Preparation for school leaving examination

Grundlagen Werkstofftechnik für Prüfungsvorbereitu­ng

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Preparation A-Level
Material Engineering

University, School

OSZ Cottbus

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Kartographie Begriffe Gauß-Krüger-Pro­jek­tion Zylinderprojekt­ion­, transversale Lage des Zylinders, winkeltreu; Ellipsoid nach Bessel(1841)mit dem Fundamentalpunk­t Hermannskogel in Wien; Ellipsoid: Bezugsfläche Bessel-Ellipsoi­d; Projektionssyst­em:­ Gauß-Krüger-Sys­tem­ Meridianstreife­n (Zonen): drei 3 Grad breite Streifen decken das Bundesgebiet ab; Bezugsmeridiane­: 28°,31°,34° östlich von Ferro (17° 40’’­ westlich von Greenwich); Höhenbezugssyst­em:­ Pegel von Triest;…
WÖHLER- Kurve vom Typ I: kubisch raumzentriertes Gitter Zeitfestigkeits­b­ereich direkt nach Dauerfestigkeit­sbe­reich WÖHLER- Kurve vom Typ II: Kubisch flächenzentrier­te Werkstoffe Keine ausgeprägter Dauerfestigkeit­sbe­reich Zwei Zeitfestigkeits­ber­eiche Kerbeinfluss: keine Glatten Bauteile dadurch Verringerung der Wechselfestigke­it = Kerbwirkungszah­l: abhängig vom Werkstoff und Oberflächengüte Hohe Festigkeit durch Verringerung der Zähigkeit Kerbempfindlich­er Betriebsnahe Belastung:…
Grundlagen Werkstofftechnik für Prüfungsvorbereitung

Bruchvorgänge: makroskopische Trennung eines Körpers

Tragfähigkeit sinkt auf 0

Schwingbruch: mechanischer Beanspruchung nach wechseln Betrag und/oder Richtung

Gewaltbruch: einmaliger mechanischer Beanspruchung

2 Einteilungen Spaltbruch Gleitbruch

Spaltbruch: Gittertrennung senkrecht zur größten wirkenden mech. Spannung

Zug- und Biegebelastung unter 90°

Scher- oder Torsionsbeanspruchung unter 45°

- lange Belastungszeiten und höher Temperatur

- durch Verunreinigung oder Ausscheidungen


Gleitbruch: Gittertrennung infolge fortschreitender Abgleitens

Entlang von Gitterebenen Einwirkung von Schubspannung

Normalspannungsbruch: senkrecht zur größten Zugspannung

Schubspannungsbruch: in Richtung der größten Schubspannung


Ionenbindung:


Erfordert Valenzelektronen

Atome die Elektronen aufnehmen bzw. abgeben können.

1-3 fach ionisierte Atome

Sehr Starke Bindung

Eigenschaften: - hoher Schmelzpunkt - kleiner Thermischer Ausdehnungskoeffizient

  • Hohe Festigkeit - elektrischer Isolater

  • Hohe Härte - chemisch beständig

  • Hoher Elastizitätsmodul


Kovalente Bindung:

Mehrere Atome nutzen gemeinsame Elektronen Elektronenpaarbildung

Atome bleiben neutral

Starke Bindungskraft

Eigenschaften: - hoher Schmelzpunkt - kleiner Thermischer Ausdehnungskoeffizient

  • Hohe Festigkeit - elektrischer Isolater

  • Hohe Härte - chemisch beständig

  • Hoher Elastizitätsmodul


Metallische Bindung:

Aufenthalt in einer Elektronenwolke, dem sog. Elektronengas möglich

Streben nach einen stabilen Zustand Edelgaskonfiguration

Freien Elektronen Beweglichkeit eines Gases

Schwächer als Ionenbindung und Kovalente Bindung

Eigenschaften: -gute Wärme- und elektrische Leitfähigkeit hohe Beweglichkeit der Elektronen

-Verdampfen der Elektronen bei hoher Temperatur (Glühemissionseffekt)

-Bildung dichtester Kugelpackungen ungerichtete Bindung gute plastische Verformbakeit


Restvalenzbindung:

Schwächste Bindungsart sekundäre Bindung

Magnetische Wechselwirkung zwischen Dipolen

Edelgasen im festen Zustand

Eigenschaften: - niedriger Schmelzpunkt

-niedrige Festigkeit

-kleiner Elastizitätsmodul

- großer thermischer Ausdehnungskoeffizent


Werkstoffprüfung


Mechanische Prüfverfahren: Zugversuch; Härteprüfung; Prüfung bei Schwingbeanspruchung; Kerbschlagbiegeversuch und Bruchmechanische Prüfung


Technologische Prüfverfahren:- ältesten Prüfverfahren

- Prüfung des Werkstoffs auf ein bestimmtes Fertigungsverfahren oder einen speziellen Verwendungszweck

P.....[read full text]

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Kristallsysteme und Raumgitter


Packungsdichte: ist definiert als Volumen der Atome je Elementarzelle VA, bezogen auf das Volumen der Elementarzelle VE.

Bei der Berechnung der Besetzungszahl ist zu beachten, dass beim kfz-Gitter die Atome in den Flächenmitten zwei Elementarzellen angehören( also pro Elementarzelle 6 Atome zu je ½).

Das Atom in den Raummitten bei krz-Gitter geht zu 1 in den jeweiligen Elementarzellen ein, da es nur einer Elementarzelle gehört.


Realstruktur der Metalle:

Unregelmäßigkeiten im Kristallaufbau

Abweichung vom Idealkristall

Wird durch Gitterbaufehler Charakterisiert

  1. Nulldimensional bzw. Punktförmig

  2. Eindimensional bzw. Linienförmig

  3. Zweidimensional bzw. Flächenförmig


Bestimmen im Starken Maße das mechanische und physikalische Verhalten der Werkstoffe trotz geringer Häufigkeit.


Nulldimensionale Gitterfehler

Leerstellen: - sind nicht alle Gitterplätze belegt

- Zusammenschluss mehrere Leerstellen Mikropore

- Entstehung beim Abschrecken höherer Temperatur

- Leerstellenkonzentration proportional der Temperatur

- Dicht unter Schmelzpunkt bei Metallen 0,02%


Zwischengitteratom: - artgleiches Zusätzliches Atom zwischen den Gitterplätzen

-Verformung bei tiefen Temperaturen erhöhung der Leerstellen bzw.

.....

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  • Typ der versetzung ist der BURGERS- Vektor b

  • b kennzeichnet den Ausgleich zwischen Augangs- und Ankunftsort da beide nicht gleich sind

  • b steht senkrecht zu s


    Schraubenversetzung: - Netzebene in Form einer Schraubenfläche

    • Schraubenförmig um die Versetzungslinie

    • Entstehung als wäre der Kristall auf einer Seite der Versetzungslinie um einen Atomabstand parallel zur Versetzungslinie abgeschert worden

    • b parallel zu s


    Reale Versetzungen haben Anteile von beiden Versetzungen

    Versetzungen sind mit Verzerrungen des Gitters verbunden

    Durch Starke Versetzung Ansiedelung von Fremdatomen

    Entstehen beim Kristallprozess Temperaturgradienten Spannungsgradienten


  • Zweidimensionale Gitterfehler

    - Fehler in der Stapelfolge von Netzebenen

    - Stapelfolge ABABAB fehlt eine Ebene B ABAABAB analog eine weitere Ebene B eingeschoben

    Korngrenzen: - Grenzflächen zwischen den Körnern

    - Zwei.....

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    • Stoßen verschiedene Phasen aueinander

    • Eine Unterschiedliche Struktur aufweisen

    Kohärente Phasengrenzflächen: - Gitterparameter der Grenzflächen in etwa gleich

    -geringfügige unterschiede Verzerrungen


    Teil- kohärente Phasengrenzfläche: - größere Unterschiede der Gitterparametern Gitterverzerrung

    Verzerrungsabbau durch Einbau von Versetzung

    -kohärente Bezirke mit dazwischenliegenden Gitterfehlern (Versetzung)


    In- kohärente Phasengrenzflächen:- verschiedene Gitterstruktur

    -keine Orientierungszusammenhang der benachbarten Kristallbereichen


    Für Festigkeitssteigerung kohärente, ggf. teil-kohärente Grenzflächen zwischen Wirtsgitter und eingelagerte Phasen Verzerrung erschweren des gleiten der Netzeben


    Im Realen Gitter liegen die verschiedenen Gitterfehler nebeneinander vor. Die Gitte fehler treten auch untereinander in Wechselwirkung auf.


    Gefüge: - durch Art, Größe, Form, Verteilung und Orientierung der Gefügebes.....

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    Eigenspannungen: Spannungen im Werkstoff ohne Wirken äußerer Kräfte und Momente

    Entstehung von Eigenspannungen: Abkühlung bei unterschiedlicher Verformung

    Inhomogene plastische Verformung infolge äußerer Kräfte

    Inhomogene Gefügeumwandlung, die mit Volumeneffekt verbunden sind

    Makroeigenspannungen: über mehrere Körner hinweg homogen verteilt

    Mikroeigenschaften: von Korn zu Korn unterschiedlich


    Auswirkung von Eigenspannungen:

    • Festigkeitssteigern bei entgegengesetzter äußere Beanspruchung

    • Begünstigere Rissentstehung bei Zugspannung


    Viskose Verformung: Fehlens des Schwellwertes der plastischen Verformung

    Kriechen: zeitabhängige Verformung bei konstanter Last

    1. Primärkriechen m1

    2. Sekundäres Kriechen m=1

    3. Tertiäres Kriechen m

    Kristallerholung: Versetzungsdichte bleibt erhalten.

    Punktdefekte heilen aus

    Korngrenzen bleiben erhalten

    .....

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    Niedrige Keimzahl+ großes Wachstum= Grobkörniges Gefüge


    Einkristall: einziger Keim wächst in der Schmelze ohne auf Hinderniss


    Homogene Keimbildung: Keim frei in der Schmelze entsteht

    Bei Schwerelosigkeit (Weltraum)


    Heterogene Keimbildung: bei allen technischen Erstarrungsprozessen

    Fremde Grenzflächen an den sich keime anlagern

    Wand einer Gussform bzw. ausgeschiedene Verunreinigung

    Verunreinigungen höhere Schmelzpunkt daher als feste Teilchen vorhanden ( Fremdkeime)


    Impfen: gezielte Erhöhung der Keime um feinkörniges Gefüge zu erreichen

    Kurz vorm Erstarrungspunkt (fremdkeime bzw. arteigene keime)


    Dendrite: Richtungsabhängiges Kristallwachstum

    Entstehung durch bestimmte wachstumsrichtung

    Primärgefüge: Gefüge nach Erstarrung

    Sekundärgefüge: Gefüge nach Verformung oder Wärmebehandlung


    Lunker: makroskopische Hohlräume infol.....

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