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Werkstoffkunde > Gitterstörungen > Flashcards

Gitterstörungen Flashcards

1
Q

Ablauf der Entstehung der Gitterstruktur samt Fehler (die 4 Phasen)

A
  1. Metallschmelze
  2. Beginn der Kristallbildung
  3. Fortschreitende Kristallbildung
  4. Vollständige Erstarrung
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Q

Was passiert bei der Metallschmelze (Ablauf Entstehung der Gitterstruktur)

A
  • Atome bewegen sich regellos und frei

- Wenn die Schmelze abkühlt bewegen sich die Atome langsamer, da (Wärme)- Energie aus der Schmelze entweicht.

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3
Q

Beginn der Kristallbildung (Ablauf Entstehung der Gitterstruktur)

A

Wenn die Erstarrungstemperatur erreicht ist in der Schmelze, beginnt die Zusammenlagerung der Metallatome nach einem Kristallgittertyp.
Kristallwachstum beginnt.

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4
Q

Fortschreitende Kristallbildung (Ablauf Entstehung der Gitterstruktur)

A
  • es gliedern sich immer mehr Metallatome aus der Restschmelze den Kristallen an
  • Temperatur während des Auskristallisierens - unverändert auf der Erstarrungstemperatur, da die entzogene Wärme zur Kristallbildung benötigt wird.
  • Wenn Schmelze fast aufgebraucht, stoßen die wachsenden Kristalle an ihren Grenzen aneinander
  • Es entwickelt sich eine ungeordnete Begrenzungsschicht (Korngrenze), da die Metallatome im Grenzbereich zwischen den Körnern teilweise nicht in das Kristallgitter eingeordnet werden können.
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5
Q

Vollständige Erstarrung (Ablauf Entstehung der Gitterstruktur)

A
  • Alle Metallatome haben ihren festen Platz-> Schmelze komplett erstarrt.
  • Gefüge des Werkstoffs hat sich gebildet
  • Temperatur des festen Metallkörpers nimmt wieder stetig ab durch den Wärmeentzug.
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6
Q

Wobei entsteht das kristalline Gefüge eines metallischen Werkstoffs?

A

Das kristalline Gefüge entsteht, wenn die Schmelze abkühlt. Beim Erreichen der Erstarrungstemperatur kommt es an vielen Stellen innerhalb der Schmelze zur Kristallbildung.

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7
Q

Was versteht man unter der Erstarrungstemperatur?

A

Die Temperatur, die den Übergang vom flüssigen in den festen Aggregatzustand darstellt.

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8
Q

Wann und Warum bleibt die Erstarrungstemperatur über eine gewisse Zeit konstant ?

A

Bei der Entstehung der Gitterstruktur bleibt die Erstarrungstemperatur während dem Auskristallisieren unverändert, da die entzogene Wärme zur Kristallbildung benötigt wird.

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9
Q

Was sind Kristallisationskeime?

A

Stellen, an denen das Kristallwachstum beginnt.

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10
Q

Arten der Gitterfehler

A
  • Punktförmige Fehler
  • Linienförmige Fehler
  • Flächenförmige Fehler
  • räumliche Fehler
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11
Q

Nenne die 4 Arten der Punktförmigen Gitterstörung und deren Merkmale

A

-Leerstellen
Wenn ein Gitterplatz unbesetzt ist. An dieser Stelle ist das Gitter elastisch verzerrt und jedes Atom an dieser Stelle hat mehr Platz
-Zwischengitteratome
Atom zwischen den regulären Gitterplätzen. Durch Energiezufuhr wird das Atom von seinem Platz verdrängt und lagert sich zwischen einer anderen Gitterebene
-Einlagerungsatome
Fremdatom auf Zwischengitterplatz. (kein reguläreR Gitterplatz). Kein Atom aus dem vorhandenen Gitter, sondern ein Fremdatom aus einem anderen Element.
-Substitutionsatome
Fremdatom auf einem regulären Gitterplatz. In einem Gitter wird ein Atom durch ein fremdes Atom ersetzt->Deformierung

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12
Q

Zu welcher Gitterstörungsart wird die Störung „Leerstellen“ zugeordnet und was versteht man unter diesem Begriff ?

A

-Leerstellen gehören zu den punktförmigen Gitterstörungen
Wenn ein Gitterplatz unbesetzt ist. An dieser Stelle ist das Gitter elastisch verzerrt und jedes Atom an dieser Stelle hat mehr Platz

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13
Q

Was sind Zwischengitteratome?

Und was ist die Ursache?

A

Zwischengitteratome gehören zu den punktförmigen Gitterstörungen
Es ist das Atom zwischen den regulären Gitterplätzen.
Ursache: Durch Energiezufuhr (z.B Wärmeengerie) wird das Atom von seinem Platz verdrängt und lagert sich zwischen einer anderen Gitterebene.

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14
Q

Was ist „Frenkel-Paar“?

A

Wenn eine Zwischengitteratom durch die Energiezufuhr von seinem Platz verdrängt wird und sich auf zwischen eine anderen Gitterebene platziert, entsteht an der Verdrängungsstelle eine Leerstelle.

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15
Q

Von was ist die Anzahl der Leerstellen in der Gitterstruktur abhängig ?

A

Anzahl der Leerstellen ist abhängig von der Temperatur und dem Grad der Verformung.
Je höher die Temperatur, desto mehr Leerstellen entstehen, da das Gitter mit steigender Temperatur in Schwingung gerät.

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16
Q

Was ist ein Einlagerungsatom/Zwischengitteratom?

A

Ein Einlagerungsatom ist ein Fremdatom auf einem Zwischengitterplatz.

Es ist ein Fremdatom aus einem anderen Element und nicht ein Atom aus dem vorhandenen Gitter.
Sie sind meistens kleiner als du Matrixatome und sorgen für kleinere Lücken innerhalb des Gitters, wenn sie sich platzieren.

17
Q

Was sind Fremdatome?

A

Atome aus einem anderen Element, und nicht aus dem vorhandenen Gitter

18
Q

Beispiel für Einlagerungsatom/Zwischengitteratom

A

Gewollte Einlagerung von Kohlenstoffatomen in einem Eisengitter bei der Stahlherstellung.

19
Q

Was ist ein Substitutionsatom?

A

Es ist ein Fremdatom auf einem regulären Gitterplatz.
In einem Gitter wird ein bereits vorhandenes Atom durch ein fremdes Atom ersetzt.-> dieser Vorgang wird Deformierung genannt

20
Q

Worin kennzeichnen sich die linienförmigen Gitterfehler?

A

Die linienförmigen Gitterstruktur ist eine 1-dimensionale Gitterstruktur und kennzeichnet sich durch die Versetzungen, die zustande kommen, weil eine Halbebene in die Gitterstruktur eingebracht wird.

21
Q

Erkläre Linienförmige Gitterstörung

A

Die Linienförmige Gitterstörung unterteilt sich in Stufenversetzung und Schraubenversetzung:

Stufenversetzung
Stufenversetzungen sind Gitterfehler, bei denen eine ganze Gitterlinie innerhalb einer Gitterstruktur irregulär endet. Die parallel verlaufenden Gittergeraden passen sich an diesen Linienfehler an und verzerren sich, um diesen auszugleichen.

Schraubenversetzung
Zeichnet sich durch die wendelförmige Versetzung aus.
Die Schraubenversetzungen können auch quer durch den Werkstoff bzw. durch die Gitterstruktur hindurch gehen.
Das heißt, diese Versetzungen sind nicht an einer Gleitebene gebunden

22
Q

Unterschiede Schrauben- und Stufenversetzung

A

Burgersvektor steht parallel zur Versetzungslinie (Schraubenv.)
Burgersvektor und Versetzungslinie stehen senkrecht zueinander.
(Stufenv.)
Stufenversetzung bewirken ein Verkippen der angrenzenden Gitterbereiche gegeneinander.

Schraubenversetzungen bewirken eine Verdrehung der angrenzenden Gitterbereiche gegeneinander.

23
Q

Die Steigerung der Versetzungsdichte bewirkt eine Verfestigung des metallischen Werkstoffs! Erkläre..

A

Wenn wir mehr Versetzungen haben, behindern sie sich auch irgendwann gegenseitig beim durchwandern durch das Gitter.
Die gegenseitige Beeinflussung führt dazu, dass die Bewegung und die Erzeugung von diesen Versetzungen eine immer höhere Kraft und eine immer höhere Spannung notwendig machen. Damit steigt der Widerstand gegen die plastische Verformung an. (Verfestigung innerhalb des Metalls)

24
Q

Mehr Versetzungen sorgen dafür….

A

Dass ein höherer Kraftaufwand benötigt wird für weitere Verformungen und das sorgt wiederum dafür, dass das Werkstoff eine größere Festigkeit bekommt.

25
Q

Was ist die Versetzungsdichte?

A

Die Länge der Versetzungslinie pro Volumeneinheit

26
Q

Was gibt der Burgersvektor an?

A

Der B-Vektor gibt die Gitterverzerrung hinsichtlich der Richtung und dem Betrag an.

27
Q

Was ist der Burgersvektor?

A

Der B-Vektor ist die Maße für die Größe der Verzerrung eines Kristallgitters, die durch die Versetzungen entstanden ist

28
Q

Wieso bezeichnen wir die linienförmige Gitterstörung als 1-dimensionale Gitterstörung, wenn eine Halbebene über zwei Dimensionen aufgespannt ist?

A

Wir betrachten von der Störung her diese Dimension nicht, sondern nur die eine Linie, die in der Gitterstruktur vorhanden ist-> Versetzungslinie

29
Q

Was sind Lunker und in welcher Dimension der Gitterstörung kommen sie vor

A

Lunker sind Hohlräume im Inneren eines Werkstücks oder Einbeulungen an dessen Oberfläche.

Entstehung :

Sie entstehen durch Volumenabnahme bei der Erstarrung von Metallschmelze. (Wenn bei der Erstarrung der Schmelze bereits erstarrtes Metall die Schmelze einschließt, kann weitere Schmelze nicht mehr nachfließen….)
Kommt es bei der Erstarrung zu einem Einschluss der Schmelze von bereits erstarrtem Metall, kann weitere Schmelze nicht mehr nachfliessen, um die Erstarrungsschrumpfung auszugleichen und es entstehen Lunker.

30
Q

Wie entstehen Risse und zu welcher Gitterstörung gehören sie ?

A

Risse sind räumliche Fehler und gehören zu den 3 dimensionalen Gitterfehlern.
Sie entstehen durch zyklischen Spannungswechsel, wodurch ein örtlicher Riss entsteht. Danach kommt es zu einer Risserweiterung..

31
Q

Nenne zwei Gitterstörungen, die die Festigkeit des Werkstoffes erniedrigen.

A

Lunker und Einschlüsse

32
Q

Was sind Einschlüsse und was sind die Ursachen für ihr Auftreten?

A

Einschlüsse stellen Werkstofffehler dar. Sie sind Femdphasen, die im Kristall eingeschlossen sind.
Sie können durch die Herstellung entstehen und durch verunreinigte Schmelze

Werkstoffkunde (3 decks)

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