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Werkstoffkunde I > 13. Plastische Verformung von Ein- und Vielkristallen > Flashcards

13. Plastische Verformung von Ein- und Vielkristallen Flashcards

(60 cards)

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1
Q

Wo laufen Gleitungen ab ?

A

Ausschließlich auf den dichtest gepackten Ebenen in den Richtungen dichtester Belegung

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Q

Wie lassen sich Verformungen nur in den dichtesten Ebenen erklären ?

A

• Anstreben des Energieminimum
• geringste energetische
Gitterstörung, da Atome sich
berühren

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3
Q

Zeichne und Benenne die 3 Stadien der Abgleitung

A
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4
Q

Wie hängen die Stapelfehlerenergie eines WS und der resultierende Stapelfehler im Abgleitungsprozess zusammen ?

A

Stapelfehlerenergie ↓
→ Stapelfehler ↑

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5
Q

Formel
SCHMIDsches Schubspannungsgesetz

A

Mit σ = F/S_0

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6
Q

Was beschreibt der Winkel λ_0 ?

A

Winkel zwischen Zugrichtung und Gleitrichtung zu Versuchsbeginn

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7
Q

Was beschreibt der Winkel χ_0 ?

A

Winkel zwischen Gleitebene und Zugrichtung zu Versuchsbeginn

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8
Q

Formel Abschätzung der krit. Schubspannung τ_k

A

τ_k ≈ G • b • √N

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9
Q

Wodurch ändert sich die Zugspannung zu Beginn der plastischen Verformung ?

A

Ausschließlich durch geometrische Verhältnisse zwischen Zugachse und der Orientierung des Gleitsystems

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10
Q

Sonderfall : Gleitebene senkrecht zu Zugrichtung. Was passiert ?

A

SCHMIDsche Gleichung:
• sin χ_0 = 1
• cos λ_0 = 0

→ keine Schubspannung in
Gleitebene möglich. Plastische
Verformung durch Versetzung
nicht möglich.

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11
Q

Sonderfall : Günstig orientiertes Gleitsystem χ_0=λ_0=45° oder τ=σ /2. Was passiert ?

A

Kristall schert vollständig unter hoher Verlängerung ab

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12
Q

Warum ist keine Gleitung in Zugrichtung möglich und was gilt daher ?

A

• χ_0=λ_0=0 und τ=0
• Richtung der Abgleitung muss
zur Zugachse geneigt sein

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13
Q

Was passiert wenn man den Versatz zwischen Abgleitung und Zugachse nicht apparativ ausgleichen kann ?

A

Biegung überlagert Scherung, die ursprünglichen Gleitebenen Richtung Zugachse biegt

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14
Q

Wieviele unabhängige Gleitsysteme, -ebenen & -richtungen gibt es im kfz ?

A

• 4 Gleitebenen
• 3 Gleitrichtungen jeweils
• 12 Gleitsysteme

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15
Q

Wieviele unabhängige Gleitsysteme, -ebenen & -richtungen gibt es im krz?

A

• 6 Gleitebenen {110}
• 2 Gleitrichtungen jeweils <111>
(Raumdiagonalen)
• 12 Gleitsysteme

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16
Q

Welche Gleitebenen sind am glattesten ? Und warum ?

A

kfz Gleitebenen,
da höhere Packungsdichte

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17
Q

Wodurch wird die Verformbarkeit von Mg (hex) oberhalb 225° deutlich verbessert ?

A

Zusätzlicher Verformungsmechanismus entlang der Basiskanten auf den Pyramidenebenen
(6 Gleitebenen mit 1 Gleitrichtung)

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18
Q

Welchen Sonderfall stellt Be (hex) bezüglich Verformbarkeit dar ?

A

Sehr kleines c/a-Verhältnis
→ außerhalb hohem allseitigem
Druck nicht plastisch verformbar
→ Formgebung nur durch Gießen und Zerspanung

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19
Q

Was ist das c/a Verhältnis bei hex-Gittern ?

A

Achsenverhältnis:
• c = senkrecht
• a = waagerecht

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20
Q

Wieviele unabhängige Gleitsysteme, -ebenen & -richtungen gibt es im hex
(c/a >=2/3 √6) ?

A

• 1 Gleitebene (Basisebene)
• 3 Gleitrichtungen
• 3 Gleitebenen

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21
Q

Wieviele unabhängige Gleitsysteme, -ebenen & -richtungen gibt es im hex
(c/a < 2/3 √6) ?

A

• 3 Gleitebenen (Prismenebenen)
• 1 Gleitrichtung jeweils
• 3 Gleitsysteme

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22
Q

Beispiele kfz Gitter

A

• Al, Cu, Ag, Au, Pt, Ni, γ-Fe, β-Co

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23
Q

Beispiele krz Gitter

A

• Cr, V, Mo, Nb, Ta, W, α-Fe, β-Ti

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24
Q

Beispiele hex (c/a >=2/3 √6)

A

Mg, Zn, Cd

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25
Beispiele hex (c/a < 2/3 √6)
Mg, Be, α-Ti
26
Zeichne die Schubspannungs-Abgleitungs-Kurve.
27
Wie heißt der Bereich zu Beginn einer Verformung mit geringer Schubspannung bis zu größeren Abgleitungen ?
Einfachgleitung (I) • konstante Schubspannung • steigende Abgleitung • waagerechter Verlauf
28
Wie heißt der Bereich, wo das primäre Gleitsystem sich eindreht, die Abgleitung auf ein anderes, günstigeres Gleitsystem übergeht, wodurch immer mehr Verknäuelungen entstehen ?
Mehrfachgleitung (II) • steiler Kurvenanstieg durch höhere Schubspannungen • steigende Abgleitung
29
Wie heißt der Bereich in dem Schraubenversetzungen durch Gleitbehinderung blockiert werden und ihre Gleitebene verlassen ?
Quergleitung (III) • verlassen der Gleitebene • durch hohe Spannungen an der Staudspitze
30
Einflussfaktoren auf kritische Schubspannung ?
• Versetzungsdichte zu Versuchsbeginn • Fremdatomkonzentration • Bsp.: Au-Ag-Legierung
31
Verfestigungsmechanismus bzw. Härteverfahren für punktförmige Defekte (0D) ?
Mischkristallverfestigung
32
Verfestigungsmechanismus bzw. Härteverfahren für linienförmige Defekte (1D) ?
Kaltverfestigung
33
Worauf zielen festigkeitssteigernde Maßnahmen ab ?
Bewegung von Versetzungen bei äußerer mechanischen Spannung möglichst effektiv zu behindern.
34
Was und wie kann die Bewegung von Versetzungen behindern ?
• Erhöhung der Versetzungsdichte → Versetzungen auf Gleitebenen, die bei Verformung nicht aktiviert werden = Hindernisse für mobilen Versetzungen
35
Definiere Kaltverfestigung.
• WS durch Schmieden/Walzen bei RT verarbeiten → Versetzungsdichte & Festigkeit steigern • basiert auf linienförmigen (1D) Gitterbaufehlern
36
Definiere Mischkristallverfestigung.
• Bewusstes Einbringen von Fremdatomen durch Legieren reiner Metalle mit geeigneten Elementen • wirkt auch bei sehr hohen Temperaturen
37
Zeichne schematisch das Gefüge vielkristalliner Werkstoffe.
38
Wann ist eine makroskopische Vielkristallverformung möglich ?
Viele Einzelkristalle völlig unterschiedlicher Orientierungen nehmen gleichzeitig an Verformung teil.
39
Bedingung für eine makroskopische Vielkristallverformung ?
Jedes Korn hat mindestens 5 unabhängige Gleitsysteme
40
Was passiert bei WS die weniger als 5 unabhängige Gleitebenen haben bzgl. atomarem Zusammenhalt ?
• WS können Zusammenhalt nicht wahren und brechen spröde ohne makroskopische Verformung • vor allem hex-Metalle
41
Was ist der Zinnschrei ?
Hörbare Geräuschentwicklung bei mechanischer Zwillingsbildung in Sn.
42
Wie beeinflussen Korngrößen die Versetzungen ?
Kleine Körner → mehr Korngrenzen → höherer Widerstand gegen Versetzungsbewegung → höhere Festigkeit
43
Nenne die HALL-PETCH-Beziehung
44
Was beschreibt die HALL-PETCH-Beziehung?
Zusammenhang zwischen Re /Rp0,2 und mittlere Korngröße des WS
45
Vefestigungsmechanismus bzw. Härteverfahren für flächige (2D) Gitterbaufehler ?
Feinkornhärtung (kleinere Körner höhere Spannungen (HALL-PETCH))
46
Was ist das besondere an der Feinkornhärtung im Vergleich zu den anderen Verfestigungsmechanismen ?
Festigkeit und Zähigkeit werden gesteigert.
47
Wann verliert die HALL-PETCH-Beziehung an Gültigkeit ?
Bei zunehmender plastischen Verformbarkeit von WS (Zugfestigkeit von gut plastisch verformbaren WS praktisch unabhängig vom Korndurchmesser)
48
Was ist eine COTTRELLsche Wolke ?
Aura von Punktdefekten (interstitielle Fremdatome, Leerstellen, Substitutionsatome) in der Nähe einer Stufenversetzung
49
Wodurch entsteht eine COTTRELLsche Wolke ?
Interstitielle Fremdatome im Stahl,Leerstellen oder Substitutionsatome finden energetisch günstigeren Platz in der Kompressionszone, nahe der Stufenversetzung.
50
Was sind Fließfiguren ?
Streifen und Bänder auf polierten Oberflächen durch lokale Spannungsspitzen
51
Was ist ein Dressierstich ?
• Kleine Verformung über Streckgrenze (ε < 5%) um Fließfiguren vorzubeugen • verankerten Stufenversetzungen von COTTRELLschen Wolke losgerissen • keine ausgeprägte Streckgrenze mehr in folgender Formgebung
52
Zeichne die Spannungs-Dehnungs-Diagramme der Blechumformung mit und ohne Dressierstich.
53
Welche Stoffe kommen als interstitielle Fremdatome in unlegiertem Stahl für die Bildung von COTTRELLschen Wolken in Frage ?
Stickstoff (N), Kohlenstoff (C)
54
Was ist bake-hardening ?
• Neubilden COTTRELLscher Wolken um Stufenversetzungen bei Stählen (reines Eisen) • Vorgang bei niedrige Temperaturen
55
Vorteil von BH-Stählen ?
• Steigerung der Streckgrenze • dünnere Bleche bei gleicher Steifigkeit und Festigkeit (Karosseriebleche)
56
Was ist die Wechselwirkung zw. COTTRELLschen Wolke und Stufenversetzung ?
• Ruckweise Verformung bei angehobenem Festigkeitsniveau und verminderter Bruchdehnung • Verschwinden der ausgeprägten Streckgrenze
57
Was gilt bei der Kraft-Verlängerungs-Kurve im Temperaturbereich unter 100°C ?
• ausgeprägte Streckgrenze • v_Versetzung >> v_Diff
58
Was gilt bei der Kraft-Verlängerungs-Kurve im Temperaturbereich [100°C-200°C] ?
• interstitielle Atome diffundieren losgerissenen Versetzungen so schnell hinterher, dass viele Stufenversetzungen wieder mit COTTRELLschen Wolken dekoriert werden, bevor Spannung so groß, dass Versetzungen erneut losreißen • v_Versetzung ≈ v_Diff
59
Was gilt bei der Kraft-Verlängerungs-Kurve im Temperaturbereich über 200°C ?
• interstitielle Fremdatome folgen Versetzungsbewegung wegen erhöhter Diffusionsgeschwindigkeit • v_Versetzung << v_Diff • ausgeprägte Streckgrenze geht verloren
60
Wie wird der Effekt des ruckartigen Fließens zw. 100 und 200°C genannt ?
• dynamische Reckalterung • PORTEVIN-LE CHATELIER-Effekt

Werkstoffkunde I (22 decks)

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