Kapitel 6 Flashcards
Nennen Sie die Ziele einer Wärmebehandlung (WB)
Verbesserung der Gebrauchseigenschaften Optimale Bearbeitungsmöglichkeiten schaffen Innere Spannungen abbauen Kaltverfestigung beseitigen Seigerung beseitigen Erzeugung neuer Phasen in Gefüge
Beschreiben Sie anhand eines Temperatur-Zeit-Diagramms den Ablauf einer WB
Seite 2, PDF #3
SKIZZIEREN!
Welche Behandlungsschritte werden für die WB des Stahles durchgeführt?
- Erwärmen (langsam) bestehend aus Anwärmen und Durchwärmen
- Halten (kurz oder lang)
- Abkühlen (schnell, also Abschrecken, oder langsam)
- Eventuell weitere Wärmebehandlung
Was wird bei Glühen realisiert?
Ziel von Glühen ist es, eine Veränderung der Werkstoffeigenschaften im gesamten Querschnitt bzw. ein Auslösen bestimmter Vorgänge im Gefüge auszulösen, um nachteilige Eigenschaften des Werkstoffs zu beseitigen bzw. bestimmte Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften herbeizurufen.
Ordnen Sie die Glühtemperatur den jeweiligen Glühfarben zu
Seite 4, PDF #3
Je heller / weißer, desto heißer ist die Flamme.
Nennen Sie die Glüharten und die jeweiligen Glühbehandlunngen
Glühen 1. Art (werkstoffunabhängig)
- Grobkornglühen
- Spannungsarmglühen
- Diffusionsglühen
- Rekristallisationsglühen
Glühen 2. Art (werkstoffabhängig)
- Normalglühen
- Weichglühen von Stählen
Beschreiben Sie die Gefügeumwandlung beim Normalglühen von unlegierten Stählen
Seite 5, PDF #3
SKIZZIEREN!
Was versteht man nach DIN EN 10052 unter Härten? Beschreiben Sie den Vorgang mithilfe eines Temperatur-Zeit-Diagramms
Seite 5, PDF #3
Diagramm skizzieren!
Definition: “Unter Härten versteht man das Erwärmen auf Härtetemperatur (auch als Austenitisieren bezeichnet) und nachfolgendem Abkühlen mit solcher Geschwindigkeit, dass oberflächlich oder durchgreifend eine erhebliche Härtesteigerung durch Martensitbildung eintritt.”
Beschreiben Sie den Stirnabschreckversuch
Beim Stirnabschreckversuch werden Härtbarkeitskurven ermittelt (Jominy Test). Zylindrische Normproben mit 25mm Durchmesser und 100mm Länge werden einseitig über die Stirnseite mit Wasser abgeschreckt. An der längs angeschliffenen Materialfläche werden Härtemessungen durchgeführt.
Bild Seite 6 PDF #3
Was sind die Härtbarkeitskurven und wozu werden sie genutzt?
Härtbarkeitskurven dienen zur Gütekontrolle bei Vergütungsstählen. Generell gilt: Die Aufhärtung wird wesentlich durch den C-Gehalt bestimmt, die Einhärtung durch den Gehalt an sonstigen Legierungselementen. Eine gute Härtbarkeit liegt vor, wenn eine große Aufhärtung an der Stirnseite und ein kleiner Härteabfall an der Längsseite der Stirnabschreckprobe beobachtet wird.
Was sind die Aufhärtung und die Einhärtung des Stahles? Wie werden sie beeinflusst?
Aufhärtung entspricht der maximal erreichbaren Härte und ist abhängig vom C-Gehalt.
Einhärtung entspricht der erreichbaren Einhärtetiefe bzw. dem Härteverlauf vom Rand und ist abhängig von der Legierung.
Erläutern Sie die Abkühlphasen in flüssigen Abschreckmitteln
- Dampfhautphase: Es bildet sich bei hoher Temperatur ein geschlossener Film um das Bauteil, welcher isolierend wirkt (Leidenfrostphänomen)
- Kochphase: Bei Erreichen der Leidenfrosttemperatur bricht der Film zusammen und es kommt zu einem direkten Kontakt des Bauteils mit dem Abschreckmedium. Aus der entstehenden Blasenverdampfung resultiert die höchste Abkühlung
- Konvektionsphase: Unterhalb der Siedetemperatur des Mediums erfolgt die Abkühlung nur noch konvektiv und damit deutlich langsamer.
Beschreiben SIe den Einfluss der Bauteilgeometrie auf die Härte
Wachsender Durchmesser D führt zu abnehmendem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen. In der Folge nimmt die Randhärte ab, da das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen kleiner wird und eine zunehmende Anlasswirkung vorliegt (“Selbstanlassen”). Außerdem tritt Martensit eher im Randbereich auf. Durch das zugenommene Volumen nimmt die Abkühlgeschwindigkeit ab und es entstehen Bainit, Perlit und Ferrit, was die Härte ebenfalls reduziert.
Beschreiben Sie den Einfluss der Austenitkorngröße auf die Härtbarkeit des Stahls
Wachsende Austenitkorngröße d gamma erniedrigt das Korngrenzen-Angebot und reduziert somit die Wahrscheinlichkeit für diffusionsgesteuerte Umwandlung in Bainit bzw. Perlit. Vkrit (also die Grenzhärte???) nimmt ab bzw. die Wahrscheinlichkeit für Martensitbildung erhöht sich. Wachsende Austenitkorngröße führt damit zu größerer Einhärtung (also auch besserer Härtbarkeit???)
Nennen Sie den Einfluss der Legierungszusätze auf die Härtbarkeit des Stahls
Die Härtbarkeitsfaktoren sind von der Konzentration des Elementes in Masse-Prozent und a_i abhängig. a_i nimmt folgende Werte an:
Si: +0,64 Mn: +4,1 Cr: +2,33 Ni: +0,52 Mo: +3,14 Cu: +0,27 P: +2,83 S: -0,62
Schwefel verringert zwar den ideal kritischen Durchmesser, ist aber für eine bessere Zerspanbarkeit wichtig.
Nennen und erläutern Sie den Durchmessereinfluss auf die Mindeststreckgrenze und -zugfestigkeit von Vergütungsstählen
Ein geringerer Durchmesser erhöht die Mindeststreckgrenze und -zugfestigkeit von Vergütungsstählen.
Das liegt daran, dass Martensit eher im Randbereich vorkommt. Außerdem erhöht sich die Abkühlgeschwindigkeit, je geringer der Durchmesser ist, und es entstehen weniger bis gar kein Bainit, Perlit und Ferrit, was die Härte ebenfalls anhebt, ergo auch Mindeststreckgrenze und -zugfestigkeit erhöht.
Was sind Eigenspannungen?
Bauteile und Baugruppen sind bereits ohne äußere Einwirkung mechanischen Spannungen ausgesetzt. Diese im thermischen und mechanischen GGW vorliegenden Spannungen werden als Eigenspannungen bezeichnet.
Nennen und erläutern Sie die verschiedenen Arten von Eigenspannungen
Es gibt Eigenspannungen (ES) 1., 2. und 3. Art:
ES 1. Art sind über größere Werkstoffbereiche (mehrere Körner) nahezu homogen. Die mit ihnen verbundenen inneren Kräfte sind bezüglich jeden Schnittes durch den ganzen Körper im GGW. Bei Eingriffen in das Kräfte- und Momentengleichgewicht von Körpern mit ES 1. Art treten immer makroskopische Veränderungen auf.
ES 2. Art sind ber kleinere Werkstoffbereiche (z.B. 1 Korn) nahezu homogen. Die mit ihnen verbundenen inneren Kräfte sind über hinreichend viele Körper im GGW. Bei Eingriffen in das GGW können makroskopische Veränderungen auftreten.
ES 3. Art sind über kleinste Werkstoffbereiche (mehrere Atomabstände) inhomogen. Die mit ihnen verbundenen inneren Kräfte und Momenten sind in Teilen eines Korns im GGW. Bei Eingriffen in das GGW treten keine makroskopischen Veränderungen auf.
Wie wirken sich Abkühleigenspannungen auf das Bauteil aus?
(Abkühleigenspannungen entstehen beim Abkühlen eines zylindrischen Körpers vom Zylinderrand nach innen)
In der 1. Phase behindert der heiße Werkstückkern die Schrumpfung der erkaltenden Randzone, was zu Längsrissen führt. In der 2. Phase behindert die erkaltende Randzone die Schrumpfung des Korns, was zu Umfangsrissen führt.
