2.6 Fragen zur Nacharbeit

Question 1

Was verstehen sie unter dem Begriff “Elementarzell” eines Kristallgitters?

Answer 1

Das kleinstmögliche regelmäßige Element einer Kristallstruktur, das sich in alle 3 Raumrichtungen periodisch wiederholt.

Question 2

Nennen und zeichnen sie die drei wichtigsten Kristallgittertypen der Metalle.

Answer 2

• Kubisch-Raumzentriert
• Kubisch-Flächenzentriert
• Hexagonal-dichtgepacktes Kristallgitter

Question 3

Welche wichtigen mechanischen Eigenschaften der Metalle hängen von dem Kristallgittertyp ab?

Answer 3

• Verformbarkeit
• Festigkeit
• Härte
• Anisotropie

Question 4

Was haben das kfz und das hdp gemeinsam?

Answer 4

• Dichteste Kugelpackung
• gleiche Packungsdichte

Question 5

Wodurch unterscheiden sich das kfz und das hdp Gitter voneinander?

Answer 5

• Zahl der Atome pro Elementarzelle
• das eine ist viereckig und das andere hexagonal

Question 6

Was versteht man unter den Begriffen Polymorphie bzw. Allotropie?

Answer 6

Allotropie bezeichnet das Phänomen, bei dem ein chemisches Element in zwei oder mehr verschiedenen Formen, die als Allotrope bezeichnet werden, im gleichen physikalischen Zustand (fest, flüssig oder gasförmig) existieren kann.

Question 7

Wie sind amorphe Stoffe aufgebaut?

Answer 7

• Ungeordnete Struktur
• nicht periodisch

Question 8

Erläutern sie den Begriff Gefüge?

Answer 8

Zusammenfügung aus vielen Kristalliten (Körnern)

Question 9

Erläutern sie den Begriff Quasiisotropie.

Answer 9

Eigenschaften sind scheinbar isotrop

Question 10

Wie entstehen Texturen in Metallen?

Answer 10

• Verformung
• Rekristallisation
• Wärmebehandlung

Question 11

Skizzieren und beschreiben sie punktförmige Gitterfehler

Answer 11

Punktförmige Gitterfehler sind lokale Abweichungen von der idealen Gitterstruktur eines Kristalls an einzelnen Gitterpositionen, die auf das Vorhandensein eines zusätzlichen Atoms, eines fehlenden Atoms oder einer Fremdatomposition zurückzuführen sind.

Question 12

Beschreiben sie kurz die flächenförmigen Gitterfehler.

Answer 12

Flächenförmige Gitterfehler sind Defekte in einem Kristallgitter, die sich auf bestimmte Ebenen oder Flächen erstrecken. Im Gegensatz zu punktförmigen Gitterfehlern, die einzelne Gitterpunkte betreffen, betreffen flächenförmige Gitterfehler größere Bereiche im Kristallgitter

Question 13

Wie vollzieht sich die plastische Verformung in einem Metall?

Answer 13

Wenn die Schubspannung einen kritischen Wert überschreitet dann geraten die Atome einer Gitterebene in das Wirkungsfeld des jeweiligen nächsten Atoms der benachbarten Gitterebene und bewegen sich dadurch sprunghaft auf den nächsten Gitterplatz. (Gleitebenen)

Question 14

Welcher Gitterfehler spielt bei der plastischen Verformung eine besondere Rolle?

Answer 14

Die Versetzung

Question 15

Was versteht man unter Verfestigung?

Answer 15

Verfestigung bezieht sich auf die Zunahme der mechnischen Festigkeit eines Materials infolge von Verformung, Behandlung oder anderer Prozessen.

Question 16

Nennen sie die Verfestigungsmechanismen in metallischen Werkstoffen.

Answer 16

• Kaltverfestigung
• Korngrenzenhärtung
• Ausscheidungshärten
• Mischkriatallhärtung

Question 17

Was wird unter Feinkornhärtung verstanden?

Answer 17

Feinkornhärtung ist ein Verfestigungsmechanismus, der auf der Verfeinerung der Kornstruktur eines Materials beruht. Es bezieht sich auf die Erhöhung der mechanischen Festigkeit eines Materials durch die Verkleinerung der Korngröße. Eine feinere Kornstruktur führt zu einer größeren Korngrenzfläche und eine erhöhten Anzahl von Korngrenzen, die die Versetzungsbewegung behindern und die Festigkeit des Materials erhöhen können.

Question 18

Was ist Diffusion?

Answer 18

Transport von Masse durch Atombewegung

Question 19

Nennen sie die Voraussetzungen für Diffusion.

Answer 19

• Korngrenzenunterschiede im Kristallgitter
• Ausscheidungsbestreben zwangsgelöster Atome

Question 20

Welche Unterschiede bestehen bei einer Wärmebehandlung zwischen Erholung und Rekristallisation?

Answer 20

Erholung reduziert Spannungen und teilweise die Versetzungen, während Rekristallisation eine spannungsfreie Kornstruktur durch Wachstum neuer Körner bildet

Question 21

Was ist die treibende Kraft für Kornwachstum?

Answer 21

Verminderung der in den Korngrenzen des feinkörnig rekristallisierten Gefüges gespeicherten Grenzflächenenergie durch Reduzierung des Flächenanteils und der Krümmung

Question 22

Wie erzielt man bei der Rekristallisation feinkörniges Gefüge?

Answer 22

Feinkörnige Gefüge bei der Rekristallisation werden durch eine Kombination aus niedriger Rekristallisationstemperatur, schnelle Abkühlung, vorheriger mechanischer Verformung und kontrollierter Rekristallisationstemperatur und -zeit erreicht.

Question 23

Welchen Einfluss haben Versetzungen auf die Verformbarkeit von Metallen?

Answer 23

Versetzungen erhöhen die Verformbarkeit von Metallen, indem sie die plastische Verformung ermöglichen und die Stärke des Materials erhöhen.

Question 24

Wie wird bei einer Mischkristallverfestigung eine Festigkeitssteigerung erreicht?

Answer 24

Verzerren des Gitters durch Fremdatome -> Erhöhung der inneren Energie

Question 25

Wodurch erreicht man bei einer Ausscheidungsberfestigung eine Erhöhung der Festigkeit?

Answer 25

Ausscheidungshärtung ist ein Verfestigungsmechanismus in metallischen Legierungen, der durch die Bildung urd Anordnung von feinen, dispergierten Ausscheidungen in einer metallischen Matrix entsteht. Diese Ausscheidungen können durch Wärmebehandlung oder Alterung erzeugt werden. Sie behindern die Versetzungsbewegung und erhöhen dadurch die Festigkeit und Härte des Materials.

Question 26

Weshalb erzielt man durch Kornfeinung eine Festigkeitssteigerung?

Answer 26

Durch Kornfeinung wird die Festigkeit eines Materials gesteigert, weil
feinkörnige Gefuge eine höhere Grenzflächenanzahl pro Volumeneinheit aufweisen. Diese erhöhte Grenzflächenanzahl führt zu einer erhöhten Versetzungsbindung, was wiederum die Versetzungsbewegung und
verlagerung behindert. Dadurch erhöht sich die Versetzungsdichte im Material, was zu einer erhöhten Festigkeit und Härte führt.

Question 27

Wie entsteht Kaltverfestigung?

Answer 27

Kaltversetzungen sind Versetzungen, die in einem Material während der
Kaltumformung entstehen. Sie entstehen durch die Anwendung von
mechanischen Spannungen oder Belastungen unterhalb der
Rekristallisationstemperatur des Materials. Diese Versetzungen bleiben auch nach dem Entfernen der Belastung im Material bestehen und tragen zur Kaltverfestigung bei, indem sie die Versetzungsbewegung behindern und die
mechanische Festigkeit des Materials erhöhen.