Werkstoffkunde Grundlagen an der Hochschule Hannover | Karteikarten & Zusammenfassungen

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TESTE DEIN WISSEN

1. Definition Stahl (S. 2)

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Stähle sind Eisen-Kohlenstoff Legierungen, die ohne Nachbehandlung schmiedbar sind.


Stahl ist ein Werkstoff, dessen Massenanteil an Eisen größer ist als jeden anderen Elementes, dessen Kohlenstoffgehalt < 2% ist und der andere Elemente enthält.

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3. Nennen Sie die Eigenschaften der einzelnen Bindungsarten und einige Beispiele.  

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kovalente Bindungen:

- sehr hohe Schmelzpunkte

- elektrische Nicht-Leiter

- sehr hart

ionische Bindungen:

- schlechter elektrische Leiter

- hart, spröde

- hoher Schmelzpunkt

metallische Bindungen

- sehr gute elektrische Leiter

- hart oder weich

- duktil, verformbar

- hoher Schmelzpunkt

Van-der-Waals Bindungen:

- sehr schlechte elektrische Leiter

- weich

- sehr niedriger Schmelzpunkt

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1. Was ist elastische/ plastische Verformung?

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Elastische Verformung (reversibel) -> Verformung bei der das Material nach der Belastung wieder in seine Ausgangszustand zurückkehrt und sich nicht dauerhaft verformt.

Plastische Verformung (irreversibel) -> Verformung bei der das Material nach der Belastung nicht wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, sondern sich dauerhaft verformt.

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2. Beschreiben Sie den Aufbau von Metallen (Ideal).

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Im festen Zustand bilden Metalle Kristalle, die Atome befinden sich in einer regelmäßigen räumlichen Anordnung. Elementarzelle: kleinste Einheit aus der ein Kristall periodisch aufgebaut werden kann, d.h. ein Kristallgitter ist eine Aneinanderreihung von Elementarzellen. Idealkristall: völlig regelmäßige Anordnung der Gitterbausteine.

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5. Erläutern Sie folgenden Begriffe: Isotropie, Anisotropie, Quasiisotropie, Textur, amorphe Stoffe

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Isotropie: Richtungsunabhängigkeit von Werkstoffeigenschaften

Anisotropie: Richtungsabhängigkeit von Werkstoffeigenschaften (Härte Verformbarkeit, Wärmemeleitung                        usw. von Richtung abhängig)

Quasiisotropie: Kristallite eines Gefüges sind anisotrop, durch statistische Verteilung der räumlichen                                  Anordnung der Kristallite aber makroskopisch isotrop.

Textur: Ausrichtung der Kristallite (z.B. durch Walzvorgänge in langgezogene Lamellen) 

amorphe Stoffe: Atome und Ihre Bindungen sind regellos verteilt -> dennoch keine                                                                     richtungsabhängigen  Eigenschaften. Amorphe Stoffe sind isotrop.



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6. Was ist Allotropie bzw. Polymorphie? Nennen und erläutern Sie ein gebräuchliches Metall. D.h. welche Gitterstruktur, bei welcher Temperatur (kein Zinn)

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Allotropie/Polymorphie): Veränderung der Gitterform abhängig von der Temperatur. 

Beispiel: Alpha-Eisen(20°C), Gamma-Eisen(911°C)

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1. Wovon hängen die Eigenschaften der Werkstoffe ab

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Die Eigenschaften der Werkstoffe hängen ab von:

- der Atom/Molekülart

- dem Bindungstyp

- der Anordnung (amorph(ungeordnet), kristallin(Metalle))

- der Gitterstruktur

- der Zusammensetzung bei Legierungen

- der Anordnung der Legierungselemente

- der Einsatztemperatur

- der Werkstoffverarbeitung

- dem Anteil von Verunreinigungen

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2. Wo/Wie findet plastische Verformung statt? Was sind Gleitebenen?

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Plastische Verformung findet in den Gleitebenen statt, dabei gleiten nicht ganze Kristallebenen ab, sondern es findet innerhalb der Gleitebenen, aufgrund des minimalen Energieaufwands für Verschiebungen, die Versetzungsbewegung statt.

Die Gleitebenen im Kristall sind die Ebenen mit dichtester Packung und größtem Schichtabstand, in Ihnen findet die Versetzungsbewegung statt, da hier die minimalste kritische Schubspannung benötigt wird.

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3. Warum ist Versetzungsbewegung günstiger?

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Die Versetzungsbewegung ist günstiger, da jeweils nur wenige Bindungen aufgebrochen werden müssen, demnach bleibt die Gesamtenergie erhalten aber die erforderliche Schubspannung wird deutlich reduziert.

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4. Versetzungsarten? Burgersvektor? Annihilation?

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Es gibt zwei Versetzungsarten:

- Stufenversetzung

- Schraubenversetzung 

Versetzungen enden an Kristallgrenzen oder Oberflächen.

Burgersvektor  b: Mithilfe des b kann Versetzungslänge und Versetzungsrichtung bestimmt werden.

Annihilation: zwei Versetzungen gleicher Richtung unterschiedlicher Orientierung löschen sich aus und bilden danach einen fehlerfreien Kristallbereich

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5. Was sind Miller‘sche Indizes bzw. wofür werden Sie benötigt? (Richtung, Ebenen, unterschiedliche Klammern) (S.19-23)

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Millersche Indizes sind ein "Werkzeug" zur Beschreibung von Gitterebenen und Gitterrichtungen für die Kristallstrukturanalyse.

[XYZ] bestimmte Richtung 

beliebige Richtung (XYZ) 

bestimmte Ebene {XYZ} 

beliebige Ebene [XYZ] 

negative Achsenabschnitte: Querstrich über dem Index

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2. Nennen Sie die Bindungsarten in der Reihenfolge von stark zu schwach.

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- kovalente Bindungen

- ionische Bindungen

- metallische Bindungen

- Van-der-Waals Bindungen


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Q:

1. Definition Stahl (S. 2)

A:

Stähle sind Eisen-Kohlenstoff Legierungen, die ohne Nachbehandlung schmiedbar sind.


Stahl ist ein Werkstoff, dessen Massenanteil an Eisen größer ist als jeden anderen Elementes, dessen Kohlenstoffgehalt < 2% ist und der andere Elemente enthält.

Q:

3. Nennen Sie die Eigenschaften der einzelnen Bindungsarten und einige Beispiele.  

A:

kovalente Bindungen:

- sehr hohe Schmelzpunkte

- elektrische Nicht-Leiter

- sehr hart

ionische Bindungen:

- schlechter elektrische Leiter

- hart, spröde

- hoher Schmelzpunkt

metallische Bindungen

- sehr gute elektrische Leiter

- hart oder weich

- duktil, verformbar

- hoher Schmelzpunkt

Van-der-Waals Bindungen:

- sehr schlechte elektrische Leiter

- weich

- sehr niedriger Schmelzpunkt

Q:

1. Was ist elastische/ plastische Verformung?

A:

Elastische Verformung (reversibel) -> Verformung bei der das Material nach der Belastung wieder in seine Ausgangszustand zurückkehrt und sich nicht dauerhaft verformt.

Plastische Verformung (irreversibel) -> Verformung bei der das Material nach der Belastung nicht wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, sondern sich dauerhaft verformt.

Q:

2. Beschreiben Sie den Aufbau von Metallen (Ideal).

A:

Im festen Zustand bilden Metalle Kristalle, die Atome befinden sich in einer regelmäßigen räumlichen Anordnung. Elementarzelle: kleinste Einheit aus der ein Kristall periodisch aufgebaut werden kann, d.h. ein Kristallgitter ist eine Aneinanderreihung von Elementarzellen. Idealkristall: völlig regelmäßige Anordnung der Gitterbausteine.

Q:

5. Erläutern Sie folgenden Begriffe: Isotropie, Anisotropie, Quasiisotropie, Textur, amorphe Stoffe

A:

Isotropie: Richtungsunabhängigkeit von Werkstoffeigenschaften

Anisotropie: Richtungsabhängigkeit von Werkstoffeigenschaften (Härte Verformbarkeit, Wärmemeleitung                        usw. von Richtung abhängig)

Quasiisotropie: Kristallite eines Gefüges sind anisotrop, durch statistische Verteilung der räumlichen                                  Anordnung der Kristallite aber makroskopisch isotrop.

Textur: Ausrichtung der Kristallite (z.B. durch Walzvorgänge in langgezogene Lamellen) 

amorphe Stoffe: Atome und Ihre Bindungen sind regellos verteilt -> dennoch keine                                                                     richtungsabhängigen  Eigenschaften. Amorphe Stoffe sind isotrop.



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Q:

6. Was ist Allotropie bzw. Polymorphie? Nennen und erläutern Sie ein gebräuchliches Metall. D.h. welche Gitterstruktur, bei welcher Temperatur (kein Zinn)

A:

Allotropie/Polymorphie): Veränderung der Gitterform abhängig von der Temperatur. 

Beispiel: Alpha-Eisen(20°C), Gamma-Eisen(911°C)

Q:

1. Wovon hängen die Eigenschaften der Werkstoffe ab

A:

Die Eigenschaften der Werkstoffe hängen ab von:

- der Atom/Molekülart

- dem Bindungstyp

- der Anordnung (amorph(ungeordnet), kristallin(Metalle))

- der Gitterstruktur

- der Zusammensetzung bei Legierungen

- der Anordnung der Legierungselemente

- der Einsatztemperatur

- der Werkstoffverarbeitung

- dem Anteil von Verunreinigungen

Q:

2. Wo/Wie findet plastische Verformung statt? Was sind Gleitebenen?

A:

Plastische Verformung findet in den Gleitebenen statt, dabei gleiten nicht ganze Kristallebenen ab, sondern es findet innerhalb der Gleitebenen, aufgrund des minimalen Energieaufwands für Verschiebungen, die Versetzungsbewegung statt.

Die Gleitebenen im Kristall sind die Ebenen mit dichtester Packung und größtem Schichtabstand, in Ihnen findet die Versetzungsbewegung statt, da hier die minimalste kritische Schubspannung benötigt wird.

Q:

3. Warum ist Versetzungsbewegung günstiger?

A:

Die Versetzungsbewegung ist günstiger, da jeweils nur wenige Bindungen aufgebrochen werden müssen, demnach bleibt die Gesamtenergie erhalten aber die erforderliche Schubspannung wird deutlich reduziert.

Q:

4. Versetzungsarten? Burgersvektor? Annihilation?

A:

Es gibt zwei Versetzungsarten:

- Stufenversetzung

- Schraubenversetzung 

Versetzungen enden an Kristallgrenzen oder Oberflächen.

Burgersvektor  b: Mithilfe des b kann Versetzungslänge und Versetzungsrichtung bestimmt werden.

Annihilation: zwei Versetzungen gleicher Richtung unterschiedlicher Orientierung löschen sich aus und bilden danach einen fehlerfreien Kristallbereich

Q:

5. Was sind Miller‘sche Indizes bzw. wofür werden Sie benötigt? (Richtung, Ebenen, unterschiedliche Klammern) (S.19-23)

A:

Millersche Indizes sind ein "Werkzeug" zur Beschreibung von Gitterebenen und Gitterrichtungen für die Kristallstrukturanalyse.

[XYZ] bestimmte Richtung 

beliebige Richtung (XYZ) 

bestimmte Ebene {XYZ} 

beliebige Ebene [XYZ] 

negative Achsenabschnitte: Querstrich über dem Index

Q:

2. Nennen Sie die Bindungsarten in der Reihenfolge von stark zu schwach.

A:

- kovalente Bindungen

- ionische Bindungen

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- Van-der-Waals Bindungen


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