6. Eisen-Kohlenstoff-Diagramm Flashcards
a) Zeichnen Sie die Abkühlkurve des reinen Eisens.
b) Was bedeuten die Punkte A4, A3 und A2 des reinen Eisens und was bedeutet der
Punkt A1 des kohlenstoffhaltigen Eisens?
c) Erläutern Sie die Umwandlungsvorgänge bei den einzelnen Punkten.
a)
- Remember the Haltepunkt 1536, 1390, 911 and 769ºC
- Label
»alpha-Fe btwn 0ºC to 911ºC
»gamma-Fe btwn 911 to 1390ºC
»delta-Fe btwn 1390 to 1536ºC
b)
Bei ca. 1390ºC : delta-Fe —- gamma-Fe Umwandlung
Bei ca 911ºC : gamma-Fe —- alpha-Fe Umwandlung
Bei ca. 769ºC : alpha-Fe wird magnetisch beim Abkühlung
Bei ca. 723ºC : beginnt die Perlitbildung beim Abkühlung beim C-haltigen Fe
a) Was ist der Unterschied zwischen dem metastabilen und dem stabilen System Eisen- Kohlenstoff und was ist das technische bedeutendere?
b) Nach welchem System erstarren folgende Eisen-Kohlenstoff Legierungen?
- Stahl
- Gusseisen
- Stahlguss
a) Metastabile System Fe-C setzt sich den Komponenten Fe und Fe3C. C tritt nicht in elementar Form aus , sondern nur als Fe3C.
Metastabile System Fe-C setzt sich den Komponenten Fe und C.
C tritt nur in elementar Form aus.
Technische bedeutendere System ist das Metastabile System
b)
1. Stahl: Erstarrung nach dem Metastabilen System
2. Stahlguss: Erstarrung nach dem Metastabilen System
3. Gusseisen : (mehr als 2,6%C ) Erstarrung nach dem Metastabilen System UND Stabilen System
Eisen-Kohlenstoff-Diagramm
a) Aus welchen Grundsystemen ist das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm zusammengesetzt?
b) Kennzeichnen Sie den Verlauf von Liquidus- und Soliduslinie.
c) Welche Reaktionen laufen im Punkt I, welche im Punkt C und welche im Punkt S ab?
(Siehe Bild 6.3)
a) aus drei Grundsystemen zusammengesetzt:
»_space; I : Peritektische System
» C : Eutektische System
» S : Eutektoide System
b) label abcd … on the solidus- and Liquiduslinie
Liquiduslinie: Punkt A,BC,D
Soliduslinie : Punkt A,H,I,E,C,F
c) Reaktion im
> > I : S + delta-MK -> gamma-Mk
C : S -> gamma-Mk + Fe3C
S : gamma-Mk -> alpha-Mk +Fe3c
Ordnen Sie folgende Begriffe sinnvoll einander zu.
Ferrit, Austenit, Perlit, Ledeburit, Zementit,Eutektikum, Eutektoid, α-Mischkristall, γ-Mischkristall, Fe3C, krz, kfz.
Ferrit, alpha-MK, krz
Austenit, gamma-Mk, kfz
Perlit, Eutektoid ( Fe3C + alpha-Mk)
Ledeburit, Eutektikum ( Fe3C + gamma-Mk)
Zementit, Fe3C
Eine Eisenschmelze mit 0,5 % C wird langsam abgekühlt (Gleichgewichtsnahe Erstarrung).
Welche Phasen stehen im Gleichgewicht und welche Kohlenstoffgehalte haben sie bei 1450°C, 1000°C, 750°C und 700°C?
Welches Gefüge liegt bei Raumtemperatur vor?
1450ºC : Es steht die Phasen Schmelze und gamma-Mk miteinander in GGW.
»Schmelze hat 1,2% C und gamma-Mk hat 0,4% C
1000ºC : Es liegt die Phase gamma-Mk vor .
Gamma-Mk hat 0,5% C.
750ºC : Es stehen die Phasen gamma-Mk und alpha-Mk miteinander im GGW.
» gamma-Mk hat 0,6%C und alpha-Mk hat < 0,02% (Aufgrund maximale Löslichkeit im C )
700ºC : Es stehen die Phasen alpha-Mk und Fe3C miteinander im GGW.
Alpha-Mk hat 10^-5 C und Fe3C hat 6,67% C
Das Gefüge bei Raumtemperatur besteht aus Ferrit und Perlit
Beschreiben Sie stichwortartig das Gefügebild einer langsam abgekühlten Fe-C-Legierung mit 1 % C bei 1000°C, 760°C und 600°C.
Geben Sie die Kohlenstoffgehalte der einzelnen Gefügebestandteile an.
1000ºC : Es liegt homogenes Austenitgefüge vor, mit einem Kohlenstoffgehalt von 1% C.
760ºC : Es liegt Austenitkörner vor, mit Zementitausscheidungen auf den Korngrenzen. Die Kohlenstoffgehälte sind im Austenit ca 0,9% C und im Zementit 6,67% C.
600ºC : Es liegt Perlit vor, in einem Netzwerk von Zementit. Kohlenstoffgehalt sind im Perlit 0,8% C und im Zementit 6,67%C.
Ordnen Sie die Werkstoffe des metastabilen Systems Fe- Fe3C den gegebenen C-Gehalten zu.
≤ 2,06 % C: > 2,06 bis 6,67 % C: < 0,8 % C: > 0,8 % C: > 2,06 % C < 4,3 % C: > 4,3 % C < 6,67 % C.
< or= 2,06 : Stahl
> 2,06 : Gusseisen / Roheisen
< 0,8 : Untereutektoide Stahl
> 0,8 : Überuetektoide Stahl
< 4,3 Untereutektische Gusseisen/Roheisen
> 4,3 Übereutektische Gusseisen/Roheisen
Wie unterscheidet sich die Bildung von Ferrit, Perlit, Zementit, Bainit und Martensit hinsichtlich der Fe- und C-Diffusion?
- Beide C-Diffusion and Fe-Diffusion sind möglich für Ferrit, Perlit und Zementit.
- Nur C-Diffusion ist möglich für Bainit
- Keine C-Diffusion oder Fe-Diffusion möglich für Martensit (NICHT MÖGLICH)
Skizzieren Sie zwei Elementarzellen einer Fe-C-Legierung vor der Martensitbildung. Erklären Sie anhand der Skizze die diffusionslose Austenit-Martensit-Umwandlung.
(Siehe Bild 6.9)
- Draw combination of 2 cubes
- Label unshaded balls of 12 Eckatome and 11 Flachenatome
- Label shaded balls of 8 Atoms on the edges
- Label unshaded balls : Fe-Atome
- Label shaded balls : C-Atome
- Draw within the combined cube, a cuboid (consists of 8 shaded balls and 4 unshaded ball)
- Label number 1,2 and 3 on unshaded balls
- Draw 3 triangles on each other and and draw 4 unshaded balls and label the numbering 1,2, 3 and 2a
- Label shaded dot on the edge of triangle (btwn 2 and 3) and (btwn 2a and 3)
- Write explanation:
::Neuorientierung der Atome
:: Umklappvorgang: Die Fe-Atom 2 springt in die Position 2a, denn es kann infolge des eingelagerten C-Atom in die GGW-Lage nicht springen
::Folge: tetragonal Verzerrung des Würfels
a) Tragen Sie in das isothermische ZTU-Schaubild den Zeit-Temperatur-Verlauf für nahezu vollständige Perlitumwandlung ein.
b) Welche Härte hat das entstehende Gefüge?
c) Zeichnen Sie den Zeit-Temperatur-Verlauf für die schnellste Umwandlung in Ferrit und Perlit ein.
d) Geben Sie die Gefügeanteile und die Härte des entstehenden Gefüges an.
e) Geben Sie eine Temperatur an, bei der ein reines Bainitgefüge entsteht.
(Siehe Bild 6.10)
Done
Gegeben ist das ZTU-Schaubild für kontinuierliche Abkühlung des Federstahls 38Si6.
a) Was bedeuten die Symbole in den Gefügefeldern, die Zahlen an den Gefügefeldgrenzen und die eingekreisten Werte?
b) Welche Gefüge mit Mengenangabe in % erhält man bei Abkühlung von Austenitisierungstemperatur auf Raumtemperatur entsprechend den eingezeichneten Abkühlungskurven I - IV.
Welche Härten werden dabei erzielt?
(Siehe Bild 6.11)
Done
Eine Probe des Stahls 42CrMo4 wird während einer Glühbehandlung 10 min. bei 850°C vollständig austenitisiert.
Die Abkühlung erfolgt so, dass bei Raumtemperatur eine Härte von 28 HRC erreicht wird.
Bestimmen Sie anhand des beiliegenden ZTU-Schaubildes:
a) die Abkühlzeiten, bei denen die verschiedenen Umwandlungen beginnen und enden,
b) die prozentualen Anteile der Gefügebestandteile nach Abkühlung auf Raumtemperatur,
c) die obere kritische Abkühlgeschwindigkeit.
(Siehe Bild 6.12)
Done
In welcher Weise verändern die Legierungselemente Mn, Ni und Cr die kritische Abkühlgeschwindigkeit?
Skizzieren Sie den Einfluss schematisch in einem ZTU-Schaubild.
- Draw graph of Temperature vs lg t
- Draw horizontal line that cuts y-axis and label the y-intercept as ‘Ms’
- Label the 2 Phasen
Austenit: above the drawn horizontal line
Martensit: below the drawn horizontal line
- Draw 8 big C (waves) it must curve towards y-axis* 4 C above and 4 C below (all of them must be above the drawn horizontal line)
- Label P for Perlit and B for Bainit
- Label ‘ —> Mn, Ni, Cr ‘ for top and bottom set of C
- Write explanation: Die obere kritische Abkühlgeschwindigkeitwird zu längeren Zeiten verschoben.
