Nichteisenmetalle und -legierungen

Zähgepoltes Kupfer (Kupfer mit etwa 0,02 bis 0,05 % Sauerstoff, überwiegend als Cu₂O verteilt) kann verspröden, wenn es in reduzierender, wasserstoffhaltiger Atmosphäre erwärmt, gasgeschweißt oder hartgelötet wird. Welche Angabe zu Ursache und Abhilfe ist richtig?

  1. AEindringender Wasserstoff reagiert mit Cu₂O zu Wasserdampf, der an den Korngrenzen Hohlräume unter hohem Druck und Risse erzeugt, daher verwendet man sauerstofffreies oder phosphordesoxidiertes Kupfer
  2. BEindringender Wasserstoff reagiert mit Kupfer zu harten Hydriden an den Korngrenzen, daher werden die Hydride nach dem Erwärmen durch ein Glühen bei hoher Temperatur zersetzt
  3. CCu₂O schmilzt beim Erwärmen und bildet einen flüssigen Film an den Korngrenzen, daher verwendet man Kupfer mit noch mehr Sauerstoff, in dem das Cu₂O groß und rund gemacht wurde
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: A. Eindringender Wasserstoff reagiert mit Cu₂O zu Wasserdampf, der an den Korngrenzen Hohlräume unter hohem Druck und Risse erzeugt, daher verwendet man sauerstofffreies oder phosphordesoxidiertes Kupfer

In das Kupfer eindiffundierter Wasserstoff reagiert mit Cu₂O an Korngrenzen und anderswo gemäß Cu₂O + H₂ → 2Cu + H₂O; da Wassermoleküle nicht durch Kupfer diffundieren können, erzeugen sie an den Korngrenzen Hohlräume unter hohem Druck, die zu Rissen führen. Das nennt man Wasserstoffversprödung von Kupfer (Wasserstoffkrankheit). Abhilfe schafft sauerstofffreies Kupfer, das fast keinen Sauerstoff enthält, oder mit Phosphor desoxidiertes Kupfer. Der Restphosphor senkt die Leitfähigkeit von phosphordesoxidiertem Kupfer, daher nimmt man sauerstofffreies Kupfer, wo hohe Leitfähigkeit nötig ist. Kupfer bildet keine stabilen Hydride, die Antwort mit Hydriden als Ursache ist also falsch. Die Versprödung entsteht auch nicht durch Schmelzen von Cu₂O; mehr Sauerstoff vermehrt nur die Quelle des Wasserdampfs.

Fehler melden

Dieses Thema üben Zurück zum Thema

Weitere Fragen zum Thema „Nichteisenmetalle und -legierungen“

  1. Welche Zuordnung der Verfestigungsmechanismen von Phosphorbronze und Berylliumkupfer, zwei Kupferlegierungen für Federn und Steckverbinder, ist richtig?
  2. Die Korrosionsbeständigkeit von Magnesiumlegierungen hängt stark vom Gehalt an den Verunreinigungen Fe, Ni und Cu ab, und bei hochreinen Legierungen wie AZ91D sind die Obergrenzen für Fe und Ni mit etwa 0,005 % oder weniger sehr niedrig festgelegt. Was ist der richtige Grund?
  3. Eine ebene Platte, deren Dicke auf eine vorgegebene Biegesteifigkeit ausgelegt ist, wird von einer Aluminiumlegierung (Elastizitätsmodul 70 GPa, Dichte 2,70 g/cm³) auf eine Magnesiumlegierung (Elastizitätsmodul 45 GPa, Dichte 1,74 g/cm³) umgestellt. Bei gleicher Plattenfläche und einer Biegesteifigkeit proportional zu E × (Dicke)³: Das Wievielfache der Masse der Aluminiumplatte beträgt etwa die Masse der Magnesiumplatte?
  4. In (α+β)-Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V ergibt das Abkühlen von oberhalb des β-Transus ein lamellares Gefüge aus Kolonien plattenförmiger α-Phase, während Umformen unterhalb des β-Transus mit anschließendem Glühen ein Gefüge mit globularer α-Phase ergibt. Welche Aussage über den Unterschied der Eigenschaften dieser beiden Gefüge ist richtig?
  5. Bei der Auslegung von α- und (α+β)-Titanlegierungen fasst man die Wirkung der α-stabilisierenden Elemente im Aluminiumäquivalent [Al]eq = [Al] + [Sn]/3 + [Zr]/6 + 10[O] (Massen-%) zusammen, mit der Richtlinie, etwa 9 nicht zu überschreiten. Welcher Wert liegt [Al]eq für eine Legierung Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo mit 0,10 Massen-% Sauerstoff am nächsten?