Werkstoffkunde Zusammenfassung

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Dieser Artikel wurde erstellt, um sich auf eine Leistungsüberprüfung vorzubereiten.

Hier die Fakten:

Fach: Werkstoffkunde Klasse: TG 13
Autor: Stefan-Xp Zeitpunkt: 1. HJ
Datum: 06.12.2004 Schule: JZGS


[bearbeiten] Atomstruktur

Generell unterscheidet man zwischen Kristallinen und Amorphen Stoffen. Kristalline Stoffe bilden eine regelmäßige Atomstruktur, die sich als Kristalle ausbilden. Diese Stoffe haben einen exakten Schmelzpunkt. Amorphe Stoffe haben keine regelmäßige Atomstruktur und keinen festen Schmelzpunkt, sie sind nur mehr oder weniger flüssig.

Wenn ein Kristalliner Stoff vorliegt, bilden sich nur Kristalle wenn:

  • Kristallkeime vorhanden sind (zufälliges zusammenkommen in einer Elementarstelle) je mehr Kristallkeime desto feinkörniger.
  • Temperatur knapp unter Erstarrungstemperatur

Welche Auswirkungen hat die Hysterese?

  • Bei schneller Abkühlung verschiebt sich der Haltepunkt nach unten
  • Bei schneller Erwärmung verschiebt sich der Haltepunkt nach oben
  • Bei unendlich langsamen erwärmen oder abkühlen ist die Haltepunkttemperatur bei der Erwärmung gleich der bei der Abkühlung.
  • Feinkörniges Gefüge hat höhere Festigkeit, Dehnung, Zähigkeit.
  • Grobkörniges Gefüge hat geringe Zähigkeit und wird in der Kälte spröde.

[bearbeiten] Legierungen Grundtyp I (Eutektisches System)

Liquidus Linie – oberhalb alles vollkommen flüssig.
Solidus Linie – unterhalb alles vollkommen fest.
Zwischen Liquidus und Solidus Linie liegt der erstarrungs- Bereich.
Bei Eutektischen Legierungen wird die Erstarrung solange aufgehalten bis beide Komponenten gleichzeitig, aber jede für sich kristallisiert. Eutektikum ist sehr feinkörnig.
Die Abkühlungs- Kurve einer Eutektischen Legierung sieht aus wie die eines reinen Metalls (eine Stufe, erstarrungs- Haltepunkt). Eine nicht eutektische Legierung scheidet solange Kristalle, welche im Überfluss vorhanden sind, aus bis sie eutektische Mischung hat. Bei der unteren Linie wandelt es sich zu Eutektikum um. Darunter besteht das feste Gefüge aus in Eutektikum eingebeteten Überflusskristallen. Eigenschaften:

  • geringe Kaltformbarkeit, weil nur die weichere Phase daran teilnimmt.
  • Gute Spanbarkeit, weil der Span durch sprödere Phase gebrochen wird.
  • Lässt sich gut gießen, weil nur eine geringe Schmelztemperatur erforderlich ist, und dadurch das Schwindmaß verringert wird.
  • Die mechanischen Eigenschaften entsprechen dem Mittelwert der Reinstoffe.

[bearbeiten] Zweistofflegierungen (binäre Legierungen)

Es gibt viele Möglichkeiten Stoffe Miteinander zu legieren, jedoch sind nur die brauchbar, die beständig, ausreichend Fest und formbar sind. Die beiden Grundbestandteile einer Legierung heißen Komponenten. Es gibt jedoch nur zwei Mögliche Verbindungen: Metall + Metall (bspw. CuZn, PbSn) und Metall + Nichtmetall (bspw. FeC). Nichtmetalle und Metalle gehen oft eine Chemische Verbindung ein, Metalle untereinander bilden nur Gemenge. Kristalle aus denen eine Legierung besteht, heißen Phasen, einschließlich der Schmelze. Bsp.: Stahl ist eine Legierung aus den Komponenten Eisen und Kohlenstoff, die bei Raumtemperatur aus den Phasen Eisen Kristalle (Ferrit) und Eisenkarbidkristallen (Zementit) besteht (hier: Phasen ≠ Komponenten).

[bearbeiten] Verhalten der Komponenten im flüssigen Zustand

Beim zusammenschmelzen der Komponenten können sich die Metalle unterschiedlich verhalten: Die beiden Schmelzen …

  • lösen sich miteinander (Ethanol + H20, PbSn, CuNi, CuZn)
  • lösen sich nicht ineinander (Öl + H2O, FePb)
  • lösen sich Teilweise ineinander (CuPb)

[bearbeiten] Verhalten der Komponenten bei der Erstarrung

Beim kühlen können die Schmelzen auch unterschiedliches Verhalten zeigen:

[bearbeiten] Legierungstyp I: Mischkristall

Zigarre im Zustandsdiagramm

Die Komponenten sind im festen Zustand löslich

Vorraussetzungen für die Mischkristallbildung:

  • Gleicher Gittertyp
  • Ähnliche Gitterkonstante / Ähnlicher Atomradius
  • Löslichkeit im festen sowie flüssigen Zustand


[bearbeiten] Legierungstyp II: : Kristallgemisch

Die beiden Komponenten sind im festen zustand vollkommen unlöslich



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