Unterschied zwischen der Zähigkeitsschwelle und der Nichtplastizitäts-Schwelle

Bei Metallen gibt es zwei wichtige Konzepte bezüglich der Temperatur in der Mechanik. Erstens: Unter hohen Temperaturen weichen Metalle auf, sie gehen vom festen in den flüssigen Zustand über. Dabei verwandeln sich die Metalle von plastischen Körpern in rheologische Körper – Rheologische Körper befinden sich in einem Zwischenzustand zwischen festem und flüssigem Zustand. Diese Art der Verformung ist keine bruchhafte Verformung. Bei Abkühlung wandelt sich Metall von einem plastischen zu einem brüchigen Material – diese Temperatur wird als Bruchgrenztemperatur des Materials bezeichnet. Denn bei den überwiegenden Materialien ist es bei bestimmten Temperaturen schwierig für die Atome, sich zu bewegen – und somit können auch die Dislokationen, die die Grundlage der plastischen Verformung darstellen, sich nicht bewegen. Das Material wechselt von plastisch zu brüchig. Die nationale Norm GB/T 6803-1986 „Methoden zur Bestimmung der nichtplastischen Umwandlungstemperatur von Ferritstählen mittels Fallhammerprüfung“ (NDT) sowie die amerikanische Norm ASTM E208-81 „Standardmethode zur Bestimmung der nichtplastischen Umwandlungstemperatur von Ferritstählen mittels Fallhammerprüfung“”

Temperatur des Übergangs von Zähigkeit zu Brüchigkeit: Bezieht sich hauptsächlich auf Stahl, bei dem sich die innere Kristallstruktur mit der Temperaturveränderung ändert, wodurch sich auch die Zähigkeit und Brüchigkeit des Stahls entsprechend verändern. 1. Niedrige Temperaturen: Wenn die Temperatur auf niedrigere Werte fällt (je nach Art des Stahls unterschiedlich), verliert der ursprünglich zähe Stahl seine Elastizität und wird so brüchig wie ein Glasstab. Daher müssen in kalten Regionen (wie Sibirien im Winter oder die Polargebiete) Stähle verwendet werden, die für solche Bedingungen geeignet sind. Die Kältebruchempfindlichkeit wird durch die Schubkraft der Dislokationen beeinflusst. Bei niedrigen Temperaturen ist es schwierig, diese Schubkraft zu bewirken, wodurch die Zugfestigkeit des Materials stark ansteigt. Ab einer bestimmten Temperatur entspricht diese Zugfestigkeit dann der Bruchfestigkeit. Diese Temperatur ist die Spröd-Dehnfähigkeits-Grenztemperatur. Es kommt zu weiterer Abkühlung, wodurch die Bruchfestigkeit weiter ansteigt – sie übertrifft schließlich die Zerstörungsfestigkeit. Daher kommt es bei niedrigen Temperaturen bereits ohne plastische Verformung zu einem brüchigen Bruch des Materials. Die Bruchfestigkeit des Materials wird nur wenig durch die Temperatur beeinflusst. 2. Heiße Stähle: Stahl weist im Grunde eine kristalline Struktur auf. Wenn die Temperatur auf 200–300 °C ansteigt, führt die erhöhte innere Energie dazu, dass die Kristallbindungen reißen. Zu diesem Zeitpunkt ist Stahl noch ein relativ harter Festkörper, wodurch er brüchig und leicht zu brechen ist. 3. Temperatur des Weich-Brech-Übergangs: Bei kubischen Metallen und Legierungen sowie bei einigen hexagonal dicht gepackten Metallen und Legierungen wechselt das Material bei einer Temperatur unterhalb eines bestimmten Wertes tk vom weichen in den brechenden Zustand über. Diese Temperatur wird als Temperatur des Weich-Brech-Übergangs bezeichnet.

Die Zähigkeit von Stählen mit Ferritstruktur nimmt mit sinkender Temperatur ab. Wenn die Temperatur einen bestimmten Wert erreicht, wird ein kritischer Punkt erreicht – in diesem Zustand erfolgt die Bruchbildung in Form eines kristallinen, brüchigen Bruchs. Diese Temperatur wird als Temperatur ohne plastische Verformung (NDTT) bezeichnet