Werkstoffkunde (Fach) / werkstoffe (Lektion)

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• Phase kristallographisch unterscheidbare aber chemisch homogene bereiche
• Gefüge anordnung der bestandteile der stoffe. umfasst das gemenge der körner selbst, sowie alle auftretenden phasen
• Substitutionsmischkristall im kristallgitter einer komponente sitzen die atome der anderen komponente als fremdatome auf den gitterplätzen
• Einlagerungsmischkristall die atome einer komponente sitzen aus zwischengitterplätzen der anderen komponente
• Eutektikum bildung zweier fester phasen aus flüssiger phase S = A+B niedrigst schmelzender gefügeanteil
• Peritektikum bildung einer festen phase aus flüssiger und fester phase S+A = B
• Eutektoid Bildung zweier festen phasen aus fester phase C = A+B
• Ideale Zustandsdiagramme unendlich langsame abkühlung keine seigerungen haltepunkte/ haltebereich
• reale zustandsdiagramme endlich schnelle abkühlung seigerungen (block, kristall, schwerkraft) gekrümmte haltekurven
• thermisch aktivierte vorgänge platzwechsel der atome aufgrund thermischer anregung
• allotropie änderung der atomanordnung bei gitterumwandlungen
• diffusion thermisch aktivierter platzwechselvorgang von atomen ionen
• platzwechselmechanismen austauschmechanismus leerstellenmechanismus zwischengittermechanismus
• technisch wichtige diffusionsbehandlungen aufkohlung des stahls diffusionsglühen
• Voraussetzung rekristallisation mindestkaltverformung
• sintervorgänge herstellung von formteilen aus pulverförmigem ausgangsmaterial durch diffusionsvorgänge an berührungsflächen der teilchen
• reversible verformung formänderung verschwindet beim entlasten unmittelbar oder mit einer zeitlichen verzögerung
• irreversible verformung verformung hat bleibende formänderung zur folge
• plastische verformung tritt nach überschreiten der streckgrenze nach der elastischen verformung auf
• viskose verformung rein viskose verformung nur im flüssigen zustand möglich
• kriechen langsame plastische dehnung unterhalb der streckgrnze durch konstante spannung bei temperaturen > 0,4 Ts relevant
• relaxatation langsame abnahme der spannung durch konstante dehnung umlagerung von elastischer in plastische dehnung
• bruchvorgänge derjenige vorgang bei dem verformung eines werkstoffes in lokale oder globale trennung übergeht dabei werden die bindungskräfte zwischen den atomen/ molekülen überwunden
• Eigenschaften metallischer elemente metallischer glanz plastizität und festigkeit gute wärmeleitfähigkeit gute elektrische leitfähigkeit
• Hauptgruppen metalle leichtmetalle dichte < 5kg/dm3 schwermetalle dichte > 5kg/dm3(niedrigschmelzend, hochschmelzend, höchstschmelzend)
• Bindungen zwischen atomen elektronenpaarbindung ionenbindung metallbindung van der waals´sche bindung
• elektronenpaarbindung elektronen bilden zur edelgaskonfiguration aus ihren valenzelektronen gemeinsame elektronenpaare
• ionenbindung ein atom gibt elektronen an ein anderes atom ab, die zwei entgegengesetzt geladenen ionen ziehen sich an
• metallbindung die metallatome werden von einer elektronenwolke aus abgegebenen valenzelektronen umgeben, welche die positiven metallionen zusammenhält
• van der waals´sche bindung atome mt unterschiedlichem mittelpunkt der positiven und negativen ladung (dipole) können einen anderen dipol anziehen
• Allotropie/polymorphie änderung der atomanordnung beim erwärmen oder abkühlen aus dem erhitzten zustand umwandlungen sind reversibel und finden bei sehr langsamer temperaturänderung bei genau defininierten temperaturen statt die umwandlung in ein anderes atomgitter ist mit der sprunghaften änderung wichtiger eigenschaften verbunden, so zb vom sez. volumen, der elektrischen leitfähigkeit und der wärmekapazität
• gitterfehler idealkristall kommt in der natur aufgrund der, auch während der erstarrung stets vorhandenen, kristallbaufehlern nicht vor die gitterfehler beeinflussen die mechanischen eigenschaften, zb plastische verformung, in starkem maße
• arten gitterfehler nulldimensionale fehler = punktfehler- leerstellen, substitutionsatome, zwischengitteratome eindimensionale fehler = linienfehler- stufen udn schrabenversetzungen zweidimensionale fehler = flächenfehler- stapelfehler dreidimensionale fehler = räumliche fehler- hohlräume poren lunker einschlüsse
• nulldimensionale fehler verzerren das gitter, wodurch innere spannungen entstehen (höhere festigkeit) thermisch aktivierbare prozesse (zb diffusion) werden durch die leerstellenkonzentration beeinflusst entstehen durch verformung, bestrahlung, abschrecken
• eindimensionale fehler richtung und größe der verzerrung wird durch burgersvektor angegeben versetzungslinie gibt stellen an, an denen die versetzung die stärkste verzerrung des gitters bewirktfalls versetzungslinen parallel = schraubenversetzung (legen keine gleitebene fest, somit können schraubenversetzungen quergleiten)falls rechtwinklig zueinander = stufenversetzung (legen die gleitebene fest an die die stufenversetzung gebunden ist)
• zweidimensionale fehler stapelfehler = störung der stapelfolge von gitterebenen antiphasengrenzen = teil des kristalls durch translation versetzt zwillingsgrenzen = grenze zwischen einen kristallzwilling, kann als großwinkelkorngrenze mit regelmäßigem kristallgitter angesehen werden, an zwillingsgrenze werden die gitterteile gespiegelt kleinwinkelkorngrenze = flächig angeordnete versetzungen, winkel < 15 grad großwinkelkorngrenze = bereich zwischen 2 aneinendergrenzenden kristallen mit großem orientierungsunterschied, bereich besteht aus unregelmäßig angeordneten atomen mit einer ausdehnung von ca. 2-3 atomdurchmessern
• dreidimensionale fehler ansammlung von leerstellen oder von fremdatomen poren lunker risse einschlüsse
• austenitstabilisierende elemente c, cu, ni, n kohlenstoff, kupfer, nickel, stickstoff
• ferritsttabilisierende elemente p, b, s phosphor, bor, schwefel
• Phasen im eisen Kohlenstoff diagramm ferrit δ-mk: krz, bei raumtemperatur nicht beständigα-mk: krz, bei raumtemp beständig, geringe härtee, max. 0,02 % C austenitγ-mk: kfz, bei raumtemp nicht beständig, max. 2,06 % C zementitFe3C: rhombisch, sehr hart, max. 6,67 % C
• phasengemische (gefüge) im Fe-C diagramm perlitfe3c + α-mk: eutektoid bei 0,8% C, lamellares gefüge ledeburitfe3c + γ-mk: eutektikum bei 4,3% C
• glühverfahren glühen ist eine wärmebehandlung, bestehend aus erwärmen auf eine bestimmte temperatur, halten und abkühlen
• zweck glühbehandlung herabsetzen von härte und festigkeit verbesserung der zähigkeit und umformbarkeit bildung eines homogenen gefüges abbau von eigenspannungen
• diffusionsglühen temperatur 1000-1300 grad zweck abbau von kristallseigerungen (ausgleich von örtlichen konzentrationsunterschieden)
• hochglühen temperatur weit über A3, unter 1000 grad zweck grobkörniges gefüge geringe zähigkeit/festigkeit bessere zerspanbarkeit
• lösungsglühen temperatur 950 - 1150 grad zweckausgeschiedene nitride/karbide gehen in lösung
• normalglühen temp knapp oberhalb austenitisierungstemperatur A3 zweckfeinkörniges, homogenes ferrr.-perlitisches gefüge
• weichglühen temp 700-750 grad (um A1) Zweck Verminderung der härte bessere spanlose bearbeitung
• spannungsarmglüen temp 550 - 650 grad zweckweitgehender abbau innerer (eigen-)spannungen
• rekristallisationsglühen temp 500-700 grad ( ca. 0,4 Ts) zweckkornneubildung nach kaltumformung

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