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Werkstoffknde (Fach) / Übungen (Lektion)

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• Welche Materialien sind für die Produktion von Roheisen nötig?
  Eisenerz als Eisenlieferant (Fe2O3 und Fe3O4)
  Koks als Brennstoff und Kohlenstofflieferant
  Zuschlagsstoffe wie Kalk oder Silikate
• Reaktionen in den einzeln Zonen
  Vorwärmzone:- 3 Fe2O3 + CO -> Fe3O4 + CO2- Fe3O4 + CO -> 3 FeO + CO2
  Reduktionszone:- FeO + CO -> Fe + CO2- CO2 + C -> 2 CO- ( FeO + C -> Fe + CO)
• Welche Begleitelemente liegen im Roheisen vor?
  Phosphor: Begünstigt Seigerungen; senkt die Kerbschlagzähigkeit
  Schwefel: Begünstigt Brüche bei höheren Temperaturen
  Sauerstoff: Bildet Oxide, die zum Bruch führen können
  Stickstoff: Blockiert die Gleitversetzungen -> Werkstoff versprödet
  Wasserstoff: Weitet das Gitter auf -> Verspannungen im Material
• Welche verfahren werden zur Herstellung von Stahl angewandt? Roheisen hat nach dem Hochofenprozess zu viele Begleitelemente  -> Nutzung als Stahl so nicht möglich 2 übliche Verfahren zur Stahlherstellung:Konverterverfahren- Einblasen von Sauerstoff über eine Lanze in die flüssige Schmelze- Begleitelemente oxidieren -> sammeln sich in der SchlackeLichtbogenverfahren / Elektroofen- Einschmelzen von Stahlschrott zur Wiederverwertung- Ggf. Zugabe von Roheisen oder Eisenschwamm
• Seigerungsarten Schwerkraftseigerung: Durch einen Dichteunterschied zwischen Schmelze und Kristallen, sinkt die schwerere Phase ab Kristallseigerungen:- Entsteht durch Konzentrationsunterschiede bei der Bildung von Mischkristallen Blockseigerungen:- Gleicher Vorgang wie bei der Kristallseigerung, allerdings über das gesamteGusstück
• Erläutern Sie die Angabe 320 HV 0,2 / 15 320 Härtewert HV Härte nach Vickers 0,2 Prüfkraft F=0,2 * 9,81N=1,962N 15 Einwirkdauer in Sekunden
• Wie unterscheiden sich die Verfahrensbezeichnungen HRC und HRA in der Praxis? Um unterschiedlich harte Werkstoffe zu prüfen, werden unterschiedliche Prüfkräfteeingesetzt.HRC 1373 NHRA  490,3 N
• Wofür wird der Kerbschlagbiegeversuch durchgeführt? Er verbindet die Messung der allgemeinen Zähigkeit mit der Untersuchung derKerbempfindlichkeit des Werkstoffes. Durch diesen Versuch kann man das Vermögender Werkstoffe, schnell ansteigende Spannungen durch Fließvorgänge abzubauen,beurteilen.
• Erläutern sie das Prüfergebnis KV150 = 120J Die verbrauchte Kerbschlagarbeit beträgt 120 J, gemessen mit einer Normalprobe mitV-Kerb.
• Nennen Sie vier grundsätzlich verschiedene chemische Bindungstypen mit jeweils einem Beispiel.
  Ionenbindung- Anziehungskräfte zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen- Ionengitter (Ionenkristall) / Natriumchlorid
  Atombindung bzw. kovalente Bindung- Anziehungskräfte zwischen den gemeinsamen Elektronenpaaren und den Atomkernen- Diamant / Graphit
  Metallbindung- Anziehungskräfte zwischen den positiv geladenen Metallionen und dem Elektronengas- Metallgitter / Kupfer
  Sekundärbindungen- wie Dipol-Dipol,
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• Was charakterisiert eine Metallbindung? Prinzip der Metallbindung: Alle Metallatome geben ihre Aussenelektronen ab. Die Elektronen sind leicht beweglich und nicht mehr bestimmten Atomen zugeordnet ("Elektronensee / Elektronengas"). Die entstehenden Metallionen (positiv) ordnen sich unter dem Einfluss des Elektronensees (negativ) zu einem Gitter.
• Nennen Sie charakteristische Eigenschaften von Metallen. Metallischer Glanz Elektrische Leitfähigkeit Thermische Leitfähigkeit Legierbarkeit Härte / Festigkeit
• Was ist Isotropie? Isotropie bezeichnet die Richtungsunabhängigkeit physikalischerEigenschaften eines Stoffes (in alle Richtungen gleiche Eigenschaften). kristalline Stoffe sind anisotrop Glas ist isotrop ( Lichtdurchlässigkeit ist gleichmäßig)
• Verschiedene Erscheinungsformen des Kohlenstoffs im Stahl §Ungebunden und als Graphit ausgeschieden §Gebunden als Fe3C§Auf Zwischengitterplätzen im Eisengitter gelöst
• Formel kritische Schubspannung  τC=G * a / 2πd  τC Schubspannung in N/mm², G – Schubmodul in N/mm², a Gitterkonstante
• Peritektikum Das Peritektikum ist ein α-Mischkristall, um den sich bei weiterer Abkühlung ein β-Mischkristall bildet.
• Liquiduslinie Die Linie, die sich über die Punkte ABCD erstreckt, ist die Liquiduslinie. Unterhalb dieser Linie beginnt die Erstarrung der Schmelze
• Soliduslinie AHIECF-Linie = SoliduslinieUnterhalb der Soliduslinie ist die Erstarrung vollständig abgeschlossen. Im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm ist zu erkennen, dass die Erstarrungstemperatur vom Kohlenstoffgehalt der Legierung abhängig ist.
• Eutektikale ECF-Linie = EutektikaleOberhalb dieser Linie existieren flüssige und feste Phasen nebeneinander. Es haben sich hier γ-Mischkristalle und Zementit Fe3C gebildet. Beim Durchschreiten der eutektischen Linie erstarrt die Schmelze zu γ-MK und Fe3C. Dieses eutektische Kristallgemisch wird als Ledeburit bezeichnet
• Eutektoide PSK-Linie = EutektoideDie PSK-Linie befindet sich in Bereich 2. Sie ist eine Linie konstanter Temperatur (723°C). Die γ-Mischkristalle, die oberhalb dieser Linie noch existieren, sind unterhalb der PSK-Linie vollständig zerfallen. Hier bildet sich das eutektoide Kristallgemisch, das Perlit genannt wird. Perlit besteht aus α-MK und Fe3C.
• Löslichkeits- bzw. Sättigungslinie SE-Linie = Löslichkeits- bzw. SättigungslinieBei Kohlenstoffkonzentrationen zwischen 0,8% und 2,06% wird der zuviel gelöste Kohlenstoff bei Abkühlung in Form von Sekundärzementit (Fe3C) ausgeschieden.
• GPQ-Linie GPQ-LinieIm Gebiet links von der GPQ-Linie ist ein Einphasengebiet mit α-Mischkristallen (Ferrit). Kohlenstoff ist hier nur in sehr geringer Konzentration löslich (10-5 bis 0,02%
• DL DLDiese Linie bildet den rechten Rand des Eisen-Kohlenstoff-Diagramms. Hier liegt zu 100% Zementit (Fe3C) vor. Am linken Rand liegt 0% Fe3C vor. Der prozentuale Massegehalt steigt also vom linken bis zum rechten Rand des Diagramms – d.h. mit steigendem Kohlenstoffgehalt – linear an

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