Werkstoffkunde (Fach) / Grundlagen (Lektion)

Zusammenfassung der allgemeinen Werkstoffkunde.

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• 59. Berechnen Sie für einen Stahl mit 1% Kohlenstoff die Gefügeanteile von Perlit und Zementit bei RT? Zementitanteil:  (1,0-0,8)/(6,67-0,8) = (0,2/5,87) = 0,033 = 3,3% Perlitanteil: (6,67-1,0)/(6,67-0,8) = (5,67/5,87) = 0,966 = 96,6% Prinzip: Abgewandter Hebelarm durch Gesamtlänge (mit den äußeren Grenzen 0,8% und 6,67%).
• 60. Wie wird ein Stahl mit 0,8% C oft bezeichnet? Genau 0,8% C (nur Perlit) => Eutektoider Stahl, darunter oder darüber Unter- bzw. Übereutektoider Stahl. (Eutektoider Stahl alles/100% Perlit)
• 61. Worauf beruhen die vielfältigen Einsatzmöglichen von Stahl? Durch Zugabe von Legierungsbestandteilen oder Wärmebehandlungen können (vorallem) die mechanischen Eigenschaften stark verändert und an die jeweilige Aufgabe angepasst werden. (Allotropie: Verschiedene Temperatur, verschiedene Gitter KFZ/KRZ)
• 62. Nennen Sie verschiedene Wärmebehandlungen im Gleichgewicht und deren Ziel! 1. Spannungsarmglühen: Innere Spannungen beseitigen 2. Rekristallisationsglühen: Kaltverformtes Gefüge auf seinen Ursprungszustandsglühen. 3. Normalglühen: Beseitigung von groben Korn 4. Grobkornglühen: Erzeugung von groben Korn zum zerspanen.
• 63. Wie nennt man die Wärmebehandlung bei der Martensit entsteht? Beschreiben Sie das notwendige Temperaturprofil. Name der Behandlung: Härten Temperaturprofil: In dem austenitischen Bereich erwärmen, dann Rasches abkühlen, schneller als kritische Abkühlgeschwindigkeit, um im ZTU in das Martensitische Gefüge (M) zu erreichen.
• 64. Worauf beruht die hohe Härte des Martensit? - Mischkristallhärtung (Kohlenstoff ist übersättigt gelöst) - hohe Gitterfehlerdichte - innere Spannungen durch Volumenzunahme bei dem „Umklappvorgang“
• 66. Für welchen Stahl und welche Bedingungen gilt ein ZTU-Diagramm? Es gilt für genau einen Stahl und für eine bestimmte Austenitisierungstemperatur.
• 67. Erklären Sie die Begriffe „Aufhärtung“ und „Einhärtung“ – wovon sind sie abhängig? Aufhärtung: Maximal erreichbare Härte, abhängig vom C-Gehalt Einhärtung: Erreichbare Einhärtetiefe; Härteverlauf vom Rand , abhängig von Legierungselementen.
• 68. Beschreiben Sie einen genormten Versuch um die Härtbarkeit eines Materials zu prüfen. Stirnabschreckversuch/Jominy-Versuch: Genormter Prüfstab wird auf Austenitisierungstemperatur erhitzt und danach von der Stirnseite mit Wasser bespritzt. Anschließend wird der Härteverlauf entlang der Längsachse geprüft.
• 69. Was versteht man unter dem Begriff „Vergüten“ von Stahl? Härten + Anlassen (um die Verspannungen etwas zu reduzieren).
• 70. Was versteht man unter dem Begriff Härte? Unter Härte versteht man den Widerstand den ein Werkstoff dem Eindringen eines harten Prüfkörpers entgegenwirkt
• 71. Nennen Sie 3 Verfahren zur Prüfung der Härte. 1. Ritzen der Oberfläche (z.B. Mohs’sche Härteskala) 2. Eindringen eines Prüfkörpers unter statischer Belastung (Brinell, Rockwell, Vickers, …) 3. Eindringen eines Prüfkörpers unter dynamischer Belastung (Baumannhammer)
• 72. Nennen Sie 3 Methoden unter statischer Belastung zur Prüfung der Härte. Geben Sie die jeweiligen Eindringkörper und Einsatzbereiche an. Brinell-Verfahren, Kugel, NE-Metalle bis weicher StahlVickers-Verfahren HV, 4seitige Pyramide, NE-Metalle bis harter StahlRockwell-Verfahren HRC, Diamant-Kegel, Gehärtete Stähle
• 73. Nennen sie 3 Prüfbedingungen die bei der Brinellprüfung beachtet werden müssen. 1. Einwirkdauer/Zeit 2. Durchmesser der (Eindring-)Kugel 3. Prüfkraft 4. Belastungsgrad 5. Abstand von Rand und Eindruck zu Eindruck
• 74. Wie kann man Gusswerkstoffe nach dem C-Gehalt einteilen? Bis 2,06% C: Stahlguss Über 2,06% C: Gusseisen
• 75. Nennen sie die Vorteile von Gusseisen mit Lamellengraphit Sehr gutes Dämpfungsverhalten (Maschinenbetten!) - Graphitschmierung - Gut Zerspanbar - Gut Vergießbar
• 76. Wann setzt man Gusswerkstoffe ein? Wirtschaftlichkeit Schwierige Geometrie Mechanische Eigenschaften (z.B. Dämpfung)
• 77. Wie lässt sich die höhere Festigkeit von Gusseisen mit Kugelgraphit gegenüber Gusseisen mit Lamellengraphit erklären? Brüche und Risse beginnen an Lamellen. Die Kerbwirkung (Spannungskonzentration) ist an der Lamelle deutlich größer als bei der Kugel.
• 78. Welche Eigenschaft ist zwingend notwendig für eine Ausscheidungshärtung? Segregatsbildung (Mit der Temperatur sinkende Löslichkeit in einen Mischkristall) (Begrenzte Löslichkeit)
• 78. Welche Eigenschaft ist zwingend notwendig für eine Ausscheidungshärtung? Segregatsbildung (Mit der Temperatur sinkende Löslichkeit in einen Mischkristall) (Begrenzte Löslichkeit)
• 79. Welche Arten von Ausscheidungen kennen Sie? Welche ist am effektivsten für die Härte-/Festigkeitssteigerung? Warum? GP-Zonen: Sind monoatomar ca. 8nm entstehen schon bei Temperatur unter 100°C, wenig Härtesteigerung β‘‘-Ausscheidung: Kohärente Ausscheidung circa 30nm entsteht bei 100 – 200°C, mittlere Härtesteigerung β-Ausscheidung: Inkohärent, stabile Form der Ausscheidung (β-Mk), aber noch fein verteilt, mittlere Härtest. β‘-Ausscheidung: Teilkohärente Ausscheidung >100nm, Temperatur >200°C, maximale Härtesteigerung => Hier laufen beide Mechanismen zur Überwindung der Versetzung gleich schwer ab. => Maximale Härte-/Festigkeitssteigerung(Kohärent: Passt noch ins „Wirtsgitter“)
• 82. Beschreiben Sie das Gefüge, welches sich nach dem Lösungsglühen und anschließender Abschreckung einstellt. Metastabiler übersättigter Mischkristall.
• 83. Worauf beruht der Festigkeitsanstieg durch das Ausscheidungshärten? Durch fein dispersive Ausscheidungen (Teilkohärente) die das wandern von Versetzungen erschweren.
• 84. Wozu werden die Ergebnisse aus den Versuchen benötigt? Nennen Sie 2 Beispiele. 1. Bauteilauslegung 2. Schadensanalyse 3. Forschung und Entwicklung
• 85. Welche Arten der Beanspruchung auf ein Bauteil kennen Sie? Wie kann man den zeitlichen Verlauf der Beanspruchung einteilen? Beanspruchungsarten: - Zug/Druck - Torsion - Biegung - Scherung Zeitlicher Verlauf: - Statisch - Dynamisch - Stoßartig
• 86. Beschreiben Sie die Durchführung eines Zugversuches nach DIN EN ISO 6892-1. Eine genormte Zugprobe wird einachsig bei langsamer Abzugsgeschwindigkeit in der Regel bis zum Bruch gestreckt. Die aufgebrachte Kraft und die Verlängerung der Probe werden dabei kontinuierlich aufgezeichnet. Durch Umrechnen auf die Probengeometrie erhält man aus dem Kraft/Weg-Diagramm das Spannungs-Dehnungs-Diagramm.
• 86. Beschreiben Sie die Durchführung eines Zugversuches nach DIN EN ISO 6892-1. Eine genormte Zugprobe wird einachsig bei langsamer Abzugsgeschwindigkeit in der Regel bis zum Bruch gestreckt. Die aufgebrachte Kraft und die Verlängerung der Probe werden dabei kontinuierlich aufgezeichnet. Durch Umrechnen auf die Probengeometrie erhält man aus dem Kraft/Weg-Diagramm das Spannungs-Dehnungs-Diagramm.
• 87. Nenne 5 wichtige Ergebnisse des Versuches mit Einheit und Bedeutung für den Werkstoff. Wie wirkt sich ein steigender C-Gehalt auf jedes einzelne Ergebnis aus? E-Modul [N/mm²]: Ändert sich nicht! Rm Maximale Spannung [N/mm²]: Steigt mit steigenden C-Gehalt Streckgrenze [N/mm²]: Steigt mit steigenden C-Gehalt Bruchdehnung A [%]: Sinkt mit steigenden C-Gehalt Brucheinschnürung Z [%]: Sinkt mit steigenden C-Gehalt
• 90. Welche Duktilitätskennwerte können aus dem Zugversuch abgeleitet werden – Nenne 2 mit deren Berechnung. Bruchdehnung A: delta l / L (Ausgangslänge) Brucheinschnürung Z: SU/SO
• 91. Wann führe ich einen Kerbschlagbiegeversuch durch? Nennen Sie 2 Beispiele. 1. Kontrolle/Überprüfung des Gefügezustands bei Warenein-/ausgang 2. Untersuchung des Bruchverhaltens (bei bestimmten Temperaturen) 3. Um die Schlagenergie über den Temperaturverlauf zu untersuchen (TÜ bestimmen)
• 92. Nennen Sie vier Einflußgrößen auf die Zähigkeit eines Stahls. 1. Wärmebehandlung 2. Legierungselemente 3. Temperatur 4. Korngröße
• 92. Nennen Sie vier Einflußgrößen auf die Zähigkeit eines Stahls. 1. Wärmebehandlung 2. Legierungselemente 3. Temperatur 4. Korngröße

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