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Werkstoffe

Modul Werkstoffe HS22

Modul Werkstoffe HS22

71
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Kartei Details

Karten 71
Sprache Deutsch
Kategorie Metalltechnik
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 31.01.2023 / 25.02.2024
Weblink
https://card2brain.ch/box/20230131_werkstoffe
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Nenne die gängigsten Kristallgitter-Arten. Zeichne jede Kristallgitter-Art auf. Nenne ausserdem zu jeder Kristallgitter-Art folgende Sachen:

  • Die Anzahl ganzer Atome
  • Die Koordinationszahl
  • Die Anzahl Gleitsysteme
  • Beispiel Metalle
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  • Kubisch raumzentriertes Kristallgitter (krz):
    • Anzahl ganzer Atome: 2
    • Koordinationszahl: 8
    • Anzahl Gleitsysteme: 12
    • Beispiel Metalle: Ferrit, Beta-Ti, Cr, Mo, W,
  • Kubisch flächenzentriertes Kristallgitter (kfz):
    • Anzahl ganzer Atome: 4
    • Koordinationszahl: 12
    • Anzahl Gleitsysteme: 12
    • Beispiel Metalle: Austenit, Al, Cu, Ni, Au, Ag, Pt, Pb, Beta-Co
  • Hexagonales Kristallgitter oder hexagonal dichtestete Kugelpackung (hdp):
    • Anzahl ganzer Atome: 6
    • Koordinationszahl: 12
    • Anzahl Gleitsysteme: 3
    • Beispiel Metalle: Alpha-Ti, Zn, Mg, Be, Alpha-Co

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Ordne die Zahlen im Gefügebild den Begriffen zu:

Nr. 1 -> Grosswinkelkorngrenze

Nr. 2 -> Kleinwinkelkorngrenze

Nr. 3 -> Elementarzelle

Nr. 4 -> Subkörner

Nr. 1 - 4 -> Kristallgitter

Erläre den Begriff "Gleitsyteme".

Anzahl der Gleitebenen eines Kristallgitters. Umso grösser die Anzahl Gleitsysteme, umso besser ist die Umformbarkeit.

Erläre den Begriff "Packungsdichte".

Verhältniss zwischen dem Volumen der Atome in einer Elementarzelle mit dem Volumen der Elementarzelle.

Erläre den Begriff "Koordinationszahl".

Anzahl nächster Atome im Kristallgitter.

Erläre den Begriff "Elementarzelle".

Kleinste Einheit eines Kristallgitters.

Erläre den Begriff "Korngrenze".

Grenze zwischen den Körnern. Verschieden ausgerichtete Kristallgitter treffen aufeinander.

Erläre den Begriff "Phase".

Homogene Körper (z.B. Kristall) mit etwa konstanten Eigenschaften.

Erläre den Begriff "Kristall / Korn".

Bereich eines gleichgerichteten Kristallgitters.

Erläre den Begriff "Kristallgitter".

Geordneter atomarer Aufbau eines kristallinen Materials.

Erläre den Begriff "Gefüge".

Mikroskopischer Aufbau: Anordung der Kristalle und Kristallkörner.

Erläre den Begriff "Struktur".

Bau und Gliederung der Materie.

Nenne die gängigsten Eigenschaften von Werkstoffen. Nenne auch ein paar Beispiele zu jeder Eigenschaft.

  • Physikalische Eigenschaften: Dichte, Schmelztemperatur, Thermische Längenausdehnung, Wärmeleitfähigkeit
  • Mechanisch-technische Eigenschaften: Festigkeit, Härte, Verformbarkeit
  • Fertigungstechnische Eigenschaften: Giessbarkeit, Kaltumformbarkeit, Schmiedbarkeit, Spanbarkeit, Schweissbarkeit, Härtbarkeit
  • Chemisch-technische Eigenschaften: Korriosionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Brennbarkeit

Welche Bindungsarten gibt es? Nenne zu jeder Bindungsart die beteiligten Elemente und die Vorgänge in der Elektronenhülle.

  • Kovalentebindung: Nichtmetall + Nichtmetall; Bildung gemeinsamer Elektronenpaare
  • Ionenbindung: Metall + Nichtmetall; Elektronenübergang
  • Metallbindung: Metall + Metall; Abgabe von Elektronen

Zeichne die Übersicht der Werkstoffe auf.

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Welche Arten von Stoffen gibt es? Nenne auch Beispiele zu jeder Art von Stoffen.

  • Naturstoffe + Rohstoffe: Erze, Erdöl, Holz, Edelmetalle
  • Werkstoffe: Metalle, Verbundstoffe, Keramik, Kunststoffe
  • Fertigprodukte
  • Hilfsstoffe: Wasser, Luft, Öl, Säuren

Welche Arten von Fehlern gibt es in Kristallgittern?

  • Leerstelle: Ein Atom fehlt (ist leer) -> Verzerrung Gitter
  • Fremdatom: Falsches Atom an Platz von richtigem Atom -> Verzerrung Gitter
  • Zwischengitteratom: Ein Atom ist zwischen den Gittern -> Verzerrung Gitter
  • Versetzung: Reihe von Atomen hört plötzlich auf, ist versetzt -> Verzerrung Gitte

-> Verzerrungen erhöhen Spannung -> Erhöht die Festigkeit

Was ist der Gittertyp von Eisen?

Ferrit: krz

Austenit: kfz

Was ist der Gittertyp von Aluminium?

kfz

Was ist der Gittertyp von Kupfer?

kfz

Was ist der Gittertyp von Titan?

Alpha-Ti: hdp

Beta-Ti: krz

Was ist der Gittertyp von Nickel?

kfz

Was ist der Gittertyp von Magnesium?

hdp

Was ist der Gittertyp von Zink?

hdp

Erkläre den Begriff "Legierung".

Legierungen sind Stoffgemische mit metallischen Eigenschaften. In der Technik werden meist nicht reine Metalle verwendet, sondern Legierungen. Durch Zusatz anderer Elemente können die Eigenschaften, wie z.B. Festigkeit, verbessert werden.

Welche Legierungsstrukturen gibt es?

  • Fast reine Kristalle
  • Mischkristalle
  • Intermetallische Phasen

Welche Arten von Mischkristallen gibt es?

  • Substitutionsmischkristall
  • Einlagerungsmischkristall

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Erstelle aus den folgenden Abkühlkurven ein Zustandsdiagramm. Beschrifte auch die Linien und die verschiedenen Bereiche.

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Wie lautet die Formel für das Hebelgesetz?

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Achtung: a steht für Schmelze, und b steht für Mischkristalle!

Immer umgekehrt denken!

Was definiert eine eutektische Legierung?

  • im Flüssigen mischbar
  • im Festen nicht mischbar
  • Eutektikum = geordnete Entmischung

Welche mechanische Beanspruchungsarten gibt es?

  • Zugbeanspruchung
  • Druckbeanspruchung
  • Schub- oder Scher- beanspruchung
  • Biegebeanspruchung
  • Torsionsbeanspruchung

Ein Werkstoff mit einer Fläche von 20mm2 wird mit einer Kraft von 100N beansprucht. Nenne die Spannung in [N/mm2], [Pa] und [Bar].

Spannung = F / A = 5 N/mm2 = 5'000'000 Pa = 5MPa = 50 Bar

Zeichne ein Spannungs- Dehnungs-Diagramm ohne ausgeprägter Streckgrenze. Benenne auch die wichtigsten Merkmale der Kurve.

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Re: Streckgrenze

Rp0.2: 0.2 %-Dehngrenze

Rm: Zugfestigkeit

A: Bruchdehnung

Zeichne ein Spannungs- Dehnungs-Diagramm mit ausgeprägter Streckgrenze. Benenne auch die wichtigsten Merkmale der Kurve.

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Re: Streckgrenze

Rp0.2: 0.2 %-Dehngrenze

Rm: Zugfestigkeit

A: Bruchdehnung

Wie lautet die Formel für die Spannung?

Spannung = F / A

Wie lautet die Formel für die Dehnung?

Dehnung = delta l / l0

delta l = Längenänderung

l0: ursprüngliche Länge

Wie lautet die Formel für das E-Modul?

E = delta Spannung / delta Dehnung

Was passiert bei einer plastischen Verformung gegenüber einer elastischen Verformung?

Die Atome werden bleibend verschoben entlang der Gleitebene.

Was ist Rekristallisation und wozu wird es verwendet?

Bei der Rekristallisation wir ein kaltumformter Werkstoff geglüht. Dabei werden die verzertten Kristallgitter wieder neu, unverzerrt, angeordnet. Dabei nimmt die Zugfestigkeit wieder ab und die Verformbarkeit wieder zu.

Welche Häreprüfverfahren gibt es und was sind die Eindringkörper? Nenne auch deren Anwendungsgebiete.

  • Brinell: Kugel aus Hartmetall; Nicht gehärteter Stahl + gehärteter Stahl
  • Vickers: Pyramide aus Diamant; Nicht gehärteter Stahl + gehärteter Stahr + Nitrierstahl + Hartmetalle
  • Rockwell: Kegel aus Diamant; Nicht gehärteter Stahl + gehärteter Stahr + Nitrierstahl

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