Werkstofftechnik

überwiegend aus Eisen

max 2% Kohlenstoff

über 2% = Gußeisen

besteht nur aus Eisen + Kohlenstoff (2 Legierungselemente)

Eisen + Kohlenstoff+ mind. 1 weiteres Legierungselement

Schwefel + Phosphor sind begrenzt :

1. Grundstähle P<=0,055%

2. Qualitätsstähle P< = 0,035%

3. Edelstähle P < = 0,025%

S= Stähle für Stahlbau

P= Stähle für Druckbehälter

L= Stähle für Leitungsrohre

E= Maschinenbaustähle

⇒ Mindeststreckgrenze

"Y"+ "R” = Mindestzugfestigkeit

C= mit besonderer Kaltumformbarkeit

L= für tiefe Temperaturen

M=thermomechanisch gewalzt

N=normalgeglüht oder normalisierend geglüht

Q= vergütet

C+ 100fache des mittleren Kohlenstoffgehaltes + Zusatzsymbol

100fache des mittleren C-Gehalts + Legierungselemente + Gehalt * Faktor

Faktor :

Man Sieht Nie 4 Weiße CroCodile [ Mangan, Silizium, Nickel, Wolfram, Chrom, Kobalt ]

Mit 100 PS Nach Celle [ Phosphor, Schwefel, Stickstoff, Cer ]

B (Bor) = 1000

Der Rest =10

X+ 100 fache des mittleren Kohlenstoffgehaltes + Legierungselemente + Gehalt

→ falls mehr Legierungselemente als Gehalt : Gehalt <1%

HS+Gehalt ( Wolfram, Molybdän, Vanadium, Kobalt )

Wer Moechte Viel Cola

Wo Ma Va Co

1. Metalle

   • Stähle / Eisenmetalle

   • Nichteisenmetalle

2. Nichtmetalle

   • Halbleiter

   • Nichtmetallische anorganische Werkstoffe

   • Nichtmetallische organische Werkstoffe

3. Naturstoffe

   • mineralische Naturstoffe

   • organische Werkstoffe

Nichtmetall-Nichtmetall

-> Moleküle entstehen (beide wollen e aufnehmen)

• kleine Moleküle = gasförmig oder flüssig

• große Moleküle = fest

• Kristalle = außerordentlich hart (z.B. Diamant)

Metallatom - Nichtmetallatom

-> schlechte plastische Verformbarkeit

(Struktur: Kation, Anion, Kation…) -> wenn eine äußere Kraft wirkt verschiebt sich die Struktur und + +; - - stoßen sich ab -> Christall wird zerstört

Ionen

• Ionisierungsenergie und Elektronenaffinität stehen gegenüber

• je weiteres Elektron wird mehr Energie benötigt

Metallatom-Metallatom

• Atomrümpfe wechselwirken mit Elektronengas (Valenzelektronen sind frei beweglich)

• sehr gute plastische Verformbarkeit + Leitfähigkeit

kleinste immer wiederkehrende Einheit eines Gitters

• Atome nur auf Eckpunkten eines Würfels

• häufig bei Ionenbindungen

1. kfz (kubisch-flächenzentrierte Gitter)

   • zusätzliches Atom auf jeder Würfelfläche

   • P=74% (Dichte)

   • alle Atomabstände + Winkel gleich groß

2. krz (kubisch- raumzentrierte Gitter)

   • Ein zusätzliches Atom am SP der raumdiagonalen

   • P=68%

   • Elementarzelle besteht aus 2 Atomen

   • alle Atomabstände + Winkel gleich groß

3. hdp (hexagonal dichteste Kugelpackung)

   • P=74%

   • sechseck+ 1 Atom auf Ober- und Unterfläche + 3 weitere

Polymorph

kfz Gitter:

• trotz höherer Packungsdichte

• aufgrund der größeren Zwischenräume

1. Leerstellen= nicht von Atom besetzt

2. Zwischengitteratom = Atom liegt zwischen Gitterplätzen

3. Substitutionsatome = Fremdatome

1. Schraubenversetzung

2. Stufenversetzung

   • wenn Kraft auf Gitter wirkt:

     1. elastisches Verhalten

     2. F ist höher als materialspezifischer Wert -> Versetzungsbewegungen-> Werkstoff bleibend deformiert aber wieder mit elastischen Anteil

   • Teppich-Modell -> Kraftaufwand ist gering

   • ansteigende Versetzungsdichte-> Werkstoff verfestigt sich (Spannung erhöht sich durch geg. Beeinflussung)-> Widerstand gegen plastische Verformung steigt -> Werkstoff wird spröde und bricht

   • höhere Temperaturen entfestigen den Werkstoff

1. Kleinwinkelkorngrenze

   • gegenseitige Beeinflussung-> Aneinanderreihungen von Stufenversetzungen-> flächenhafter Gitterfehler (Gitterebenen die kl. 15Grad zueinander gekippt sind)

2. Großwinkelkorngrenze

   • viele unabhängige Kristalle (Winkel größer 15 Grad)

3. Zwillingswinkelkorngrenze

   • Spiegelsymmetrische Anordnung

   • geringer Energiegehalt

   • vorwiegend innerhalb eines Korns

   —> umso kl. der Kippwinkel, desto geringer der Energiegehalt

Im inneren des Kristalls

1. Poren

   • Hohlräume mit Gas / Flüssigkeit gefüllt

2. Einschlüsse

   • feste Fremdphasen

3. Ausscheidungen

   • Sonderform: Kristall hat feste Fremdphasen selbst produziert

• Gleitebene + Gleitrichtung

• für plastisches Verformungsverhalten verantwortlich (Anzahl + Besetzungsdichte der Gleitsysteme)

  -> hohe Atomdichte + großer Abstand zur nächsten Parallelebene = besonders gut geeignet (niedrige Schubspannung)

1. kfz = 12GS = 4GE a 3GR

2. krz = 12 GS = 6GE a 2 GR

3. hdp 3 GS

   sinkende Temp-> steigender Gleitwiderstand-> bei Metallen die nicht dichteste gepackte Gleitebenen besitzen besonders beeinflussend

Endotherm - Energie wird zugesetzt

Exotherm - Energie wird freiesetzt

fest -> gasförmig : sublimieren

gasförmig -> fest : resublimieren

Elemente mit ähnlichen Eigenschaften: fast gleiches Atomgewicht oder Atomgewicht steigt in Intervallen an

Anzahl Protonen + Neutronen

Anzahl Protonen

Anzahl der Neutronen weicht von Protonenanzahl ab

• Reaktionsgeschwindigkeit wird (vorallem bei leichten Elementen) beeinflusst, aber die Art der Reaktionen nicht

Berechnung der max. Anzahl Valenzelektronen:

2*n²

n= Schalennummer

K,L,M,N

Periode= Anzahl an Schalen

Hauptgruppe= Anzahl Valenzelektronen

Edelgaskonfiguration

1. Metallatom

   • wenig Valenzelektronen

   • bestreben Elektronen abzugeben

2. Nichtmetallatom

   • viele Valenzelektronen

   • bestreben Schalle voll zu machen / e aufzunehmen

Kation = Na³+ -> positiv geladen, 3 Elektronen abgegeben

Anion Cl²- -> negativ geladen, 2 Elektronen aufgenommen

• Edukte -> Produkte

• Masseerhaltungssatz gilt in geschlossenen Systemen

• Alle Atome auf Edukt-Seite finden sich auf Produktseite wieder

Wie viel Energie man für eine Reaktion verbraucht ( Energieumsatz einer Reaktion)

Einheit: u (Dalton)

• 1u = 12C

• Ein Mol = 6* 10²³ Teilchen

• Ein Mol eines Gases hat immer unter Normalbedingungen das Volumen 22,414l/mol

• Avogadro-Konstante (Na) = 1 Mol

M=m/n (Molare Masse = Stoffportion[g] /Stoffmenge [mol])

Vm=V/n = M/p (Molares Volumen = Volumen/ Stoffmenge oder = Molare Masse / Dichte)

n=N/Va (Stoffmenge = Teilchenzahl/Avogadrokonstante)