In den Materialwissenschaften bezeichnen Schwellenwerte (thresholds) kritische Punkt- oder Bereichsgrößen physikalischer oder chemischer Parameter, bei deren Überschreiten sich das makroskopische Verhalten eines Werkstoffs qualitativ ändert. Solche Schwellen sind beispielsweise in mechanischer, thermischer, elektrischer und sensorischer Charakterisierung relevant.

Mechanische Schwellen umfassen etwa die Streckgrenze als Spannungsgrenze zwischen überwiegend elastischer und beginnender plastischer Verformung oder die Ermüdungsschwelle (fatigue threshold) unterhalb derer bei zyklischer Belastung keine technisch relevante Rissausbreitung stattfindet. In der Bruchmechanik beschreibt die Rissausbreitungsschwelle ΔK_th den minimalen Spannungsintensitätsfaktor für stabile Rissfortschreitung.

Thermische Schwellenwerte umfassen Schmelz- und Glasübergangstemperaturen sowie Rekristallisationsschwellen, oberhalb derer signifikante Mikrostrukturänderungen (Korngrößenentwicklung, Phasenumwandlung) auftreten. In der Elektronik sind Durchbruchfeldstärken und Schwellspannungen (z.B. von Halbleiterbauelementen) zentrale elektrische Schwellen.

Ein spezieller Aspekt ist die sensorische Schwelle, etwa die gerade wahrnehmbare Differenz (JND, just noticeable difference) bei Farb- oder Glanzunterschieden von Oberflächen. Hier markiert der Schwellenwert die minimal notwendige Änderung eines Reizes, die von einem Beobachter noch zuverlässig detektiert werden kann; dies ist für Qualitätskontrolle und visuelle Bewertung von Beschichtungen und Polymeren relevant.

Experimentell werden Schwellenwerte meist über systematische Variation der Belastung oder der Feldgröße und geeignete Auswerteverfahren (z.B. Extrapolation, Sigmoid-Fits, probabilistische Ansätze) bestimmt. Ihre präzise Definition und Messung ist essenziell, da sie direkt in Normen, Auslegungsrichtlinien und Sicherheitskonzepte für Bauteile eingehen.