Prüfungsprotokoll Leichtbauwerkstoffe SS16

  • Unten sind die Aufgaben aufgelistet, an die ich mich erinnern kann; kein Anspruch auf Vollständigkeit und Richtigkeit.


    1. Allgemein:

    • 4 Werkstoffe bewerten mit 1-4 für verschiedene Kategorien (Umfombarkeit, Wärmeleitfähigkeit, Gießbarkeit...)
    • Es gab eine Tabelle: Zeilen mit den Überbegriffen: Basiselement, Legierungselemente mit %-Werten, Bezeichnung und maximale Einsatztemperatur; Spalten: 4 Werkstoffe, die nicht explizit gegeben waren; Für jede Spalte war eine der oben genannten Zeilen schon vorher eingetragen worden; über der Tabelle gab es dann die jeweils passenden Einträge, die in Zeile und Spalte zugeordnet werden mussten. Insgesamt war es eine Titanlegierung, eine Mg-Legierung und 2 Alulegierungen


    2. Alu:

    • 5 Linien in Alu-Mg. Diagramm (0%, circa 1,9%, dann 8%, 14%, und eine durchs Eutektikum glaub ich): welche Aushärtbar und welche Kaltumformbar
    • Bei der aushärtbaren Legierung: Temp-Verlauf zeichnen und Wertebereiche für Temperaturen angeben
    • ich glaube bei Alu war auch noch die Frage, bei welchem Legierungsgehalt die niegrigste Schmelztemperatur vorliegt
    • 5xxx und 6xxx: in welchem Zustand schweißbar und warum (Werkstoffzustandsbezeichnung nach ASTM)


    3. Mg:

    • 5 Vor- und Nachteile von Mg aufzählen
    • Bild mit Härteverlauf von Schweißzonen für 3 Werkstoffe (AZ91-AZ91, AZ31-AZ31, AZ91-AZ31), diese zuordnen zum Verlauf
    • Wieso Festigkeitsanstieg bei zwei von den Verläufen?
    • wie kann man das nach dem Schweißen verbessern (genauer Wortlaut entfallen)?
    • wie kann man es vor dem Schweißen schon vermeiden?
    • Einfluss auf Lebensdauer bei schwingender mechanischer Belastung?
    • Bild mit F, T4, T6 (Einfluss Wärmebehandlung auf AZ91 - Sandguss) wieso liegt T4 über F, wieso liegt T6 über F?


    4. Titan:

    • Einzeichnen Wärmebehandlung und wie hoch Temp für 5%ige und 10%ige Legierung
    • Was entsteht beim Abschrecken für die beiden Legierungen (jeweils 1 Wort hat glaub ich gereicht)
    • Wo gibt es die höchste Festigkeit nach Warmauslagerung: 5%, 8% und 10%?
    • Was passiert jeweils im Gefüge beim Warmauslagern


    5. Stahl:

    • welche Mechanismen werden bei niedriglegierten Mehrphasenstählen angewendet, oder so etwas ähnliches
    • Schaubild gegeben ohne das jeweilige Gefüge, sollte in leere Kästchen eingetragen werden (also Austenit, Ferrit, Perlit, Bainit und Martensit)
    • Tabelle gegeben mit rechter Spalte gegebenes Gefüge und Zusammensetzung, oben waren dann einige Stahlarten angegeben, die man wieder zuordnen sollte


    Insgesamt:
    Es wurden keine einzelnen Legierungen abgefragt (6xxx und 5xxx Unterschiede mal vorausgesetzt) (er hatte in der VL auch gesagt, dass ihm das Verständnis über Festigkeitssteigernde Mechanismen wichtiger ist als einzelne Legierungen, das hat hier auch wirklich gestimmt)
    Also lieber Zeit investieren die jeweiligen Wärmebehandlungen der 3 Werkstoffe zu verstehen und die Stahlsorten kennen, meiner Meinung nach.
    Um die allgemeinen Fragen am Anfang beantworten zu können, sollte man die wichtigsten Vor- und Nachteile der Werkstoffe auswendig lernen und sich die Folien durchschauen.

  • Hi, bei folgender Frage habe ich Probleme:


    • 5 Linien in Alu-Mg. Diagramm (0%, circa 1,9%, dann 8%, 14%, und eine durchs Eutektikum glaub ich): welche Aushärtbar und welche Kaltumformbar

    Liege ich richtig, dass nur die 8%ige aushärtbar ist und der rest nicht?
    Jetzt weiß ich aber auch nicht, was ich zur kaltumformbarkeit sagen soll. Sind alle kaltumformbar?


    Zusätzlich wird mir die Antwort für die folgende Frage aus dem Skript auch nicht ganz klar:


    • 5xxx und 6xxx: in welchem Zustand schweißbar und warum (Werkstoffzustandsbezeichnung nach ASTM)

    Im Skript steht, dass beide scheinbar sind, aber warum weiß ich nicht.


    Vielen Dank schon einmal für eure Antworten.

  • Hi.
    also bei den Fragen war ich mir auch ziemlich unsicher. Was ist denn deine Begründung, dass die 8%ige aushärtbar ist. ich hab da selber keine Ahnung
    Liebe Grüße

  • Ich hätte gesagt, dass bei der 8%igen durch Lösungsglühen, anschließendes abschrecken und warmauslagern eine Härtung durch Ausscheidungshärtung möglich ist. Aber ich bin mir da generell sehr unsicher, weil im Skript steht auch dass reine AlMg Legierungen nicht aushärtbar sind.

  • Also wenn wirklich nach dem binären Gemisch AlMg gefragt wurde, würde ich sagen, dass keine Festigkeitssteigerung durch Wärmebehandlung möglich ist. Lediglich MK-Verfestigung.
    Kaltumformbar würde ich alle bis auf eutektische Zusammensetzung schätzen. Wobei ja kommerzielle Knetlegierung nur bis ca 5% Mg-Anteil angeboten werden. Ich vermute, dass ab ca 5% die Bruchdehnung zu stark abfällt und deshalb mehr als 5% nicht mehr praktikabel ist.




    5xxx, 6xxx Schweißbar.
    Grundsätzlich schweißbar. Jedoch bei vorheriger Kaltverfestigung (5er und 6er) bzw. Auslagerung (6er) kommt es beim Schweißen in Schweißnaht und WEZ zum Festigkeitsabfall durch Erholungsvorgänge, Überalterung bzw. Abschrecken aus flüssigen Zustand.



    Weiß vllt einer wodurch die Festigkeitssteigerung in der Magnesium Legierungen zustande kommt?

  • Ich hatte mir bei Magnesium aufgeschrieben, dass es aufgrund der schnellen Abkühlung beim Schweißen zu Martensitbildung kommt und evtl. zu Ausscheidungen, wodurch die Festigkeitssteigerung entsteht.
    Bei AZ31 wurde gesagt, dass dort ein Wärmeeinfluss keine Festigkeitssteigerung hervorruft (Also hier ist dann vielleicht der Festigkeitsabfall nochmal auf Erholungsvorgänge zurückzuführen). Dort ist der Aluminiumgehalt dann wohl so gering, dass dadurch keine Festigkeitssteigerung erreicht werden kann durch Wärmebehandlung.
    Kann das jemand bestätigen?

  • ok danke euch.
    also AZ91 --> würde ich auch sagen, bedingt durch das Grobkörnige Gefüge --> Festigkeitssteigerung.
    Zu Mehrphasenstahl --> könnte ich mir nur durch die 4 Diagramme erklären --> DP, TRIP, CP, MS

  • Hab dann aber auch noch ein paar Fragen:
    1. Mg: Wie kann man es vor dem Schweißen/ Nach dem Schweißen verbessern?
    2. Einfluss auf Lebensdauer schwingender Belastung:


    1.Ti: Ti 1. Frage: ist da der Graph gemeint mit am Glühen und Auslagern??
    2.Ti: Was entsteht bei Abschrecken, was im Gefüge beim Warmauslagern?

  • Hab dann aber auch noch ein paar Fragen:
    1. Mg: Wie kann man es vor dem Schweißen/ Nach dem Schweißen verbessern?
    2. Einfluss auf Lebensdauer schwingender Belastung:


    1.Ti: Ti 1. Frage: ist da der Graph gemeint mit am Glühen und Auslagern??
    2.Ti: Was entsteht bei Abschrecken, was im Gefüge beim Warmauslagern?


    1.Mg: Würde sagen vorher durch Vorwärmen und danach durch erneutes Wärmebehandeln
    2.Mg: Versprödungen haben denke ich allgm schlechten Einfluss bei zyklischer Beanspruchung. Also sinkende Lebensdauer.


    1.Ti: Ja glaube schon.
    2.Ti: Je nach Legierungsgehalt, ab Folie 53

  • Antworten @Rüdi89


    1. Mg verbessern: Durch erneutes Erwärmen über die Mischphasengremze kann das Gefüge wieder homogenisiert werden
    2. Mg: Da habe ich auch keine sichere Erklärung: Vllt. weil dort eine metallurgische Kerbe an der Schweißnaht vorliegt, wirkt es sich schlecht auf die Lebensdauer bei schwingender Beanspruchung aus.


    1.Ti: Ja das ist der Graph mit dem Glühen und auslagern
    2.Ti: Einteilung in 3 Bereiche:


    Abschrecken:- Bereich 1: Aus beta-Phase entsteht alpha' (Martensitumwandlung). Bei Punkt A höchster Martensitanteil (Martensitende) und daher höchste
    Festigkeit zu erreichen.
    -Bereich 2: Nun steigt der Anteil megastabilen betas (geringe Festigkeitssteigerung), aber der Martensitanteil fällt bis zu Punkt B auf sein
    Minimum, daher dort geringste Festigkeit.
    -Bereich 3: Anteil an stabiler beta Phase nimmt zu, was wieder zu einer Festigkeitssteigerung führt


    Warmauslagern:-Bereich 1: Wärmebehandlung von alpha' führt zu Ausscheidung von kohärentem beta (Festigkeitssteigerung)
    -Bereich 2: Wärmebehandlung von metastabiler beta Phase kann Ausscheidungen von alpha-Phase bilden-> Maximale Festigkeitssteigerung durch
    Alterung der megastabilen beta-Phase in Punkt B
    -Bereich 3: weiterer Anstieg stabiler beta-Phase, welche nicht auf Wärmebehandlung reagiert-> Festigkeitsabfall
    Vorsicht vor Überalterung: Koagulation

  • super danke,
    aber zu den Folien ab 53 zu Titan.
    Kann das mal einer iwie einfach und kurz erklären wie diese 3 Schaubilder gemeint sind:
    1. lösungsgelüht
    2. abgeschreckt
    3. Warmauslagern
    In Bezug zu den Graphen.
    Ich bin mir nicht so sichher, ob ich das richtig verstehe.
    Danke Euch!! :)

  • kann jemand die Erklärung der 3 Bereiche bestätigen? Weil im Skript steht dazu ja nichts, außer die Diagramme.


    Zu Lösungsglühen ist glaub einfach noch hinzuzufügen, dass die Festigkeitssteigerung einfach aufgrund der Zunahme der beta-Phase zustandekommen (durch Zunahme des Legierungsanteils)
    Die beta-Phase ist fester als die alpha-Phase

  • Ich hatte mir bei Magnesium aufgeschrieben, dass es aufgrund der schnellen Abkühlung beim Schweißen zu Martensitbildung kommt und evtl. zu Ausscheidungen, wodurch die Festigkeitssteigerung entsteht.
    Bei AZ31 wurde gesagt, dass dort ein Wärmeeinfluss keine Festigkeitssteigerung hervorruft (Also hier ist dann vielleicht der Festigkeitsabfall nochmal auf Erholungsvorgänge zurückzuführen). Dort ist der Aluminiumgehalt dann wohl so gering, dass dadurch keine Festigkeitssteigerung erreicht werden kann durch Wärmebehandlung.
    Kann das jemand bestätigen?

    Martensitbildung ist hier glaube ich falsch, Martensit bedeutet, dass immer eine Umklappung des Gitters stattfindet. das ist aber nur bei TItan und Stahl der Fall. Hier würde ich MKverfestigung als Grund für die Zunahme der Festigkeit nennen. Vorher noch homogenisieren und Auflösen eventueler Versetzungen (je nach Vorbehandlung des Werkstoffs). Ausscheidungen wären hier denke ich auch falsch, da die nur bei rascher Abkühlung entstehen.

    Und noch ne Frage:


    5. Stahl:

    • welche Mechanismen werden bei niedriglegierten Mehrphasenstählen angewendet, oder so etwas ähnliches

    Was schreibt man da, bzw. was könnte dort gemeint sein?

    Ich vermute hier sind Festigkeitssteigernde Mechanismen gefragt (Folie. 31) also MKverfestigung, Ausscheidungsverfestigung und Phasenumwandlung (kfz-->krz)

    ok danke euch.
    also AZ91 --> würde ich auch sagen, bedingt durch das Grobkörnige Gefüge --> Festigkeitssteigerung.
    Zu Mehrphasenstahl --> könnte ich mir nur durch die 4 Diagramme erklären --> DP, TRIP, CP, MS

    bei AZ91 führt der erhöhte Anteil an beta-Phase (MG17Al12) zu MKverfestigung. Grobe Körner führen generell zu einer Senkung der Festigkeit (deshalb gibts auch die Feinkornhärtung, die verkleinert die Körner, sodass die Versetzungen an den Krongrenzen abgestoppt werden)

    Abschrecken würde ich noch ergänzen:
    Bereich 1: auch aus alpha ensteht alpha' (bin mir da aber nicht sicher, weil auf F. 55 der rosa Bereich nicht bis ganz links geht)
    Bereich 2: genau, Martensit wird weniger, weil das beta metasabil aus dem Martensit diffundiert (ohne umzuklappen, Gitterstruktur bleibt also hdp).


    Warmauslagern:
    Bereich 2: wieso würde eine Alterung von β,meta zu einer Festigkeitssteigerung führen? Ich glaube dass aus α' --> α + β,stabil und aus β,meta,(hdp)---> α + β,stabil(krz) entsteht . Weil β,stabil am "festesten" ist, gibts hier eine Festigkeitssteigerung
    Bereich 3: da bin ich mir auch nicht sicher, ich hätte gesagt: β,stabil -Anteil steigt, ist aber nur in Verbindung mit genug α Festigkeitssteigernd. Nach dem Punkt B (Folie 56) gibts nicht mehr genug α, deshalb sinkt die Festigkeit


    Ich werde gerne verbessert :)

  • wieso soll die Eutektische Zusammensetzung nicht Kaltumformbar sein? ich hätte gesagt, dass die Kalumformbarkeit sinkt mit steigendem Mg Gehalt, aber alle Legierungen prinzipiell Kaltumformbar sind.
    Kann man bei der Aushärtbarkeit auch damit argumentieren, dass 0% und 1,9% keine Ausscheidungen bilden (wenn wir davon ausgehen, dass es nicht ein binäres Gemisch AlMg ist) und deshalb nicht aushärtbar sind? 8% und 14% wären dann schon aushärtbar