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Kontrollfragen Flashcards

(88 cards)

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1
Q

In welche Hauptgruppen lassen sich Konstruktionswerkstoffe grundsätzlich einteilen?

A

Metalle
Kunststoffe
Keramik
Glas

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Q

Was versteht man unter Verbundwerkstoffen

A

Verbund aus unterschiedlichen Werkstoffgruppen

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3
Q

Wodurch ist es bedingt, wie gut sich metallische Werkstoffe in der Regel elastisch verformen lassen?

A

Werkstoffe mit primärbindungen haben hohen E-Modul, Werkstoffe mit Sekundärbindungen haben niedrigen e-Modul

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4
Q

Welche grundlegenden Bindungsarten von Atomen kennen Sie?

A

Primär und Sekundärbindungen

Chemische und physikalische

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5
Q

Wozu dient der E-Modul bei der Berechnung einer Konstruktion?

A

Zur Berechnung der Elastischen Verformung

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6
Q

Wie sind Gitterfehler grundlegend klassifiziert?

A

Nach ihrer Dimension

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7
Q

Nennen Sie typische Gitterfehlern metallischen Werkstoffen und geben Sie an, für welche Vorgänge sie jeweils von Bedeutung sind

A

Punkt-/linien-/flächenförmig
Legierungshärten: Zwischengitter-/Substitutionstome
Leerstellen: Wandern von Fremdatomen, Chemisorption
Versetzungen: eingeschobene Halbebenen, plastische Verformung
Korngrenzen: entstehen bei Ersterrung; kleine Körner: hart, spröde, schnelle Kaltverfestigung
Zwillingsgrenzen: plastische Verformung
Phasengrenze: schlagartige Änderung der Eigenschaften
Auscheidungen, Dispersoide, Faserverbunde
Stapelfehler

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8
Q

Welche Eigenschaften von Werkstoffen(mechanisch oder physikalisch) werden durch die Bindung zwischen Atomen beeinflusst?

A

Elastizität, Festigkeit, Leitfähigkeit

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9
Q

Wann würden Sie das Gefüge eines metallischen Werkstoffs als homogen/einphasig , wann als heterogen/mehrphasig bezeichnen?

A

Homogen: nur eine Kernsorte ( Einkristalle)
Heterogene: aus zwei verschiedenen Gittern

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10
Q

Nennen Sie drei Kristallsysteme, die bei metallischen Werkstoffen in der Regel vorkommen

A

krz, kfz, hdp

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11
Q

welches der Kristallsysteme bedingt in der Regel ein schlechtes Kaltumformverhalten und warum?

A

hdp, weil wenig Gleitsysteme( Anzahl mögliche Flächen mal Anzahl mögliche Richtungen

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12
Q

Was versteht man unter einer Textur? Womit müssen Sie bezüglich der Materialeigenschaften z.B. eines Bleches rechnen, wenn dieses eine starke Textur aufweist? Wie kann sich dies bei der Verformung des Bleches auswirken?

A

gerichtete Struktur eines Werkstoffs
Ungleiches Verformungs- und Umformungsverhalten in unterschiedlichen Richtungen, quer oder längs zur Walzrichtung

Zipfelbildung bei der Umformung

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13
Q

Inn welcher Richtung liegen in der Regel die günstigeren mechanischen Eigenschaften vor, in welche die schlechtesten?

A

Höhere Festigkeit oder geringerer Umformbarkeit in Längsrichtung

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14
Q

Über welche zwei Mechanismen können plastische Verformungen metallischer Werkstoffe zustande kommen?

A

Zwillingsbildung,Multiplikation von Versetzungen

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15
Q

Wodurch unterscheidet sich Subkorngrenzen von Großwinkelkorngrenzen und wie sind Subkorngrenzen aufgebaut?

A

Kleinwinkelkorngrenze: aus Versetzungen aufgebaut (<15 Grad)

Großwinkelkorngrenze: zwischen Körnern (> 15 Grad)

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16
Q

Was versteht man unter Zwillingsgrenzen

A

Besondere Art von Korngrenzen mit Spiegelung an der Zwillingsebene

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17
Q

Was versteht man generell unter Phasengrenzen

A

Übergang zwischen zwei verschiedenen Kristallgittern bei der sich die Eigenschaften schlagartig verändern

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18
Q

Was versteht man unter einem Mikro- bzw. einem Makroschliff?

A

a

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19
Q

Wie wird ein Mikroschliff hergestellt? Bennenen Sie in Stichworten die einzelenen Präparationsschritte.

A

a

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20
Q

Wie wird ein Makroschliff hergestellt? Bennenen Sie in Stichworten die einzelenen Präparationsschritte.

A

a

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21
Q

Welche Details lassen sich bei Betrachtung eines metallischen Mikroschliffs erkennen?

A

a

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22
Q

Welche Details lassen sich bei Betrachtung eines metallischen Makroschliffs erkennen?

A

a

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23
Q

Im Praktikum wurden Mikroschliffe aus Stahl hergestellt. Benennen Sie die Gefügedetails für 9S20 und C45

A

a

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24
Q

Was versteht man unter Zeilengefüge und Faserverlauf?

A

Zeilengefüge entsteht beim Walzen. Kristalle, Seigerungen und nichtmetallische Einschlüsse werden in Verformungsrichtung gestreckt.
Faserverlauf: Da jeder Einschluss eine gewisse Unterbrechung des metallischen Zusammenhanges darstellt, erhält der Stahl hierdurch eine ausgesprochene Faserrichtung, die auch auf die Eigenschaften von wesentlichem Einfluss ist.

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25
welche grundlegenden Mechanismen kennen Sie, um die Festigkeit von Metallen zu steigern?
Legierungshärten, Kaltverfestigen, Korngrenzenhärtung, Umwandlungshärtung, Ausscheidungshärtung
26
Welche Mechanismen zur Steigerung der Festigkeit von Metallen lassen sich bei Reinstwerkstoffen anwenden?
Kaltverfestigung, Korngrenzenhärtung
27
Welche wichtigen metallischen Halbzeuge kennen Sie?
Blech, Profil
28
Wovon hängt die Ausbildung eines Gussgefüges bezüglich Korngröße und Kornform ab?
Größe:Anzahl der Kristallisationskeime, Abkühlgeschwindigkeit Form: Kristallsysteme
29
An welchen Gefügemerkmalen erkennen Sie bei vielen krz- bzw. kfz-Materialien, dass es sich um ein Gussgefüge handelt?
Dendritisches Gefüge(Kornform), Zwillinge
30
Was versteht man unter Lunker?
Hohlräume in Gussteilen
31
Was versteht man unter einer Legierung?
Feste Lösung von unterschiedlichen chemischen Elementen
32
Was versteht man unter einem Mischkristall?
Räumliche Matrix eines Wirtselements mit gelöstem Legierungselement
33
Wass versteht man unter einem Zustandsschaubild?
Das Zustandschaubild (Phasendiagramm) stellt Zustände und deren zugehörigen Phasen in Abhängigkeit von Zustandsgrößen dar
34
Wodurch entsteht bei der Abkühlung eines reinen Metalls ein Haltepunkt?
Freiwerdende Kristallisationsenergie/latente Wärme
35
Wie werden Zustandsschaubilder erstellt?
Thermische Analyse | Aus Abkühlkurven erhält man Knick- und Haltepunkte beim Phasenübergang
36
Welche Besonderheiten weist ein eutektischer Punkt auf?
geringster Schmelzpunkt, kleinste Volumenänderung zwischen flüssig und fest, gutes Formfüllungsvermögen(keine Restschmelzenverzähung)
37
Wie sieht in der thermischen Analyse die Abkühlungskurve eines reinen Metalls, einer Legierung oder einer eutektischen Zusammensetzung aus?
Rein: Haltepunkt Eutektisch: tieferer Haltepunkt Legierung: Knickpunkt, evtl. Haltepunkt bei erreichen des Eutektikums
38
was versteht man unter Kristallseigerungen?
Konzentrationsunterschiede innerhalb des Korns (Entmischung)
39
Was versteht man unter intermediären bzw. intermetallischen Phasen?
Intermetallisch: stöchiometrische Verbindung zwischen Metallen, spröde, hart, nicht plastisch verformbar Intermediär: Metall und Nichtmetall kovalent oder ionisch gebunden, höhere Schmelztemperatur, keine elektrische Leitfähigkeit, in der Regel keine gute Wärmeleitfähigkeit, hoher E-Modul, keine plastische Verformbarkeit
40
In welchem Bereich des Zweistoffsystems befindet sich in der Regel die Zusammensetzung eises Gusswerstoffs? Erläutern Sie warum. Wie lassen sich Gusswerkstoffe verformen und zerspanen?
Eutektischer oder naheutektischer Bereich: Geringster Schmelzpunkt, Geringste Erstarrungsgeschwindigkeit (gute Maßhaltigkeit), keine Restschmelzenverzähung (Formfüllungsvermögen) Verformen: schlecht, da nur das weiche Korn des heterogenen Gefüges zur Verformung beiträgt Zerspanen: gut, da das heterogene Gefüge spröd spanbrechend wirkt
41
Was versteht man unter Knetwerkstoffen und in welchem Bereich eines Zweistoffsystem ist sinnvollerweise die Zusammensetzung? Erläutern Sie warum.
Knetwerkstoffe lassen sich gut umformen. Phasendiagramme mit vollständiger Mischbarkeit oder Randbereiche des eutektischen Phasendiagramms mit ausschließlich Mischkristallen
42
Was versteht man unter thermisch aktivierten Vorgängen? 3 Beispiele
Wanderung von Atomen im Werkstoff unter Anwendung von erhöhten Temperaturen Diffusion, Kriechen, Erholung & Rekristallisation
43
Was versteht man unter der homologen Temperatur (Tammannsche Regel) und wie hoch liegt diese in etwa in Relation zur Schmelztempertatur eines Metalls?
T = 0,4 Ts in K gilt nur für Reinstwerstoffe oberhalb der homologen Temperatur treten nennenswert Leerstellen auf
44
Welche Diffusionswege liegen in vielkristallinen Metallen vor?
Oberflächen- Korngrenzen- Volumen-diffusion
45
Nennen Sie wesentliche Parameter, die die Diffusion beeinflussen.
Zeit, Diffusionsfläche, Diffusionskoeffizient, Konzentrationsgradient, Diffusionsweglänge
46
Warum ist die Volumendiffusion für den Stofftransport von großer Bedeutung, obwohl die Aktivierungsenergie höher ist als die für die anderen Diffusionswege?
Da innerhalb des Korns sowohl Gleichgewichts- als auch Ungleichgewichtszustände erzeugt werden können
47
Was versteht man bei Metallen unter elastischem und plastischem Verformungsvermögen?
Elastische: reversibel plastisch: irreversibel
48
Was passiert in einem metallischen Werkstoff, wenn er nur elastisch verformt wird? Welcher Kennwert gibt über das Elastische Verformungsvermögen Auskunft?
man verzerrt den Gitterwinkel | Elastizitätsgrenze (Reh oder näherungsweise Rp0,2
49
Mit welchem Gesetz erhält man im elastischen Verformungsbereich den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung
Hooksches Gesetz: | Sigma = E * Epsilon
50
Wodurch unterscheiden sich elastische und plastische Verformung?
Elastische: vollständig reversibel plastisch: irreversibel, der elastische Teil wird nach Belastung wieder zurückgenommen
51
Ein Werkstoff wird kaltverformt. Es wird eine Zugversuch gemacht. Wie verändert sich das Spannungs Dehnungs Diagramm im Verhältnis zum unverformten Zustand
Elastischer Bereich vergrößert Steigung der Hookschen Greaden bleibt gleich Material versprödet: Gleichmaßdehnung und Bruchdehnung werden kleiner
52
Wie erklärt sich die Kaltverfestigung eines metallischen Werkstoffs bei einer Kaltumvormung?
Versetzungsmultiplikation, Wandern von Versetzungen, Aufstauung von Versetzungen an Korngrenzen
53
In welchem der beiden Zustände (roh oder kaltverfestigt) würde sich das Material für eine Feder eignen und warum?
Kaltverfestigt: erhöhte Festigkeit
54
Typische Spannungs-Dehnungs-Kurven für sprödes, wenig duktiles und duktiles Material
Spröde: nur Hooksche Gerade Wenig duktil: kleiner plastischer Verformungsbereich duktil: großer plastischer Verformungsbereich
55
Was versteht man unter Rekristallisation?
Neukristallisation im festen Zustand nach vorheriger plastischer Verformung mit Kaltverfestigung
56
Unter welchen Vorraussetzungen kommt es zur Rektristallisation? Was bewirkt eine Rekristallisationsglühung bezüglich der Materialeigenschaften?
Vorraussetzungen: mindest Verformungsgrad, mindest Temperatur, mindest Glühzeit Rekristallisationsglühen: Wiederherstellung der Eigenschaften vor der Kaltverfestigung
57
Was passiert bei der Erholung und der primären Rekristallisation im Gefüge?
Erholung: Ausheilung der Frenkelpaare, Kondensation von Leerstellen, Auslöschung gegenläufiger Versetzungen, Bildung von Subkorngrenzen Rekristallisation: Kornneubildung an Kristallisationskeimen
58
Welchen Einfluss haben Glühtemperatur, Verformungsgrad und Glühzeit auf den Ablauf der Rektristallisation?
Bei höherer Temperatur ist ein geringerer Verformungsgrad erforderlich Bei höherer Temperatur startet die Kristallisation früher
59
Warum lassen sich die meisten metallischen Werstoffe oberhalb der Rekristallisationstemperatur leichter umformen als bei Raumtemperatur?
Da sofort bei der Umformung spontane Rekristallisation auftritt
60
Wann wird manchmal bei bestimmten Fertigungsprozessen eine Rekristallisationsglühung durchgeführt?
Zur leichteren Weiterverarbeitung, weicherer nicht verfestigter Zustand
61
Unter welchen Bedingungen muss man bei metallischen Werstoffen mit Kriechvorgängen rechnen?
Hohe Temperaturen und Spannungen
62
Welche beiden Vorgänge laufen beim Kriechen im Material ab?
Logarithmisches und stationäres Kriechen
63
Warum sind Metalle elektrisch Leitfähig?
Wegen der freien Beweglichkeit der Valenzelektronen
64
Wie hängt bei Metallen die elektrischen mit der Wärmeleitfähigkeit zusammen?
Je höher die elektrische desto höher die Wärmeleitfähigkeit
65
Was versteht man unter Störstellenhalbleiter?
Substitutionsatom in hochreinem Kristall als Störstelle im Gitter durch abweichende Valenzelektronenzahl
66
Wodurch unterscheidet sich Stahl von Roheisen und wie wird das erreicht?
Roheisen: C-Gehalt 4% Stahl: C-Gehalt bis 2,06 % Oxidation des Kohlenstoffs
67
Welche beiden Modifikationen des FeC Diagramms kennen Sie?Wann entsteht die eine wann die andere, welche ist für die Praxis von größerer Bedeutung?
FeC(bei sehr langsamer Abkühlung) oder Fe3C(größere technische Bedeutung bei technisch sinnvoller Abkühlung)
68
In welchen Bereich liegen übliche Stähle, in welchem Gusseisenqualitäten?
C>2,06 % Guss bis 4,3% Eutektikum | C<2,06 % Stahl
69
Was versteht man unter Perlit, Ferrit, Austenit bzw. gammaEisen? in welchem Konzentrationsbereich liegt perlitisches/ferritisches Gefüge vor?
Ferrit: alphaMischkristall krz Austenit: gammaMischkristall (unlegiert, nur bei hohen Temperaturen) kfz Perlit: streifiges Gefüge aus Ferrit und Zementitlamellen Perlit-Ferrit-Gefüge: alphaMK und Perlit <0,8 % C
70
Was versteht man unter Primär- und Sekundärzementit? Wann entstehen diese Gefügebestandteile?
Primärzementit: entsteht primär aus Schmelze bei über 4,3 % C Sekundärzmentit: durch ausscheiden von C aus gammaMK im festen Zustand bei 4,3 - 0,8 %C
71
Warum werden Wärmebehandlungen grundsätzlich durchgeführt? Was bezweckt man durch Diffusionsglühen und Spannungsarmglühen?
Zur Veränderung der Werkstoffeigenschaften im festen Zustand Diffusionsglühen: Ausgleich von Konzentrationsunterschieden Spannungsarmglühen: Abbau von eigenspannungen im Werkstoff
72
Sind diese Glühbehandlungen nur bei Stählen oder auch bei anderen Legierungen gebräuchlich?
Glühbehandlungen sind bei allen Werkstoffen üblich
73
Wie werden Stähle nach ihrer chemischen Zusammensetzung differenziert eingeteilt?
unlegiert niedriglegiert hochlegiert
74
In welche Gruppen werden Stähle nach ihrem Einsatzgebiet grundlegend eingeteilt?
Baustahl, Maschinenbaustahl, warmfeste, hitzebeständige, kaltzähe Stähle, nicht rostende Stähle, Automatenstähle, Werkzeugstehl
75
Welche Wärmebehandlung müssen sich vornehmen, um einen härtbaren C-Stahl zu härten?
Umwandlungshärten
76
Was ist Martensit?
Umwandlung erfolgt nur Bedingt, C wird zwangsgelöst
77
Was versteht man unter oberer und unterer kritischer Abkühlgeschwindigkeit?
untere: Die Gefügeausbildung erfolgt ausschließlich in Ferrit und Perlit (rechts vom Umwandlungsende im ZTU-Diagramm) obere: Die Gefügeausbildung erflogt direkt in die Martensitstufe (links an den Nasen vorbei)
78
Warum erreicht man Temperaturen kleiner der oberen kritischen Abkühlgeschwindigkeit nicht die maximale Härte?
Weil nicht ausschließlich Martensitzellen gebildet werden
79
Was bestimmt die maximale Härte bei Stahl?
C-Gehalt zur Bildung von Zementit und Sondercarbiden
80
Warum ist die Einhärtungstiefe bei reinen C-Stählen relativ gering?
keine Elemente behindern c-Diffusion
81
Was versteht man unter Vergüten? Wie kann man bei Vergütungsstählen unterschiedliche Festigkeitseigenschaften erzielen? Wie verändern sich Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften von Vergütungsstählen mit steigender Anlasstemperatur? Warum sind reine C-Stähle nicht so anlassbeständig? Nennen Sie die wesentlichen Wärmebehandlungsschritte zum Vergüten eines C-Stahls bei 350 Grad
Vergüten = Härten + Anlassen Durch unterschiedliche Anlassstufen (Wärmebehandlung.) Festigkeit sinkt geringfügig, Zähigkeit nimmt zu Da der Kohlenstoff aus Martensit über geringe Diffusionswege sich zu Zementit oder sogar Graphit umwandelt Austenisieren, Abschrecken, Anlassen bei 350 Grad
82
Welche beiden Arten von TU-Diagrammen kennen Sie? Was kann man aus den jeweiligen ZTU-Diagrammen ersehen?
Erforderliche Abkühlgeschwindigkeit zur Ausbildung der gewünschten Gefügezusammensetzung und erzielbare Härte
83
Was bezweckt man durch Legieren von Stahl? in welcher Form können Legierungselemente im Stahl vorliegen?
Diffusionsbehinderung mit geringeren erforderlichen Abschreckgeschwindigkeiten und damit geringere Versprödung oder Härterissanfälligkeit Substitution oder interstitiell
84
Was versteht man unter austenitischen und ferritischen Stählen
Austenit: Austenitstruktur bis auf Raumtemperatur stabil mit guter Kaltzähigkeit Ferrit: Ferritstruktur bis hohe Temperaturen stabil mit hoher Festigkeit bei erhöhter Temperatur
85
Warum sind austenitische oder ferritische Stähle nicht umwandlungshärtbar?
Da sie keine Umwandlung mehr zeigen
86
Wovon kann die Menge der, bei einer Wärmebehandlung sich evtl. einstellenden, Carbide abhängen
Vom Kohlenstoffgehalt und der Bindungsfreudigkeit der Legierungselemente
87
Welches Gefüge und welche Gitterstruktur weisen die austenitischen und korrosionsbeständigen Stähle auf?
Austenitisches Gefüge mit kfz
88
Was ist der Unterschied zwischen Härten und Glühen
Härten: Erwärmen>Temperatur halten>Abschrecken --> Ungleichgewichtszustand Glühen: Erwärmen>Temperatur halten>langsam Abkühlen -->Gleichgewichtszustand

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