Mechanische Werkstoffeigenschaften und Metallurgie

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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.

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