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WT 04 Eisenwerkstoffe

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Langue Deutsch
Catégorie Histoire naturelle
Niveau Université
Crée / Actualisé 20.05.2013 / 14.05.2014
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https://card2brain.ch/box/wt_04_eisenwerkstoffe1
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Étudier
Welches Ziel verfolgt das Vergüten (Härten + Anlassen) in der Wärmebehandlung?

Das Vergüten soll die Festigkeit bei guter oder verbesserter Zähigkeit angepasst an die Einsatzbedingungen (z.B. schlagartige Beanspruchung) erhöht werden. Achtung: Festigkeit und Zähigkeit begleiten sich nicht, es wird die goldene Mitte gesucht.

Welches Verfahren der Wärmebehandlung wird dazu genutzt, die Härte und die Verschleißfestigkeit im gesamten Querschnitt des Werkstücks zu erhöhen?

Das (durchgreifende Härten) - durch Thermische Verfahren (Randschichthärten-- Martensitbildung) oder durch Thermochemische Verfahren (Einsatzhärten oder Nitrieren)
Was bewirkt das thermische Verfahren der Oberflächenverfahren in der Wärmebehandlung?

Beim thermischen Verfahren werden ohne Veränderung der Zusammensetzung der Randschicht die Härte und die Verschleißfestigkeit an der Oberfläche eines Werkstücks erhöht (Randschichthärten). (siehe vergleichend das thermochemische Verfahren, bei dem sich bei gleichem Ziel jdoch die Zusammensetzung der Randschicht ändert)

Zu welcher Verfahrensgruppe gehören das Nitrieren und Einsatzhärten (Wärmebehandlung)?

Einsatzhärten und Nitrieren gehören zu dem thermochemischen Oberflächenverfahren um die Härte und Verschleißfestigkeit an der Oberfläche eines Werkstoffs zu erhöhen. Mit diesem Verfahren ändert man gezielt die Zusammensetzung der Randschicht (im Gegensatz zu thermischen Verfahren, bei dem die Zusammensetzung gleich bleibt).

Welcher Gefügebestandteil ist maßgeblich für die Steigerung der Härte und Festigkeit von Stahl?

I.d.R. wird eine Martensitbildung angestrebt, um die Härte und Festigkeit von Stahl zu erhöhen.

Aus welchem Grund wird Stahl im Verlauf des Härtens angelassen?

Ohne Anlassen ist der Stahl verspannter und hat dadurch eine geringer Lebensdauer. Das Anlassen erfolgt bei niedrigerer Anlasstemperatur (Stähle: ca. 150°C-200°C)
Was bedeutet Abschrecken im Zusammenhang der Wärmebehandlung?

Abschrecken ist das Abkühlen des Werkstoffs mit einer Abkühlgeschwindigkeit v, die größer/gleich der kritischen Abkühlgeschwindigkeit vk (vk: kritische Abkühlgeschwindigkeit- ein Stahlkennwert abhängig von der Stahlzusammensetzung) ist

Erkläre sowohl den Ablauf des Randschichthärtens als auch die daraus folgenden Eigenschaften des Werkstoffs, den gebildeten Gefügebestandteil als auch Beispiele für das Verfahren.
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Ablauf: Erwärmen der Randschicht durch stark gebündelte Wärmezufuhr (Induktion), sofortiges Abschrecken Gefüge: Martensitbildung, gehärtete Randschicht Eigenschaften des WT nach dem Verfahren: harte und verschleißfeste Randschicht, zäher/ weicher Kern, gute Dauerfestigkeit Bsp.: Induktions-, Flamm- und Laserhärten

Erkläre sowohl den Ablauf des Einsatzhärtens als auch die daraus folgenden Eigenschaften des Werkstoffs, den gebildeten Gefügebestandteil als auch Beispiele für das Verfahren.
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Ablauf. Aufkohlen der Randschicht (der Kern hat anschließend weniger C), Härten, Anlassen Gefüge: Martensitbildung, gehärtete Randschicht Eigenschaften: harte Randschicht, sehr zäher Kern, gute Dauerfestigkeit Bsp: Pulver-, Gas- und Salzbadaufkohlen

Erkläre sowohl den Ablauf des Nitrierens als auch die daraus folgenden Eigenschaften des Werkstoffs, den gebildeten Gefügebestandteil als auch Beispiele für das Verfahren.

Ablauf: Erwärmen in stickstoffabgegebenen Mitteln bei 500°C bis 600°C (im festen Zustand, Stickstoff muss eindiffundieren) Gefüge: Nitridbildung, naturharte Randschicht Eigenschaften: sehr harte Randschicht, zäher Kern, gute Dauerfestigkeit, verbesserte Korrosionsbeständigkeit Bsp: Gas-, Plasma-, Salzbadnitrieren
Nennen Sie verschiedene Eisenwerkstoffe und deren Kohlenstoffgehalt
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0,1-0,5 % Allgemeine Baustähle, 0,25-0,6 % Vergütungsstähle, 0,5-2,2 % Werkzeugstähle, von 0-2,06 % : Stähle (Knetlegierungen plastisch verformbar) von 2,06-5 %: Gusseisen (Gusslegierungen plastisch nichts verformbar)

Was sind die Eigenschaften von Ferrit?

*Kohlenstoffgehalt ist temperaturabhängig (bei RT: 0,002 %, bei 723°C: 0,02 %) *Alpha-Mischkristall *krz-Gitter *sehr weich und verformbar * magnetisch

Was sind die Eigenschaften von Austenit?

*Kohlenstoffgehalt ist temperaturabhängig (bei 723°C: 0,8 %, bei 1147 %: 2,0 %) *Gamma-Mischkristall *kfz-Gitter *weich und verformbar * unmagnetisch

Was sind die Eigenschaften von Zementit?

*Kohlenstoffgehalt: 6,67 % *intermetallische Verbindung Fe3C *rhomboedrisches Gitter *sehr hart und spröde *magnetisch
Woraus besteht Lederburit und welche Eigenschaften besitzt es?

*Kohlenstoffgehalt: 4,3 % * Kristallgemisch aus Ferrit und Zementit *krz-Gitter

Was beschreibt Linie I beim ZTU-Diagramm?
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die Linie I entspricht einer Abkühlgeschwindigkeit, die höher als die obere kritische Abkühlgeschwindigkeit ist (innerhalb von 80 Sekunden von 830°C auf 220°C). Aus Austenit entsteht Martensit mit einer sehr hohen Härte (850 HV) (Sprödigkeit sehr hoch)

Was beschreibt die Linie II beim ZTU-Diagramm?
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führt zu einem Gefüge, was aus 30 % Bainit (eine spezielle Perlitsorte) und zu 70 % aus harten Martensit besteht (680 HV)

Was beschreibt Linie III beim ZTU-Diagramm?
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*Bei 620°C: 75 % Perlit, 25 % Austenit *bei 520°C: 75 % Perlit, 24 % Bainit, 1 % Austenit, *bei 200°C: 75 % Perlit, 24 % Bainit, 1% Martensit (mittlere Härte von 340 HV)
Was beschreibt Linie IV beim ZTU-Diagramm?
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langsame Abkühlgeschwindigkeit, bei der bei 700°C Austenit komplett zu Perlit wird und sich gar kein Martensit bildet. Deswegen ist es sehr weich ( 241 HV) und entspricht dem Eisen-Kohlenstoff-Diagramm (braucht 8 Stunden zum Abkühlen)

Welche Eigenschaften können durch die Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen verändert werden?

* die Festigkeit (Re, Rp, Rm) *die Härte (HB, HV, HRC) *die Verformbarkeit (A, Z) *die Zähigkeit *die Dauerfestigkeit *die Zerspannbarkeit

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