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Weerg staff
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Jun 24, 2026
Der Zugversuch ist der weltweit am häufigsten eingesetzte mechanische Test zur Charakterisierung von Werkstoffen. Mit einem einzigen Versuch erhält man die Daten, die jeder Ingenieur täglich verwendet: Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Zugfestigkeit und Duktilität.
In diesem Artikel analysieren wir, was der Zugversuch ist, wie er nach ISO- und ASTM-Normen durchgeführt wird, welche bewährten Laborpraktiken gelten und warum diese Daten für Konstruktion und Qualitätskontrolle entscheidend sind.
Der Zugversuch ist eine zerstörende mechanische Prüfung. Eine Probe mit genormter Geometrie wird entlang ihrer Achse mit zunehmender Last „gezogen“, bis sie bricht.
Während des Versuchs zeichnet die Maschine kontinuierlich die aufgebrachte Kraft und die Verlängerung der Probe auf. Aus diesen Daten wird die Spannungs-Dehnungs-Kurve abgeleitet, der eigentliche mechanische Steckbrief des Werkstoffs.
Zusammengefasst beantwortet der Zugversuch drei grundlegende Fragen:
Wie steif ist der Werkstoff? → Elastizitätsmodul bzw. Youngscher Modul (E)
Welche Last hält er aus, bevor er sich dauerhaft verformt oder bricht? → Streckgrenze (Rp0,2) und Zugfestigkeit (Rm)
Wie duktil ist er? → Bruchdehnung (A %) und Brucheinschnürung (Z %)
Die Durchführung des Versuchs ist streng standardisiert, um Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit der Ergebnisse zwischen verschiedenen Laboren zu gewährleisten. Die wichtigsten Normen sind:
UNI EN ISO 6892-1: Referenznorm in Europa für metallische Werkstoffe
ASTM E8/E8M: amerikanisches Pendant für metallische Werkstoffe
ISO 6892-2: Zugversuch bei erhöhter Temperatur
UNI EN ISO 527: Zugversuch für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe
ISO 6892-3 und ISO 6892-4: Versuche bei niedriger Temperatur und in flüssigem Helium
Werte, die nach unterschiedlichen Normen ermittelt wurden, sind nicht immer direkt vergleichbar.
Sehen wir uns Schritt für Schritt an, wie der Versuch im Labor abläuft.
Die Probe wird aus dem zu prüfenden Material entnommen und mit genormter Geometrie hergestellt: zylindrisch für Stäbe und Schmiedeteile, flach für Bleche und Bänder. Die Messlänge L₀ ist proportional zum Anfangsquerschnitt S₀; bei ISO-Standardproben gilt L₀ = 5,65·√S₀.
Die Bearbeitung ist entscheidend: Rauheit, Oberflächenfehler und Ausrichtungsfehler können die Ergebnisse verfälschen.
Die Probe wird in die Spannbacken einer Universalprüfmaschine eingespannt, die mit einer nach ISO 7500-1 kalibrierten Kraftmessdose ausgestattet ist. Auf dem Messbereich wird ein Extensometer, entweder berührend oder optisch, angebracht, um die tatsächliche Dehnung des Werkstoffs zu messen.
Ein praktischer Hinweis: Zur Messung des Elastizitätsmoduls und von Rp0,2 reicht die Traversenbewegung nicht aus; es ist immer ein Extensometer erforderlich.
Die Maschine bringt die Last mit kontrollierter Geschwindigkeit auf. Die ISO 6892-1, Verfahren A, schreibt die Regelung über die Dehngeschwindigkeit vor. Die resultierende Kurve zeigt vier Phasen:
Elastischer Bereich: Spannung und Dehnung sind gemäß dem Hookeschen Gesetz proportional; die Steigung entspricht dem Elastizitätsmodul des Werkstoffs (E).
Streckgrenze: Die bleibende plastische Verformung beginnt.
Kaltverfestigung: Der Werkstoff widersteht der Belastung weiter bis zur maximalen Spannung, Rm.
Einschnürung und Bruch: Die Verformung konzentriert sich in einem Bereich, der sich bis zum Bruch verengt.
Aus dem Versuch werden die Parameter bestimmt, die in jedem Abnahmeprüfzeugnis (EN 10204 3.1) und in jedem Werkstoffdatenblatt erscheinen:
Zugfestigkeit Rm [MPa]
Prozentuale Bruchdehnung A [%]
Brucheinschnürung Z [%]
Um die Wiederholbarkeit der Ergebnisse und ihre korrekte Vergleichbarkeit zu gewährleisten, müssen einige grundlegende Kriterien eingehalten werden:
Die Referenznorm immer in den technischen Spezifikationen angeben: ISO- und ASTM-Ergebnisse sind nicht direkt vergleichbar.
Die Prüfgeschwindigkeit kontrollieren: Fast alle Werkstoffe reagieren empfindlich auf die Dehngeschwindigkeit; höhere Geschwindigkeiten erhöhen die gemessenen Streckgrenzenwerte.
Auf die Ausrichtung achten: Eine schief eingespannte Probe erfährt parasitäre Biegungen, die die scheinbare Streckgrenze vorzeitig erreichen lassen.
Die Entnahmerichtung beachten: Bei Walzprodukten unterscheiden sich die Eigenschaften zwischen Walzrichtung und Querrichtung.
Die Bruchlage überprüfen: Ein Bruch außerhalb des Messbereichs macht die Messung des Versuchs ungültig.
Der Zugversuch ist für die Konstruktion zentral, weil er das mechanische Verhalten eines Werkstoffs unter Belastung direkt erfasst.
Durch diesen Versuch werden grundlegende Kennwerte wie Elastizitätsmodul, Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung ermittelt. Sie zeigen, wie steif, fest und verformbar ein Werkstoff ist. Diese Daten sind unverzichtbar, um den am besten geeigneten Werkstoff auszuwählen, ein Bauteil korrekt zu dimensionieren und sein Verhalten im Einsatz vorherzusagen.
So kann der Konstrukteur plötzliche Brüche vermeiden, die Sicherheit der Struktur gewährleisten und Gewicht, Kosten und Leistung des Endprodukts optimieren.
Der Zugversuch ist die Grundlage der mechanischen Charakterisierung: eine genormte, schnelle und wirtschaftliche Prüfung, die die Daten liefert, auf denen Konstruktion, Simulation und Qualitätskontrolle basieren. Wer weiß, wie der Versuch durchgeführt wird, welche Normen ihn regeln und wie die Ergebnisse zu interpretieren sind, kann mit zuverlässigen Daten konstruieren, die richtigen Lieferanten auswählen und Ausfälle im Betrieb verhindern.
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ReH ist die obere Streckgrenze, die nur bei Werkstoffen messbar ist, die eine ausgeprägte Streckgrenze zeigen, typischerweise bei geglühten Kohlenstoffstählen. Rp0,2 ist die Dehngrenze, die eine bleibende plastische Dehnung von 0,2 % erzeugt, und wird für alle Werkstoffe mit einem allmählichen elastisch-plastischen Übergang verwendet. Die Werte sind numerisch nicht gleichwertig, erfüllen aber in Nachweisen dieselbe Funktion.
Ja. Die Probe wird bis zum Bruch belastet. Wenn das Bauteil nicht geopfert werden kann, werden indirekte Methoden eingesetzt, etwa Härteprüfungen, die über ISO-18265-Tabellen mit Rm korreliert werden können, oder miniaturisierte Prüfverfahren wie der Small-Punch-Test.
Mit den in ISO 6892-1 vorgeschriebenen Geschwindigkeiten dauert ein Versuch an Stahl typischerweise eine bis einige Minuten. Prüfungen mit sehr niedrigen Dehngeschwindigkeiten, creep-ähnliche Versuche oder Prüfungen an sehr duktilen Werkstoffen können mehr Zeit erfordern.
ISO 7500-1 schreibt vor, dass die Kraftmesskette mindestens einmal jährlich überprüft wird, außerdem nach wesentlichen Eingriffen an der Kraftmessdose oder am Maschinenrahmen. Extensometer werden nach ISO 9513 kalibriert.
Der Zugversuch dient dazu, die grundlegenden mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffs zu messen: Steifigkeit über den Elastizitätsmodul E, Festigkeit über die Streckgrenze Rp0,2 und die Zugfestigkeit Rm sowie Duktilität über Bruchdehnung A % und Brucheinschnürung Z %.
Die Abmessungen hängen von der Norm und der Art des Werkstoffs ab. Nach ISO wird für zylindrische Proben häufig L₀ = 5d verwendet: Eine Probe mit 10 mm Durchmesser hat beispielsweise L₀ = 50 mm. Für Flachproben betragen typische Breiten 12,5, 20 oder 25 mm, mit Messlängen von häufig 50 oder 80 mm.
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