Wärmebehandlung und metallische Werkstoffe
Isotherme und kontinuierliche ZTU-Schaubilder, Martensit, Härten und Anlassen, Ausscheidungshärtung, Mischkristallverfestigung, Hall-Petch-Beziehung sowie die Grundlagen von Stählen und Aluminiumlegierungen mit Multiple-Choice-Fragen lernen.
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Wärmebehandlung und metallische Werkstoffe: das Wichtigste
Bei der Wärmebehandlung von Stahl werden unterschiedliche Gefüge eingestellt, je nachdem, wie schnell der Austenit abgekühlt wird. Kühlt man so schnell ab, dass die Nase im isothermen oder kontinuierlichen ZTU-Schaubild (TTT- bzw. CCT-Diagramm) nicht erreicht wird, entsteht Martensit durch eine diffusionslose, scherende Umwandlung. Der harte und spröde Martensit wird vor dem Einsatz angelassen, um die Zähigkeit wiederherzustellen. Legierungselemente verschieben die Nase zu längeren Zeiten und erhöhen die Einhärtbarkeit.
Metalle lassen sich durch Mischkristallverfestigung, Kaltverfestigung, Kornfeinung (Hall-Petch-Beziehung) und Ausscheidungshärtung verfestigen. Bei Legierungen wie Al-Cu erzielt man mit feinen Ausscheidungen, die durch Lösungsglühen, Abschrecken und Auslagern entstehen, eine starke Verfestigung; zu langes Auslagern führt jedoch durch Überalterung zur Entfestigung. Wichtig ist zu wissen, welcher Verfestigungsmechanismus bei welcher Legierung genutzt wird.
Alle Fragen zum Thema „Wärmebehandlung und metallische Werkstoffe“ (12)
- Welche Aussage über die martensitische Umwandlung in Stahl trifft zu?
- Welche Aussage beschreibt den Unterschied zwischen dem isothermen ZTU-Schaubild (TTT-Diagramm) und dem kontinuierlichen ZTU-Schaubild (CCT-Diagramm) richtig?
- Die Zugabe von Legierungselementen wie Mn, Cr und Mo verbessert die Einhärtbarkeit von Stahl. Welche Begründung ist richtig?
- Wozu dient das Anlassen von gehärtetem Stahl in erster Linie?
- Die Streckgrenze eines Stahls folgt der Hall-Petch-Beziehung σy = σ₀ + k/√d mit σ₀ = 70 MPa und k = 0,74 MPa·√m. Welcher Wert kommt der Streckgrenze bei einer mittleren Korngröße d = 25 µm am nächsten?
- Die Streckgrenze eines Metalls betrug bei einer mittleren Korngröße von 100 µm 150 MPa und bei 25 µm 250 MPa. Welcher Wert kommt der Streckgrenze bei einer Korngröße von 4 µm am nächsten, wenn die Hall-Petch-Beziehung σy = σ₀ + k/√d gilt?
- Welche Reihenfolge der Schritte bei der Ausscheidungshärtung einer Al-Cu-Legierung (Duralumin-Typ) ist richtig?
- Welche der folgenden Aluminiumlegierungen lässt sich nicht durch eine Wärmebehandlung mit Ausscheidungshärtung verfestigen (ist also nicht aushärtbar)?
- Welche Aussage über die Mischkristallverfestigung durch Substitutionsatome trifft zu?
- Ein Kupferdraht mit 10,0 mm Durchmesser wird auf 8,0 mm Durchmesser gezogen. Wie groß ist der Kaltumformgrad (Querschnittsabnahme)?
- Welche Aussage über die Rekristallisation beim Erwärmen eines kaltverformten Metalls trifft zu?
- Eine Aluminiumlegierung erreicht beim Auslagern bei 190 °C nach 10 Stunden ihre Höchsthärte. Welcher Wert kommt der Zeit bis zum Erreichen der Höchsthärte bei 160 °C am nächsten, wenn die Auslagerungsgeschwindigkeit einem Arrhenius-Ansatz mit einer Aktivierungsenergie von 120 kJ/mol folgt? Es gilt R = 8,314 J/(mol·K).