Werkstofftechnik (Subject) / Plastische Verformung (Lesson)

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• Duktilität plastische Verformbarkeit
• Sprödes Verhalten keine oder nur sehr geringen plastische Verformbarkeit
• Mechanismus im Idealkristall - Gleitung zwischen zwei Ebenen Auslöser für den Gleitprozess ist die Kraft (Spannung) Es muss Energie aufgewendet werden, um Ebenen aneinander vorbeigleiten zu lassen -> Danach stellt sich ein neuer Gleichgewichtszustand ein Nötige Energie ist abhängig von: Abstand der Gleitebenen untereinander  Abstand zwischen Gleichgewichtslagen Art der Bindung zwischen den Ebenen
• Ebenenabstand große Abstände zwischen Ebenen (dichtest gepackte Ebene) begünstigen Gleitvorgang kurze Abstände zwischen den Gleichgewichtslagen (=abhängig von Gleitebene und von Gleitrichtung innerhalb der Ebene ->optimale Gleitebenen: Abstand zwischen Gleichgewichtslagen = Atomabstand) in hexagonalen Netzen (bevorzugte Gleitrichtung) gibt es 3 dicht gepackte Richtungen
• Gleitsysteme kfz 12 Systeme in 4 Ebenen -> Plastische Verformung: sehr gut bereits bei geringen Spannungen und niedriger Streckgrenze
• Gleitsysteme hexagonal 3 optimale Systeme in einer Ebene -> plastische Verformung: häufig sehr spröde, Ausnahme Ti
• Gleitsysteme krz 48 Systeme, keines in hexagonaler Ebene -> Plastische Verformung: grundsätzlich duktil, oft aber nur bei höheren Temperaturen (W, Mo)
• Gute Umformbarkeit 5 voneinander abhängige Gleitsysteme
• Einfluss (chemische Bindung) Metalle: keine gerichteten Bindungen; Gleiten möglich bei Reinmetallen&Mischkristallen; Schlecht bei Ordnungsphasen kovalente Bindungen: Bindungen müssen gebrochen werden; kein Gleiten Ionenkristalle: Durch Gleitvorgang stehen sich gleiche Ladungen gegenüber =>Sprödbruch
• Umformung (Realkristall) von Kristallstruktur und Baufehlern beeinflusst Schlüsselrolle -> eindimensionale Baufehler Versetzungen erleichtern Umformen, da sie unter Spannungen durch das Gitter wandern Versetzungsfreie Kristalle = hohe Streckgrenze Versetzungen + Baufehler/Versetzungen-> Versetzungen werden gestört => Unformung wird erschwert
• Wandern einer Strufenversetzung Stufenversetzung wandert unter Scherkraft in Richtung des Burgers-Vektor
• Wandern einer Schraubenversetzung Durch Scherkraft in Richtung des Burgers-Vektors wandern Atome entlang der Versetzungsrichtung =>Wanderung rechtwinklig zum Burgers-Vektor
• Verankerte Versetzungen Versetzungen werden bei der Wanderung durch das Gitter gestört und bleiben hängen
• Vervielfachung von Versetzungen Verankerte Versetzung beult bei weiterer Versetzung aus, bildet eine Schleife, die sich von der Mutterversetzung abkoppelt -> der Prozess beginnt von vorn
• Wechselwirkung von Versetzungen mit nulldimensionalen Fehlern nulldimensionale Fehler stören Gleitvorgänge und die Wanderung von Versetzungen Ausschlaggebend = "Ausstrahlen" des Defekts ins benachbarte Gitter Fremdatome = Verfestigung 
• Mischkristallhärtung =Festigkeitssteigerung durch den Einbau von Fremdatomen ins Gitter (häufig bei Kupferwerkstoffen) Zinnatome, Beryllium auf Zwischengitterplätzen
• Cotrell-Wolke & diskontinuierliche Streckgrenze gestörte Ordnung (durch Einbau von Fremdatomen) blockieren Versetzungsbewegung -> Versetzung muss sich erst "losreisen" -> Versetzung erfasst lawienenartig benachbarte Bereiche => daraus Folgt diskontinuierliche Streckgrenze/Lüdersbänder auf der Oberfläche
• Eignung zur Kaltverfestigung kfz: gut geeignet, hohe bis extrem hohe Verfestigung (Kupfer, Nickel, Alu, austinitesche Stähle krz: geeignet, mäßige Verfestigung (niedriglegierter Stahl, Chromstahl) kubisch primitiv: wenig geeignet, gernge Verfestigung (Magnesium, Titan)
• Wirkung zweidimensionaler Baufehler stören Umformvorgänge je höher die Grenzflächenenergie, desto schlechter von Versetzungen zu passieren Korngrenzen = effektivste Wanderungsbarriere
• Zwillingsbildung (-> alternativer Umformmechanismus; schneller Prozess) entsteht, wenn Atome durch Scherkraft aus der Lage verschoben werden keine neuen Versetzungen wird begünstigt durch Stapelfehler
• Versetzungen und Teilchenschneidemechanismus Versetzung läuft durch Teilchen, die nachfolgenden Versetzungen nehmen den gleichen Weg => Verfestigung nimmt mit der Größe der Teilchen und der Teilchendichte zu (möglichst viele, möglichst große Teilchen = bester Effekt
• kohärente Ausscheidung Versetzung kann nur durch Ausscheidungsteilchen laufen, wenn die Netzebenen "durchlaufen" entsteht bei bestimmten Wärmebehandlungen
• Versetzungen und Teilchenumgehungsmechanismus Versetzung kann Teilchen nicht durchschneiden, sondern bleibt hängen und bildet einen Ring um das Teilchen/ nachfolgende Teilchen nehmen einen anderen Weg => Verfestigung nimmt mit Größe der Teilchen ab und mit der Teilchendichte zu
• kohärente Ausscheidung Versetzung kann nur druchlaufen (erschwert), wenn auch die Netzebenen durchlaufen. Kohärente Ausscheidungen nur bei bestimmten Wärmebehandlungen
• Plastische Verformung plastisch stark verformte Werkstoffe sind noch kristallin -> Kristallaufbau geht nicht verloren plastische Verformung läuft über Bewegung von Versetzungen ab Versetzungen stauen sich an Korngrenzen auf, behindern sich gegenseitig, reagieren miteinander und scheiden sich aus -> für weitere Verformung sind immer höhere Spannungen nötig, der Werkstoff verfestigt sich zu große Verformung: Versetzungen stauen sich an Korngrenzen oder Hindernissen auf -> hohe Spannungen => Werkstoff bricht
• Verformbarkeit abhängig vom Kristallgitter kfz: am besten krz: nicht so gut hdp: am schlechtesten
• Baufehler und Festigkeitserhöhung nulldimensional = Mischkristallhärtung eindimensional = Kaltverfestigung zweidimensional = Kornfeinerung dreidimensional = Ausscheidungshärtung
• Wechselwirkungen von Versetzungen untereinander Auslöschung bei Versetzungen in derselben Gleitebene mit unterschiedlichem Vorzeichen (entgegengesetztem BurgesVektor) Abstoßung bei Versetzungen in derselben Gleitebene mit gleichem Vorzeichen (übereinstimmenden Burgers-Vektor) Aufstau von Versetzungen in derselben Gleitebene an einer blockierten Versetzung (Versetzungen können einander nicht überholen) Behinderung der Wanderung von Versetzungen bis hin zur Blockade, wenn Versetzungen, auf anderen Gleitebenen geschnitten werden => Alle bis auf Auslöschung bedeuten, dass mit zunehmender Versetzungsdichte die plastische Verformung icht etwa erleichtert, sondern erschwert wird Da bei der Unformung Versetzungen neu gebildet werden, erzeugt die Verformung einen kontinuierlich ansteigenden Verformungswiderstand, die Kaltverfestigung
• Was versteht man unter Gleitwiderstand? Erforderliche Kraft, um beide Schichten parallel zur Berührebene zu verschieben
• Was versteht man unter Trennwiderstand? größer als Gleitwiderstand Erforderliche Kraft, um Schichten senkrecht zur Berührebene zu entfernen
• Was bedeutet Translation? =Verschiebung von Kugelschichten gegeneinander Findet in Gleitebenen statt, wobei nur bestimmte Gleitrichtungen möglich sind
• Was bedeutet Translation? =Verschiebung von Kugelschichten gegeneinander Findet in Gleitebenen statt, wobei nur bestimmte Gleitrichtungen möglich sind
• Unterschied zwischen Translation und Zwillingsbildung Translation: Gleitebenen Zwillingsbildung: Symmetrieebene
• Wie wirken sich Gleitblockierungen auf Gleit- und Trennwiderstand aus? Gleitwiderstand wird größer Trennwiderstand wird kleiner
• Gleitsysteme und plastische Verformung kfz: 12 Systeme in 4 Ebenen; sehr gut bei bereits geringen Spannungen, niedrige Streckgrenze hexagonal: nur 3 optimale Systeme in 1 Ebene weitere Syteme ggf. nur bei erhöhter Temperatur; häufig eher Spröde, es gibt auch Ausnahmen (Ti) krz: sehr viele (48) Systeme, keines in hexagonaler Ebene; grundsätzlich duktil (Fe) aber oft nur bei höherer Temperatur (W,Mo)
• Umformung im Realkristall Gleit- und Umformvorgänge von Kristallstruktur und Baufehler beeinflusst Schlüsselrolle -> Versetzungen Versetzungen erleichtern Umformprozess, da sie unter Spannung durch das Gitter wandern können
• Mischkristallhärtung =Festigkeitssteigerung durch Einbau von Fremdatomen Sehr oft bei Kupferwerkstoffen
• Zwillingsbildung Zwiling entsteht, wenn Atome durch Scherkraft aus ihrer ursprünglichen Lage verschoben werden Es werde keine neuen Versetzungen gebildet sondern Zwillingskorngrenzen -> wird begünstigt durch Stapelfehler

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