Altklausur 07 2 Juni Winter 2019/2020, Antworten PDF

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SS"2016:"Klausur"Werkstoffkunde"I"und"II"HaF" Datum:

06.08.2016

Prüfer:

Kerscher

Bestehensgrenze:

40% - 50% von beiden Fächern , 80-100 Punkte

Gesamtpunktzahl:

100 (WK l) + 100 (WK ll) = 200 Punkte

Erlaubte Hilfsmittel: unprogrammierbarer Taschenrechner Bearbeitungszeit:

je 90 Min mit 30 Min Pause dazwischen

Jede Prüfung hatte 5 Aufgaben mit je 20 Punkten, diese hatten jedoch Teilaufgaben mit verschiedenen Punkten

WK"I:""

Aufgabe 1 (20 P) -

Wie unterscheiden sich metallische Gläser zu kristallinen Gläsern (sollte glaube ich auf amorphe und kristalline Materialien hinaus)

-

Aus welchen Teilchen besteht der Atomkern, welche sind in der Hülle, welche im Kern?

-

Wie viele Elektronen hat Kohlenstoff? (Periodensystem gegeben). Zeichnen die das Kohlenstoffatom nach dem Bohr'schen Atommodell

-

irgendwas mit Quantenzahlen (für was stehen die Zahlen l=0,1,2,3)

-

Wie groß muss die Hauptquantenzahl mind. sein, wenn die Nebenquantenzahl bei l = 0,1,2,3 liegt?

-

für zwei Atome die Kraft-Atomabstand-Kurve zeichnen

Aufgabe 2 (20 P)

-

kubisch flächenzentriertes Gitter zeichnen und geben sie alle Winkelbeziehungen (alle Winkel=90°), sowie die Gitterkonstante (a=b=c) an.

-

Wo (in welcher Richtung) berühren sich die Atome in der krz- Elementarzelle?

-

Wie viele Atome befinden sich in krz Gitter

-

RE Formel nennen und für krz, kfz und hexagonales Gitter ausrechnen

-

Beispiel für krz, kfz und hexagonale Gitter nennen (Eisen, Aluminium,...?)

Aufgabe 3 (20 P)

-

Welches Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen Normalspannung und elastischer Dehnung?

-

Was passiert mit einer Versetzung, wenn sie in bestimmter Weise angeordnet sind (zwei Abbildungen, man sollte was daneben auf eine Linie schreiben: -Vollständige Auflösung der Versetzung und das zweite weiß ich nicht, man konnte es aber auch selbst zeichnen)

-

wie stehen Linienvektor und Burgersvektor zu einander bei einer Stufen- und einer Schraubenversetzung

-

Geben Sie die 0-dimensionale Gitterbaufehler an

-

Bei drei Abbilungen die Bezeichnungen ergänzen (kohärent, inkohärent, teilkohärent)

-

Wie unterscheiden sich Phasen- und Korngrenze

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Welche Formen der Phasengrenze gibt es

Aufgabe 4 (20 P) -

Wie lautet die reduzierte Phasenregel, Bedeutung der Buchstaben angeben

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Solidus und Liquiduslinie in gegebenem Zustandsdiagramm kennzeichnen

-

Verschiedene Arten der Umwandlungen angeben die in dem gegebenem Diagramm stattfinden(eutektisch, peritektisch eutektoid)

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Bereich angeben in dem die eutektische Umwandlung stattfindet und welche der drei gekennzeichneten Konzentrationen (c alpha,max, c eu , c1) die eutektische Umwandlung durchlaufen

-

Abkühlkurve von c eu , c1 und Gefüge zeichnen

-

Konzentration des Alpha-Mischkristalls bei Raumtemperatur der Konzentration c 1 berechnen und im Diagramm Hebelarme kennzeichnen

Aufgabe 5 (20 P) -

Wie diffundieren Interstitions- und Substitutionsatome

-

Diagramm für Leerstellenkonzentration in Abhängigkeit von Temperatur zeichnen

-

Diffusionsgeschwindigkeiten sortieren (von langsam nach schnell): Volumendiffusion, Oberflächendiffusion, Diffusion an Korngrenzen und Diffusion an Versetzungen

-

Zusammenhang zwischen Umwandlungsgeschwindigkeit (u), Keimzahl (n) und Diffusionskoeffizient (D) zeichnen

WK"II:"" Aufgabe 1 (20 P)

-

3 Verfestigungsmechanismen nennen

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Was misst man mit dem Härteprüfverfahren. Wie läuft Härteprüfverfahren ab?

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Mit welchem Härteprüfverfahren können hochfeste Stähle gemessen werden und warum?

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Kriechverfestigungen zeichnen (glaube ich?) Welche Werte können hier abgelesen werden

-

Zeichnen Sie ein spannungs-plastisches-Diagramm für zwei gleiche Werkstoffe mit verschiedenen Korngrößen

-

Zeichnen Sie eine typische Bruchfläche, beschriften Sie diese. Wovon wird die Geschwindigkeit bestimmt?

Aufgabe 2 (20 P)

-

Zugversuch: Nennspannung-Dehnungs-Kurven zu zwei Proben zeichnen. KraftVerlängerungstabelle war gegeben, also zuerst umrechnen (eine war linear und eine ein Metall)

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Welche Werkstoffkenngrößen können beim Diagramm zu Probe 1 abgelesen werden? Berechnen Sie diese.

-

Wie lang sind Proben nach Probenbruch wenn sie vorher 100 mm lang waren

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Wie groß ist Ee, Et und Ep bei 650Mpa bei Probe 2

-

Wenn Sie Probe 2 bis zu einer Totaldehnung von 0,4% belastet und anschließend entlastet haben, wie groß ist bei Wiederbelastung E-Modul, Streckgrenze und Zugfestigkeit?

Aufgabe 3 (20 P) -

Skizzieren Sie die Wöhlerkurve bei Schwingbeanspruchung zyklisch mit Mittelspannung = 0. Durch welche mathematische Funktion wird diese beschrieben?

-

Zeichnen Sie die Wöhlerkurve Typ 1 für Rm = 560 [N/mm 2] und Rw = 240 [N/mm2 ]

-

Ergänzen Sie das Haigh-Diagramm wenn [irgendwelche Werte gegeben], geben sie die (?)exp. Werte (?) schraffiert an

-

Berechnen sie die Dauerfestigkeit für eine Nennspannung von angegebenem Wert

Aufgabe 4 (20 P) -

In einem Fe 3C Diagramm die Phasen ergänzen

-

Die verschiedenen Umwandlungen angeben die durchlaufen werden wenn man auf Raumtemperatur abkühlt (Frage war sehr seltsam gestellt) und die Bereiche angeben, in denen diese Umwandlungen ablaufen (peritektische, eutektisch und eutektoid ! die Bereiche konnte man mit Hilfe der Buchstaben angeben, die in dem Diagramm eingezeichnet waren vgl. Fe 3C-Diagramm im Skript)

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C45 und C80 im Diagramm einzeichnen

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Für C45 und C80 bei Raumtemperatur die Gefüge zeichnen und jeweils Abkühlkurven ab 1000°C zeichnen

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α-MK, γ-MK, Fe 3C Konzentration bei der eutektischen Reaktion berechnen

Aufgabe 5 (20 P)

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Aluminium Kupfer Zustandsdiagramm zeichnen

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Typ des AlCu Zustandsdiagramms nennen (es war nicht eutektisch, eutektoid oder peritektisch gemeint; Typ soll in Vorlesung genannt worden sein)

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Polymer Hauptgruppen nennen

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Faserverbundwerkstoffe: Faser, Matrix, Grenzfläche (irgendeine Frage dazu)

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Eigenschaften von Keramiken nennen

SS 2015: Modulklausur Werkstoffkunde 1&2 für Hörer anderer Fachrichtungen Datum: 08.08.2015 Prüfer: Prof. Kerscher Bestehensgrenze: 40% der Modulpunkte (80P.) Gesamtpunktzahl: 100 P. + 100 P. =200 P. Erlaubte Hilfsmittel: keine, außer Lineal und nicht-programmierbarer Taschenrechner Ergänzung zur Punkteverteilung: alle Aufgaben gaben 20 Punkte. Innerhalb der Aufgaben war die Verteilung nicht gleich. Teilweise konnte man daraus auf die erwarteten Antworten schließen. Modul 1: Werkstoffkunde 1 (90 Minuten) Aufgabe 1 (20 Punkte): - Wie unterscheiden sich die amorphe und kristalline Materialien? - Aus welchen Teilchen besteht der Atomkern, welche sind in der Hülle? - Wie viele Elektronen hat Sauerstoff? (Periodensystem gegeben). Zeichnen die das Sauerstoffatom nach dem Bohr'schen Atommodell - Nennen Sie Haupt- und Nebenbindungen - Wie groß muss die Hauptquantenzahl mindestens sein, wenn die Nebenquantenzahl l=0,1,2,3 beträgt? - Zeichnen Sie eine Kraft-Abstandskurve Aufgabe 2 (20 Punkte): - Zeichnen Sie eine kfz-Elementarzelle und geben sie alle Winkelbeziehungen (alle Winkel=90°), sowie die Gitterkonstante (a=b=c) an. - Wie viele Atome sind in einer kfz-Elemtarzelle enthalten? - Geben Sie die Formel für die Raumerfüllung an. Rechnen Sie die RE auch für krzund kfz-Elementarzelle aus. - Wo (in welcher Richtung) berühren sich die Atome in der krz- Elementarzelle? - Geben Sie je ein Beispiel für krz und kfz. Augfabe 3 (20 Punkte): - Welches Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen Normalspannung und elastischer Dehnung? - Zeichnen Sie eine 2-dimensionale Stufenversetzung und kennzeichnen Sie den Burgersvektor deutlich. - Wie Beeinflussen Schubspannungen die Stufenversetzung? Zeichnen Sie die Spannung in die Skizze von oben ein und ergänzen Sie die Bewegungsrichtung der Versetzung - Geben Sie 0-dimensionale Gitterbaufehler an. - Ordnen Sie kohärente, teilkohärente und inkohärente Phasengrenze den gegebenen Zeichnungen zu. Bei welchen Reaktionen können diese entstehen? Aufgabe 4 (20 Punkte): Zustandsdiagramm - Skizzieren Sie ein eutektisches Zustandsdiagramm, das beidseitig löslich im Flüssigen und beidseitig beschränkt im Festen ist - Berechnen Sie die Massenanteile für gegebenes, eutektoides Zustandsdiagramm bei Raumtemperatur (auf der x-Achse) - Zeichnen Sie zwei Abkühlkurven für gegebene Konzentrationen. Skizzieren Sie auch die Gefüge bei Raumtemperatur an. - Geben Sie die reduzierte Phasenregel an. Wofür stehen die Parameter? Aufgabe 5 (20 Punkte):

- Interstitionsdiffusion - Diagramm für Leerstellenkonzentration in Abhängigkeit von Temperatur zeichnen - Diffusionsgeschwindigkeiten sortieren (von langsam nach schnell): Volumendiffusion, Oberflächendiffusion, Diffusion an Korngrenzen und Diffusion an Versetzungen - Zusammenhang zwischen Umwandlungsgeschwindigkeit (u), Keimzahl (n) und Diffusionskoeffizien (D) angeben Modul 2: Werkstoffkunde 2 (90 Minuten) Aufgabe 1 (20 Punkte): - In welcher Einheit wird die Härte eines Werkstoffs gemessen? Wie läuft ein typisches Härteprüfverfahren ab? - Mit welchem Härteprüfverfahren können hochfeste Stähle gemessen werden und warum? - Kriechverfestigungen nennen - Zeichnen Sie ein Spannungs-plastisches-Diagramm für zwei gleiche Werkstoffe mit verschiedener Versetzungsdichte. An die Aufgabe kann ich mich nicht erinnern. Sicher, dass die dabei war bei WK 2? Bei mir war noch eine Aufgabe: Zeichnen sie den Kriechversuch für 3 verschiedene Spannungen. Welche Werte können hier abgelesen werden. - Skizzieren Sie eine typische Ermüdungsbruchfläche. Wie bezeichnet man die beiden Hauptbestandteile? Wie breiten sich die Risse in den beiden Bereichen aus? Was bestimmt dabei die Rissausbreitungsgeschwindigkeit? Aufgabe 2 (20 Punkte): Spannungs-Dehnungs-Kurve - 2 Tabellen mit je Ausgangsgrößen l, ________, Δl und zugehörigen Kräften gegeben. Zeichnen Sie die zugehörigen Spannungs-Dehnungs-Kurven - Welche Werkstoffkenngrößen können beim Diagramm zu Probe 1 abgelesen werden? - Berechnen Sie diese. - Geben Sie total, elastische und plastische Dehnung für Probe 2 bei bestimmter Nennspannung an. - Wenn Sie Probe 2 bis zu einer Totaldehnung von 0,4% belastet und anschließend entlastet haben, wie groß ist bei Wiederbelastung E-Modul, Streckgrenze und Zugfestigkeit? - Welche Längen hätten die beiden Proben, wenn sie beide eine Ausgangsgröße von 100mm gehabt hätten? Aufgabe 3 (20 Punkte): Haigh-Diagramm - Skizzieren Sie die Wöhlerkurve bei Schwingbeanspruchung zyklisch mit Mittelspannung größer 0. Durch welche mathematische Funktion wird diese beschrieben? - Zeichnen Sie die Wöhlerkurve Typ 1 für Rm= 560 [N/mm^2] und Rw= 240 [N/mm^2] - Berechnen Sie _______________ und ergänzen Sie das gegebene Haigh-Digaramm. Straffieren Sie die Fläche in der positive Mittelspannungen mit Wechselfestigkeit Rw liegen. Man sollte selbst die Nährung auswählen für das Haigh Diagramm. Streckgrenzengerade war gegeben. Res=400? Welche Dauerfestigkeit liegt bei gegebener (...N/mm^2) Mittelspannung vor? - Zeichnen Sie für einen ferritischen, austenitischen und einen martenisitischen Stahl einen typischen Verlauf der Kerbschlagarbeit über der Temperatur.

Aufgabe 4 (20 Punkte): Fe3C-Diagramm - Phasen in gegebenem Fe3C-Diagramm benennen - Bereiche der Umwandlungen und Punkte der Reaktionen angeben - Abkühlkurve von c(45) zeichnen (beginnen Sie bei ca. 1100° C) - Gefüge bei Raumtemperatur zeichnen - Massenanteile bei eutektoider Reaktion?berechnen und bei eutektischer Reaktion. Aufgabe 5 (20 Punkte): - Zeichnen Sie das schematische Zustandsdiagramm von Al-CuAl2. - Geben Sie zwei Beispiele für Oxidkeramiken. - Bennen Sie die vorrangigen Bindungsarten von Elastomeren. - Härten mit anschließendem Warmauslagern beschreiben - Nennen Sie die typischen Bestandteile von Verbundwerkstoffen -4 typische Eigenschaften von Keramiken

Gedächtnisprotokoll Werkstoffkunde 1+2 2013 SS

Kerscher

Werkstoffkunde 1 Aus welchen Teilchen besteht der Atomkern, welchen sind in der Hülle? Wie viele Elektronen hat Sauerstoff? ( Periodensystem gegeben) die 4 Quantenzahlen nennen Haupt- und Nebenbindungen nennen Wie nennt man die kleineste Zelle mit Atomen Ein Element nennen was krz hat krz zeichnen Wo berühren sich die Atome in der krz? Wie heißt die Formel zur Raumerfüllung Raumerfüllung krz angeben Welchen Atomabstand haben die Atome in ihrer Ruhelage Wie ist die Atomordnung im amorphen? Beziehung zwischen Normalspannung und elastische Dehnung Beziehung zwischen Schubspannung und elastische Scherung 0-dimensionale Gitterbaufehler nennen 2dimensional Stufenversetzung zeichnen gemischte Versetzung erklären mit min 25 atomen, ferngeordneter Mischkristall zeichnen 2 Elemente sagen, die als Interstitionsatom vorkommen was ist der Burgervektor? Begriffe kohärent, teilkohärent und inkohärent zu 3 Zeichnungen zuordnen in gegebene Frank-Read-Quelle Versetzungen und Ausbreitungsrichtung zeichen Arbeitsschritte zum Erstellen eines isothermes Zustandsdiagramm u=n(T)xD(T) angeben 2 Gesetze nennen, die den Transport proportional zum Konzentrationsgefälle angeben ( Ficksche Gesetze? ) 2 Gefüge für ein Zustandsdiagramm zeichnen zustandsdiagramm Löslichkeit im Flüssigen und Festen zeichnen 2Abkühlkurven zeichnen für gegebenes Zustandsdiagramm reduziertes Freiheitsgradgesetz angeben

„Geld ließe sich im Lotto gewinnen, ein Gedächtnisprotokoll nicht.“

Werkstoffkunde 2

Hauptgruppen der Parameter nennen, von denen die Werkstoffwiederstandsgrößen abhängen In Spannungs, Totaldehnungskurve Werkstoffkennwert eintragen Kriechkurve & Zeitstanddiagramm zeichnen& davon 2 Werkstoffkenngrößen angeben zu 2 Schaubildern sagen ob die spannungs oder dehnungsorientiert sind und noch irgendwas angeben ( siehe Folie mit der Hysteresisschleife) min 4 Verfestigungsmechanismen nennen Spannungs-plastische-diagramm für 2 gleiche Werkstoffe zeichnen, wo aber der eine, eine höhere Versetzungsdichte hat bei zyklischen Belastung spannungszeitdiagramm zeichnen und mathematische Funktion angeben Wöhlerkurve Typ 1 mit gegebener Rm und Rw zeichnen haigh-diagramm zeichnen Nährungen einzeichnen austenitische, martensitsche&ferritisch-perlitisch in kerbschlagzähigkeit-Temperatur-Diagramm einordnen 2 Methoden zur bestimmung von der Übergangstemperatur angeben Welche Prüfungen ergibt keinen Werkstoffkennwert? (Härteprüfung) Hebelgesetz anwenden können Bestimmen eutektischer,eutektoider, peritektischer, peritektoider Reaktionen anhand eines gegebenen Zustandsdiagramm. In methastabiles Zustandsdiagramm nur Phasen einzeichnen 3 Gefügebilder gegeben(C15,C45,C500): C-Massenprozent bestimmen! Was passiert wenn man ferritsch-perlitischen Stahl schnell abkühlt? Schematische Zustandsdiagramm von Al-CuAl2 zeichnen. Vorgang des Härtens erklären Warmauslagern erklären Festigkeitskurve je nach warmer Auslagerungszeit zeichnen und erklären Polyethylen,Aluminium, Titan, SiN, Stahl nach Dichte und E-Modul ordnen

Polymerhauptgruppen nennen (Duroplaste, Elastomere, Thermoplaste) typischer Aufbau Verbundwerkstoff nennen ( Faser,Grenzflächenphase, Matrix) Zu Polymeren&Verbundwerkstoffen kam mehr nicht dran Keramik( außer siehe oben SiN)&Korrosion kam nicht dran

„Geld ließe sich im Lotto gewinnen, ein Gedächtnisprotokoll nicht.“

Altklausur SS 2011:! ! ! Aufgabe 1:" Zugversuch: Verlängerung für 2 Proben war gegeben! ! a) Zeichnen der Spannungs-Dehnungs-Diagramme" b) Welche Werkstoffkenngrößen kann man für Probe 1 berechnen?" c) Berechnen Sie diese" d) Probe 2 wird mit 650 N/mm^2 belastet. Elastische, plastische und Totaldehnung berechnen." e) Probe 2 wird um 0,4 % verlängert und wieder entlastet. Wie ändert sich E?"

Aufgabe 2:" a) Fe, Fe3C phasenmäßig beschriften" b) 3 Stähle einzeichnen in das Diagramm (C15, C45, C115 o.ä)" c) Für einen Stahl Abkühlkurve zeichnen" d) Gefüge zeichnen, das bei bestimmter Konzentration entsteht"

Aufgabe 3:! ! Isothermes ZTU-Diagramm" a) Bei 600 und 400 Grad Beginn und Ende der Umwandlung angeben" b) Welche Gefüge bilden sich bei diesen Temperaturen?"

Aufgabe 4:" a) Verfestigungskurve eines normalisierten Stahls zeichnen" b) Mindestens 4 Verfestigungsmechanismen nennen...