Elastisch, d.h. nach Entlastung geht er in seine ursprüngliche Form zδεurück
Plastisch, d.h. durch Formänderung und/oder
Durch Bruch
Als Festigkeit definiert man den Widerstand, den der Werkstoff aufgrund seiner atomaren Struktur und seines Gefüges der Formänderung bzw. dem Bruch entgegensetzt.
Bindung zwischen Elast. Verformung und der Aufweitung von Atombindungen:
(Bindungsenergie à Bindungskraft à Kraft à Spannung) à S.....[Volltext lesen]
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Ablesfehler: bei kleinem Durchmesser d, bei großem Durchmesse d
à 0,24 D<d<0,6 D
Prüfung vorallem von weichen Werkstoffen (bis 450 HB)
350 HBW 10/3000: Brinellhärte 350 mit Hartmetallkugel (W: Hartmetall, S:
Stahl) mit Durchmesser D = 10 und F = 3000*9,81 =
29420 N
Nach Rockwell: Eindringtiefe des Eindruckkörpers wird gemessen
Rockwell B: Eindringkörper Kugel (engl. Ball) F0 = 98,07N, F1 + F0 = 980,7N
Rockwell C: Eindringkörper Diamantkegel (120°),
F0=98,07N, F1+F0=1471N
Kerbschlagbiegeversuch
Einflussfaktoren:
Kohlenstoffgehalt: Hoher C-GehaltàS-Kurve sinkt
Korngröße: kleine KorngrößeàS-Kurve verschiebt sich
links
Legierungszusammensetzung
Zerstörungsfreie PrüfmethodenàVollprüfung mit Erhalt der Funktionstüchtigkeit und des
Gebrauchswertes
-Magnetpulverprüfung
-Röntgendurchstrahlungsverfahren
-Ultraschallprüfung
-Farbeindringprüfung
-Wirbelstromprüfung
Magnetpulverprüfung
Dabei werden Eisenspänen auf den Werkstoff geleg und magnetisiert. Bei Fehlern an der Oberfläche oder ein bisschen tiefer sammeln sich Anhäufungen von Spänen.
Tiefer sitzende Fehler können nicht gefunden, untersucht oder überprüft werden.
Röntgendurchstrahlungsverfahren
Ultraschallprüfung
Dabei werden Ultraschallsende an den Werkstoff befestigt, welche dann Signale liefern wenn die Fehler horizontal liegen (kurzer Anstieg im Diagramm). Bei schrägen Fehlern wird im Diagramm ein kleinerer, aber dafür längerer Anstieg im Diagramm angezeigt. Bei vertikalen Fehlern kann diese Art der Prüfung nichts aussagen.
à zur Prüfung nach oberflächlichen Rissen oder Poren
Wirbelstromprüfung
Mikroskopische Methoden
-Lichtmikroskopie
-Elektronenmikroskopie
-Röntgenmethoden
4. Thermodynamik der Legierungsbildung - Entstehung von Gefügestrukturen
Homogenes System: besteht aus einer Phase
Heterogenes System: besteht aus mehreren Phasen
Definition Phase:
Stofflicher Zustandsbereich, der in sich homogen (völlig gleichartig) ist und konstante Eigenschaften aufweist und sich gegenüber anderen Bereichen durch scharfe Grenzflächen abgrenzt.
Thermodynamik
·Werkstoffe sind Phasensysteme
·Werkstoffe liegen nur selten in Reinform, d.h. in einer Phase vor.
·Für jedes Phasensystem existiert ein stabiler Zustand mit eindeutig festgelegte Eigenschaften
ðGleichgewichtszustand
·Änderung von Werkstoffeigenschaften erfolgt über Ungleichheitszustände und somit Phasenreaktionen
·Die Stabilität der Phasen ist über d.....
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(Entropieerhöhung)
à Energieminderung bei Werkstoffen
Gibbsche Phasenregel
F = K + 2 * P
F: Freiheitsgrad
K: Anzahl der Komponenten
P: Anzahl der Phasen
Löslichkeit
In einer Lösung ist ein Stoff mit einem anderen Stoff homogen vermischt, ohne dass sich eine zweite Phase bildet.
Löslichkeit im festen Zustand
Analog dem Flüssigen Zustand treten bei Metallen ebenfalls völlige, teilweise oder keine Mischbarkeit/Löslichkeit auf.
z. B.: Mischkristall: elast. Verzerrungsenergie, 1-phasig, zwischen Atomen
Kristallgemisch: Grenzflächenenergie, 2-phasig, mehrere Fremdatome
Phasendiagramm für ein vollständig mischbares System
Phasendiagramm für ein im festen Zustand unlösliches System
Phasendiagramm Sn-Pb
Hebelgesetz
Phase % =
Phasendiagramm mit EutektoidPeri.....
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Platzwechsel an Leerstellen à sehr wahrscheinlicha
Definition: Stofftransport in Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen durch atomare Einzelschritte. Im
Festkörper: Platzwechselvorgänge von Atomen
Anwendung: Aufkohlung
Gefügestabilität
Erholung
Abbau und Umlagerung von verformungsbedingten Gitterfehlern (Versetzungen, Punktdefekte), keine Veränderung von Großßwinkelkorngrenzen.
Auswirkungen: Werkstoffeigenschaften gleichen sich denen des weichgeglüht Zustands an, Abbau von Eigenspannungen
Triebkraft: Abbau gespeicherter mechanischer Energie
Weichgegelüht (Große Körner) [wenige Eigenspannungen] à
Verformt (große gedehnte Körner) [viele Eigenspannungen] à
Erholt (feinere Körner)
Prozesse der Erholung in der Versetzungsstruktur:
-Anihilation Versetzungen ungleichen Vorzeichens löschen sich aus
-Polygonisation Versetzungen gleichen Vorzeichens ordnen sich in
.....
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2.Keimwachstum: Wachstum der gebildeten Körner + Keimbildung bis verformtes Gefüge „aufgebraucht“ ist
Einflussfaktoren auf Erscheinungsbild der Rekristallisation:
Verformungsgrad, Rekristallisationstemperatur T, Zeit t, Ausgangskorngröße dk0, Konzentration Fremdatome, Fremdphasen
Anwendung Rekristallisation:
Kaltverformung:
-Werkstoff wird unterhalb der Rekristallisationstemperatur verformt
-Begrenzte Verformbarkeit aufgrund abnehmender Duktilität
-Beispiel: Tiefziehen
Warmverformung:
-Werkstoff wird oberhalb der Rekristallisationstemperatur verformt
-Beim Werkstoff finden während der Verformung Erholung- und/oder Rekristallisationsprozesse statt
-Beispiel: Schmieden, Warmwalzen
Technische Bedeutung der Rekristallisation:
1.Erwünscht:
A)Beseitigung der Verfestigung beim Kaltverformen durch Glühung T >= Tkrit
àWerkstoff wird wieder w.....
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Technische Bedeutung der Kornvergröberung:
-Für die meisten technischen Anwendungen ist grobes Korn unerwünscht, da damit eine Verschlechterung der Festigkeit einhergeht
-Vergröberung tritt auf z.B. in Heizleitern
-Die Vergröberungskinetik kann durch gezielte Ausscheidungsteilchen an den Korngrenzen verringert werden
-Die Vergröberung (gerichtete Rekristallisation) kann gezielte für die Erreichen bestimmter Mikrostrukturen genutzt werden, z.B. bei ODS-Legierungen
Einfluss von Erholung, Rekristallisation und Vergröberung
5. Herstellung und Eigenschaften von Eisenwerkstoffen
Einteilung der Metalle
-Nach der chem. Zusammensetzung (Fe-Metalle, NE-Metalle)
-Nach dem Schmelzpkt(niedrig(T<700),hoch(700<T<2000),höchstschme(T>2000)
-Nach dem Verwendungszweck (Lager-,Kontakt-,Katalysatorwerkstoffe)
-Nach dem Aussehen (Schwarz(Fe-Basis), Bunt(NE-Met.),Weißmet.(Sb,Pb,Sn-Le)
-Nach der Dichte (Leichtmetalle(unter 5g/cm3), Schwermetalle(über 5g/cm3))
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