Konstitutionslehre (Fach) / Werkstoffe (Lektion)

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physikalisch/ chemische Grundlagen der Werkstoffe

Diese Lektion wurde von maranello erstellt.

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  • Was ist die Anomalie vom Einstoffsystem Wasser? - Wasser hat bei 4°C größte Dichte - bis 4°C Dichte zunehmend, Volumen abnehmend - ab 4°C Dichre abnehmend, Volumen zunehmend - Wasser hat im P-T-Diadramm negative Schmelzdruckkurve
  • Welches Metall hat die Gleiche Anomalie wie Wasser, also Dichte flüssig> Dichte fest? Bismut
  • Definition Phase? - homogener Bereich mit gleichen physikalischen Eigenschaften
  • Definition Legierung? - Gemisch,von denen eines mind.ein Metall ist
  • Definition Allotropie? - ein Stoff liegt bei gleichen Aggregatzustand in zwei oder mehreren Modifikationen vor - physikalische Eigenschaften sind unterschiedlich - Bsp.: γ- Eisen u. α- Eisen; α- und β- Titan/ Zinn
  • Wie lautet die Gibbs´sche Phasenregel im Ein-, Zwei- und Dreistoffsystem? Einstoff- und Zweistoffsystem P= K+2 Dreistoffsystem P= K+1 (weil Druck konstant)
  • Welche sind die thermodynamischen Gleichgewichte? mechanisches thermisches chemisches
  • Was ist charakteristisch für Abkühlkurven im Einstoffsystem? - haben alle einen Haltepunkt bei der Umwandlung von fest-> flüssig oder fest-> gasförmig oder flüssig -> gasförmig - Auftrag Abkühlkurven über T und t  
  • Was ist ein Mischkristall? unterschiedliche Atomsorten, die auf ein und demselben Kristallgitter liegen und am Aufbau dieses Kristallgitters beteiligt sind
  • Welche Vorrausetzungen müssen für die Bildung von Mischkristallen erfüllt sein? - gleiche Gitterstruktur (kfz, krz, hexagonal...) - ähnliche pysikalische und chemische Eigenschaften - Elektronegativitätsdifferenz gering - Atomradien < 15% - gleiche Wertigkeit - Nachbarschaft zu Edelmetallen    
  • Was ist ein Kristallgemisch? Atomsorten sind beschränkt eingbaut in Kristallgitter und haben verschiedene Zusammensetzung im Gefüge. Es ist eine Menge aus zwei verschiedenen Kristallen.
  • Wie sieht die vollständige Mischbarkeit im festen und flüssigen Zustand aus? Es bildet sich eine zigarrenförmige Schmelzbahn, die zweiphasig vorliegt (S+Mkr.). Die Schmelzbahn wird von Liquidus- und Soliduslinie eingeschlossen. Sowohl in der Schmelze, als auch im festen Mischkristall sind die Komponenten vollständig vermischt und liegen einphasig vor.
  • Wie sehen die Abkühlkurven bei vollständiger Mischbarkeit aus? - reine Stoffe: nur Haltepunkt beim jeweiligen Schmelz- oder Erstarrungspunkt - in der Schmelzbahn: Knicke in Abkühlkurve, da die Kristallisation der Keime Wärme abgibt und die Abkühlung verlangsamt  
  • Wassind typische Legierungen für vollständige Mischbarkeit? Knetlegierungen (gut umformbar)
  • Nenne 2 Beispiele für vollständig mischbar Systeme! Cu, Ni Au, Ag
  • Welche Informationen liefert ein Phasendiagramm? - Schmelz- oder Erstarungspunkt der reinen Komponenten - wo flüssige und feste Phase - Zusammensetzung Schmelze, Mkr
  • Welche Auskunft geben die Konoden und das Hebelgesetz? Konode: Schnittpunkt mit Liquidus- und Soliduslinie bei konstanter Temperatur -> Zusammensetzung Schmelze, Mkr. Hebelgesetz: Ermittlung der Mengenverhältnisse (Anteil flüssige, Anteil feste Phase bei gegebener Zusammensetzung) von Schmelze und Mischkristall
  • Was sind Seigerungen? Wie kann man sie verhindern? Seigerungen sind Konzentrationsinhomogenitäten,die bei zu schneller Abkühlung der Schmelze entstehen. Dabei nimmt der Anteil der höherschmelzenden Komponente in der Schmelze ständig ab. Im Mischkristall bildet sich im Kern ein Bereich mit höherer Konzentration der höherschmelzenden Komponente und nach außen bildet sich ein Bereich mit der niedrigschmelzenden Komponente aus, der zunimmt. Es entsteht ein Konzentrationsgradient. Zum Abbau der Gradienten sind Diffussionsvorgänge nötig, so das Atome Platzwechselvorgänge vollziehen können. Dies passiert bei hohen Temperaturen (Diffusionsglühen, Homogenisierungsglühen).
  • Welche Komponenten sind vollig unlöslich im festen Zusrtand? Pb- Sb, Fe- Pb
  • Was heißt völlige Unlöslichkeit im festen Zustand? Komponenten in Schmelze mischbar, bilden aber keine Mkr Bildung eines Eutektikum
  • Was sind die "Eigenschaften" des Eutektikum? niedrigster Schmelzpunkt im Diagramm alle Komponenten erstarren simultan Gefüge ist fein mit lamellarer Struktur in Abkühlkurve ist Haltepunkt bilden keine Mkr-> sondern Kristallgemenge Schwindung am geringsten
  • Wassind typische eutektische Legierungen? Gusswerkstoffe
  • Was ist charakteristisch für die begrenzte Löslichkeit im festen Zustan? keine lückenlose Mkr-Reihe entweder Komponente A löst best. Menge B und/ oder umgekehrt
  • Wasist charakteristisch für die abnehmende Löslichkeit? Löslichkeit der Komponente B in A (oder umgekehrt) nimmt im festen Zustand mit fallender Temp. ab
  • Welche Gleichung gilt bei Temperaturabhängigkeit v. Mkr? van´t Hoffsche Gleichung lg(x%)= K-M/T
  • Welche Voraussetzungen müssen für das Aushärten gegeben sein? (Ausscheidungshärten) höhere Temp. Leg. mind. teilweise aus Mkr langs. Abkühlung-> Ausscheidung v. Segregaten Mkr, die bei hohen Temp. stabil, müssen durch Abschrecken auf tiefe Temp. in homogener übersättigter Form erhalten bleiben
  • Was ist der eutektoide Zerfall? bestehnder Mkr zerfällt bei noch tieferen Temp. isotherm in zwei Kristallarten ähnlich Eutektikum,nur das Schmelze jetzt Mkr
  • Was ist die Überstruktur? bis einer Ordnungstemp. (OT) liegen Atome regelos vor ab OT Einstellung einer Ordnung der Atome im Mkr Diff´vorgänge nötig,zum Platzwechsel
  • Wie kann die Überstruktur vermieden werden ? mit Abschrecken (Diffusion unterdrücken)
  • Was ist die intermetallische Verbindung? es bildet sich eine Verbindung AnBm aus den Komponenten A B Bindungsform zw. rein metallischer und chemischer Bindung (dazwischen)
  • Warum ist die intermetallische Verbindung unerwünscht? zwar sehr hart,aber auch spröde
  • Was ist die peritekitsche Entmischung? alternative Reaktion zum Eutektikum bildet aus Schmelze während Erstarrung ein Gemenge aus zwei festen Kristallarten enthält kein Schmelzpunktminimum
  • Nenne ein peritektisches System! Pt-Ag
  • Was ist eine kongruent schmelzende Verbindung? intermatallische Verbindung,die ohne Vorhergehende Zersetzung schmilzt (Schmelzpunktmax) kann in zwei von einander unabhängige Systeme unterteilt werden
  • Beispiel für kongruent schmelzende Verbindung! Al-Sb AlSb Schmelzp. bei 1070°C
  • Wie verhält sich eine kongruent schmelzende Verbindung? wie ein reines Metall (beim Schmelzen, Erstarren)
  • Was ist eine inkongruent schmelzende Verbindung? zersetzt sich beim erhitzen bei charakt. Temp in Schmelze und Kristall,mit abweichender Zusammensetzung Erhöhung Temp.-> Kristalle lösen sich auf kein offenes Schmelzpunktmax bzgl. Nachbarkomponenten
  • Wie ist der Dreiphasenraum zusammengesetzt? Schmelze + feste Phasenräume (α u. β) ist eine ternärer Körper Schmelze hat 6 Teilflächen Berürung Schmelze bei β an 2 Punkten Liquidusfläche (untere Begrenzungsfläche) Solidusfläche (obere Begrenzungsfl.) auf den Seiten des Gehaltsdreieckes ist jeweils eine Komponente Null
  • Was ist ein isothermer Schnitt? Schnitte durch den ternären Körper bei gleicher Temp.
  • Was kann man anstelle von isothermen Schnitten noch nehmen? Höhenschichtlinien
  • Was sind die Phasenzustandspunkte? (Dreistoffsystem) werden durch die Konoden verbunden α, β u. S -> die stabilen Phasen
  • Was ist der Legierungszustandspunkt? (Dreistoff) die Punkte in der Konodenfläche
  • Was sagt das Schwerpunktgesetz? wenn Phasenzustandspunkte, mit jeweiligen Phasen, belastet werden,liegt der Phasenzustandspunkt im Schwerpunkt der Fläche je dichter Leg.zustandspkt. an Phasenzustandspkt., um so größer ist Phasengehalt der 'Leg. wenn Leg.zustandspkt. auf Konode, ist Menge gegenüber Null (xiS - xi) *  xs +( xi^α - xi )* x^α +( xi^β- xi )*x^β = 0 i= Komponente A,B,C
  • Wieviel Phasen herrschen im eutektischen Punkt eines Dreistoffsystems? 4 Phasen (Gibbsche Phasenregel K+1)
  • Was ist der Gehaltsschnitt? neben isothermen Schnitt Möglichkeit der flächenhaften Darstellung des Dreistoffsystems-> zeigt Schnittfläche der versch. Räume des ternären Körpers er zeigt welche Phasengleichgewichte während Abkühlung durchlaufen  werden stellt keine Phsenzustandspkt.dar
  • Für welche Stoffe ist das Fe-C- Diagramm Grundlage? Stähle, Gusseisen und Eisenbasisleg.
  • Bei wieviel C- Gehalt handelt es sich um ein Stahl und ein Gusswerkstoff? bis 2,06% Stahl ab 2,06% Gusseisen
  • Was ist der Unterschied zwischen dem metastabilen und dem stabilen System im Fe-C? metastabil: Bildung von Zementit Fe3C stabil: Bildung von Graphit
  • Welche Zementitformen gibt es im Fe-C? Primärzementit Zementit eutektisch Sekundärzementit Zementit eutektoid Tertiärzementit
  • Warum ist ein stabiles System im Fe-C eher unwahrscheinlich? müßte sehr langsame Abkühlung voraussetzen, um in Graphit zu  zerfallen