MTT3 metalen tentamen | Quizlet

Welk dominant verstevigingsmechanisme hoort bij het binaire systeem Al-Cu?

Precipitatieharding.

Welke 3 hoofdstappen gebruik je voor precipitatieharding van een Al-Cu-legering?

1. Oplosgloeien, 2. afschrikken, 3. verouderen.

Wat is het doel van oplosgloeien bij Al-Cu precipitatieharding?

Cu-atomen volledig in oplossing brengen in de Al-matrix, bij een temperatuur waar alle Cu oplost; in het voorbeeld rond het eutecticum/ongeveer 500 °C.

Waarom wordt een Al-Cu-legering na oplosgloeien afgeschrikt?

Om een oververzadigde vaste oplossing te behouden: Cu blijft tijdelijk opgelost in de Al-matrix.

Wat gebeurt er tijdens verouderen van Al-Cu?

Er ontstaan fijne precipitaten/uitscheidingen die dislocatiebeweging blokkeren, waardoor de hardheid en sterkte toenemen.

Welke veroudertemperaturen/tijden werden in het 2018-antwoord genoemd voor Al-Cu?

Bijvoorbeeld ongeveer 120 °C gedurende enkele dagen of ongeveer 200 °C gedurende 1 dag.

Waarom kan koudvervorming na afschrikken bij Al-Cu extra helpen?

Koudvervorming maakt extra dislocaties; die werken als kiemplaatsen en geven een fijnere verdeling van precipitaten.

Wat moet je bij een fasediagramvraag over Al-Cu meestal herkennen?

Dat Al-Cu technologisch vooral wordt gebruikt voor precipitatieharding via oplosgloeien, afschrikken en verouderen.

Wat betekent A in het CCT/TTT-diagram van staal?

Austeniet.

Wat betekent F in het CCT/TTT-diagram van staal?

Ferriet.

Wat betekent C in het CCT/TTT-diagram van staal?

Cementiet.

Wat betekent M of Ms in het CCT/TTT-diagram van staal?

Martensiet; Ms betekent martensiet-starttemperatuur.

Waarom kan gehard staal na afschrikken scheuren?

Door hoge interne spanningen en de vorming van harde, brosse martensiet.

Welke aanvullende warmtebehandeling voorkomt scheuren na harden?

Ontlaten.

Wat gebeurt er microstructureel bij laag ontlaten van gehard staal?

Carbiden scheiden uit langs de martensietplaten; restausteniet kan omzetten in ferriet en cementiet.

Wat gebeurt er microstructureel bij hoog ontlaten van gehard staal?

Carbiden scheiden fijn verdeeld uit in het materiaal; bij langere/warme behandeling kunnen carbidebolletjes ontstaan; restausteniet kan omzetten in ferriet en cementiet.

Wat is het algemene effect van ontlaten op gehard staal?

Hardheid/brosheid neemt af, taaiheid neemt toe en interne spanningen verminderen.

Hoe schets je het effect van ontlaattemperatuur op hardheid?

Hardheid daalt naarmate de ontlaattemperatuur stijgt. Een staal met hoger C-gehalte ligt op een hogere hardheidslijn dan een staal met lager C-gehalte.

Waarom blijft staal met 0,8% C harder dan staal met 0,4% C bij gelijke ontlaattemperatuur?

Meer koolstof geeft meer martensiet/carbiden en daardoor hogere hardheid.

Welke structuur ontstaat bij snel afschrikken vanuit austeniet?

Martensiet.

Waarom is martensiet hard?

Koolstof blijft gevangen in een vervormd rooster, waardoor dislocatiebeweging sterk wordt gehinderd.

Waarom is martensiet bros?

De vervormde roosterstructuur en interne spanningen maken plastische vervorming moeilijk.

Welk dominant verstevigingsmechanisme hoort bij Al-Mg?

Oplosharding.

Waarom geeft Mg in aluminium oplosharding?

Mg-atomen hebben een andere atoomgrootte dan Al en verstoren het kristalrooster; daardoor wordt dislocatiebeweging bemoeilijkt.

Wat is het algemene principe van oplosharding?

Vreemde opgeloste atomen vervormen/verstoren het kristalrooster en vormen barrières voor dislocaties.

Welk dominant verstevigingsmechanisme hoort bij Al-Si-Mg?

Precipitatieharding.

Welke precipitaten zijn belangrijk bij Al-Si-Mg?

Mg-Si/Mg2Si-achtige precipitaten, die dislocaties blokkeren.

Welk dominant verstevigingsmechanisme hoort bij Mg-Zr?

Korrelverfijning.

Waarom leidt een kleine hoeveelheid Zr in Mg tot korrelverfijning?

Vaste Zr-deeltjes in vloeibaar Mg werken als kiemplaatsen tijdens stollen, waardoor veel kleine korrels ontstaan.

Waarom versterkt korrelverfijning een metaal?

Meer en kleinere korrels geven meer korrelgrenzen; korrelgrenzen hinderen dislocatiebeweging.

Hoe herken je een korrelverfijningsvraag in een fasediagram?

Er wordt vaak een kleine toevoeging gevraagd die vaste deeltjes/kiemplaatsen vormt tijdens stollen, zoals Zr in Mg.

Volgens het 2019-voorbeeld: bij welke temperatuur is 100% austeniet omgezet in martensiet volgens afkoelcurve 2?

Ongeveer 230 °C.

Wat ontstaat bij hoog ontlaten rond 550 °C van gehard staal?

Fijne carbiden/cementiet in een fijnkorrelig ferriet; de microstructuur wordt sorbiet genoemd.

Wat is veredelen van staal?

Harden gevolgd door hoog ontlaten, vaak rond 550-600 °C.

Voor welke staalsoorten wordt veredelen toegepast volgens het 2019-antwoord?

Voor ongelegeerde en gelegeerde staalsoorten met ongeveer 0,2-0,7% C.

Wat gebeurt er tijdens hoog ontlaten met voormalige martensietnaalden?

Carbiden scheiden zich uit rond of in de buurt van de voormalige martensietstructuur; de matrix wordt ferritisch.

Wat is het verschil tussen harden en veredelen?

Harden eindigt in harde/brosse martensiet; veredelen is harden plus hoog ontlaten voor een betere combinatie van sterkte en taaiheid.

Wat lees je in een TTT/CCT-diagram af?

Welke fasen/microstructuren ontstaan bij een bepaalde temperatuur-tijdroute of afkoelsnelheid.

Wanneer ontstaat martensiet in een TTT/CCT-diagram?

Als de afkoeling snel genoeg is om diffusieomzettingen te vermijden en de temperatuur onder Ms komt.

Wat is de kern van alle metalen-verstevigingsmechanismen?

Dislocatiebeweging belemmeren.

Noem vier verstevigingsmechanismen die in de toetsen terugkomen.

Oplosharding, precipitatieharding, korrelverfijning en martensietharding/afschrikharden.

Hoe onderscheid je oplosharding en precipitatieharding?

Oplosharding: atomen blijven opgelost in het rooster. Precipitatieharding: fijne uitscheidingen/precipitaten ontstaan na verouderen.

Wat is een precipitaat?

Een fijne uitscheiding/deeltje uit een oververzadigde vaste oplossing, die dislocaties kan blokkeren.

Waarom is een fijne verdeling van precipitaten gunstig?

Veel kleine obstakels blokkeren dislocaties effectiever dan grove, ver uit elkaar liggende deeltjes.

Wat gebeurt er bij oververouderen van een precipitatiehardende legering?

Precipitaten worden grover, waardoor de hardheid/sterkte daalt.

Welke fasen/structuren moest je in de 2017 CCT-vraag kunnen benoemen?

M = martensiet, A = austeniet, C = cementiet; vaak ook P = perliet en F = ferriet afhankelijk van de figuur.

Wat is de juiste warmtebehandeling als een gehard staal te veel interne spanning heeft?

Ontlaten.

Hoe bepaal je de minimale afkoelsnelheid voor de hardste structuur in een CCT-diagram?

Kies de langzaamste afkoellijn die de perliet/bainiet/ferrietgebieden nog ontwijkt en onder Ms naar martensiet gaat.

Welke structuur verwacht je bij de hardste afschrikroute in staal?

Voornamelijk martensiet.

Waarom gebruik je een CCT/TTT-diagram en niet alleen het Fe-C-diagram bij harden?

Het Fe-C-diagram beschrijft evenwicht; harden en martensietvorming zijn tijdsafhankelijk en niet-evenwicht.

Hoe bepaal je de E-modulus uit een spanning-rekdiagram van een aluminiumlegering?

Neem de helling Δσ/Δε in het lineaire elastische beginstuk.

Hoe herken je aluminium in een trekdiagram ten opzichte van een bros composiet?

Aluminium toont vaak vloeien/plastische vervorming en hogere rek; een composiet is vaak stijver in vezelrichting en faalt brosser.

Wat gebeurt er met de trekcurve als je een sterkere variant van hetzelfde metaal kiest?

De curve ligt hoger qua spanning/treksterkte; de vorm kan vergelijkbaar blijven, maar ductiliteit kan veranderen.

Wat gebeurt er met de trekcurve als je een zwakkere variant van hetzelfde metaal kiest?

De curve ligt lager qua spanning/treksterkte.

Welke grootheden heb je nodig om kracht-verlenging om te rekenen naar spanning-rek?

Oppervlakte A voor σ = F/A en beginlengte L0 voor ε = ΔL/L0.

Wat is de formule voor normale spanning?

σ = F/A.

Wat is de formule voor rek?

ε = ΔL/L0.

Wat is de formule voor de elasticiteitsmodulus op basis van spanning en rek?

E = Δσ/Δε in het lineaire elastische gebied.

Welke materiaalkeuze-valkuil zit in de zoutkistvraag uit 2017?

Niet alleen 'sterk' kiezen; je moet ook omgeving, corrosie, productieaantal, vorm, kosten en lange-termijngedrag meenemen.

Waarom kan een metalen zoutkist problematisch zijn?

De kist staat buiten en bevat zout/pekel; corrosie is dus een belangrijke beperking.

Wanneer kies je in een open vraag voor metaal in plaats van composiet?

Bijvoorbeeld als kosten, recyclebaarheid, taaiheid, maakbaarheid of reparatie belangrijker zijn dan gewichtsbesparing/corrosiebestendigheid.

Wat moet je altijd onderbouwen bij een materiaalkeuzevraag?

Functie, belasting, omgeving, productiemethode, kosten en relevante materiaaleigenschappen.

Welke toetsvraag komt vaak terug bij metalen?

Welk dominant verstevigingsmechanisme hoort bij dit fasediagram/legeringssysteem?

Wat moet je bij een metalen-fasediagramvraag altijd noemen?

1. Legeringssysteem, 2. dominant verstevigingsmechanisme, 3. fasen/microstructuur, 4. gevolg voor eigenschappen.

Welke Al-systemen uit de toetsen moet je kunnen koppelen aan mechanisme?

Al-Cu = precipitatieharding; Al-Mg = oplosharding; Al-Si-Mg = precipitatieharding.

Welke Mg-systemen uit de toetsen moet je kunnen koppelen aan mechanisme?

Mg-Zr = korrelverfijning door Zr-kiemplaatsen.

Wat is het verschil tussen een fase en een microstructuur?

Een fase is een gebied met dezelfde structuur/samenstelling; een microstructuur is de ruimtelijke combinatie/vorm van fasen, zoals perliet of martensietplaten.

Wat is perliet?

Een lamellaire eutectoïde microstructuur van ferriet en cementiet.

Wat is ferriet?

α-ijzer met KRG/BCC-rooster; zacht en taai; lost weinig koolstof op.

Wat is austeniet?

γ-ijzer met KVG/FCC-rooster; kan meer koolstof oplossen en is de fase waaruit martensiet ontstaat bij afschrikken.

Wat is cementiet?

IJzercarbide Fe3C; hard en bros.

Wat is martensiet?

Een zeer harde, brosse niet-evenwichtsstructuur die ontstaat door snelle afkoeling van austeniet.

Waarom moet je bij de ontlaatvraag ook microstructuur noemen?

Omdat punten vaak worden gegeven voor carbiden/uitscheidingen en omzetting van restausteniet naar ferriet + cementiet.

Wat is de veiligste korte uitleg van ontlaten op tentamen?

Verwarmen van gehard staal om interne spanningen en brosheid te verminderen; fijne carbiden scheiden uit en taaiheid neemt toe.