Werkstoffkunde

Einhärtbarkeit ist die unter idealen Bedingungen höchste erreichbare Einhärungstiefe. Sie hängt im Wesentlichen vom Gehalt der Legierungselemente ab, da diese die kritische Abkühlgeschwindigkeit beeinflussen.

Aufhärtbarkeit ist die unter idealen Bedingungen durch Härten erreichbare Härte. Hängt im Wesentlichen vom Kohlenstoffgehalt ab. Das Aufhärteverhalten ist durch den Kohlenstoff des Austenits bestimmmt - je mehr Kohlenstoff desto härter die Randschicht.

Durch das Losreißen der Versetzungen von den Atomwolken (Cottrell Wolken) entsteht die ausgeprägte Streckgrenze und die Lüdersdehnung.

-> Sie bezeichnet (im ) den Bereich des Fließens beinäherungsweise konstanter Spannung.

-> Innerhalb dieses Bereichs nimmt die Spannung keinen
definierten Wert an, sondern schwankt um einen bestimmten
Wert.

-> Es gibt so lange keinen Spannungsanstieg bis das Loßreißen über die gesamte Messlänge stattgefunden hat.

Duktilität ist die Eigenschaft eines Werkstoffes, sich unter Belastung plastisch zu verfomen, bevor er versagt.

Als Gefüge wir der Aufbau eines Werkstoffs bezeichnet, welcher durch Größe, Form, Anordnung und Volumenanteil der Kristallite, die durch Korn und Phasengrenzen getrennt sind, gegeben ist.

Phasen sind durch Grenzflächen getrennte Teilchen eines heterogenen Systems mit in sich homogenen Eigenschaften.

Als Textur eines polykristallinen Werkstoffs bezeichnet man alle Abweichungen von der regellosen Orientierung der Kristallite.

Festigkeit ist der Widerstand gegen Rissausbreitung, Verschleiß und plastische Verformung.

- aus Spannungs-Dehungs-Diagramm zu entnehmen

Einflussgrößen: Werkstoff, Werkstoffzustand, Temperatur, Belastung und Belastungsgeschwindigkeit

Unter Härten versteht man eine Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit durch gezielte Änderung und Umwandlung des Gefüges.

Beispiele: 

- Umwandlungshärtung (wichtigste)

Austenitisieren + Abkühlen --> Umwandlung des Austenits in Martensit und ggf. Bainit.

- Ausscheidungshärtung

- Kaltverfestigung

Ömi: Liegt oberhalb von 0,4 x Ts an einem Werkstoff eine Spannung an, so bewirkt das Klettern von Stufenversetzungen zeitabhängige Verformung die als Kriechen bezeichnet wird.

Unter Kriechen versteht man irreversible (plastische) Verformungsprozesse unter konstanter äußerer Belastung, die bis zum Bruch des Bauteils führen können. 

Kriechvorgänge sind im hohen Maße Temperaturabhängig. 

Kriechen ist ein kontinuierlicher, zeitabhängiger Vorgang.

Kriecherscheinungen treten erst oberhalb der Kristallisationstemperatur und im besonderem Maße oberhalb der Rekristallisationstemperatur auf (T> 0,3 ... 0,4 * Ts)

Stahl bei 500°C / Blei bei Raumtemperatur

man unterscheidet primäres, sekundäres und tertiäres Kreichen

Polymorphie ist die Eigenschaft, dass eine Substanz in verschiedenen Erscheinungsformen (Modifikationen) vorkommen kann. Diese sind aus den gleichen Atomen aufgebaut, unterscheiden sich aber in der räumlichen Anordnung ihrer Struktur und haben somit unterschiedliche Eigenschaften. Unterschiedliche Gitterstrukturen können sich durch Einflüsse wie Druck und/oder Temperatur bilden

Quasiisotropie beschreibt ein richtungsunabhängiges Verhalten.

(wenn die verschiedenen Körner in einem Werkstoff regellos ausgerichtet sind)

Das Spannungsarmglühen erfolgt mit dem Zweck, im Werkstück innere Spannungen abzubauen. Es wird bei Stahl meist in einem Temperaturbereich von 550 bis 650°C durchgeführt, wobei der Werkstoff den Spannungen entsprechend plastisch zu fließen beginnt.

- unterhalb AC1 (unterhalb der Austenibildung)

-  Spannungen sind oft Folge einer Ungleichmäßigen Abkühlung, z.B. nach dem Giesen, Schweißen    oder Schmieden.

- Die Spannungen können nur verringert und nicht komplett entfernt werden.

- ohne wesentliche Änderung der vorliegenden Eigenschaften

Durch das Weichglühen wird ein verfestigter Gefügezustand wieder entfestigt. Dies geschieht bei einer Temperatur von 650 - 750 ºC.

Ziele: bessere Kaltverformbarkeit oder Zersparnbarkeit. Verringert die Härte.

Anwendungsbeispiele: Stanzen, Walzen, Drahtziehen

Vorgang: Erhitzen ► Temperatur halten ► vollständige Gefügeumwandlung ► langsam abkühlen

Zähigkeit beschreibt den Widerstand gegen Risseinleitung, Rissausbreitung und Bruch unabhängig davon welcher Mechanismus zum Bruch führt.

Cottrell Wolken sind Ansammlungen von interstitiell gelösten Fremdatomen bevorzugt im Verzerrungsfeld einer Stufenversetzung.

Durch sie tritt im Spannungs-Dehungs-Diagramm eine Obere und untere Streckgrenze in Erscheining.

- Schadensuntersuchung

- Überwachung von Fertigung und Montageprozessen

- Werkstoffzustandsbeschreibung

Die Gleitebenen bilden in einem Kristall die Ebenen zwischen Atomlagen mit dichtester Packung und großem Schichtabstand. In ihnen findet bei Verformung die Versetzungsbewegung statt, da die relativ kleinste kritische Schubspannung benötigt wird.

Metalle die bei konstantem Druck temperaturabhängig ihre Gitterstruktur ändern können.

Kristalle sind Anordnungen von Atomen deren Abstände sich regelmäßig wiederholen. Es gilt Kristallstruktur = Gitterstrucktur

Unter Härte eines Körpers versteht man den Widerstand den dieser dem Eindringen eines härteren Prüfkörpers entgegensetzt.

• Geringe Energieaufnahme
• Plötzliches einsetzen 
• Hohe Rissausbreitungsgeschwindigkeit
• Bruchfläche mit kristallines aussehen

- hohe Energieaufnahme

- Bruchfläche weist Wabenstruktur auf 

- Längen der Diagonalen

- "Eindrucktiefe"

Begründung.

Das Penetrationsverfahren (Farbeindringverfahren) falls das Grobblech aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff besteht.

Allerdings sind nur Oberflächenfehler auffindbar.

Falls es ein ferromagnetischer Werkstoff ist dann das magnetische Streuflussverfahren (außer austenitischer Stahl). Rissedürfen nicht parallel zu den Feldlinien laufen.

• Hochlage: duktiler Bruch
• Tieflage:    Spödbruch

siehe Bild

HV aus UCI = Härtewert der durch Umwertung der Resonanzfrequenzverschiebung (delta)f mit Hilfe von Referenzproben bekannter Vickershärte gewonnen wird.

Die Höhendifferenz der Hammerschneide wird ermittelt zwischen Ihrem fixen Punkt und nach dem Durchschlagen der Probe. Die Kerbschlagarbeit wird dann abgelesen und nicht "gemessen".

Sie beginnen an den Korngrenzen.

Durch fehlerhafte Wärmebehandlungen können die Korngrenzen geschwächt werden. Der Riss entsteht dann entlang dieser Korngrenzen.

• Temperatur (nur bei Krz)
• Mehrachsigkeit
• Beanspruchungsgeschwindigkeit

Es lässt sich für alle elektrisch leitfähigen Werkstoffe anwenden und eignet sich sowohl zur Fehlerprüfung als auch zur Werkstoffcharakterisierung z.B. Härte, Vergütung.

-Rissprüfung

-Schichtdickenmessung

-Prüfung der Materialeigenschaften

siehe Bild

1. Primäres Kriechen (Übergangskriechen) - Die Kriechrate nimmt ab und die Versetzungen nehmen zu. Der Widerstand gegen Verformung wird größer.

2. Sekundäres Kriechen (stationäres Kriechen) - Die Kriechrate ist konstant. Es ist durch ein dynamisches Gleichgewicht zwischen verformungsbedingten Verfestigungs- und thermisch aktivierten Entfestigungsvorgängen gekennzeichnet.

3. Tertiäres Kriechen (beschleunigtes Kriechen) - Beschleunigte Kriechrate. Langsam bilden sich Kichsporen und der Querschnitt nimmt ab. Die Spannung im Restquerschnitt steigt.