WK1 L__A07 - Kerbschlagbiegeversuch Flashcards
Was verlieren viele Stähle bei tiefen Temperaturen?
Ihre Duktilität, d.h. die Fähigkeit sich vor dem Bruch dauerhaft plastisch zu verformen. Sie brechen dann spröde, ohne Ankündigung durch plastische Verformung.
Wozu dient der Kerbschlagebiegeversuch?
Zur Unterscheidung zwischen Sprödbruchverhalten und zähem Bruchverhalten.
Welcher Effekt hat eine Schlag- oder Stoßbeanspruchung auf viele Stähle?
Das Bruchverhalten verschiebt sich von zähem Bruchverhalten zu Sprödbruchverhalten.
Was kombiniert der Kerbschlagbiegeversuch?
Die versprödenden Einflüsse von <b>Kerbwirkung</b> und <b>Schlagbeanspruchung</b> belasten die Probe besonders stark.
Wie wird der Kerbschlagbiegeversuch durchgeführt?
”- Ein Pendelhammer schlägt auf die Rückseite einer gekerbten Probe und zerbricht diese bzw. zieht sie durch das Widerlager<div><div>- Die verbrauchte Schlagarbeit dient als qualitativer Messwert zur Beurteilung der Sprödbruchneigung<div><img></img><br></br></div></div></div>”
Welche Werkstoffe werden vorrangig mit dem Kerbschlagbiegeversuch getestet?
Ferritische Stähle, zu denen alle unlegierten und niedrig legierten Stähle in der Nähe der Raumtemperatur gehören
Was liefert der Kerbschlagebiegeversuch und was nicht?
- Liefert keine Kennwerte zur Festigkeitsberehcnung<div>- Liefert qualitative Werkstoffvergleiche zur Beurteilung der Zähigkeit bei abgesenkten Temperaturen</div>
Mit welcher Geschwindigkeit trifft der Hammer etwa auf die Probe?
ca. 5 bis 5,5 m/s
Warum schlägt der Hammer auf die Rückseite, also auf die nicht-gekerbte Seite der Probe?
“Würde man auf die Seite mit der Kerbe schlagen, so könnte sich die Probe zusammen falten und bruchlos durch das Widerlage gezogen werden.<div>Durch die Lage der Kerbe auf der abgewandten Seite, also auf der durch Zug beanspruchten Seite, ist ein Bruch beinahe garantiert.<br></br><div><img></img><br></br></div></div>”
Welche Formen der Probe sind zulässig und welche hat sich heutzutage durchgesetzt?
“<div>Die Charpy V-Probe hat sich heutzutage durchgesetzt</div><img></img>”
Wie tief ist die Kerbe bei der Charpy-U und bei der Chary-V Probe?
”- Charpy-U: 5 mm<div>- Charpy-V: 2 mm</div><div><br></br></div><div>–> Bei 10 mm Gesamttiefe und 55 mm Breite (Normalprobe)</div><div><br></br></div><div>Ansonsten: 7,5 oder 5 mm Breite (Untermaßprobe)</div><div><br></br></div><div><img></img><br></br></div>”
Was gilt als Prüfung unter Normalbedingungen?
- Arbeitsvermögen des Pendelschlagwerks: 300 ± 10 J<div>- Verwendung einer Normalprobe</div>
Wie wird die Kerbschlagarbeit einer Normalprobe notiert?
- Mit dem Kurzzeichen KV (Probe mit V Kerbe)<div>- Beispiel: KV = 121 J</div><div> - Arbeitsvermögen: 300 J</div><div> - Normalprobe mit V-Kerb</div><div> - verbrauchte Schlagarbeit 121 J</div>
Wie wird die Kerbschlagarbeit eines Versuches ohne Normalprobe notiert?
- KV Arbeitsvermögen/Probenbreite = Schlagarbeit<div>- z.B. KV 150/7,5 = 83 J</div><div> - 150 Joule Arbeitsvermögen des Hammers</div><div> - 7,5 mm dicke Probe (Untermaßprobe)</div><div> - 83 Joule verbrauchte Schlagarbeit</div>
Was ist das Arbeitsvermögen im Kerbschlagbiegeversuch?
Die Arbeit, die der Hammer insgesamt verrichten kann.
Was ist die Schlagarbeit im Kerbschlagbiegeversuch?
Die Energie, die zum zerbrechen der Probe verbraucht wird.
Welche alternative Probenform ist in Deutschland außer der Charpy-Form noch genormt?
“Gefräste bzw. gebohrte/aufgesägte Proben nach dem DVM (Deutscher Verband für die Materialprüfungen der Technik)<br></br><div><img></img><br></br></div>”
Was stellt man fest, wenn man die Temperatur der Probe beim Versuch verändert?
”- Metalle, die in hex oder krz kristallisieren, zeigen ab einem gewissen Temperaturbereicheinen dramatischen Sturz der Schlagarbeit<div>- kfz-Metalle sind unempfindlicher gegenüber Temperaturschwankungen</div><div><img></img><br></br></div>”
Wie stark ist der Abfall von hex- bzw. kfz-Metallen unterhalb der Übergangstemperatur?
Ein bis zwei Zehnerpotenzen
Wie ist die Übergangstemperatur definiert?
“Verschiedene Definitionen möglich:<div>- Unterschreitung einer bestimmten Schlagarbeit z.B. 10 J oder 35 J</div><div>- Aussehen des Bruches</div><div>- Temperatur, bei der der Mittelwert zwischen Hoch- und Tieflage erreicht ist</div><div><img></img><br></br></div>”
Welcher Unterschied ergibt sich zwischen den DVM und der Charpy-V Probe?
”- DVM Proben sind milder gekerbt und ergeben niedrigere Übergangstemperaturen<div><div>- Unterschied sind ca. 10 bis 20° C</div><div>- Übergang von Tief- zu Hochlage ist bei DVM-Proben ausgeschmierter als bei Charpy-V</div><div><br></br></div><div><img></img><br></br></div></div>”
Wie sehen die unterschiedlichen Brucharten aus?
“<div>a: Körniger Sprödbruch (Tieflage)</div><div>b: Übergangsgebiet</div><div>c: Verformungsbruch mit sichtbarer plastischer Verformung</div><div><br></br></div><img></img>”
Wie ist die atomistische Vorstellung eines zähen Bruches?
”- Es ist ein sog. <b>Gleitbruch</b>, also das Abgleiten der Kristalle an den dichtest besetzten Ebenen aufgrund von <b>Schubspannnungen</b> bis kein tragender Querschnitt mehr vorhanden ist<div>- Es sind lokale Einschnürungen sichtbar, typisch für Gleitbrüche<br></br><div><img></img><br></br></div></div>”
Wie ist die atomistische Vorstellung eines spröden Bruches?
”- Ein sog. <b>Trennbruch</b>, die <b>Normalspannungen</b> überschreiten die Bindungskräfte senkrecht zur Bruchfläche<div>- Die Kristalle zersplittern dabei regelrecht<br></br><div><img></img><br></br></div></div>”
Wie sind Gleit- und Trennbruch von der Temperatur abhängig und was ist die Erklärung für das unterschiedliche Auftreten dieser beiden Bruchformen?
”- Der Widerstand gegen Trennbruch WTist schwach von der Temperatur abhängig<div>- Der Widerstand gegen Gleitbruch WGist stärker von der Temperatur abhängig</div><div>- Je nach Temperatur ist entweder WToder WGkleiner, der niedrigere der beiden Bruchwiderstände bestimmt die Bruchart</div><div>- kfz-Metalle brechen also i.d.R. nach Gleitbruch, daher sind die unempfindlicher gegen Metall</div><div><img></img><br></br></div>”
Welche Bruchart wird im Maschinenbau bevorzugt?
Der Gleitbruch, da sich dieser ankündigt und nicht plötzlich auftritt.
Was passiert wenn die Kerbschärfe zunimmt?
Mit zunehmender Kerbschärfe steigt auch die Übergangstemperatur, der Trennbruch tritt also bereits bei höheren Temperaturen ein.
Was wirkt sich ähnlich wie die zunehmde Kerbschärfe auf die Übergangstemperatur aus?
- Höhere Schlaggeschwindigkeit<div>- Die Festigkeit steigernde Kaltverformungen auf Kosten der Dehnung</div><div><br></br></div><div>–> Erhöhen die Übergangstemperatur; Trennbruch tritt also bereits bei höheren Temperaturen ein</div>
Was ist ein wirksames Mittel gegen die Kaltsprödigkeit von krz-Stählen?
”- Die Verfeinerung der Korngröße sorgt für eine Verschiebung des Spröd-Zäh-Überganges in Richtung tiefer Temperaturen<div>- Das untere Diagramm zeigt einen Stahl mit einer Korngröße von D = 95 μm, der Spröd-Zäh-Übergang liegt bei etwa -150° C</div><div>- Das obere Diagramm zeigt einen Stahl mit D= 20 μm, der Übergang liegt bei etwa 200° C bei gleichzeitig <b>erhöhter</b> Streckgrenze</div><div><div><img></img><br></br></div></div>”
Was ist das besondere an der Kornverfeinerung bezüglich Festigkeit und Zähigkeit?
- Normal: Erhöht man die Festigkeit, so sinkt die Zähigkeit<div>- Kornverfeinerung: Sowohl die Zähigkeit, als auch die Festigkeit des Werkstoffes erhöhen sich</div>
Was für ein Werkstoff hat sich für Einsätze bei Temperaturen deutlich unter Raumtemperatur durchgesetzt?
Kaltzähe Feinkornstähle aufgrund der höheren Festigkeit und Zähigkeit
Was muss man bei der Werkstoffauswahl beachten?
Selbst die tiefste Temperatur im Einsatzfall darf nicht unter der Übergangstemperatur liegen
