Werkstofftechnik at Hochschule Coburg

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Warum wird in der Stahlherstellung gefrischt?

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Vergleichen Sie drei unterschiedliche Härteprüfungsverfahren anhand von Prüfkörper, Ablauf
und den prüffähigen Werkstoffen.

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Beschreiben Sie die Entstehung eines martensitischen/bainitischen Gefüges!

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. Erläutern Sie wo und wann Kohle bei der Herstellung von Stahl eingesetzt wird?

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Warum ist der Brinellversuch für harte Materialien als Prüfverfahren ungeeignet?

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. Was drückt der Burgersvektor aus?

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Beschreiben Sie den Kerbschlagbiegeversuch!

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Was versteht man unter Perlit? Wie ist dieses Gefüge aufgebaut?

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Welche Auswirkungen haben viele Keime in der Schmelze?

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Was versteht man im Allgemeinen unter einer Wärmebehandlung?

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Welchen Einfluss haben Legierungselemente auf den Stahl?

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Wie heißt der Punkt an der sich die Liquidus- und Soliduslinie treffen?

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Werkstofftechnik

Warum wird in der Stahlherstellung gefrischt?

Durch das einblasen von Sauerstoff wird der Kohlenstoffgehalt sowie der von weiteren
Begleitelementen herabgesetzt (O reagiert mit C, Si, Mn, P).

Werkstofftechnik

Vergleichen Sie drei unterschiedliche Härteprüfungsverfahren anhand von Prüfkörper, Ablauf
und den prüffähigen Werkstoffen.

Brinell HBW:

Hartmetallkugel

Ablauf: Druckstempel wirkt mit der festgelegten Kraft auf den Eindringkörper-> Drückt auf/in Prüfkörper 

Weiche/mittelharte Werkstoffe 

Unlegierter Stahl Al- und CuLegierung


Vickers HV:

Diamantpyramide drückt in die Probe

Universell Einsetzbar; weiche/sehr harte Werkstoffe 

Randschichten Gefügeteile


Rockwell:

Kegel/Kugel

Kegel drückt in das Prüfstück

Weiche/harte Werkstoffe


Shore:

Stahlkegel

Prüfkörper wird mit festgelegter Kraft in das zu prüfende Werkstück gedrückt (DINFestgelegt für ShoreA, B, C, D)

Elastomere Polymere 

PP, PS

Werkstofftechnik

Beschreiben Sie die Entstehung eines martensitischen/bainitischen Gefüges!

Martensit ist metastabiles, diffusionslos entstandes, krz Eisen, das durch ein
Umklappvorgang durch rascher Abkühlung aus dem kfz-Gitter des Austenits entsteht
(Zwangslösung im Mischkristall bei rascher Abkühlung).
Bainit ist ein krz Fe-C-Legierung, die ebenfalls durch ein Umklappvorgang aus dem kfz-Gitter
des Austenits entsteht. Besteht aus den Phasen Ferrit+Zementit – unterscheidet sich jedoch
vom Perlit in Form, Größe und Verteilung.

Werkstofftechnik

. Erläutern Sie wo und wann Kohle bei der Herstellung von Stahl eingesetzt wird?

 Umwandlung Erz zu Roheisen: Zerkleinertes Eisenerz wird mit Koks bestückt 
Einblasen von heißer Luft  Kohle bindet sich mit Sauerstoff  Roheisen bleibt über
 Frischen mit O2 (im Konverter): Lanze bläst Sauerstoff ein  C-Gehalt oxidiert zu CO
 reines Stahl kommt zustande
Resultat unberuhigter Stahl?  Dann ist noch Sauerstoff vorhanden

Werkstofftechnik

Warum ist der Brinellversuch für harte Materialien als Prüfverfahren ungeeignet?

Da die Hartmetallkugel zu weich ist (Stahl 1765 N/mm²)

Werkstofftechnik

. Was drückt der Burgersvektor aus?

Der Burgersvektor charakterisiert die Richtung und Größe der Gitterversetzungen.

Werkstofftechnik

Beschreiben Sie den Kerbschlagbiegeversuch!

Beim o.g. Prüfvorgang wird eine gekerbte Probe1) (U- oder V-förmig), mit der Kerbseite wegwärts vom Pendelhammer, an zwei Widerlagern eines Pendelschlagwerkes angelegt2). Der Pendelhammer wird in die Ausgangsstellung (potenzielle Energie) gebracht. Durch die Betätigung eines Hebels wird ein Mechanismus ausgelöst, welcher den Pendelhammer auf einer Kreisbahn beschleunigen lässt. Dadurch wird die zunächst aufgebrachte potenzielle Energie in kinetische Energie umgewandelt. Diese ist an der Stelle der Probe am größten.

Trifft die Finne auf die eingelegte Probe, so wird ein Teil der kinetischen Energie in Arbeit umgewandelt (siehe Formel) und löst dort Zug- bzw. Druckspannung aus. Jene verrichten am Werkstück eine Verformung bzw. einen kompletten Durchbruch. Die restliche kinetische Energie sorgt dafür, dass der Hammerkopf sich auf der Kreisbahn bis zu einem Wendepunkt weiterbewegt, in welchem die Energie wieder potenziell ist. Der Hammer wiederholt diese Bewegung genau so lange, bis die Bremse betätigt wird. Nach dem Stillstand des Hammerkopfes kann die Schlagarbeit direkt aus der Stellung des Schleppzeigers an der Anzeigeskala abgelesen werden (Kilomondmeter [kpm]). Dieser Wert muss in die gängige Einheit der Arbeit [J] umgerechnet werden.

Werkstofftechnik

Was versteht man unter Perlit? Wie ist dieses Gefüge aufgebaut?

Perlit ist ein lamellar angeordneter, eutektoider Gefügebestandteil des Stahles.
Der Aufbau besteht aus Ferrit + Zementit in streifenförmiger Anordnung durch eutektoiden
Zerfall des Austenits bei 723°C.

Werkstofftechnik

Welche Auswirkungen haben viele Keime in der Schmelze?

Keime = Kristallisationskerne
Keime wachsen zu Dendriten (Tannenbaum)  je mehr Dendrite, desto feinkörniger wird
das Gefüge
(Wald-Tannenbaumfeld-1000 Stück-Stachliger wie 10 Stück)

Werkstofftechnik

Was versteht man im Allgemeinen unter einer Wärmebehandlung?

Verfahren oder Kombination mehrere Verfahren zur Erzeugung mehrere Eigenschaften
und/oder Gefüge. Dabei wird das Werkstück einen Temperatur-Zeit-Regime unterworfen.
Zusätzlich können mechanische oder chemische Einflüsse wirken.

Werkstofftechnik

Welchen Einfluss haben Legierungselemente auf den Stahl?

 Legierungselemente verzögern den Austenitzerfall (Martensitbildung) beim Abkühlen
und beeinflussen so die Einhärtung in die Tiefe.
 Durch Legierungselemente „mildere“ Abkühlung führen zu kleineren
Temperaturunterschieden zwischen Kern und Rand  Eigenspannung ↓ 
Rissgefahr ↓

Bsp.:
 Kohlenstoff: Härteverantwortlich (Martensit); mit zunehmenden C-Gehalt nimmt
Verzerrung des Kristallgitters und damit die Höhe der inneren Spannung zu (Härte
steigt)
 Cr, Ni, Cu, Si, Mo, V: Perlitnase wird zu längeren Abkühlungszeiten verschoben
(Längere Abkühlungszeit)

Werkstofftechnik

Wie heißt der Punkt an der sich die Liquidus- und Soliduslinie treffen?

Eutektischer Punkt
Soliduslinie = unterhalb alles fest
Liquiduslinie = oberhalb alles flüssig

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