postuniform
Bezüglich des Zustands, in dem die Dehnung eine Funktion des Verfestigungsexponenten bestimmt durch die Dehnrate in der Nähe der Maximallast ist.
Postuniform: wo das Metall aufhört, gleichmäßig zu verformen
Bei einer Zugprüfung erreicht eine belastete Probe einen kritischen Punkt, der maximale Last oder Zugfestigkeit (UTS) genannt wird. Danach tritt das Material in die postuniforme Verformung ein. Anders als in der Phase der gleichmäßigen Dehnung vor der UTS, wo sich die gesamte Messlänge zusammen verformt, konzentriert sich die postuniforme Verformung auf eine enge Einschnürung, die sich über die Probe ausbreitet. Das Material fließt weiterhin, aber die Verformung ist nicht mehr gleichmäßig verteilt.
Der Übergang geschieht durch den Wettbewerb zwischen Verfestigung und geometrischer Erweichung. Während die Probe gedehnt wird, wird sie stärker (Verfestigung), aber ihr Querschnitt schrumpft und reduziert die Tragfähigkeit (geometrische Erweichung). Bei UTS gewinnt die geometrische Erweichung. Danach bildet sich eine Einschnürungszone und vertieft sich. Die Dehngeschwindigkeit in der eingeschnürten Zone steigt steil an, was je nach Dehngeschwindigkeitsempfindlichkeit des Materials dynamische Verfestigungseffekte auslösen kann.
Der Dehngeschwindigkeits-Verfestigungsexponent
Der Dehngeschwindigkeits-Empfindlichkeitsexponent, oft mit m bezeichnet, misst, um wie viel die Fließspannung eines Materials steigt, wenn es schneller verformt wird. Ein Material mit hohem m verfestigt sich bei hohen Dehngeschwindigkeiten erheblich; eines mit niedrigem m zeigt wenig Ratenabhängigkeit. In der postuniformen Region steuert dieser Exponent die Form und Ausbreitung der Einschnürung. Materialien mit höheren m-Werten neigen zu weniger schwerer Einschnürung, weil die Dehngeschwindigkeitsverfestigung die eingeschnürte Zone stützt und zu größerer postuniformer Dehnung führt.
Diese Beziehung wird in den Kriterien für diffuse und lokalisierte Einschnürung quantifiziert. Das Considère-Kriterium markiert den Beginn der lokalisierten Einschnürung und grenzt das uniforme vom postuniformen Verhalten ab. An dieser Schwelle können nur Materialien mit ausreichender Dehngeschwindigkeitsempfindlichkeit die Verformung weiter verteilen, anstatt sie zu konzentrieren. Superplastische Materialien, die m-Werte um 0,3 bis 0,5 oder höher aufweisen, zeigen dramatische postuniforme Dehnung, manchmal über 300 Prozent, weil die Dehngeschwindigkeitsverfestigung die Einschnürung kontinuierlich stabilisiert.
Das postuniforme Verhalten ist wichtig bei Umformvorgängen, Schlagprüfungen und Schadensanalysen. Bei Blechstanzung oder Blasumformung bestimmt die kontrollierte postuniforme Dehnung, ob sich ein Bauteil gleichmäßig verdünnt oder vorzeitig reißt. Bei Schlag- oder Crashszenarien kann die Energiemenge, die während postuniformer Verformung absorbiert wird, den Unterschied zwischen sicherer Energieableitung und sprödem Versagen ausmachen. Materialwissenschaftler messen die postuniforme Dehnung als Differenz zwischen Gesamtdehnung bei Bruch und gleichmäßiger Dehnung bei UTS; dieser Spielraum zeigt die Duktilitätsreserve des Materials unter hochgradig lokalisierter Dehnung.