Werkstofftechnik (Subject) / Grundlagen S.1 (Lesson)

1.Semester Maschienbau

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• Nenne die teschnisch relevanten Gittertypen. Kubisch raumzentriert (KRZ) Kubisch flächenzentriert (KFZ) Hexagonal dichtestepackung (HDP)
• Was ist Polymorphie ? "Zweigestaltigkeit" Polymorphiede Werkstoffe tretten je nach Tempetur in unterschiedlichen Gittertypen auf. z.B Fe bis 911°C KRZ ; oberhalb 911°C KFZ
• Definieren Sie Anisotropie ,Isotropie, Quasiisotropie und Textur. Isotropie: (Amorph) Ein Werkstoff hat egal in welche Richtung immer gleiche Eigenschafften (Kunststoffe) Anisotropie:(Kristallin) Richtungsabhängikeit der Eigenschafften eines Werkstoffes (Einzelne Gitter) Quasiisotropie: Bei Vielkristallen mittelt sich die Richtungsabhängikeit der Elementarzellen raus, somit Werkstoff Quasiisotrop (Metall) Textur: Eine Gezielte / Ungewollte  gleich Ausrichtung der Elementarzellen durch z.B Bearbeitungsverfahren wie Walzen oder Giessen. Somit Werkstoff Anisotrop
• Was ist Polymorphie ? "Zweigestaltigkeit" Polymorphiede Werkstoffe tretten je nach Tempetur in unterschiedlichen Gittertypen auf. z.B Fe bis 911°C KRZ ; oberhalb 911°C KFZ
• Erläutern Sie das Prinziep der Ionen/- Atombindung. Ionenbindung: Hierbei gibt ein Atom ein oder mehre Außenelektronen an das andere Atom ab, in Folge der Edelgaskonfiguration. Das Aufnehmende Atom wird negativ geladen das andere Positiv. Hierdurch ziehen Sie sich an. -->Richtungsunabhängig-->Starke Bindung -->hohe Reichweite Atombindung: Hierbei teilen sich zwei Atome ein odere mehrer Außenelektronen, wodurch Sie zusammengehalten werden (Elektronpaarbindung)-->Richtungsabhängig-->Kurzreichweitig-->Starke Bindung
• Erläutern Sie das Prinziep der Metallischen Bindung. Die Metallische Bindung besteht aus einem Elektronengas. (Frei bewegliche Außenelktronen)Dies entsteht da die Außenelekrtronen der Metalle nur schwach gebunden sind.
• 3 Arten von 2-D Gitterfehlern Kleinwinkelkorngrenze (<15°) Großwinkelkorngrenze (>15°) Phasenverschiebung: Verschiebung um eine gesamte Phase (aabb --> abab)
• Wodurch ist das viskoelastische /anelastische Verhalten charakterisiert. Viskoelastisches verhalten hat einen elastischen Anteil und einen Zeitabhängigen Viskossenanteil. Nach entfernen der Last geht der elastische Anteil direkt zurück, der Viskosseanteil erst nach einer Gewissen Zeit. (Feder-Dämpfer)
• Welche Arten von irreversiebler Formveränderung gibt es ? Wodrin unterscheiden Sie sich ? -Plastischesverhalten -Viskoplatischesverhalten (Kriechen) -->Unterschied liegt in der Notwendigkeit von Zeit und Temperatur (Ts >0,3-0,4) beim Kriechen für eine plastische Nachverformung bei gleicher Kraft
• Was sind die Unterschiede zwischen dem anelastischen und dem elastischen Werkstoffverhalten? Anelastisch: Zeitabhängikeit von Belastung und Verformung (Feder Dämpfer), Eingeschlossene Fläche = Verrichtete Arbeit in Wärme Elastisch: Zeitunabhänig
• Wie ist der Burgesvektor definiert ? Wie sind dessen Orientierung bezogen auf die Versetzungslinien bei Stufenversetzungen und Schraubenversetzungen. Er ist ein Maß für den Versatz des Gitters verursacht durch die Versetzungen. Stufen: Vertikal Schrauben: Horizontal
• Vorraussetzungen damit bei einem Substitutionsmischkristall eine lückenlose Mischbarkeit erfolgen kann ? -Die Atomradien der beiden Stoffe dürfen nicht mehr als 15% von einander Abweichen. -Außerdem müssen sie die gleiche Gitterstrucktur besitzen. -Chemische Affinität der Komponeten
• Was sind metallische Gläser ? Bennen und begründen Sie eine Werkstoffeigenschaft der metallischen Gläser, die aus der Submikrostrucktur folgt ? Sind Metalle die über Eigenschaften von Gläsern verfügen, wie den amorphen Aufbau. --> Entsteht durch rasches Abkühlen der Schmelze wodurch keine Umordnung der Gitter enstehen kann. --> Verformbarkeit fehlt aufgrund der extrem hohen Anzahl an Korngrenzen.
• Welche Art von Makroskopischen Bruchen gibt es ? Nennen Sie jeweils ein Beispiel Sprödbruch (Trennbruch): Schlagartiges Materialversagen, Glas Zähbruch (Duktiler Bruch): Hochreine Werkstoffe, Metalle
• Bennen Sie 4 Möglichkeiten zur Steigerung der Festigkeit eines metallischen Werkstoffes. - 0-D: Legierungsverfestigung (Mischkristalle) - 1-D: Erhöhen der Versetzungsdichte (Kaltverfestigung) - 2-D: Härtung durch Feinkornbildung (Feinkornhärtung) - 3-D: Dispesionshärtung  (Teilchenverfestigung)
• Welche Festigkeitssteigernde Mechanismus führt zu einem verschieben der Übergangstemperatur, von Duktil zu Sprödbruch, hin zur niedrigern Temperatur? Durch die reduzierung der Konrgrößen. Da Feinkorn erst bei tiefen Temperaturen zu einem Sprödbruch neigt.
• In welchem Kristallgitter kann mehr C gelöst werden? Im KFZ: Da die Oktaedalücke hier Größer ist als beim KRZ
• Was ist der Hauptunterschied zwischen Erholung und Rekristiltion ? -Erholung läuft unterhalb der TRe (0,4 von Ts) ab und es kommt zu einer Entfernung der Spannung im Gefüge durch das Umordnen der Versetzungen. -Rekristilation: Oberhalb von 0,4 von Ts Hier bei kommt es zu einer neu Bildung des Gefüges , und der Entstehung von Feinkorn.
• Was versteht man unter Diffusion ? Welche zwei Arten gibt es ? Unter Diffusion versteht man den Massetransport ,um mehr als den Atomradius, unter Wärme zum Ausgleich von Potentialunterschieden. -> Leerstellenmechanismus: Bewegung der Teilchen durch Leerstellen -> Zwischengittermechanismen: Bewegung von Fremdatomen zwischen der Gitterstrucktur
• Ab wie viel % C spricht man Gusseisen 2,06%
• In welcher Richtung nimmt im PSE der metallische Charakter zu? er nimmt nach links und unten zu
• Was ist eine Elementarzelle? kleinste Volumeneinheit des Raumgitters
• Eigenschaften von Amorphen Struckturen ? - unregelmäßige Anordnung von Atomen und Molekülen (z.B. Fensterglas, viele Kunststoffe)· keine Fernordnung· kein Schmelzpunkt, sondern langsames Erweichen
• Eigenschaften von Kristallinen Struckturen? - sich wiederholende Elementarzelle· Fernordnung (Regelmäßigkeit über mehr als 1000 Atomabstände)· exakter Schmelzpunkt· geordneter Atomverband
• Beispiele: 0-D, 1-D, 2-D 3-D Fehler 0-D: Leerstellen, 1-D:Stufenverstezung, Schraubenversetzung , Linienversetzung 2-D: Korngrenzenfehler und Stabelfehler 3-D: Anhäufung von 0-D Fehlern, Einschlüsse, Mikrorisse
• Welche Bedeutung haben Versetzungen für den Werkstoff? -Sie bilden die Ursache für Verfestigung -Ermöglichen die Plastische Verformung eines Werkstoffes - Idealkristall nicht plastisch verformbar
• Beduetung der Gleitebenen ? -Ermöglichen das Fließen eines Werkstoffes-Die plastische Verformbarkeit der Metalle wird durch das Wandern von Versetzungen in bevorzugten Gleitebenen ermöglichen das Fließen
• Die Hook´sche Gerade beschreibt was ? Wodurch wird Sie beschrieben ? Sie beschreibt die elastische Formänderung -Also die zunächst linear steigende Dehnung eines Werkstoffes, bei der Entfernung der Kraft geht die Formänderung auf 0 zurück. -Sie wird durch das E-Modul beschrieben
• Plastisches Werkstoffverhalten bedeutet ? - eine Verformung bleibt auch noch bestehen, wenn keine Spannung mehr wirkt· der Werkstoff kehrt nicht in seinen Ausgangszustand zurück· irreversible Verformung
• Was besagt das Schmidt´sches Schubspannungsgesetz ? Dies besagt das die Versetzungen bevorzugt unter 45° zur äußeren Belastungsrichtung laufen, da dort die Schubspannung maximal ist.
• Wann entstehen in Abkühlkurven Haltepunkte? Wenn es zu einem Gleichgewicht zwischen Kristallisationswärme und der Wärme die die Schmelze abgibt herscht. - Bis zur vollständigen Phasenumwandlung (z.B. Erstarren) bleibt die Temperatur konstant, weil während dieses Prozesses Wärme frei wird.
• Was gibt die Liquiduslinie an? Oberhalb der Linie sind nur noch flüssige Bestandteile (Schmelze) vorhanden.
• Welche Aussage in Bezug auf die Soliduslinie ist richtig? Unterhalb der Soliduslinie sind nur noch feste Legierungsbestandteile vorhanden.
• Mischkristall (Alpha) im System A-B heißt ? -Ferrit
• Unterschied metastabiles/ stabiles Eisen-Kohlenstoff-System ? Metastabiles: Enthält Eisen und Kohlenstoff (als Zementit) Stabiles: Enthält Eisen und Kohlenstoff (als Graphit)
• Welche Umwandlung findet am Eutektoid des metastabilen Fe-C-Systems statt? α-Mischkristalle+Fe3C werdeen schlagartig in γ-Mischkristalle umgewandelt
• Welche Umwandlung findet am Eutektikum des metastabilen Fe-C-Systems statt? γ-Mischkristalle+Fe3C werden schlagartig in Schmelze umgewandelt
• Welche Umwandlung findet am Eutektoid des stabilen Fe-C-Systems statt? Umwandlung von γ in α + Fe3C
• Welche Umwandlung findet am Eutektikum des stabilen Fe-C-Systems statt? Umwandlung von Schmelze in γ + Fe3C
• Die Wärmebehandlung von Stählen kann eingeteilt werden in -Glühen -Härten -Vergüten
• Kenngrößen aus dem Zugversuch sind ? E-Modul, Streckgrenze, Bruchdehnung, Zugfestigkeit
• Wofür stehen: Re Rp Rp0,2 Rm E-Modul Re = Ausgeprägte Streckgrenze Rp = Dehngrenze Rp0,2= Ersatzstreckgrenze Rm= Zugfestigkeit E-Modul= Elastizitätsmodul
• Verfahren zur ermittlung der Härte mit Prüfkörper und Ihre Vorteile? Brinell= Kugel (nur bis Mittelhart) Vickers = Pyramide (Direktes Ergebnis ohne Ausrechnen) Rockwell= Kegel ( Bis hart)
• Der Kerbschlagbiegeversuch bringt Aufschluß über ? -Die Güte des Werkstoffes durch sein Bruchverhalten
• Ist der Trennwiederstand bei zähen/ spröden Brüchen größer ? Zäherbruch
• Welche Größe wird beim Wöhlerversuch gemessen? Die Bruch-Schwingspielzahlen

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