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engineering (Fach) / Werkstoffkunde (Lektion)

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Werkstoffkunde

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1) Nennen Sie (x) Beispiele für Hilfsstoffe - Reinigungsmittel- Kühlmittel- Schmiermittel - Schleif- u. Poliermittel - Härtemittel
2) Nennen Sie (x) Beispiele für Hilfsmittel - Strom - Dampf- Wärme (Energieträger)
3) Nennen Sie physikalische Eigenschaften der Werkstoffe (X) - Schmelzpunkt, Schmelzbereich- Dichte- Thermische Längenausdehnung - Leitfähigkeit f. Wärme und Elektrizität
4) Nennen Sie mechanisch-technische Eigenschaften der Werkstoffe (X) - Festigkeit - Härte- Elastizität- Plastische Verformbarkeit - Sprödigkeit- Zähigkeit- Warmfestigkeit
5) Nenne Sie fertigungstechnische Eigenschaften der Werkstoffe (X) - Gießbarkeit - Spanende Formbarkeit - Schmiedbarkeit- Schweißeignung- Härtbarkeit - Kaltumformbarkeit
6) Nenne Sie chemisch-technische sowie Umwelt - Eigenschaften der Werkstoffe Chemisch-Technisch: Korrosionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, BrennbarkeitUmwelt: Giftigkeit (Blei, Cadmium, Quecksilber), Gesundheitsgefährlichkeit (Asbest), Ressourcenverbrauch (Recyclingmöglichkeit, Emmission, Abwasser, Abfallstoffe
7) Nennen Sie 3 Leichtmetalle und 3 Schwermetalle Leichtmetalle Schwermetalle - Aluminium - Eisen - Magnesium - Blei - Titan - Kupfer
8) Geben Sie das spezifische Gewicht von Eisen, Blei und Aluminium an Eisen 7,87 kg/dm3Blei 11,3 kg/dm3Aluminium 2,70 kg/dm3
9) Berechnen Sie die Längenänderung Beispiel: Länge= 5m, Material: Cu; T1 = 5 °C, T2 = 40°C α von Cu = 0,000017 (17 x 10-6) Δl = α·l0(ν2- ν1) => Δl = 0,000017x5(40-5) = 0,002975 m
1) Wie unterscheiden sich Roheisen und Stahl? Roheisen => hat relativ hohen Kohlenstoffgehalt (3-4,5 % C) und ist verunreinigt (beinhaltet andere Begleitstoffe)Stahl => hat wenig Kohlenstoffgehalt (unter 2%)
2) Welche Vorgänge laufen prinzipiell im Hochofen ab? - von oben wird Möller u. Koks eingefüllt 1.) im unteren Teil: Heißluft wird eingeblasen + ein Teil des Koks verbrennt zu CO 2.) die heißen Gase: steigen die Erzschüttung und erhitzen sie 3.) Füllgut: rutscht in die Reduktionszone => Eisenerz Fe2O3 wird dort zum metallischen Eisen Fe reduziert 4.) Eisenschwamm: rutscht weiter in die Schmelzzone, schmilzt u. tropft in den Boden des Hochofens => Roheisenschmelze 5.) getrennt ablassen: werden flüssige Schlacke u. flüssiges Roheisen
4) Für welche Stahlsorten ist der Elektro-Lichtbogen-Ofen besonders geeignet zur Herstellung von hochlegierte Stahlsorten
6) Welche Vorteile haben Stranggussverfahren - kontinuierlicher Vorgang - Erzeugung von dünnen Stahlsträngen - Länge bzw. Größe wählbar
7) Welche Umformungsverfahren gibt es zur Herstellung von Halbzeugen und Stahlerzeugnissen? - walzen (warm, kalt)- Kaltziehen - Strangpressen - Rohrwalzen- Schmieden
8) Welche Gefügeänderung erfährt der Stahl beim Warmwalzen, welche Eigenschaften haben Warmwalzprodukte? - Gefüge wird gestreckt, - durch hohe Temperaturen wandeln sie sich wieder in kornförmiges Gefüge um => der Stahl rekristalisiert + geringere Festigkeit + rauere Oberfläche + abgerundete Kante u. Ecken
9) Nennen Sie die gebräuchlichsten Warmwalzerzeugnisse (x Langerzeugnisse, x Flacherzeugnisse) Langerzeugnisse: große u. kleine I-, H- u. U-Profile, gewälzte Vollstäbe, Schienen u. Drähte Flacherzeugnisse: Tafelbleche, Warmband, Warmblechprofile
10) Kaltumformen: welche Verfahren gibt es und wie unterscheiden sich die Erzeugnisse von Warmwalzprodukten. - kaltwalzen- kaltziehen - kaltbiegen + maßgenau + glatte Oberfläche Gefügeänderung des Metalls bleibt bestehen, Metall wird härter
11) Wodurch unterscheiden sich Blech-Walzprofile und Kaltziehprofile? Kaltzieprofil = fester, scharfe Oberkante, genauer und glatter
12) Beschreiben Sie 3 Arten der Stahlrohrherstellung? geschweißte Rohre- Längs-Naht: Kanten des Schlitzrohr werden verschweißt u. Schweißnaht geschliffen geschweißte Großrohre - Spiral-Naht: Blechband wird durch schraubenförmige Rundwalze geführt u. die Spiralnaht verschweißt Nahtlose Rohre - 1. Schritt: Rohrlupe wird mittels Schrägwalzen und einem Lochdorn erzeugt - 2. Schritt: durch Pilgerwalzen auf einen Walzdorn entsteht das fertige Rohr
13) Welche Legierungskristallarten gibt es? - Mischkristalllegierung (fester als reine Grundmetalle, gut umformbar) - Kristallgemisch-Legierung (höhere Festigkeit, aber schwerer umformbar)
14) Was ist eine eutektische Legierung (charakteristische Eigenschaft)? - eine eutektische Legierung verhält sich wie reines Metall, - hat einen Schmelzpunkt (und nicht Schmelzbereich) - Schmelzpunkt ist geringer ist als jene der Legierungselemente
15) Nennen Sie die 3 in der LV besprochenen Kristallgittertypen mit je einem Beispiel. - kubischraumzentriert - krz (Perlit – reines Eisen unter 911 °C, Chrom)- kubischflächenzentriert - kfz (Austenit – reines Eisen über 911 °C, Aluminium)- hexagonal – hex (Martensit – Magnesium)
16) Warum erhöht sich die Festigkeit von Stahl durch Legieren oder Verformen? Legieren: höhere Festigkeit durch bilden der Elementarteilchen in KristallgruppenVerformen: Die Kristalle verkeilen sich (Kristallgitterverzerrung)
21) Bei welcher Temperatur wandelt sich das Gefüge von kfz in krz (bei Eisen)? 723°C
22) Welchen Einfluss hat der Kohlenstoffgehalt im Stahl? je mehr C, desto härter und spröder wird der Stahl
23) Was ist die Voraussetzung damit Stahl härtbar ist? - Vorhandensein von ausreichendend Kohlenstoff (ab ca. 0,2%) - Härtetemperatur soll etwa 30°C – 60°C über GSK-Linie liegen - rasches Abkühlen
25) Bei welchem Kohlenstoffgehalt liegt der eutektoide Punkt in Eisen-Kohlenstoffdiagramm und wie wird dieses Gefüge noch bezeichnet? eutektoider Punkt: 0,8% C - perlitisches Gefüge
26) Wie heißt das Gefüge im Stahl bei 0,8 % Kohlenstoffgehalt und wie wird dieser Stahl noch bezeichnet? perlitisches Gefüge eutektoider Stahl
27) In welches Gefüge wandelt sich Perlit bei Erwärmung über 723 °C um? Kubis-flächenzentriert (kfz) = Austenit
28) Was bedeuten die Bezeichnungen eutektoider, untereudektoider, übereudektioder Stahl? eutektoider Stahl: 0,8% Cuntereutektoider Stahl: unter 0,8% C übereutektoider Stahl über 0,8% C - 2,06% C
29) Bei welchem Kohlenstoffgehalt liegt der Eutektische Punkt Eisen-Kohlenstoffdiagramm, wie wird dieses Gefüge allgemein und speziell bezeichnet? 4,3%Callgemein: eutektisches Gefügespeziell: Ledeburit
30) Wie wird das Gefüge von reinem Eisen bezeichnet? Ferrit
31) Wodurch kommt es zu einer Härteänderung bei rascher Abkühlung im Gegensatz zu langsamer Abkühlung? bei rascher Abkühlung: Kohlenstoff wird im Gitternetz festgehalten - Verklemmungen; bei langsamer Abkühlung C Elemente haben Zeit, sich zu ordnen
32) Welche Faktoren wirken auf die Art der Gefügebildung? C-Gehalt, Legierungsbestandteile, Temperatur, Zeit
33) In welche Gruppen können die Wärmebehandlungsverfahren für Stähle eingeteilt werden? - Glühen- Härten - Vergüten- Randzonenhärten
34) Was versteht man unter Härten, welche Arbeitsgänge sind dabei nötig? - Ist eine Wärmebehandlung, die Werkzeuge u. Bauteile hart und verschleißfest macht. - gezielte Änderung des Gefüge - Erwärmen auf Härtetemperatur, rasches abkühlen, anlassen
35) Worin besteht der Unterschied zwischen Härten und Vergüten? Ist wie Härten jedoch mit höherer Anlasstemperatur (> 550°C)
36) Was versteht man unter Einsatzhärten? - Randschicht aus C-armen Stahl wird mit Kohlenstoff angereichert u. gehärtet => Aufkohlen - nur die aufgekohlte Randschicht härtet; kohlenstoffarmer Werkstückkern bleibt unverhärtet
37) Welche Glühverfahren gibt es und wozu werden sie jeweils angewandt. Spannungsarmglühen (550 - 650°C) - beseitigen von inneren Spannungen - ohne Gefügeänderung Rekristallisationsglühen (550 - 700°C) - kaltverfestigtes Gefüge wird wieder plastisch formbar gemacht - verzerrtes Gefüge wird aufgelöst u. neues gebildet Weichglühen (650 – 730°C) - Härte vermindert - Streifenzemenit wandelt sich in feinkörnigen Zementit Normalglühen (knapp oberhalb der GSK-Linie) - vollständige Kornneubildung -> gleichmäßiges, feinkörniges Gefüge - gutes Verhältnis v. Festigkeit/Zähigkeit Diffusionsglühen (Homogenisieren) - langzeitiges Glühen um Seigerung auszugleichen
38) Wie kann durch Kaltverformen oder Schweißen entstandene Spannungen wieder beseitigt werden? Durch nachträgliche Wärmebehandlung
39) In welchem Temperatur Bereich liegen die Anlasstemperaturen beim Härten bzw. beim Vergüten. vergüten: >550°C härten: ~300°C
41)Welche „Abschreckmittel“ werden beim Härten und Vergüten verwendet? Wasser (stärkste Wirkung), Öle, Luft (für hochlegierte Stähle)
42) Bei welchen Stahlarten wird Luft als Abschreckmittel verwendet? - Hochlegierte Kaltarbeitsstähle- Warmarbeitsstähle- Schnellarbeitsstähle
43) In welche Gruppen (nach dem Gefüge) können die nicht rostenden Stähle eingeteilt werden – welches davon ist härtbar? - ferritisch - martenitisch => härtbar - austenitisch
46) Welches sind die zwei wichtigsten Legierungselemente in nicht rostenden Stählen? Chrom, Nickel
47) Wie errechnet sich Zugspannung (Einheit angeben), Dehnung und Elastizitätsmodul Zugspannung: σZ = F/S0 [N/mm2] Dehnung: ε = ΔL/L0 * 100 [%] Elastizitätsmodul: E = σ/ ε [N/mm2]
48) Was besagt die Streckgrenze und wodurch wird diese bei Materialien ohne ausgeprägte Elastizitätsgrenze ersetzt? - ab der Streckgrenze tritt bleibende Verformung auf- 0,2%-Dehngrenze wird eingeführt. Dies ist die Spannung, bei der die Zugsprobe eine bleibende Dehnung von 0,2% aufweist
48) Was besagt die Streckgrenze und wodurch wird diese bei Materialien ohne ausgeprägte Elastizitätsgrenze ersetzt? - ab der Streckgrenze tritt bleibende Verformung auf- 0,2%-Dehngrenze wird eingeführt. Dies ist die Spannung, bei der die Zugsprobe eine bleibende Dehnung von 0,2% aufweist bei 0,2 % Dehnung wird zur Hook’schen Gerade eine Parallele gezogen und der Schnittpunkt mit der Spannungs- Dehnungskurve wird als Streckgrenze angenommen
50) Wie lauten die Kennbuchstaben bei den Stahlbezeichnungen für Stahlbaustahl, Maschinenbaustahl, Druckbehälterstahl S = StahlbaustahlE = Maschinenbaustahl P = Druckbehälterstahl
52) Welcher Stahl (Haupteigenschaft) ist aus den folgenden Kurznamen erkennbar C45R, 28Mn6, X6Cr17, HS1-4-2, P460NL2? C45R = unlegierter Stahl mit 0,45% Kohlenstoff 28Mn6 = niedrig legierter Stahl mit 0,28% Kohlenstoff X6Cr17 = hochlegierter Stahl mit 0,06% Kohlenstoff, 17% Chrom HS1-4-2 = Schnellarbeitsstahl mit 1% Wo, 4% Mo, 2% Va, 0% Co P460NL2 = Druckbehälterstahl, 460 N/mm2 Mindeststreckgrenze

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