Werkstoffkunde

Perlit ist Zementit und Ferrit - lamellare Form

Es entsteht durch Umwandlung des Austenits in kristallines Gemenge aus Ferrit und Zementitlamellen - schnelle Abkühlung

Vermeidung durch kürzere Abkühlungszeiten - kürzere Diffusionszeiten

Vorteile: leicht, korrosionsbeständig, hohe Festigkeit bei geringer Dichte, hochtemperaturbeständig, gießbar

Nachteile: Passivschicht porös ab 300°C, teuer, Titan nimmt Nichtmetalle bei hoher Temperatur auf                   --> versprödung

Besser wäre es hochwarmfeste Stähle oder Nickelbasislegierungen zu nehmen

E-Cu 57/58

-nicht geeignet, da H2- haltigen Gase diffundieren in Cu ( Sauerstoffhaltigen ) beim Schweißen und Hartlöten. Es entsteht H2O Dampf, kann nicht eindiffundieren und sprengt das Gefüge

Festigkeit: höhere Versetzungsdichte, erhöht Festigkeit, erschwert weitere Umformung

Verformungseigenschaften: Versetzungen behindern sich gegenseitig in Beweglichtkeit - erhöhte Spannung für weitere plastische Umformung

Rekristallisation: Durch Erwaärmung werden z.B. Versetzungsdichte, Kaltverfestigung, Gitterverzerrungen, stufenweise abgebaut. Bildung von neuen unverspannten Gefügen.

-Festigkeit sinkt

-Härte sinkt

1. Feststellung wie Fasern zur Zugrichtung liegen

-Je kleiner der Winkel zur Zugrichtung, desto größer das E-Modul

Glühen bei zu hoher Temperatur ( Rekristalliert zu schnell )

zu langes Glühen ( Rekristalliert zu weit )

Beim Spannungsarmglülhen werden Makro- und Umwandlungsspannungen im Werkstoff beseitigt. Temperatur unter Anlasstemperatur oder unterhalb AC1-Temperatur

Ungleichmäßiges Erwärmen, Verformen oder nach Spannabhebenden Vorgängen entstandene Spannungen. Es kann zu Formänderungen oder Rissbildungen kommen. Zur Verhinderung der entstandenen Spannungen.

Nein, denn Aluminiumoxid ist extrem kerb- und schlagempfindlich                                                        -hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten

-sehr hohe Festigkeit

-gute Temperatureigenschaften bis 2000°C

-korrosionsbeständig

-Verschleißbeständig

PET:Polyethylenterephalat, da es gut einfärbbar, zäh/elastisch und breiten Gebrauchstemperaturenbereich hat

Glas: Vorteile: wieder verwendbar, säurebständig, Geschmacksneutral                                                     Nachteile: hohes Gewicht, spröde, hohe Energie bei Herstellung

Porzellan: Vorteile: Geschmacksneutral, Säurebeständig Nachteile: sehr spröde, teure Herstellung, nicht recyclebar

Plastomer: Vorteile: leicht, säurebeständig, geschmacksneutral, recyclebar

Duromer: Vorteile: durchsichtig                                   Nachteile: nicht recyclebar, spröde

Aluminium: Vorteile: tiefziehbar, leicht, recyclebar         Nachteile: bildet Passivschicht, metallischer Geschmack, nicht Geschmacksneutral, nicht säurebeständig

Kupfer: Vorteile: gut verformbar                                   Nachteile: nicht Geschmacksneutral, bildet giftige Schicht ( Oxidschicht )

Titan: Vorteile: fest, leicht, säurebeständig                       Nachteile: teuer, nicht Geschmacksneutral

Verzinnter Stahl: Vorteile: Lebensmittelecht                 Nachteile: nicht Geschmacksneutral

Verzinkter Stahl: Vorteile: Korrosionsbeständig                Nachteile: nicht Geschmacksneutral

Chrom-Nickel-Stahl: Vorteile: korrosiomsbeständig  Nachteile: allergische Reaktionen, nicht Geschmacksneutral

geringe Kerbempfindlichkeit: S235JR, C45, AlZn5.5, MgCu-T6, GJS-350

kann kerbempfindlich sein: LD-PE, Al99.5-0

Kerbempfindlich: GJL-350

extrem Kerbempfindlich: Aluminiumoxid

-Härteprüfung: bedingt zerstörungsfrei, HB, HRC, HV

-Ultraschalluntersuchung: Schallverfahren

-Röngtenuntersuchung: Strahlenverfahren

-Magnetpulververfahren: magnetisches Verfahren

-Farbeindringverfahren: Kapillarverfahren

Verfahren um Härte und Zähigkeit eines Werkstoffes zu erhöhen

Harten: möglichst reines Martensitgefüge entstehen, Perlitbildung vollstäändig vermeiden, Stahl abschrecken

Anlassen: Wärmebehandlung unter A1-Linie, Diffundierung von C- Atomen, Festigkeit nimmt zu, Verzerrungen geglättet, Karbide ausgeschieden

Flächenkorrosion: Gleichmäßiger oder Muldenförmiges Abtrag, durch Witterungseinflüsse in Verbindung mit Staub und Gasen ( saurer Regen )

Spaltkorrosion: Sauerstoffspiegel sinkt im Spalt, Passivschicht löst sich auf- da der Sauerstoff in das Elektrolyt diffundiert- Elektrolyt trift auf Metall- Korrosion, an Stellen wo es durch Sauerstoffmangel zur Zerstörung der Passivschicht kommt

Lochfraßkorrosion: konzentrierte, auf kleine Fläche, Anode sehr kleine Fläche, Kathode sehr große Fläche

Kontaktkorrosion

Kriechen: thermisch aktivierter Prozess bei gleichbleibender Belastung, plastische Verformung herbeiführt, durch Wärmebewegung Aufwertung des Kristallgitters, Platzwechsel werden erleichtert, Hindernisse verschwinden durch Diffusion, keine Kaltverfestigung, Kristallerholung und Rekristallisation

Auswirkung: Spannundsermüdung, Kriechdehnung bis zum Bruch

Drei Abschnitte:

Primärbereich: Steigung der Kurve nimmt ab bei Belastung, durhc Verformung mehr Versetzungen

Sekundärbereich: Konstante Steigung beruht auf Gleichgewicht zwischen Auflösen von Verstezungen und Neubildung

Tertiärbereich: starker Anstieg, Kriechkurve verläuft steiler und ented nach kurzer Zeit, eventuelle starke Einschnürrungen, Bruch durch Mikroporenbildung zwischen Körnern

Risse in der Oberfläche

unterschiedliche Dichte

unteschiedliche Porengrößen

Technisch ist es sinnvoll Wasserhähne zu vergolden, Gold ist sehr edel, Korrosionsverhalten, galvanisches Element, mit unedleren Element begünstigt wird, Kompletter Wasserhahn müsste vergoldet werden

Titanlegierungen bilden sehr festhaftenden Passivschicht

In Polymeren kann kein Strom fließen, kein Elekronenfluß, kein Stofftransport

Walzen eines Bleches: Das Blech wird zwischen zwei Walzen getrieben, es wird kaltverformt

Ja erwünscht, höhere Festigkeit und höhe Härte erreicht, verringerung von weiteren Umformbarkeit

Kaltverfestigung: hohe Versetzungsdichte, dies erhöht die Festigkeit, erschwert weitere Umformung, Versetzungen behindern sich gegenseitig in ihrer Beweglichkeit, erhöhte Spannung ür weitere plastische Verformung

Durch Rekristallisation: stufenweise Abbau bei Erwärmung von hoher Versetzungsdichte, Gitterverzerungen ( durch Abschreckung entstanden ) sie werden beseitigt bzw reduziert, neues unverspanntes Gefüge, die gestreckten Kristallite des verformten Gefüge lösen sich auf, entstehung normaler polyedrischer Gestalt, sinkende Festigkeit und Härte

Normalzustand des Werkstoffes wieder hergestellt, gleiche Festigkeit u. Härte im gesamten Bauteil

Kerben vermindern die Dauerfestigkeit, vorzeitiges Versagen eines Bauteils, Schwachstellen oder Sollbruchstellen, fürhren bei Belastung als Erstes zu Rissen oder Brüchen, max. Biege- u. Torsionsspannung treten in der Randfaser und im Grund der Kerbe auf.

Vergütungsstähle sind unempfindlicher, hohe Zähigkeit, die Rissbildung an Kerben somit verringert

Zink führt zur Mischkristallverfestigung. Festigkeit steigt mit Zink Gehalt an. Bis 37% Zink Gehalt entsteht ein homogenes kfz Mischkristallgefüge. Messing ist gut kaltumformbar. Ab 45% Zink Gehalt ist Messing für technische Zwecke unbrauchbar, da spröde

CuZn 37

Stangen, Profile, Schrauben

Kupfer-Zink-Legierung mit 37% Zink Anteil

Einsatzgebiete: Zündkerzen, Heizleiter

Eigenschaften: Bei hohen Temperaturen garantierte Festigkeit

Zusammensetzung: NiTi10: Nickel mit 10% Titan

1Die Moleküle der Plastomere liegen in Form von langen iteinander verwundenen Fäden vor. Sie haben keine feste Verbindung untereinander.

2plastisch verformbar, schweißbar, oberhalb einer gewissen T, weich, zäh und warmumformbar

3mehrmalige warmumformung

4Festigkeit sinkt, schmelzbar, plastisch verformbar, schweißbar. Sie werden weicher und schmelzen irgendwann

5gut recyclebar, da verschmelzbar und warmumformbar

6Polyamid

7Tauwerk, Getränkeflaschen

8lassen sich nach der Erwärmung hervorragend plastisch verformen, schmelzen oder schweißen. Verarbeitung durch Extrudieren, Walzen

1Die Moleküle der Duromere liegen in Form eines engen räumlichen Netzes vor. Sie sind untereinander fest verbunden.

2unschmelzbar, wenig plastisch verformbar, oft hohe Festigkeit, spröde, nicht warmumformbar

3nachträgliche Warmumformung nicht möglich

4nicht schmelzbar, behält seine Eigenschaften, hohe Festigkeit. sie bleiben auch bei hoher T noch Stabil, erweichen nicht, werden T zu hoch, verbrennen die Duromere

5schlecht recyclebar, da nicht schmelzbar

6Epoxidharz

7Bootsbau

aufgrund der Netzstruktur kaum plastisch verformen. sie sind spröde, sehr hart, können auch spannend verarbeitet werden. Verarbeitet werden sie meist als Gießharze, Laminarharze oder Knetbare Masse.

-Die Anfälligkeit für Korrosion ist aus der eletrochemischen Spannungsreihe zu erkennen. Je höher ein Metall in der Spannungsreihe steht, desto edler ist es, also desto höher sein Normalpotential.

-je unedleres Metall, desto anfälliger für Korrosion

-unedleres Metall wirkt bei Korrosion immer als Anode, es löst sich auf

-unedleres Metall als Opferanode in der Nähe des zu schützenden Bauteils oder Verwendung von Fremdstrom

-Fremdstrom: an geschützt werdenden Werkstff wird Fremdstrom angelegt -er wird zur Kathode- Opferanode in der Nähe wirkt dann als Anode und korrieren ( Werkstoff wird geschützt, durch äußere Gleichstromquelle wird Schutzpotential aufrechterhalten, Anode: Graphitblöcke, Fe-Si-Platten, Stahlschrott)

Kerbschlagarbeit ist die Arbeit, die aufgebracht werden muss um genormte Werkstoffprobe bei einer schlagartigen Beansruchung zu durchschlagen

Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy (Pendelschlagwerk)

Hochlage: große Schlagarbeit, zäher Werkstoff                 -> Verformungsbruch

Tieflage: geringe Schlagarbeit, spröder Werkstoff             ->Trennbruch

-Je größer die Wanddicke, desto höher die Dauerfestigkeit

-Temperatur zu hoch, Werkstoff kann weich werden, Festigkeit steigt                                                   Temperatur zu kalt, Sprödigkeit erhöht, Festigkeit sinkt

-Viele Kerben senken die Dauerfestigkeit, da Schwachstellen/ Sollbruchstellen im Werkstoff sind               ~bei Belastungen als erstes zu Brüchen/ Rissen                  ~max. Biege- und Torsionsspannung treten in Randfasern und im Grund der Kerbe auf

-Oberflächenrahigkeit ist entscheident für die Dauerfestigkeit, viele Kratzer senken Dauerfestigkeit, je glatter Oberfläche, desto höher Dauerfestigkeit

Rm = 3,38 * HV = 676 MPa

0: Leerstellen -- Mischkritallverfestigung -- AlMg 30

1: Versetzungen -- Kaltverfestigung -- Al 99.5 H 12

2: Korngrenzen -- Feinkornverfestigung -- S 355 M

3: Ausscheidungen -- Teilchenverfestigung -- AlSiMg T6

E: Elastizitätsmodul, Verformung des Bauteil bei Belastung -hoher Wert, geringe Dichte

A: Bruchdehnung, Bei Konstruktion nicht von Belangen, nur bei Versagen wichtig

Z. Brucheinschnürung, Bei Konstruktion nicht von Belangen, nur bei Versagen wichtig

Rp0,2: 0,2% Dehngrenze

Rm: Zugfestigkeit, Um Aussage über den Werkstoff zu erhalt        -Verschiedene Anwendungen, bestimmte Anforderungen an den Werkstoff gestellt, somit kann man Werkstoff, Anhand des Kennwerts, wählen, der gewünschte Anforderung erfüllt

HB: weicher Werkstoff - Kupfer - glatte, glänzende Oberflächen

HV: universell einsetzbar - harte / weiche Werkstoffe

HRB: mittlere Härte - Stähle, niedriger Kohlenstoffgehalt - Messing

HRC: gehärtete, angelassene Stähle

Erwärmen/ Lösungsglühen und Abschrecken

Weil nach dem Härten eine extrem hohe Mischkristallverfestigung durch den Zwischengitterplätzen gelösten Kohlenstoff vorliegt                                    Zementit ist eine inkohärente Ausscheidung - führt zur Härteabnahme - Mischkristallverfestigung geht zurück durch Zementitausscheidung                                            Bei der Aushärtung werden Legierungselemente ausgesucht - kohärente Ausscheidungen bilden - deswegen den weichen Mischkristall verfestigen

Diffusion ist eine Temperaturbedingte Bewegung/ Wanderung von Atomen im Kristallgitter unter Einflusseines Konzentrationsgefälle. Die Atome im Gitter müssen löslich sein oder beweglich unter Einfluss eines Konzentrationsgefälles durch die Wärmebewegung.

Kontaktkorrosion tritt bei elejtrisch verbundene und leitenden Teilen verschiedener Metalle auf, wenn sie mit einem Elektrolyten in Verbindung kommen.

Anode: Das in der Spannungsreihe nagative Metall   --> korrodiert

Si3N4

Vorteile: geringe Dichte, hohe Biegfertigkeit, hohe Zähigkeit, Korrosionsbeständig, geringe Wärmeaustauschkoeffizient, hohe Thermoschockbeständigkeit

Nachteile: teuer, zerstörungsfreie Prüfungsmethode zu Qualitätsprüfung noch unzureichend

Höchste Schockbeständigkeit

In Wärmeeinflusszone kann es zur Vergröberung beim langsam schweißen kommen. Eine Martensitbildung ist im schmelzgrenznahen Bereich der Schweißnaht zu beobachten --> spröde, rissig

Martensit: Enstehung durch Umwandlung des kfz-Austenitgitters ohne Platzwechsel der C-Atome.         Wenn erwärmter Werkstoff sehr schnell abkühlt --> keine thermische aktivierender Platzwechsel