Begründen sie anhand des Gefüges der Metalle, weshalb reine Metalle im festen Aggregatzustand relativ weich sind?
Reine Metalle sind relativ weich, da
Atomrümpfe in Gitterstruktur mit Elektronengas dazwischen
Beim Verschieben werden keine festen Verbindungen zerbrochen nur neu angeordnet
Was ist der Unterschied zwischen Mischkristallen und Kristallgemischen?
Mischkristalle:
> eine Gitterstruktur
> verschieden Stoffe
> entweder ersetzt oder mit kleineren Radien dazwischen
Kristallgemische:
> mehrere verschiedene Kristallstrukturen existieren nebeneinander
Was ist der Unterschied zwischen Einlagerungs- und Substitutionskristallen?
Einlagerungskristalle:
> kleinere Atome befinden sich zwischen den Atomen des Metalles in der Gitterstruktur
> Bsp.: Sauerstoff, Kohlenstoff in Metallen
Substitutionskristalle
> einzelne Atome werden ausgetauscht
> bei gleichen Radien in gleichem Gitter
> Bsp.: Eisen mit Chrom
Schließen sie aus den unterschiedlichen Kristallgefügen auf das Verformungsverhalten dieser Mischkristalle (Einlagerungs- und Substitutionskristalle)
> mit steigender Anzahl eingelagerter Teilchen steigt das Sprödeverhalten
>aufgrund homogenen Aufbaus leicht verformbar, ähnelt reinem Eisen
Wie ist der Werkstoff Stahl definiert?
Eisenwerkstoff
Warm verformbar (schmiedbar)
C-Gehalt von Max. 2 Masse-%
Was verstehen sie unter der Streckgrenze und der technischen Streckgrenze von Stählen?
Welche Stähle sind damit gemeint?
Streckgrenze
> max. Spannung, die der Stahl aufnehmen kann, ohne sich plastisch zu verformen
> charakterisiert warmverformte Stähle, da sie an dieser Streckgrenze beginnen, zu fließen (kann genauer ermittelt werden)
technische Streckgrenze
> Max. Spannung, die der Stahl aufnehmen kann, ohne sich mehr als 0,2% plastisch zu verformen
> wird für kaltverformte Stähle verwendet, da man hier den genauen Wert nicht bestimmen kann (gehen die direkt in plastische Verformung über)
Welche Faktoren tragen zur Versprödung des Stahlen bei?
Kohlenstoffgehalt
Temperatur
Alter
Verformungsart
Abkühlgeschwindigkeit
Welche Faktoren tragen zur Erhöhung der Festigkeit des Stahles bei?
Einlagerung von Kohlenstoff
Alterung
Abkühlunggeschwindigkeit
Welche dieser Möglichekeiten dürfen Sie zur Erhöhung der Festigkeit von Stahlkonstruktionen gezielt auf der Baustelle anwenden?
keine
Alle dieser Möglichkeiten der Veränderung finden vor der Arbeit auf der Baustelle statt
Warum ist ein S 235 bei Temperaturen im Frostbereich stärker bruchgefährdet als bei Temperaturn um 20 Grad Celsius, obwohl Elastizitätsmodul E unverändert bleibt und sich Rm (Zugfestigkeit) bei tiefen Temperaturen sogar etwas erhöht?
mit sinkenden Temperaturen erhöht sich die Sprödigkeit
Die nötige Kerbschlagbarkeit sinkt
Daher: kann schneller Brechen/Belastungen nachgeben
Welche Bruchverformungen des Stahles sind ihnen bekannt?
Durch welche Erkennnungsmerkmale können sie sich unterscheiden?
Verformungsbruch
> Verformung der Randzonen, matt fasrig
Sprödbruch
> glatte kristalline Bruchfläche, kaum verformte Kanten
Mischbruch
> beide Arten vertreten
Welche Eigenschaften des Stahles wird mit dem Kerbschlagversuch charakterisiert?
die Zähhigkeit
Je zäher, desto höher die Kerbschlagarbeit
Was ist vergüteter Stahl?
Stahl, der gehärtet und angelassen wurde
Zunächst erhitzen des Stahls auf über 700° C
Dann schnell abkühlen
Nochmal leichter erwärmen (anlassen) bis ca. 500° C
Dann abkühlen lassen
> Stahl mit hoher Festigkeit und Zähigkeit entsteht
Was passiert im Gefüge bei härten des Stahles?
Mehr Kohlenstoff las eigentlich sättigend (Ferrit Bildung)
Kohlenstoff kann beim sehr schnellen Abkühlen (Erhärten) nicht aus der Kristallstruktur ausweichen (Martensit Bildung)
> wird eingeschlossen und führt zur Verspannung des Gitters
> daher höhere Festigkeit
Welchen Kohlenstoffgehalt muss Stahl mindestens besitzen, damit er theoretisch härter ist? Begründen!
mind. 0,2%
Sättigungsgrenze vom Ferrit
Bei geringerem Kohlenstoffgehalt keine Übersättigung möglich
> gehärteter Stahl: Ferrit mit mehr als 0,2% C-Anteil
Welche ausgeprägten Eigenschaften besitzen Metalle?
Dichtigkeit
Verformbarkeit
Wärmeleitfähigkeit
Elektr. Leitfähigkeit
Metallischer Glanz
Legierbarkeit
Wie verändert sich das Elastizitätsmodul des Stahles durch Kaltverformung?
das E-Modul bleibt gleich, da sich lediglich die Streckgrenze verändert, nicht jedoch der Anstieg des Verhältnisses Spannung/Dehnung
Worin besteht der Unterschied zwischen sogenannten naturharten und kaltverformten bzw. gestreckten Stählen und wie kommt dieser Unterschied zustande?
naturhafter Stahl
> besitzt eine geringere Festigkeit
> geringere elastische Dehnung
Kaltverformten Stählen
> höhere Festigkeit
> weniger Dehnung insgesamt möglich
Unterschied entsteht, da Kaltverformung Kriechanteil beseitigt und die Festigkeit durch das Recken erhöht
Temperatur muss und 723°C liegen ( Rekristallisationstemperatur)
Wie unterscheiden Sie rein Visuell BSt 500 A und BSt 500 B?
BSt 500 A hat eine ungerade Anzahl Rippen ander Außenseite
BSt 500 B hat eine gerade Anzahl von Rippen
Wie unterscheiden Sie rein visuell Q-Matten von den R-Matten?
Q-Matten haben quadratische Anordnungen
R-Matten haben rechteckige
Welchen Baustoff mit welchen Eigenschaften erkennen sie in folgender Bezeichnung:
S 235 JR?
S = Baustahl
235 = Mindeststrckgrenze liegt bei 235 N/mm^2
JR = Kerbschlagarbeit beträgt 27 J bei 20°C - Raumtemperatur
Welche Grundsätzlichen Sorten von Baustahl kennen Sie?
allgemeiner Baustahl
Feinkornbaustahl
Wetterfester Baustahl
Korrosionsbeständiger Baustahl
Welche grundsätzlichen Sorten von Stahl finden im Bauwesen Anwendung?
Baustähle
Betonstähle
Spannstähle
In welchen Gruppen werden die Stähle eingeteilt (nicht nur für das Bauwesen)?
unlegierte Stähle (Kohlenstoffstähle)
> Grundstähle, Qualitätsstähle, Edelstähle
Legierte Stähle
> Qualitätsstähle, Edelstähle
Nennen sie einen unlegierten Edelstahl?
Spannbetonstahl
Vergütungsstahl
Warum wird unlegiertes Aluminium selten als Konstruktionsbaustoff verwendet?
Wovor und warum muss Aluminium geschützt werden?
keine hohe Festigkeit (Weicher Baustoff)
Hohe Anfälligkeit gegenüber frischem Beton und Mörtel
Weil es sehr leicht elektronisch korrodiert
> Anfang der Normalspannung
> daher keine Verwendung/Zusammenbau mit anderen Metallen
Nennen sie sämtliche Bedingungen, die für eine Kontaktkorrosion gegeben sein müssen, bei der ein Lochfraß erfolgt?
Potentialunterschied
Anodenreaktion (produziert Elektronen)
Kathodenreaktion (verbraucht Elektronen)
Elektronenleiter
Elektrolyt zwischen Anode und Kathode (Ionenleiter)
Wovon ist der Materialbetrag an der Anode bei elektrochemischer Korrosion anhängig?
vom Potentialunterschied der beiden Metalle
Je niedriger pH-Wert (höhere Anzahl H-Ionen)
> desto aggressiver die Korrosion
Erläutern Sie kurz, bei welchem speziellen Bedingungen sie ein Flächenabtrag entwickeln kann?
großes Oberflächenverhältnis zwischen Anode und Kathode
Jedoch geringe, oberflchenparallele Abtragungsrate
Bsp.: ungeschützter Stahl in der natürlichen Atmossphäre
Erläutern sie den Unterschied zwischen aktivem und passivem Korrosionsschutz! Welche Teilprozesse der elektrochemischen Korrosion werden beeinflußt?
passiver
> umhüllen/beschichten mit Gas- und wasserundurchlässigen Beschichtungen
> umhüllen mit unedlerem Metall, das ein wenig korrodiert und dann nicht weiter oxidiert durch vorhandene Oxidschicht bspw. Zink
Aktiver
> anbringen einer Opferanonde (stellt Elektronennachschub sicher)
> anlegen einer Spannung (stellt Elektronennachschub sicher)
> verhinder des Herauslösens von Fe^2+ -Ionen
Welche Bedingungen müssen gegeben sein, damit Stahl rosten kann?
Sauerstoff an Kathode (Verbrauch von Elektronen)
Wasser an Ionenleiter (Abbau von Eisenionen)
Elektrolyt mit pH-Wert < 9,5
> Depassivierung des Stahles
Was sind weitere Gründe für eine Korrosion?
Auslösen von Ionen edler Metalle
Einfluss organischer Säuren
Bildung von anorganische Säuren
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