Klausur Vom 02.02.2017

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Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Name Vorname Matrikel-Nummer Alias Prüfungsversuch 0  Bonus ja  1  2  3  nein  Bitte tragen Sie hier Ihre Lösungen ein: A B C D E A B C 1 16 2 17 3 18 4 19 5 20 6 21 7 22 8 23 9 24 10 25 11 26 12 27 13 28 14 29 15 30 Aufgaben 1 - 15 Aufgaben 16 - 30 Aufgabenpunkte Bonus Note Zeichen D E Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 2 Bitte beachten Sie für die Bearbeitung der Klausur folgende Hinweise: Die folgenden Regeln sind auch auf der Seite WWW.WERKSTOFFLABOR.DE veröffentlicht. Mit der Aushändigung des vorliegenden Aufgabenheftes und des Lösungsblattes beginnt die Bearbeitungszeit von 90 Minuten. Sie dürfen an dieser Klausur nur teilnehmen, wenn Sie zur Klausur zugelassen sind. Ausnahmen sind in der Prüfungsordnung geregelt. Falls Sie nicht in dem auf der Seite WWW.WERKSTOFFLABOR.DE veröffentlichten Sitzplan verzeichnet sind, dürfen Sie an der Klausur nicht teilnehmen. Ein Rücktritt wegen Krankheit kann nur dann anerkannt werden, wenn Sie den Prüfungsausschuss für das Studienangebot Ingenieurwissenschaften unverzüglich über Ihre Rücktrittgründe informieren. Er kann verlangen, dass Sie ein aktuelles ärztliches oder ggf. amtsärztliches Attest vorlegen. Legen Sie bitte Ihren gültigen Studentenausweis und einen amtlichen Lichtbildausweis für die Einsichtnahme durch die Aufsicht offen vor sich auf den Tisch. Sollten Sie eines dieser Dokumente nicht zur Hand haben, melden Sie sich bitte sofort bei der Aufsicht. Eine weitere Klausurteilnahme steht grundsätzlich unter dem Vorbehalt, dass Sie den fehlenden Nachweis auf geeignete Weise unverzüglich führen. Außer den genannten Unterlagen dürfen nur ein Stift und ein Lineal, auf dem Tisch liegen. Aufzeichnungen und elektronische Geräte jeder Art sind nicht zugelassen. Die Klausur darf nur mit einem permanenten Stift (beispielsweise Kugelschreiber oder Füllfederhalter mit nichtlöschbarer Tinte) bearbeitet werden. Bleistifte oder löschbare Tinten sind nicht zugelassen. Versehen Sie bitte vor der Bearbeitung der Klausur das Lösungsblatt mit Ihrem Namen und Ihrer Matrikelnummer. Sie haben die Möglichkeit eine Identifikation ihrer Person durch die Angabe eines frei wählbaren Kennwortes mit höchstens 12 Buchstaben auszuschließen. Sofern Sie kein Kennwort angegeben haben, wird die von Ihnen erreichte Klausurbewertung zusammen mit Ihrer Matrikelnummer im Internet veröffentlicht. Lösen Sie nicht die Heftung des Aufgabenheftes und reißen Sie keine Blätter heraus. Taschen müssen geschlossen sein, Gespräche mit anderen Klausurteilnehmern sind bis zur Abgabe der letzten Klausur in diesem Raum nicht erlaubt. Bleiben Sie auf Ihrem Platz sitzen, bis die Aufsicht Ihr Aufgabenheft abgeholt hat oder Ihnen das Verlassen Ihres Platzes ausdrücklich gestattet. Dies gilt auch für den Fall, dass Sie Ihre Klausur abgeben möchten. Eine Verletzung dieser Vorgaben kann als Täuschungsversuch gewertet werden, auf die als bekannt voraus gesetzten Bestimmungen der Prüfungsordnung über die Folgen eines Täuschungsversuchen wird ausdrücklich hingewiesen. Die Klausuraufgaben sind drei verschiedenen Aufgabentypen zugeordnet: ♦ Beim Aufgabentyp 1 (positive Auswahl) folgen auf eine Frage oder eine unvollständige Aussage 5 mit (A) - (E) gekennzeichnete Antworten oder Ergänzungen, von denen Sie die einzig richtige auswählen sollen. Lesen Sie immer alle Antwortmöglichkeiten durch, bevor Sie sich für eine Lösung entscheiden. Markieren im Lösungsschema das Ihrer Lösung entsprechende Feld (A) - (E) durch ein X. ♦ Beim Aufgabentyp 2 (negative Auswahl) sind die Aufgaben so formuliert, dass Sie aus den 5 angebotenen Alternativen jeweils die einzig nicht zutreffende wählen sollen. Markieren Sie im Lösungsschema das Ihrer Lösung entsprechende Feld (A) - (E) durch ein X. ♦ Beim Aufgabentyp 3 (Aussagenkombination) werden mehrere durch eingeklammerte Zahlen (1), (2), (3) ... gekennzeichnete Aussagen gemacht. Beurteilen Sie bei jeder Aussage, ob sie wahr oder falsch ist. Wählen Sie die zutreffende Kombination der richtigen Aussagen unter den 5 vorgegebenen Aussagekombinationen (A) - (E) und markieren Sie im Lösungsschema das entsprechende Feld durch ein X. Andere Zeichen als ein X werden nicht als Lösung anerkannt. Jede Aufgabe hat somit eine und nur eine Lösung. Tragen Sie Ihre Lösung auf dem Lösungsblatt ein. Sollten Sie der Auffassung sein, dass eine Aufgabe fehlerhaft gestellt ist oder nicht genau eine Lösung hat, vermerken Sie dies bitte mit einer Begründung auf dem Lösungsblatt. Nutzen Sie die Rückseiten des Aufgabenheftes für Zwischenschritte der Lösung, für Skizzen und für Notizen, dies erleichtert Ihnen die Arbeit. Ihre Notizen werden nur im Zweifelsfall bewertet, Ihre durch ein X Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 3 ausgewählte Antwortmöglichkeit im Lösungsschema auf dem Lösungsblatt ist Grundlage für die Bewertung der Klausur. Streichen Sie bitte Fehlmarkierungen durch, indem Sie das Lösungskästchen komplett ausfüllen. Eine Aufgabe, bei der die Markierung fehlt oder bei der mehrere Felder markiert sind und die von Ihnen als falsch angesehenen Markierungen nicht eindeutig gestrichen sind wird als nicht richtig gelöst bewertet. Lassen Sie sich notfalls von der Aufsicht ein neues Lösungsblatt geben und bitten Sie darum, dies im Prüfungsprotokoll zu vermerken. Geben Sie in einem solchen Fall beide Lösungsblätter ab, wobei Sie bitte das nicht zu bewertende Lösungsblatt eindeutig kennzeichnen. Die Klausur besteht aus 30 Aufgaben. Für die Bearbeitung stehen Ihnen insgesamt 90 Minuten, im Durchschnitt pro Aufgabe also genau 3 Minuten zur Verfügung. Für jede richtig gelöste Aufgabe erhalten Sie 1 Punkt. Für das Bestehen der Klausur benötigen Sie 15 Punkte. Im Sinne einer die Anforderungen voll erfüllenden Studienleistung gehen die Prüfer bei der Zusammenstellung der Klausuraufgaben davon aus, dass bei einer Gruppengröße von 60 oder mehr Teilnehmer/innen mindestens 80% der maximalen Punktzahl, also 24 oder mehr Punkte erreicht werden können. Werden bei der am besten bewerteten Klausurarbeit weniger als 24 Punkte erreicht, wird die Notenskala und damit auch die Bestehensgrenze um so viele Punkte verschoben, wie der am besten bewerteten Klausurarbeit zu 24 Punkten fehlen (relative Bestehensgrenze). Auf Grund der kleinen Stichprobe wird die relative Bestehensgrenze bei weniger als 60 Klausurteilnehmern von den Prüfern nach der Klausur in freiem Ermessen festgelegt. Die Note ergibt sich entsprechend folgender Tabelle: Punkte 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 o. Bonus 4,0 4,0 3,7 3,3 3,3 3,0 2,7 2,7 2,3 2,3 2,0 1,7 1,7 1,3 1,3 1,0 m. Bonus 4,0 3,7 3,3 3,0 2,7 2,3 2,0 1,7 1,3 1,3 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Falls Sie die Voraussetzungen für einen Notenbonus erfüllen, wird Ihre Klausur entsprechend der Spalte „m. Bonus“ bewertet. Fehlerhaft gestellte Prüfungsaufgaben werden im Benehmen beider Prüfer gestrichen. Bei der Bewertung wird die verminderte Aufgabenzahl zugrunde gelegt. Der Bewertungsmaßstab wird unter dem Gesichtspunkt neu festgelegt, dass sich durch die Verminderung der Zahl der Aufgaben kein Nachteil für die Studierenden ergibt. Die Klausuraufgaben werden unmittelbar nach der Klausur besprochen. Die Teilnahme an der Klausurbesprechung ist fakultativ. Das Ergebnis der Klausur wird anschließend im Internet unter WWW.WERKSTOFFLABOR.DE unter Angabe des von Ihnen gewählten Kennwortes, ersatzweise Ihrer Matrikelnummer, veröffentlicht. Sollten Sie eine fakultative Zusatzleistung erbracht haben, wird dies kenntlich gemacht. In das PSSO-System wird das Ergebnis vom Prüfungsamt erst zu einem späteren Zeitpunkt eingestellt. Bitte überprüfen Sie zur gegebenen Zeit selber, ob Ihre Leistung korrekt berücksichtigt wurde. Unmittelbar nach Bekanntgabe des Ergebnisses haben Sie die Möglichkeit Einsicht in Ihre Klausur zu nehmen. Sie können auch eine andere Person schriftlich zur Einsichtnahme bevollmächtigen. Ihr Recht entsprechend der Prüfungsordnung beim Prüfungsausschuss eine Klausureinsicht zu beantragen, bleibt unberührt. Zum Einsichttermin können Sie beliebige Hilfsmittel mitbringen, das Kopieren der Lösungen ist jedoch nicht gestattet. Bei nachgewiesenen Fehlern in der Aufgabenstellung oder Bewertung wird das Prüfungsergebnis geändert, im Internet unter WWW.WERKSTOFFLABOR.DE veröffentlicht und im PSSO-System eingestellt. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 4 01 Dargestellt ist ein Ausschnitt aus dem kfz-Gitter. Wie ist die oben liegende Fläche korrekt zu indizieren? (A) (B) (C) (D) (E) (hkl) = (100) (hkl) = (110) (hkl) = (111) (hkl) = (210) (hkl) = (211) 02 Vergleichen Sie die Abstände d (hkl) der Gitterebenen (hkl) in einem kubisch-primitiven Gitter: (1) d (111) > d (100) (2) d (111) > d (123) (3) d (123) > d (112) (A) (B) (C) (D) (E) Nur (1) trifft zu. Nur (1) und (2) treffen zu. Nur (1) und (3) treffen zu. Nur (2) trifft zu. (1) - (3) Alle treffen zu. 03 Ein Röntgenstrahl trifft unter einem Winkel ϕ = 30° auf eine Netzebenenschar. Unter welcher Bedingung ist die Bragg-Bedingung erfüllt? (1) Wellenlänge = halber Netzebenenabstand (2) Wellenlänge = Netzebenenabstand (3) Wellenlänge = doppelter Netzebenenabstand (A) (B) (C) (D) (E) Nur (1) trifft zu. Nur (1) und (2) treffen zu. Nur (1) und (3) treffen zu. Nur (3) trifft zu. (1) - (3) Alle treffen zu. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 5 04 In der folgenden Skizze ist in einem Schnitt durch ein Metallgitter schraffiert die Größe einer Gitterlücke dargestellt. Welche Aussage trifft zu? (1) Dargestellt ist eine Oktaederlücke. (2) Die Gitterlücke ist von 6 Atomen umgeben. (3) Mit steigender Temperatur steigt die Diffusionsgeschwindigkeit der Lücke im Metallgitter. (A) (B) (C) (D) (E) Nur (1) trifft zu. Nur (1) und (2) treffen zu. Nur (1) und (3) treffen zu. Nur (3) trifft zu. (1) - (3) Alle treffen zu. 05 Beurteilen Sie folgende Aussagen zur Wirkung verschiedener Fremdatome der Konzentration c [Mol/Volumen] in einem Mischkristall! (1) Die verfestigende Wirkung von Fremdatomen nimmt mit ihrer Löslichkeit im Mischkristall zu. (2) Die verfestigende Wirkung von Fremdatomen nimmt mit ihrer Konzentration c zu. (3) Die verfestigende Wirkung von Fremdatomen kann mit steigendem Atomdurchmesser abnehmen. (A) (B) (C) (D) (E) Nur (1) trifft zu. Nur (2) trifft zu. Nur (1) und (2) treffen zu. Nur (2) und (3) treffen zu. (1) - (3) Alle treffen zu. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 6 06 Beurteilen Sie folgende Aussagen zu den kleinsten Teilchen eines Stoffes: (1) Zucker besteht aus Zuckermolekülen. (2) Sauerstoff besteht aus Sauerstoffmolekülen. (3) Eisen besteht aus Eisenmolekülen. (A) (B) (C) (D) (E) Nur (1) trifft zu. Nur (1) und (2) treffen zu. Nur (2) und (3) treffen zu. Nur (3) trifft zu. (1) - (3) Alle treffen zu. 07 Eine würfelförmige Druckprobe aus Aluminium wird durch einen hydrostatischen Druckspannungszustand (Alle Hauptnormalspannungen sind gleich groß) beansprucht. Beurteilen Sie folgende Aussagen über die Aluminiumprobe. (1) Die Querkontraktionszahl µ beträgt etwa 0,3. (2) Die Querdehnung εq beträgt etwa 50% der Längsdehnung ε. (3) Der Schubmodul G beträgt etwa 40% des Elastizitätsmoduls E. (A) (B) (C) (D) (E) Nur (1) trifft zu. Nur (1) und (2) treffen zu. Nur (1) und (3) treffen zu. Nur (3) trifft zu. (1) - (3) Alle treffen zu. 08 Gegeben ist eine Stufenversetzung in einem kubisch-primitiven Modellgitter bei Normaltemperatur. Welche Aussage über den abgebildeten Gitterfehler trifft nicht zu? (A) (B) (C) (D) Gleitebene der Versetzung ist die x-y-Ebene. Gleitrichtung der Versetzung ist die x-Richtung. Der Burgersvektor der Versetzung steht senkrecht auf die Versetzungslinie. Zur ihrer Bewegung durch das Kristallgitter benötigt die Versetzung eine Normalspannung, die in der x-y-Ebene wirkt. (E) Die Energie der Versetzung wird als elastische Energie im Gitter gespeichert. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 7 09 Beurteilen Sie für Aluminium die folgenden Aussagen zum Burgersvektor! (1) Im Aluminium entspricht der Betrag des Burgersvektors dem Radius eines Aluminiumatoms. (2) Im Aluminium ist die [110]-Richtung eine mögliche Richtung des Burgersvektors. (3) Im Aluminium ist die [100]-Richtung eine mögliche Richtung des Burgersvektors. (A) (B) (C) (D) (E) Nur (1) trifft zu. Nur (1) und (2) treffen zu. Nur (1) und (3) treffen zu. Nur (2) trifft zu. (1) - (3) Alle treffen zu. 10 Im folgenden Diagramm ist der Diffusionskoeffizient verschiedener Systeme in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt. Beurteilen Sie die folgenden Aussagen zur Diffusion der Fremdatome Wasserstoff und Kohlenstoff im Eisen! (1) Bei 1000°C diffundiert Wasserstoff im Eisen etwa 100 Mal schneller als Kohlenstoff. (2) Bei 550°C diffundiert Wasserstoff im Eisen etwa 10.000 Mal schneller als Kohlenstoff. (3) Bei Raumtemperatur diffundiert Wasserstoff im Eisen etwa 100.000 Mal schneller als Kohlenstoff. (A) (B) (C) (D) (E) Nur (1) trifft zu. Nur (1) und (2) treffen zu. Nur (1) und (3) treffen zu. Nur (2) und (3) treffen zu. (1) - (3) Alle treffen zu. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 8 11 Dargestellt ist schematisch das Spannungs-Dehnungs-Diagramm eines ferritischen Baustahls. Welche Aussage trifft nicht zu? (A) Bis zum Erreichen der Oberen Streckgrenze ist der Werkstoff ideal elastisch. (B) Bei Erreichen der unteren Streckgrenze hat sich ein Teil des zylindrischen Probenbereichs plastisch verformt. (C) Die plastische Dehnung im Bereich der unteren Streckgrenze wird als Lüders-Dehnung bezeichnet. (D) Mit zunehmender Dehnung im Bereich der unteren Streckgrenze sinkt die Zahl der durch Cottrell-Wolken blockierten Versetzungen. (E) Nachdem sich alle Versetzungen von ihren Cottrell-Wolken gelöst haben verfestigt sich der Werkstoff. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 9 12 Unter dem Einfluss einer Axialkraft F wirkt auf die dargestellte Zugprobe in der Gleitebene A für Φ = 45° und λ = 45° die Scherspannung τ = 200 MPa. Beurteilen Sie mit Hilfe des Schmid’schen Gesetzes folgende Aussagen! (1) Für Φ = 0° gilt σ = 200 MPa (2) Für Φ = 45° und λ = 90° gilt τ = 200 MPa (3) Für Φ = 90° und λ = 90° gilt τ = 0 MPa (A) (B) (C) (D) (E) Nur (1) trifft zu. Nur (1) und (2) treffen zu. Nur (2) und (3) treffen zu. Nur (3) trifft zu. (1) – (3), alle Aussagen treffen zu. 13 Bei einer Tagung über neue Werkstoffe für die Automobilindustrie hört eine Studentengruppe einen Vortrag über den „TWIP-Stahl“ (twinning-induced-plasticity) X5 MnAlSi 25 3 3. Der Stahl weist eine im Vergleich zu konventionellen Karosserieblechen extrem hohe Duktilität auf. In der Pause treffen sich die fünf „Werkstoffexperten“ A bis E. Jeder von Ihnen trifft eine Aussage. Doch vier „Experten“ reden Blech. Nur ein „Experte“ macht eine zutreffende Aussage. (A) Beim X5 MnAlSi 25 3 3 handelt es sich um einen ferritischen Stahl. (B) Beim X5 MnAlSi 25 3 3 handelt es sich um einen austenitischen Stahl, dessen extreme Verformungsfähigkeit auf der Bildung von Zwillingen beruht. (C) Für eine plastische Verformung über Zwillingsbildung muss die Umformtemperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur liegen. (D) Zwillinge in kubisch-raumzentrierten Metallen weisen eine gespiegelte Stapelfolge auf. (E) Versetzungen sind Hindernisse für gleitende Zwillingsgrenzen. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 10 14 Eine Studentin untersucht in ihrer Bachelorarbeit eine gleichgewichtsnahe Legierung aus den Stoffen A, B und C mit der Matrixphase α und den inkohärenten Ausscheidungsphasen β und γ. Nach einer komplexen Wärmebehandlung beobachtet sie feinst verteilt in der Matrixphase nur noch eine kohärente Ausscheidungsphase γ'. Welche Überlegung trifft zu? (A) Die Phase γ' hat sich beim erstmaligen Aufheizen durch die Phasenreaktion α → γ' gebildet. (B) Die Phase γ' hat sich beim erstmaligen Aufheizen durch die Phasenreaktion β → γ' gebildet. (C) Die Phase γ' hat sich bei einem langsamen Abkühlvorgang durch die Phasenreaktion β → γ' gebildet. (D) Die Phase γ' hat sich bei einem schnellen Abkühlvorgang durch die Phasenreaktion β → γ' gebildet. (E) Die Phase γ' hat sich aus einem übersättigten Mischkristall durch die Phasenreaktion α → γ' gebildet. 15 Ein reiner Stoff in einer thermodynamischen Berechnung habe eine Schmelztemperatur TS. Er wird langsam abgekühlt, wobei er nach homogener Keimbildung kristallisiert. GK = freie Enthalpie des Kristalls HK = Enthalpie des Kristalls SK = Entropie des Kristalls GS = freie Enthalpie der Schmelze HS = Enthalpie der Schmelze SS = Entropie der Schmelze Welche Aussage trifft nicht zu? (A) (B) (C) (D) (E) Bei einer Temperatur T > TS gilt GK > GS Bei einer Temperatur T > TS gilt HK > HS Bei einer Temperatur T = TS gilt GK = GS Bei einer Temperatur T < TS gilt HK < HS Bei einer Temperatur T < TS gilt SK < SS 16 Im Werkstofflabor steht ein gas- und wärmedichter Behälter, in den bis zur Hälfte seines Volumens siedender Stickstoff eingefüllt wird (System). Im Übrigen ist der Behälter mit Luft gefüllt. Durch eine elektrische Pumpe kann Gas aus dem Behälter abgesaugt werden. In einem Tabellenwerk finden Sie folgende Daten: Tripelpunkt von Wasser: 273,16K und 609 Pa. Tripelpunkt von Stickstoff: 63,15 K und 12,5 kPa Tripelpunkt von Sauerstoff: 54,36 K und 149 Pa Die Pumpe wird eingeschaltet, der Stickstoff siedet heftiger als ohne das Abpumpen. Welche Aussage trifft bezogen auf das System nicht zu? (A) Das System lässt sich als Einstoffsystem beschreiben. (B) Die zum Übergang der Stickstoffmoleküle aus der flüssigen Phase in die Gasphase erforderliche Energie wird durch Absenkung der Temperatur des flüssigen Stickstoffs aufgebracht. (C) Bei der Bildung von Stickstoffeis aus flüssigem Stickstoff wird Wärme frei. (D) Am Tripelpunkt des Stickstoffs besitzen alle Stickstoffmoleküle dieselbe Energie. (E) Am Tripelpunkt des Stickstoffs ist das System dreiphasig. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 11 17 Eine Schmelze mit 40% A und 60% B wird gleichgewichtsnah auf eine Temperatur von 700°C abgekühlt. Berechnen Sie mit Hilfe des Hebelgesetzes die Phasenanteile mα und mS. Welche Aussage trifft zu? (A) (B) (C) (D) (E) mα = 10 %, mS = 90% mα = 25 %, mS = 75% mα = 50 %, mS = 50% mα = 75 %, mS = 25% mα = 95 %, mS =5% 18 Bei 800°C steht β-Mischkristall mit der Schmelze und mit α-Mischkristall im thermodynamischen Gleichgewicht. Es wird eine geringe Menge einer Schmelze aus reinem B zugefügt. Die Temperatur der Schmelze ist nicht bekannt. Welche Aussage trifft zu? (A) (B) (C) (D) (E) Die Temperatur des Systems kann steigen. Die Temperatur des Systems bleibt gleich. Die Temperatur des Systems kann fallen. Die Konzentration des Stoffes B der β-Mischkristalle kann steigen. Die Konzentration des Stoffes B der β-Mischkristalle kann fallen. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 12 19 In der Werkstoffkundeklausur wird Ihnen ein lichtmikroskopisches Bild mit der Bitte um Beurteilung vorgelegt. Beurteilen Sie folgende Aussagen! (1) Abgebildet ist eine Bruchfläche. (2) Der Werkstoff enthält mehr als 2% Kohlenstoff. (3) Es handelt sich um einen duktilen Werkstoff. (A) (B) (C) (D) (E) Nur (1) trifft zu. Nur (1) und (2) treffen zu. Nur (1) und (3) treffen zu. Nur (2) trifft zu. (1) – (3), alle Aussagen treffen zu. 20 Im Doppelschaubild Eisen-Graphit und Eisen-Zementit sind einige Linien doppelt, andere nur einfach vorhanden. Welche Aussage trifft für technisch relevante Abkühlgeschwindigkeiten aus der Schmelze auf Raumtemperatur nicht zu? (A) Die Linien des stabilen Systems liegen stets bei einer höheren Temperatur als die Linien des metastabilen Systems oder sind mit ihnen identisch. (B) Wenn die Erstarrung nach dem stabilen System erfolgt, so kann auch die Umwandlung des Austenits nach dem stabilen System erfolgen. (C) Wenn die Erstarrung nach dem stabilen System erfolgt, so kann die Umwandlung des Austenits nach dem metastabilen System erfolgen. (D) Bei einer rascheren Abkühlung des Austenits ist das stabile System gegenüber dem metastabilen System begünstigt. (E) Austenit zerfällt in einer eutektoiden Reaktion in zwei feste Phasen. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 13 21 Einem Film zur Stahlherstellung ist das folgende Szenenbild entnommen. Welche Aussage über das dargestellte Aggregat trifft zu? (A) (B) (C) (D) Feste Einsatzstoffe sind Steinkohle, Kalk und Eisenerz. In das Aggregat wird reiner Sauerstoff eingeblasen. Das Hauptprodukt des Aggregates besitzt eine Schmelztemperatur von 1536°C. Das Hauptprodukt des Aggregates wird zu einem großen Anteil an die Automobilindustrie geliefert. (E) Ein Nebenprodukt des Aggregates ist ein brennbares Gas. 22 Dem Werkstoffkundeumdruck entnehmen Sie das folgende Bild. Welcher Vorgang wird durch das Modell erläutert? (A) (B) (C) (D) (E) Die eutektoide Reaktion. Der diffusionslose Zerfall von Austenit. Die Querdiffusion von Eisenatomen. Die Ausscheidung von Zementit aus Ferrit. Die Bildung von Sekundärzementit. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 14 23 Dem Datenblatt für den Werkstoff 1.6582 (34CrNiMo6) der Firma Dörrenberg entnehmen Sie folgendes ZTU-Diagramm: Welches Gefüge ist zu erwarten, wenn Sie eine Probe von A3 in 120 Sekunden bis auf Raumtemperatur abkühlen? (A) (B) (C) (D) (E) Austenit/Bainit Ferrit/Perlit Bainit Austenit/Perlit/Bainit Die Frage lässt sich mit dem dargestellten Diagramm nicht beantworten. 24 Beurteilen Sie folgende Aussagen zur Umwandlung des Austenits in der Martensitstufe! (1) Die treibende Kraft der Martensitbildung resultiert aus der Unterkühlung des Austenits. (2) Die Bildung von Martensit führt zu Spannungen im Austenit. (3) Spannungen im Austenit behindern die Bildung von Martensit. (A) (B) (C) (D) (E) Nur (1) trifft zu. Nur (1) und (2) treffen zu. Nur (2) trifft zu. Nur (2) und (3) treffen zu. (1) - (3) Alle treffen zu. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 15 25 Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurden Wärmebehandlungsversuche zur Optimierung der Vergütung einer hochbeanspruchten Schraubenfeder durchgeführt. Unterschiedlich wärmebehandelte Federn wurden unter Simulation der Betriebsbeanspruchung auf einem Schwingprüfstand geprüft. Eine Feder versagt. Sie zeigt im metallografischen Schliff das dargestellte Gefüge. Welche Aussage trifft zu? (A) (B) (C) (D) (E) Die Feder versagte nach der ersten Belastung durch Spaltbruch. Die Feder versagte nach 100.000 Lastwechseln durch Spaltbruch. Der Feder versagte nach der ersten Belastung durch plastische Formänderung. Die Feder versagte nach 100.000 Lastwechseln durch einen Wabenbruch. Die Feder versagte nach 100.000 Lastwechseln durch plastische Formänderung. 26 Welche Aussage zur σ-Phase in rostfreien Stählen trifft zu? (A) σ-Phase tritt in der Passivschicht hochchromhaltiger Stähle auf und ist für deren Korrosionsbeständigkeit verantwortlich. (B) σ-Phase kann bei Glühbehandlungen hochnickelhaltiger Stähle im Temperaturbereich um 500°C entstehen. (C) σ-Phase ist eine spröde intermetallische Verbindung der Formel Fe2Cr3. (D) σ-Phase ist die Bezeichnung für kohärente Ausscheidungen, durch die hochchromhaltige Stähle ausgehärtet werden können. (E) σ-Phase kann durch eine Glühbehandlung bei 1000°C aufgelöst werden. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 16 27 Gegeben ist ein Schaeffler-Diagramm für hochlegierte Chrom-Nickel-Stähle. Welche Aussage trifft zu? (A) Das Schaubild stellt die bei hochlegierten Stählen im thermodynamischen Gleichgewicht auftretenden Phasen dar. (B) Die übliche Wärmebehandlung eines austenitischen Stahls ist das Lösungsglühen und Abschrecken. (C) Stähle im Bereich (4) enthalten bei üblicher Wärmebehandlung einen Anteil Martensit. (D) Bei hoher Temperatur sind Stähle im Bereich (5) einphasig austenitisch. (E) Wenn Stähle mit einer Zusammensetzung des Bereichs (5) von hoher Temperatur abgeschreckt werden, so bildet sich Martensit. 28 Von der verrosteten Achsfeder eines VW T4 wird ein Querschliff angefertigt. In der folgenden Abbildung ist die durch allgemein abtragende Korrosion geschädigte Oberfläche dargestellt (Werkstoff unten, Einbettmittel oben). Welche Aussage trifft für den Ablauf der Korrosionsreaktion nicht zu? (A) (B) (C) (D) (E) Im Bereich der Vertiefung gehen Metallkationen in Lösung. Im Bereich der Vertiefung läuft der anodische Teil der Korrosionsreaktion ab. Im Bereich der Vertiefung reagiert Sauerstoff mit Eisen unter Bildung von Rost. Im Bereich der Vertiefung werden Elektronen in das Metall freigesetzt. Im Bereich der Vertiefung sind Korrosionsprodukte sichtbar. Werkstoffkunde I (Metalle) Klausur vom 02.02.2017 Seite 17 29 Warum eignet sich Kupfer zum Hartlöten nicht für elektrische Leitzwecke? (A) Kupfer zum Hartlöten enthält gelöste Verunreinigungen, die den elektrischen Widerstand erhöhen. (B) Kupfer zum Hartlöten enthält Ausscheidungen, die den elektrischen Widerstand erhöhen. (C) Kupfer zum Hartlöten enthält härtende Legierungselemente, durch die sich elektrische Leitungen nicht mehr biegen ließen. (D) Kupfer zum Hartlöten enthält Legierungselemente, die das bei elektrischen Verbindungen übliche Weichlöten unmöglich machen. (E) Kupfer zum Hartlöten enthält Legierungselemente, deren Kosten einen Einsatz als Leitkupfer unwirtschaftlich machen. 30 Auf der Grundlage der positiven Erfahrungen beim Betrieb des Spitzer-Teleskops wurden Haupt- und Sekundärspiegel des James Webb Space Telescope (geplanter Start 2018) aus Beryllium gefertigt. Auf Grund welcher Eigenschaft wurde Beryllium eingesetzt? (A) Beryllium wurde eingesetzt, weil es eine hohe Dichte und ein gutes Lichtreflexionsvermögen aufweist. (B) Beryllium wurde eingesetzt, weil es eine geringe Dichte und eine hohe Steifigkeit aufweist. (C) Beryllium wurde eingesetzt, weil es transparent für Röntgenstrahlung ist. (D) Beryllium wurde eingesetzt, weil es ein gutes Lichtreflexionsvermögen und eine geringe Dichte aufweist. (E) Beryllium wurde eingesetzt, weil es sehr leicht zu bearbeiten ist.