Aufgabenstellung - RFH-Koeln

1.5. Einfluss der Temperatur
Der Kerbschlagbiegeversuch eignet sich vor allem das Werkstoffverhalten bei
verschiedenen Temperaturen zu untersuchen. Dabei kann der Übergang von duktilem zu
sprödem Verhalten in Abhängigkeit von der Temperatur festgestellt werden.
Die ermittelten Werte bei verschiedenen Temperaturen an gleichen Werkstoffen werden in
einem Av – T – Diagramm dargestellt.
Bild 10: Av – T – Diagramm
Quelle: Uni Stuttgart, 15.04.2013, 17.00 Uhr; Chemie
Die Abhängigkeit der Kerbschlagarbeit von der Temperatur erlaubt die Festlegung von
Übergangstemperaturen. Dadurch können Klassifizierungen des Trennbruchverhaltens
verschiedener Werkstoffe vorgenommen werden.
Kfz-Gitter wie Al, Cu und austenitische Stähle sind auch bei tiefen Temperaturen zäh. Das
Bruchverhalten ist nicht temperaturabhängig.
Krz-Gitter wie α-Fe und Cr sind ausschließlich bei hohen Temperaturen (Hochlage) zäh und
weisen einen Verformungsbruch auf. Bei tiefen Temperaturen (Tieflage) sind sie spröde und
weisen einen Trennbruch auf. Im Übergang zwischen Tief- und Hochlage entstehen
Mischbrüche. Dieser Teil wird auch Steilabfall genannt. Die Übergangstemperatur TÜ
kennzeichnet die Lage des Stielabfalls. Die Übergangstemperatur hängt von der
Probenform, der Schlaggeschwindigkeit und vom Gefüge ab.
1.6. Anwendungen:
Beim Einsatz von Werkstoffen in Maschinen kommt es häufig zu schlagartiger Belastung.
Um das richtige Material einzusetzen, ist die Prüfung der Sprödigkeit unabdingbar. Mit Hilfe
des Kerbschlagbiegeversuches kann außerdem die Wirkung einer Wärmebehandlung
untersucht werden.
Laborskript für WP-10
Kerbschlagbiegeversuch
WS 13/14
3) Messprinzip:
Der angebrachte Schleppzeiger wird vor Auslösen des Pendelhammers auf null gesetzt. Wenn
keine Probe im Lager einliegt, wird der Schleppzeiger bis zur höchsten Energie (im Praktikum 300
J) des Pendelhammers mitgeschleppt (kein Energieverlust des Hammers). Liegt eine Probe im
Lager, so wird ein Teil der Energie zum Zerschlagen der Probe benötigt, der Schleppzeiger wird
nur bis zur Rest Energie im Hammer geschleppt (h2).
In der Ausgangslage h1 hat der Pendelhammer das potentielle Arbeitsvermögen Ap
= ∗ℎ
und in der Endlage h2 die überschüssige Arbeit AÜ
∗ℎ
Ü =
Das Pendel trifft im Nulldurchgang auf die Probe und zerschlägt sie. Die von der Probe
aufgenommene Arbeit (verbrauchte Schlagarbeit) ist dann:
=
− Ü = ∗ (ℎ − ℎ )
4) Aufgabenstellung:
Im Praktikum wird ein kaltgewälzter S 235 Stahl bei verschiedenen Temperaturen untersucht. In
einer Tabelle werden alle relevanten Daten eingetragen und das Av – T – Diagramm erstellt.
Erläutern Sie den Kurvenverlauf und die dazugehörigen Brucharten.
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Aufgaben für WP-10
Kerbschlagbiegeversuch
WS 13/14
Aufgabenstellung
1) Der Einfluss verschiedener Temperaturen an Proben mit gleicher Abmessung und gleicher
Kerbform soll auf das Bruchverhalten eines Werkstoffes untersucht werden. Dabei soll die
Kerbschlagarbeit (Av) in Abhängigkeit von der Temperatur (T) graphisch dargestellt und
diskutiert werden.
2) Aufzunehmende Werte:
a. Werkstoff
b. Probenform
c. Temperatur
d. Kerbschlagarbeit
e. Bruchaussehen
3) Beschreiben Sie das Bruchaussehen. Welche Bruchformen sind im Versuch aufgetreten?
4) Erläutern Sie die unterschiedlichen Kurvenverläufe des Stahls (mit unterschiedlichem
Kohlenstoffanteil) in der Grafik.
Av [J]
0,1% C
0,2% C
0,6% C
T [°C]
Tipp: Das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm kann helfen. Was passiert mit zunehmendem
Kohlenstoffanteil?