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Überblick: Die 'Lösungen, Klausurtipps, Prüfungsfragen' zu 'Werkstofftechnik SB 1' stellen eine umfangreiche Ressource für Studierende dar, die sich auf Prüfungen vorbereiten möchten. Sie enthalten detaillierte Antworten und Erklärungen zu Schlüsselthemen der Werkstofftechnik, wie etwa die Bedeutung von Werkstoffkosten in der Automatisierung oder die Auswahl von Fertigungsverfahren. Zudem werden ökologische Aspekte und Recyclingprozesse behandelt. Diese Informationen können dazu beitragen, das Verständnis für das Fachgebiet zu vertiefen und die Erfolgschancen bei Klausuren zu erhöhen.
Werkstofftechnik SB 1 test
Antriebskräfte der Werkstoffentwicklung?
Al-Legierung Stellung im Fahrzeugbau?
Abhängigkeit Preis der Werkstoffe:
Wodurch steigt der Anteil der Werkstoffkosten
Warum ist die Wahl des Werkstoffes von großer Wirtschaftlicher Bedeutung?
Begrenzte Verfügbarkeit des Werkstoffes
Wegen automatisierung steigt der Anteil der Werkstoffkosten am Gesamterzeugnis
Hochleistungswerkstoffe sind sehr Preisintensiv (wegen der hohen reinheit der ausgangstoffe)
Warum ist die Wahl der Fertigungsverfahren wichtig?
Zeichne die Einflüsse auf die Bauteilgestaltung
Wie beeinflusst das Recycling die Werkstoffkosten?
Der energieaufwand sink bei SekundärAlu (wiedervertestes) auf 5-10% (Vorkommen abbauen und reinigen= hoher energieaufwand
Verwendetes Eisenwerkstoffe werden aus 50% Reycelten Schrott gewonnen = Energieeinsparung von 60%
Welche ökologischen Gesichtspunkte sind bei dem Werkstoffeinsatz zu beachten?
Luftreinhaltung
Gewässer und Bodenschutz
Abfallentsorgung
Was bedeutet Recycling um ganzheitlichen Umweltschutz?
Ziel des Kreislaufwirtschaftsgesetz?
Altfahrzeuggesetz/Altfahrzeugverordung?
Altautos Ab 2006 zu 80% recycln
Altautos ab 2015 zu 90% recyclen
Einheitliche Kennzeichnung der verwendeten Materialien
Demontagefreundliche Gestaltung des Fahrzeuges
Wesentliche rolle zu ökologischen Bewertung:
Nenne und Zeichne die 4 Arten der Chemischen Bindungen:
Ionenbindung
Kovalente Bindung
Metalische Bindung
Restvalenzbindung
Erkläre Ionenbindung + beispiel + Eigenschaften
Ionenbindung entseht wenn Atome Elektronen abgeben oder Aufnehmen können, im Beispiel NaCi wandert das Elektron von Na zu CI somit ist Na positiv geladen und CI negativ geladen, ziehen sich somit an.
Diese Verbindung entsteht nur bei 1-3 fach ioniserten Atome, das ist eine starke Bindung somit sind die Eigenschaften:
Hoher Schmelzpunkt
Hohe Festigkeit
Hohe Härte
Elektrischer Isolator
Chemisch beständig
Die niedrige Elektirsche und Wärmeleitfähigkeit erklärt sich durch die feste bindung der Elektornen. Dieser Bindungstyp herscht bei keramischen Werkstoffen in form von Oxiden Al³O³
Erkläre Kovalte Bindung + beispiel + eigenschaften
Diese Bindung entseht durch das bestreben einer vollen äußeren Schale, das wird durch die gemeinsame nutzung von Elektronen ermöglicht = Elektonenpaarbildung
Beispiel hierfür ist ein Diamant, besteht auf 4 elektornenpaare die sich elektronen teilen um eine volle aussenschale zu gewährleisten
Eigenschaften
Hoher Schmelzpunkt
Hohe Festigkeit
Hohe Härte
Elektrischer Isolator
Chemisch beständig
Die schlechte elektrische und Wärmeleitfähigkeit ist durch die fixierung der elektronen in der paarbildung zu erklären. Die bindung kommt bei keramischen Werkstoffen wie Nitriden vor(bornitrid, karbiden (siliziumcarbid)
Erkläre Metalische Bindung + beispiel + eigenschaften
Elektoenen können keinem bestimmten atom zu geordnet werden es ist eine sogenante Elektronenwolke/Elektronengas es besteht trotzdem das streben nach der edelgaskonfiguration (volle aussenschale).Die elektronen sind nicht gleichmäßig verteilt , die verteilung wird durch die wertigkeit des gitteraufbaus bestimmt
Eigenschaften:
Gute Wärme und elektirsche leitfähigkeit durch die hohe beweglichkeit der elektronen
Verdampfen der Elektronen aus der metaloberfläche bei hohen temperaturen
Tendenz zur bildung dichtester kugelpackungen der atomrümpfe gute plastische verformbarkeit
Restvalenzbindung, beispiel und iegenschaften
Ist die schwächste Bindungsart, wird deshalb sekundäre bindung bezeichnet. Die Dipolbildung ensteht wenn ein positver Atomkern wirkung auf das negative elektron eine anderen Atoms bildet.
Tritt bei edelgasen die sich in fester form befinden auf, ist durch geringe temperaturerhöhung durch äußeren mechanischen spannungen zu lösen
Eigenschaften
Wie tretten die 4 Bindungsarten auf?
Klassifikation der Werkstoffgruppen:
Was ist ein Kristall?
Was ist ein Punktgitter?
Eine Strukturdarstellung eines Kristalls in dem Bausteine durch Punkte ersetzt wurden.
Erkläre die schematische Darstellung
Ein dreidimensolanes Punktgitter entsteht durch drei nicht zusammenfallenden verschieberichtungen a,b,c, die Gitterparameter. Zur Beschreibung des Kritalgitters genügen die angaben der Elementarzelle als kleinste Volumeneinheit die sich aus den kantenlängen a,b,c zu einen quader zusammensetzt, durch identische wiederholungen wird ein kirstall aufgebaut d ist der Netzebenenabstand der abstand zwischen 2 Netzebenen
Anisotrope Strukur:
Quasi-isotropes Verhalten:
Ein werkstoff besteht aus mehreren ansistropen Kristallen, sind sie nicht ausgerichtet ergibt sich statistisch in jeder richtung die gleichen eigenschaften
Der werkstoff Kann aber durch verformen zbs durch walzen wieder eine anisotropie ein
Amorphe Struktur:
Fehlt Festkörpern eine periodiesche anordnung von bauteilen (ähnelt flüssigkeiten) spricht man von einer amorphen struktur. (gläser, kunststoffe)
Um amorphe Metalle (zumindest in einer dünnen schicht) zu bekomemn sind sehr hohe abkühlgeschwindigkeiten von flüssig zu fest nötig (10^4…10^9K/s) ergebniss ist ein abweichendes Korrisionsverhalten und due weichmagnetischen eigenschaften sind maximal.
Die verschiedenen Kristallsysteme:
Es gibt 7 verschiedenen Kristalsysteme
Wichtigsten Gittertypen der Metalle:
Kubisch raumzentriert krz Cr,Mo,V, -FE
Kubisch flächenzentriert kfz FE, Ag. Au, CU
Hexagonal dichteste Packung hdP -Ti, Mg, Zn
Wie ist die Packungsdichte definiert?
Volumen der Atome je Elementarzelle VA durch das Volumen der Elementarzelle VE
Kfz und hdP Gitter sind mit einer Packungdichte von 0,74 also mit einer Raumausfüllung von 74% des Volumens der Elementarzelle am dichtesten
Realstruktur:
Eine Idealstruktur ist wenn man bedenkt das in 1mm³ insgesammt 1021 Gitterbausteine vorhanden sind nicht möglich, und sind somit unregelmäßigkeiten vorhanden. Diese Gittbaufehler charakterisierten die Realstruktur, diese können nach geometrischen Gesichtspunkten eingeteilt werden:
Nulldimensional bzw punktförmig
Eindimensional bzw linienförmig
Zweidimensionl bwz flächenhaft
Nulldimensinale Gitterfehler:
Leerstellen
Zwischengitteratom
Defektpaar
Gitterverzerrung
Entsehen durch Leerstellen oder Zwischengitteratomen
-
Erläutern Sie ausführlich, wie sich die nulldimensionalen Gitterbaufehler auf die Festigkeit
des betroffenen Werkstoffes auswirken.
Die nulldimensionalen Gitterbaufehler erzeugen Gitterverzerrungen (1). Diese Gitterverzerrungen
bewirken eine Hemmung des gegenseitigen Abgleitens von Netzebenen, so
dass es zur Verfestigung und damit zur Festigkeitssteigerung durch solche Gitterfehler
kommt (3).
Eindimensionale Gitterfehler:
Thermodynamisches Gleichgewicht ist der Endzustand den Stoffe bei z.B. bestimmten Temperaturen anstreben.dieses gleichgewicht ist definiert als Minimum der freien Enthalpie.
Werkstoffe liegen im Zustand ihrer Verwendung häufig nicht im thermodynamischen Gleichgewicht vor (glas,hochpolymere, gehärteter stahl)
Es kommt zur Keimbildung wenn es beim Abkühlen der Schmelze der Gleichgewichtszustand erreicht wird. Das ein Keim entsteht muss er aber eine kritische Größe besitzen, diese wird als kritischer Keimradius bezeichnet
Bevor es zur Keimbildung kommt sinkt die Temperatur erst unten den Erstarrungpunkt ab, das wird als Unterkühlung bezeichnet
Die Keimbildungszahl (Keimbildungen pro Zeiteinheit) nimmt mit wachsender Unterkühlung zu
Für die Korngröße im Werkstoff ist das verhältniss von Keimzahl zur Kristallwachstumgeschwindigkeit entscheidend:
Einkristall entsteht wenn nur ein einziger Kristall in die Schmelze wächst (für halbleiterindustrie)
Anlagerung von Bausteinen an einen Keim erfolgt in einer regelmäßigen weise. Nach folgenden Kriterien:
Unterschieden wird zwischen 2 Keimbildungen
Homogene Keimbildung: bilden sich frei in der Schmelze (unter Schwerelosigkeit)
Heterogene Keimbildung: herrscht bei realen Bedingungen, keime lagern sich an Grenzflächen an:
Impfen bezeichnet man das hinzugeben von Fremdkeimen bei sehr reinen Stoffen um ein Feinkörniges Gefüge zu erhalten, z.B. bei Alu-Gusslegierungen
Kristalwachstum ist richtungsabhängig, die folge davon ist das entsthen von Dentriten oder Tannebaumkristallen. Zwischen den Dentriten erstarrt die Restschmelze, diese enthält viele Verunreinigungen.
Das Gefüge unmittelbar nach dem erstarren nennt man Primärgefüge,
Gefüge nach Verformungen, Wärmebehandlunlgen nennt man Sekundärgefüge.
Gefüge eines Gussblockes:
Entstehung der 3 unterschiedlichen Gefügezonen:
Feinkörnige randzone entsteht durch die hohe unterkühlung an der Gussblockwand
Transkristallisationszone , wachsen die Kristalle entgegen der Wärmeleitung in die schmelze, grobes korn mit vorzugsrichtung
Die mitte enthält viele Verunrreinigungen die als Keime wirken und somit ein feinkörniges Gefüge entsteht
Lunker: entsteht infolge bei einer Erstarrung auftretenden Volumenkontraktion, dadurch bilden sich Hohlräume aus.
Hohlräume zwischen Körnern =Mikrolunker
3.2 Übergang aus dem gasförmigen Zustand
Der übergang gasförmig zu fest ist beim aufdampfen von dünnen schichten bedeutsam, auch hier zählt die kritische Keimgröße.
Bei auftragen solcher schichten kann eine sogenannte Epitaxie beobachtet werden, das heißt das der Kristall in einer bestimmten Orientierung wächst und eine Kohärenz auftritt.
Somit kann der aufwachsende Kristall ein völlig für ihn untypisches Gitter bilden.
Fehlerfrei nadelförmige Einkristalle die dabei entstehen können, nennt man Whisker.
Technische Anwendungen des Phasenübergangs gas/fest:
CVD-Verfahren
PVD-Verfahren
3.3 Phasenänderungen im festen Zustand
3.3.1 Diffusion
Darunter versteht man den Gitter- Platzwechsel von Atomen, Ionen oder kleine Moleküle aufgrund thermischer Anregung, dies erfolgt an Grenzflächen/Oberflächen und Korngrenzen leichter als im inneren eines Stoffes. Grenzflächendiffusion ist gegenüber Volumendiffusion bevorzugt
Wenn der Konzentrationsunterschied konstant bleibt, kann die Diffusion nach dem 1.Diffusionsgsetz beschrieben werden. Mit diesem kann auch der Wachstum von Schichten angegeben werden.
Falls zwei an den Grenzflächen zusammentreffende Stoffe unterschiedlich schnell diffundieren, tritt der Kirkendall-Effekt auf, der durch Massedifferenzen an Grenzflächen charakterisiert ist.
3.3.2 Sintern
Ist eine technisch wichtige Anwendung der Diffusion, erzeugnisse aus gesinterten Metalpulver wird Metallkeramik genannt.
Werkstoffherstellung durch Sintern:
Wirtschaftlichen Formgebung (nahezu abfallfrei)
Masenproduktion
Bei spezifischen Stoffaufbau
Herstellung von spanenden Werkzeugen
Mehrphasige Werkstoffe
Sintern ist die Grundlage der Pulvermetallurgie, dabei werden Werkstoffe aus Metalpulver durch Pressen und nachfolgenden oder gleichzeitigen Wärmebehandlung (80-90% Schmelztemp) hergestellt.
Sintertemperatur ist abhängig vom Schmelztemperatur des Sintergutes
Von Heißpressen spricht man bei einer kombination von Pressen+Sintern
Das nachfolgende Schmieden wird als Pulverschmieden bezeichnent, dabei wird die Porosität von 5-10% auf 3% herabgesetzt.-> gute Dauerfestigkeit
Von Flüssigphasensintern spricht man wenn bei einem Mehrstoffsystem eine Phase flüssig ist, die dann die Hohlräume gut ausfüllt
Tränklegierungen= einphasiger hoch Poröser Werkstoff unter druck getränkt in eine flüssige Phase (zbs. ÖL) für selbstschmirende Lagerwerkstoffe
3.3.3 Phasenumwandlung in den festen Zustand
Wird für die herstellung von einer Martinsit schicht benötigt
2 Legierungsbildung und Wärmebehandlung, Festigkeit und Verformung
1 Legierungsbildung
Zulegieren ist einer Komponente ist das ältest Verfahren der Eigenschaftsänderung,
Man unterscheidet Zweistoffsystem als Kristallgemische und Mischkristalle
Kristallgemisch
Dabei liegen die verschiedenen Kristallarten (Phasen) bzw Kristallite nebeneinander (A und B)
Das wird als heterogenes Gefüge bezeichnet
Lineare Eigenschaftsänderung eines Kristallgemisches am Beispiel seiner spezifischen elektrischen Leitfähigkeit
Mischkristalle
Sind feste atomare Lösungen der beiden Komponenten A und B ineinander, es ein homogenes Gefüge vor.
Es gibt dabei 2 Möglichkeiten:
Einlagerungs –MK
Austausch- MK
Einlagerungsmischkristalle
Die Bedingungen für die Entstehung eines EMK ist das die Radien der Atome A und B verschieden groß sind.
An dieser Stelle hervorzuheben ist das Kohlenstoff als wichtigster Eisenbegleiter in EMK Stahl ist.
Austenit ist ein γ Mischkristalldes Eisens (C = 2,06% bei 1147°C)
Ferrit ist ein Mischkristall des Eisens ( C= 0,02% bei 723°C)
Durch die Aufnahme von C ins Gitter kommt es zu Verzerrungen des Wirtskristall das zu einer Festigkeits- und Härtesteigerung führt = Mischkristall Verfestigung
Martensit ist ein mit Kohlenstoff übersättigter Mischkristall,
Austauschmischkristalle
Wird auch als Substitutions-MK bezeichnet,
Vorraussetzungen:
Bei SMK können die Elemente A und B über den sämtliche Konzentrationen hinweg substituieren
=Ununterbrochenen MK-Reihe
Nichtlineare Eigenschaftsänderung am Beispiel seiner elektrischen Leitfähigkeit
Überstrukturphasen
Regelmäßige Anordnung von Atomen im Gitter als Ausdruck von Überstrukturphasen.
Diese bilden sich im Gleichgewichtszustand gebildet (geglüht und nicht abgeschreckt)
Eigenschaftsänderungen mit und ohne Ausbildung von der Überstrukturphasen
Intermetallische Phasen
Komponenten A und B können ein neues in der Regel ein wesentlich komplizierteres Gitter bilden
= intermetallischen Phase
Im Fe-C System tritt ab 6,67% C diese Phase ein Fe3C = Zemetit
Zustandsbeschreibung und Gefüge
Zustandsdiagramm zeigen den Phasenzustand in Abhängigkeit von Konzentration (der verschiedenen Stoffe) und Temperatur
System mit vollständiger Unlöslichkeit der Komponenten im festen Zustand
Je nach dem Verhältnis von A und B sinken der Schmelzpunkt.
Beide Komponenten sind im festen Zustand nicht miteinander mischbar.
Eutekikum ist der niedrigste Schmelzpunkt, dort besteht das Gefühe aus A+B ohne Inseln von reinen A oder B, -> sehr feinkörnig da viele Keime
Phasengrenzen:
System mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im festen Zustand
Für dieses System gilt die ununterbrochene MK-Reihe.
Während der Abkühlung kommt es zu Konzentrationsänderung des MK
Bei schneller Abkühlung treten sog Zonen-MK auf
Erklärung:
-Punkt 2:Schmelze hat Konzentration CS3 und MK Cm2
Eigenschaften der zwei Grundtypen der Legierungsbildung
Systeme mit teilweiser Löslichkeit der Komponenten im festen Zustand
Mischungslücke: Komponenten sind nur in bestimmten Bereichen löslich.
Dieses Diagramm ist eine Kombination der beiden Grundtypen.
Härtesteigerung durch Aushärten am Beispiel von Aluminium Kupfer legierung
Homogenisieren/Lösungsglühen: reiner MK liegt vor (1)
Abschrecken auf Raumtemperatur: (3) übersättigter Zustand tritt ein, CU Löslichkeit sinkt
Auslagern: Kaltaushärtung, übersättigte Anteil von CU wird über 5-7 Tage ausgeschieden
Härteänderung bei Warmaushärtung
System mit Umwandlung und beschränkter Löslichkeit im festem Zustand
Hier zusehen ist die Umwandlung aus dem festen Zustand in 2 feste Phasen am punkt E` dem eutektoider Punkt. Umwandlung erfolgt durch Diffusion
Als ergebnis der eutektoiden Reaktion erhält man Perlit:
Aufheiz und Abkühlkurve des reinen Eisens
Eisen-Kohlenstoff-Diagramm
Für Stahl gilt das metastabile System (ausgezeichnete Kurven)
Für Gusseisen mit Graphit das stabile System (gestrichelte Kurven)
Das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm besteht aus 3 Teildiagrammen
Peritektische Reaktion: bei 1392°C = umwandlung Ferrit in Austenit
Eutektische System: das eutektikum wird als Ledeburit bezeichnet und besteht aus austinit und Primärzemetit( zuerst aus der schmelze abscheidet)
Eutektoide System: umwandlung Austinit zu ferrit
Ungleichgewichtszustände (beschleunigte Abkühlung)
Gefügearten bei beschleunigter Abkühlungsgeschwindigkeit des Austinits
Temperatur des Martinsitbildung fällt mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt
Härte des Martensits steigt mit dem Kohlenstoffgehalt
ZTU Schaubild
In alten Prüfungen kucken was die da Wollen!!!!!!
Eigenschaftsänderung durch Wärmebehandlung
Wärmebehandlung ist die wichtigste Methode zur Eigenschaftsänderung von Werkstoffen
2.1 Glühen
ist das erwärmen auf eine bestimmte Temperatur, dem halten bei dieser Temperatur und dem nachfolgenden meist langsamen Abkühlen
Ziel: Eigenspannung ohne wesentliche Änderung des Gefüges und damit der mechanischen Eigenschaft zu verringern
Durchführung:
Stahl: 450-650°C je nach dicke 30-120min, abkühlung langsam im Ofen
Alu_ 200°C ca 2std, abkühlen langsam im Ofen
2.1.2 Weichglühen
Ziel: Verminderung der Härte eines Werkstückes -> besser Zersparnbarkeit/Verformbarkeit
Durchführung:
Stahl: Temperaturen um die PSK-Linie Pendeln lassen (680-750°C) =Pendelglühen, Haltezeit beträgt mehrere Stunden, Abkühlung muss langsam erfolgen
Alu: 350 -450°C mehrere Stunden, -> steigert die verformbarkeit
2.1.3 Normalglühen
Ziel: Umkristallisation gestörter Gefüge-> erzeugt eine Gefüge der Perlitstufe,
Durchführung:
Nur bei Stählen möglich,
Untereutektoider Zusammensetztung 30-50°C über GOS Linie
Übereutektoider Zusammensetztung 30-50°C über SK-Linie
Abkühlung erfolgt an ruhender Luft
2.1.4 Grobglühen
Ziel: grobes Korn erzeugen -> verbesserung der mechanischen Bearbeitbarkeit
Durchführung:
2.1.5 Diffusionsglühen
Ziel: Seigerungen /Ausscheidungen durch Diffusion werden verringert
Durchführung:
2.2 Härten
Wärmebehandlung zum Zweck der Umwandlung austenitischen Stahls in ein Martensitgefüge.
Durchführung:
Härtbarkeit ist die Neigung eines Stahls Austenit in Martensit/Bainit umzuwandeln
Aufhärtbarkeit: höchst mögliche Härte, härte Steigt mit C-Gehalt
Einhärten: härtung bis zu einem bestimmten Oberflächenabstand
Durchhärtung: wenn Einhärtetiefe im Kern vorliegt, 50% im Kern Martensit
2.2.1 Abschreckhärten
Definition: Abschrecken aus dem Austinit Bereich oberhalb der GOSK Linie, in einem ensprechenenden Medium, dessen Temperatur unterhalb des MArtensitpunktes des Stahls liegt
Durchführung:
2.2.2 Einsatzhärten
Durchführung:
Es werden Einsatzstähle verwendet C-Gehalt 0,1-0,2%
Aufkohlen erhöht den C-Gehalt in der Randschicht
Durch Flüssiges oder Gasförmiges Einsatzmittel
900°C etwa 6std
Nachfolgend Normalglühen
2.2.3 Oberflächenhärten
Energie zur Überführung in Austenit wird nur in Oberfläche eingebracht
Flammhärten
Induktionshärten
Wärme wird durch Induktion verursacht
Zylindrisches Bauteil wird in eine Stromdurchflossene Spule gebracht
Je höher die Frequenz umso stärker die erwärmung am rand
Anschreckung durch Wasserbrause
Rissgefahr/Verzug sehr gering durch gute einstellbarkeit
Erst bei großer stückzahl gleichartiger teile wirtschaftlich
Laserhärten
Abschreckung erfolgt duch selbstabschreckung (wärmeleitung in umliegenden werkstoff)
Absorbationsschicht nötig, da es sonst zu refelktion kommt und kein wärmeeintrag erfolgt
Anwendung
Anlassen und Vergüten
2.3.1 Anlassen
Erfolgt unmittelbar nach dem Härten um die Spannungen zu mindern und die Zähigkeit zu erhöhen
Man unterscheidet 4 Anlassstufen
1. Bis 250°C, maximaler Effekt bei 150°C, aussscheidung von KArbit
2. 230-280°C. maximaler Effekt bei 250°C, Restaustenit wandelt sich in Martensit um( Volumenvergrößerung)
3. 260-380°C maximaler Effekt bei 360°C, umwandlung Karbit in -MK
4. Über 400°C, einfomrung des Zementits zu Kugelform, bei legierten Stählen erfolgt Festigkeitszunahme
A= Zähigkeit (Bruchdehnung)
Rm= Festigkeit (Streckgrenze)
2.3.2 Vergüten
Definition: Härten bei Nachfolgendem Anlassen bei höheren Temperaturen
Verfahren:
Zähigkeit soll verbessert werden, festigkeit sinkt
Vergütet werden Vergütungsstähle C-Gehalt 0,2-0,6%
Je Abschreckmedium spricht man von Luft- Wasser- Öl-vergütung
Definition: Wärmebehandlung in stickstoffabgebenden Medium zur Anreicherung der Randschicht des Bauteils mit Stickstoff
Zugversuch
Wichtigstes mechanisches Prüfverfahren
Der Zugversuch ist eine Aufnahme eines Kraft-Verlängerung-Diagramm
Spannungsdehnungs-Diagramm
gibt das Elastizitäsmodul E an
Stahl 210`000 N/mm²
Cu 125`000N/mm²
AL 72`000N/mm²
Starre Werkstoffe haben ein hohes E-Modul
Streckgrenze
Lüders-Dehnung: Breich der inhomogenen plastischen Verformung
Zugfestigkeit Rm: bis dahin ist die verformung gleichverteilt, ab dahin kommt es zu einer Einschnürrung
Bruchdehnung A: ist die plastische Bruchdehnung
Brucheinschnürrung Z: gibt an um wieviel hat sich der Querschnitt in % geändert hat
Bei Werkstoffen ohne ausgeprägte Streckgrenze wird eine Ersatzstreckgrenze Rp definiert.
Härteprüfung
4.1 Definition und Bedeutung der Härte
Härte ist der Widerstand gegen das Eindringen eines härteren Körpers
Bedeutung:
Vorteile:
Relativ schnell, einfach
Aus gerätetechnischer Sicht effizient durchführbar
Geringer Beschädigungsgrad
Eigent sich sehr gut als Qualitätsprüfung
4.2 Verfahren der Härteprüfung
die Verfahren unterscheiden sich durch ihrer verschiedenen Eindringkörper
4.2.1 Brinell
Eindringkörper:
Hartmetalkugel D= 10mm, 5mm, 2,5mm, 1mm
Definition: Prüfkraft bezogen auf Eindruckfläche
Prüfkraft:
abhängig vom zu prüfenden Werkstoff und dem Kugeldurchmesser
Eindruckdurchmesser soll zwischen 0,24-0,6 D liegen
Belastungsgrad:
Umrechnung in Festigkeit Rm
Stähle Rm= 3,5*HB
AlCuMg Rm=4,4*HB
4.2.2 Vickers
Eindringkörper: