Kapitel 2 Repetitionen Chemie und Werkstoffkunde. Thema 3 Gewinnung und Verarbeitung der Stoffe Eisenwerkstoffe

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1 BEARBEITUNGSTECHNIK REPETITONEN LÖSUNGSSATZ Kapitel 2 Repetitionen Chemie und Werkstoffkunde Thema 3 Gewinnung und Verarbeitung der Stoffe Eisenwerkstoffe Verfasser: Hans-Rudolf Niederberger Elektroingenieur FH/HTL Vordergut 1, 8772 Nidfurn Ausgabe: Juni 2010 Die vorliegenden Repetitionsfragen ist eine Sammlung aus jahrelangen Erfahrungen. Es kann gut sein, dass die n nicht optimiert sind und Doppelspuigkeiten möglich sind. Die Kapitel wurden laufend den Bidungsplänen angepasst und der Inhalt ist relativ umfangreich. Wenn die Unterlagen seriös durchgearbeitet werden ist der Einblick in die Werkstoffkunde und damit verbundene berufrelevante Chemie gewährleistet. Ich bin auf Rückmeldungen anderer Lehrpersonen und der Lernenden angewiesen, damit ich das umfangreiche Dokument laufend verbessern kann. Die Unterlagen sind nicht geschützt und können verwendet werden. Für den Inhalt ist jeder Verwender selber verantwortlich. Bei Fehlern im Inhalt und daraus resultierende Schäden wird jede Haftung abgelehnt.

2 BEARBEITUNGSTECHNIK REPETITONEN LÖSUNGSSATZ 101 Wie wird Eisen gewonnen? Aus was wird Eisen gewonnen? Bergbau (Unter- und Übertag) Erzen 102 Welches Element kommt neben Eisen in allen Eisenerzen vor? Kohlenstoff 103 Was ist das Haupterzeugnis des Hochofens? Weisses Roheisen Graues Roheisen 104 Warum kann Roheisen nicht zu Werkstücken weiterverarbeitet werden? Roheisen ist hart, spröde. Roheisen ist ohne Wärmebehandlung nicht schmied und schweisbar.

3 BEARBEITUNGSTECHNIK REPETITONEN LÖSUNGSSATZ 105 Welches ist der unterschied zwischen grauem und weissem Roheisen? Graues Roheisen: Graue Bruchfläche Kohlenstoff in Form von Graphit Siliziumhaltig Weisses Roheisen: Weisse Bruchfläche Kohlenstoff mit Eisen gebunden als Eisenkarbid Manganhaltig 106 Im Hochofen geschieht ein Vorgang. Wie nennt man diesen? Verhüttung Reduktion 107 Welches ist das Prinzip der Stahlherstellung? Roheisenerzeugung durch: 1. Vorwärmen 2. Reduktion 3. Binden schädlicher Stoffe 108 Was geschieht bei der Umwandlung von Roheisen zu Stahl? Kohlenstoffgehalt wird herabgesetzt und die unerwünschtern Fe-Begleiter werden beseitigt.

4 BEARBEITUNGSTECHNIK REPETITONEN LÖSUNGSSATZ 109 Wie nennt man die Umwandlung von Roheisen zu Stahl? Frischen 110 Zu was wird Roheisen weiterverarbeitet? Gusseisen Massestähle Edelstähle Stahlguss 111 Nach welchen Verfahren kann Stahl hergestellt werden? B u. T-Stahl LD-Stahl SM-Stahl E-Stahl Wind-Frischen Sauerstoff-Frischen Herd-Frischen Luft-Frischen 112 In welchen Grenzen liegt der Kohlenstoffgehalt von Stahl? C-Gehalt kleiner 1,7 %

5 BEARBEITUNGSTECHNIK REPETITONEN LÖSUNGSSATZ 113 Welchen Einfluss hat der Kohlenstoffgehalt auf die Zugfestigkeit, Härte und Beanspruchung? Je mehr Kohlenstoff desto härter und brüchiger wird das Material. Zähigkeit nimmt ab. 114 Muss der Kohlenstoffgehalt im Stahl hoch oder tief sein, damit das Material gut zerspanbar ist? Der C-Gehalt muss niedrig sein 115 Aus welchem Material wird Grauguss hergestellt? Graues Roheisen 116 In welcher Form kann Graphit im Gusseisen auftreten und wie werden die entsprechenden Gussarten benannt? Grauguss mit lamellenförmigem Kohlenstoff von 2-4% Späroguss mit kugelförmigem Kohlenstoff ist mit Magnesium und Nickel legiert Temperguss mit 2-3% Kohlenstoff Stahlformguss mit geringem Kohlenstoffgehalt

6 BEARBEITUNGSTECHNIK REPETITONEN LÖSUNGSSATZ 117 Wie sind die Bezeichnungen von: a) Sphäroguss b) Temperguss c) Stahlguss a) GJS (mit Kugelgraphit) b) GJMW (weisser Temperguss), GJMB (schwarzer Temperguss) c) G 118 Der Stahl selbst kann in zwei Gruppen von Stählen unterschieden werden. Wie heissen diese? Baustahl (Massenstahl) Werkzeugstahl (Edelstahl,Qualitätsstahl) 119 Welche Verfahren zur Stahlerzeugung unterscheidet man? Windfrischen (B&T-Stahl) Sauerstofffrischen (LD-Stahl) Herdfrischen (SM-Stahl) Elektrostahlverfahren (E-Stahl) 120 Wie arbeitet das LD-Verfahren? Beschreibe kurz den Vorgang! An der Stelle von Luft wird reiner Sauerstoff von oben auf die Schmelze geblasen. (Erzeugnis ist allgemeiner Baustahl und Qualitätsstahl)

7 BEARBEITUNGSTECHNIK REPETITONEN LÖSUNGSSATZ 121 Wie arbeitet das Siemens-Martin-Verfahren? Beschreibe kurz den Vorgang! Dem Brennstoff wird vorgewärmte Luft zugeführt (Regenerativfeuerung) 122 Bei welchen Stahl-Herstellungsverfahren kann Schrott als Beschickungsmaterial verwendet werden? 123 Wann wird das Elektrostahl-Verfahren zur Herstellung von Stahl eingesetzt Zur Herstellung von Edelstahl: 1. Konstruktionsstähle für höchste Ansprüche 2. Werkzeugstähle 3. Hochlegierte Sonderstähle 124 Welche Elektroöfen unterscheidet man? a) Wozu wird der Induktionsofen vor allem verwendet? b) Wozu wird der Induktionsofen nicht verwendet? Lichtbogenofen und Induktionsofen a) Kleine Mengen von Qualitätsstahl b) Baustahl

8 BEARBEITUNGSTECHNIK REPETITONEN LÖSUNGSSATZ 125 Wie nennt man die Stähle, die nach dem Lichtbogen-, Induktions- und Hochfrequenzverfahren hergestellt sind? Elektrostahl E-Stahl 126 Welche Eisenbegleiter haben einen ungünstigen Einfluss auf die Stahleigenschaften? Silizium Phosphor Schwefel Kohlenstoff 127 Von welchen Elementen werden hauptsächlich die Eigenschaften von Stahl bestimmt? Kohlenstoff Mangan 128 Ab wann spricht man von niedriglegiertem und von welcher Grenze an von hochlegiertem Werkzeugstahl? Legierte Stähle enthalten Chrom, Nickel, Wolfram, Molybdän, Kobalt und Vanadium

9 BEARBEITUNGSTECHNIK REPETITONEN LÖSUNGSSATZ 129 Welches Element beeinflusst in erster Linie die Schmiedbarkeit von Stahl? Kohlenstoff 130 Wie kann Edelstahl hergestellt werden? 131 Was versteht man unter Stahl? Kohlenstoffgehalt kleiner 1,7% 132 Wie gross ist die Dichte von Stahl? 7,8 kg/dm 3

10 BEARBEITUNGSTECHNIK REPETITONEN LÖSUNGSSATZ 133 Wie wird ein unlegierter Baustahl bezeichnet? S235JR+AR Regelstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,1-0,6% Streckgrenze 235 N/mm Welches sind die Eigenschaften von Baustahl? Mindere Qualität 135 In welchen Grenzen liegt der Kohlenstoffgehalt von Werkzeugstahl? Kohlenstoffgehalt zwischen 0,6-1,5% 136 Wie wird ein unlegierter Einsatz- und Vergütungsstahl bezeichnet? Wo liegt der Kohlenstoffgehalt? Qualitätsstahl C-Gehalt: 0,2 und 0,65 %. C45 (0,45% Kohlenstoff) C45E (das E bedeutet kleinen Gehalt an Phosphor und Schwefel)

11 BEARBEITUNGSTECHNIK REPETITONEN LÖSUNGSSATZ 137 Um welchen Stahl handelt es sich bei folgender Bezeichnung: C22? Unlegierter Qualitätsstahl mit 0,22% Kohlenstoff 138 Wie wird ein niedriglegierter Stahl bezeichnet? Geben Sie ein Beispiel an! 30NiCrMo12-6 ist ein Stahl mit 0,3 % Kohlenstoff (0,3=30:100), 3 % Nickel (Ni: 3=12:4), 1,5 % Chrom (Cr: 1,5=6:4) und geringem, nicht genanntem Anteil Molybdän (Mo) 139 Wie wird ein hochlegierter Stahl (X) bezeichnet? Geben Sie ein Beispiel an! X12CrNi18-8 ist ein Stahl mit 0,12 % Kohlenstoff, 18 % Chrom (Cr) und 8 % Nickel (Ni).