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WK1 (S) > Legierungslehre > Flashcards

Legierungslehre Flashcards

1
Q

Was sind metallische Legierungen?

A

Werkstoffe bei denen ein metallisches Basiselement (=Komponente A) mit einem oder mehreren gezielt zugegebenen metallischen oder nichtmetallischen Legierungselementen (=Komponente B,C,D…) einen festen Zsm.halt eingeht.

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2
Q

Ziel von metallischen Legierungen?

A

Veränderung der Eigenschaften der Komponenten und Anpassung an die technischen Anforderungen.

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3
Q

man unterscheidet zwischen?

A

legierten Metallen und verunreinigten Metallen

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4
Q

Legierte Metalle sind charakterisiert durch…?

A

bewusst zugesetzte chemische Elemente.

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5
Q

Verunreinigte Metalle?

A

nicht beseitigte Begleitelemente aus dem Produktionsprozess.

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6
Q

Konzentrationsangaben, Masseprozent berechnen (bei Zweistoffsystemen).

A

cA =mA / mA + mB * 100 Ma. -%

Vgl. Folie 3

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7
Q

Konzentrationsangaben, Atomprozent (Zweistoffsysteme) berechnen?

A

cA‘ = nA / nA +nB * 100 At. -%

mit nX = Anzahl Atome (Stoffmenge) von Element X

Vgl. Folie 4

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8
Q

Konzentrationsangaben, Volumenprozent (Bsp. Zweistoffsysteme) berechnen?

A

cA‘‘ = VA / VA + VB * 100%

mit VX = Volumenanteil Element X

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9
Q

Was versteht man unter einem Mischkristall?

A 
Als Mischkristall (Mk) wird ein Kristall oder Kristallit bezeichnet, der aus mind. 2 vers. chemischen Elementen besteht, wobei die Fremd-Atome oder -Ionen statistisch verteilt sind. (Wiki) 
—> engl. = solid solution

Praktikum(3) Frage 4

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10
Q

(Je nach dem wie die Legierungsatome im Wirtsgitter verteilt sind,) unters. man zwischen welchen Mischkristallarten ?

A
  • Substitutionsmischkristalle
    —> ein Atom des anderen Elements durch Substitution ersetzen
  • Einlagerungsmischkristalle
    —> Fremdatome sind in die Zwischengitterplätze eingelagert
    (Wirtsgitter)
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11
Q

Wann liegt ein Kristallgemisch vor?

A

…, wenn mind. 2 kristalline Phasen nebeneinander in vers. Kristallgittern vorliegen.

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12
Q

Was ist eine intermetallische Phase ?

A

Verbindung zweier metallischer Elemente zu einer chemischen Verbindung mit neuem Kristallgitter.

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13
Q

Erklären Sie den Begriff Allotropie.

—> Beispiel?

A

Auftreten eines chemischen Elements in verschiedenen
Modifikationen (festen Zustandsformen)
- Unterscheidung des Kristallgitters
- Unterscheidung der thermodynamischen Stabilität (Druck- und
Temperaturabhängigkeit)

Beispiel: Kohlenstoff C —> Diamantstruktur oder Graphitstruktur

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14
Q

Erklären Sie den Begriff Polymorphie.

Beispiel?

A

Auftreten einer Substanz (bestehend aus mind. 2 Komponenten)
in verschiedenen Modifikationen (festen Zustandsformen)
- Unterscheidung des Kristallgitters
- Unterscheidung der thermodynamischen Stabilität (Druck- und
Temperaturabhängigkeit)

Beispiel: Fe-C-Legierungen: a- und gamma-Phase (Ferrit, Austenit)

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15
Q

Wie unters. sich homogene und heterogene Legierungen?

Welche Auswirkungen auf Anzahl der vorliegenden Phasen?

A
  • homogene Legierungen = homogene Mischkristalle
    —> Legierungselemente sind im Wirtsgitter entweder substitutionell (ausgetauscht) oder interstitiell (eingelagert
    —> Substitutions- oder Interstitions-Mk (Vgl. Folie 10)
    —> einphasig (Mischkristallbildung)
  • heterogene Legierungen
    —> bilden kein chemisch einheitliches Material
    —> durch Grenzflächen Werkstoffbereiche voneinander getrennt
    —> Wst.bereiche unters. sich in chem. Zsm.setzung und/oder kristallographischen Struktur
    —> mehrphasig (Phasenbildung)
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16
Q

Welche Zustandsgrößen beschreiben einen Werkstoffzustand?

A
  • Druck p
  • Temperatur T
  • chemische Zusammensetzung der Phasen
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17
Q

Def. Komponenten?

A

die zum Aufbau des Werkstoffs erforderlichen reinen

chemischen Elemente.

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18
Q

Def. Phasen?

A

Bereiche unterschiedlicher Eigenschaften, die durch

Grenzflächen voneinander getrennt sind.

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19
Q

Was versteht man unter dem Werkstoffzustand?

A

die Anzahl und Art der auftretenden Phasen.

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20
Q

thermodynamisches Gleichgewicht =

A

Zustand mit niedrigster freier Enthalpie

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21
Q

Freiheitsgrade F =

A

frei und veränderbare Zustandsgrößen eines Systems, ohne dass
sich der Zustand des Systems (hier: Zahl und Art der Phasen)
ändert.
—> T
—> Druck p
—> c der Komponenten in den Phasen

22
Q

Wie lautet die Gibbs‘sche Phasenregel?

A

F + P = K + 2
(F = K - P + 2)

F = Anzahl an Freiheitsgraden 
P = Anzahl an Phasen 
K = Anzahl an Komponenten
23
Q

Wie lautet die reduzierte Gibbs´sche Phasenregel?

Wann darf sie angewendet werden?

A

F* + P = K + 1

Voraussetzung: p = const. = 1,013 bar

—> die meisten werkstoffkundlichen Betrachtungen erfolgen bei
Normaldruck

24
Q

Freie Enthalpie G = ??

Einstoffsysteme

A

= H - TS

H —> Enthalpie = innere Energie U + pV Volumenarbeit
S —> Entropie

Zustand des Systems = f(p,T,c)

25
Q

Reine Metalle ohne Umwandlung im festen Zustand

Wichtige Temperaturen?

Zweiphasengleichgewichte?
Übergang fest

A

Wichtige Temperaturen
Tm = Schmelztemperatur (relativ wenig druckabhängig)
TEr = Erstarrungstemperatur
TSi = Siedetemperatur (relativ stark druckabhängig)
TK = Kondensationstemperatur

Zweiphasengleichgewichte:
T = Tm = TEr: Übergang fest Å → flüssig
T = TSi = TK : Übergang flüssig Å → dampf-/gasförmig

26
Q

Typischer Temperatur-Druck-Verlauf für ein reines Metall (= vollst. Zustandsdiagramm)

A

Siehe Folie 23
—> Zustandsdiagramm mit fest, flüssig, gasförmig
—> Tripelpunkt

27
Q

Zustand, beschrieben durch Druck und Temperatur, an dem drei Aggregatzustände eines Stoffes im thermodynamischen Gleichgewicht sind (Wiki)

A

Triplepunkt

28
Q

Binäre Systeme im festen Zustand:

Wie nennt man die folgenden Zustände?

  • vollständig löslich —> ?
  • nicht löslich —> ?
  • unvollständig löslich —> ?
A
  • vollständig löslich –> Mischkristall
  • nicht löslich –> Kristallgemisch (mehrphasig)
  • unvollständig löslich –> Mischungslücke (mehrphasig)
29
Q

Reine Metalle ohne Umwandlung im festen Zustand

Wann ist ein Zustand im Einstoffsystem ein-, zwei- oder dreiphasig?

A

Einphasig: “Im weißen Bereich”
Zweiphasig: “Im blauen Bereich bzw. zwischen den Linien (nicht Achsen!)”
Dreiphasig: “Schnittpunkt der Linien (nicht Achsen!)” —> Triplep.

vgl. Folie 23,24

30
Q

Liquiduslinie?

A

Linie oberhalb derer ist alles flüssig (geschmolzen)

31
Q

Soliduslinie

A

Linie unterhalb derer ist alles fest (kristallisiert)?

32
Q

Wie können wir den Anteil der Phasen in den Zweiphasengebieten
bestimmen?

A

mit Hebelgesetz

33
Q

Info‘s die dem Phasendiagramm entnommen werden können? (5)

A
  • Liquidus- und Solidustemp.
  • Phasen
  • Phasenanteile bei bestimmter T und c
  • Zsm.setzung aus den Komponenten bei best. T und c
  • Gefüge
34
Q

Wie viel Schmelze und wie viel Mischkristall (Anteil der Phasen) sind vorhanden?

Wie sind Schmelze und Mischkristall aus A und B zusammengesetzt?

A

Auf Folie 33 perfekt erklärt !

35
Q

Ordne die Gefügebilder den Temperaturen auf Folie 34 zu!

A

Folie 34

36
Q

Wie nennt man es, wenn alle Körner die gleiche Zsm.setzung haben?

A

Mischkristall

37
Q

Nenne einen Nachteil bei einem homogenen Mischkristall-Gefüge.

A

Das homogene Mischkristall-Gefüge bewirkt unerwünscht lange

Späne —> schlecht zerspanbar

38
Q

Binäre Systeme mit Mischungslücke und Eutektikum.

—> siehe Folie 37

A

auswendig!

39
Q

Zeichne folgende Abkühlkurven:
cb = 0
0 < cb < ceu
c = ceu

A

zur Kontrolle siehe Folie 38

40
Q

Worum geht es hier?

Schmelze wandelt sich bei einer Temperatur simultan in zwei Festkörper um L –> A + B (oder alpha, beta oder entsprechende Kombinationen)

A

Eutektikum

41
Q

Wie nennt man die Soliduslinie im Binären System mit Mischungslücke und Eutektikum?

A

Eutektikale

42
Q

wahr oder falsch?

Im binären System entsteht beim Eutektikum ein sehr feines Kristallgemisch.

A

Ja!

—> da gegenseitige Behinderung der Kristallisation

43
Q

Welche Eigenschaften weißt ein eutektisches Kristallgemisch auf?(5)

A
  • hohe Festigkeit (durch die feinen Körner)
  • niedriger Schmelzpunkt (im Vgl. mit Reinmetallen)
  • dünnflüssig bis zum Erstarren (fließt in jede Ecke)
    → Gusslegierung
  • im Kristallgemisch brechen die härteren Körner den Span
    → gut zerspanbar
44
Q

Binäre Systeme mit Mischungslücke, Eutektikum und einseitiger Randlöslichkeit.

—> siehe Folie 44

A

.

45
Q

Binäre Systeme mit Mischungslücke, Eutektikum und einseitiger Randlöslichkeit

Wie heißt die Linie unterhalb der der MK der Randlöslichkeit zur Mischungslücke wird?

A

Segregatlinie

46
Q

Def. Segregatlinie

A

ist eine Löslichkeitsgrenze (hier: von B in a)

47
Q

Binäre Systeme mit Mischungslücke, Eutektikum und
beidseitiger Randlöslichkeit

—> Gefügebilder in Diagramm zuordnen (Folie 47)

A

.

48
Q

Binäre Systeme mit Mischungslücke und Peritektikum

—> siehe Folie 61

A

.

49
Q

Peritektischer Punkt und die Peritektikale sind immer durch eine Liquiduskurve überdeckt und nie direkt von der Schmelze aus erreichbar.

Wahr oder Falsch?

A

Wahr

—> weitere Infos zu Peritektikum Folie 62

50
Q

Eutektoide Phasenumwandlung

—> siehe Folie 75

A

.

WK1 (S) (8 decks)

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