Klausur Werkstoffkunde WS 20/21 PDF

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WS 20/21
Prof Schmidt
Klausur Werkstoffkunde WS 20/21...

Description

23.01.2021

Online-Klausur Werkstoffkunde Wirtschaftsingenieurwesen (BP I) Prof. Dr.-Ing. Axel Schmidt, RFH Köln Allgemeine Hinweise: Die Dauer der Klausur beträgt 90 Minuten. Für die technische Aufbereitung des Hochladens Ihrer Lösungen werden nochmals 20 Minuten zur Verfügung gestellt (somit beträgt die Gesamtzeit der Klausur 110 Minuten). Ab 13:00 Uhr können Sie die Klausur auf ILIAS herunterladen. Die Klausur endet dann um 14:50 Uhr. Bitte speichern Sie das Dokument Ihrer Lösungen wie folgt ab: NAME_VORNAME_Matr. Nr._WKWI_BPI_TT.MM.JJ (z.B. SCHMIDT_FRITZ_123456_WKWI_BPI_23.01.21) und schreiben Sie dann ausschließlich nur in diesem Dokument (nur eine PDF-Datei!!!). Mehrere PDF-Dateien als Lösung werden nicht gewertet. Alle Lösungen sind handschriftlich anzufertigen und dann einzuscannen oder abzufotografieren und dann in eine (!!) PDF-Datei einzubinden. Alternativ können Sie auf einem Tablet-PC arbeiten und dann wieder eine (!!) PDF-Datei für Ihre Lösungen erstellen. Achten Sie auf eine stabile WLAN-Verbindung und lassen Sie bitte Ihre Kamera und das Mikrofon über die gesamte Klausurzeit an (ZOOM)! Nutzen Sie die ersten 10 Minuten der Klausurzeit, um alle Aufgaben der Klausur in Ruhe durchzulesen. Melden Sie sich akustisch (ZOOM), wenn Sie Verständnisfragen haben. Diese Fragen werden dann für alle Teilnehmer beantwortet. Der Link des bereits um 12:30 Uhr beginnenden ZOOM-Meetings während dieser Klausur lautet (gleicher Link wie zu der WKWI-BPI-Vorlesung): Meeting-ID: 875 3040 7405, Kenncode (Meeting-Passwort): 863356, URL: https://us02web.zoom.us/j/87530407405?pwd=Qk9FRFhNdW9xRmloeDlETjExenNYUT09 Externe Hilfen und ein Austausch von Informationen untereinander sind strengstens untersagt (Täuschungsversuch!!). Ebenso ist eine Benutzung der Vorlesungsunterlagen nicht gestattet!! Zugelassen ist nur eine selbst erstellte Formelsammlung (Umfang: 1 x ein DIN A4-Blatt, einseitig beschrieben) und ein nicht programmierbarer Taschenrechner. Achten Sie darauf, vor dem Ablauf der Klausurzeit (90 min. + 20 min. = 110 min.) Ihr Dokument wieder an dieser Stelle hier (ILIAS) hochzuladen. Ein verspätetes Hochladen ist nicht erlaubt und wird automatisch durch das System nicht mehr angenommen! Sonderfall E-Mail: Nur bei technischen Problemen oder einer entsprechenden Ansage des Dozenten während der Klausur (ZOOM-Meeting) sollte eine E-Mail an [email protected] mit bitte nur einer (!!) PDF-Datei Ihrer Klausurlösungen in dem Anhang verschickt werden. Wichtig: In der Betreff-Zeile dieser E-Mail schreiben Sie dann bitte: FACH_BEREICH_NAME_VORNAME_Matr. Nr._TT.MM.JJ, also z.B. WKWI_BPI_SCHMIDT_FRITZ_123456_23.01.21

Online-Klausur Werkstoffkunde (BP I, S1)

23.01.2021

Bitte schreiben Sie auf jedes Blatt Ihrer Lösungen oben rechts Ihren Vornamen, Nachnamen und Ihre Matr.-Nr.!

Punktvergabe für die Bewertung dieser Klausur: Maximale Punktzahl Aufgabe 1: Aufgabe 2: Aufgabe 3: Aufgabe 4:

Gesamtpunktzahl:

Erreichte Punktzahl

23 15 33 35

106

Σ

Note: ………..

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Aufgabe 1: MILLER-Indizes (h k l) und Packungsdichte (PD) Im Bereich der Werkstoffkunde werden für die Bezeichnungen von Richtungen und Ebenen in kubischen Systemen die MILLER-Indizes benutzt. a) Zeichnen Sie eine Elementarzelle und kennzeichnen Sie in dieser die drei Richtungen

des Typs . b) Zeichnen Sie drei weitere Elementarzellen mit den jeweiligen Ebenen (1 1 0), (-1 1 0)

und (0 1 1). c) Geben Sie für Ferrit (krz-Struktur) eine Gleitrichtung (GR) und eine Gleitebene (GE)

an und zeichnen Sie diese dann in eine neue Elementarzelle ein. Wie lassen sich eine Gleitebene und eine Gleitrichtung allgemein beschreiben (Definition)? d) Berechnen Sie die Packungsdichte (PD) einer krz-Elementarzelle (z.B. Ferrit). Der

Gang der Berechnung sollte erkennbar sein.

(23 Punkte) Aufgabe 2: HALL-PETCH-Beziehung Einer der festigkeitssteigernden Mechanismen ist die sogenannte Kornfeinung. Dieser Mechanismus findet z.B. bei den Feinkornbaustählen seine Anwendung. a) Geben Sie die HALL-PETCH Beziehung an und definieren Sie kurz alle hierbei auftretenden Größen mit den dazugehörigen Einheiten. b) Diskutieren Sie die Verschiebung der HALL-PETCH-Geraden hinsichtlich zweier unterschiedlicher Verformungstemperaturen (T1, T2) und Verformungen ( H1, H 2). Stellen Sie Ihre Antwort in zwei Diagrammen der Form ReL = f(1/L) dar, wobei L der mittlere Korndurchmesser ist.

(15 Punkte) Aufgabe 3: Zugversuch bzw. das Kraft-Verlängerungs-Diagramm Gegeben ist das Kraft-Verlängerungsdiagramm. Vor der Durchführung des Zugversuches wurden an der runden Zugprobe der Anfangsdurchmesser d0 = 10,0 mm und die Extensometer-Messlänge von L0 = 50,0 mm bestimmt. Hinweis: Es gelte ΔLe = ΔL, d.h. die Verlängerung des Extensometers entspricht der Verlängerung des Zugstabes! a) Bei welchen metallischen Werkstoffen (Gittertyp) finden Sie diese Art der dargestellten Kraft (F) – Verlängerungs (ΔL) – Diagramme und wie wird die entsprechende Spannungs-Dehnungs-Kurve typischerweise dann genannt? b) Berechnen Sie die Querschnittsfläche S0 des Zugstabes vor dem eigentlichen Beginn des Zugversuches! c) Ermitteln Sie mit Hilfe des Diagramms die folgenden Größen: ReH, ReL, Rm und wie werden diese Größen jeweils bezeichnet? Die entsprechenden Einheiten sind bitte mit anzugeben! Zeichnen Sie die entsprechenden Kraft-Größen auch in das Diagramm mit ein. d) Ermitteln Sie mit Hilfe des Diagramms die folgenden Größen: Ag und A und wie

werden diese Größen jeweils bezeichnet? Die entsprechenden Einheiten sind bitte wieder mit anzugeben! Zeichnen Sie die entsprechenden Verlängerungs-Größen auch in das Diagramm mit ein.

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zur Aufgabe 3:

(33 Punkte)

Aufgabe 4: FeC-Diagramm, schematische Abkühlkurven, Werkstoffbezeichnungen Gegeben ist nachfolgend das metastabile Eisenkohlenstoff-Diagramm (Fe – Fe3C): a) Bezeichnen Sie die fehlenden sieben Phasenräume in dem EisenkohlenstoffDiagramm. b) Geben Sie den C-Gewichtsprozent-Bereich der eutektischen Linie an. c) Zeichnen Sie bitte die schematischen Abkühlkurven (T, ∆t) für die Legierungen mit den folgenden Gewichtsprozentanteilen WC: 1,0% und 2,5%. Geben Sie für diese schematischen Abkühlkurven auch die entsprechenden Phasenreaktionen und ungefähren Temperaturen mit an. d) Worin liegt der Unterschied Eisenkohlenstoff-Diagramm?

zwischen

dem

stabilen

und

metastabilen

e) Geben Sie für die drei nachfolgend aufgeführten Fe-Werkstoffe die möglichen Werkstoffinformationen an: 42 CrMo 4; X5 CrNi 18 9 und EN-GJS-500-7 (Faktor für Cr: 4).

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zur Aufgabe 4:

(35 Punkte)

Viel Erfolg!

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Deckblatt zur Online-Klausur Werkstoffkunde Wirtschaftsingenieurwesen (BP I, S1) Prof. Dr.-Ing. Axel Schmidt, RFH Köln Bitte nachfolgende Tabelle sorgfältig ausfüllen (Druckschriftbuchstaben):

Nachname: Vorname: Matr. Nr.: Online-Klausur

Hörsaal:

Platz-Nr.: Online-Klausur

Eigenständigkeitserklärung Hiermit bestätige ich, dass ich die vorliegende Arbeit ohne unzulässige Hilfe Dritter selbständig verfasst und keine anderen als die erlaubten Hilfsmittel benutzt habe. Ich versichere ebenso, dass die Antworten von mir selbst eigenständig und in eigenen Worten verfasst wurden und nicht aus anderen Quellen entnommen sind. Durch Eintragung meiner persönlichen Daten bestätige ich, die auf dem Klausurbogen hier formulierte Eigenständigkeitserklärung zur Kenntnis genommen zu haben und dann auch anzuwenden.

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Ort,

Datum,

Unterschrift

Die nachfolgenden Blätter können Sie für Ihre Lösungen verwenden. Natürlich können Sie auch eigene Blätter für Ihre Lösungen benutzen. Dieses Deckblatt hier und Ihre Lösungsblätter fassen Sie dann bitte in einer PDF-Datei zusammen. Sehr wichtig: Diese eine PDF-Datei mit Ihren Lösungen muss den folgenden Dateinamen haben: NAME_VORNAME_Matr. Nr._WKWI_BPI_23.01.21 Auf dem letzten Blatt Ihrer Lösungen hier scannen (oder fotografieren) Sie bitte einen gültigen Lichtbildausweis und eine gültige Semesterbescheinigung der RFH Köln mit ein (bitte auf eine gute Lesbarkeit achten!).

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