eisen

stähle

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Kartei Details

Karten 88
Sprache Deutsch
Kategorie Übrige
Stufe Grundschule
Erstellt / Aktualisiert 09.01.2014 / 08.05.2019
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Annealing (Weichglühen)

Durch Weichglühen erhält das Material wieder seine ursprüngliche Duktilität (Verformbarkeit) zurück

Hot Working

Bearbeitung des Materials oberhalb der Weichglühtemperatur. In der Regel geht der Prozess mit einem Phasenübergang (Strukturwechsel) einher.

Precipitation Hardening (Ausscheidungshärtung)

Für Härtung des Materials werden Elemente wie Titan, Aluminium oder Wolfram hinzugefügt, die beim Abkühlen der Schmelze metastabile Mischphasen bilden und zur Härtung der Legierung führen.

Korrosions Prozess

Elektrochemische Reaktion, vergleichbar mit einer Batterie, auch als Galvanik bekannt

galvanische Korrosion

elektrochemische Spannungsreihe(Edel-/unedle Metalle) Wenn sich zwei Legierungen mit einem Unterschied von 0,2V in einem Elektrolyten(Wasser) berühren, findet Korrosion aufgrund des elektrochemischen Potentials statt.

generelle Korrosion

wenn Material über seine ganze Oberfläche verrostet.Meistens wird durch Verletzung der Oberfläche eine galvanische Microzelle generiert, wodurch sich die Korrosion ausbreitet.

Lochfraß Korrosion (Pitting)

lokale Korrosion, welche die weitere Umgebung nicht angreift, jedoch in die Tiefe des Materials geht (Lochfraß). Sehr gefährliche Art der Korrosion.

Spaltkorrosion (Crevice Corrosion)

vergleichbar mit Lochfraß, jedoch entlang eines kleinen Spalt/Riss. Ebenfalls lokal und setzt sich in der Tiefe des Materials fort

Microbiologically Influenced Corrision (MIC)

Korrosion wird durch Absonderungen der Mikroorganismen oder Abdichtung gegen Umgebung hervorgerufen. IdR Lebensmittelindustrie

Spannungsriss-Korrosion (Stress-Corrosion cracking)

Abhängig von der Beschaffenheit des Material, Temperatur, mechanische Belastung, Reaktivität der Umgebung. Korrosion entsteht entlang der Mkrorisse/Korngrenzen im Kristallgefüge

Intergranulare Korrosion

Korrosion entlang der Korngrenzen durch chemische Umwandlung. Z.B. Carbid-Bildung beim Schweißen

metallische Materialien - Bestandteile von Legierungen

Legierung kann man mit einem Kochrezept gleichsetzen. Je nachdem wie man das Rezept verändert. kommen unterschiedliche Eigenschaften des Materials heraus. Z. B. mehr Chilli=schärfer

Eisen (Fe)

sehr häufiges Element, daher günstig. In der Regel sind die meisten Legierungen auf Eisen basierend. Kohlenstoffstahl, Stahllegierungen als Bsp.

Chrom (Cr)

AB 10,5% Chromanteil dürfen sich Legierungen rostfrei nennen. IdR. ist der Gehalt bei 16-18% Cr. Je höher der Anteil, desto höher=Schutz vor oxidativer Korrosion. Passivierungsschicht bildet sich aus Chromoxid

Nickel (Ni)

Dient entweder als Legierungsbestandteil ode - basis. Ni ist ein Austenite-Bilder, d.h. die Kristallstruktur nimmt eine flächenzentrierte Struktur (Austenite). IdR. 10-14%. Je höher Nickelgehalt, desto beständiger gegen Spannungsriss-Korrosion.Ab45%immun

Kohlenstoff (C)

Erhöht Stärke/Härte der Legierung, jedoch wird gleichzeitig die Duktilität vermindert. Je höher der C-Anteil, desto kritischer die Carbid-Bildung beim Schweißen.

Molybdän (Mo)

teures Element, verhindert bei steigendem Gehalt den Lochfraß in Legierung, bei hochlegierten Materialien ist 6-7% Anteil. Erhöht generell Korrosionsbeständigkeit bei hochkorrosiven Medien.

Schwefel (S, Sulfur)

erhöht die Bearbeitbarkeit des Materials, verbessert die Schweißbarkeit

Stickstoff (N, Nitrogen)

festigt und unterstützt die Stabilität der austenitischen Struktur. Deutliche Verbesserung der Yield Strength bei erhöhtem N-Anteil.

Kupfer (Cu, Copper)

wird verwendet, wenn die Legierung in reduzierender Umgebung eingesetzt wird. Verbessert auch die Bearbeitung bei hohen Temperaturen (Hot Working)

Mangan (Mn)

sehr vielseitiges Element, dass jedoch am meisten in Zusammenarbeit mit Schwefel für die Duktilität der Legierung zuständig ist

Titan (Ti)

bildet mit Kohlenstoff eher Carbid als Chrom+verhindert dadurch Chromcarbid-Bildung(=Verlust des Korrosionsschutzes). Dient auch als Härtungselement für die Precipations-Härtung

Niobium (Nb)

fängt wie Titan die Carbid-Bildung von Chromcarbid ab

Wolfram (W, Tungsten)

wird hauptsächlich für die Prezipitations-Härtung aufgrund seines hohen Schmelzpunktes verwendet

Tantal (Ta)

fängt ebenfalls die Carbid-Bildung von Chrom ab

Aluminium (Al)

dient als Precipitations-Härter für Legierungen

ferrous

beschreibt Legierungen die als Hauptbestandteil Eisen haben (>50%), also eisenbasiert sind. Kohlenstoffstahl, bzw. Stahllegierungen

non-ferrous

sind alle anderen Legierungen, die ein anderes Element als Hauptbestandteil haben, z.B. Nickel-Legierungen

ferritisch

Legierung ist nach Innenzentrierter Kristallstruktur aufgebaut. Ist magnetisch, schlecht in Hochtemperaturanwendung, resistent gegen Spannungsriss-Korrosion, jedoch schlechtere Korrosionsbeständigkeit als austenit. Legierungen, günstiger weil kein Nickel

austenitisch

Legierung= flächenzentrierter Kristallstruktur. Ist nicht magnetisch, sehr duktil, gute Korrosionsbeständigkeit, leicht schweißbar+gut f. Hochtemperaturanwendungen.Kristallstruktur wird durch hohen Nickelgehalt induziert, daher teurer als ferritische Legi

Duplex- Stahl

eine Legierung die sowohl aus ferritischen als auch austenitischen Legierungen besteht. In der Regel 50:50. Verbindet die Eigenschaften beider Legierungen.

superalloys

sind hochgezüchtete Legierungen, die hohen Anteil von Legierungsmetallen besitzen, um die Eigenschaften zu verbessern. In der Regel sinkt dabei der Eisenanteil <50%. Sie gelten dann als non-ferrous Legierungen

Nickellegierungen

gelten als non-ferrous Legierungen und haben einen sehr hohen Nickelanteil, meist >50% bzw. der Nickelanteil= größer als Eisenanteil. Haben sehr gute Korrosionsbeständigkeit, sind ab 45% sogar immun gegen Spannungsriss-Korrosion

Basis-Metalle: Eisen, Nickel, Aluminium, Titan, Kupfer

Legierungs-Metalle: Chrom, Nickel, Molybdän, Mangan, Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel

Basis-Metalle sind der Hauptbestandteil der Legierung, also >50%. Ein Basis-Metall kann gleichzeitig in anderer Legierung auch Legierungs-Metall sein. Legierungs-Metalle sind in geringeren Mengen in Legierung vorhanden um gewisse Eigenschaften zu erzielen

PREN

Pitting resistance equivalent number gibt die Resistenz gegenüber Lochfraß an (es gibt zwei unterschiedliche Formeln 1 für austenistische+duplex Stähle und für austenitische mit hohem Stickstoffgehalt

Definition Austenit-Bildner

wie z. B. Nickel ermöglicht es eine eisenbasierende Legierung von der ferritischen in die austenitische Struktur zu überführen. Legierungsbeispiel wäre 316 Edelstahl

Definition Carbid

verschiedene Metalle wie Titan, Tantal, Chrom bilden mit Kohlenstoff Carbide. Carbide sind sehr harte Materialien, werden daher oft als Oberflächenbeschichtung verwendet, um diese zu härten.

Definition Chromcarbid

Zugabe von Titan, Tantal od.Niobium verhindern Bildung von Chromcarbid, da diese Metalle schneller Carbide bilden als Chrom

bildet sich bei höheren Temperaturen+scheidet sich ab. IdR auf atomarer Ebene (intergranulare Korrosion). Durch Chromentzug wird Korrisionsschutz der Legierung herabgesetzt.

Definition: Duktilität

ist Verformbarkeit(Weichheit) eines Materials.Z. B. das Verformen eines Nudelteigs. Desweiteren beschreibt der Term die maximale Wegstrecke bis das Material reißt.

Definition Härte

ist die Resistenz bis ein Material eine Verformung eingeht