Lösungsglühen (Glühverfahren von Stahl)
Ziel des Lösungsglühens ist das Lösen von gebildeten Ausscheidungen!
Beim Schweißen oder Warmumformen treten durch den Wärmeeinfluss und die unkontrollierte Abkühlung Gefügeumwandlungen im Stahl auf....
Diffusionsglühen (Glühverfahren von Stahl)
Ziel des Diffusionsglühens ist der Ausgleich von Konzentrationsunterschieden!
Beim Erstarren von Stählen mit hohen Legierungskonzentrationen kann es dazu kommen, dass sich die Legierungselemente nicht homogen...
Rekristallisationsglühen (Glühverfahren von Stahl)
Ziel des Rekristallisationsglühens ist das Wiederherstellen eines verformten Gefüges zur Verbesserung der Verformbarkeit!
Das Gefüge von gewalzten, gebogenen oder tiefgezogenen Werkstücken wird durch die hohen...
Grobkornglühen (Glühverfahren von Stahl)
Ziel des Grobkornglühens ist die Verbesserung der Spanbarkeit!
In der Regel ist ein grobkörniges Stahlgefüge aufgrund der relativ niedrigen Zähigkeits- und Festigkeitswerte unerwünscht. Einziger Vorteil...
Weichglühen (Glühverfahren von Stahl)
Ziel des Weichglühens ist die Verbesserung der Umformbarkeit sowie der Spanbarkeit!
Nicht jeder Werkstoff muss darauf ausgelegt sein, hohen mechanischen Kräften standzuhalten. Bei einer gebogenen...
Induktionshärten von Stahl (Oberflächenhärten)
Beim Induktionshärten wird das Werkstück durch induzierte Wirbelströme erwärmt. Die Steuerung der Einhärtetiefe erfolgt über die Frequenz des Wechselstroms!
Die Brennerflammen beim Flammhärten führen im...
Nitrierhärten von Stahl (Oberflächenhärten)
Das Nitrierhärten (Nitrieren) beruht nicht auf der Martensitbildung sondern auf der Bildung von harten und verschleißfesten Nitriden an der Werkstückoberfläche!
Die Verfahren zur Oberflächenhärtung wie...
Laser-Härten von Stahl (Oberflächenhärten)
Beim Laserhärten erfolgt das Erwärmen der Oberfläche durch einen Laserstrahl, die Abschreckung erfolgt durch Wärmeabfuhr im Werkstück (Selbstabschreckung)!
Nochmals geringere Aufheizzeiten der zu härtenden Oberfläche...
Flammhärten von Stahl (Oberflächenhärten)
Oberflächenhärten dient der Erzeugung einer harten und verschleißfesten Randschicht bei Werkstücken aus Stahl, während die Zähigkeit im Kern weitgehend erhalten bleibt.
Einleitung
Eine harte Oberflächenschicht ist...
Magnetpulverprüfung
Bei der Magnetpulverprüfung werden Oberflächenfehler von ferromagnetischen Bauteilen sichtbar gemacht.
Einleitung
Wie das Farbeindringverfahren ist auch die Magnetpulverprüfung ein Verfahren zur Untersuchung von Oberflächenfehlern wie...
Wirbelstromprüfung
Mit Hilfe der Wirbelstromprüfung können Bauteile zerstörungsfrei auf Oberflächenfehler wie Risse untersucht werden.
Mit Hilfe der Wirbelstromprüfung können elektrisch Leitfähige Materialien im oberflächennahen Bereich auf...
Farbeindringverfahren
Mithilfe des Farbeindringverfahrens können Oberflächenfehler von Bauteilen zerstörungsfrei sichtbar gemacht werden.
Mithilfe des Farbeindringverfahrens können Oberflächenfehler von Bauteilen sichtbar gemacht werden. Da das zu untersuchende...
Ultraschallprüfung
Mit der Ultraschallprüfung wird ein Bauteil durch Schallwellen zerstörungsfrei auf Fehler untersucht.
Einleitung
Das Ultraschallverfahren zählt zu den nicht-zerstörenden Prüfverfahren, da die zu prüfenden Werkstücke oder...
Tiefungsversuch nach Erichsen
Beim Tiefungsversuch nach Erichsen wird das Tiefziehverhalten eines Blechs untersucht.
Bleche für Tiefziehanwendungen müssen eine sehr gute Kaltumformbarkeit aufweisen, d.h. sie müssen sich stark verformen...
Relaxationsversuch
Die Relaxationsspannung gibt für eine bestimmte Temperatur an auf welchen Wert die Spannung bei einer gewissen Dehnung nach einer bestimmten Zeit fällt!
Im Zeitstandversuch werden...
Zeitstandversuch (Kriechversuch)
Der Zeitstandversuch (Kriechversuch) dient der Untersuchung der Warmfestigkeit von Werkstoffen, die über längeren Zeitraum einer konstanten Beanspruchung bei erhöhter Temperatur unterliegen.
Kriechen
Werden Bauteile unter normalen Bedingungen unterhalb...
Dauerschwingversuch nach Wöhler
Der Dauerschwingversuch nach Wöhler gibt Aufschluss über die Festigkeit eines Werkstoffes bei stetig wechselnder Beanspruchung (dynamische Belastung).
Einleitung
Die Stärke der Beanspruchung nimmt im Zugversuch, Druckversuch...
Kerbschlagbiegeversuch
Der Kerbschlagbiegeversuch dient der Prüfung der Zähigkeit von Werkstoffen unter stoßartiger Belastung bei unterschiedlichen Temperaturen!
Einleitung
Die aus dem Zugversuch gewonnene Bruchdehnung und Brucheinschnürung lässt zwar...
Dauerfestigkeitsschaubild nach Haigh und Smith
Dauerfestigkeitsschaubilder nach Haigh oder Smith geben die maximal ertragbare Spannungsamplitude in Abhängigkeit der Mittelspannung wieder.
Dauerfestigkeitsschaubilder
Das Wöhlerdiagramm eignet sich zwar für die Auswertung von Dauerschwingversuchen,...
Biegeversuch
Beim Biegeversuch wird eine genormte Werkstoffprobe bis zum Einsetzen einer plastischen Verformung oder bis zum Bruch gebogen!
https://www.youtube.com/watch?v=QGb3Y1IS8AA
Versuchsaufbau
Im Biegeversuch wird eine Probe bei einachsiger Biegebeanspruchung...
Druckversuch
Beim Druckversuch wird eine Werkstoffprobe unter Druckbeanspruchung bis zum Bruch oder Anriss belastet!
Die Prüfung von Werkstoffen unter Druckbeanspruchung wird im sogenannten Druckversuch vorgenommen. Dabei...
Zugversuch
Der Zugversuch dient der Bestimmung der Festigkeit und der Zähigkeit eines Werkstoffes!
Versuchsaufbau & Versuchsdurchführung
Der Zugversuch ist eines der wichtigsten Verfahren zur Charakterisierung bzw. Gewinnung...
Zerstörende Werkstoffprüfung & zerstörungsfreie Werkstoffprüfung (ZFWP)
Bei der zerstörenden Werkstoffprüfung wird der Werkstoff beschädigt, bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung bleibt das Werkstück unbeschädigt.
Stähle müssen als Konstruktionswerkstoffe im Allgemeinen den verschiedensten Beanspruchungs-...
Einsatzhärten (Oberflächenhärten)
Beim Einsatzhärten werden kohlenstoffarme Stähle zunächst in der Randschicht mit Kohlenstoff angereichert (Aufkohlung) und anschließend abgeschreckt!
Die Zähigkeit (Duktilität) von Stählen nimmt mit abnehmendem Kohlenstoffgehalt...
Härten und Vergüten von Stahl
Ziel des Härtens ist das Erreichen einer harten und verschleißfesten Oberfläche, während beim Vergüten eine erhöhte Festigkeit im Vordergrund steht.
Einleitung
Die im Kapitel Glühverfahren erläuterten...
Normalglühen (Glühverfahren von Stahl)
Ziel des Normalglühens ist das Einstellen eines einheitlichen homogenen Gefüges mit reproduzierbaren Eigenschaften!
Wie bereits im Kapitel Verformbarkeit der Metalle erläutert, führen feine rundliche Körner...
Überblick über die Wärmebehandlungsverfahren von Stahl
Wärmebehandlungsverfahren dienen zur gezielten Beeinflussung der Eigenschaften des Stahls.
Das Gefüge eines Stahls beeinflusst im besonderen Maße dessen Eigenschaften. Das Stahlgefüge wird allerdings nicht...
Gusseisen
https://youtu.be/Zrq4S8kypw4
Einleitung
Das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm wurde bisher lediglich bis zu einem Kohlenstoffgehalt von 2,06 % betrachtet. Wird dieser Kohlenstoffgehalt überschritten, so ergeben sich weitere Phasenumwandlungen. Grundsätzlich ist...
Zusammenfassung der Phasenumwandlungen von Stahl
In diesem Artikel ist eine kurze Zusammenfassung über die Phasenumwandlungen beim Erstarren und Abkühlen von Stahl gegeben.
https://youtu.be/oJqvnKhnsg0
Einleitung
Im Abschnitt Phasenumwandlungen im erstarrten Zustand wurden die Gefügeänderungen...
Vergleich der Phasenumwandlungen in Stählen
Die Phasenumwandlungen in Stählen lassen sich mit denen von Mischkristall-Legierungen (völlig löslich) und Kristallgemisch-Legierungen (völlig unlöslich) vergleichen.
https://youtu.be/oJqvnKhnsg0
Die untere Abbildung zeigt die Stahlecke des Eisen-Kohlenstoff-Diagramms...
Bestimmung der Gefügeanteile und Phasenanteile in Stählen
Für Stähle können die Gefüge- und Phasenanteile im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm mit Hilfe des Hebelgesetzes ermittelt werden.
https://youtu.be/oJqvnKhnsg0
Einleitung
Für viele Anwendungen ist es wichtig, genau zu wissen...
Einfluss des Kohlenstoffs auf die Härte und Festigkeit von Stählen
Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt steigt die Härte und die Festigkeit von unlegierten Stählen an. Ab einem Gehalt von 0,8 % Kohlenstoff nimmt die Festigkeit wieder...
Phasenumwandlungen von Stählen im erstarrten Zustand (metastabiles System)
Je nach Kohlenstoffgehalt finden im Stahl weitere Phasenumwandlungen im erstarrten Zustand statt. Das abgekühlte Gefüge besteht aus Perlit und Ferrit.
https://youtu.be/oJqvnKhnsg0
Einleitung
Wie im Artikel Gefügeentstehung von...
Gefügeentstehung von Stählen während der Erstarrung
Stähle erstarren als Mischkristalllegierung. Das kubisch-flächenzentrierte Gefüge mit dem darin eingelagerten Kohlenstoffatom wird Austenit genannt.
https://youtu.be/oJqvnKhnsg0
Einleitung
Bei Stählen handelt es sich im Prinzip um Zweistofflegierungen, bestehend...
Vom Stahl zum Halbzeug
Halbzeuge werden hauptsächlich im diskontinuierlichen Blockguss-Verfahren oder im kontinuierlichen Strangguss-Verfahren hergestellt.
Blockguss
Beim Blockguss erstarrt der noch flüssige Stahl des Stahlwerks in Kokillen zu konischen Blöcken mit jeweils...
Vom Rohstahl zum Stahl
Um den heutigen Anforderungen von Stählen gerecht zu werden, muss der Rohstahl nach dem Frischen weiterbehandelt werden.
Einleitung
In den Anfangszeiten der Stahlherstellung wurde der Rohstahl...
Vom Roheisen zum Rohstahl
Nach dem Abstich des Roheisens muss dieses entschwefelt und mit Sauerstoff oxidiert werden (Frischen), um hieraus Rohstahl zu erhalten.
Einleitung
Aufgrund des hohen Kohlenstoffgehaltes sowie den...
Direktreduktionsverfahren
In der Debatte um eine möglichst CO2-arme Produktion von Stahl aufgrund des Klimawandels gewinnt das Direktreduktionsverfahren immer mehr an Bedeutung.
Direktreduktionsverfahren
Neben dem Prozessweg über den...
Hochofenprozess
Im Hochofen reagiert das Eisenerz mit dem im Koks enthaltenen Kohlenstoff, sowie mit Zuschlägen, sodass sich graues oder weißes Roheisen bildet.
Verbrennungsvorgang
Das in oxidierter Form...
Eisenwerk
Im Eisenwerk wird aus Eisenerz Stahl erzeugt. Zur Eisenhütte gehört die Möllerung, die Kokerei, der Winderhitzer (Cowper) und der Hochofen.
Möllerung
Nachdem die gemahlenen Erze in...
Förderung und Aufbereitung von Eisenerz
Nach der Förderung des Eisenerzes muss dieses für den Einsatz im Hochofen aufbereitet werden, um die chemischen Prozesse im Hochofen zu optimieren.
Einleitung
Eisen ist im...
Begrenzte Löslichkeit der Komponenten im festen Zustand (Gemisch aus Mischkristallen)
Im allgemeinen sind die Komponenten von Legierungen nur begrenzt ineinander löslich. In diesem Fall bildet sich ein Gemisch aus Mischkristallen.
https://youtu.be/MfmUOahm9_k
Einleitung
Eine vollkommene Löslichkeit bzw. vollkommene...
Vollkommene Unlöslichkeit der Komponenten im festen Zustand (Kristallgemisch-Legierung)
Sind die Komponenten einer Legierung im festen Zustand völlig unlöslich ineinander, dann bildet sich ein Gemisch aus Reinkristallen (Kristallgemisch).
https://youtu.be/zSWNm6t3Suk
Einleitung
Sind die beiden Komponenten eines Zweistofflegierungssystems...
Vollkommene Löslichkeit der Komponenten im festen Zustand (Mischkristall-Legierung)
Sind die Komponenten einer Legierung im festen Zustand völlig löslich ineinander, dann bilden sich Mischkristalle.
https://youtu.be/jdPbb9kdZus
Einleitung
Sind die beiden Komponenten eines Zweistofflegierungssystems (binäres System) im festen...
Legierungstypen
Je nachdem in welchem Maße die beiden Komponenten im festen Zustand ineinander löslich sind, ergeben sich unterschiedliche Arten von Legierungen.
https://www.youtube.com/watch?v=Inxt03oHsWM
Einleitung
In vielen technischen Bereichen werden...
Arten von Keimen
Bei der heterogenen Keimbildung dienen Fremdkeime und bei der homogenen Keimbildung Eigenkeime als Auslöser für den Erstarrungsprozess.
https://youtu.be/r8Jf4qUR_e0
Einleitung
Wie im Artikel Erstarrungsbedingungen erläutert, ist das Vorhandensein...
Schmid’sches Schubspannungsgesetz
Äußere Normalspannungen induzieren im Inneren eines Materials Schubspannungen, die unter einem Winkel von 45° maximal werden.
https://youtu.be/ysOfc_sFlHI
Scherkraft
Wird ein Material unter Zug beansprucht, dann wird sich...
Gefügebildung
Die Erstarrung einer Schmelze beginnt ausgehend von Keimen, sodass es dabei zu dem typischen körnigen Gefügeaufbau kommt.
https://youtu.be/r8Jf4qUR_e0
Polykristall
Ein metallischer Werkstoff besitzt im Allgemeinen keine einheitliche...
Kristallwachstum
Beim polygonalen Kristallwachstum wird die Erstarrungswärme über den Kristall abgeführt und beim dendritischen Kristallwachstum über die Schmelze.
https://youtu.be/NnLAv46iXjc
Einleitung
Im Beitrag homogene Keimbildung bzw. heterogene Keimbildung...
Heterogene Keimbildung
Bei der heterogenen Keimbildung lösen Keime, die nicht aus der gleichen Substanz wie die Schmelze bestehen, die Erstarrung aus.
https://youtu.be/CMraeMa89UA
Einleitung
Die im Abschnitt homogene Keimbildung betrachtete Keimbildung bezog...
Homogene Keimbildung
Bei der homogenen Keimbildung lösen Keime, die aus der gleichen Substanz wie die Schmelze bestehen, die Erstarrung aus.
https://youtu.be/xwNzT6BaTyU
Gibbs-Energie
Um die Vorgänge der Keimbildung zu verstehen,...
Amorphe Metalle
Bei amorphen Metallen ist die Unterkühlung so stark, dass die Keimbildung unterdrückt wird und sich keine kristallinen Strukturen bilden.
Im Abschnitt Keimarten wurde erläutert, dass...
Kristallisationswärme
Beim Erstarren wird Wärme frei, die als Kristallisationswärme bezeichnet wird. Sie wirkt der äußeren Abkühlung entgegen.
https://youtu.be/r8Jf4qUR_e0
Einleitung
Anhand des im Artikel Erstarrungsbedingungen erläuterten Handwärmers wird noch...
Erstarrungsbedingungen
Für das Erstarren müssen zwei Bedingungen erfüllt sein: Die Schmelze muss unterkühlt sein und es müssen Keime in der Schmelze vorhanden sein.
https://youtu.be/r8Jf4qUR_e0
Einleitung
Ausgangspunkt der Gefügebildung...
Verformungsprozess im Einkristall
Die Verformung im Einkristall gliedert sich in vier Bereiche: Elastischer Bereich, Einfachgleitung, Mehrfachgleitung und Kristallerholung.
https://youtu.be/xQAkaI0p0Jo
Einleitung
Auch wenn Einkristalle in der Technik weit aus weniger eingesetzt...
Verformung am Einkristall
Bei der Verformung von Einkristallen bilden sich Gleitstufen vorzugsweise unter 45° zur Zugachse, da dabei die Schubspannungen maximal sind.
https://youtu.be/Cqpu5H3eos8
Einleitung
Zeichnet sich eine Werkstoff auf atomarer...
Verformungsprozess im Realkristall
Versetzungen sorgen aufgrund des schrittweisen Abgleitens von Gitterblöcken für eine spannungsarme Verformung.
https://youtu.be/oB5GpN_ESzU
Einleitung
Um einen Verformungsprozess in Gang zu setzen ist auf atomarer Ebene eine...
Einfluss der Gitterstruktur auf die Verformbarkeit
Jede Gitterstruktur besitzt unterschiedlich viele Gleitsysteme (Gleitmöglichkeiten) und ist somit unterschiedlich gut verformbar.
Gleitsystem
Wie im Abschnitt Grundlagen der Verformung erläutert, lassen sich plastische Verformungsvorgänge in...
Gitterdefekte
Als Gitterdefekte bezeichnet man Abweichungen vom idealen Aufbau einer regelmäßigen Gitterstruktur (Kristall).
https://www.youtube.com/watch?v=uu_MTBV9Z5s
Einleitung
Bei der bisherigen Betrachtung wurde stets von einer einheitlichen und fehlerfreien Struktur der...
Herleitung der Packungsdichte
Als Packungsdichte bezeichnet man das Verhältnis des Atomvolumens innerhalb einer Elementarzelle, zum Volumen der Elementarzelle.
https://youtu.be/gVESn8gKceQ
Definition der Packungsdichte
Als Packungsdichte bezeichnet man das Verhältnis von Atomvolumen...
Grundlagen der Verformung
Die Verformung von Metallen beruht auf dem Verschieben bzw. Abgleiten von Gitterblöcken. Unterschieden wird zwischn
Einleitung
Die relativ gute Verformbarkeit von Metallen im Vergleich zu...
Wichtige Gittertypen
Wichtige Gittertypen sind das kubisch-flächenzentrierte (kfz), das kubisch-raumzentrierte (krz) und das hexagonal dichtest-gepackte Gitter (hdp).
Einleitung
Im Abschnitt Gitterstruktur von Metallen wurde erläutert weshalb sich die Atome...
Gitterstruktur von Metallen
Als Gitterstruktur bezeichnet man den regelmäßigen Aufbau von Metallen. Charakterisiert wird die Gitterstruktur durch die Elementarzelle.
Einleitung
Metalle nehmen im Maschinenbau eine wichtige Rolle ein. Sie...