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Werkstoffkunde 1 (Subject) / Fragenkatalog (Lesson)

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• 54. Wie viel Kohlenstoff kann Austenit maximal lösen? 2,06% Kohlenstoff
• 55. Wie heißt das Eutektikum im EKD metallographisch? Ledeburit.
• 56. Zeichnen sie das metastabile EKD mit Achsenbeschriftung und Gefügebestandteilen. (Nachschauen)
• 58. Skizzieren Sie die Gefügebilder für Stähle mit 0,2%, 0,6% und 1,2% Kohlenstoff (EKD gilt!). WT-Fragenkatalog Blatt 4
• 59. Berechnen Sie für einen Stahl mit 1% Kohlenstoff die Gefügeanteile von Perlit und Zementit bei RT? Zementitanteil: (1,0-0,8)/(6,67-0,8)=3,3% Perlitanteil: (6,67-1)/(6,67-0,8)=96,6%
• 60. Wie wird ein Stahl mit 0,8% C oft bezeichnet? Genau 0,8% C (nur Perlit) => Eutektoider Stahl, darunter oder darüber Unter- bzw. Übereutektoider Stahl. (Eutektoider Stahl alles/100% Perlit)
• 61. Worauf beruhen die vielfältigen Einsatzmöglichen von Stahl? Durch Zugabe von Legierungsbestandteilen oder Wärmebehandlungen können (vorallem) die mechanischen Eigenschaften stark verändert und an die jeweilige Aufgabe angepasst werden. (Allotropie: Verschiedene Temperatur, verschiedene Gitter KFZ/KRZ)
• 62. Nennen Sie verschiedene Wärmebehandlungen im Gleichgewicht und deren Ziel! 1. Spannungsarmglühen: Innere Spannungen beseitigen 2. Rekristallisationsglühen: Kaltverformtes Gefüge auf seinen Ursprungszustandsglühen. 3. Normalglühen: Beseitigung von groben Korn 4. Grobkornglühen: Erzeugung von groben Korn zum zerspanen.
• 63. Wie nennt man die Wärmebehandlung bei der Martensit entsteht? Beschreiben Sie das notwendige Temperaturprofil. Name der Behandlung: Härten Temperaturprofil: In dem austenitischen Bereich erwärmen, dann Rasches abkühlen, schneller als kritische Abkühlgeschwindigkeit, um im ZTU in das Martensitische Gefüge (M) zu erreichen.
• 64. Worauf beruht die hohe Härte des Martensit? - Mischkristallhärtung (Kohlenstoff ist übersättigt gelöst) - hohe Gitterfehlerdichte - innere Spannungen durch Volumenzunahme bei dem „Umklappvorgang“
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• 65. Skizzieren sie Beispielhaft ein Schaubild, in dem das Gefüge nach dem Härten abgelesen werden kann. WT-Fragenkatalog
• 66. Für welchen Stahl und welche Bedingungen gilt ein ZTU-Diagramm? Es gilt für genau einen Stahl und für eine bestimmte Austenitisierungstemperatur.
• 67. Erklären Sie die Begriffe „Aufhärtung“ und „Einhärtung“ – wovon sind sie abhängig? Aufhärtung: Maximal erreichbare Härte, abhängig vom C-Gehalt Einhärtung: Erreichbare Einhärtetiefe; Härteverlauf vom Rand , abhängig von Legierungselementen.
• 68. Beschreiben Sie einen genormten Versuch um die Härtbarkeit eines Materials zu prüfen. Stirnabschreckversuch/Jominy-Versuch: Genormter Prüfstab wird auf Austenitisierungstemperatur erhitzt und danach von der Stirnseite mit Wasser bespritzt. Anschließend wird der Härteverlauf entlang der Längsachse geprüft.
• 69. Was versteht man unter dem Begriff „Vergüten“ von Stahl? Härten + Anlassen (um die Verspannungen etwas zu reduzieren).
• 70. Was versteht man unter dem Begriff Härte? Unter Härte versteht man den Widerstand den ein Werkstoff dem Eindringen eines harten Prüfkörpers entgegenwirkt
• 71. Nennen Sie 3 Verfahren zur Prüfung der Härte. 1. Ritzen der Oberfläche (z.B. Mohs’sche Härteskala) 2. Eindringen eines Prüfkörpers unter statischer Belastung (Brinell, Rockwell, Vickers, …) 3. Eindringen eines Prüfkörpers unter dynamischer Belastung (Baumannhammer)
• 72. Nennen Sie 3 Methoden unter statischer Belastung zur Prüfung der Härte. Geben Sie die jeweiligen Eindringkörper und Einsatzbereiche an. Brinell-VerfahrenKugelNE-Metalle bis weicher Stahl Vickers-Verfahren HV4seitige PyramideNE-Metalle bis harter Stahl Rockwell-Verfahren HRCDiamant-KegelGehärtete Stähle
• 73. Nennen sie 3 Prüfbedingungen die bei der Brinellprüfung beachtet werden müssen. 1. Einwirkdauer/Zeit 2. Durchmesser der (Eindring-)Kugel 3. Prüfkraft 4. Belastungsgrad 5. Abstand von Rand und Eindruck zu Eindruck
• 74. Wie kann man Gusswerkstoffe nach dem C-Gehalt einteilen? Bis 2,06% C: Stahlguss Über 2,06% C: Gusseisen
• 75. Nennen sie die Vorteile von Gusseisen mit Lamellengraphit - Sehr gutes Dämpfungsverhalten (Maschinenbetten!) - Graphitschmierung - Gut Zerspanbar - Gut Vergießbar
• 76. Wann setzt man Gusswerkstoffe ein? Wirtschaftlichkeit Schwierige Geometrie Mechanische Eigenschaften (z.B. Dämpfung)
• 77. Wie lässt sich die höhere Festigkeit von Gusseisen mit Kugelgraphit gegenüber Gusseisen mit Lamellengraphit erklären? Brüche und Risse beginnen an Lamellen. Die Kerbwirkung (Spannungskonzentration) ist an der Lamelle deutlich größer als bei der Kugel. (s.h. Skript)
• 78. Welche Eigenschaft ist zwingend notwendig für eine Ausscheidungshärtung? Segregatsbildung (Mit der Temperatur sinkende Löslichkeit in einen Mischkristall) (Begrenzte Löslichkeit)
• 79. Welche Arten von Ausscheidungen kennen Sie? Welche ist am effektivsten für die Härte-/Festigkeitssteigerung? Warum? GP-Zonen: Sind monoatomar ca. 8nm entstehen schon bei Temperatur unter 100°C, wenig Härtesteigerung β‘‘-Ausscheidung: Kohärente Ausscheidung circa 30nm entsteht bei 100 – 200°C, mittlere Härtesteigerung β-Ausscheidung: Inkohärent, stabile Form der Ausscheidung (β-Mk), aber noch fein verteilt, mittlere Härtest.β‘-Ausscheidung: Teilkohärente Ausscheidung >100nm, Temperatur >200°C, maximale Härtesteigerung => Hier laufen beide Mechanismen zur Überwindung der Versetzung gleich schwer ab. => Maximale Härte-/Festigkeitssteigerung (Kohärent: Passt noch ins „Wirtsgitter“)
• 80. Zeichnen Sie den für eine Ausscheidungshärtung relevanten Teil eines Zweistoffsystems. Tragen Sie den Bereich der „aushärtbaren“ Legierungen ein. WT-Fragenkatalog
• 81. Skizzieren Sie die Wärmebehandlung „Aushärten“. WT-Fragenkatalog
• 82. Beschreiben Sie das Gefüge, welches sich nach dem Lösungsglühen und anschließender Abschreckung einstellt. Metastabiler übersättigter Mischkristall.
• 83. Worauf beruht der Festigkeitsanstieg durch das Ausscheidungshärten? Durch fein dispersive Ausscheidungen (Teilkohärente) die das wandern von Versetzungen erschweren.
• 84. Wozu werden die Ergebnisse aus den Versuchen benötigt? Nennen Sie 2 Beispiele. 1. Bauteilauslegung 2. Schadensanalyse 3. Forschung und Entwicklung
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• 85. Welche Arten der Beanspruchung auf ein Bauteil kennen Sie? Wie kann man den zeitlichen Verlauf der Beanspruchung einteilen? Beanspruchungsarten: - Zug/Druck - Torsion - Biegung - Scherung Zeitlicher Verlauf: - Statisch - Dynamisch - Stoßartig
• 86. Beschreiben Sie die Durchführung eines Zugversuches nach DIN EN ISO 6892-1. Eine genormte Zugprobe wird einachsig bei langsamer Abzugsgeschwindigkeit in der Regel bis zum Bruch gestreckt. Die aufgebrachte Kraft und die Verlängerung der Probe werden dabei kontinuierlich aufgezeichnet. Durch Umrechnen auf die Probengeometrie erhält man aus dem Kraft/Weg-Diagramm das Spannungs-Dehnungs-Diagramm.
• 87. Nenne 5 wichtige Ergebnisse des Versuches (Zugversuch) mit Einheit und Bedeutung für den Werkstoff. Wie wirkt sich ein steigender C-Gehalt auf jedes einzelne Ergebnis aus? E-Modul [N/mm²]: Ändert sich nicht! Rm Maximale Spannung [N/mm²]: Steigt mit steigenden C-Gehalt Streckgrenze [N/mm²]: Steigt mit steigenden C-Gehalt Bruchdehnung A [%]: Sinkt mit steigenden C-Gehalt Brucheinschnürung Z [%]: Sinkt mit steigenden C-Gehalt
• 88. Zeichnen Sie in ein Spannungs-Dehnungsdiagramm die Kurvenverläufe für einen C45, einen S235 und einen gehärteten C45. (alle in einem Diagramm incl. Achsbeschriftung) WT-Fragenkatalog
• 89. Beschreiben Sie graphisch oder in Worten die Ermittlung der Rp 0,2 Dehngrenze. Bei Werkstoffen die keinen Streckbereich haben (höher legierte Stähle) gibt es die Rp0,2 Grenze. Im Spannungsdehnungsdehnungsdiagramm zeichnet man eine parallele zur Hook’schen mit 0,2% Dehnung. Dort wo der Spannungsdehnungsverlauf die Gerade schneidet ist die Spannung der Rp 0,2% Grenze erreicht. Dies ist der Punkt wo das Bauteil plastisch um 0,2% verformt wurde.
• 90. Welche Duktilitätskennwerte können aus dem Zugversuch abgeleitet werden – Nenne 2 mit deren Berechnung. Bruchdehnung A: delta l / L (Ausgangslänge) Brucheinschnürung Z: SU/SO
• 91. Wann führe ich einen Kerbschlagbiegeversuch durch? Nennen Sie 2 Beispiele. 1. Kontrolle/Überprüfung des Gefügezustands bei Warenein-/ausgang 2. Untersuchung des Bruchverhaltens (bei bestimmten Temperaturen) 3. Um die Schlagenergie über den Temperaturverlauf zu untersuchen (TÜ bestimmen)
• 92. Nennen Sie vier Einflußgrößen auf die Zähigkeit eines Stahls. 1. Wärmebehandlung 2. Legierungselemente 3. Temperatur 4. Korngröße
• 93. Sie führen einen Kerbschlagbiegeversuch bei versch. Temperaturen durch. Zeichnen Sie die charakteristischen Kurvenverläufe in ein Diagramm incl. Beschriftung für einen austenitischen Stahl, einen unlegierten Stahl mit 0,2% Kohlenstoff und einen unlegierten Stahl mit 0,6% Kohlenstoff. WT-Fragenkatalog Analog dieser Grafik: Höherer C-Gehalt bedeutet spröder (weniger verbrauchte Schlagenergie) und die Übergangstemperatur TÜ tritt später auf. Für den Austenit ist die Temperatur egal er ist immer duktil.
• 94. Skizzieren Sie die Bruchfläche einer Kerbschlagprobe die bei Übergangstemperatur gebrochen ist. Wie nennt man die Bereiche, wie groß sind Sie? Verhältnis von Verformungsbruch zu Kristalliner Fleck: 50% - 50% (Bruch: Trapezförmig) WT-Fragenkatalog
• 95. Nennen Sie 3 Beispiele, wann eine metallographische Untersuchung „Sinn“ macht. 1. Wareneingang 2. Warenausgang 3. Schadensanalyse 4. Forschung und Entwicklung 5. Qualitätskontrolle
• 96. Nenne die 4 „Schritte“ zur Präparation einer Schliffprobe. Worauf ist jeweils zu achten (4 + 1 Punkt) 1. Heraustrennen/schneiden (Nicht das Gefüge durch Hitze verändern) 2. Einbetten (Kalt- oder Warmeinbetten) 3. Schleifen und Polieren (Säubern zwischen den Stufen) 4. Ätzen (Marko- oder Mikroätzung)
• 97. Was kann ein Metallograph bei der Beurteilung des Schliffs über den Werkstoff herausfinden? Nenne 5 Beispiele 1. Gefügezustand (z.B. Perlit, Ferrit, etc.) 2. %-Anteile der Gefüge-/Legierungsanteile 3. Korngröße 4. Korngrenzen 5. Wärmebehandlungszustand 6. Beschichtungen 7. Wärmeeinflusszonen (z.B. durch Schweißen oder Löten) 8. Makroskopische Fehler (Seigerungen, Pooren, etc…)

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