Horizontale erreicht schlagartige Erstarrung am Punkt E in die komponenten A&B
Danach Abkühlfunktion ausbildende Gefüge Inseln von A und erstarrte Restschmelze
A+B / S A+B
Eutektikum: hat den niedrigsten Schmelzpunkt Lotlegierungen
Feinkörnig technisch angewendete Gusslegierungen
wird als eutektische Reaktion bezeichnet
Besteht aus A+B A scheidet zu verschiedene Zeiten aus (vor der eutektischen Erstarrung & im Eutektischen Gefüge)
Phasengrenzfläche zur Schmelze Liquiduslinie
Phasengrenzfläche zum Festkörper Soliduslinie
MS & MB Gewichte an den Hebelenden
System mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im festen Zusatnd
Punkt 1: erste Ausscheidung MK Konzentration Cm1
Punkt 3: erstarrungen des letzten Tropfens Konzentration Cs3
MK hat unterschiedliche Konzentrationen.
System mit teilweiser Löslichkeit der Komponenten im festen Zustand
Aufheiz- und Abkühlungskurve des reinen Eisens
Eisen-Kohlenstoff-Diagramm
Korrosion
Def.Korrosion ist eine Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zu einer Beeinflussung der Funktion eines metallischen Bauteil oder eines ganzen System führen kann.
- ein freiwilliger Vorgang/ nur Geschwindigkeit beeinflussbar
Vorgänge:
Chemische Korrosion: findet in Hitze statt Einwirkung trockener gase (O2;Cl;SO2)
Durch Diffusion gekennzeichnet
Sauerstofftransport über Leerstellen bzw. Poren
Elektrochemische Kor.: Vorhandensein eines elektrisch gut leitenden System
Tritt in der Atmosphäre auf
Abhängigkeit der Korrosionsvorgänge vom Elektrodenpotenzial bzw. vom Strom, der durch eine Phasengrenzfläche Werkstoff/ Korrosionsmedium fließt.
Schutz durch Passivität der Metalle: anodische Auflösung unterbinden (porenarme oder porenfreie Oxidschicht; extrem dünn sehr fest haftend)
Potenzialänderung erreichen (Kathodischer Schutz)
Reaktionstypen: Wasserstoffkorrosion bzw. Säurekorrosion:
Unter Wasserstoffentwicklung in sauren Medien.
Sauerstoffkorrosion:
Neutralen und basischen Medien
Kontaktkorrosion: Niet- oder Schraubkonstruktionen
Spaltkorrosion: Konstruktives Problem
Lochfraßkorrosion: Ausscheidung oder Einschlüsse im Werkstoffgefüge/schadhafte Schutzschicht.
Interkristalline Korrosion: entlang von Korngrenzen/ unter Thermischer Einwirkung
Spannungskorrosion: Spannungen+Korrosionsmedium auf ein Werkstoff einwirken/ Lötbrüchigkeit
Schutz: Passiv: aufbringen von Schutzschichten (Gläsern; Keramiken; Kunststoffen)
Verfahren: Feuerverzinken; Galvanisieren; Pulverbeschichten; Phosphatieren
Aktiv: Korrosionsfördernde Bestandteile entfernen ( Luftfeuchtigkeit herabsetzen)
Inhibitoren(meist hochmolekulare organische Verbindungen zugesetzt werden aggressive Bestandteile zu verhindern.
- Zusatz von Stabilisatoren
- Zusatz von Inhibitoren
Werkstoff: - Legieren
- Gefügeverbesserung durch Wärmebehandlung
- Verbesserung des Öberflächenzustandes
- Korrosionsgerechtes Konstruieren
Angriffsbedingungen:
- Temperaturänderung
- Druckänderung
- Veränderung von Strömungsverhältnissen
- Elektrochemische Beeinflussung
(Kathodischer oder anodischer Schutz)
Kathodischer Korrosionsschutz:
Ohne Fremdstrom: zu schützendes Objekt+ unedlere Metalle= Aktivsonde
Mit Fremdstrom: Minuspol einer externen Stromquelle und Pluspol von Fremdstromquelle mit dem zu schützenden Metall verbunden
z.B. Gashochdruck- und Erdölleitung; schiffe Offshore- Anlagen
Die Grafik zeigt schematisch für Glüh-
bei denen die entsprechende
Wärmebehandlung durchgeführt wird.
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Normalglühen:
Es wird ein möglichst feinkörniges
Gefüge mit Perlit angestrebt um eine
gute Kombination von Festigkeits-
und Zähigkeitseigenschaften zu
erreichen.
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Diffusionsglühen (Homogenisieren):
Wird durchgeführt um örtliche
Konzentrationsunterschiede im
Werkstoff auszugleichen, mit dem
Ziel einer gleichmäßigen Ver-
teilung löslicher Bestandteile.
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Grobkornglühen:
Glühen bei einer Temperatur
im Austenitgebiet mit ausreichend
langem Halten um ein gröberes
Korn zu erzielen.
Wird zur Verbesserung der
spanabhebenden Bearbeitung
bei untereutektoidischen
Stählen durchgeführt.
Spannungsfreiglühen:
Wird durchgeführt um Spannungen,
die infolge ungleicher Erwärmung
aufgetreten sind, auszugleichen.
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Rekristallisationsglühen:
Eigenschaftenänderungen durch
vorhergehender Kaltverformung
werden rückgängig gemacht.
Dabei wird eine Kornneubildung
ohne Phasenumwandlung erreicht.
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Weichglühen:
Glühen bei einer Temperatur
dicht unter Ac1 (eventuell auch
oberhalb Ac1) oder pendeln um Ac1.
Wird zur Verbesserung der
spanlosen Umformbarkeit
durchgeführt.
Festigkeitsverhalten bei Schwingbeanspruchung
Beanspruchungsarten und Kenngrößen:
Dauerbruch: 90% aller Maschinenschäden
Ohne äußere Verformung Auftritt
- Spannung;- Oberspannung;- Unterspannung
Lebensdauer: Schwingspielzeit bis zu einer Zeitfestigkeit
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: Gestaltfestigkeitsprüfung: abweichende Form
Betriebsfestigkeitsprüfung: zeitliche Folge unterschiedlicher Spannungsamplituden
Belastung mit hoher Spannungsamplituden Schädigung vorzeitige Brüche
Schädigungsmechanismen: von Bauteiloberflächen/ Gebieten mit örtlicher Spannungskonzentration (Querschnittsübergängen oder Fehlern)
durch Leerstellenkonzentration bilden sich Anrisse. Aus mikroskopische Anrisse werden makroskopische Risse bis zum Bruch
Verfestigung, Rissbildung, Rissausbreitung und Bruch treten überlappen auf.
Restquerschnitt hält nicht mehr Spannungsamplitude stand Gewaltbruch (Ermüdung)
Anrissstelle A Ausgang des Schwing- bzw. Dauerbruch
Anschließend gebiet des Daueranriss D ( Glatt und stark eingeebnet)
Am Ende Restbruchfläche R plötzlich eintretender Gewaltbruch nach Querschnittsschwächung infolge des Daueranriss
Linienförmige Risswachstumsmarkierungen
Auswirkung auf die Dauerfestigkeit
ungünstig:
- Einfluss von Walzhaut
- Entkohlung
- Korrisonser- müdung
Positiv:
- Druckeigen-spannungen
- spröder einschlüsse
Eigenschaftsänderung durch Wärmebehandlung
Def.: Folge von Wärmebehandlungsschritten, in deren Verlauf ein Werkstück ganz oder Teilweise Zeit-Temperatur- Folgen Unterworfen wird.
Glühen: Erwärmen auf eine bestimmte Temperatur, dem Halten bei dieser Temperatur und dem nachfolgenden meist langsamen Abkühlen.
Spannungsarmglühen: Eigenspannungen ohne wesentliche Änderung des Gefüges und damit der mechanischen Eigenschaften zu verringern
Haltedauer: 30-120min je nach Werkstück/Erwärmung+ Abkühlung erfolgen langsam
Haltedauer: mehrere Stunden langsame Abkühlung
Normalglühen: Erreichen eines Gefüge der Perlitstufe
Umkristallisation gestörter Stoffe
Grobkornglühen: untereutektoiden Stählen im Temperaturgebiet zwischen 1050°C-1300°C bei ausreichend langer Haltedauer. Erzeugung eines Groben Korns
Diffusionsglühen: Glühen bei so hoher Temperatur mit ausreichend langer Haltedauer, dass örtliche Unterschiede der chemischen Zusammensetzung, d.h. Seigerungen durch Diffusion, verringert werden.
Härten: Wärmebehandlung, bestehend aus dem Austenitisieren und dem Abkühlen unter solchen Bedingungen, dass eine Härtezunahme durch mehr oder weniger vollständige Umwandlung des Austenits in Martensit oberflächlich oder durchgreifend erfolgt.
Übereutektoiden Stählen: 30-50°C oberhalb SK- Linie
Härtbarkeit umfasst Aufhärtbarkeit und Einhärtung
Durchhärten min. 50% Martensit im Kern
Abschreckhärten: Abschrecken aus dem y-Gebiet, d.h. oberhalb der GOSK- Linie, in einem entsprechenden medium, dessen Temperatur unterhalb des Martensitpunktes des Stahls liegt.
Einsatzhärten: Verfahren zur Oberflächenhärtung mit dem Ziel, eine harte und verschleißfeste Oberfläche bei zähem Kern zu erreichen.
Oberflächenhärten: Überführung des Gefüges in den austenitischen zustand auf die Oberfläche bzw. oberflächennahen Bereiche.
Flammenhärten: Brenner erwärmt Oberfläche danach rasche Abkühlung
Induktionshärten: durch Induktion wird Wärme erzeugt danach abschrecken mit Wasserbrause. Große Stückzahl gleichartiger Teile
Anlassen: erfolgt unmittelbar nach dem Härten mit dem Ziel, die Spannungen zu mindern und die Zähigkeit zu erhöhen.
Vergüten: Härten bei nachfolgendem Anlassen bei höheren Temperatur meist oberhalb 550°C. Zähigkeit soll verbessert werden, Wasser-, öl- oder Luftvergütung
Nitrieren: Wärmebehandlung in Stickstoffabgebenden Medien zur Anreicherung der Randschicht des Bauteils mit Stickstoff.
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