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Werkstoffkunde 1 (Fach) / Erstarrung (Lektion)

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• Erläutern Sie in kurzen Schritten die grundlegende Erstarrung von Metallen. Keimbildung: bilden von Phasenbereiche. Keimwachstum: bilden eines stabilen Keims und Vergrößerung zum Kristallit. Kristallwachstum: bilden des Korns.
• Wie entstehen Keime? Durch Nutzung der frei werdenden Energie ΔGv aus der Unterkühlung ΔT des erstarrenden Systems.
• Was ist der kritische Keimradius? Der Keim hat genau die Größe, bei der die Wahrscheinlichkeit gleich groß ist, dass der Keim zerfällt oder weiter wächst.
• Wie wirkt sich eine Unterkühlung der Schmelze aus? Je größer die Unterkühlung, desto größer die Anzahl der gebildeten Keime.
• Was ist homogene bzw. heterogene Keimbildung? Wie ist der Temperaturverlauf? Wo werden Eigen-/Fremdkeime gebildet? Homogene: Bildung der Keime aus der Schmelze. Eigenkeime entstehen. Temperaturverlauf: Beim Erstarrungsbegin ein Wiederanstieg, danach ein Haltepunkt und am Erstarrungsende ein Abfall. Heterogene: Bildung an vorhanden Partikeln oder Oberflächen. Es entstehen Fremdkeime. Temperaturverlauf: Von Erstarrungsbeginn bis -ende, so gut wie abfallend.
• Erläutern Sie eine stabile bzw. instabile Kristallisationsfront. Stabile: Kristallisationswärme Q wird über bereits erstarrte Anteile oder der Gießform abgegeben. instabile: Kristallisationswärme Q wird über die stark unterkühlte flüssige Schmelze abgegeben.
• Welche Zonen gibt es in einem Erstarrungsprofil? Abschreckzone (außen) Säulenzone, anisotrop Globularzone , isotrop (innen)
• Welche Auswirkung haben die Abkühlungsgeschwindigkeit, Keimbildung und Wärmefluss auf das Gefüge? Abkühlungsgeschwindigkeit:  schnelle ⇒ fein        langsam ⇒ grob Keimbildung: homogen  ⇒  hohe Unterkühlung ⇒ fein                                                 ⇒ niedrige Unterkühlung ⇒ grob                               heterogen ⇒ viele Fremdatome ⇒ fein                                                ⇒ wenig Fremdatome ⇒ grob Wärmefluss: stabil ⇒ Säulenförmig     unstabil ⇒  globular
• Welche Schwindungsarten gibt es? Nennen Sie typische Erstarrungsfehler. Wie kann man entgegenwirken? Volumenschwindung Erstarrung von außen nach innen und nicht von unten nach oben. Gegenmaßnahmen: Temperaturführung, Legierungsauswahl Porosiät: kleinerer Querschnitte erstarren zuerst. Gegenmaßnahmen: angepasste Gusseisengeometrie, Durckguss, optimiertes Speisersystem

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