Zugversuch und Härteprüfung Flashcards
Wie wird Spannung berechnet?
sigma = F/A
F = Kraft A = Querschnittsfläche
Wie wird Dehnung berechnet?
epsilon = delta L/L0
delta L = Längenänderung
L0 = Ausgangslänge
Was besagt das Hook`sche Gesetz beim Zugversuch?
Im linearen Bereich des Spannungs-Dehnungsdiagramm gilt nach Hooke:
sigma = E * epsilon
–> E = sigma/epsiolon
Die Dehnung epsilon ist der Spannung sigma proportional (linear) und reversible.
Was beschreibt das E-Modul?
Den Anstieg der Hook`schen Gerade im linearen Bereich.
Darüber hinaus ist es eine Materialkonstante für die Steifigkeit!
E = sigma/epsiolon = tan(alpha)
alpha-Winkel aus Spannungs-Dehnungsdiagramm
Was gilt für elastische Verformungen?
Linearität
Reversiblität
Wann sind Dehnungen i. d. R. elastisch?
Dehnung < 1%
Welche Spannung bezieht sich auf den Ausgangsquerschnitt der Probe?
Technische Spannung / Nennspannung
–> sigma = F / A0
Welche Spannung bezieht sich auf den realen Querschnitt der Probe?
Wahre Spannung
–> sigma` = F / A
A = reale Querschnitt (verändert sich während der Dehnung aufgrund von Querkontraktion und Einschnürung)
Technische vs. wahre Spannung
Beschrifte Folie 34.
vgl. Folie 34
Werkstoff mit ausgeprägter Streckgrenze (krz)
Beschrifte Folie 36.
vgl. Folie 36
Werkstoff mit ausgeprägter Streckgrenze (krz)
Worum geht es?
Die Grenze bis wohin der Werkstoff ohne bleibende Verformung (elastisch) gestreckt werden kann. Dieser Festigkeitskennwert kennzeichnet letztlich das Ende der Hooke’schen Gerade.
Wie wird dieser Kennwert berechnet?
Streckgrenze Re (Zug-Fließgrenze)
Re = Fe/A0
A0 = Anfangsquerschnitt
Werkstoff mit ausgeprägter Streckgrenze (krz)
Worum geht es?
Spannung, die den Beginn der plastischen Verformung kennzeichnet.
Wie wird dieser Kennwert berechnet?
Obere Streckgrenze Reh
Reh = Feh/A0
A0 = Anfangsquerschnitt
Werkstoff mit ausgeprägter Streckgrenze (krz)
Worum geht es?
Kennwert, auf welcher die Spannung im Fließbereich der Lüdersdehnung minimal absinkt.
Wie wird dieser Kennwert berechnet?
Untere Streckgrenze Rel
Rel = Fel/A0
A0 = Anfangsquerschnitt
Je höher der E-Modul desto “…”, d. h. “…” elastisch verhält sich der Werkstoff.
“steifer”
“weniger”
Werkstoff mit ausgeprägter Streckgrenze (krz)
Wie kann die obere Streckgrenze abgesenkt werden?
Erhöhung der Temperatur
Werkstoff mit ausgeprägter Streckgrenze (krz)
Worum geht es?
Wird die Probe jedoch über den Hooke’schen Bereich hinaus gedehnt, so verformt sich die Probe bleibend. Die Verformung der Probe würde nach Wegnahme der Kraft nun nicht wieder vollständig zurückgehen. Es handelt sich folglich um einen plastischen Verformungsbereich.
Lüdersdehnungsbereich
Werkstoff mit ausgeprägter Streckgrenze (krz)
Worum geht es?
Im Gleichmaßdehnungsbereich steigt die Zugspannung auf einen Maximalwert, bevor sie anschließend wieder absinkt. Die Zugspannung, die die Probe maximal ertragen kann, wird als “…” bezeichnet.
Wie wird dieser Kennwert berechnet?
Zugfestigkeit Rm
Rm = Fm/A0
A0 = Anfangsquerschnitt
Welches Phänomen steht hinter der ausgeprägten Streckgrenzen?
Diffusion
- Wanderung der Fremdatome zur Versetzung
Werkstoff ohne ausgeprägter Streckgrenze (kfz)
Beschrifte Folie 45.
vgl. Folie 45
Werkstoff ohne ausgeprägter Streckgrenze (kfz)
Worum geht es?
Bei solchen Werkstoffen wird als analoge Grenzspannung häufig jene Spannung ausgewiesen, bei der der Werkstoff um 0,2 % plastisch verformt bleibt. Man erhält diesen Kennwert graphisch dadurch, dass eine Parallele zur Hooke’schen Geraden durch den Punkt mit 0,2 % Dehnung (0,002) gezogen wird.
0,2%-Dehngrenze Rp0,2
Nenne Einflussgrößen auf die mechanischen Kennwerte des Zugversuchs.
Probenoberfläche (Risse etc.)
Gefügezustand (Wärmebehandlung, Verfestigungsmechanismen etc.)
Prüftemperatur
Prüfgeschwindigkeit
Je höher die Kaltverfestigung desto höher ist die “…” und desto niedriger ist die “…”.
höher:
- Zugfestigkeit
- Streckgrenzen
- Härte
niedriger:
- Bruchdehnung
- Brucheinschnürung
Welche Verfestigungsmechanismen hindern die plastische Verformungen?
Mischkristallverfestigung
Kaltverfestigung
Korngrenzenverfestigung
Ausscheidungsverfestigung
Dispersionshärtung
Mit zunehmender Prüfgeschwindigkeit “…” die Zugfestigkeit und die Streckgrenze.
steigt
Welche Brucharten kennst du?
Zeichne Sie.
–> Verformungsreicher Bruch (Zähbruch/Duktilbruch)
Überwiegend duktiler Bruch, bei dem die Probe bis auf einen punktförmigen Querschnitt eingeschnürt ist.
–> Verformungsarmer Bruch (Teller-Tasse-Bruch)
Mäßig duktiler Bruch nach einer geringfügigen Einschürung
–> Verformungsloser Bruch (Sprödbruch)
Sprödbruch ohne jegliche plastische Verformung
vgl. Folie 61
Beschreibe den Bruchmechanismus eines Teller-Tasse-Bruchs.
Einschnürung
Porenbildung
Zusammenwachsen von Hohlräumen
Risswachstum
Bruch
vgl. Folie 64