Grundlagen der Werkstoffkunde und Metallurgie

Monotektische Reaktionen

Eine monotektische Reaktion tritt auf, wenn eine geschmolzene Lösung bei der Abkühlung nicht mischbar wird.

Portevin-Regeln für Phasendiagramme

1. In jeder Regelzone können maximal zwei Phasen existieren.
2. Außer im Bereich der flüssigen Phase sind alle anderen einphasigen Regionen durch feste Phasen besetzt.
3. Beim Überschreiten einer Linie im Diagramm variiert die Anzahl der Phasen um eins.
4. Eine Region, die durch eine horizontale Linie begrenzt ist, besteht aus zwei Phasen.
5. 2-Phasen-Regionen, die durch dieselbe horizontale Linie verbunden sind, enthalten nicht mehr als drei Phasen.
6. Jede Phase, die in einer 2-Phasen-Region enthalten ist, ist als reines Metall oder Komposit definiert.
7. Die Phasengleichgewichtsregionen können durch vertikale Linien von einem singulären Punkt einer horizontalen Linie im Diagramm unterteilt werden.

Begriffsdefinitionen

Superkritisches Glühen

Stahl wird bei Temperaturen oberhalb der kritischen Temperatur beheizt.

Systeme und Phasen

Ein System ist eine Menge von Chemikalien, die zur Untersuchung isoliert von der äußeren Umgebung ausgewählt wurden. Eine Phase ist jeder Teil eines Systems, der sich physikalisch von anderen Komponenten unterscheidet.

Feste Lösungen und ihre Klassen

Eine feste Lösung entsteht, wenn Fremdatome in das Kristallgitter des Lösungsmittels eingebaut werden. Es gibt zwei Arten:

• Interstitielle Lösung: Die Atome besetzen Zwischengitterplätze.
• Substitutionslösung: Die Atome ersetzen Lösungsmittelatome an ihren Gitterplätzen.

Kristallstrukturen

Die Gitterpunkte können auf Ebenen mit gleichem Abstand angeordnet sein:

• Kubisch
• Tetragonal
• Orthorhombisch
• Rhomboedrisch
• Hexagonal
• Monoklin
• Triklin

Thermische und mechanische Prozesse

Sintern

Agglomeration sehr feiner Teilchen durch Pressen und Erhitzen unterhalb der Schmelztemperatur.

Segregation

Prozess, der auf der Verbreitung chemischer Heterogenität während der Kristallisation und Erstarrung beruht.

Mechanische Behandlungen

• Kaltverfestigung: Verbesserung von Härte, Streckgrenze und Dauerfestigkeit; keine Änderung der Korngröße.
• Warmverformung: Änderung der Korngröße.

Atomphysik und Quantenzahlen

Jedes Elektron wird durch vier Quantenzahlen definiert: n (Energie), l (Drehimpuls), m (Orientierung) und s (Spin). Die Massenzahl ist die Summe aus Protonen und Neutronen, die Ordnungszahl entspricht der Anzahl der Protonen.

Gibbs'sche Phasenregel

Die allgemeine Formel lautet: F + V = C + 2 (F = Phasen, V = Freiheitsgrade, C = Komponenten). In einem ternären System (C=3) ist die maximale Anzahl der Phasen 4, in einem quaternären System (C=4) sind es 5.