72

Werkstoffkunde 1 (Fach) / Fragen aus dem Buch (Lektion)

Diese Lektion wurde von vknoebel erstellt.

Lektion lernen

Diese Lektion ist leider nicht zum lernen freigegeben.

zurück  |  weiter 2 / 2

• Wie hoch ist die maximale Löslichkeit von Kohlenstoff in alpha-Eisen und gamma-Eisen? Warum unterscheidet sich die Löslichkeit? α-Eisen: maximal 0,02 %Cγ-Eisen: maximal 2,1% CC wird interstitiell gelöst. Die Form der Gitterlücken sind unterschiedlich. Die Lücken in alpha-Eisen sind unsymmetrisch und flach, die C-Atome passen nicht hinein.
• Ein unlegierter Stahl mit 0,6% C wird sehr langsam von 800°C auf Raumtemperatur abgekühlt. a) Welche Phase liegt bei 800° vor? b) Welche Phasen liegen bei Raumtemperatur vor? c) Welches Gefüge liegt bei Raumtemperatur vor? d) Geben SIe die Menegenanteile der Gefügebestandteile an a) γ-Mischkristall (Austenit)b) α-Fe (Ferrit) und Fe3C (Zementit)c) ferritisch-perlitisches Gefüged) bei Gleichgewichtsbedingungen 75% Perlit und 25% Ferrit
• Warum haben Stähle maximal 2% Kohlenstoff (Begründung anhand der Definition des Begriffs Stahl und des Gefügeaufbaus bei > 2 % Kohlenstoff) Stahl ist ein Eisenbasis-Werkstoff, der kalt- und /oder warmumformbar ist. Mindestanforderung ist Warmumformbarkeit im Austenitgebiet. Diese ist in unlegierten Stählen bis 2,1% C gegeben, bei höheren C-Gehalten liegt Ledeburit vor, der als spröder Gefügebestandteil die Warmumformung stört. Bei höheren C-Gehalten handelt es sich um Eisengusswerkstoffe
• Welche Informationen können Sie einem ZTA-Diagramm entnehmen? Das Zeit-Temperatur-Austenitisierungsdiagramm zeigt, bei welcher Temperatur der Stahl wie lange geglüht werden muss, um das Ausgangsgefüge zu homogenem Austenit umzuwandeln. Außerdem ist die Korngröße als Funktion von Glühtemperatur und -dauer zu entnehmen.
• Skizzieren Sie den Temperatur-Zeit-Verlauf beim Normalglühen/Normalisieren. Welche Gefügeveränderungen treten im Verlauf dieser Wärmebehandlung auf (Ausgangszustand, Zwischenzustand, Endzustand)? Ausgangszustand: ungünstiges Gefüge, z.B. Grobkorn, Walzgefüge, Texturen, Kaltverfestigung usw.Zwischenzustand : homogener AustenitEndzustand: feines gleichachsiges ferritisch-perlitisches Gefüge
• a) Welches Ziel wird beim Spannungsarmglühen verfolgt? b) Wie wird das Spannungsarmglühen durchgeführt? a) Reduzierung des Eigenspannungszustandes in einem Werkstück oder Bauteilb) Langsames Erwärmen auf 450-650°, halten und langsames Wiederabkühlen
• a) Welches Gefüge hat ein unlegierter Stahl mit 0,4% C nach sehr langsamer Abkühlung von 900 auf Raumtemperatur? b) Geben Sie die Mengenanteile der Gefügebestandteile an. c) Welches Gefüge hat dieser Stahl nach Abschrecken von 900 in Wasser? d) Erklären Sie die unterschiedlichen Gefüge nach langsamer Abkühlung und Abschrecken anhand der inneren Vorgänge a) ferritisch-perlitisches Gefügeb) 50% Ferrit und 50% Perlitc) Martensitd) Langsame Abkühlung: Bei Erreichen von Ac3 und weiterer Abkühlung Bildung von Ferritkörnern, der verbleibende Austenit reichert sich mit C an und wandelt bei Ac1 im eutektoiden Punkt zu Perlit um. Perlitbildung durch paralleles Wachstum von Ferrit- und Zementitlamellen. Für beide Prozesse ist C-Diffusion erforderlich.Bei rascher Abkühlung: C kann aus dem Austenit nicht ausdiffundieren, Unterdrückung der Umwandlung, dann bei niedrigen Temperaturen Umklappen zu tetragonal verzerrter raumzentrierter Struktur mit zwangsgelöstem C
• a) Was versteht man unter Martensit? b) Welche mechanischen Eigenschaften hat Martensit? c) Wie entsteht Martensit? a) Gefüge in C-Stählen bei rascher Abkühlungb) hart, fest und sprödec) C kann aus dem Austenit nicht ausdiffundieren, Unterdrückung der Umwandlung, dann bei niederigen Temperaturen Umklappen zu tetragonal verzerrter raumzentrierter Struktur mit zwangsgelöstem C
• a) Welches Eigenschaftsprofil wird bei der Wärmebehandlung "Vergüten" angestrebt? b) Welche drei Arbeitsschritte enthält diese Wärmebehandlung? c) Erläutern Sie die mikrostrukturellen Veränderungen während der entsprechenden Arbeitsschritte d) Warum sind Vergütungsstähle in der Regel legiert? e) Wie unterscheidet sich das Bainitisieren vom Vergüten? a) hohe Festigkeit kombiniert mit hoher Zähigkeitb) Austenitisieren, abschrecken, anlassenc) Austenitisieren: Umwandlung des Ausgangsgefüges zu homogenem AustenitAbschrecken: Umwandeln des Austenit zu MartensitAnlassen bei hohen Temperaturen: Ausdiffusion von C aus dem Martensit, Bildung von fein verteilten Carbiden-> Vergütungsgefüged) Legierungselemente bewirken Verschiebung der Ferrit-/Perlitnase zu längeren Zeiten- Dadurch entsteht bei langsamer Abkühlung Martensit, d.h. größere Durchmesser können durchgehärtet werden, um auch im Kern Vergütungsgefüge zu erhaltene) Bainitisieren ist eine meist isotherme Umwandlung in der Bainitstufe. Es entsteht das Gefüge Bainit mit ähnlichen Eigenschaften wie ein Vergütungsgefüge
• Was versteht man unter Einsatzhärtung? b) Beschreiben Sie kurz den Verfahrensablauf a) Verfahren zum Härten oberflächennaher Schichten durch Aufkohlen eines c-armen Stahls und anschließendes Härtenb) Die Oberflächenschicht eines niederig kohlenstoffhaltigen Stahls (ca 0,15%) wird durch Glühen im Austenitbereich in kohlenstoffhaltiger Umgebung (Pulver, Salzschmelzen, Gase) auf ca. 0,8% aufgekohlt. Dann konventionelles Härten. Nur die aufgekohlte Oberflächenschicht erreicht voller Martensithärte, das Innere bleibt zäh. 
• Anzeige
• Was versteht man unter thermomechanischen Verfahren? b) welche Vorteile haben thermomechanische Verfahren gegenüber konventioneller Fertigung? a) Integration von Umformprozessen in die Abkühlphase der Wärmebehandlungb) Verbesserte WerkstoffeigenschaftenMaßhaltigkeit und Oberfläche der BauteileKosteneinsparung durch Einsparung von Prozessschritten, schnellere Durchlaufzeiten und Energieeinsparung
• Was versteht man unter Sondercarbiden? b) In welchen Stahlgruppen sind Sondercarbide wichtig und warum? Sondercarbide weichen im Aufbau von Zementit ab. Sie werden von starken Carbidbildnern ohne Beteiligung von Eisenatomen gebildet (z.B. Vc, TiC, Mo2C)b) Sondercarbide sind dann wichtig , wenn Verschleißbeständigkeit und/oder Festigkeit bei hohen Temperaturen erforderlich ist, z.B. in Schnellarbeitsstählen und Warmarbeitsstählen. Sondercarbide sind anders als Martensit thermisch sehr beständig bzw. werden erst beim Anlassen bei hohen Temperaturen gebildet (Sekundärhärte)
• ZTU-Diagramme a) Welche Informationen liefert ein ZTU-Diagramm? b) Wodurch kommen die Unterschieden zustande? c) Ist ein Stahl mit dem linken Typ oder dem rechten Typ besser für das Vergüten geeignet? d) Warum? a) Ein Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramm zeigt, welche Gefüge sich in einem Stahl bei unterschiedlichen Abkühlbedingungen aus dem Austenitgebiet bilden.b) links: unlegierter Stahl - rechts: niedrig legierter Stahlc) rechts, der niedrig legierte Stahl ist besser geeignetd) Die kritische Abkühlgeschwindigkeit für Martensitbildung ist niedriger, d.h. es kann mit milderen Abschreckmitteln gearbeitet werden, z.B. Öl statt Wasser (-> geringerer Verzug) und das Durchhärten größerer Durchmesser ist möglich. Außerdem ist Bainitisieren als Verfahrensalternative möglich
• Was bedeutet Edelstahl? Edelstahl ist die höchste Hauptgüteklasse, d.h. der Stahl hat durch sorgfältige metallurgische Herstellung besonders hohe Reinheit in Bezug auf P, S und Einschlüsse und spricht definiert und gleichmäßig auf Wärmebehandlungsverfahren an. Keine Aussage in Bezug auf Korrionsbeständigkeit
• Was bedeutet die Bezeichnung S235JR? Baustahl , für den allgemeinen Stahlbau, garantierte Streckgrenze 235 N/mm²garantierte Kerbschlagarbeit 27J bei Raumtemperatur
• Was bedeutet die Stahlbezeichnung E360? Baustahl für den Maschinenbau, garantierte Streckgrenze 360 N/mm²
• Was bedeutet die Stahlbezeichnung 34CrNiMo6 Niedrig legierter Stahl mit ca 0,34% Kohlenstoff, 1,5% Chrom etwas Nickel und Molybdän
• Sowohl Kaltarbeitsstähle als auch Schnellarbeitsstähle brauchen hohe Härte und hohen Verschleißwiderstand. Erläutern Sie, durch welche Gefügebestandteile Härte und Verschleißwiderstand jeweils zustande kommen und begründen Sie den Unterschied aus den Anforderungen bei der Verwendung dieser Stähle. Kaltarbeitsstähle: Martensit,z.T SondercarbideSchnellarbeitsstähle: SondercarbideKaltarbeitsstähle werden bis max 200° eingesetzt, häufig nur bei Raumtemperatur. Härte und Verschleíßbeständigkeit lassen sich dann über Martensit erreichen. Schnellarbeitsstähle werden bis zu 600° eingesetzt. Die MArtensithärte geht durch die hohen Anlasstemperaturen vollständig verloren. Verschleißbeständigkeit ist deshalb nur durch sehr harte und thermisch sehr beständige Sondercarbide möglich
• a) Welche Funktion haben die folgenden Legierungselemente im jeweiligen Stahl - a) Cr in 34CrNiMo6 -b) Cr in X2CrNiTi -c) S in Automatenstahl -d) W in HS-6-5-2-5? a) niedrig legierte Stahl mit 1,5%Chrom, Wärmebehandelbarkeit:Verschieben der Ferrit-Perlit-Nase zu längeren Zeiten, dadurch Absenken der kritischen Abkühlgeschwindigkeit für Martensitbildung, dadurch größere Durchmesser vergütbar, typischer Vergütungsstahlb) Hoch legierter Stahl mit 18% Chrom: korrosionsbeständigkeit, rostfreier Stahlc) Schwefel bildet in Automatenstahl Mangansulfide: Spanbrüchigkeit, bessere Zerspanbarkeitd) Schnellarbeitsstahl mit 6% Wolfram: Sondercarbide für Verschleißbeständigkeit bei hohen Temperaturen
• a) Wie erreicht man in hochfesten Feinkornbaustählen die Kombination von hoher Festigkeit und guter Schweißbarkeit? b) Nennen Sie ein typisches Anwendungsbeispiel c) Welchen Vorteil bringt die Verwendung dieser Stähle im Vergleich zu einfachen Baustählen? d) Welche Streckgrenzen werden etwa mit hochfesten Feinkornbaustählen erreicht? a) gute Schweißbarkeit-> C-Gehalt und Gehalt an Legierungselementen muss niedrig sein. Hohe Festigkeit vor allem über sehr feinkörnige Gefüge (ggf. durch TM-Verfahren), Mischkristallhärtung und Ausscheidungshärtungb) große geschweißte Leichtbaukonstruktionen, z.B. Mobilkranc) Gewichtsersparnis bzw. höhere Belastbarkeit bei gleichem Gewichtd) bis zu 1100 N/mm²
• Ordnen Sie aus der unten stehenden Liste von Stahlgruppen jeweils die passende den folgenden Anwendungen zu a) Sägeblatt zur Holzbearbeitung b) Druckgusswerkzeug c) Bohrer zur Metallbearbeitung Baustahl, Schnellarbeitsstahl, Vergütungsstahl, Kaltarbeitsstahl, Warmarbeitsstahl, austenitischer Stahl a) Kaltarbeitsstahlb) Warmarbeitsstahlc) Schnellarbeitsstahl
• Ordnen Sie die folgenden Stähle den richtigen Gruppen zu (Schnellarbeitsstahl, Warmarbeitsstahl, Vergütungsstahl, Einsatzstahl, hochfester Feinkornbaustahl, Maschinenbaustahl, rostfreier austenitischer Stahl) 42CrMo4, S960Q, X5CrNi18-10, HS 6-5-2-5, X32CrMoV3-3, E360, 16MnCr5 42CrMo4: VergütungsstahlS960Q, : hochfester Feinkornbaustahl X5CrNi18-10, : rostfreier austenitischer StahlHS 6-5-2-5, Schnellabeitsstahl X32CrMoV3-3, Warmarbeitsstahl E360, Maschinenbaustahl16MnCr5 Einsatzstahl

zurück  |  weiter 2 / 2