Definiere Elastizität
Reversible Verformung
Definiere Plastizität
Irreversible Verformung
Was beschreibt der Hook’sche Grad
Ertragbarer Spannungsbereich bis zur plastischen Verformung
Was beschreibt die Streckgrenze R_e
Plastische Verfomung findet aber dieser Spannung statt
Bei reinen Metallen R_p0,2 (0,2% plastische Dehngrenze)
Was beschreibt die Zugfestigkeit R_m
Höchstwert der Prüfkraft ohne Einschnürrung, also bis zur Gleichmaßdehnung ε_gl
(Nach der Gleichmaßdehnung erfolgt Dehnung nur noch in der Einschnürstelle)
Definiere “Duktilität” und “Festigkeit” und setze sie in einen gemeinsamen Kontext
Duktilität: Große Formänderung bei geringer Kraft
Festigkeit: Widerstand gegen Verformung & Bruch
—> Steigerung der Festigkeit bedingt eine Reduktion der Duktilität
Definiere “Bauschinger Effekt”
Vorgegangene Druckverformung führt bei anschließender Zugbeanspruchung zu früherem Beginn der plastischen Verformung
Übersicht “Spannungs-Dehnungs-Diagramm“ und “Fließkurve“
Was beschreibt die Theoretische Zugfestigkeit σ_th
Notwendige Spannung zur Trennung zweier Atomebenen gegen ihre Bindungskräfte
—> Trennung senkrecht zur anliegenden Kraft F bzw. Spannung σ
Was beschreibt die Theoretische Scherfestigkeit / Schubspannung τ_th
Maß für maximale Scherspannung, die ein ideales, fehlerfreies Material aushalten kann, bevor es zum Versagen durch Scherung kommt
Ergibt sich aus der Verschiebung zweier benachbarter Gitterebenen durch Schubspannung τ um den Weg X
—> Schubspannung τ ändert sich sinusförmig
Was versteht man unter “Alterung”
Blockierung der Versetzung durch Hindernisse in den Versetzungsbereichen
Nenne vier unterschiedliche Kategorisierungen der “Festigkeit”
Dauerstandfestigkeit: Größte ruhende Nennspannung, die “unendlich“ lang ohne Bruch ertragen werden kann
Zeitstandfestigkeit: Nennspannung, die nach bestimmter Zeit Bruch hervorruft
Wechsel-/Zeitfestigkeit: Spannung, bei der es zum Bruch kommt, nach bestimmter Anzahl von Be- & Entlastungen
Dauerfestigkeit: Spannung, unter der “unendliche” Anzahl von Lastspielen vorgenommen werden kann, ohne Bruch
Was versteht man unter “Wärmebehandlung”? Nenne zusätzlich drei Arten der Wärmebehandlung
Definition: Gezieltes Einstellen von Werkstoffeigenschaften über temperaturabhängige Prozesse
Arten:
Glühen: Langsames Abkühlen und Haltezeit —> Ausgleichsvorgang
Härten: Schnelles Abkühlen (Abschrecken) —> Hohe Härte und hohe Sprödigkeit
Vergüten: Härten + Anlassen (Anlassen:= Erreichen von gewünschten Festigkeiten & Zähigkeiten über Glühtemp. und -zeiten)
Definiere “Härte” und nenne drei Härteprüfverfahren namentlich
Widerstand eines Körpers gegen das Eindringen eines “härteren” Prüfkörpers
—> In bestimmten Grenzen sind Aussagen zur Festigkeit möglich
Härteprüfverfahren:
Brinell (HB)
Vickers (HV)
Rockwell (HRC/HRB)
Hook’sche Gesetz
Erkläre “Eigenspannungen” und nenne drei Ursachen und drei Auswirkungen von Eigenspannungen
Erklärung: Innere Spannungen, die ohne äußere Belastung in einem Material vorhanden sind. Unterschieden werden Zug- (σ>0) und Druckspannungen (σ<0).
Ursachen:
Plastische Verformung
Abkühlung und Temperaturgradienten
Phasen- bzw. Gefügeumwandlungen
Auswirkungen:
Verzug und Verformung
Rissbildung und Materialversagen
Beeinflussung mechanischer Eigenschaften
Erkläre das “Schmied’sches Schubspannungsgesetz”
Besagt, dass die zum Gleiten notwenidge Kraft am geringsten ist, wenn eine der Gleitrichtungen einen Winkel von 45° zur Kraftrichtung F hat.
In einem Kristallgitter gibt es bestimmte Ebenen und Richtungen, entlang derer die Atome am leichtesten gleiten können. Diese werden als Gleitebenen und Gleitrichtungen bezeichnet.
Zeige den wesentlichen Unterschied bezogen auf die Fließkurve in Bezug auf ein Umformprozess ohne und mit Verfestigung
Bei Umformung mit Verfestigung sorgt die zunehmende Verfestigung mit steigendem Umformgrad φ für eine steigende Fließspannung k_f
Nenne Mechanismen zur Entfestigung bei Kaltverformungen
Überbegriff: WÄRMEZUFUHR
Mechanismen:
Erholung:
Gleichzeitig & gleichmäßig in allen Körnern
Kaltverfestigung nur teilweise abgebaut
Primäre Rekristallisation:
Kristallgefüge vollständig neu gebildet und in weichen Zustand überführt
Sekundäre Rekristallisation:
Wachsen einzelner Körner, die das übrige Gefüge aufzehren
Unerwünscht, da Werkstoffeigenschaften überwiegend verschlechtert
Warum wird eine logarithmische Formänderung (Umformgrad φ=ln(h_1/h_0)) gegenüber einer Bezogenen (Dehnung ε=Δh/h_0) bei Fließkurven bevorzugt
Genauer bei Beschreibung großer plastischer Formänderungen
Additivität: Gesamtumformgrad φ_ges ist unabhängig von der Anzahl der Umformstufen
Summe der drei Hauptformänderungen φ1, φ2 und φ3 in Richtung der Hauptachsen ist NULL (Volumenkonstanz)—> bei zwei Bekannten kann die dritte einfach berechnet werden
Warum wird eine Bezogenen Formänderung (Dehnung ε=Δh/h_0) gegenüber einer logarithmische Formänderung (Umformgrad φ=ln(h_1/h_0)) bei Spannungs-Dehnungs-Diagrammen bevorzugt
Einfachheit und Verständlichkeit
Messbarkeit im Experiment
Lineare Beziehung im elastischen Bereich
Praktische Anwendung und historische Konvention
Was ist “Blausprödigkeit“
Definition: Phänomen, bei dem bestimmte Stähle im Temperaturbereich von 200 °C bis 400 °C spröde werden und an Zähigkeit verlieren
Ursache: Diffusion von Kohlenstoff und Stickstoff zu Versetzungen
Unterschied “statischer“ und “dynamischer Rekristallisation“
“Statisch”: Glühen und damit Erholung von Körnern zwischen einzelnen Verformungsschritten (bei Entlastung des Materials)
“Dynamisch“: Glühen und damit Erholung von Körnern während des Verformungsprozesses
Einfluss von Umformgeschwindigkeit und Temperatur auf die Fließspannung
Höhere Umformgeschwindigkeit bewirkt höhere Fließspannung (höhere Fließkurve)
Höhere Temperatur bewirkt niedrigere Fließspannung (niedrigere Fließkurve)
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