Zugversuch und Härteprüfung Flashcards by Lennart Rathje

Wie wird Spannung berechnet?

sigma = F/A

F = Kraft
A = Querschnittsfläche

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Wie wird Dehnung berechnet?

epsilon = delta L/L0

delta L = Längenänderung
L0 = Ausgangslänge

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

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.

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

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

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Was gilt für elastische Verformungen?

Linearität

Reversiblität

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Wann sind Dehnungen i. d. R. elastisch?

Dehnung < 1%

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Welche Spannung bezieht sich auf den Ausgangsquerschnitt der Probe?

Technische Spannung / Nennspannung

–> sigma = F / A0

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

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)

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Technische vs. wahre Spannung

Beschrifte Folie 34.

vgl. Folie 34

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Werkstoff mit ausgeprägter Streckgrenze (krz)

Beschrifte Folie 36.

vgl. Folie 36

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

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

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

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

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

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

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Je höher der E-Modul desto “…”, d. h. “…” elastisch verhält sich der Werkstoff.

“steifer”

“weniger”

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Werkstoff mit ausgeprägter Streckgrenze (krz)

Wie kann die obere Streckgrenze abgesenkt werden?

Erhöhung der Temperatur

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

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

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

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

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Welches Phänomen steht hinter der ausgeprägten Streckgrenzen?

Diffusion

- Wanderung der Fremdatome zur Versetzung

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Werkstoff ohne ausgeprägter Streckgrenze (kfz)

Beschrifte Folie 45.

vgl. Folie 45

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

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

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Nenne Einflussgrößen auf die mechanischen Kennwerte des Zugversuchs.

Probenoberfläche (Risse etc.)

Gefügezustand (Wärmebehandlung, Verfestigungsmechanismen etc.)

Prüftemperatur

Prüfgeschwindigkeit

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Je höher die Kaltverfestigung desto höher ist die “…” und desto niedriger ist die “…”.

höher:

Zugfestigkeit
Streckgrenzen
Härte

niedriger:
- Bruchdehnung
- Brucheinschnürung

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Welche Verfestigungsmechanismen hindern die plastische Verformungen?

Mischkristallverfestigung

Kaltverfestigung

Korngrenzenverfestigung

Ausscheidungsverfestigung

Dispersionshärtung

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Mit zunehmender Prüfgeschwindigkeit “…” die Zugfestigkeit und die Streckgrenze.

steigt

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

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

Wie nennt man einen waagerechten Bruch und wie einen 45° Bruch?

Normalspannungsbruch Schubspannungsbruch

Wie nennt man einen Sprödbruch entlang der Korngrenzen?

Interkristalliner Bruch | Gegenteil transkristalliner Bruch

Wahr oder falsch? Die wahre Dehnung und die technische Dehnung sind bei kleinen Dehnungen etwa gleich groß.

Wahr

Das Gegenteil zu spröde ist ... . Setzen Sie ein passendes Wort ein.

duktil

Wahr oder falsch? Spannungen und Dehnungen hängen über Materialgesetze zusammen.

Wahr

Spröde Materialien haben eine geringe ... Dehnung. Setzte ein Adjektiv ein!

plastische

Wahr oder falsch? Im Zusammenhang mit einer nicht ausgeprägten Dehngrenze treten so genannte Lüdersbänder im Metall auf.

Falsch Wie sie sicher wissen, treten die Lüdersbänder in Verbindung mit einer ausgeprägten Streckgrenze auf.

Worum geht es? Mechanischer Widerstand gegen das mechanische Eindringen eines härteren Körpers. bzw. Mechanischer Widerstand gegen lokale plastische Verformung

Härte

Wahr oder falsch? Härte wird direkt gemessen.

Falsch Härte wird nicht direkt, sondern durch Messgrößen wie Eindruckmesser, Eindringtiefe, Prüfkraft gemessen.

Nenne das (praktische) Maß für Verschleißbeständigkeit.

Härte

Worin unterscheidet man bei Härteprüfverfahren?

Quasistatisch Dynamisch Ritzverfahren

Um welches Härteprüfverfahren handelt es sich? Bei der "..." wird eine Kugel aus Hartmetall bei steigender Kraft innerhalb von rund 2-8 Sekunden in die zu prüfende Werkstoffoberfläche gedrückt. Die aufgebrachte Prüfkraft wird für weitere 10 bis 30 Sekunden aufrechterhalten, damit sich der Werkstoff während dieser Zeit setzen kann und die Messung reproduzier- und vergleichbare Messergebnisse liefert. Anschließend wird die hinterlassene Eindruckoberfläche unter einem Lichtmikroskop bestimmt. Das Verhältnis von Prüfkraft F und die vom Eindringkörper hinterlassene Eindruckoberfläche A (Kugelsegment) dient dabei als Maß für den "...".

Härteprüfung nach Brinell Brinell-Härtewert HBW

Bestimme die Brinellhärte HBW

HB = F / A [für F in kp, A in mm^2] bzw. HB = 0,102 * F/A [F in N, A in mm^2] ``` F = Prüfkraft A = Oberfläche des Eindrucks ``` Achtung F wird entweder in N oder in kp angegeben.

Brinell Wie wird die Kalottenfläche Ak bestimmt?

Ak = Pi * D * h = 0,5 * Pi * D * (D-(D^2-d^2)^(1/2)) ``` D = Durchmesser der Prüfkugel h = Eindringtiefe d = Durchmesser Kalotte ```

Was ist eine Problematik bei Brinell?

Rand der Eindrückung - Einziehung (weichen Werkstoffen) - Aufwerfung (harten Werkstoffen)

Wie dick muss eine Probe bei Brinell mindestens sein?

0,8 * D D = Durchmesser Prüfkugel

Wahr oder falsch? Brinell kann bei einigen Werkstoffgruppen als Näherung für die Zugfestigkeit benutzt werden?

Wahr

Um welches Prüfverfahren handelt es sich? "..." eignet sich für alle Härtebereiche. Zudem ist dieses Härteverfahren auch bei dünnen Blechen oder dünnen Randschichten anwendbar, was es zu einem universellen Härteprüfverfahren macht. Als Eindringkörper wird eine vierseitige Diamantpyramide mit einem Spitzenwinkel von 136° genutzt.

Prüfverfahren nach Vickers

Wie wird die Vickershärte berechnet?

HV = F / A [F in kp, A in mm^2] bzw. HV = 0,102 * F / A [F in N, A in mm^2] ``` F = Prüfkraft A = Oberfläche des Eindrucks ```

Wie wird Oberfläche des Eindrucks bei Vickers bestimmt?

A = d^2/ 2 * cos(22°) mit d = gemessener und gemittelte Eindrucksdiagonale

Bis zu welchem Härtewert stimmen Vickers- und Brinellhärtewerte überein?

Bis ca. 400 HBW gilt: HBW = HV * 0,95

Wahr oder falsch? Sowohl bei Brinell als auch bei Vickers ist der Härtewert abhängig von der Blechdicke.

Wahr

Wahr oder falsch? Bei Vickers gibt es keine Mindestdicke für die Probe

Falsch! Probenmindestdicke = 1,5 * Eindrucksdiagonale

Die Vickers Härteprüfung ist für harte und "..." Werkstoffe geeignet während Brinell für "..." geeignet ist.

Vickers: homogen Brinell: inhomogen

Gib die normgerechte Notation der Vickershärte an.

Härtewert HV Prüfkraft / Einwirkdauer

Wahr oder falsch? Brinell kann auch bei dünnen Materialien angewendet werden.

Falsch Vickers kann auch bei dünnen Materialien angewendet werden.

Gib die normgerechte Notation der Brinellhärte an.

Härtewert HBW Kugeldurchmesser Prüfkraft / Einwirkdauer

In welche drei Prüfbereich unterscheidet man bei Vickers?

Makrobereich > 50N Kleinlastbereich < 50N Mikrobereich < 2N

Welches Verfahren liefert die genausten Ergebnisse und hat von allen Prüfverfahren den breitesten Anwendungsbereich?

Vickers

Welche zwei Varianten der Härteprüfung nach Rockwell kennst du?

HRB: mit genormter gehärteter Stahlkugel HRC: mit genormter Diamantkegel mit 120° Kegelwinkel

Welche Ungenauigkeiten können während der Messung bei der Härteprüfung nach Rockwell auftreten?

Probe zu dünn Härteeindruck nah am Rand Zwei Härteeindrücke zu nah nebeneinander Oberflächen nicht eben präpariert

Wie dick muss eine Probe bei der Rockwell Härteprüfung mindestens sein?

10fache der Eindringtiefe

Wahr oder falsch? Rockwellhärte kann bei einigen Materialien zur Einschätzung der Zugfestigkeit verwendet werden.

Wahr

Welche „Faustregel“ wird im Übungsumdruck für eine Beziehung zwischen Festigkeit und Härtewert angegeben?

Der Härtewert nach Brinell oder Vickers wird mit dem Faktor 3.5 multipliziert.

Welcher Prüfkörper wird bei der Härtemessung nach Vickers verwendet?

Es wird eine regelmäßige vierseitige Diamantpyramide verwendet.

Welcher Prüfkörper wird bei der Härtemessung nach Brinell verwendet?

Es wird eine Hartmetallkugel verwendet.

Für welche Werkstoffklassen ist die Brinellhärtemessung geeignet?

ungehärtete Metalle

Weil der Winkel an der Spitze der Vickerspyramide 136° beträgt, kann man das Verfahren gut mit "..." vergleichen.

Brinell Sehr anschaulich passt die Brinellkugel exakt in die Vickerspyramide. Es wird also ähnlich viel Masse während der Prüfung verformt.

Was ist der große Vorteil der Härteprüfung nach Rockwell?

Rockwell ist einfach, weil man die Härtewerte direkt von der Messuhr abgelesen kann.

Gib die normgerechte Notation der Rockwellhärte an.

Härtewert HRC (Diamantkegel) bzw. Härtewert HRBW (Hartmetallkugel) (Härtewert nach Vickers)

Zugversuch - Einfluss der Temperatur 1) Zugfestigkeit Rm "..." mit fallender Temperatur. 2) Streckgrenze Reh "..." mit fallender Temperatur. 3) Bruchdehnung A "..." < -160°

1) steigt 2) steigt 3) fällt vgl. Folie 1 KBV