Werkzeugwerkstoffe - Härten und Vergüten
Vertiefende Fragen zur Vorlesung Werkzeugwerkstoffe zum Thema Härten und Vergüten
Vertiefende Fragen zur Vorlesung Werkzeugwerkstoffe zum Thema Härten und Vergüten
Kartei Details
| Karten | 17 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Handwerk |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 14.08.2017 / 01.04.2020 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/cards/20170814_werkzeugwerkstoffe_haerten_und_vergueten
|
| Einbinden |
<iframe src="https://card2brain.ch/box/20170814_werkzeugwerkstoffe_haerten_und_vergueten/embed" width="780" height="150" scrolling="no" frameborder="0"></iframe>
|
- Wovon hängt die Temperaturdifferenz zwischen Rand und Kern ab? Begründen Sie die verschiedenen Aspekte.
Die Temperaturdifferenz ΔT hängt ab von:
der Bauteil- bzw. Werkzeuggröße (große Werkzeuge haben großes ΔT)
der Aufheizgeschwindigkeit (schnelle Geschwindigkeit vergrößert ΔT)
der Wärmeleitfähigkeit λ (bei hohem Legierungsgehalt geringe λ --> großes ΔT)
Was ist die Folge der Temperaturdifferenz und warum?
Temperatureinfluss führt grundsätzlich zur Schwingung der Atome im Kristallgitter um ihre Gleichgewichtslage. Herrschen in Rand und Kern unterschiedliche T, so gibt es aufgrund der unterschiedlichen Schwingungen auch unterschiedliche Dehnungen und Spannungen.
Übersteigen die Spannungen die Warmstreckgrenze Re, so kommt es zu bleibender plastischer Verformung (Verzug).
Wird die Zugfestigkeit Rm überschritten, so sind auch Aufheizspannungsrisse möglich.
Begründen Sie, warum mit steigender Aufheizgeschwindigkeit die Umwandlungspunkte zu höheren Temperaturen verschoben werden.
Bei der Phasenumwandlung während der Erwärmung werden Atome durch Diffusion umgruppiert. Ist die Erwärmungsgeschwindigkeit sehr hoch, so läuft die Diffusion zu langsam ab. Daher ist eine höhere Temperatur notwendig, damit die notwendige Diffusionsgeschwindigkeit erreicht werden kann. Folge: die Umwandlung ist zu höherer Temperatur verschoben.
Warum steigt die Korngröße mit zunehmender Härtetemperatur?
Bei mittleren Temperaturen liegen im inhomogenen Austenit noch Restcarbide vor, die die Bewegungen der Korngrenzen behindern --> nur moderates Kornwachstum
Bei höheren Temperaturen sind im homogenen Austenit alle Restcarbide aufgelöst, so dass deren die Korngröße stabilisierende Wirkung entfällt --> deutliche Kornvergröberung
Welchen Grundsatz muss man beim Abschrecken von Werkzeugen/ Bauteilen unbedingt einhalten?
Der gewünschte Ungleichgewichtszustand (Martensit) muss durch schnelles Abkühlen eingestellt werden.
Durch zu schnelles Abkühlen kann Verzug oder Rissbildung herbeigeführt werden.
--> Grundsatz: Abkühlen so schnell wie nötig, aber so langsam wie möglich.
Welche Maßnahmen schlagen Sie vor, um die Dampfhautphase beim Abkühlen in flüssigen Abschreckmedien zu verringern?
- Zwangsbewegung des flüssigen Mediums (Umwälzpumpen, Einstellung einer starken Strömung)
- Bewegung des Werkzeuges (Schwenken mit Kran/Kette)
- Mehrfaches Lüften/Tauchen
Wie errechnet man den Abkühlparameter (Lamda)?
Wie unterscheiden sich Latten- und Plattenmartensit?
Lattenmartensit (niedrig legiert, C<0,4%)
Schlagartiges Wachstum von einzelnen Latten, vollständige Umwandlung des Austenits
Plattenmartensit (höher legiert, >C)
Martensitplatten teilen den Austenit in immer feinere Bereiche, Volumenver-größerung durch Martensit erzeugt Druckspannungen, die Restaustenit stabilisieren
Was versteht man unter Härtbarkeit?
Die Härtbarkeit ist eine Kombination aus Aufhärtung (Ansprunghärte) und Einhärtung (Durch-härtung).
Aufhärtung hängt fast nur vom C-Gehalt ab. Einhärtung wird durch die Legierungselemente beeinflusst.
Wie unterscheidet sich der obere vom unteren Bainit?
Aufgrund von Entmischungen kommt es in Bereichen mit geringem C-Gehalt zum Wachstum von Ferritkeimen. Bei der Bildung des oberer Bainits bei ca. 400°C wird der Kohlenstoff auf den Lattengrenzen des Ferrits angereichert und führt dort zu Zementitbändern.
Bei ca. 300°C entsteht unterer Bainit. In seinen Platten werden Zementitteilchen orientiert ausgeschieden und sind deutliche kleiner als die Zementitbänder des oberen Bainits. Gegenüber Martensit bleibt weniger C in Zwangslösung und die Härte niedriger.
Welche grundlegenden Härtemechanismen liegen im Martensit und Bainit vor?
Martensit:
Scherumwandlung bewirkt Erhöhung der Versetzungsdichte
Eingelagerter Kohlenstoff (gelöste Atome) erhöhen Mischkristallhärte
Bainit:
Scherumwandlung bewirkt Erhöhung der Versetzungsdichte
Eingelagerter Kohlenstoff (gelöste Atome) erhöhen Mischkristallhärte
Ausgeschiedene kleine Carbide sorgen für Ausscheidungshärtung (unterer Bainit)
Weil Ausscheidungen passieren, ist der Verzerrungszustand aber geringer als beim Martensit
--> Härte niedriger
Härte in der Reihenfolge abnehmender Werte:
Martensit --> unterer Bainit --> oberer Bainit
Zeichen Sie schematisch ein ZTU-Schaubild für einen 50CrV4. Geben Sie an, wie sich das Schaubild verändert, wenn einen 100CrV4 zu Grunde legen und begründen Sie ggf. auftretende Unterschiede.
Wann und warum kommt es zur Bildung von Restaustenit im Gefüge?
- Es muss ein hoher C-Gehalt vorhanden sein
- Aufgrund von Entmischungen ist C nicht gleichmäßig verteilt. Der im Austenit gelöste C führt aufgrund seiner Fehlanpassung zu einem inneren Druck im Kristallgitter, so dass das Umklappen in krz verhindert wird
- Höherer C-Gehalt verschiebt Umwandlung zu tieferer Temperatur, Mf liegt dann z.T. unterhalb von Raumtemperatur
Sie wollen einen Stempel aus dem Werkstoff 1.2379 in einem Vakuumofen (5bar/ 25m/s Umwälzung) härten. Bitte bestimmen Sie den maximal härtbaren Durchmesser.
Begründen Sie das Auftreten von Zugspannungen im Rand, wenn ein Bauteil durchgehärtet wird.
- Da der Rand schneller abkühlt als der Kern, möchte dieser stärker schrumpfen. Da der Schrumpfprozess durch die geringere Volumenabnahme im Kern behindert wird, resultieren daraus Zugspannungen für den Rand und Druckspannungen für den Kern.
Welches Oxid und warum ist für eine beschleunigte Oxidation verantwortlich?
- Wüstit
- Wüstit ist nicht stöchiometrisch zusammengesetzt, sondern weist ein Metalldefizit auf, so dass permanent Metallatome aus dem Inneren im Wüstit eingelagert werden. Aus diesem Grund wächst die sich bildende Oxidschicht nun sehr viel schneller
Zeichnen Sie schematisch den Verlauf der Ms-Temperatur über der Härtetemperatur und begründen Sie diesen.
- Steigende Härtetemperatur bedeutet eine höhere Austenitisierungstemperatur
- Dadurch ist der Anteil an gelösten C größer und der C-Anteil im Austenit steigt an à C wird stabilisiert und MS sinkt
- Höhere Härtetemperatur geringere Martensit-Starttemperatur
