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Kriechen: Was ist damit gemeint?

Verformung, die unter konstanter Last mit der Zeit fortschreitet. Sie wird als Richtwert ab etwa dem 0,4-Fachen der Schmelztemperatur (als absolute Temperatur) deutlich und durchläuft bis zum Bruch drei Stadien: Übergangskriechen, stationäres Kriechen und beschleunigtes Kriechen.

Japanische Bezeichnung: クリープ

„Kriechen“ kommt in 8 Übungsfragen aus 4 Themen vor, darunter Polymere und Verbundwerkstoffe, Hochtemperaturwerkstoffe und Kriechen, Mechanische Eigenschaften und Bruch.

Fachgebiet: Mechanische Eigenschaften und Bruch

Selbst ausprobieren: Fragen zu Kriechen

Als Richtwert für die Temperatur, ab der das Kriechen nicht mehr vernachlässigt werden kann, gelte ca. das 0,4-Fache des Schmelzpunkts (als absolute Temperatur). Welcher Wert kommt diesem Richtwert bei Aluminium (Schmelzpunkt 660 °C) am nächsten?

  1. Aca. 100 °C
  2. Bca. 264 °C
  3. Cca. 373 °C
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: A. ca. 100 °C

Dieser Richtwert bezieht sich auf die absolute Temperatur; mit Tm = 660 + 273 = 933 K ergibt sich 0,4Tm ≈ 373 K, also ca. 100 °C. Der Wert ca. 264 °C entsteht, wenn man 0,4 × 660 in °C rechnet, der Wert ca. 373 °C, wenn man 373 K mit °C verwechselt. Dieses Verhältnis (die homologe Temperatur) liegt als Richtwert je nach Werkstoff bei ca. 0,3–0,5; bei Aluminiumlegierungen müssen Kriechen und Festigkeitsabfall jedoch schon ab ca. 100 °C berücksichtigt werden, und niedrigschmelzende Lote kriechen sogar bei Raumtemperatur. Bis zum Bruch durchläuft das Kriechen drei Stadien – Übergangskriechen, stationäres und beschleunigtes Kriechen –, und für die Auslegung ist die stationäre Kriechgeschwindigkeit entscheidend.

„Kriechen“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Kriechen“ vorkommt (8)

  1. Als Richtwert für die Temperatur, ab der das Kriechen nicht mehr vernachlässigt werden kann, gelte ca. das 0,4-Fache des Schmelzpunkts (als absolute Temperatur). Welcher Wert kommt diesem Richtwert bei Aluminium (Schmelzpunkt 660 °C) am nächsten?
  2. Welche Aussage über mechanische Modelle der Viskoelastizität trifft zu?
  3. Einem Polymer, das sich mit dem Maxwell-Modell beschreiben lässt, wird eine konstante Dehnung aufgeprägt; die Anfangsspannung beträgt 5,0 MPa. Welcher Wert kommt der Spannung nach 100 s am nächsten, wenn die Relaxationszeit 50 s beträgt?
  4. Welche Aussage beschreibt den Grundgedanken der Zeit-Temperatur-Verschiebung (Zeit-Temperatur-Superpositionsprinzip) in der Viskoelastizität von Polymeren richtig?
  5. Um geschlossene Poren im Inneren pulvermetallurgischer Bauteile oder von Gussstücken zu beseitigen, wird heißisostatisches Pressen (HIP) eingesetzt. Welche Beschreibung dieses Verfahrens ist richtig?
  6. Welche Aussage über die drei Stadien einer bei konstanter Last und Temperatur gemessenen Kriechkurve (Dehnung über der Zeit) trifft zu?
  7. Die stationäre Kriechgeschwindigkeit einer Legierung folgt ε̇ = Aσⁿexp(−Q/RT) mit der Aktivierungsenergie Q = 300 kJ/mol. Um etwa welchen Faktor steigt die stationäre Kriechgeschwindigkeit, wenn die Temperatur bei gleicher Spannung von 1000 K auf 1050 K erhöht wird? Es gilt R = 8,314 J/(mol·K).
  8. Warum verwendet man für Turbinenschaufeln von Strahltriebwerken gerichtet erstarrte stängelkristalline oder einkristalline Nickelbasis-Superlegierungen?

Verwandte Begriffe

Viskoelastizität Versetzung Elastizitätsmodul (E-Modul) Heißisostatisches Pressen Sintern Erholung Nickelbasis-Superlegierung Stängelkristalle 0,2-%-Dehngrenze (Rp0,2) Bruchzähigkeit

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