Phasenumwandlung & Festigkeitssteigerung - Kurzfragen

Question 1

Bei ZTU-Diagrammen wird zwischen _____ und _____ Diagrammen unterschieden.

Answer 1

isothermen; kontinuerlichen

Question 2

Aus kontinuerlichen ZTU-Diagrammen lassen sich die Anteile der einzelnen _____ ablesen.

Answer 2

Gefügebestandteile

Question 3

Zwischen isothermen ZTU-Diagrammen und den _____ besteht ein Zusammenhang.

Answer 3

Phasendiagrammen

Question 4

ZTU-Diagramme müssen für jede _____ neu erstellt werden.

Answer 4

Legierung

Question 5

Bei Stoffen kommt es zur Phasenumwandlung, wenn die neugebildete Phase energetisch _____ ist als die Vorgehende.

Answer 5

günstiger

Question 6

Die homogene Keimbildung beschreibt die spontane Bildung einer neuen Phase aus einer Mutterphase. Hierbei sind keine _____ beteiligt.

Answer 6

Fremdatome

Question 7

Die _____, welche durch die Keimbildung und die Keimwachstum stattfindet, kann durch die Johnson-Mehl-Avrami-Kinetik beschrieben werden.

Answer 7

Phasenumwandlung

Question 8

Martensit ist eine Phase, die durch eine _____ Phasenumwandlung entsteht.

Answer 8

diffusionslose

Question 9

Die Keimbildung lässt sich in zwei Gruppen (homogene und heterogene Keimbildung) einteilen. Wann wird welche Gruppe verwendet?

Answer 9

Homogene Keimbildung im flüssigen Zustand: da keine Grenzfläche existiert, die die Bildung von Keimen beeinflusst. Heterogene Keimbildung im festen Zustand: da schon Grenzflächen vorliegen. Diese müssen in der Energiebilanz der Keimbildung berücksichtigt werden: Sie bewirken eine Absenkung der nötigen Keimbildungsenergie.

Question 10

Haben die mechanische Spannungen im Gefüge einen Einfluss auf die Keimbildung?

Answer 10

Ja. Da eine mechanische Spannung eine Änderung der inneren Energie bewirkt, hat diese einen Einfluss auf die Keimbildung.

Question 11

Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit ein Keim bei einer homogener/heterogener Keimbildung gebildet wird?

Answer 11

Ab dem kritischen Keimradius r_Krit:

Question 12

Johnson-Mehl-Avrami-Kinetik: Was drückt X(t) aus?

Answer 12

Transformationsgrad des Gefüges, Umwandlungsgrad, Volumenanteil der neu gebildeten Phase

Question 13

Zwischen welchen Werten kann X(t) variieren?

Answer 13

0<1, wobei 0 einem nicht umgewandelten Gefüge und 1 einem vollständig umgewandelten Gefüge entspricht.

Question 14

Abkühlparameter λ = _____

Answer 14

Question 15

Johnson-Mehl-Avrami-Kinetik: Formel:

Answer 15

Question 16

Johnson-Mehl-Avrami-Kinetik: Alternativ:

Answer 16

Question 17

Kontinuerliches ZTU-Diagramm: Ansatz:

(Ähnelt dem der Diffusion)

Answer 17

Dabei ist κ die Temperaturleitfähigkeit.

Question 18

Gesamtbilanz der homogenen Keimbildung lautet:

Answer 18

Dabei ist:

ΔG_V = Energiegewinn durch Bilden eines neuen Keims (Volumenterm) - Volume*Δg_V

ΔG_S = Energieaufwand durch Bildung neuer Grenzfläche (Oberflächenterm) - Oberfläche*γ_GF

Question 19

Wie lang und bei welcher Temperatur wird der Stahl austenisiert?

Answer 19

Der Martensit entsteht nach dem Austenitisieren bei 830°C für 30 Minuten, wenn der Stahl von diesem Temperatur in Wasser abgeschreckt wird.

Question 20

Warum wird ein Stahl beim Härten erst austenisiert und dann abgesschreckt?

Answer 20

Aufnahme von C in γ (Austenit - kfz) größer als in α (Ferrit - krz).

Abschrecken unterbindet die Diffusion von C -> C bleibt zwangsgebunden -> Verzerrung des Martensitgitters (trz) erhöht die Härte

Question 21

Kohlenstoffgehalt der eutektoider Stahl:

Answer 21

0,8 Masse-%

Question 22

In manchen Metalllegierungen kann bei genügend schneller Abkühlung ein metastabiles Gefüge diffusionslos und athermisch durch eine kooperative Scherbewegung aus dem Ausgangsgefüge entstehen. Wie lautet der Fachbegriff für eine solche Umwandlung?

Answer 22

martensische Umwandlung

Question 23

Welche Kristallstruktur entsteht durch die martensische Umwandlung der kfz-Phase (Austenit) von Fe-C-Legierungen?

Answer 23

tetragonal verzerrt

Question 24

Zusammenhang zwischen dem Kohlenstoffgehalt un der Martensitstarttemperatur M_S:

Answer 24

Question 25

Die Umwandlungsfronten einer diffusionslosen Umwandlung breiten sich mesit sehr schnell im Kristall aus. Welche werkstoffspezifische Geschwindigkeit ist die obere Grenze für die Geschwindigkeit der Umwandlungsfront?

Answer 25

Schallgeschwindigkeit

Question 26

Verlauf der Anzahl der kritischen Keime über der Unterkühlung ΔT:

Answer 26

Question 27

Beziehung zwischen dem Korndurchmesser und der Streckgreze:

Answer 27

Je höher die Streckgrenze, desto kleiner der Korndurchmesser. Da kleine Korngrenzen bedeuten kleine Versetzungen. Also b) hat eine höhere Streckgrenze.

Question 28

Korndurchmesser L von a) = 15 μm, von b) = 7,8 μm

Question 29

Welche Beziehung beschreibt den Zusamenhang zwischen der Festigkeitssteigerung und der Korngröße. Der Fachbegriff heißt:

Answer 29

Hall - Petch - Beziehung:

Question 30

Worum handelt es sich bei der COTTRELL - WOLKE und was sind die Phenomene die mithilfe der COTRELL - WOLKE erklärt werden können?

Answer 30

Erklärung: Anlagern von Fremdatomen an Versetzungen, was die Festigkiet von dem Werstoff erhöht. Phänomene: Verformungsalterung (Reckalterung) und ausgeprägte Streckgrenze.

Question 31

Verfestigungsmechanismen: 0 Fremdatome Mischkristallhärtung, ΔR^MKH: 1 Versetzungen Versetzungshärtung (Kaltverfestigung), ΔR^KV: 2 Korngrenzen Feinkornhärtung (Kornfeinung), ΔR^FKH: 3 Teilchen Ausscheidungshärtung, ΔR^TH: Dispersionshärtung, ΔR^TH:

Answer 31

ΔR^MKH≈ √c; Konzentration c der im Gitter gelösten Fremdatome ΔR^KV≈√ρ; Dichte ρ der Versetzungen ΔR^FKH≈1/√d; mittlere Korngröße d ΔR^TH≈√(V_T\*r_T) und ΔR^TH≈1/(Λ-2r_T) Λ Teilchenabstand, r_T mittlere Teilchenradius, V_T Volumenanteil von Fremdatomen

Question 32

Temperaturabhängigkeit der homogene Keimbildung:

Answer 32

γ_GF (spezifische) Grenzflächenenergie), also ΔG_s = Fläche \* γ_GF fast unabhängig von der Temperatur Δg_V (Enthalpiedifferenz), also ΔG_V = Volumen \* Δg_V stark temperaturabhängig. Denn: Δg_V = Δh_V - TΔs_V