Konstitutionslehre (Fach) / Werkstoffe (Lektion)

physikalisch/ chemische Grundlagen der Werkstoffe

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• Eigenschaften Aluminium - E-Modul ~ 70GPa - gut verformbar und bearbeitbar - leitet Elektrizität und Wärme - relativ witterunsgbestäntdig - gutes Reflexionsvermögen
• Defonotion Gusslegierung Gusslegierungen zeichnen sich durch gute Giessbarkeit aus
• Definition Knetlegierungen Knetlegierungen zeichnen sich durch gute plastische Verformbarkeit aus
• aushärtbare Knetlegierungen AlCuMg AlMgSi AlZnMg
• Nicht aushärtbare Knetlegierungen AlMg AlMgMn
• aushärtbare Gusslegierungen G - AlSiMg G- AlMg
• Nicht aushärtbare Gusslegierungen G - AlSi
• Gusslegierung Al - Si - nicht aushärtbar -eutektisches System -eutektischer Punkt bei 11,3 Si, 577 ° C - Na /  Sr - Veredlung Eutektikum ( sonst Versprödung) -günstige Gießeigenschaften - verschleißarme Legeirungen G - AlSi12    
• Knetlegierung Al - Mg - Intermetallische Verbidnung Al8Mg5 -> Eutektikum 34,5 % Mg, 451 °C - Al-Mg - Werkstoffe mit 1 - 5 %Mg Knetwerkstoffe - Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion durch β - Segregate erhöht  
• Knetlegierung Al - Mn  -  nicht aushärtbar  - bis 1,,5% Mn -> Mischkristallverfestignung & Erhöhung Korrosionsbeständigkeit - Zähigkeitsverlst durch Ausscheidung von Al6Mn  
• Knetlegieung Al-Cu Zusammenfassung -aushärtbar Voraussetzungen: - abnehmende Löslichkeit - Festigkeitssteigerung duch Ausscheidungsbildung   Einflussfaktoren für Festigkeitssteigerung durch Aushärtung: - Kohärenz, Teilkohäenz, INkohärenz der Ausscheidungen - Ostwald-Reifung  
• Niedriglegierte Stähle Maximal 5 % Legierungselemente -Eigenschaften ähneln denen der Kohlestoffstähle  
• Niedriglegierte Stähle Mn -erhöht die festigkeit des ferrits durch mischkristallbildung - erschwert die diffusion des kohelnstoffs -> die umwandlung wird verlangsamt und zu tieferen temperaturen verschoben
• Niedriglegierte Stähle Cr -bildet Karbide und erhöht Anlassbeständigkeit - erschert die diffusion des kohlenstoffs -> die umwandlung wird verlangsamt und zu tieferen temperaturen verschoben
• Niedriglegierte stähle Ni Fetsigkeitssteigerung
• Niedriglegierte Stähle Mo senkt kritische Abkühlgeschwindigkeit erhöht Anlassbeständigkeit
• Niedriglegierte Stähle Al, V, Ta, Nb, Zr Keimbildung -> begünstigen Umwandlung bei höheren Temperaturen Abbindung von C,N in Karbiden, Nitriden und Karbonitriden, Gefüge wird feinkörnig
• Niedriglegierte Stähle Cu - Ausscheidungseffekt - Umwandlung in Bainit
• Einhärtung Tiefe der Härte in das Werkstück
• Aufhärtung Härtesteigerung an der Oberfläche
• Hochlegierte Stähle -mehr als 5 % Legierungselement - hohe HItze- und Korrosionsbeständigkeit -besondere elektrische Eigenschaften -besondere magnetische Eigenschaften - hoher Verschleißbeständigkeit - gute Festigkeitseigenschaften bei tiefer Temperatur
• Hochlegierte Stähle Fe-Cr - bei hohen Temperaturen lückenose Mischkristallreihe - bei tiefen Temperaturen schmales γ - Gebiet - bei 45 - 50 % Chrom interkristalline Phase - σ-Phase  -> Versprödung - ausgeschiedenes Fe-Cr kann durch Glühen wiede rin Lösung gebracht werden
• Legierte Stähle Hauptvorteile -ausser C muss ein weiteres Legierungselemnt drin sein - bessere Härtbarkeit - höhere Anlassbeständigkeit -> - versträkter Durchhärtung - geringerer Verzug - verminderte Härterissbildung - bessere Zähigkeit bei höherer Festigkeit - höhere Streckgrenze bei gegebener festigkeit -höhere Warmfestigkeit
• Stirnabschreckversch nach Jominy Verfahren der Werkstoffprüfung und dient zur Prüfung der Härtbarkeit von Stahl. Ermittelt wird die höchsterreichbare Härte beim Abschreckhärten (Aufhärten) und der Verlauf der Härte in die Tiefe bei einem bestimmten Querschnitt Einfluss der Legierungselemnete auf Stirnhärte und Einhärtung im Jominy-Test
• Ferritstabilisierer Si, Cr, Mo, Ti, V, Wo, AlPb - schnüren γ - Gebiet ein
• Austenitstabilisierer Ni, N, Mn, C - erweitern γ-Gebiet
• Hochlegierte Stähle Fe-Si - Schmelztemp. von Fe durch Si erniedrigt - geringes Temperaturintervall -> kaum Si-Seigeung - hoher elektrischer Wiederstand der FeSi - Legierung - Si-legierte Stähle ab 0,04 % C von Schmelze bis RT ferritisch - unlegierte Stähle mit bis zu 4 % Si = Transformatorenbleche
• Hochlegierte Stähle Fe-Si-C - Si Gehalt : 0,8 %und 4 %, sowie 0,3 % - 1,7 % C -> kann statt Zementit stabiler Graphit ausgeschieden werden -> Festigkeitsverringerung Stahl - geringe Fe- und C- Gehalte und dem bis RT ferritischen Gefüge entsteht durch Kornwachstum grobkörniges Gefüge -> magnetische Eigenschaften
• Hochlegierte Stähle Fe-Ni-C - Austenitischer NI-Stahl ( Invar - Stahl, 36% Ni) -> C verstärkt austenitstabilisierende Wirkung von Ni - Ni erhöht Zähigkeit bei tiefen Temperaturen - Ni steigert Einhärtung der Stähle - sehr teuer - > Nur in CrNiMo - Stählen verwendet - 28% - 54% Ni - > nahezu von Temperatur unabhängigen konstanten thermischen Ausdehnungskoeffizienten ( 1,3 * 10-6 K-1 )  
• Schaeffler - Diagramm Trägt man das Nickel-Äquivalent über dem Chrom-Äquivalent für nichtrostenden Stahl in einem Diagramm nach Schaeffler auf, kann man die jeweils auftretenden Gefügeanteile an Martensit, Austenit und Ferrit ablesen.
• Ferritische Chromstähle - mind. 13& Cr - > Korrosionsbeständig - C< 0,08 % bei Cr ~ 13 % - interkristalline Korrosion - > Chrmverarmung an Korngrenzen - Umwandlungsfrei - > Wärmebehandlung kein Einfluss - Grobkornbildung - Ausscheidung von intermetallischen Phasen - > Versprödung ( σ - Phase ) ->  475° Versprödung bei Stählen mit > 15 % Chrom -> 400° C - 525°C  - > Versprödung durch α- Entmischung -> 650°C - 850°C  - > Ausscheindung der σ - Phase -> duch Glühen bei 950°C Beseitigung von Auscheidungen
• Austenitische Stähle - Diffusionskoeffizient im Austenit kleiner als im Ferrit -> geringes Kornwachstum - > Ausscheidungen stabiler - gute mechanische Eigenschaften - Schweißbarkeit - Korrosionsträgheit ( Cr > 13 % ) - bei Wärmebehandlung ( Schweißen ) : Karbidkoagulation auf Korngrenzen, Chromverarmung neben Korngrenzen, interkristalline Korrosion
• Was ist die Oswald-Reifung? Körner wachsen auf Kosten von kleinen Körnern weiter
• Was ist Koagluation? das Zusammenklumpen und Ausfällen von gelösten oder suspendierten Substanzen,  Flockung
• hochlegierte Stähle Fe-Ni? weichmagnetisch Ni 30-83%Ni + Cr, Mo und Cu
• Unterschied Kokillen- und Sandguß? Kokillenguss: Gießverfahren, bei dem das flüssige Metall von oben in eine Dauerform, die Kokille, gegossen wird und diese allein aufgrund der Schwerkraft ausfüllt Sandguss: in Sand (als Formstoff) abgeformt, das Modell entfernt und der verbliebene Hohlraum mit geschmolzenem Metall ausgegossen. Das Metall fließt dank seines Eigengewichtes durch ein System von Zuleitungen (das Anschnittsystem) in die Sandform, ein System von Austrittskanälen erleichtert in manchen Fällen das Entweichen der Luft aus den Hohlräumen :

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