftechn. 21 (1990) 9, S. 359–364
|-valign="top"
|[6]
|Bohse, J. [https://www.researchgate.net/profile/Wolfgang-Grellmann Grellmann, W.]., Seidler, S.: Micromechanical Interpretation of Fracture Toughness of Particulate-filled Thermoplastics. J. Material Science 26 (1991) 24, 6715–672; https://doi.org/10.1007/BF00553697
|-valign="top"
|[7]
|[https://www.beutter.de/de/glossar/duktilitaet Glossar – Fachbegriffe einfach erklärt – Beutter]
|-valign="top"
|[8]
|[https://de.wikipedia.org/wiki/Stoßstange_(Karosserie) Wikipedia – Die freie Enzyklopädie: Stoßstange (Karosserie)]
|}

[[Kategorie:Deformation]]

Duktilität - Versionsgeschichte

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