WKI K6

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Author:
Niklaschef
ID:
83479
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WKI K6
Updated:
2011-05-03 11:01:05
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WKI
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WKI K6 Verst Fragen
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The flashcards below were created by user Niklaschef on FreezingBlue Flashcards. What would you like to do?


  1. Was liefert die treibende Kraft für die Karbidlamellen?
    Energieverminderung! Die Karbidlamellen verringern ihre Oberfläche indem sie zu Karbidkugeln werden. Die verringert die Grenzflächenenergie.
  2. Was muss man beachten, damit beim Normalglühen ein Kornfeinungseffekt eintritt?
    • Kein Überzeiten !
    • Kein Überhitzen!
    • Geeignete Abkühl- und Erwärmungsgeschwindigkeiten
  3. Warum muss Diffusionsglühen immer am Rohblock durchgeführt werden?
    Diffusionsglühen findet bei sehr hohen Temperaturen (1200-1250°C) und sehr langen Haltezeiten (<30h) statt. Die führt zu einem erheblichen Kornwachstum, das die mechanischen Eigenschaften verschlechtert. Anschließende Warmumformungen sorgen dann wieder für die nötige Kornrückfeinung.
  4. Beschreiben Sie den Mechanismus der Kornfeinung beim Normalglühen!
    Beim Erwärmen von z.B. ferritisch-perlitischem Gefüge, beginnt beim Erreichen von AC1b die alpha/gamma-Umwandlung an den Korngrenzen der Perlitkörner aus Keimbildungsgründen, an den Stellen, wo die Karbidlamellen auf die Korngrenzen stoßen. Die Umwandlungsfronten laufen in die Körner herein, bis sie aufeinander trffen. Bei AC1e ist die Umwandlung abgeschlossen und eine Kornfeinung der ehemaligen Perlit-Körner ist eingetreten.
  5. Was bezweckt man mit dem weichgkühen und welche Vorgänge laufe dabei ab?
    • Das weichglühen soll ein für die jeweilige Verwendung entsprechend weiche, spannungsarmes Gefüge bewirken. Man spricht nur von Weichglühen wenn der Ausgangszustand ein Ungleichgewichtszustand (Martensit, Bainit) war. Das Weichglühen folgt auf das Anlassen.
    • Die Härte in ferritisch-perlitischen oder rein perlititischen Stahl wird durch die Menge des Perlits und die Form der Karbidlamellen bestimmt.
    • Die Karbidlamellen die sich im Gefüge befinden werden in kugelig eingeformten Zementit umgewandelt.
  6. Wie wirkt sich das Grobkorn auf die mechanischen Eigenschaften aus?
    Das Grobkorn wirkt sich negativ auf die mechanischen Eigenschaften aus, z.B. die Zähigkeit.
  7. Worauf ist die treibende Kraft beim Kornwachstum zurückzuführen?
    • Korngrenzen sind Gitterbaufehler und weisen deshalb ein höheres Energie-Niveau als das Korninnere auf
    • Bei thermischer Aktivierung liegt also immer eine treibende Kraft vor, die durch Kornwachstum eine Verringerung der Korngrenzflächen und somit eine Verminderung der Gesamtenergie bewirken will.
  8. Warum nimmt die Korngröße beim Rekristallisationsglühen mit zunehmden Umformgrad ab?
    Nimmt die Versetzungdichte zu, nimmt auch die wirksame hohe Keimzahl zu.
  9. Was ist die treibende Kraft für Rekristallisationsprozesse?
    • Bei zunehmder Versetzungsdichte bilden sich in, nach dem Umformen gestreckten Körnern, eine Anzahl an "gestörten" Bereichen, die ihn ihrer Struktur der einer Korngrenze ähneln
    • Beim Erwärmen auf Rekr.temp bilden sich kleine versetzungsarme Bereiche, die Rekristallisationskeime
    • Durch den Energieunterschied zwischen "perfektem" und "gestörten" Bereich entsteht eine treibende Kraft, die Bewegung innheralb des Gefüges bewirkt
  10. Wie verändert sich die Kornstruktur durch eine Kaltumformung?
    • Durch eine Kaltumformung entsteht im Gefüge eine hohe Versetzungsdichte
    • diese bringt eine erhebliche Kaltverfestigung mit sich
    • bei zunehmender Versetzungsdichte enstehen "gestörte" Bereich welche der Struktur einer Korngrenze ähneln
    • solange die "korngrenzen" noch beweglich sind, nennt man die versetzungsarmen Zonen "Rekristallisationskeime"
  11. Warum müssen Bauteile nach dem Spannungsarmglühen langsam (im Ofen) abgekült werden?
    Ungleichmäßig Abkühlung zwischen Kern und Rand könnte zu Eigenspannungen im Bauteil führen.
  12. 1. Warum ist das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm zur Beurteilung von
    Wärmebehandlungsvorgängen nicht geeignet?
    • Das Fe-C-Diagramm geht immer von idealen Bedingungen (z.B. unendlicher
    • langsamer Abkühlung) aus. Jedoch trifft dies für die Wärmebehandlungsvorgänge
    • meistens nicht zu. Bei den Wärmebehandlungen bilden sich je nach Ziel
    • Gleichgewichts- oder Ungleichgewichtsgefüge.
  13. 2. Worauf ist der Temperaturunterschied zwischen Kern und Rand beim
    Erwärmen bzw. Abkühlen zurückzuführen?
    • Wenn ein Material erwärmt wird, muss die Wärmeenergie immer erst durch
    • Wärmeleitung in das Innere des Materials vordringen. Beim Abkühlen wird die
    • Wärme am Rand schneller abgegeben, da das Material im direkten Kontakt mit dem
    • Kühlmedium steht.
  14. 3. Was bezweckt man grundsätzlich mit Glühverfahren?
    • Mit Glühverfahren bezweckt man, den Zustand des Werkstoffes bei
    • Raumtemperatur, dem Gleichgewichtszustand näher zu bringen.
  15. 4. Welche Glühverfahren werden technisch angewendet und in welchem Temperaturbereich?
    Wasserstoffarmglühen ---> 200-250°C


    Spannungsarmglühen ---> Temperaturen unterhalb AC 1 und 650°C


    Weichglühen ---> Temperatur um AC 1 ; ca. 723°C


    • Normalglühen ---> Bei untereutektoiden Stählen oberhalb AC 3, bei
    • übereutektoiden Stählen oberhalb AC 1


    Diffussionsglühen ---> Sehr hohe Temperaturen T>1200°C


    Rekristallisationsglühen ---> ca. 550°C - 630°C
  16. 5. Was ist die Ursache von "Flocken" im Stahl?
    • In den Stahl eindringender Wasserstoff sammelt sich in Gittefehlstellen.
    • Dort rekombiniert er zu molekularen Wasserstoff (2H -> H²). Dies sorgt für
    • einen erheblichen Druckanstieg. Molekularer Wasserstoff kann nicht mehr hinaus
    • diffundieren. Dies führt zur Flockebildung.
  17. 6. Was versteht man im weitesten Sinne unter Wasserstoffversprödung?
    • Der Wasserstoff sorgt für eine erhebliche Zähigkeitsverminderung in
    • Stählen, da die im Kristall stark gebundenen H²-Moleküle das Diffusionsvermögen
    • herrabsetzen. Hierbei spricht man von "Wasserstoffversprödung".
  18. 7. Warum kann es bei Erwärmungsvorgängen zu plastischen Verformungen des
    Bauteils kommen?
    • Bei ungleichmäßigem Abkühlen von Stählen kann es zu inneren Spannungen
    • im Bauteil kommen. Werden diese Spannungen zu groß (bei Überschreitun von
    • R(p)0.2) kann es zum Verzug des Bauteils kommen.
  19. 8. Welcher submikroskopische Prozess führt zum Spannungsabbau beim
    Spannungsarmglühen und wie kann man diesen nachweisen?
    • Beim Spannungsarmglühen wird durch thermische Aktivierung von
    • Gitterbaufehlern ein Ausheil- oder Erholvorgang ausgelöst. Er soll zu einer
    • Energieverminderung führen. Zwischengitteratome reagieren mit Leerstellen und
    • Versetzungen mit negativem Vorzeichen heben sich gegeneinander auf. Viele
    • Defekte werden hierbei nicht ausgelöscht, sondern verändern nur ihre Lage.
    • Mikroskopische werden hier elastische und plastische Dehnungen umgewandelt.
    • Makroskopisch ist ein Spannungsabbau zu erkennen. Nachweisen lässt sich dies
    • durch ein Elektronenmikroskop oder durch Messung des elektrischen Widerstandes.
    • Je höher der Widerstand, desto mehr Fehlstellen im Material.
  20. 15. Wie wirkt sich das Grobkorn auf die mechanischen Eigenschaften aus?
    Grobkorn verschlechtert die mech. Eigenschaften, z.B. die Zähigkeit.
  21. 16. Was bezweckt man mit dem Weichglühen und welche Vorgänge laufen
    dabei ab?
    • Das Weichglühen soll ein für die jeweilige Verwendung entsprechend
    • weiches, spannungsarmes Gefüge erzeugen. Nur wenn der Ausgangszustand ein
    • Ungleichgewichtszustand ist (Martensit, Bainit) spricht man von Weichglühen.
    • Das Weichglühen erfolgt dann auf das Anlassen. Die Härte in
    • ferritisch-perlitischen oder rein perlitischen Stählen wird druch die Menge des
    • Perlits und ruch die Form der Karbidlamellen bestimmt. Die Perlit-Lamellen, die
    • sich im Gefüge befinden, werden hierbei in kugelig eingeformten Zementit
    • umgewandelt.
  22. 17. Was liefert die treibende Kraft für die Einformung der
    Karbidlamellen?
    • Treibende Kraft ist das Bestreben der Lamellen ihre Oberfläche zu
    • verringern. Die Karbidkugeln haben eine geringer Oberfläche als die Lamellen,
    • was zu einer Verringerung der Grenzflächenenergie führt.
  23. 18. Beschreiben Sie den Mechanismus der Kornfeinung beim Normalglühen!
    • Beim Erwärmen von z.B. grobkörnigen ferritisch-perlitischem Gefüge beginnt
    • beim erreichen von AC1b die alpha/gamma-Umwandlung an den Korngrenzen der
    • Perlitkörner aus Keimbildungsgründen an den Stellen, wo die Karbidlamellen auf
    • die Korngrenzen treffen. Bei AC1e ist die Umwandlung abgschlossen und eine
    • Kornfeinung der ehem. Perlitkörner ist eingetreten.
  24. 21. Wie wirkt sich das Diffusionsglühen auf die mech. Eigenschaften aus?
    • Da Diffusionsglühen mit hohen Temperaturen und langen Glühzeiten
    • verbunden ist, kommt es zu einem erheblichen Kornwachstum, das die mech.
    • Eigenschaften verschlechtert.
  25. 22. Warum wird beim Erwärmung mit zunehmder Erwärmungsgeschw. die
    alpha/gamma-Umwandlung zu höheren Temperaturen verschoben?
    • Bei erhöhter Erwärmungsgeschwindigkeit haben die Atome nicht genug Zeit
    • für Diffusion. Die führt dazu, dass sich die Umwandlung in höhere
    • Temperaturbereiche verschiebt.
  26. 23. Wie entstehen Aufheizspannungsrisse und wie kann man diese
    vermeiden?
    • Bei zu schneller Erwärmung kommt es auf Grund der Volumenzunahme (durch
    • Schwingung der Überschreiten diese Spannungen die Streckgrenze des Stahls
    • (R(p)0.2) kommt es zu Verzug. Liegen die Eigenspannungen oberhalb der Zugfestigkeit
    • (R(m)) kann es zu Aufheizrissen kommen. Abhilfe schafft man durch langsamere
    • und abgestufte Erwärmung.
  27. 24. Warum ist es sinnvoll vor einem Härteprozess ein Spannungsarmglühen
    durchzuführen?
    • Innerhalb eines Bauteils können sich Eigenspannungen befinden, die zwar
    • bei Raumtemperatur noch kleiner als die Streckgrenze sind, sich bei Erwärmungen
    • aber derart erhöhen, dass es zu plastischer Verformung kommen kann. Diese
    • Änderungen sind nach dem Härten nur schwer zu korrigieren. Deshalb: Erst
    • Spannungsarmglühen, dann Fehler beseitigen, dann Härten!
  28. 25. Mit welchem Diagramm und warum kann man Aufheizvorgänge beschreiben?
    • Mit dem ZTA-Diagramm (Zeit, Temperatur, Austenitisierung) lassen sich
    • Aufheizvorgänge betrachten. Aus ihnen kann man ablesen nach welcher Zeit und
    • bei welchen Erwärmungsgeschwindigkeiten es zur Gefügeumwandlung kommt.
  29. 26. Begründen Sie warum ein Überhitzen gefährlicher ist als ein
    Überzeiten!
    • Bei allen diffusionsgesteuerten Prozessen gehorchen Zeiteinflüsse einer wurzel(t)-Funktion.
    • Temperatureinflüsse hingegen gehorchen einer Exponentialfunktion. Dies hat zur
    • Folge der Temperatureinfluss überwiegt.
  30. 28. Wie legt man in der Praxis die Härtertemperatur fest?
    • In der Praxis wählt man eine Härtertemperatur die ca. 30°-50°C über AC3
    • liegt. So ist sichergestellt, dass ein austenitischer Zustand vorliegt.
  31. 29. Was versteht man unter dem Abkühlparameter Lambda?
    • Der Abkühlparamater errechnet sich aus der Zeit, die ein Stahl zum
    • Abkühlen von 800°C auf 500°C benötigt. Lambda=t(500)-t(800)/100
  32. 30. Wie erstellt man ein ZTU-Diagramm?
    • Zum Erstellen von ZTU-Diagrammen benötigt man ein Abschreckdilatometer.
    • Diese messen die jeweilige Längenänderung bei Abkühlvorgängen. Zum Erstellen
    • des Diagramm werden nun mehrere gleiche Proben mit unterschiedlichen
    • Abkühlgeschwindigkeiten aus dem austenitischen Bereich abgekühlt. Aufgezeichnet
    • wird hierbei der jeweilige Temperaturverlauf über der Längenänderung. Da
    • Gefügeänderungen durch unteschiedliche Gefüge-Volumina zu Unstetigkeiten
    • (Knicken) im Kurvenverlauf führen, kann man die so gewonnenen Temperaturpunkte
    • in in T-t-Diagramm übertragen und miteinander verbinden. Mit metallographischen
    • Untersuchungen der Proben ordnet man die verhandenen Gefüge den geraden
    • entstandenen Phansefeldern zu.
  33. 31. Welches Gefüge entsteht, wenn man beim Abkühlen aus dem
    Austenitbereich die kritische Abkühlgeschwindigkeit überschreitet?
    Es entsteht Martensit.
  34. 32. Begründen Sie warum für die Härtung von Stahl zuerst ein
    austenitischer Zustand eingestellt werden muss!
    • Austenit hat größere Zwischengitterplätze aus Ferrit. Deshalb kann der
    • Kohlenstoff besser eindiffundieren. Ferrit besitzt eine max. Löslichkeit von C
    • von 0,02%, Austenit im Gegensatz von 2,06%.
  35. 33. Was passiert prinzipiell bei der Martensitbildung?
    • Das Austenit wird bis zum erreichen der Martensit-Starttemperatur
    • unterkühlt. Beim Abschrecken des Stahls versucht das Gefüge sich wieder vom
    • Austenit in Ferrit umzuwandeln. Die ist jedoch nicht möglich, da die hohen
    • Abkühlgeschwindigkeiten das Ausdiffundieren von Kohlenstoff unmöglich machen.
    • Es verzerrt das Gefüge.
  36. 34. Welches Element ist für die Härtesteigerung bei Stählen nach dem
    Abschrecken verantwortlich.
    Der gute alte Kohlenstoff :) !
  37. 35. Wodrauf ist die postivie Maßänderung bei der Martensitbildung
    zurückzuführen?
    • Bei der Martensitbildung werden wie Ferrit-Zellen mikroskopisch in eine
    • Richtung verzerrt. Dies liegt an mikrostrukturellen Verformungen, die der
    • Kohlenstoff bewirkt. Makrokopisch ist eine positive Maßänderung festzustellen,
    • die zwar im Promillebereich liegt, jedoch berücksichtigt werden muss.
  38. Erklären Sie die Entstehung von Bainit!
    • Seigerungen führen dazu, dass der Kohlenstoff ungleichmäßig im Stahl
    • verteilt ist. es gibt also Austenit-Körner, die durch Entmischung einen
    • geringern C-Gehalt haben. Bei ihnen liegt die Martensit-Starttemperatur höher.
    • Beim Abkühlen bilden sich nun durch Scherungen an den Korngrenzen Ferritkeime.
    • Durch die hohe Temperatur ist der Kohlenstoff noch sehr beweglich, wird jedoch
    • durch das Ferrtigefüge behindert. Der Kohlenstoff diffundiert zu den sich
    • ausbildenen "Lattengrenzen" und bildet dort Karbide. Das Gefüge wird
    • als "oberer Bainit" bezeichnet. Durch die Karbidbildung verarmt das
    • Austenit weiter an Kohlenstoff, was zu Folge hat, dass sich weiter bainitische
    • Ferritkeime bilden können. Bei geringen Temperaturen liegt eine ähnliche
    • Situation vor, nur dass der C sich schlechter im Gefüge bewegen kann. Es kommt
    • zu Karbidausscheidungen im bainitischen Ferrit. Es bildet sich "unterer
    • Bainit". "Oberer" und "Unterer Bainit" unterscheiden
    • sich im Gefüge.
  39. 37. Was sind die Gründe für das höhere Lösungsverhalten von C im
    Austenit im Vergleich zum Ferrit und womit lässt sich die niedrigere
    Diffusionsgeschwindigkeit im Austenit erkären?
    • Das Austenit (kfz) besitzt wesentlich größere Zwischengitterplätze als
    • das Ferrit (krz). In die größeren "Lücken" passt erheblich mehr
    • Kohlenstoff. Da Austenit jedoch eine höhere Packungsdichte besitzt, wird die
    • Diffusionbehindert.
  40. 38. Was vesteht man unter Härtbarkeit?
    • Die Härtbarkeit ist eine Kombination von "Aufhärtung" und
    • "Durchhärtung". Die Aufhärtung findet nur in der Randzone statt.
    • Aufhärtung ist haupsächlich vom C-Gehalt, Durchhärtung von Legierungsgehalt
    • abhängig.
  41. 39. Wodurch werden Auf- und Einhärtung bei Stählen bestimmt?
    • Die Aufhärtung durch den Kohlenstoffgehalt, die Einhärtung durch den
    • Legierungsgehalt.
  42. 40. Was versteht man unter der kritischen Abkühlgeschwindigkeitkeit?
    • Die kritische Abkühlgeschwindigkeit ist die, die für den Martensit
    • benötigt wird. Solange diese nicht überschritten wird, kann der Kohlenstoff
    • noch ausdiffundieren.
  43. 41. Wie verändert sich die Martensittemperatur mit dem
    Kohlenstoffgehalt?
    • Eine Erhöhung des Kohlenstoffgehalts führt zu einer deutlichen Abnahme
    • der Martensittemperatur und zu einer Verringerung der kritischen
    • Abkühlgeschwindigkeit.
  44. 42. Begründen Sie das Auftreten von Restaustenit!
    • Bei steigendem Kohlenstoffgehalt sinkt die Martensitstart- und
    • finishtemperatur. Bei sehr hohem C-Gehalt ist es möglich, dass beim Abkühlen
    • die Finishtemperatur erst garnicht erreicht wird. Die Konsequenz hierraus ist,
    • dass ausser Martensit auch noch Austenit im Gefüge verbleibt.
  45. 43. Warum kann Martensitbildung im isothermen ZTU-Diagramm nicht
    beschrieben werden?
    • Martensitbildung kann im ZTU-Diagramm nicht beschrieben werden, da diese
    • eine Funktion der Temperatur und nicht der Zeit ist.
  46. 44. Welche Vorgänge laufen beim Anlassen niedrig legierter Stähle ab?
    • -Anlassstufe 0: unterhalb von 100°C. Der hohe Übersättigungsgrad an
    • Kohlenstoff sorgt für Diffusion von C, was im Nahbereich zu Versetzungen im
    • Martensit führt. Folge: Abnahme der Härte und der Übersättigung.


    • -Anlassstufe 1: oberhalb von
    • 100°C. Erhöhung der Kohlenstoffbeweglichkeit. Ausscheidungen von metastiblen
    • Fe³C-Karbiden, tetragonales Martensit wandelt in kubisches Martensit um. Folge:
    • Weitere Härterabnahme.


    • -Anlassstufe 2 : 200°-350°C. Beweglichkeit des Kohlenstoffs ist so hoch,
    • dass das Gleichgewichtskarbid Fe³C in fein verteilter Form ausscheiden kann.
    • Folge: Erschwerung plastischer Verformung und weitere Härteabnahme.


    • Anlassstufe 3: oberhalb von 350°C bis AC1: Beginn von Erhlolungs und
    • Rekristallisationsvorgängen. Folge: Weitere Härteabnahme, jedoch steigt die
    • Zähigkeit.
  47. 45. Worauf sind Blau- und Anlassversprödung zurückzuführen?
    • Blauversprödung: Die zwischen 300°-500°C auftretende Zementitbildung
    • blockiert die Versetzungbewegung im Material und schränkt damit die
    • Verformbarkeit ein.


    • Anlassversprödung: Sie wird auf auf die Wirkung von Spurenelementen
    • zurückgeführt (P, Sn, As,..). Bei der Austenitisierung verteilen sich diese
    • Elemente gleichmäßig im Austenit. Da sie nicht gut ins Eisengitter passen,
    • sorgen sie für eine treibende Kraft, die im Temperaturbereich von 300°-500°C zu
    • einer Diffusion der Spurenelemente zu den Korngrenzen führt. Dadurch werden die
    • Korngrenzen geschwächt. Die Zähigkeit wird dadurch stark verringert.
  48. 46. Nennen Sie wesentliche Nebenwirkungen beim Härten!
    Thermisch: Verzug, Rissbildung, Eigenspannungen


    Thermo-chemisch: Zunderbildung, Entkohlung, ungewollte Aufkohlung
  49. 47. Warum wird das Warmbadhärten zum Härten komplizierter Bauteile
    eingesetzt?
    • Beim Warmbadhärten weißen Rand und Kern des Bauteil nahezu die gleiche
    • Teperatur auf. Das heißt, dass die Martensitbildung im Querschnitt nahezu
    • gleichzeitig abläuft. Dadurch wird das Risiko von Härtespannungsrissen
    • minimiert.
  50. 48. Welcher Eigenspannungszustand ist nach dem Durchhärten zu erwarten?
    • Da der Kern langsamer abkühlen kann als der Rand und somit sein Volumen
    • langsamer verringert, kommt es zu Eigenspannungen. Der Rand will sein Volumen
    • schneller verringern als der Kern. So stellen sich im Rand Zueigenspannungen
    • und im Kern Druckeigenspannungen ein.
  51. 49. Was versteht man unter einer Verzunderung und ab welcher Temperatur
    muss man verstärkt mit einer Verzunderung rechnen?
    • Zunder ist eine Zusammensetzung verschiedener Eisenoxide, die sich an
    • der Werkstoffoberfläche bilden. Unterhalb von 570°C bilden sich Hämatit aussen
    • und Magnetit innen. Diese Zunderschicht ist nur sehr dünn und wächst nur sehr
    • langsam. Deshalb wird sie meist nicht als störend angesehen. Oberhalb von 570°C
    • bildet sich jedoch zusätzlich Wüstit. Das Wüstit wächst aufgrund eines
    • Metalldefizits sehr schnell. Es hat viele negative Eigenschaften und sollte
    • deshalb vermieden werden. Daher sollte bei Wärmebehandlungen über 570°C über
    • Schutzmaßnahmen (Vakuum, Schutzgas) nachgedacht werden.
  52. 50. Wie wirkt sich die Randentkohlung auf das Härteergebnis aus?
    • Randentkohlung führt zu einer "Weichhaut". Diese
    • verschlechtert das Härteergebnis.

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