Ingenieurwissenschaften Werkstoffkunde – Metalle und Legierungen
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14 KartenWelche drei Kristallgittertypen dominieren bei Metallen?
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Raumzentriert kubisch (RKK), flächenzentriert kubisch (FKK) und hexagonal dichteste Packung (HDP) sind die drei Hauptgittertypen metallischer Werkstoffe.
Wie hoch ist die Packungsdichte im raumzentriert kubischen Gitter?
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Die Packungsdichte im RKK-Gitter beträgt 68 %, die Koordinationszahl ist 8 – typisch für α-Eisen (Ferrit) bei Raumtemperatur.
Welche Metalle kristallisieren im flächenzentriert kubischen Gitter?
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Aluminium, Kupfer, Nickel, Austenit (γ-Eisen) und Blei bilden FKK-Gitter mit 74 % Packungsdichte und Koordinationszahl 12.
Was unterscheidet Substitutions- von Einlagerungslegierungen?
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Bei Substitutionslegierungen ersetzen Legierungsatome Basismetallatome im Gitter, bei Einlagerungslegierungen besetzen kleine Atome (C, N) die Lücken – Kohlenstoff im Eisen ist klassisches Beispiel.
Welche Phasen existieren im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm?
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Ferrit (α-Fe, RKK), Austenit (γ-Fe, FKK), Cementit (Fe₃C, metastabil) und Perlite (eutektoides Gemisch aus Ferrit und Cementit) sind die Hauptphasen.
Bei welcher Temperatur und Zusammensetzung liegt der eutektoide Punkt?
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Der eutektoide Punkt liegt bei 723 °C und 0,8 % C – hier wandelt sich Austenit vollständig in Perlite (Ferrit + Cementit) um.
Wie ist der Feinbau von Perlite aufgebaut?
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Perlite besteht aus lamellar abwechselnden Schichten von Ferrit (weich, duktil) und Cementit (hart, spröde), gebildet durch eutektoide Umwandlung.
Was bewirkt das Härten von Stahl mikromakroskopisch?
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Durch schnelles Abkühlen (Abschrecken) aus dem Austenitbereich entsteht Martensit – ein übersättigter, tetragonaler Feinbau mit hoher Härte und innerer Spannung.
Welchen Zweck hat das Anlassen nach dem Härten?
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Anlassen bei 150–650 °C baut Spannungen im Martensit ab, senkt Härte kontrolliert und erhöht Zähigkeit durch Ausscheidung von Carbiden.
Wo liegt der Unterschied zwischen Stahl und Gusseisen?
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Stahl enthält < 2,06 % C und ist schmiedbar, Gusseisen > 2,06 % C mit Graphit- oder Cementitbildung – nicht schmiedbar, aber gießbar.
Welche Hauptlegierungselemente verbessern Aluminiumlegierungen?
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Cu (Härtbarkeit), Mg (Festigkeit), Si (Gießbarkeit), Zn (höchste Festigkeit) und Mn (Korrosionsbeständigkeit) sind die wichtigsten Legierungselemente für Al-Legierungen.
Was sind Versetzungen und welche Rolle spielen sie?
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Versetzungen sind Gitterfehler (Kanten- und Schraubenversetzungen), die plastische Verformung bei weit geringeren Spannungen ermöglichen als im idealen Kristall.
Wie wirkt Kaltverformung auf Festigkeit und Duktilität?
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Kaltverformung erhöht Versetzungsdichte → Verfestigung (Arbeitshärtung): Streckgrenze und Zugfestigkeit steigen, Dehnung bei Bruch und Zähigkeit sinken.
Was versteht man unter interkristalliner Korrosion?
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Angriff entlang der Korngrenzen durch Ausscheidungen (z. B. Chromkarbide bei unlegierten austenitischen Stählen), führt zu Festigkeitsverlust ohne nennenswerten Masseverlust.