Mechanische Werkstoffeigenschaften und Metallurgie
T6: Mechanischer Widerstand
Die Fähigkeit eines Materials, äußeren Kräften zu widerstehen.
Belastungsarten
- Zug (Rope/Stretch): Dehnung
- Kompression: Stauchung
- Biegen: Durchbiegung
- Torsion: Verdrehung
- Scherung: Verschiebung
Materialeigenschaften und Prüfverfahren
- Festigkeit: Werte hängen vom Material ab.
- Einheitsaufwand (Spannung): Verhältnis zwischen der Kraft auf ein Material und dem Querschnitt.
- Dehnung: Verhältnis zwischen der Längenänderung und der ursprünglichen Länge.
- Härte: Widerstand gegen das Eindringen eines Körpers (z. B. Brinell-Härteprüfung).
- Zähigkeit: Widerstand gegen Schlagbeanspruchung.
- Resilienzprüfung: Energie, die benötigt wird, um einen Körper durch einen einzigen Schlag zu brechen.
- Ermüdungsprüfung: Verhalten bei wiederholter, wechselnder Belastung.
- Magnetische Prüfung: Untersuchung der Konzentration oder Streuung von magnetischen Kraftlinien.
- Ultraschallprüfung: Ähnliches Verfahren wie in der medizinischen Diagnostik.
- Wärmeausdehnung: Zunahme der Abmessungen eines Materials bei Temperaturerhöhung (abhängig vom Material).
Arten der Ausdehnung
Linear, flächig (Oberfläche) und räumlich (kubisch).
T7: Metallurgische Prozesstechnik
Der Prozess umfasst Bergbau (Gewinnung und Aufbereitung), Metallurgie (Trennung von Metallelementen) und Metallverarbeitung.
- Mineralien: Man unterscheidet zwischen erzhaltigen (reich und nutzbar) und tauben (arm und nicht nutzbar) Gesteinen.
- Legierung: Ein Werkstoff, der durch das Zusammenschmelzen von zwei oder mehr chemischen Elementen entsteht, wobei mindestens eines ein Metall sein muss.
Stahlherstellung
- Hochofenprozess: Rohstoffe sind Eisenerz, Kokskohle und Kalkstein.
- Zonen im Hochofen: Dehydratation (400 °C), Reduktion (700 °C), Vergasung (1200 °C) und Fusion (1800 °C).
- Roheisen: Das im Hochofen gewonnene Produkt mit hohem Kohlenstoffgehalt.
- Stahlgewinnung: Erfolgt durch Sauerstoffkonverter (nicht recycelbar) oder Elektroöfen (recycelbar).
Wärmebehandlungen
Durch Variation der Temperatur werden die Gefügebestandteile verändert.
- Vergüten: Ziel ist es, eine hohe Zähigkeit und Festigkeit zu erreichen. Dies führt zu einem hohen Anteil an Martensit.