Physikalische Eigenschaften von Stahl: Wichtige Messwerte für das Ingenieurdesign

Definition und Grundkonzept

Die physikalischen Eigenschaften von Stahl beziehen sich auf die inherent Eigenschaften, die sein Verhalten unter verschiedenen Bedingungen beschreiben, ohne die chemische Zusammensetzung zu verändern. Zu diesen Eigenschaften gehören Dichte, Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit, magnetische Eigenschaften, Wärmeausdehnung, Schmelzpunkt und spezifische Wärmekapazität. Physikalische Eigenschaften sind grundlegend für das Verständnis des Verhaltens von Stahl in verschiedenen Anwendungen und Umgebungen.

Physikalische Eigenschaften unterscheiden sich von mechanischen Eigenschaften, da sie inherent Materialmerkmale beschreiben und nicht die Reaktionen auf angewandte Kräfte. Sie bilden die Grundlage für die Werkstoffauswahl in Ingenieuranwendungen, bei denen Umweltbedingungen, thermisches Management oder elektrische Anforderungen kritische Überlegungen sind.

In der Metallurgie überbrücken physikalische Eigenschaften die Lücke zwischen atomarer Struktur und makroskopischem Verhalten. Sie stellen die Manifestation der atomaren Bindung, der Kristallstruktur und der mikrostrukturellen Merkmale dar, die das Verhalten von Stahl in verschiedenen Umgebungen und Bedingungen ohne äußere mechanische Belastung definieren.

Physikalische Natur und Theoretische Grundlage

Physikalischer Mechanismus

Die physikalischen Eigenschaften von Stahl entstehen auf atomarer Ebene, die hauptsächlich durch die elektronische Struktur und Bindungseigenschaften von Eisen und seinen Legierungselementen bestimmt werden. Die kubischen Körperzentrierten (BCC) oder flächenzentrierten kubischen (FCC) Kristallstrukturen von Stahl sowie Gitterunvollkommenheiten bestimmen Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit und elektrische Resistivität.

Die Elektronenmobilität innerhalb des Kristallgitters bestimmt die elektrische Leitfähigkeit, während Phononenschwingungen und Elektronenbewegung die Wärmeleitfähigkeit steuern. Magnetische Eigenschaften entstehen aus ungepaarten Elektronenspins im d-Orbital von Eisenatomen, die magnetische Domänen erzeugen, deren Ausrichtung die gesamte magnetische Reaktion bestimmt.

Die Wärmeausdehnung resultiert aus asymmetrischen atomaren Schwingungen, da die Temperatur steigt, wodurch die Atome größere durchschnittliche Positionen einnehmen. Diese atomaren Phänomene manifestieren sich kollektiv als messbare physikalische Eigenschaften auf makroskopischer Ebene.

Theoretische Modelle

Das Drude-Lorentz-Modell bietet einen klassischen Rahmen für das Verständnis der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit in Metallen und behandelt Elektronen als ein Gas freier Teilchen, die durch ein Gitter positiver Ionen bewegen. Dieses Modell wurde später durch quantenmechanische Ansätze wie das Sommerfeld-Modell verfeinert, das Fermi-Dirac-Statistik integriert.

Das historische Verständnis physikalischer Eigenschaften entwickelte sich im 19. Jahrhundert von empirischen Beobachtungen zu quantenmechanischen Erklärungen im 20. Jahrhundert. Die Entwicklung der Bandtheorie erklärte zudem die Leitfähigkeitsunterschiede zwischen Metallen, Halbleitern und Isolatoren weiter.

Für magnetische Eigenschaften erklären die Weiss-Molekularfeldtheorie und sophistische quantenmechanische Modelle den Ferromagnetismus im Stahl. Thermische Eigenschaften werden unter Verwendung des Debye-Modells für spezifische Wärme und verschiedener Modelle für Wärmeausdehnung beschrieben, die auf anharmonischen Gitterschwingungen basieren.

Basis der Materialwissenschaften

Die Kristallstruktur beeinflusst grundlegend die physikalischen Eigenschaften, wobei BCC-Ferrit und FCC-Austenit unterschiedliche Leitfähigkeits-, magnetische Reaktions- und Wärmeausdehnungseigenschaften aufweisen. Korngrenzen wirken als Streuzentren für Elektronen und Phononen und reduzieren sowohl die elektrische als auch die thermische Leitfähigkeit.

Mikrostrukturmerkmale wie Phasendistribution, Ausscheidungen und Versetzungen schaffen lokale Variationen in den physikalischen Eigenschaften. Beispielsweise zeigen pearlitische Strukturen mit abwechselnden Ferrit- und Zementit-Schichten anisotropes Verhalten aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften jeder Phase.

Diese Eigenschaften stehen in Verbindung zu grundlegenden Prinzipien der Materialwissenschaft, wie den Hume-Rothery-Regeln, die feste Lösungen regeln, und dem Verhältnis zwischen elektronischer Struktur und physikalischem Verhalten, wie es durch die Quantenmechanik und Festkörperphysik beschrieben wird.

Mathematische Ausdrucks- und Berechnungsmethoden

Grundlegende Definitionsformel

Für die Wärmeleitfähigkeit ist die grundlegende definierende Gleichung:

$$q = -k \nabla T$$

Dabei ist $q$ der Wärmefluss (W/m²), $k$ die Wärmeleitfähigkeit (W/m·K) und $\nabla T$ der Temperaturgradient (K/m). Das Minuszeichen zeigt an, dass Wärme von Bereichen mit höherer zu niedrigeren Temperatur fließt.

Für die elektrische Leitfähigkeit wird die Beziehung durch das Ohmsche Gesetz ausgedrückt:

$$J = \sigma E$$

Dabei ist $J$ die Stromdichte (A/m²), $\sigma$ die elektrische Leitfähigkeit (S/m) und $E$ das elektrische Feld (V/m).

Verwandte Berechnungsformeln

Die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Resistivität in Metallen kann approximiert werden durch:

$$\rho(T) = \rho_0$$1 + \alpha(T - T_0)$$$$

Dabei ist $\rho(T)$ die Resistivität bei der Temperatur $T$, $\rho_0$ die Resistivität bei Referenztemperatur $T_0$ und $\alpha$ der Temperaturkoeffizient der Resistivität.

Das Wiedemann-Franz-Gesetz verbindet die Wärmeleitfähigkeit ($k$) mit der elektrischen Leitfähigkeit ($\sigma$):

$$\frac{k}{\sigma T} = L$$

Dabei ist $L$ die Lorenz-Zahl (ca. 2.44 × 10⁻⁸ W·Ω/K² für die meisten Metalle) und $T$ die absolute Temperatur.

Anwendbare Bedingungen und Einschränkungen

Diese Formeln setzen homogene, isotrope Materialien unter stationären Bedingungen voraus. Für Stahl mit komplexen Mikrostrukturen können lokale Variationen umfassendere Modelle oder empirische Korrekturen erfordern.

Das Wiedemann-Franz-Gesetz gilt am besten für reine Metalle bei moderaten bis hohen Temperaturen, bei denen die Elektron-Elektron-Streuung minimal ist. Abweichungen treten bei sehr niedrigen Temperaturen oder in Legierungen mit signifikanter Verunreinigungstreuung auf.

Lineare Wärmeausdehnungsbeziehungen sind nur für kleine Temperaturänderungen gültig, typischerweise unter 50 % der Schmelztemperatur. Jenseits dieses Bereichs werden nichtlineare Terme signifikant.

Mess- und Charakterisierungsmethoden

Standardprüfungsbedingungen

ASTM E1461: Standardprüfverfahren für die thermische Diffusivität nach dem Flash-Verfahren, das die Messung der thermischen Diffusivität abdeckt, aus der die Wärmeleitfähigkeit berechnet werden kann.

ASTM B193: Standardprüfverfahren für die Resistivität von elektrischen Leiterwerkstoffen, das Verfahren zur Messung der elektrischen Resistivität von metallischen Materialien detailliert.

ISO 17359: Zustandsüberwachung und Diagnostik von Maschinen - Allgemeine Richtlinien, einschließlich Methoden zur Messung physikalischer Eigenschaften im Rahmen der Zustandsüberwachung.

ASTM E228: Standardprüfverfahren für die lineare Wärmeausdehnung fester Materialien mit einem Push-Rod-Dilatometer, das Verfahren zur Messung der Wärmeausdehnungskoeffizienten spezifiziert.

Prüfgeräte und Prinzipien

Laser-Flash-Geräte messen die thermische Diffusivität, indem sie eine Seite einer dünnen Probe mit einem Laserimpuls erhitzen und den Temperaturanstieg auf der gegenüberliegenden Seite messen. Die Wärmeleitfähigkeit wird unter Verwendung der gemessenen Diffusivität, spezifischen Wärme und Dichte berechnet.

Vier-Punkte-Sonden-Systeme messen die elektrische Resistivität, indem sie den Strom durch äußere Kontakte leiten und den Spannungsabfall über innere Kontakte messen, wodurch die Effekte des Kontaktwiderstands ausgeschlossen werden.

Dilatometer messen die Wärmeausdehnung, indem sie die dimensionsänderungen von Proben während kontrollierter Heiz- und Kühlzyklen verfolgen. Push-Rod-, optische und Kapazitätsdilatometer bieten unterschiedliche Präzisionsgrade.

Vibrationsmessgeräte (VSM) und supraleitende Quanteninterferenzgeräte (SQUID) charakterisieren magnetische Eigenschaften, indem sie das magnetische Moment in Abhängigkeit von angewendetem Feld, Temperatur oder Orientierung messen.

Probenanforderungen

Für die Messung der Wärmeleitfähigkeit erfordern Proben typischerweise parallele, flache Oberflächen mit Abmessungen von 10-25 mm Durchmesser und 1-3 mm Dicke für Flash-Methoden. Eine Oberflächenebene innerhalb von 0,01 mm wird oft gefordert.

Messungen der elektrischen Resistivität verwenden typischerweise rechteckige Stäbe (ASTM B193) mit Längen-Breiten-Verhältnissen von über 4:1, um eine gleichmäßige Stromverteilung sicherzustellen. Drahtproben können mit geeigneten Durchmesserspezifikationen verwendet werden.

Proben für die Wärmeausdehnung sind typischerweise zylindrisch oder rechteckig mit Längen von 10-50 mm und Querschnittsabmessungen von 3-10 mm. Die Anforderungen an die Oberflächenbearbeitung hängen vom spezifischen Dilatometertyp ab.

Testparameter

Standardprüftemperaturen reichen für die meisten physikalischen Eigenschaftsmessungen von Raumtemperatur bis 1000 °C, wobei spezielle Geräte diesen Bereich von kryogenen Temperaturen bis nahe den Schmelzpunkten erweitern.

Heiz- und Kühlraten liegen typischerweise zwischen 1-20 °C/min für kontrollierte Wärmeausdehnungsmessungen, wobei langsamere Raten genauere Gleichgewichtsdaten liefern.

Umweltbedingungen müssen kontrolliert werden, wobei Vakuum- oder Inertgasatmosphären häufig verwendet werden, um Oxidation bei erhöhten Temperaturen zu verhindern. Magnetische Messungen erfordern kontrollierte elektromagnetische Umgebungen, die frei von Störungen sind.

Datenverarbeitung

Die Erfassung der Rohdaten umfasst typischerweise Zeit-Temperatur-Profile für thermische Messungen oder Spannungs-Strom-Beziehungen für elektrische Messungen, die bei hohen Abtastraten mit digitalen Datenerfassungssystemen aufgezeichnet werden.

Statistische Methoden umfassen das Mittelwerten mehrerer Messungen, das Anwenden temperaturabhängiger Korrekturfaktoren und die Unsicherheitsanalyse gemäß GUM (Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit in der Messung).

Endwerte erfordern oft Berechnungen, die mehrere gemessene Parameter kombinieren, z. B. die Ableitung der Wärmeleitfähigkeit aus der gemessenen thermischen Diffusivität, Dichte und spezifischen Wärmekapazität unter Verwendung der Beziehung $k = \alpha \rho C_p$.

Typische Wertebereiche

Stahlklassifikation	Typischer Wertebereich	Testbedingungen	Referenzstandard
Kohlenstoffstahl (1020)	Wärmeleitzahl: 36-54 W/m·K	25 °C	ASTM E1461
Edelstahl (304)	Wärmeleitzahl: 14-17 W/m·K	25 °C	ASTM E1461
Werkzeugstahl (D2)	Wärmeleitzahl: 20-24 W/m·K	25 °C	ASTM E1461
Elektrostahl (M-19)	Elektrische Resistivität: 25-45 μΩ·cm	25 °C	ASTM B193
Kohlenstoffstahl (1020)	Wärmeausdehnung: 11,7-12,8 × 10⁻⁶/K	20-100 °C	ASTM E228
Edelstahl (316)	Wärmeausdehnung: 16,0-17,5 × 10⁻⁶/K	20-100 °C	ASTM E228

Variationen innerhalb jeder Klassifikation ergeben sich aus Zusammensetzungsunterschieden, Verarbeitungsgeschichte und mikrostrukturellen Merkmalen. Höherer Kohlenstoffgehalt verringert typischerweise die Wärmeleitfähigkeit, erhöht jedoch die elektrische Resistivität aufgrund der erhöhten Elektronenstreuung.

Diese Werte dienen als Entwurfshinweise und nicht als absolute Spezifikationen. Ingenieure sollten Variationen der Eigenschaften mit Temperatur und den spezifischen Wärmebehandlungsbedingungen des verwendeten Materials berücksichtigen.

Bei verschiedenen Stahlsorten nimmt die Wärmeleitfähigkeit tendenziell mit steigendem Legierungsgehalt ab, während die Wärmeausdehnungskoeffizienten mit dem Austenitgehalt tendenziell zunehmen.

Analyse der Ingenieuranwendung

Gestaltungsüberlegungen

Ingenieure integrieren physikalische Eigenschaften in Berechnungen zum thermischen Management, in die Planung elektrischer Systeme und in Analysen der dimensionsstabilität. Beispielsweise muss die Wärmeausdehnung in Schienen, Brücken und Präzisionsmaschinen durch Dehnungsfugen oder Kompensationsmechanismen berücksichtigt werden.

Sicherheitsfaktoren für physikalische Eigenschaften liegen typischerweise zwischen 1,2 und 2,0, je nach Kritikalität der Anwendung. Höhere Faktoren gelten, wenn Eigenschaftsvariationen zu Systemausfällen führen könnten, wie beim thermischen Management kritischer Komponenten.

Die Materialauswahl beinhaltet häufig einen Balanceakt zwischen mehreren physikalischen Eigenschaften. Beispielsweise benötigen elektrische Transformatorenkerne Materialien mit spezifischen magnetischen Eigenschaften, niedriger elektrischer Resistivität und handhabbaren thermischen Eigenschaften, um die Effizienz zu optimieren und Überhitzung zu verhindern.

Schlüsselanwendungsbereiche

In der Energieerzeugung sind die physikalischen Eigenschaften von Stahl entscheidend für Turbinenkomponenten, die bei hohen Temperaturen betrieben werden. Die Wärmeleitfähigkeit beeinflusst die Effizienz des Wärmetransfers, während die Wärmeausdehnung verwaltet werden muss, um Abstände aufrechtzuerhalten und ein Verhaken während des thermischen Zyklus zu verhindern.

Automotive Anwendungen basieren auf spezifischen physikalischen Eigenschaften für Motorkomponenten, Abgassysteme und elektrische Systeme. Die Wärmeleitfähigkeit beeinflusst das Design des Kühlsystems, während magnetische Eigenschaften entscheidend für Sensoren und Elektromotoren sind.

In kryogenen Anwendungen wie LNG-Lagerung und -Transport sind spezialisierte Stähle mit physikalischen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen unerlässlich. Thermische Kontraktion, spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit bei niedrigen Temperaturen bestimmen die Eignung des Materials und die Systemleistung.

Leistungsabgleich

Die Wärmeleitfähigkeit steht oft im Konflikt mit den Festigkeitsanforderungen. Legierungselemente, die die Festigkeit erhöhen, verringern normalerweise die Wärmeleitfähigkeit, indem sie Gitterverzerrungen einführen, die Wärmeleiter streuen.

Magnetische Eigenschaften können mit den Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit konkurrieren. Hochlegierte Edelstähle bieten eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, zeigen jedoch oft eine schlechte magnetische Reaktion, was ihre Verwendung in Anwendungen, die beide Eigenschaften erfordern, einschränkt.

Ingenieure balancieren diese konkurrierenden Anforderungen durch sorgfältige Legierungswahl, mikrostrukturelle Kontrolle oder durch Kompositansätze, die Materialien mit komplementären Eigenschaften kombinieren.

Fehleranalyse

Thermische Ermüdungsfehler treten auf, wenn zyklische Temperaturänderungen wiederholte Ausdehnung und Kontraktion verursachen, was Spannungszyklen erzeugt, die schließlich zu Rissinitiierung und -ausbreitung führen. Dies ist häufig bei Komponenten der Fall, die häufigen Heiz- und Kühlzyklen ausgesetzt sind.

Der Fehlermechanismus beginnt typischerweise mit lokalisierter plastischer Verformung an Spannungs-Konzentrationspunkten, gefolgt von Risskeimung und -ausbreitung entlang der Korngrenzen oder durch die Körner, abhängig von Temperatur und Mikrostruktur.

Maßnahmen zur Minderung umfassen das Entwerfen für Wärmeausdehnung, die Verwendung von Materialien mit angemessener thermischer Ermüdungsbeständigkeit, die Implementierung von langsamen Heiz-/Kühlverfahren und die Anwendung thermischer Barrierebeschichtungen, wo dies angebracht ist.

Beeinflussende Faktoren und Kontrollmethoden

Einfluss der chemischen Zusammensetzung

Kohlenstoff beeinflusst erheblich die Wärme- und elektrische Leitfähigkeit, wobei ein höherer Kohlenstoffgehalt beide Eigenschaften verringert, indem er Elektronen- und Phononenstreuung erhöht. Jede 0,1 %ige Erhöhung des Kohlenstoffs verringert typischerweise die Wärmeleitfähigkeit um 3-5 %.

Chrom, Nickel und Mangan verringern die Wärmeleitfähigkeit und erhöhen gleichzeitig die elektrische Resistivität. Silizium erhöht stark die elektrische Resistivität, verringert jedoch moderat die Wärmeleitfähigkeit.

Die Optimierung der Zusammensetzung umfasst das Ausbalancieren von Legierungselementen, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu erreichen und gleichzeitig die mechanische Leistung aufrechtzuerhalten. Bei elektrischen Stählen wird der Siliziumgehalt sorgfältig gesteuert, um die magnetischen Eigenschaften zu optimieren, während die Verarbeitbarkeit im Auge behalten wird.

Einfluss der Mikrostruktur

Die Korngröße beeinflusst die Wärme- und elektrische Leitfähigkeit durch Streueffekte an den Grenzen. Finer Körner erzeugen mehr Grenzen, was die Leitfähigkeit verringert, aber möglicherweise andere Eigenschaften wie Festigkeit verbessert.

Die Phasendistribution hat einen erheblichen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften, wobei Mehrphasenstähle Eigenschaften aufweisen, die zwischen denen der enthaltenen Phasen liegen. Pearlitische Strukturen zeigen ein anderes Wärmeausdehnungsverhalten als martensitische oder ferritische Strukturen.

Einschlüsse und Defekte agieren als Streuzentren für Wärme- und elektrische Träger und verringern die Leitfähigkeit. Sie können auch lokale Spannungs-Konzentrationen erzeugen, die das Verhalten der Wärmeausdehnung beeinflussen und potenziell Rissbildungen während thermischer Zyklen einleiten.

Einfluss der Verarbeitung

Die Wärmebehandlung verändert die physikalischen Eigenschaften, indem sie die Phasendistribution und Mikrostruktur ändert. Das Glühen erhöht typischerweise die Wärme- und elektrische Leitfähigkeit, indem die Defektdichte und die inneren Spannungen verringert werden.

Kaltverformung verringert im Allgemeinen die Wärme- und elektrische Leitfähigkeit aufgrund der erhöhten Versetzungsdichte. Nachfolgende Erholungs- und Rekristallisationsprozesse können diese Eigenschaften in unterschiedlichem Maße wiederherstellen.

Kühlungsraten während der Verarbeitung beeinflussen die Phasenbildung und Korngröße, wobei ein schnelleres Abkühlen typischerweise zu feineren Mikrostrukturen mit niedrigerer Wärme- und elektrischer Leitfähigkeit, möglicherweise aber besseren mechanischen Eigenschaften, führt.

Umweltfaktoren

Die Temperatur beeinflusst die physikalischen Eigenschaften erheblich, wobei die Wärmeleitfähigkeit von Stählen typischerweise mit steigender Temperatur aufgrund erhöhter Phononenstreuung abnimmt. Die elektrische Resistivität nimmt normalerweise mit der Temperatur zu.

Korrigierende Umgebungen können die Oberflächen properties ändern, indem sie Oxidschichten erzeugen, die signifikant unterschiedliche thermische und elektrische Eigenschaften als das Basismetall aufweisen. Diese Effekte können im Laufe der Zeit die Leistung von Komponenten progressiv verändern.

Langfristige Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen kann mikrostrukturelle Veränderungen wie Ausscheidungen oder Kornwachstum verursachen, die die physikalischen Eigenschaften dauerhaft verändern, selbst nachdem sie wieder in normale Bedingungen zurückgekehrt sind.

Verbesserungsmethoden

Metallurgische Ansätze zur Verbesserung spezifischer physikalischer Eigenschaften umfassen gezieltes Legieren, Kornverfeinerung und Ausscheidungshärtung. Für elektrische Stähle verbessern sorgfältig kontrollierte Siliziumzugaben und kornorientierte Verarbeitung die magnetischen Leistungen.

Verarbeitungsbasierte Verbesserungen umfassen spezielle Wärmebehandlungen, kontrollierte Kühlraten und thermomechanische Bearbeitung, um die Mikrostruktur für spezifische Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften zu optimieren.

Gestaltungsüberlegungen wie Bauteilgeometrie, thermische Managementsysteme und Materialkombinationen können die inhärenten Begrenzungen physikalischer Eigenschaften von Stahlwerkstoffen kompensieren.

Verwandte Begriffe und Standards

Verwandte Begriffe

Thermophysikalische Eigenschaften umfassen Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität und thermische Diffusivität, die eine Teilmenge physikalischer Eigenschaften darstellt, die sich auf Wärmeübertragungsmerkmale konzentriert.

Magnetostriktions refers to dimensional changes that occur in ferromagnetic materials when subjected to magnetic fields, representing an intersection between magnetic and mechanical properties.

Electrical steel (silicon steel) describes specialized steel alloys with controlled silicon content designed to have specific magnetic properties for electrical applications like transformers and motors.

These terms are interconnected through their relationship to the fundamental atomic and electronic structure of steel materials, with changes in one property often affecting others through their shared microstructural dependencies.

Hauptstandards

ASTM A342/A342M: Standard Test Methods for Permeability of Feebly Magnetic Materials provides comprehensive testing procedures for magnetic properties of steels and other materials with low magnetic permeability.

JIS G0602: Method of Measuring Electrical Resistivity of Metallic Materials by DC Potential Drop Technique offers detailed procedures used extensively in Asian markets, with some methodological differences from ASTM standards.

Different standards may specify varying sample geometries, testing conditions, or calculation methods, leading to slight variations in reported values. Engineers must ensure consistency in testing standards when comparing materials from different sources.

Entwicklungstrends

Aktuelle Forschungen konzentrieren sich auf die Entwicklung prädiktiver Modelle, die die Mikrostruktur mit physikalischen Eigenschaften verbinden, um das computergestützte Design von Stählen mit optimierten Eigenschaftskombinationen für spezifische Anwendungen zu ermöglichen.

Neue Technologien umfassen Hochdurchsatz-Charakterisierungsmethoden, die mehrere physikalische Eigenschaften gleichzeitig schnell messen können, was den Materialentwicklungs- und Qualitätskontrollprozess beschleunigt.

Zukünftige Entwicklungen werden wahrscheinlich komplexere multiskalige Modellierungsansätze umfassen, die atomare Phänomene mit makroskopischen Eigenschaften verbinden, sowie fortschrittliche In-situ-Messmethoden zur Überwachung physikalischer Eigenschaften während der Verarbeitung und unter Dienstbedingungen.