| Elementarzellen (Raumgitter) | Kubisch-Raumzentriert
(KRZ)
pro Zelle 8 * 1/8 + 1
= 2 Atome; Cr, Mo, Alpha-Fe Kubisch-Flächenzentriert pro Zelle 8 * 1/8 + 6 * 1/2 = 4 Atome; Al, Ag, Cu, Ni, Pb, Gamma-Fe Hexagonal Dichteste Kugelpackung 12 * 1/6 + 2 * 1/2 + 3 = 6 Atome; Be, Mg, Zn |
| Aushärten | 1.
Lösungsglühen krz oberhalb der Segregatlinie Alpha-MK gehen in
Lösung
2. Schockabkühlen
Verhinderung der Diffusion, es kommt zu Verspannungen durch eine Übersättigte
Lösung 3.Auslagern Kalt: ca. 30 C Warm: ca. 200 C bei Al-Legierungen Anlagerung der Atome auf best. Ebenen an den Alpha-MK, so dass Verspannungen entstehen. Zugfestigkeit x 3- bis 5-fach |
| Methoden zur Erhöhung der Festigkeit von Stahl | 1)
Mischkristallbildung
2) Kaltverformung
3) Erhöhung Perlit-Anteil 4) Teilchenhärtung 5) Oberflächenhärtung durch Nitrieren (nur bei Stählen hoher Affinität) 6) Härten und Vergüten 7) Ausscheidungshärten(bei austenitischen Stählen) 8) Wärmebehandlungsverfahren 9) Kombination verschiedener Methoden 10) Feinkornbildung 11) Legieren |
| Abkühlpunkte Ac/Ar | Beim Abkühlen von Metallen gibt es in der Abkühlkurve Haltepunkte, da bei der Kristallisation Energie frei wird. Der Haltepunkt beim Abkühlen wird Ar genannt. Der Haltepunkt beim Aufschmelzen wird Ac genannt. Er kennzeichnet nahezu die gleiche Temperatur wie AR. Ac ist aber genauer in der Reproduzierbarkeit, da es beim Abkühlen zu einer Unterkühlung der Schmelze kommt(zu schnelles abkühlen). |
| Zweistoff-Legierungen | Bei der Schmelze vermischen sich die Atome nicht, sondern bilden "Kristallgitter" nebeneinander. Metalle mit verschiedenem Gitteraufbau (z.B. Pb + Sb, Hartblei) |
| Völlige Löslichkeit im festen Zustand (Austauschbarkeit) | Tritt
bei ähnlichen Metallen auf, die gleiche Gitterstruktur und einen ähnlichen
Atomabstand haben.
Die Strucktur wird beibehalten,
nur die Atome werden gemischt/Ausgetauscht. Cu + Ni (Diffusion) |
| Teilweise Löslichkeit | Gemengebildung aus Mischkristallen |
| Intermetallische Verbindung | Zusammensetzung
zweier Metalle in einem bestimmten Verhältnis. Dabei Bildet sich eine
völlig neue Elementarzellenform, die nicht mit denen der Ursprünglichen
Metalle vergleichbar ist.
Die intermetallische Verbindung
besitzt einen eigenen für die Verbindung typischen Gittertyp, in den
die Atome der beiden Metalle eingebaut sind. Eine intermetallische Verbindung
lässt sich auf keine Weise analytisch von einem reinen Metall unterscheiden.
Zu intermetallischen Verbindungen zählen auch Verbindungen zwischen einem
Metall und einem Nichtmetall Fe3C,Mg2Si,Al2CU |
| Kaltverformung | Durch Kaltverformung wie z.B. durch Walzen, kann eine weitere Festigkeitssteigerung erreicht werden. Die Atome rücken nah zusammen, so dass Verspannungen entstehen, die die Festigkeit steigern. |
| Eisen-Kohlenstoff-Diagramm | Fe
ist polymorph, d.h. es kristalliert in verschiedenen Gittertypen
Alpha MK - Ferrit
Gamma MK - Austenit Eutektikum - Ledeburit Eutektoid - Perlit Alpha + Fe3C Streifen Fe3C - Zementit sec. Fe3C - Korngrenzenzementit Die Festigkeit kann durch Erhöhung der Feinkörnigkeit erhöht werden. Dies erreicht man durch schnelleres Abkühlen. Je nach Abkühlgeschwindigkeit entsteht - Sorbit (feines Perlit) - Troostit (feineres Perlit) - Martensit MARTENSIT besteht aus Gamma-MK die durch die Schockabkühlung keine zeit zur Diffusion hatten MARTENSIT ist hart aber spröde und schwierig zu giessen, da er schnell Risse bekommt. Dies kann durch Leg.Elemente verbessert werden. (Siehe Legierungen) |
| Aufhärtung | Die Aufhärtung hängt vom C-Gehalt ab. Stähle sind schalen härter, weil im Inneren die Abkühlgeschw. zu langsam ist,so dass sich Perlit bilden kann. |
| Einhärtung | Durch Leg.Elemente wird die Diffusion des C behindert und die kritische Abkühlgeschw. Verringert. |
| Gebrochenes Härten | Dabei wird der Werkstoff zwar abgeschreckt, aber nicht so schnell wie beim normalen Härten. Er wird zuerst in Wasser abgeschreckt (bis 400 °C) und Anschliessend in einem Ölbad langsamer weiter abgekühlt. |
| Warmbadhärten | NUR LEGIERTE STÄHLE! Dabei wird die Schmelze zuerst in einer Salzschmelze abgeschreckt und anschliessend weiter in einem Ölbad abgekühlt. |
| Härtespannungen | THERMISCHE
SPANNUNGEN
Spannungen beim Härten
durch starke Temperaturunterschiede zw. Kern und Rand. UMWANDLUNGSSPANNUNGEN Beim Härten entstehen Spannungen bei der Umwandlung von Austenit in Martensit, weil eine Volumenzunahme stattfindet (Abhilfe: gebrochenes Härten oder Warmbadhärten s.o.) |
| Vergüten | Wärmebehandlung
zur Erzielung hoher Zähigkeit bei bestimmten Zugfestigkeit. In der Regel
durch Härten (Martensit)und nachfolgendes Anlassen auf Temp.
unter Ac1. Bei einer Haltezeit
von 45 Min. Man erhält superfeinkörniges, festes Martensit
mit guter Dehnung (durch Alpha-MK und Fe3C). |
| Normalglühen (Normalisieren) | Feinkornglühen/Diffusionsglühen Durch Glühen findet eine Umwandlung von Gamma nach Alpha statt. Die anschliessende Abkühlung wird langsam vollzogen So werden komplizierte Gussteile härter, die bei der extremen Abkühlung beim Vergüten reissen würden. Bei Stahlguss ist das Normalisieren unbedingt erforderlich. |
| Weichglühen (Pendelglühen) | Erwärmen auf 723 °C (Ac1) Entstehung von Perlit (weiches Grundgefüge) mit Fe3C Körnern und ferritischer Grundmasse. -> keine Martensit-Bildung |
| Rekristallisation | Durch
Kaltverformung bringt man die Atome in eine höhere potentielle Energielage.
Das Metall wird fest aber spröde, da es zu Verspanunngen kommt. Durch
erneutes Erhitzen bilden sich NEUE, unverspannte Kristalle. Die Rekristallisation
funktioniert aber erst ab dem kritischen Verformungsgrad, der materialspezifisch
ist.
Kritischer Verformungsgrad:
V(%) = (d1-d2)/d1 * 100 d1 : Ursprungsdicke d2 : Dicke nach Walzen V : Verformungsgrad |
| Rekristallisationsschwelle | Die
Temp. ab der es zur Rekr. kommt, ist vom Material abhängig. (Fe = 450
°C, Al = 150 °C) Für monomorphe Metalle gilt:
Nicht für Fe!
Tr = 0,4 * Ts (Kelvin) Tr : Rekristalisationsschwelle Ts : Schmelztemperatur Angaben in Kelvin (°C + 273,15) CU: Ts = 1084 °C + 273 ------- 1357 K * 0,4 = 543 K -273 ------- Tr = 270 °C |
| ABHÄNGIG VOM VERFORMUNGSGRAD | Durch
Kaltverformung wird den Kristallen pot. Energie aufgezwungen. Je mehr pot.
Energie gespeichert ist (= je grösser der Verformungsgrad) desto niedriger
ist die nötige Tr (=Energieaufwand)
E-pot + E-kin = E-rekrist
= konstant Der kritischer Verformungsgrad muss aber mindestens erreicht sein. |
| KEIMBILDUNG | An höchst verspannten Gitterstellen beginnt die Kristallisation (feines Gefüge). An diesen Stellen findet die sog. Keimbildung statt. Bei monomorphen Metallen kann eine Feinkörnigkeit nur über Kaltverformung und Rekristallisation erreicht werden. |
| KEIMZAHL | je höher die Keimzahl, desto grösser ist der Verformungsgrad (Feinkorn); je kleiner, desto geringer ist der Verformungsgrad (Grobkorn). -> In die Nähe von geringer Verformung keine Schweissnähte legen, da dort die Gefahr von Grobkorn besteht -> Festigkeitsverlust. |
| GUSSARTEN UND GUSSBEZEICHNUNGEN | GS
: Stahlguss
GT : Temperguss
GTW : Temperguss weiss GTS : Temperguss schwarz GC : Strangguss GZ : Schleuderguss (Rotation) GD : Druckguss GK : Kokillenguss GG : Grauguss GGG : Grauguss mit Kugelgraphit Guss-Graphit-Globular GGL : Grauguss mit Lamellengraphit GH : Hartguss GTP : Temperguss mit perlitischer Grundmasse |
| GUSSVERFAHREN - BERUHIGT VERGOSSENER STAHL | Desoxidationsmittel: Al; -> völlige Desoxidation, da das Aluminium als unedles Metall den gesamten Sauerstoff an sich bindet. Bei der Abkühlung in der Kokille entstehen Innenlunker, die abgeschnitten werden müssen -> unwirtschaftlich |
| UNBERUHIGT VERGOSSENER STAHL | Desoxiadtionsmittel: Mn; -> unvollständige Desoxidation; es bleibt etwas Sauerstoff im Eisen zurück, obwohl Mn unedler ist. Es kommt zu CO Bläschen in der Schmelze, der Stahl fängt an zu kochen. Im Kern befindet sich die Seigerungszone. Dort sind Verunreinigungen durch Schwefel und Phosphor. Der Vorteil bei dieser Methode liegt in der Vermeidung von Innenlunker durch die CO Blasen. Dieser Guss hat eine sehr glatte Oberfläche, durch sog. Speckschicht (C arm). Für höchste Anforderungen wird aber trotzdem der beruhigt vergossene Stahl benutzt. |
| GC STRANGGUSS | Das ist die heute am häufigsten verwendete Gussmethode. Im Prinzip ist dies ein abgewandelte Form des beruhigten Gusses, nur das hier der Boden der Kokille ständig weiter nach unten fährt und so die Bildung des Innenlunkers vermieden wird. Theoretisch kann man so ein unendlich langes Werkstück herstellen. Der Innenlunker bildet sich erst am Ende, wenn man aufhört weiterzugiessen. D.h. ein im Verh. kleiner Teil ist Verlust -> wirtschaftlich |
| GS STAHL (Stahlformguss) | -
In Formen vergossener Stahl
- teueres Formmaterial
- hohes Schwindmass (ca. 2%) - Steigeranordnung schwierig - hohe Festigkeit - sehr teuer - hohe Giesstemperatur GS ist ein im Gusszustand graphitfreier FeC Gusswerkstoff, mit weniger als 2% C, dessen Gussgefüge durch Wärmebehandlung umgewandelt werden muss. (Vergüten oder Normalglühen) |
| GT STAHL (TEMPERGUSS) | -
Rohrfitting
- Gewinde - schweissbar - geringe Gewicht - geringe Bearbeitungszugaben GT ist ein FeC Gusswerkstoff, bei dem durch Einstellung der chem. Zusammensetzung und des Erstarrungsvorganges im Gusszustand ein zementitisches, graphitfreies Gefüge entsteht, welches durch Wärmebehandlung entkohlt oder unter Ausscheidung von Graphit (Temperkohle) umgewandelt wird. GT besteht aus einer FeC Leg., die im Rohgusszustand graphitfrei, nicht verformbar und kaum bearbeitbar ist. GT wird mit 2,4-3,4 % C vergossen. Das ist der Grund für sein gutes Fliess- und Formfüllungsvermögen. Eine geringere Giesstemperatur als z.B. GS erlaubt die Verwendung von Formstoffen, die im allg. eine saubere Gussoberfläche ergeben. Temperguss muss weiss erstarren |
| ENTKOHLUNG DES ROHEISENS UND ABHÄNGIGKEIT DER FESTIGK. | Si
Fe3C ------> 3 Fe +
C metast. stabil |
| FESTIGKEIT IST ABHÄNGIG VON: | 1.
FORM DES AUSGESCH. GRAPHITS
GGL - Lamellen GT - Flocken GGG - Kugeln 2. MENGE DES AUSGESCH.GRAPHITS 3. GRUNDMASSE Gefüge ferritisch oder perlitisch Die Ausscheidung des Graphits ist abhängig vom Si-Gehalt und der Abkühlgeschwindigkeit Grosse Ausscheidungen an Graph. werden durch hohen Si-Gehalt und eine kleine Abkühlgeschwindigkeit erreicht. |
| GTW (Europ.Temperguss) | >>
Tempern in oxidierender Atmosphäre
- entkohlte Randzone (ferritisch)
- perlitischer Kern + Temperkohleflocken |
| GTS (Amerik.Temperguss) | ->
Tempern in neutraler Atmosphäre
- ferritische Grundmasse,
da zu 100% umgewandelt (stabil). - Graue Farbe d. Temperkohle |
| GTP | -
Grundmasse perlitisch durch unterbrochene Temperung
- Anschliessende Vergütung
durch Anlassen. - Bessere Festigkeit als GTW |
| GG (Grauguss) | Durch
Einstellung der chem. Zusammensetzung und des Erstarrungsvorganges liegt
der Hauptanteil an C im Gusszustand überwiegend in freier Form als
Graphit vor. (Ohne Nachbehandlung)
- relativ hoher C Gehalt - bereits im Gusszustand hoher Anteil an Graphit - relativ hoher Si-Gehalt (2-3%) - hervorragende. Giessbarkeit - preisgünstig - gute Korrosionsbeständigkeit - hohes Dämpfungsvermögen - gut spanend bearbeitbar - gute Gleiteigenschaften - Verschleissfestigkeit - Wärmebeständig - Hohe Druckfestigkeit (4xRm) - Geringe Zugfestigkeit durch innere Kerben - geringe Dehnung (0,5 %) - nicht normal schweissbar GG-ARTEN: GG 20 - grobe Lamellen GG 25 - feine Lamellen GG 30 - sehr feine Lamellen |
| GGG (Guss-Graphit-Globular) (spährolitisches Gusseisen) | Störelemente:
Al, Ti, Cu
schädliche Spurenelemente:
Bi, Sb, Pb, Sn, As Daher ist spezielles Roheisen höchster Reinheit erforderlich. GGG verbindet alle guten Eigenschaften des Graugusses mit stahlähnlicher Charakteristik, ist aber auch nicht schweissbar |
| KUNSTSTOFFE | Kunststoffe
bestehen aus Makromolekülen (Hochpolymere). Man unterscheidet:
a) vollsynthetische K.
(Polymer., Polykond., Add.) b) halbsynthetische K. aus in der Natur vorgebildeten Grossmolekülen, z.B. * Zellulose * Eiweiß >> Celluloid >> Kunsthorn (Galalith) |
| POLYMERISATION | Aneinanderreihung
von Grundmolekülen zu kettenförmigen Makromolekülen ohne Abspaltung
eines Nebenproduktes. Durch erhöhte Temp., Druck und Einsatz eine Katalysators
wird die Doppelbindung des Moleküls ausgespalten und Bindekräfte
werden frei, so dass sich die Monomere aneinander reihen können.
Bsp. Ethylen >>
Polyethylen C2H4 PE (HD/LD) Die Festigkeit eines K. hängt von der Menge der kristallinen Bereiche und der Länge der Molekülketten ab. Die Länge wird im Polymerisationsgrad (n) angegeben. |
| PE-POLYETHYLEN | Aus
Ethylen C2H4
LD-PE - Low Density PE
(weich) n=500-1500 HD-PE - Hi Density PE (hart) n=2000 |
| PTFE-PolyTetraFluorEthylen ("Teflon") | Wie
Ethylen, nur statt H Atomen sind F Atome angelagert
* Temperaturbeständig
* nicht extrudierbar, nur walzen * chemisch Beständig * klebwidrig |
| PolyTriFluorMonoChlorEthylen ("Hostaflon") | Ethylen
mit 3 F und 1 Cl Atomen
* Im Gegensatz zu Teflon
extrudierbar (spritzbar) * ähnlich wie Teflon |
| PS-Polystyrol | Aus
Vinylbenzol
* Homopolymerisat
* sehr hart und spröde * ganz leicht herstellbar * schmelzbar/extrudierbar * neigt schon bei Raumtemperatur zur Polymerisation * Herstellung durch Emulsionspolymerisation * klar/durchsichtig * Öl/Säure beständig * brennbar * n = 1500-4000 |
| POLYBUTADIEN (Buna) | Aus:
Butadien C4H6
Es entsteht ein thermoplastisches
Ausgangsmaterial. Mischen des Granulats mit Schwefel. Bei Temperaturerhöhung
öffnen sich die Doppelbindungen und es entstehen Bindekräfte zw.
den K. und den Schwefel Atomen. Durch diese SCHWEFELBRÜCKEN ist der
Stoff sehr elastisch (Gummi). Schwefelbrücken sind ein wesentliches
Merkmal der Thermoplaste >> Katalysator : Na >> Vulkanisation mit Schwefel >> Vernetzung mit ca. 3% S Durch die Vulkanisation wird aus dem thermoplastischer Grundstoff ein ELASTOMER. Durch Erhöhung des S-Anteils geht die Elastizität verloren und es entsteht ein DUROMER. ZAHLENBUNA * Homopolymerisate * Zahlenangabe = Molekulargewicht; Buna 100 >> Gewicht 100.000 BUCHSTABENBUNA * C-Polymerisate >> Werden heute verwendet |
| POLYKONDENSATION | Es
können sich bi- oder trifunktionelle Grundmoleküle mit reaktionsfähigen
Endgruppen unter Austritt eines neugebildeten dritten Stoffes (H2O) zusammenlagern.
Es handelt sich um eine Stufenreaktion, da sie gestoppt und später wieder
in Gang gesetzt werden kann (Durch Wärme).
Einfache Kondensationsreaktion:
Essigsäure CH3COOH Ethylalkohol C2H5OH (Äthanol) >> CH3COOC2H5 + H2O Essigsäure-Ethyl-Ester Der durch die Reaktion entstandene Wasserrest muss aus der Verbindug (z.B. durch Druck) entfernt werden. |
| GESÄTTIGTE POLYESTER | Lineare
Polyester sind Thermoplaste
- Tezephthalsäure
- Ethylenglycol - Butandiol |
| UNGESÄTTIGTE POLYESTER | Thermoplastisches
Ausgangsmaterial, das in Styrol gelöst wird. Die Verbindung bleibt zunächst
flüssig >> FLUIDOPLAST. Durch Einsatz von Härter und Beschleuniger
öffnen sich die Doppelbindungen und das Lösungsmittel Styrol wird
vernetzt und mit eingebaut. Jetzt wird das Polyester hart. gelöst
Thermopl. ------->
Fluidoplast Härter ---------> DUROMER Beschl. |
| PVC - Polyvinylchlorid | *
Homopolymerisat
* PVC-HART ist bei Raumtemp.
hart und spröde * brennbar in fremder Flamme * Säure, Laugen, Benzin, Alkohol beständig * gut schweiss-/klebbar |
| PHENOLHARZE (Phenol-Formaldehyd-Kunststoff) | trifunktionell;
Normal bildet Formalin räumliche harte, spröde Gebilde Durch Abbruch
der Polykondensation können sich diese nicht bilden. Der Werkstoff bleibt
kettenförmig und thermoplastisch.
Er liegt als Granulat
vor (A-ZUSTAND). Anschliessend wird das Granulat in die Form eingebracht und die Polykondensation durch Druck und hohe Temp. wieder in Gang gebracht. Dadurch entsteht ein duromerer, harter Werkstoff. (C-Zustand) Häufig werden auch Füllstoffe mit den Harzen verwendet (z.B. Papier, Holzspäne). |
| POLYADDITION | Verbindung vieler gleich- oder verschiedener Moleküle über reaktionsfreudige Endgruppen und sog. Heteroatome (O und N) ohne Abspaltung von Nebenprodukten. Die PA ist eine Stufenreaktion. Es können kettenförmige und vernetzte Polyprodukte hergestellt werden. |
| PUR-POLYURETHANE | 1
- lineare PUR
>> thermoplastisch
2 - leicht vernetzte PUR >> Elastomer 3 - stark vernetzte PUR >> Duromer |
| MASSNAHMEN ZUR STEIGERUNG DER FESTIGKEIT VON KUNSTSTOFFEN | 1-Polymerisationsgrad
= n
M/ = M * n M/: Makromolekulargewicht n: Anzahl Moleküle im Polym. M: Molmasse eines Moleküls 2-Anteil der kristallinen Bereiche hat Einfluss auf Festigkeit und Schmelzpunkt 3-Verstreckung v. Fäden/Folien Steigerung durch Ausziehen Festigkeit: 3-4 faches - Ordnung der Moleküle - Zwangszustand (Rückfall bei Temp. Erh.) Verstreckung durch Extruder 4-Chem. Aufbau der Monomere Kleine Zugaben an anderen Stoffen können grosse Wirkung auf die Eigenschaften haben. 5-Struktureller Aufbau der Monomere Ein komplizierter Aufbau macht den Kunststoff hart. 6-Co-Polymerisation - innere Weichmacher - Der Kunst. wird hergestellt und nicht zusammen geschmolzen 7-Funktionalität der Monomere mono - keine Kunststoffherstellung sondern Abschluss bi, tri, tetra Mit steigender Funktional. wird das Polymer härter. 8-Verstärkungsmittel *Glas/Kohlefasern PETP,PBTP,UP 9-Füllstoffe Holzspäne, Papier, Gips, Schiefermehl * Preis verringert sich * Verbesserung Eigenschaften - Elastizität - Festigkeit - Temperaturbeständigkeit |
| HALBSYNTHETISCHE KUNSTSTOFFE | *
Vulkanfiber
- Transportbehälter
- Dichtungen * Zellwolle,Cellophan,Reyon * Celluloid - leicht brennbar * Cellulose Acetat - schwer brennbar AUF EIWEISSBASIS * Kusthorn (Galalith) - gute Oberflächenbeschaffenheit - geringe Dichte - gute chem.Beständigkeit |
| POLYAMIDE | Diamine
und Dicarbonsäuren
PA 6.6 (Nylon) Die erste Ziffer gibt die Anz. C-Atome im Diamin an, die zweite die Anz. C-Atome in der Säure. PA 6.10 (Sebazinsäure) |
| KUPFER
(Cu) KFZ
* Dichte = 8,93 g/cm³
* E = 125 * 10E3 N/mm² * Rm = 220 - 450 N * Kappa = 57 Sm/mm² * A = 50% - 6% Elektrische Leitfähigkeit wird durch Verunreinigungen stark herbagesetzt. Ein geringer Zusatz an O kann diese erhöhen, da O die anderen Störmetalle oxidiert. Die Leitfähigkeit wird ausserdem herabgesetzt durch -Temperaturerhöhung – Kaltverformung |
|
| WASSERSTOFFKRANKHEIT DES CU | Cu2O + H2 --> 2 Cu + H2O Problem beim Schweissen, daher wird extrem reines Cu verwendet wenn Cu geschweisst werden soll |
| EINTEILUNG DER Cu-LEGIERUNGEN | 1)
Knetlegierungen
2) Gusslegierungen
-G, GK-Kokillenguss - GD-Druckguss - GZ-Rotations(Schleuderguss) - GC-Strangguss |
| MESSINGE | *
Leg. aus Kupfer und Zink
* Alpha Messinge bis 37%
Zink >> homogene Mischkristalle Cu-Zn15 > Tombak (MS85) Cu-Zn35 > Schmiedemessing (MS65) * Uber 37% entsteht heterogenes Gefüge aus Alpha und Beta MK Cu-Zn40 > Schraubenmessing (MS60) Cu-Zn42(Pb) > durch Bleizusatz bessere Zerspanbarkeit |
| SONDERMESSINGE | CU
+ ZN + LE
LE : zus.Legierungselemente
Bsp: CuZn40Al CuZnSn – Marinemessing (seewasserbeständig) |
| BRONZEN | Unter Bronze versteht man ein Metall, das aus Kupfer und einem weiteren Legierungselement besteht. Im folgenden sind die einzelnen Bronzen beschrieben. |
| ALUMINIUM BRONZEN | Bis 6% Al > einphasiges Gefüge (Knetlegierung) G-Cu-Al9NiFe - Guss-Al-Bronze (für Schiffsschrauben) |
| NICKEL BRONZEN | Cu-Ni10Fe
- Rohrleitungen
Cu-Ni30Fe - seewasserbeständig
Cu-Ni25 - Münzlegierung Cu-Ni44 - Konstantan |
| BERYLLIUM BRONZEN | *
warm aushärtbar bis 1200 Nmm
* dies lässt sich
durch zus. Kaltverformung auf bis zu 1500 N/mm² steigern. * für Pressschweisselektroden * sehr teuer |
| ROTGUSS | Cu
Sn Zn --> Rotguss (Rg)
CuSn4Zn4(Pb4)
- walzbarer Rg CuSn5Zn5(Pb5) - Rg5 Gleitlager |
| NEUSILBER | Durch
das Nickel in der Legierung wird das Metall hell.
Cu-Ni-Zn -> Neusilber
47% - 60% Cu 10% - 35% Ni 15% - 41% Zn CuNi25Zn15 - korrosionsbest. |
| Korrosionsbeanspruchte Komponenten | CuZn,
CuSn, CuAl, CuNi:
* Rohrleitungen
* Armaturen * Pumpen * Beschläge * Schrauben * Wärmetauscher * Propeller |
| GLEIT- UND VERSCHLEISS BEANSPRUCHTE MASCHINENELEMENTE | CuSn,
CuAl, CuSnPb:
* Gleitlager * Wellen |
| HOCHBEANSPRUCHTE KONSTRUKTIONSTEILE UND WERKZEUGE | CuSn,
CuAl, CuBe:
* Federn * Trager |
| TEILE EINFACHER HERSTELLBARKEIT | CuZn,
CuZnPb, CuNiZn:
* Hülsen * Rohre * Stanzteile |
| ALUMINIUM | Dichte
= 2,70 g/cm³
Ts = 660 °C
E = 65000 N/mm² Kappa = 36-37,8 Sm/mm² Rm = 40-180 N/mm² A = 50 - 4% Rohstoff: Bauxit: Unreines Tonerde-Gel Al2O3*n*H2O+F2O3+SiO2+TiO2+... - günstiges Verh. von Dichte und Festigkeit - günstiges Verh. von Dichte und elektrische Leitfähigkeit - hervorragende Witterungs- und Korrosionsbeständigkeit Al bildet sofort eine Oxidschicht aus, die eine hohe chem. Beständigkeit zur Folge hat. Das Oberflächenoxid schützt das darunterliegende Aluminium. Al ist unbeständig gegen Chemikalien, die die Oxidschicht angreifen (Baukalk, Mörtel, etc). Daher muss es zunächst durch z.B. Folie geschützt werden. |
| ELOXIEREN | Darunter versteht man die zus. Vergrösserung der schützenden Oxidschicht (10-100 fach) durch chemo-/elektrisches Verfahren. (elektro-anodische Oxidation) |
| ALUMINIUM LEGIERUNGEN | 1)
KNETLEGIERUNGEN AUSHÄRTBAR
* AlMg (Mg<7%) AlMg3
- Fahrzeug/Schiffsbau * AlMn (0,8<Mn<1,5%) Kochtöpfe, Bauwesen * AlMgMn besonders korrosionsbeständig gegen Seewasser 2) KNETLEGIERUNGEN NICHT AUSHÄRTBAR * AlCuMg korrosionsanfällig * AlMgSi hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit |
| WARM AUSHÄRTEN | 1
- Lösungsglühen über Segregatlinie.
2 - Abkühlen der
Legierung ABSCHRECKEN 3 - Erneutes Erwärmen auf ca. 170 °C |
| ALUMINIUM GUSSLEGIERUNGEN | G-AlSi12
("SILUMIN") Die am meisten verwendete AL-Leg. ist das SILUMIN (eutektische
Leg.),das oft auch mit Na vergossen wird (veredelt). Für kompliziert
gestaltete Gussstücke (fliesst gut).
G-AlSi10Mg2 Hat ähnliche
Eigenschaften wie Silumin, ist aber zus. warm aushärtbar. G-AlCu4TiMg Ebenfalls warm aushärtbar, aber nur für einfache Gussteile, da schlechte Fliesseigenschaften. G-AlMg5 Nicht härtbar, dafür äusserst korrosionsbeständig G-AlSi12CuNiMg warm aushärtbar und sehr hart Für Motorkolben |
| WOODSCHES METALL | Aus dieser Legierung werden Schmelzsicherungen hergestellt. Es enthält: Sn, Cd, Pb, Bi |
| WIRKUNGSWEISE DER STAHL LEGIERUNGSELEMENTE ZIELE: | *
Erhöhung der Festigkeit bei geringer Abnahme der Dehnung
* Härten durch Carbidbildung
* Anlassbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit erhöhen * Verschleisswiderstand erhöht etc. 1) Verringerung der C-Aufnahmefähigkeit, dadurch Verschiebung der Punkt im EKS nach links und nach unten 2) SENKUNG DER KRITISCHEN ABKÜHLGESCHWINDIGKEIT (!) - Behinderung der C-Diffusion - zum Härten nun keine starke Abkühlung nötig - keine Rissbildung durch Abschrecken mehr - Martensitbildung bis in den Kern (keine Schalenhärter) - Bildung von austenitischem Stahl - Austenitische Stähle sind umwandlungsfrei, d.h. nur durch Kaltverformung härtbar (KFZ, temperaturbeständig) und unmagnetisch (kein Ferrit) 3) Abschnürung des Ferrit Gebietes und Ausweitung des Austenit Gebietes > KFZ, Ni, Co, Mn, N 4) Abschnürung des Austenit Gebietes (ferritische Stähle) Cr, Al, Ti, Ta, Si, Mo, V 5) Starke Carbid-Bildner mit starker Affinität zum C -> härtere Carbide als Fe3C; W, Cr, Mo, Ta, Ti, V; MN MANGAN -Desoxidation von FE da unedler -bessere Durchhärtung durch Verringerung der kritischen Abkühlgeschwindigkeit -bessere Schweissbarkeit -Rm + -Austenitbildung ab 12% X 120 Mn 12 HARTMANGANSTAHL (Selbsthärter durch Kaltverformung bei Baggerschaufeln) |
| SI SILIZIUM | -Wird
zur Stahlberuhigung ver- wendet.
-Starke Erhöhung
von Rp0,2 -Für Federstähle |
| AL ALUMINIUM | -in Nitrierstählen -bildet submikroskopisch feine Nitride -> Rm+ |
| W WOLFRAM | -hochanlassbeständig -Feinkornbildner |
| NI NICKEL | -Feinkornbildung
-ab 25% > austenitischer
Stahl -mit Cr zusammen Verstärkung der Ni Wirkung X 10 CrNi 18 8 (V2A) X 10 CrNiMo 18 9 (V4A) |
| CR CHROM | -ab
12,5% >> ROSTFREI
-Cr ist Carbidbildner
und verbindet sich bei Hitze mit C. Problem beim Schweissen, da so der Cr
Gehalt unter 12,5% sinken kann (Verlust der Korrosionsbeständigkeit)
-Senkung krit.Abkühlgeschw. -Cr-Stähle sind duktile/zähe Stähle -Cr allein schnürt Austenitfeld ein. X 40 Cr 13 Messerstahl/härtbar X 100 Cr 17 Bei hohem C-Gehalt muss wegen Carbidbildung mehr Cr zulegiert werden. |
| NOMENKLATUR DER METALLE | Erste
Zahl ohne Buchstaben ist der C-Gehalt x100.
Anschliessend folgen Legierungselemente.
Ihnen folgen in gleicher Reihenfolge ihre Konzentrationen. Normale Leg.Elemente
werden x10 angegeben. AUSNAHMEN: Mn, Si, W, Cr, Ni, Co bei diesen Elementen wird der Faktor 4 verwendet. Beginnt die Bezeichnung mit einem "X" so wird für kein Legierungselement, ausser dem C, ein Faktor verwendet. Die Zahl ist sofort die Konzentration. Bei Baustählen und unlegierten Metallen zeigt die folgende Zahl die Zugfestigkeit in kN an und nicht den C-Gehalt (St). Es können dann nach einem Strich, die Güteklassen folgen. Ausserdem werden noch verschiedene Kennzeichen verwendet, um das Metall näher zu charakter. E - im Elektroofen geschmolzen H – gehärtet V – vergütet N - normal geglüht K – kaltverformt Nt- oberflächen nitriert S – spannungsarm Am Ende folgt dann noch die Angabe, wie die gross die neue Zugfestigkeit nach Durchführung eines der o.a. Verfahren ist. BEISPIELE: GS-E 25 CrMo 5 6 V+S 65 Stahlguss aus E-Ofen C = 0,25 % Cr= 5/4 % Mo= 0,6 % V = Vergütet S = Spannungsarm Rm= 650 N/mm² GTW-S Weisser Temperguss, schweissbar X 12 CrNi 18 8 C = 0,12 % Cr= 18 % Ni= 8 % St37-2 Baustahl mit Rm=370 N/mm^2 Güteklasse 2 C 45 Vergütungsstahl mit: C = 0,45 % |
| Z-T-U SCHAUBILDER (Zeit-Temperatur-Umwandlung) | Diese
Bilder dienen der Ermittlung des Gefüges einer Leg., da bei schnelleren
Abkühlvorgängen, dass EKS keinen zuverlässige Auskunft mehr
gibt. Es wird ursprünglich erstellt aus:
-> Dilatometerkurven
-> Schliffbilder |
| ZUGFESTIGKEIT Rm | Scheitelpunkt
im Spannungs-Dehnungsdiagramm
Rm = Fm / S0 Fm : Maximalkraft S0 : Probenanfangslänge |
| OBERE STRECKGRENZE Reh | Ende der Hookschen Geraden Reh = Feh * S0 |
| GESAMTE DEHNUNG A | A
= (Lm-L0) / L0
Lm : Länge der Probe
bei Fm L0 : Anfangslänge |
| NENNSPANNUNG S (SIGMA) | S
= dF / S0
dF : Kraftdifferenz
S0 : Anfangsprobenquerschnitt |
| DEHNUNG D (EPSILON) | D
= dL / L0
dL : Längenänderung
L0 : Ursprungslänge |
| E-MODUL (Hooksches Gesetz) | E
= S / D
E = (S2-S1) / (D2-D1)
S : Spannung D : Dehnung |
