Mix

• Leichtmetall: Dichte 2,7kg/dm^3

• weich, duktil, hohe Verformbarkeit

• Schmelztemperatur: 660°C

• Stabile Oxidschicht (gute Korrosionsbeständigkeit bei best. Legierungszusätzen)

• gute elektrische Leitfähigkeit

Unterteilung in:

Knetlegierungen: plastische Verformbarkeit, geringere Anteile Legierungselement (meist 1-2%)

Verwendung: Strangguss (Barren und Bänder), Walz-, Press- und Ziehprodukte

Gusslegierungen: Gießbarkeit und Formfüllvermögen, höhere Anteile Legierungselement (10-12%)

Verwendung: Herstellung von Formgussstücken, Veredelung mit Na, Sr

weitere Unterteilung möglich:

—> aushärtbare Legierungen

—> nicht aushärtbare Legierungen

• Nicht aushärtbare Knetlegierungen:

  —> F: Herstellungszustand

  —> O: weichgeglüht —> um möglichst geringe Festigkeit zu erzielen

  —> H: kaltverfestigt —> um festgelegte mech. Eigenschaften zu erreichen

  —> W: Lösungsgeglüht

  
  

  
  

  
  

• Aushärtbare Knetlegierungen: T1-T9

  —> T1: Abgeschreckt von der Warmumformungstemperatur

  —> T3: Lösungsgeglüht, kaltverfestigt und kaltausgelagert

  —> T4: Lösungsgeglüht und kaltausgelagert

  —> T6: Lösungsgeglüht, abgeschreckt, warmausgelagert (max. Festigkeit)

  —> T7: Lösungsgeglüht, abgeschreckt, warmausgelagert, überaltert

Die Aushärtung/Endfestigkeitwird durch Kaltauslagern (bei Raumtemperatur) oder

Warmauslagern (eine Ausscheidungsglühung) erreicht.

Eine erkennbare Aushärtungserscheinung ist schon nach mehreren Minuten bei Raumtemperatur vorhanden. Nach etwa 4 Tagen erreicht diese ihr Maximum.

• Ausscheidungshärtung

• Mischkritallhärtung

• Kaltverfestigung

Die Ausscheidungshärtung ist eine Wärmebehandlung zum Erhöhen der Härte und Festigkeit von Legierungen.

Funktionsprinzip:

1. Zu Beginn wird die Legierung durch das Lösungsglühen so weit erwärmt bis alle zur Aushärtung beitragenden Legierungselemente im Mischkristall gelöst sind.

2. Werkstoff -> Abgeschreckt sodass eine Diffusion verhindert wird. Und die Legierungsatome übersättigt im einphasigen Mischkristall gelöst bleiben.

3. Ausscheidungsglühen -> Werkstoff wird angelassen, um gesteuerte Diffusion zu erreichen.

   
   

   So entstehen an den während des abschreckens entstandenen Keimen viele kleine Ausscheidungen.

   
   

• Höhere Legierungsanteil, dadurch viele Sekundärphasen (grob, spröde, eckig)

• Geringe Festigkeit und Dehnung

• Komplexe hinterschnittige Bauteile gießbar

EN-AC-46200 —>AlSi9Cu3—> sehr weit verbreitet

Anwendung:

dünnwandige, komplexe, druckdichte Bauteile

• Flächenkorrosion

• Lochkorrosion

• Interkristalline Korrosion

• Schichtkorrosion

• Spannungsrisskorrosion

• Schwingungsrisskorrosion

• Filiformkorrosion

• Bondline-Corrosion

• Kontaktkorrosion

Entsteht bei Salzbelastung, aggressiven Atmosphären bei empfindlichen Legierungen tiefe Löcher mit Perforation bei unempfindlichen Legierungen nur kleine Pittings (ca 0,1mm tief), die sich repassivieren

Bei der Anodisierung wird das Metall als Anode in eine geeignete wässrige Lösung (beispielsweise von Schwefel-, Oxal- oder Chromsäure) getaucht

-> es wird eine Elektrolyse durchgeführt (=Aufspaltung einer chemischen Verbindung unter Einwirkung des elektrischen Stroms )

-> Durch den elektrischen Strom bildet sich auf der Anodenoberfläche eine Oxidschicht, während an der Kathode Wasser zersetzt wird, es wird zu Wasserstoff reduziert.

• Optimaler Verschleißschutz.

• Hoher Korrosionsschutz.

• Massive Bruchfestigkeit.

• In Zwischenräumen können Farbstoffe angebracht werden

• teuer

• Pflege erforderlich

• Erwärmen 800-950°C um Austenit Gefüge zu bilden

• Abschrecken um Martensit zu bilden

• Vergüten: wird erhitzt / Anlassen für 150-700°C

• Reduziert Spannungen & Sprödigkeit

• -> hart aber duktil

• Lufthärten

• Ölhärten

• Wasserhärten

• Einsatzhärten

• Nitrieren

• Diffusionsverfahren

Wichtige Austenitbildner

• Nickel (Ni) ⭐⭐⭐

• Kohlenstoff (C)

• Mangan (Mn)

• Stickstoff (N)

Wichtige Ferritbildner

• Chrom (Cr) ⭐⭐⭐

• Molybdän (Mo)

• Silizium (Si)

• Aluminium (Al)

• Wolfram (W)

Wichtige Probleme

1️⃣ Interkristalline Korrosion

• beim Schweißen: starke Erwärmung (≈ 450–850 °C)

• Chromkarbide scheiden an Korngrenzen aus

• Chromgehalt an Korngrenzen sinkt

• Passivschicht kann sich dort nicht bilden

➡️ Korngrenzen korrodieren

2️⃣ Heißrissbildung

• v. a. bei austenitischen Stählen

• niedriger Schmelzpunkt an Korngrenzen

• Spannungen beim Erstarren

3️⃣ Gefügeänderung

• mögliches δ-Ferrit-Auftreten

• beeinflusst Zähigkeit & Korrosionsverhalten

Gegenmaßnahmen

• niedrig kohlenstoffhaltige Stähle (z. B. X5 → X2)

• stabilisierte Stähle (Ti, Nb binden C)

• richtige Schweißparameter

• ggf. Lösungsglühen nach dem Schweißen

C, Ni, Cr

• Ferritische Stähle

  • über das gesamte Temperaturgebiet ferritisch

  • keine Austenitisierung

    -> (magnet. Nirostahlteile Küche z.B. Kühlschrank)

  • hoher Chrom Gehalt

  • z.B. 1.4016 (X6Cr17)

• Austenitische Stähle

  • Austenitgebiet reicht bis unter Raumtemperatur (stabil)

  • duktil, gut verformbar, zäh

  • mäßige Festigkeit

  • Anwendung: Kochtopf

  • z.B. 1.4301 (X5CrNi18-10)

• Martensititische Stähle

  • Austenitisch nur bei hohen Temperaturen

  • bei tiefen Temperaturen stabil ferritisch

  • aber sehr leicht martensitisch umwandelbar

  • Anwendung: Messer, Stanzwerkzeuge, Sicherungsringe

  • z.B. 1.4122 (X39CrMo17-1) oder 1.4313 (X4CrNi13-4)

• Duplex Stähle

  • ferritisch-austenitisches Mischgefüge

  • hohe Legierungsgehalte

    Anwendungsbereich:

    -> Chemieanlagen

  • z.B. 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3)

• Flächenkorrosion

• Lochkorrosion

• Muldenkorrosion

• Spaltkorrosion

• Selektive Korrosion

• Interkristalline Korrosion

• Transpassivität

• Spannungsrisskorrosion

Elektropolieren ist ein elektrochemisches Verfahren, das Metalloberflächen glättet, reinigt und poliert, indem es durch Gleichstrom in einem Elektrolytbad Material im Mikrobereich abträgt

• Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit plasmapolierter Oberflächen

• Bearbeitung beliebiger Konturen ist möglich

• minimaler Materialabtrag

• Maße der Becken müssen beachtet werden

• nur nichtrostende Stähle

• Hauptvalenzbindungen

  • starke chemische Bindungen

  • verbinden die Atome innerhalb einer Polymerkette

  Art

  • kovalente Bindungen

    
    

• Nebenvalenzbindungen

  • schwächere Bindungen

  • wirken zwischen den Polymerketten

  Arten

  • Van-der-Waals-Kräfte

  • Dipol-Dipol-Wechselwirkungen

  • Wasserstoffbrücken

• Kettenwachstumsreaktion (z.B. PE, Doppelbindung wird aufgemacht -> freie Elektronen)

• Stufenwachstumsreaktion

  
  

• Polyaddition ( z.B. Expozid, 2 verschiedene Monomere werden addiert -> Umlagerung von Wasserstoff)

• Polykondensation ( z.B. PET, Nylon; 2 verschiedene Molekühle werden zusammengebaut -> Abspaltung, meistens Wasser)

• Nach Herkunft:

  • Natürliche Polymere: Zellulose, Stärke, Kautschuk, Proteine.

  • Synthetische Polymere: Aus Rohöl (PE, PVC, PET).

  • Halbsynthetische Polymere: Chemisch modifizierte Naturstoffe (z.B. Celluloseacetat).

• Nach Morphologie (bei Thermoplasten):

  • Amorph: Ungeordnete Ketten, oft transparent (z.B. PS).

  • Teilkristallin: Geordnete Bereiche, oft opak/weißlich, höhere Festigkeit (z.B. PE, PA). 

Thermoplaste

• starke Hauptvalenzbindungen

• nur Nebenvalenzbindungen zwischen Ketten ➡️ schmelzbar

Elastomere

• Hauptvalenzbindungen

• wenige kovalente Vernetzungen ➡️ elastisch

Duroplaste

• Hauptvalenzbindungen

• viele kovalente Vernetzungen ➡️ nicht schmelzbar

1. Thermoplast (Formbar unter Hitze)

• Anwendung: Verpackungen und Lebensmittelbehälter

• Konkretes Beispiel: PET-Flaschen (Polyethylenterephthalat) für Getränke

• Eigenschaft: Lassen sich durch Erwärmen schmelzen und formen, was sie gut recycelbar macht

2. Elastomer (Elastisch verformbar) 

• Anwendung: Fahrzeugbereifung und Dichtungen

• Konkretes Beispiel: Autoreifen (aus vulkanisiertem Kautschuk)

• Eigenschaft: Nehmen nach Verformung (Zug oder Druck) wieder ihre ursprüngliche Form an

3. Duroplast (Formstabil, hitzebeständig) 

• Anwendung: Griffe für Kochgeschirr und Elektroinstallationen

• Konkretes Beispiel: Pfannengriffe (oft aus Phenolharz)

• Eigenschaft: Sind engmaschig vernetzt, schmelzen nicht bei Hitze, sondern bleiben fest (unverformbar)

1. Polymerarten und ihr grundlegendes mechanisches Verhalten 

Polymere werden nach ihrem thermomechanischen Verhalten und ihrer Struktur klassifiziert: 

• Thermoplaste (amorph oder teilkristallin): Zeigen ein temperaturabhängiges Verhalten. Sie sind unterhalb der Glasübergangstemperatur hart und spröde, oberhalb zäh-hart bis weich-elastisch. Sie sind schmelzbar

  • Amorph: Neigen zu sprödem Bruch unterhalb

  • Teilkristallin: Zeigen höhere Festigkeit, E-Modul und meist ausgeprägte Fließzonen (Einschnürung)

• Elastomere: Weisen eine weite Vernetzung auf. Sie sind kautschukartig, elastisch verformbar und behalten ihre Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich

• Duroplaste: Engmaschig vernetzt. Sie sind hart, spröde und nicht schmelzbar, sondern zersetzen sich bei hoher Hitze

2. Temperatureinfluss

• Steigende Temperatur:

  • Abnahme von Steifigkeit (E-Modul) und Festigkeit

  • Zunahme der Duktilität (Verformbarkeit) und Zähigkeit

  • Polymere werden weicher und nachgiebiger

• Sinkende Temperatur:

  • Polymere werden spröde und hart, Rissbildung ist wahrscheinlicher

  • Zunahme von E-Modul und Festigkeit

• Thermische Zersetzung: Sehr hohe Temperaturen führen zu irreversiblen chemischen Veränderungen, Kettenabbau und Verlust der mechanischen Stabilität. 

3. Einfluss der Prüfgeschwindigkeit (Zeitabhängigkeit) 

• Ein Polymer verhält sich bei niedriger Temperatur und hoher Geschwindigkeit spröde, während es bei hoher Temperatur und niedriger Geschwindigkeit duktil/weich reagiert

Ein Elektrolyt ist ein Stoff (wie Salze, Säuren, Basen), der in Wasser oder geschmolzenen Zustand in positiv geladene (Kationen) und negativ geladene (Anionen) Ionen zerfällt und dadurch elektrischen Strom leiten kann

Polymere sind große Moleküle, die aus vielen Monomeren bestehen.