ingenieurkurse
online lernen

Besser lernen mit Online-Kursen

NEU! Jetzt online lernen:
Werkstofftechnik 1
Den Kurs kaufen für:
einmalig 39,00 €
Zur Kasse

Grundlagen

WebinarTerminankündigung aus unserem Online-Kurs Technische Mechanik 3: Dynamik:
 Am 06.12.2016 (ab 16:00 Uhr) findet unser nächstes Webinar statt.
Gratis-Webinar (Dynamik) Gradlinige Bewegung eines Massenpunktes
- Dieses 60-minütige Gratis-Webinar behandelt die geradlinige Bewegung eines Massenpunktes.
[weitere Informationen] [Terminübersicht]

Befindet sich ein Werkstoff wie beispielsweise Stahl in einem flüssigen Zustand, so besitzen die Atome einen nur sehr geringen Ordnungsgrad. Es lässt sich keine wiederkehrende Struktur erkennen. Geht ein Werkstoff anschließend durch Abkühlung in den festen Aggregatzustand über, so können drei Zustände eintreten. Man unterscheidet diese Zustände an Hand der Anordnung der Atome:

  • Amorph [griechisch: Gestaltlos]: In diesem Zustand ist in der Regel die "Unordnung" der Atome erhalten geblieben. Sie sind weiterhin regellos angeordnet. Ordnungen lassen sich lediglich im submikroskopischen Bereich ausmachen. Ein typischer Vertreter von amorphen Strukturen ist Glas.
  • Kristallin [griechisch: Eis]: In diesem Zustand ist die Anordnung der Atome gesetzmäßig. Das gilt sowohl für den makroskopischen Bereich [regelmäßige Flächen von Bergkristallen, Kandiszucker] als auch den mikroskopischen Bereich. Die Struktur der Atome kennzeichnet sich durch eine periodische, wiederkehrende Aneinanderreihung mit Symmetrieverhalten. Alle Metalle erfüllen die Eigenschaft der kristallinen Struktur.
  • Teilkristallin: Hier liegen sowohl amorphe, als auch kristalline Bereiche im Werkstoff vor. Es werden beide Eigenschaften erfüllt. Werkstoffe die teilkristalline Strukturen besitzen sind Thermoplasten. 

Der Übergang vom schmelzflüssigen Zustand zum Kristall

Kristallwachstum
Kristallwachstum

Zu Beginn des Prozesses liegt eine sehr heiße und flüssige Schmelze vor. Sobald die Temperatur verringert wird beginnt das Kristallwachstum. Der Ursprung diese Wachstumsprozesses liegt in den Kristallisationskeimen/-kernen. Diese Keime können in reinen oder "verschmutzten" Schmelzen entstehen.

Reine und "schmutzige" Schmelzen

Bei reinen Schmelzen erliegt die Bewegungsgeschwindigkeit der Atome mit dem Überschreiten des Erstarrungspunktes. Dadurch erreicht die Möglichkeit, dass Atome in einer Lage verharren und zu einem Kristallkeim zusammenwachsen ihr Maximum. Jedoch muss vorausgesetzt sein, dass ein Temperaturgefälle besteht, so dass die Energie in Form von Kristallisationswärme von einer kälteren Umgebung aufgenommen werden kann. 

Bei "schmutzigen" Schmelzen werden der Schmelze entweder Fremdatome absichtlich durch Impfen zugeführt oder die Fremdatome sind bereits ungewollt in der Schmelze enthalten. Diese setzen die Keimbildung und das anschließende Kristallwachstum in Gang. Der weitere Ablauf entspricht hingegen wieder dem der reinen Schmelzen. 

Elementarzelle

Als kleinste bestehende Struktureinheit in einem Kristall findet sich die Elementarzelle. Die Elementarzelle ermöglicht eine genaue Charakterisierung der Kristalle. Sie ist ein Raumelement, durch dessen wiederholte Verschiebung um die eigenen Kantenlänge in alle drei Raumrichtung sich gesamte Raumgitter konstruieren lassen. 

Elementarzelle (einfachste und komplizierteste Ausprägung)
Elementarzelle (einfachste und komplizierteste Ausprägung)

Kristallsysteme

Im Rahmen, der oben schon angeführten Kristallisation entstehen sieben Kristallsysteme aus denen sich 230 Raumgruppenkombinationen bilden lassen. Man unterscheidet:

Kristallsystem Aussehen der Elementarzelle
triklin Ein in alle Richtungen schiefer Ziegelstein
monoklin Ein in nur eine Richtung schiefer Ziegelstein
orthorhombisch Normaler Ziegelstein
hexagonal Sechseckige Säule
tetragonal Ein in eine Richtung gestreckter Würfel
trigonal/rhomboedrisch entweder orthorhombische oder hexagonale Erscheinung
kubisch Normaler Würfel

Wichtig

In den nachfolgenden Abschnitten wird auf jeden Gittertyp eingegangen. Den Anfang machen kubische Gitter, da diese in den meisten Metallen vorkommen. Zudem erfolgt eine Betrachtung von Störungen und Fehlern, die in diesen Gittern auftreten können. 
Bild von Autor Jan Morthorst

Autor: Jan Morthorst

Dieses Dokument Grundlagen ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Werkstofftechnik 1.

Jan Morthorst verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.
Vorstellung des Online-Kurses Werkstofftechnik 1Werkstofftechnik 1
Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Werkstofftechnik 1

Ingenieurkurse (ingenieurkurse.de)
Diese Themen werden im Kurs behandelt:

[Bitte auf Kapitelüberschriften klicken, um Unterthemen anzuzeigen]

  • Kurs: Werkstofftechnik 1
    • Einleitung zu Kurs: Werkstofftechnik 1
  • Einführung in die Werkstofftechnik
    • Begriff der Werkstofftechnik
    • Werkstoffhauptgruppen
      • Einleitung zu Werkstoffhauptgruppen
      • Metalle
      • Keramik
      • Polymere
      • Verbundwerkstoffe
      • Halbleiter
    • Gitterstrukturen
    • Gefüge und Schliffbild
    • Werkstoffeigenschaften
    • Werkstoffauswahl
  • Werkstoffprüfung
    • Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung
      • Einleitung zu Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung
      • Ultraschallverfahren
        • Einleitung zu Ultraschallverfahren
        • Durchschallungsverfahren
        • Impuls-Echo-Verfahren
        • Bild- und Rekonstruktionsverfahren
        • Laufzeitverfahren
        • Schallemissionsverfahren
      • Eindringverfahren
      • Wirbelstromverfahren
    • Mechanische Werkstoffprüfung
      • Zugversuch
        • Einleitung zu Zugversuch
        • Spannungs-Dehnungs-Diagramm
        • Hookesches Gesetz
        • Brucharten
      • Härteprüfung
        • Einleitung zu Härteprüfung
        • Brinell
        • Vickers
        • Rockwell
      • Kriech- oder Zeitstandversuch
      • Kerbschlagbiegeversuche
      • Risszähigkeitsversuche
  • Metallographie
    • Grundbegriffe
    • Aufbau der Elektronenhülle
      • Einleitung zu Aufbau der Elektronenhülle
      • Quantentheorie
    • Periodensystem der Elemente
    • Atomare Bindungen
      • Einleitung zu Atomare Bindungen
      • Ionenbindungen
        • Eigenschaft und Koordinationszahl einer Ionenbindung
      • Kovalente Bindungen
        • Eigenschaft und Koordinationszahl einer kovalenten Bindung
      • Metallbindungen
        • Eigenschaft, Koordinationszahl und Verformungsvermögen von Metallbindungen
      • Sekundäre Bindungen
        • Wasserstoffbrückenbindung
        • Van der Waals'sche Bindung
  • Aufbau fester Phasen
    • Grundlagen
    • Kristallsysteme
      • Kubische Gitter
      • Tetragonale Gitter
      • Orthorhombische Gitter
      • Monokline Gitter
      • Trikline Gitter
      • Hexagonale Gitter
      • Zusammenfassung der Bravais-Gitter nach Pearson
      • Gittereigenschaften
        • Bestimmung von Gitterrichtungen
        • Miller'sche Indizes, Bestimmung von Gitterebenen
        • Sonderfall: Richtungen und Ebenen im hexagonalen Gitter
        • Gitterstörungen
          • Einleitung zu Gitterstörungen
          • Nulldimensionale Gitterstörungen
          • Eindimensionale Gitterstörungen
          • Zweidimensionale Gitterstörungen
          • Dreidimensionale Gitterstörungen
  • Mechanische Eigenschaften
    • Verformung
      • Einleitung zu Verformung
      • Reversible Verformung
      • Irreversible Verformung
      • Bruch
        • Einleitung zu Bruch
        • Spaltbruch
        • Scherbruch
        • Dauerbruch
    • Festigkeitssteigerung
      • Einleitung zu Festigkeitssteigerung
      • Reduzierung der Versetzungsdichte
      • Erzeugung kleinster Korngrößen
      • Teilcheneinlagerung
        • Einleitung zu Teilcheneinlagerung
        • Schneiden von Teilchen
        • Schneiden von Teilchen unter Paarbildung
        • Orowan-Mechanismus
  • Aufbau mehrphasiger Stoffe
    • Mischphasen
    • Phasengemische
    • Heterogene Gleichgewichte
    • Metastabile Gleichgewichte
    • Phasendiagramme
  • Wärmebehandlung
    • Diffusion
      • Einleitung zu Diffusion
      • Diffusion bei chemisch homogenen und inhomogenen Systemen
      • Mechanismen für einen Platzwechsel
    • Martensitische Umwandlung
    • Rückbildung der Festkörperstruktur
      • Einleitung zu Rückbildung der Festkörperstruktur
      • Kristallerholung
      • Rekristallisation
      • Kornwachstum
  • 85
  • 4
  • 202
  • 95
einmalig 39,00
umsatzsteuerbefreit gem. § 4 Nr. 21 a bb) UStG
Online-Kurs Top AngebotTrusted Shop

Unsere Nutzer sagen:

  • Gute Bewertung für Werkstofftechnik 1

    Ein Kursnutzer am 23.07.2016:
    "Top"

  • Gute Bewertung für Werkstofftechnik 1

    Ein Kursnutzer am 19.02.2016:
    "Für mich alle relevanten Themen enthalten. Danke!"

  • Gute Bewertung für Werkstofftechnik 1

    Ein Kursnutzer am 02.02.2016:
    "Es ist alles soweit gut bis jetzt."

NEU! Sichere dir jetzt die perfekte Prüfungsvorbereitung und spare 10% bei deiner Kursbuchung!

10% Coupon: lernen10

Zu den Online-Kursen