Duktilität von Metallen

Q: Was ist der Unterschied zwischen Duktilität und Zähigkeit?

Duktilität beschreibt, wie stark sich ein Werkstoff plastisch verformen kann (Bruchdehnung A, Brucheinschnürung Z aus dem Zugversuch). Zähigkeit beschreibt, wie viel Energie er bis zum Bruch aufnehmen kann – gemessen etwa als Kerbschlagarbeit KV im Kerbschlagbiegeversuch. Beide hängen zusammen, sind aber nicht identisch: Ein Werkstoff kann bei Raumtemperatur duktil sein und bei tiefen Temperaturen spröde versagen (Spröd-Duktil-Übergang). Deshalb werden beide Kennwerte oft gemeinsam geprüft.

Q: Was ist Duktilität?

Duktilität bezeichnet die Fähigkeit eines Werkstoffs, sich unter Belastung plastisch zu verformen, bevor er bricht. Gemessen wird sie vor allem über die Bruchdehnung A und die Brucheinschnürung Z aus dem Zugversuch. Duktile Werkstoffe kündigen ihr Versagen durch sichtbare Verformung an – ein entscheidender Sicherheitsvorteil gegenüber spröden Werkstoffen, die ohne Vorwarnung brechen.

Q: Welche Werkstoffe sind duktil, welche spröde?

Typisch duktil sind Baustähle (z. B. S235 mit rund 26 % Bruchdehnung), austenitische Edelstähle wie 1.4301 (etwa 45 %), Kupfer und viele Aluminiumlegierungen. Typisch spröde verhalten sich Gusseisen mit Lamellengraphit (unter 1 %), gehärtete Stähle, Glas und Keramik. Wichtig: Duktilität ist keine feste Werkstoffkonstante – Temperatur, Gefügezustand, Wärmebehandlung und Kaltverfestigung können das Verhalten deutlich verschieben.

Q: Wie wird Duktilität gemessen?

Das Standardverfahren ist der Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1: Eine genormte Probe wird bis zum Bruch gedehnt, daraus ergeben sich Bruchdehnung A, Gleichmaßdehnung Ag und Brucheinschnürung Z. Ergänzend liefert der Kerbschlagbiegeversuch nach DIN EN ISO 148-1 die Zähigkeit, insbesondere bei tiefen Temperaturen. Die Zeros GmbH führt beide Prüfungen im nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditierten Prüflabor durch – inklusive Spannungs-Dehnungs-Diagramm und Prüfbericht.

Duktilität beschreibt die Fähigkeit eines Werkstoffs, sich unter Belastung plastisch zu verformen, ohne unmittelbar zu brechen. Während unbehandeltes Glas spröde versagt (kaum Verformung), können viele Stähle sich um über 25 % dehnen, bevor ein Riss entsteht. In sicherheitsrelevanten Anwendungen – z. B. im Bauwesen – ist Duktilität wichtig, weil sich ein Versagen durch sichtbare Verformungen ankündigt.

Früher galt Duktilität als Synonym für Schmiedbarkeit: duktile Werkstoffe lassen sich gut kalt umformen (biegen, ziehen). Heute wird Duktilität im Kontext der mechanischen Werkstoffkennwerte präziser über genormte Prüfungen beschrieben, allen voran den Zugversuch.

Duktilität messen: die wichtigsten Prüfverfahren

Zugversuch – liefert Bruchdehnung A, Gleichmaßdehnung Ag, Streckgrenze Rp0,2/Re und Zugfestigkeit Rm. Grundlage ist das Spannungs‑Dehnungs‑Diagramm.
Kerbschlagbiegeversuch (Charpy) – ermittelt die Zähigkeit bzw. Schlagarbeit des Werkstoffs, insbesondere relevant für sprödes Verhalten bei niedrigen Temperaturen. Mehr unter Kerbschlagbiegeversuch.
Härteprüfung – ergänzt die Beurteilung über das plastische Verformungsvermögen indirekt. Verfahren: Vickers, Brinell, Rockwell, Leeb/UCI.

Spröde vs. duktile Werkstoffe

Nichtduktile (spröde) Werkstoffe besitzen eine Bruchdehnung < 10 % und kaum plastisches Verformungsvermögen. Für sie ist der Druckversuch oft aussagekräftiger, da keine hohe Elastizitäts‑ oder Dehngrenze zu erwarten ist. Duktile Werkstoffe zeigen deutlich plastische Deformation und warnen vor dem Versagen.

Spannungs‑Dehnungs‑Diagramm

Das Spannungs‑Dehnungs‑Diagramm visualisiert das Verhalten einer Zugprobe: linear‑elastischer Bereich, Streckgrenze (Rp0,2/Re), Gleichmaßdehnung (Ag), Zugfestigkeit (Rm) und Gesamtextension bis zum Bruch (A). Aus ihm leiten wir zentrale Kennwerte für Auslegung, Qualitätssicherung und Abnahme ab.

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Duktilität in der Praxis: Prüfablauf & Auswertung

Schematische Darstellung einer Zugprüfung

Technischer Hintergrund

Im Zugversuch wird eine genormte Probe belastet, bis sie bricht. Wir erfassen Kraft und Dehnung kontinuierlich, bestimmen daraus das Spannungs‑Dehnungs‑Diagramm und berechnen alle Kennwerte (Rp0,2/Re, Rm, Ag, A). Auf Wunsch mit Fotodokumentation der Bruchfläche und Temperaturführung nach Norm.

Schritt 1 – Proben & Kennzeichnung

Herstellung/Übernahme genormter Proben, eindeutige ID, Messlänge (Lo) festlegen.
Schritt 2 – Prüfung

Zeit‑Dehnraten & Prüfgeschwindigkeit normgerecht, kontinuierliche Erfassung, optional Extensometer.
Schritt 3 – Auswertung

Ermittlung von Re/Rp0,2, Rm, Ag, A; Diagramm und Grenzwertbewertung im Prüfbericht.
Schritt 4 – Ergänzende Prüfungen

Bei sprödem Verhalten: Kerbschlagbiegeversuch. Für Randhärten und Verläufe: Härteprüfung.

Wir beraten Sie bei der Auswahl des geeigneten Prüfprogramms und liefern belastbare Ergebnisse für Ihre Qualitätssicherung – schnell, transparent und akkreditiert.

Typische Bruchdehnung im Vergleich

Die folgenden Werte sind typische Anhaltswerte bei Raumtemperatur – der tatsächliche Kennwert hängt von Charge, Wärmebehandlungszustand und Probenlage ab und wird im Zugversuch individuell bestimmt.

Werkstoff	Bruchdehnung A (typisch)	Verhalten
Austenitischer Edelstahl 1.4301	ca. 45 %	sehr duktil
Kupfer (weichgeglüht)	30–45 %	sehr duktil
Baustahl S235JR	ca. 26 %	duktil
Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS)	7–18 %	bedingt duktil
Aluminium EN AW-6060 T6	8–12 %	bedingt duktil
Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL)	< 1 %	spröde

Was beeinflusst die Duktilität?

Temperatur: Viele Stähle werden bei tiefen Temperaturen spröde (Spröd-Duktil-Übergang) – nachweisbar im Kerbschlagbiegeversuch bei definierter Prüftemperatur.
Gefüge und Wärmebehandlung: Härten senkt die Duktilität, Glühen erhöht sie. Das Gefüge machen wir in der Metallographie sichtbar.
Kaltverfestigung: Vorangegangene Umformung verfestigt den Werkstoff und reduziert die verbleibende Dehnbarkeit.
Kerben und Mehrachsigkeit: Konstruktive Kerben behindern plastisches Fließen – ein duktiler Werkstoff kann örtlich spröde versagen.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Duktilität und Zähigkeit?

Duktilität beschreibt, wie stark sich ein Werkstoff plastisch verformen kann (Bruchdehnung A, Brucheinschnürung Z aus dem Zugversuch). Zähigkeit beschreibt, wie viel Energie er bis zum Bruch aufnehmen kann – gemessen etwa als Kerbschlagarbeit KV im Kerbschlagbiegeversuch. Beide hängen zusammen, sind aber nicht identisch: Ein Werkstoff kann bei Raumtemperatur duktil sein und bei tiefen Temperaturen spröde versagen (Spröd-Duktil-Übergang). Deshalb werden beide Kennwerte oft gemeinsam geprüft.

Was ist Duktilität?

Duktilität bezeichnet die Fähigkeit eines Werkstoffs, sich unter Belastung plastisch zu verformen, bevor er bricht. Gemessen wird sie vor allem über die Bruchdehnung A und die Brucheinschnürung Z aus dem Zugversuch. Duktile Werkstoffe kündigen ihr Versagen durch sichtbare Verformung an – ein entscheidender Sicherheitsvorteil gegenüber spröden Werkstoffen, die ohne Vorwarnung brechen.

Welche Werkstoffe sind duktil, welche spröde?

Typisch duktil sind Baustähle (z. B. S235 mit rund 26 % Bruchdehnung), austenitische Edelstähle wie 1.4301 (etwa 45 %), Kupfer und viele Aluminiumlegierungen. Typisch spröde verhalten sich Gusseisen mit Lamellengraphit (unter 1 %), gehärtete Stähle, Glas und Keramik. Wichtig: Duktilität ist keine feste Werkstoffkonstante – Temperatur, Gefügezustand, Wärmebehandlung und Kaltverfestigung können das Verhalten deutlich verschieben.

Wie wird Duktilität gemessen?

Das Standardverfahren ist der Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1: Eine genormte Probe wird bis zum Bruch gedehnt, daraus ergeben sich Bruchdehnung A, Gleichmaßdehnung Ag und Brucheinschnürung Z. Ergänzend liefert der Kerbschlagbiegeversuch nach DIN EN ISO 148-1 die Zähigkeit, insbesondere bei tiefen Temperaturen. Die Zeros GmbH führt beide Prüfungen im nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditierten Prüflabor durch – inklusive Spannungs-Dehnungs-Diagramm und Prüfbericht.

Duktilität – was bedeutet das?