Werkstofftechnik 2
Uni Siegen
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Set of flashcards Details
Flashcards | 105 |
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Language | Deutsch |
Category | Technology |
Level | University |
Created / Updated | 21.06.2014 / 31.07.2014 |
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Was ist das Diffusionsglühen?
Das Diffusionsglühen (auch Homogenisieren genannt) soll örtliche Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung (Seigerung) ausgeglichen werden.
Temperatur: 1000-2000°C im gamma-Gebiet.
Von welchen drei Faktoren hängt die Wärmebehandlung im Ungleichgewichtszustand ab?
- Chemische Zusammensetzung der Stähle
- Kühlmedium (Wasser, Öl, Luft)
- Größe und Form des Bauteils
Was sind die beiden wichtigsten Verfahren zur Umwandlungshärtung im Stahl?
- Ausscheidungshärtung= Abschrecken + Auslagern
- Umwandlungshärtung= Martensitbildung + Anlassen (Ferrit- und Karbidbildung)
Je höher die Anlasstemperatur ist, desto.....?
Wann tritt Martensit bei der Abkühlung auf?
Das erste Auftreten des Martensits erfolgt bei der unteren kritischen
Abkühlgeschwindigkeit UK. Ab der oberen kritischen Abkühlgeschwindigkeit OK
wird ausschließlich Martensit gebildet.
Wie sieht Martensit im Schliffbild aus?
platten- und nadelförmiges homogenes Gefüge.
Wie wirkt sich die Zugabe von Legierungselementen auf die Umwandlung aus?
Durch Zugabe von LE wird meist der Diffusionskoeffizient des Kohlenstoffs herabgesetzt. Der Stahl wird somit unwandlungsträger, sprich die "Umwandlungsnasen" im ZTU-Diagramm verschieben sich nach rechts.
LE verbessern somit die Härtbarkeit!
Wie unterscheiden sich wasser-, öl- und lufthärtende Stähle?
(Bild)
Wasserhärtend: die notwendigen Abkühlgeschwindigkeiten werden bei größeren Querschnitten nur noch an der Oberfläche erreicht --> hohe Randhärten bei hoher Kernduktilität (Schalenhärter)
Ölhärtend: größere Einhärtung
Lufthärtend: sehr niedrige kritische Abkühlgeschwindigkeit erlaubt Durchhärten auch großer Querschnitte an der Luft
Wie wirkt sich die Kohlenstoffkonzentration auf die Umwandlungsreaktionen aus? Wieso?
Wann entsteht das sogenannte Restaustenit?
Kohlenstoff verzögert die diffusionskontrollierten Umwandlungsreaktionen. Zudem sinken die Temperaturen der Martensitbildung (Ms und Mf).
Begründung: Die Verzerrungsenergie ist um so größer, je höher die C-Konzentration ist.
Konsequenz: Ab C-Konzentration ab 0,7% liegt die Mf-Temperatur unterhalb der RT. Somit bleibt Austenit im Gefüge erhalten
Was beobachtet man bei Proben mit ansteigender C-Gehalt über 0,7%? Wieso?
Da der Austenit weicher ist als Martensit nimmt die Härte von Proben die aus dem Austenitgebiet auf RT abgeschreckt werden mit zunehmendem C-Gehalt wieder ab.
Wie kann man die Härteabnahme von Stählen mit C-Gehalt>0,7% vermeiden?
Dies kann passieren, in dem eine Austenitierung übereutektoider Stähle nur etwas oberhalb von A1 erfolgt. Damit bleibt Zementit erhalten und die gelöste C-Konzentration ist auf Werte unter 0,9% beschränkt.
Wie charakterisiert sich der sogenannte Jominy-Test?
Eine zylindrische Probe wird austenitisiert und an der Stirnfläche durch Wasser abgeschreckt. Die Abkühlgeschwindigkeit nimmt bei dieser Stirnabschreckung mit zunehmendem Abstand von der Stirnfläche ab, so dass lokal im kontinuierlichen ZTU-Diagramm unterschiedliche Abkühlkurven durchlaufen werden.
Wie lauten die 5 Verfahren zur Umwandlungshärtung?
- Direkthärtung
- Warmbadhärtung
- Zwischenstufenvergütung
- Thermomechanische Behandlung
- Tieftemperaturbehandlung
Wie charakterisiert sich die Direkthärtung?
Direkte Abkühlung von Austenitierungstemperatur auf RT.
--> Kann zu starken Wärme- und Umwandlungsspannungen führen
Was ist die Warmbadhärtung?
Zur Vermeidung von Eigenspannungen wird in zwei STufen abgekühlt. In der ersten Stufe dient ein Warmbad (Salz- oder Metallschmelze) mit T>Ms als Kühlmedium. Danach wird eine entsprechende Haltezeit eingehalten u, Wärmespannungen abzubauen. Daraufhin erfolgt die zweite Abühlstufe in welcher die Martensitbildung stattfindet.
(Es wird um die Nase herum wärmebehandelt)
Wie funktioniert die Zwischenstufenvergütung?
Die Abkühlung erfolgt in zwei Stufen. Eine lange Haltezeit führt zur Zwischenstufe (Bainit). Eine anschließende Anlassbehandlung kann dadurch entfallen.
Wie funktioniert die thermomechanische Behandlung?
die thermische Behandlung wird durch gezielte Verformung ergänzt (z.B.: Austenitformhärtung)
Wie charakterisiert sich die Tieftemperaturbehandlung? Mit welchem Zweck?
Zur Vermeidung von Restaustenit wird in flüssigen CO2 (-79°C) oder flüssigen N2(-196°C) mehrere Stunden gehalten.
Wie wird an der Oberfläche eines Bauteils eine hohe Verschleiß- und Erosionsbeständigkeit und im Bauteilinneren eine hohe Festigkeit und Bruchsicherheit erreicht? Wie lauten die 2 Obergruppen dieser Verfahren?
Durch Randschichthärtung:
1. thermische Oberflächenbehandlung
2. thermisch-chemische Verfahren
Wie charakterisieren sich die thermischen Verfahren zur Randschichthärtung? Beispiele?
Wenn die Randschichtzusammensetzung nicht verändert werden soll, kann eine Härtung erfolgen indem man:
- nur den Rand in das Austenitgebiet erwärmt
- nur im Rand die kritische Abkühlgeschwindigkeit erreicht.
Beispiel: Flammhärten, Induktionshärtung, Impulshärtung.
Wie charakterisieren sich die thermisch-chemischen Verfahren zur Randschichthärtung? Beispiel?
Aus einer gasförmigen, flüssigen oder festen Umgebung werden C- und/oder N- oder B-Atome auf die Werkstückoberfläche übertragen, welche dann in die Randschicht diffundieren, was dann in einer Härtung resultiert.
Beispiel: Einsatzhärten, Nitrieren, Karbonitrieren, Plasmanitrieren
Wie funktioniert das Einsatzhärten?
Der Randbereich eines Stahl mit einem C-Gehalt <0,2% wird aufgekohlt auf 0,8%, wo dieser dann gehärtet werden kann.
Was passiert beim Nitrieren?
Es entsteht eine Nitrierschicht, die aus einer dünnen Verbindungsschicht und einer
Diffusionsschicht besteht. In der Diffusionsschicht liegt Stickstoff zwangsgelöst im
Mischkristall vor (hohe Abkühlgeschwindigkeit), oder wird in Form von Nitridnadeln
ausgeschieden. Nitrierstähle enthalten Nitrid- oder Karbonitridbildende Elemente,
deren Verbindungen sehr hart sind und einen guten Verschleißwiderstand
hervorrufen.
Wie kann man das E-Modul von Aluminiumlegierungen erhöhen?
Zugabe von z.B. 15% SiC-Partikel
--> Verbundwerkstoff
Wie lauten die drei verschiedenen Ausscheidungsvorgänge?
1. kohärent
2. teilkohärent
3. inkohärente Aussscheidung