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Kaltverfestigung: Was ist damit gemeint?

Zunahme der zur Verformung nötigen Spannung, weil sich bei plastischer Verformung die Versetzungen vermehren und miteinander verhaken. Die Festigkeit steigt, die Duktilität sinkt. Auch Verformungsverfestigung genannt.

Japanische Bezeichnung: 加工硬化

„Kaltverfestigung“ kommt in 6 Übungsfragen aus 4 Themen vor, darunter Wärmebehandlung und metallische Werkstoffe, Metallische Werkstoffe und Legierungen, Werkstoffverarbeitung und Fügen.

Fachgebiet: Metallische Werkstoffe und Legierungen

Selbst ausprobieren: Fragen zu Kaltverfestigung

Welche der folgenden Aluminiumlegierungen lässt sich nicht durch eine Wärmebehandlung mit Ausscheidungshärtung verfestigen (ist also nicht aushärtbar)?

  1. A2000er-Serie (Al-Cu)
  2. B5000er-Serie (Al-Mg)
  3. C6000er-Serie (Al-Mg-Si)
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: B. 5000er-Serie (Al-Mg)

Die 5000er-Serie (Al-Mg) umfasst nicht aushärtbare Legierungen, die ihre Festigkeit durch Mischkristallverfestigung mit Mg und durch Kaltverfestigung beim Kaltumformen erhalten; sie sind sehr korrosionsbeständig und gut schweißbar und werden für Schiffe und Tanks verwendet. Die 2000er-Serie (Al-Cu), deren bekanntester Vertreter Duralumin ist, ist aushärtbar und wird durch Al-Cu-Ausscheidungen verfestigt. Auch die 6000er-Serie (Al-Mg-Si) ist aushärtbar, und zwar durch Mg-Si-Ausscheidungen; sie wird häufig für Strangpressprofile verwendet. Daneben ist die 7000er-Serie (Al-Zn-Mg) die festeste aushärtbare Gruppe, während die 1000er-Serie (Reinaluminium) und die 3000er-Serie (Al-Mn) nicht aushärtbar sind. Man sollte anhand des Legierungssystems beurteilen können, ob die Verfestigung auf Ausscheidungen oder auf Kaltverfestigung beruht.

Ein Kupferdraht mit 10,0 mm Durchmesser wird auf 8,0 mm Durchmesser gezogen. Wie groß ist der Kaltumformgrad (Querschnittsabnahme)?

  1. A36 %
  2. B20 %
  3. C56 %
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Lösung: A. 36 %

Der Kaltumformgrad ist die relative Abnahme der Querschnittsfläche, %CW = (A₀ − A_d)/A₀ × 100. Da die Fläche proportional zum Quadrat des Durchmessers ist, gilt %CW = (10,0² − 8,0²)/10,0² × 100 = (100 − 64)/100 × 100 = 36 %. Der Wert 20 % ist fälschlich die Abnahme des Durchmessers, (10,0 − 8,0)/10,0, und 56 % entsteht durch Division durch die Querschnittsfläche nach dem Ziehen ((100 − 64)/64 ≈ 0,56). Je höher der Umformgrad, desto größer wird die Versetzungsdichte und desto stärker die Kaltverfestigung: Die Festigkeit steigt, die Duktilität sinkt. Der Umformgrad beeinflusst auch die Rekristallisationstemperatur und die Korngröße nach der Rekristallisation.

„Kaltverfestigung“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Kaltverfestigung“ vorkommt (6)

  1. Welche der folgenden Aluminiumlegierungen lässt sich nicht durch eine Wärmebehandlung mit Ausscheidungshärtung verfestigen (ist also nicht aushärtbar)?
  2. Ein Kupferdraht mit 10,0 mm Durchmesser wird auf 8,0 mm Durchmesser gezogen. Wie groß ist der Kaltumformgrad (Querschnittsabnahme)?
  3. Welchen Behandlungszustand bezeichnet „T6“ im Kurzzeichen der Aluminiumlegierung „A6061-T6“?
  4. Als Richtwert für die Rekristallisationstemperatur wird das 0,4-Fache der Schmelztemperatur (als absolute Temperatur) angenommen. Welcher der folgenden Vorgänge ist dann eine Warmumformung? Die Schmelztemperaturen betragen 327 °C für Blei, 3422 °C für Wolfram und 1538 °C für Eisen.
  5. Vergleicht man Bauteile gleicher Form aus Kohlenstoffstahl, die durch Gießen bzw. durch Warmschmieden hergestellt wurden, haben die Schmiedeteile im Allgemeinen eine höhere Zähigkeit und Schwingfestigkeit. Was ist der Grund dafür?
  6. Welche Aussage über die plastische Verformung metallischer Gläser bei Raumtemperatur trifft zu?

Verwandte Begriffe

Rekristallisation Erholung Ausscheidungshärtung Mischkristallverfestigung Stängelkristalle Lunker Kubisch-flächenzentriertes Gitter (kfz) Metallisches Glas Messing Nichtrostender Stahl

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