Sprödbruch

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Ermüdungsbruch an einem Aluminiumpedalarm.
hell: Spröd- / Gewaltbruch
dunkel: Ermüdungsbruch mit Rastlinien

Mit Sprödbruch (auch Trennbruch) wird ein schlagartig auftretendes Materialversagen bezeichnet. Er tritt vor allem bei harten und spröden Materialien mit geringer Duktilität und Zähigkeit auf (typische Beispiele: Glas, Keramik, Eis). Sprödbrüche erfolgen ohne oder mit geringer plastischer Verformung bei Überschreiten der Spaltbruchspannung. Da die meisten Metalle duktil brechen, findet man diese Form des Bruches nur bei einigen Metallen und nur unter bestimmten Beanspruchungsbedingungen. Zum Sprödbruch neigen Roheisen, Chrom, Molybdän, Wolfram, Beryllium und Zink, Sprödbrüche können jedoch auch bei duktilen Metallen vorkommen, etwa bei sehr tiefen Temperaturen (siehe Übergangstemperatur), bei einem mehrachsigen Spannungszustand, welcher sich auch bei dickwandigen Bauteilen ergibt sowie bei sehr hohen Verformungsgeschwindigkeiten (Schlagwirkung, Explosion).

Spröde Werkstoffe zeichnen sich im Spannungs-Dehnungs-Diagramm durch einen steilen Anstieg der Hookeschen Geraden aus, an deren Ende der Bruch ohne plastische Deformation erfolgt. Der Bruchbeginn erfolgt durch kleine Fehler, an denen sich Spannungen konzentrieren. Der Riss kann sich mit Schallgeschwindigkeit im Material ausbreiten und tritt meist durch Spaltung an bestimmten kristallografischen Gitterebenen – gehäuft an niedrig indizierten Ebenen (siehe Millersche Indizes) – auf. Man spricht in diesem Fall von einem transkristallinen Bruchverlauf. Weniger oft treten Sprödbrüche mit interkristallinem Verlauf auf; diese sind dann zu beobachten, wenn sich an den Korngrenzen verhältnismäßig große Mengen von Ausscheidungen oder Einschlüssen befinden.

Der Sprödbruch lässt sich anhand der Bruchfläche, aufgrund typischer Merkmale, erkennen. Bei einem transkristallinen Bruchverlauf hat die Bruchfläche ein kristallines Aussehen, da die Körner in verschiedenen Ebenen mit unterschiedlichen Orientierungen aufgespalten sind (das Aussehen ähnelt dem des Kandiszuckers). Ein weiteres häufig vorkommendes Merkmal ist das sogenannte Chevronmuster. Es hat mehrere Bruchlagen, die in unterschiedlichen Höhen des Materials liegen. Die Oberfläche zeigt ein fächerartiges Muster, beginnend am Rissursprung nach außen verlaufend, mit tiefen Furchen und Graten. Das Chevronmuster, erkennbar mit bloßem Auge oder einer Lupe, ist immer ein Indiz für den Sprödbruch und lässt einen Stoß als Rissursache vermuten. Das Auftreten des Sprödbruches ist somit kein alleiniges Indiz für Herstellungsfehler oder mindere Herstellungsqualität.

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