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Werkstofftechnik 1 (Fach) / Kapitel 3 (Lektion)

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• Definieren Sie den Begriff Legierung. - vorwiegend aus metallischen (mind. 2 Elementtypen) aufgebautes Stoffgemenge, welches die Eigenschaften eines Metalls gezielt verändern kann.
• Welche Voraussetzung muss für alle Legierungen erfüllt sein? - vollständige Löslichkeit der Komponenten im flüssigen Zustand.
• Warum werden als technische Werkstoffe vor allem Legierungen verwendet? - vielseitig einsetzbar- bessere Materialeigenschaften und höhere Festigkeit
• Welche Unterschiede bestehen zwischen den Abkühlungskurven von Reinmetallen und Legierungen (Skizze und Begründung)? Reine Metalle: erstarren bei konstanter Temp. -> Abkühlungskurven weisen einen Schmelz- und Erstarrungspunkt auf. Legierungen: erstarren bei einem bestimmten Temperaturbereich -> Abkühlungskurven weisen Knickpunkte auf.
• Geben Sie an, wie eine feinkörnige Erstarrung des Primärgefüges herbeigeführt werden kann. - Impfen mit Eigen- oder Fremdatomen in Pulverform
• Welche Gefüge entstehen bei Legierungen mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im festen Zustand? - homogene (einphasige) Mischkristallgefüge (alle Kristalle im Gefüge haben die gleiche Zusammensetzung und Struktur)
• Welche Gefüge entstehen bei Legierungen mit vollständiger Unlöslichkeit der Komponenten im festen Zustand? - heterogene (mehrphasige) Kristallgemischgefüge (Kristalle haben unterschiedliche Zusammensetzung und Struktur)- versch. reine Metalle, die jeweils nur aus Atomen einer Komponente bestehen
• Erklären Sie die Liquidus- und Soliduslinien eines Phasendiagramms. Liquiduslinie: oberhalb dieser Linie sind alle Legierungen vollständig flüssig. Soliduslinie: unterhalb dieser Linie sind alle Legierungen vollkommen fest.
• Welche Voraussetzungen müssen die Komponenten für eine vollständige Löslichkeit im festen Zustand erfüllen? - ähnliche Atomdurchmesser- gleicher Gittertyp- gleiche Wertigkeiten (Zahl der VE)
• Welche Auswirkungen haben unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten? Umso schneller = umso mehr Keime -> Gefüge wird feinkörniger, fester und zäher. Schnell: Entstehung von Kristallseigerungen Langsam: Homogene Gefüge (α-Mischkristalle)
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• Wie lautet die eutektische Reaktion für ein Legierungssystem A-B mit vollständiger Unlöslichkeit im festen Zustand? Eutektische Schmelze zerfällt bei konstanter Temperatur nach einer Haltezeit in das eutektische Kristallgemisch A+B.
• Von welchen verfahrenstechnischen Größen ist die Löslichkeit abhängig? Temperatur und Druck.
• Was geschieht bei sehr langsamer Abkühlung, wenn die Sättigungskonzentration überschritten wird? - Ausscheidung von Sekundärkristalliten (Segregaten)
• Welche Auswirkungen kann eine schnellere Abkühlung haben? - Ungleichgewichtszustände wie übersättigte Mischkristallite- Kristallseigerungen- unerwartete eutektische Gefügeanteile
• Welche Merkmale haben intermediäre Phasen? - werden gebildet bei geringer Ähnlichkeit der Komponenten- neue, eigene  Gitterstrukturen, die von den Gitterstrukturen der Komponenten abweichen- Einbau der Legierungsatome in ungefähr festen Verhältnis m:n- m:n ist ein Mittelwert der Atomverhältnisse
• Was ist eine eutektoide Umwandlung? Phasenumwandlung im festen Zustand, bei der ein einphasiges Mischkristallgefüge in ein zweiphasiges Kristallgemisch umgewandelt wird (bei begrentzter löslichkeit im festen Zustand).
• Nennen Sie Phasenumwandlungen im festen Zustand mit und ohne Konzentrationsänderung. Mit: 1. einphasiges Mischkristallgefüge -> zweiphasiges Kristallmischgefüge Υ → α + β2. Ausscheidung von Sekundärkristallen -> Ausscheidungshärte -> erhöhte Festigkeit Ohne: 1. polymorphe Gitterumwandlung bei reinen Metallen (Änderung der Kristallstruktur bei Temp. und Druckveränderungen)2. Martensitbildung (keine Zeit für Platzwechselvorgänge -> C-Atome bleiben zwangsgelöst & verzerren das Gitter ->erhöhte Festigkeit & Sprödigkeit)3. Rekristallisation (Umkristallisation des Werkstoffs zu versetzungsarmen Gefüge), Vorraussetzung: hohe Versetzungsdichte)4. Kornwachstum -> Vorraussetzung: feinkörniges Gefüge mit hohem Anteil an gekrümmten Korngrenzflächen
• Zeichnen Sie das Phasendiagramm eines Legierungssystems mit vollständiger (unbegrenzter) Löslichkeit der Komponenten im festen Zustand (Liquiduslinie rot, Soliduslinie blau). →
• Zeichnen Sie das Phasendiagramm eines eutektischen Legierungssystems mit vollständiger Unlöslichkeit der Komponenten im festen Zustand (Liquiduslinie rot, Soliduslinie blau) und skizzieren Sie schematisch die unterschiedlichen Gefüge bei Raumtemperatur. →
• Zeichnen Sie das Phasendiagramm eines eutektischen Legierungssystems mit begrenzter Löslichkeit der Komponenten im festen Zustand (Liquiduslinie rot, Soliduslinie blau, Löslichkeitsgrenzen grün) und skizzieren Sie schematisch die unterschiedlichen Gefüge bei Raumtemperatur. →

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