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M2 (Fach) / Kap 1 (Lektion)

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• Stahl Einteilung nach Anwendung Baustähle Werkzeugstähle Chemisch beständige Stähle Stähle mit besonderen physikalischen Eigenschaften
• Varianten des Frischens Herdfrischen Elektrostahlverfahren      -Direkter/ Indirekter/ Induktionsofen Sauerstoffaufblasverfahren
• Strangguss Grobblechsraße --> Bohrinseln, Schiffe, Brücken Warmbandstraße -- aufrollbare Bleche -- Fahrzeuge Metallindustrie Rohrwalzwerk - nahtlose Rohre Formwalzwerk --- Profile, Träger, Schinen Drahtstraße -- leichte Profile, Walzdraht, Spannstahl z.B. Schrauben Strangpresse -- komplizierte Profile
• Blockguss -Vorstraße -- Schmieden -- Spannende Bearbeitung -- Schmiedestücke z.B. Generatorwelle -Stahlformguss -- spannende Bearbeitung -- Gussstücke
• Eisenmetalle Kennzeichnung nach: Festigkeit Analyse -unlegierte Stähle -niedriglegierte Stähle (bis 5%) -hochlegierte Stähle (über 5%)
• ALMg3Si Aluminiumlegierung mit 3% Magnesium und Siliziumzusatz
• Werkstoffkennwerte Zugfestigkeit Rm Streckgrenze Rp0,2 Bruchdehnung A Elastizitätsmodul E
• elastische Verformung (Hookesche Grade) federt in Ursprungszustand zurück
• gleichmäßigen, plastischen Dehnung beginnt sich plastisch zu verformen. Punkt schwer zu ermitteln, daher 0,2% Dehngrenze
• ungleichmäßige plastische Verformung örtliche Einschnürungen, bis Bruch
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• Probeform Proportionale Proben -Zwischen der Anfangsmesslänge und Anfangsdurchmesser besteht bei proportionelen Rundproben die Beziehung L0=5*d0 Nichtproportionale Proben -Außer Rundproben können auch andere Querschnittsgeometrien, wie Rechteck, Quadrat oder Sechseck untersucht werden
• Phasen Zeitstandversuch Phase 1: Übergangskriechen -Zunächst hohe Kriechgeschwindigkeit, die dann abnimmt -Bestimmt durch die zunehmende Verfestigung des Werkstoffs Phase 2: Stationäres Kriechen -Dynamisches Gleichgewicht von ver- und entfestigenden Vorgängen (Quergleiten von Schrauben- und Stufenversetzungen) -Gegen Ende dieser Phase Bildung von Poren und Vergröberung des Werkstoffs -Der Widerstand gegen Kriechen wird herabgesetzt Phase 3 Tertiäres Kriechen -Progressiv zunehmende Kriechgeschwindigkeit -Bildung von Porenketten und Mikrorissen
• Zeitdehngrenze Rpl/10^5/T Spannung, die nach 10^5 Stunden eine bleibende Dehnung von 1% zur Folge hat
• Zeitstandfestigkeit Rm/10^5/T Spannung, die nach 10^5 Stunden zum Bruch führt
• Härtekennwerte Messprinzipien -Fläche des Härteeindrucks ausmessen und Quotienten aus Prüfkraft und Fläche bilden -Messen der Eindringtiefe bei vorgegebener Prüfkraft
• Brinell Kugel aus gehärtetem Stahl HB=(1,02F)/(π*D*(D-√D²-d²)))
• Vickers Eindringkörper ist eine Diamatpyramide mit quadr. Grundriss HV= (0,102F)/A=(0,189F)/d²
• Rockwell B gehärtete Stahlkugel D=1,5875mm, Prüfkraft 883N, mittlere Härte HRB
• Rockwell C Diamantkegel (120°), Die Prüfkraft 1,373N, für gehärtete und angelassene Werkstoffe HRC
• Werkstoffverhalten wichtig bei: Werkstoffen hoher Festigkeit Bauteilen großer Wanddicke hohen Beanspruchungsgeschwindigkeiten tiefen Temperaturen
• Kerbschlagversuch Der Kerbschlagversuch eigenet sich vorwiegend für die Feststellung der Trennbrucheigenschaften eines Werkstoffes und für die Überwachung der Güte und Gleichmäßigkeit von Wärmebehandlungen
• Kerbschlagbiegearbeit bei Stahl abhängig von Temperatur -In der Hochlage Verfoormungsbrüche (Energieaufnahme durch Verformung) -In der Tieflage Trennbrüche (verformungsarmer Bruch)
• Schwingende Beanspruchung Spannungswerte erheblich geringer als bei ruhender Beanspruchung Anderer Schadensmechanismus als bei ruhender Beanspruchung
• Phasen von Ermüdungsvorgängen Phase1: anrissfrei im gesamten Werkstoffvolumen strukturmechanische Vorgänge Werkstoffeigenschaften ändern sich Phase 2: Mikrorissbildung Verformungen an der Oberfläche (Intrusionen/ Extrusionen) Mikrokerben --> Mikrorisse in Schubspannungsrichtung Phase 3: Rissfortschritt Wachstum senkrecht zur Hauptspannung verformungslos 
• Spannungsgeregelte Versuche (Wöhlerversuch) Konstante Spannungsamplitude Meist sinusförmige Zeitfunktion Mittelspannung oder Spannungsverhältnis konstant Beanspruchung bis Ausfallkriterium erreicht
• Bereiche der Wöhlerlinie Kurzzeitfestigkeit Zeitfestigkeit Dauerfestigkeit
• Ermittlung der Zeitfestigkeitsgrade mitholfe des Horizontverfahrens (Wöhler) Mindestens zwei unterschiedliche Spannungshorizonte Gerade bei doppeltlogarithmischer Auftragung Neigung k der Zeitfestigkeitsgeraden
• Auswertung von Versuchen auf einem Spannungshorizont (Wöhler) Lebensdauer streut bei gleichen Parametern mehrere Versuche zur Bestimmung von Mittelwert und Standartabweichung Annahme log-normalverteilt
• Bestimmung der Dauerfestigkeit (Wöhler) Im Bereich der Dauerfestigkeit Brüche und Durchläufer Durchläufern kann keine Ausfallwahrscheinlichkeit zugeordnet werden Daher Anwendung z.B. des Treppenstufenverfahrens
• Darstellung der Dauerfestigkeit im Haigh-Diagramm Darstellungsform für Ergebnisse aus Dauerfestigkeitsuntersuchungen mit verschiedenen Mittelspannungen Spannungsamplituden Sa über der Mittelspannung Sm Punkte des gleichen Spannungsverhältnisses R liegen auf einer Geraden durch den Koordinatenursprung
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• Einflüsse auf die Lage und Neigung der Wöhlerlinie Werkstoff und -zustand Probengeometrie und -oberfläche Beanspruchung Bauteilspezifische Einflüsse Umgebungsbedingungen
• Einflüsse auf die Lage und Neigung der Wöhlerlinie Probengeometrie und -oberfläche Probenform (Rundprobe, Flachprobe, Kerbgeometrie, Formzahl usw) Probengröße (Abmessungen: Durchmesser des Probenquerschnitts usw) Oberflächenbehandlung und -zustand (Bearbeitungsverfahren: grfräst, geschliffen, kugel.gestrahlt etc. Beschichtungsverfahren, Oberflächenbehandlung, Oberflächengüte)
• Einflüsse auf die Lage und Neigung der Wöhlerlinie Werkstoff und -zustand Chemische Zusammensetzung Wärmebehandlung Herstellungsart und Verformungszustand
• Einflüsse auf die Lage und Neigung der Wöhlerlinie Beanspruchung Beanspruchungsart Mittelspannung zusammengesetzte Beanspruchung
• Einflüsse auf die Lage und Neigung der Wöhlerlinie Bauteilspezifische Einflüsse Größeneinfluss: Abnahme der Schwingfestigkeit mit wachsender Proben bzw Bauteilgröße
• Einflüsse auf die Lage und Neigung der Wöhlerlinie Umgebungsbedingungen Temperatur Medium
• Größeneinfluss, 4 Grundmechanismen geometrischer statistischer technologischer oberflächentechnischer      Größeneinfluss
• Geometrischer Größenfluss homogene Spannungsverteilung (Biegung, Torsion und gekerbte Bauteile) Stützwirkung infolge des Spannungsgefälles Beispiel: Einfluss des Bauteiledurchmessers auf den Spannungsgrdienten bei gleicher 'Randspannung
• 2. Statischer Größeneinfluss Zunahme der Proben bzw. Bauteiloberfläche Wahrscheinlichkeit einer größeren schwingbruchlösenden Fehlstelle wächst auch bei reiner Axialbeanspruchung ungekerbter Proben vorhandene Abnahme der Schwingfestigkeitswerte mit zunehmender Probengröße
• Technologischer Größenfluss durch Fertigung und Wärmebehandlung bedingten abmessungsabhängigen Veränderungen des Werkstoffzustandes Beispiel: Abhängig von Bauteilabmessungen führen Abschreckvorgänge zu unterschiedlichen Gefügeausbildungen und Eigenspannungszuständen
• 4. Oberflöchentechnischer Größeneinfluss Werkstoffkennwerte werden in der Regel an kleinen Proben mit polierter Oberfläche ermittelt technischer Bauteile normalerweiße größere Rauhtiefen Beispiel: Korrekturfaktors F0 für Stahl als Funktion der Rauhtiefe Rz un der Zugfestigkeit Rm
• Dehnugnsgeregelte Versuche Der Gesamtquerschnitt eines Bauteils wird idR elastisch beansprucht Ausgangspunkt für Schwingrisse sind örtlich begrenzte plastische dehnungsamplituden Grund für dehnungskontrollierte Einstufenversuche an glatten Werkstoffproben Ermittlung der Schwingfestigkeit für ein hochbeanspruchtes Werkstoffelement
• Incremental-Step-Test Kurzversuch, nur eine Probe Stufenweises Anheben und Absenken der Dehnungsamplitude Eckpunkte werden zur zyklischen Spannungs-Dehnungs-Kurve verbunden

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