Werkstoffkunde 2 - Klausurvorbereitung PDF

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Werkstoffkunde 2 - Klausurvorbereitung Metallkunde Nennen Sie zwei festigkeitssteigernde Maßnahmen! Erläutern Sie diese und nennen Sie jeweils ein Beispiel aus der Praxis wo sie zur Anwendung kommen! Kaltverfestigung - z.B. bei Schrauben oder Federn Mischkristallverfestigung Korngrenzhärtung Ausscheidungshärten Durch Kaltverformung wird im Werkstoff durch plastische Verformung Versetzungen erzeugt und dadurch die Festigkeit erhöht. Beispiele wären z.B. Federn oder Schrauben Durch Mischkristallverfestigung werden Fremdatome in den Zwischengitterplätzen eingelagert und dadurch Versetzungen erschwert was zu einer Steigerung der Festigkeit führt. Beispiele wären z.B. Stahl, Al+Mg

Legierungskunde Warum werden Legierungen Hergestellt? Nennen Sie Beispiele! Legierungen werden Hergestellt um bestimmte Eigenschaften, wie z.B. Festigkeitssteigerung (Fe & C) oder Korrosionsbeständigkeit (Cr Legierungen), der Materialien zu verändern. Gegeben sind x-Abkühlkurven. Erstellen Sie daraus das Zustandsdiagramm! Erläutern Sie die Phasengrenzlinien und Phasenfelder! Bild 1.0 Gegeben ist ein Zustandsschaubild. Wählen Sie eine Legierung aus! Nennen Sie deren chemische Zusammensetzung! Erläutern Sie die Vorgänge bei der Abkühlung aus der Schmelze

Eisenbasiswerkstoffe Was sind Eisenbasiswerkstoffe? Sind alle Legierungen mit dem Grundmetall Eisen. Wie z.B. Baustahl oder Gusseisen Nennen Sie zwei Gründe warum Eisenbasiswerkstoffe nach wie vor die am Häufigsten eingesetzten Konstruktionswerkstoffe sind! Eisen ist in großen Mengen auf der Erde vorhanden Eisen ist fast überall verfügbar und i.d.R wirtschaftlich abbaubar Hochofenprozess und Direktreduktionsverfahren sind kostengünstige Verfahren zur Erzschmelzung Wodurch unterscheiden sich Stahl und Gusseisen? Im Kohlenstoffgehalt Stahl C-Gehalt < 2,06% (immer im metastabilen Zustand) Gusseisen C-Gehalt > 2,06% (meistens/überwiegend stabiler Zustand) Wählen Sie aus dem Fe-C-Diagramm eine untereutektoide Legierung und erläutern Sie die Vorgänge bei der Abkühlung aus der Schmelze! 4,3% C Eutektische Legierung

Werkstoffkunde 2 - Klausurvorbereitung > 4,3% C < 4,3% C 0,8% C > 0,8% < 0,8%

Der Begriff Eutektikum ist an den Übergang vom flüssigen in den festen Zustand gebunden übereutektische Legierung untereutektische Legierung eutektoide Legierung (Dem Eutektikum ähnlich) perlitisches Gefüge übereutektisches Gefüge untereutektisches Gefüge

Nennen Sie zwei Gusseisensorten und vergleichen Sie deren Festigkeit! Gusseisen mit Lamellengrafit hat eine Zugfestigkeit von mindestens 100 MPa Gusseisen mit vermikulargrafit hat ein Rm von mindestens 300 MPa Gusseisen mit Kugelgrafit/Sphäroguss hat eine Zugfestigkeit von mindestens 400 MPa Welche Eigenschaften hat ein Gusseisen mit Lamellengrafit und warum? Nennen Sie ein typisches Anwendungsbeispiel hat eine hohe Dämpfung und eine niedrige Zugfestigkeit (Rm 100 MPa) wird häufig bei Gehäusen oder Fundamenten angewandt. Welcher Stahl ist besser umformbar, ein frenetischer oder ein austenitischer Stahl? Begründen Sie kurz! da Ferrit ein mit 100HV sehr weiches Material ist und eine Kubischraumzentrierte Gitterstruktur aufweist lässt es sich besser umformen als ein austenitischer Stahl. Des Weiteren ist sein Kohlenstoffgehalt mit 0,02% wesentlich geringer als der des austenitischen Stahls mit 2,06% Welche Eigenschaften von Stahl werden durch den C-Gehalt beeinflusst? Wählen Sie eine Eigenschaft und erläutern Sie diese detaillierter! durch den Kohlenstoffgehalt werden unter anderem die Härte und die Zugfestigkeit beeinflusst. Nennen Sie zwei Beispiele, welche Eigenschaften von Stahl sich durch eine Wärm ebeha ndlung verä ndern lass en! Benenn en S ie die d afür notwe ndige Wärmebehandlung! • Die spanende Verarbeitbarkeit wird durch das Weichglühen oder Grobglühen verbessert • Die Festigkeit kann durch Härten, Normalglühen oder Weichglühen verringert oder erhöht werden • Auswirkungen der Kaltverformung können durch Rekristallisationsglühen bzw. Normalglühen beseitigt werden • Um Seigerungen zu beseitigen oder verringern muss der Stahl mit dem Diffusionsglühverfahren behandelt werden • Um die Korngröße zu verändern benutzt man Normalglühen, Rekristallisationsglühen, oder Grobkornglühen • Eigenspannungen werden durch Spannungsarmglühen beseitigt • Zum erzeugen bestimmter Gefügezustände benutzt man Normalglühen, Weichglühen und Härten

Werkstoffkunde 2 - Klausurvorbereitung Welchen Zweck hat das Normalglühen? Wählen Sie die Normalglühtemperatur für den Werkstoff C60 aus dem Fe-C-Diagramm aus!

 Das Normalglühen ist wie ein „Reset“ für den Werkstoff. Herstellen des Gefügegrundbzw. Normalzustandes nach den Gleichgewichtsbedingungen des Fe-C-Diagramms. Die Temperaturen liegen bei übereutektoiden Stählen bei ca. 750°C-850°C und bei untereutektoiden Stählen bei ca. 50°C-100°C. Erläutern Sie die Vorgänge im Gefüge beim Normalglühen des Werkstoffes C45! durch zweimalige Umkörnung erhält man ein feines, gleichmäßiges Gefüge mit Perlit Skizzieren Sie den prinzipiellen Temperatur-Zeit-Verlauf bei zwei gewählten Glühverfahren im Vergleich!

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Werkstoffkunde 2 - Klausurvorbereitung Was bedeutet Vergüten? Stähle, die neben hoher Festigkeit auch eine große Zähigkeit aufweisen müssen, werden vergütet d.h. nach dem Härten werden sie noch einmal einer Wärmebehandlung unterzogen (siehe Bild)

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Wodurch unterscheidet sich das statische Werkstoffverhalten im gehärteten, normalisierten und vergüteten Zustand?

 Wie im Spannungs-Dehnungs-Diagramm zu sehen ist, verkürzt sich die Dehnung und die Spannung erhöht sich. Skizzieren Sie das Gefüge im normalisierten und gehärteten Zustand des Stahles C80! Keine Ahnung!

Werkstoffkunde 2 - Klausurvorbereitung Was ist die metallkundliche Ursache für die erhöhte Festigkeit nach dem Härten eines Stahles? durch erhitzen und halten auf der Härtetemperatur (Austenitisieren) entsteht im Gefüge das Martensit. Vergleichen Sie die erreichbare Härte des Werkstoffs C15 und C45 nach dem Härten! Begründen Sie ihre Entscheidung kurz! C15 FE3C scheidet sich aus dem Gamma-MK als Segregat ab C45 ist Gusseisen und die Gamma-MK und FE3C sind noch zusammen

Wodurch unterscheidet sich der Temperatur-Zeit-Verlauf des Härtens, Vergütens und Normalglühens? Warum wird Zwischenstufenvergüten durchgeführt? Zwischenstufenvergüten ist energiesparender als normale Vergütung und als Ergebnis hat es eine bessere Zähigkeit. Welche Eigenschaften werden im Stirnabschreckversuch ermittelt? Im Stirnabschreckversuch werdende maximale Härte, der Härteverlauf und die Durchhärtbarkeit von Querschnitten ermittelt. Wodurch wird beim Nitrieren die Festigkeit der Randschicht erhöht? Beim Nitrieren wird in den Randschichten Stickstoff eingelagert und beim Abkühlen wird der Stickstoff als grobe Gamme-Eisennitride wieder ausgeschieden und dadurch entsteht eine Härtesteigerung. Erläutern Sie folgende Werkstoffbezeichnungen: S235JR, 42CrMo4, C80, EN-GJS400, X5CrNiTi19-10! S235JR - Re min. 235 MPa; J Einheit Joule; R Raumtemperatur 42CrMo4 - 0,42% C; 1%Cr; geringe Anteile Mo C80 - 0,8% Kohlenstoffanteil EN-GJS-400 - ?????????????? X5CrNiTi19-10 - 0,05% C; 10% Ni; 18% Cr; Ti undefiniert

Nichteisenmetalle Worin unterscheiden sich Leicht- und Schwermetalle? Schwermetalle haben eine höhere Dichte als Leichtmetalle. Die Grenze bildet Titan mit ca. 4,5Kg/dm3 Nennen Sie eine typische Eigenschaft von Aluminium-, Magnesium- und Titanlegierungen und erläutern Sie deren Ursache! Die typischste Eigenschaft von Aluminium, Magnesium und Titan is ihre Leichtigkeit. Sie gehören zu den leichtesten Metallen die es gibt was sich aus ihrer geringen Dichte erklären lässt. Magnesium hat mit 1,8 Kg/dm^3 die geringste Dichte von allen Metallen

Werkstoffkunde 2 - Klausurvorbereitung Nennen Sie einen typischen Einsatzfall von Aluminium-, Magnesium- und Titanlegierungen und erläutern Sie deren Ursache! Aluminium wird im Leichtbau von Kraftfahrzeugen gerne verwendet, da es sehr leicht ist, sich gut verformen lässt und eine hohe spezifische Festigkeit aufweist. magnesium wird beispielsweise bei Felgen für Sportwagen eingesetzt, da es bei gleicher Festigkeit 30% leichter als vergleichbare Aluminiumteile ist. Titan wird häufig bei Künstlichen Gelenken eingesetzt, da es eine hohe spezifische Festigkeit aufweist (ist sehr leicht), ist resistent gegen Säuren und hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Wodurch wird beim Ausscheidungshärten die Festigkeit gesteigert? durch feine Ausscheidungskristalle werden Versetzungsbewegungen blockiert. " Was ist Messing? Ist eine Legierung zwischen Kupfer und Zink.

! Was ist Bronze? Ist eine Legierung aus Kupfer und Zinn.

! Welchen Einfluss hat Nickel als Legierungselement auf Eisenbasislegierungen? Nickel ist ein Umwandlungsverzögerer für Stahl, sowie ein wichtiges Legierungselement für austenitische Stähle. Es verleiht den Eisenbasislegierungen eine hohe Korrosionsbeständigkeit.

Kunststoffe Werkstoffprüfung 2 Vollkommene Löslichkeit im flüssigen und im festen Zustand Die Erstarrung erfolgt über ein gemeinsames Raumgitter in Form von Mischkristallen, Substitutionsmischkristall: Im Kristallgitter einer Komponente sitzen die Atome der anderen Komponente als Fremdatome auf Gitterplätzen, Abb. 3.1a. Bei regelmäßiger Anordnung der Fremdatome spricht man von Überstruktur. Meistens ist die Anordnung jedoch unregelmäßig. zustandsdiagramme liqui und soll eintragen,

Werkstoffkunde 2 - Klausurvorbereitung Vollständige Unlöslichkeit im festen und flüssigen Zustand In diesem System sind die Komponenten z.B. durch einen unterschiedlichen Gittertyp vollständig unlöslich. Oberhalb der Liquiduslinie liegen zwei getrennte flüssige Phasen vor. Nach überschreiten der Liquiduslinie bei Abkühlung erstarrt zuerst A und B liegt immer noch flüssig vor. Bei weiteren Abkühlen und überschreiten der Soliduslinie erstarrt B und es liegen 2 getrennte feste Phasen vor, wobei die schwerere Phase sich unten befindet (Schwerkraftseigerung).# Beispiel ist Fe-Pb.

Vollständige Löslichkeit im festen und flüssigen Zustand Hier liegen im flüssigen und festen Zustand nur eine Phase vor. Wird eine solche Legierung abgekühlt scheiden sich bei überschreiten der Liquiduslinie Mischkristalle aus. Die Zusammensetzung dieser ist jedoch nicht gleich und lässt sich mittels des Hebelgesetzes bestimmen. Ebenfalls zeigt ein solches Zustandsdiagramm, dass Legierungen keinen festen Schmelzpunkt haben sondern ein Intervall zwischen Solidus- und Liquiduslinie. Nur die reinen Elemente A und B besitzen einen festen Schmelzpunkt. Beispiele sind Ag-Au, Au-Pt, Cu-Ni, Co-Ni und Cu-Pt.

Vollständige Löslichkeit im flüssigen und Nichtlöslichkeit im festen Zustand = System mit eutektischer Entmischung Das System zeigt einen besonders niedrig Schmelzenden Punkt unterhalb der Schmelztemperaturen der Komponenten A und B –> Eutektischer Punkt. Dieses Phänomen nutzt man z.B. bei Lötzinn aus, da Lötzinn ja niedrigschemlzend sein soll. Die Eutektische Reaktion Schmelze → A + B sagt aus, dass bei einer bestimmten Konzentration aus der Schmelze bei überschreiten der Eutektikale A- und B-Kristalle zu einem feinkristallinen# Kristallgemisch# erstarre welches man Eutektikum nennt. Beispiele sind Bi-Cd und Pb-Sb.

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Vollständige Löslichkeit im flüssigen und beschränkte Löslichkeit im festen Zustand Das System bildet Mischkristalle, jedoch nicht in jeder Zusammensetzung. Innerhalb der Mischungslücke liegt dann ein Kristallgemisch aus Mischkristallen vor. Die Eutektische Reaktion ist hier Sm → α + β. Die Linien, die die Einphasengebiete α und β von dem Gebiet der Kristallgemische aus Mischkristallen abgrenzen, heißen Löslichkeits- bzw. Sättigungslinien. Beispiele sind Ag-Cu, PbSn, Al-Cu, Al-Si und Cd-Sn....