Werkstoffkunde (Subject) / Lernblatt III (Lesson)

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• Frage 101 Welche Erscheinungsformen der Korrosion sind Ihnen bekannt? Nennen Sie mindestens fünf verschiedene Formen! ◦ gleichmäßige Korrosion/ flächenförmige Korrosion◦ lokalisierte Korrosion/ Lochkorrosion◦ Spaltkorrosion◦ Kontaktkorrosion◦ Interkristalline Korrosion◦ mechanisch-korrosiver Angriff◦ Wasserstoffversprödung◦ Schwingungsrisskorrosion◦ Spannungsrisskorrosion◦ Erosionskorrosion◦ Kavitationskorrosion◦ Reibkorrosion
• Frage 102 Erläutern Sie die Kontaktkorrosion! sind zwei Metalle unterschiedlicher Elektronegativität nebeneinander verbaut, wird das unedlere durch Korrosion Angegriffen, das edlere Metall wird kathodisch geschützt (galvanisches Element)
• Frage 103 Erläutern Sie die Spaltkorrosion! Durch Belüftungselemente unterschiedliche Sauerstoffkonzentration imElektrolyt → Potentialunterschied
• Frage 104 Erläutern Sie den Begriff der Wasserstoffversprödung! ◦ entsteht bei hoch-festen Stählen (Rm > 800 N/mm²)◦ Atomarer Wasserstoff diffundiert nach innen (Bereiche hohe Fehlstellendichte)◦ Reduzierung der Gitterbindungskräfte◦ H lagert sich an Rissspitzen an → Rissfortschritt
• Frage 105 Erläutern Sie den Begriff der Spannungsrisskorrosion! ◦ Rissbildung bei gleichzeitiger Einwirkung bestimmter korrosiver Mittel und Zugspannungen◦ tritt nur auf, wenn gute Beständigkeit gegen Flächenkorrosion (Passiv-,Schutzschicht)◦ kritisches Zusammenwirken von Werkstoff, Medium und mechanischerBelastung
• Frage 106 Nennen Sie einige Korrosionsschutzmaßnahmen! ◦ Konstruktive Maßnahmen▪ Vermeidung von Kondensation▪ Vermeidung von Ansammlungen und Hohlräumen▪ Vermeidung von Kontaktkorrosion/ Trennen von Flächen▪ Glatte Oberflächen◦ Wasseraufbereitung und Entlüftung▪ Korrosionsschutzmittel (Bindung von freiem Sauerstoff)◦ Legieren▪ Zugabe von Cr und Ni◦ Korrosionsbeständige Legierung wählen▪ Al- ,Ti-, Co-Legierungen (Preis!!)◦ Überzüge und Beschichtungen▪ Anstriche▪ Kunststoffbeschichtungen▪ Metallüberzüge▪ Eloxieren▪ Emaillieren◦ Elektrochemische Methoden▪ Opferanode▪ Aufzwingen einer elektrischen Gleichspannung◦ alternative Werkstoffgruppen wählen▪ Glas, Keramik, Kunststoff
• Frage 107 Was versteht man unter dem Begriff der Tribologie? Skizzieren Sie ein tribologisches System! ◦ Tribologie:▪ Wissenschaft und Technik aufeinander einwirkender Oberflächen inRelativbewegung▪ nach DIN: Beanspruchung eines Festen Grundkörpers durch Kontakt und Relativbewegung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers▪ Reibung, Schmierung, Verschleiß
• Frage 108 Erläutern Sie den Begriff Verschleiß! ◦ fortschreitender Materialverlust an Oberfläche eines festen Grundkörpers durch mechanische Ursachen (Kontakt und Relativbewegung eines festen, flüssigen, gasförmigen Gegenkörpers)◦ Auftreten losgelöster kleiner Teilchen, sowie Stoff- und Formänderung der tribologisch beanspruchten Oberflächen
• Frage 109 Welche Verschleißmechanismen sind Ihnen bekannt? Erläutern Sie diese! ◦ Adhäsion▪ Bildung und Trennung von Haftbrücken durch elastische oder elastischplastische Verformung◦ Abrasion▪ Mikrozerspanung des Grundkörpers durch harte Rauheitsgipfel bzw.Verformungen des Gegenkörpers oder durch harte Partikel im Zwischenstoff◦ Oberflächenzerrüttung/ Oberflächenermüdung▪ Rißbildung und Rißwachtum bis zum Abtrennen von Partikeln▪ tritt bei Wälzbeanspruchung auf◦ Tribooxidation▪ chemische Reaktion des Grund- oder Gegenkörpers mit dem Zwischenstoff oder der Umgebung▪ durch Reibung aktiviert▪ Adhäsion wird u.U. Verhindert▪ Abrasion wird u.U. Verstärkt▪ Zusetzen des Zwischenraums
• Frage 110 Welche tribologischen Prüfmethoden sind Ihnen bekannt? Warum unterscheidet man diese Arten? ◦ Betriebsversuch◦ Prüfstandversuch mit kompletter Maschine◦ Prüfstandversuch mit Aggregat oder Baugruppe◦ Versuch mit unverändertem Bauteil oder verkleinertem Aggregat◦ Beanspruchungsähnlicher Versuch mit Probekörper◦ Modellversuch mit einfachen ProbekörpernPraxisnähe fällt von oben nach untenAufwand (Kosten) steigt von unten nach oben
• Frage 111 Skizzieren Sie den Aufbau einer technischen Oberfläche!
• Frage 112 Nennen Sie konstruktive und werkstoffbedingte Maßnahmen zur Reduzierung des Verschleißes! Beachten Sie hierbei, dass die Maßnahmen von dem jeweiligen Verschleißmechanismus abhängen! ◦ kostruktiv▪ Verbesserung der Oberflächentopographie▪ Verfestigung der Oberfläche▪ Verbesserung der Schmierbedinungen ◦ werkstofftechnische Maßnahmen▪ Randschichthärten▪ thermochemische Verfahren▪ galvanische Verfahren▪ Auftragsschweißen▪ thermisches Spritzen▪ Plattieren▪ PVD/ CVD Schichten
• Frage 142 Was verstehen Sie unter S235JR? Wie lautet die alte Stahlbezeichnung? ◦ Stahl für den Stahlbau mit ReH= 235 N/mm², Zähigkeit 27J bei RT◦ St37
• Frage 143 Wovon hängen Festigkeit und Zähigkeit von unlegierten Baustählen ab? ◦ C-Gehalt
• Frage 144 Welches Legierungselement und warum wird wetterfesten Baustählen zulegiert? ◦ Cu, Cr◦ Rostschicht wird dichter, Rostvorgang verlangsamt
• Frage 153 Zu welcher Stahlgruppe gehören Federstähle? Nennen Sie einen typischen Federstahl. Welchen C-Gehalt weisen Federstähle auf? ◦ Gruppe: Vergütungstähle◦ 38Si6, 0,4-0,6% C
• Frage 154 Weshalb werden Federn im Fertigungsprozess kugelgestrahlt? ◦ Kugelstrahlen → Kaltverfestigung
• Frage 155 Nennen Sie einen typischen Vergütungsstahl und ein entsprechendes Anwendungsgebiet! ◦ 42CrMo4◦ Achsen, Kurbelwellen
• Frage 156 Welche Stähle eignen sich zum Flamm- und Induktionshärten? Wie unterscheiden sich Nitrierstähle von üblichen Vergütungsstählen? ◦ Stähle mit C>0,3%◦ niedriger C-Gehalt, Legieren von Al damit sich AlN bildet → sehr hart
• Frage 157 Beschreiben Sie die Wirkung einer Randschichthärtung auf die Bauteileigenschaften! ◦ Rand wird hart, Kern bleibt zäh◦ Druckeigenspannungen im Rand → gut◦ geringerer Verzug als Durchhärten
• Frage 158 Warum muss die Anlasstemperatur nach dem Vergüten oberhalb der Nitriertemperatur liegen? ◦ wäre Anlasstemperatur geringer würde das Werkstück beim Nitrieren an Härte verlieren
• Frage 159 Nennen Sie einen typischen Wälzlagerstahl! Begründen Sie die chemische Zusammensetzung! ◦ 100Cr6◦ über 0,8 % C und Cr → Bildung von Cr-Carbiden
• Frage 160 Wie werden Wälzlagerstähle gehärtet? Warum wird dieser Temperaturbereich genutzt? Welche Härten werden erzielt? ◦ Durchhärtung◦ Härtetemperatur oberhalb AC1 unterhalb Acm (Carbide bleiben ungelöst, da sonst Gefahr von Restaustenit◦ Ringe 58 HRC, Kugeln 62 HRC
• Frage 122 Nennen Sie die 3 technisch relevanten Leichtmetalle! ◦ Aluminium, Magnesium, Titan
• Frage 123 Nennen Sie den Schmelzpunkt, Dichte, E-Modul und die Gitterstruktur von Aluminium! ◦ TS= 660°C, ρ=2,7 g/cm³, Gitter: kfz
• Frage 125 Skizzieren Sie den Einfluss des Fremdatomgehaltes auf die Leitfähigkeit von metallischen Werkstoffen. Auf welchem Effekt beruht die Veränderung?
• Frage 126 Worauf beruht die hervorragende Korrosionsbeständigkeit von Aluminium- Legierungen? Es bildet sich außen eine sehr dichte Oxidschicht, durch die dann keinSauerstoff mehr diffundieren kann
• Frage 127 Wie lassen sich Aluminium– Legierungen grundsätzlich unterscheiden? Nennen Sie je 2 Legierungssysteme. aushärtbare Al-Legierungennicht aushärtbare Al-Legierungen
• Frage 128 Nennen Sie die notwendigen Wärmebehandlungsschritte zum Ausscheidungshärten von Al- Legierungen. Welche Voraussetzung muss von Seiten des Phasendiagramms erfüllt sein? Was wird durch das schnelle Abschrecken erreicht? ◦ Lösungsglühen, Abschrecken (übersättigter MK), Ausscheidungsglühen/Auslagern (einstellen definierter Ausscheidungsgröße)◦ möglich bei begrenzter Löslichkeit im festen Zustand◦ schnelles Abschrecken: Bildung eines übersättigten MK
• Frage 129 Welche Arten von Ausscheidungen treten in AlCu– Legierungen auf. Welche Art an Ausscheidungen tritt im Härtemaximum auf? Welche Größe haben die Ausscheidungsprodukte im Härtemaximum? Was bedeutet Überalterung? Wie ändert sich die Festi ◦ GP1-Zone (Vorstufe), GP2-Zone (Θ'', kohärente Ausscheidung), Θ' teilkohärente Ausscheidung, Θ inkohärente Ausscheidung◦ kohärente Ausscheidung bei Härtemaximum, Dicke= 2 nm, Länge= 30nm◦ Überalterung: Ausscheidungen werden zu groß, Härte/ Festigkeit sinkt
• Frage 130 Nennen Sie Anwendungsgebiete von Aluminium- Legierungen im Automobilbau und die entsprechenden Legierungen! ◦ Türkomponenten (AlMg3)◦ Mulde von Muldenkipper (AlMg4,5Mn)◦ Spaceframe (Rahmen beim Auto) (AlMgSi1)◦ Felgen (AlMgSi)◦ Zylinderköpfe (AlSi7MgCu0,5)◦ Motorblock (AlSi9Cu3)
• Frage 131 Nennen Sie eine typische Magnesium- Gusslegierung und eine Legierung die für Schmiedeteile eingesetzt wird. Nennen Sie Anwendungsgebiete von Mg- Legierungen! ◦ Gusslegierung: G-MgAl9Zn1◦ Schmiedelegierung: MgAl6Zn◦ Felgen, Ölwanne, Abdeckungen (Nockenwellen), Gehäuse
• Frage 132 In welchen Gittermodifikationen kommt Titan in technischen Legierungen vor? Nennen Sie je eine typische Legierung! ◦ hdp, krz (ab 882°C)◦ TiAl6V4
• Frage 133 Nennen Sie Anwendungsgebiete von Ti- Legierungen! ◦ Medizintechnik, Gehäuse, Lagerringe, Beschläge, Böcke, Uhren, Ösen
• Frage 134 Nennen Sie den Schmelzpunkt, die Dichte und den E-Modul von Kupfer! ◦ Schmelzpunkt: 1083°C◦ Dichte: 8,9-8,93 g/mm³◦ E-Modul: 125000 N/mm²
• Frage 135 Nennen Sie 2 herausragende Eigenschaften von Kupfer und seinen Legierungen und je ein Anwendungsbeispiel! ◦ gute elektrische und Wärmeleitfähigkeit◦ Durchlauferhitzer, Strompol für Hochstromschalter, Bürstenhalter fürFahrmotoren
• Frage 136 Was ist Messing? Nennen Sie 2 Anwendungsbeispiele! ◦ CuZn Legierungen◦ Instrumente, Hülsen, Wälzlagerkäfige
• Frage 137 Welches ist das Hauptlegierungselement in Bronzelegierungen? Welchen Einfluss hat die Kaltumfomung auf die mechanischen Eigenschaften? ◦ Sn◦ Härte/ Festigkeit steigen bei Kaltumformung
• Frage 138 Nennen Sie den Schmelzpunkt, die Dichte und den E-Modul von Nickel! ◦ Dichte: 11,3 g/mm³◦ Schmelzpunkt: 327°C◦ E-Modul: 17500 N/mm²
• Frage 139 In welchem Temperaturbereich werden Ni- Legierungen verwendet? Nennen Sie 2 typische Nickellegierungen und je ein Anwendungsbeispiel! ◦ 1100°C◦ NiCr20Ti (oxidierende oder reduzierende Bedingen, hohe Warmfestigkeit, inschwefelhaltigen Gasen schlechter)◦ NiCr15Fe (in reduzierenden Atmosphären bis 1150°C, bei Anwesenheit vonSchwefel, kaum empfindlich gegen Aufkohlen)
• Frage 140 Nennen Sie den Schmelzpunkt, die Dichte und den E-Modul von Blei! ◦ Dichte: 11,3 g/mm³◦ Schmelzpunkt: 327°C◦ E-Modul: 17500 N/mm²
• Frage 141 Geben Sie die chemische Zusammensetzung der folgenden Werkstoffe an: CuZn36Pb3, NiCr20TiAl, Cu-OF, MgAl9Zn1, TiAl6V4! ◦ CuZn36Pb3: 3% Blei, 36% Zink, 61% Kupfer◦ NiCr20TiAl: <1% Aluminium, <1% Titan, 20% Chrom, ca. 80% Nickel◦ Cu-OF: sauerstofffreies Cu, unlegiert◦ MgAl9Zn1: 1% Zink, 9% Aluminium, 90% Magnesium◦ TiAl6V4: 4% Vanadium, 6% Aluminium, 90% Titan

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