Chemie - Materialprüfung von Metallen

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  • 1. Materialprfung von Metallen Unter dem Begriff Werkstoffprfung versteht man verschiedene Prfverfahren, mit deren Hilfe das Verhalten von Werkstoffproben getestet werden kann. ber bestimmte ermittelte Werkstoffkennwerte kann man so auch unbekannte Werkstoffe ermitteln. Die Graphik zeigt die Unterteilung der Werkstoffprfung. Im Rahmen der Chemie bzw.Werkstoffkundeunter richts ist es mglich einige Modellversuche mit geringem Aufwand durchzufhren. Es bietet sich hierbei an, dies als Stationenlernen umzusetzen. Ich stelle hierzu verschiedene Versuche vor.Ritzhrte (nach Mohs) Die Ritzhrte wurde ursprnglich von dem Mineralogen Friedrich Mohs (17731839) eingefhrt. Er wandte sie auf Mineralien an. Bei dieser Untersuchung prft man den Widerstand, den eine Werkprobe der mechanischen Abnutzung, insbesondere beim Ritzen mit einem scharfkantigen Material entgegenbringt. Im Zusammenhang mir Mineralien stellte Mohs eine Skala von 110 auf, wobei er dem Talk als weichstes Mineral den Wert 1 zugeordnete, whrend der Diamant als hrtestes Mineraldie Hrte 10 erhielt.Das Verfahren kann genauso gut mit verschiedenen Metallen durchgefhrt werden. Durch Klicken auf das Bild gelangen Sie zu der entsprechenden Filmaufname bei YouTube.Die eingebetteten Links funktionieren nur nach einem Dateidownload.Dichtebestimmung nach Archimedes Diese Art der Dichtebestimmung stammt aus dem Jahr 1547. Der griechische Physiker Archimedes hatte von Knig Hieron II. von Syrakus den Auftrag erhalten zu prfen, ob dessen Krone aus reinem Gold wre oder ob man das Material durch billigeres Metall gestreckt htte. Die Krone durfte natrlich nicht zerstrt werden. Er lste dasProblem, indem er die Menge des vom Prfkrper verdrngten Wassers ermittelte. Diese Methode lsst sich heute noch mit einfachen Mitteln reproduzieren. Sie eignet sich besonders fr Prfkrper die keine gleichmige Form besitzen.Seite 1

2. Wrmeleitfhigkeit Metalle besitzen im Allgemeinen eine gute Wrmeleitfhigkeit. Aus diesem Grund werden aus ihnen Gerte konstruiert die Wrme bertragen sollen. Bekannte Beispiele sind z.B. der Autokhler und die Heizkrper. Die einzelnen Metalle besitzen allerdings eine unterschiedliche Wrmeleitfhigkeit. Es sind in der Literatur unterschiedliche Verfahren zur Bestimmung derder Vorbereitungsaufwand relativ gering ist.Wrmeleitfhigkeit zu finden. Der hier vorgestellte Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dassHrteprfung nach Brinell Unter dem Begriff Hrte versteht man den mechanischen Widerstand, den ein Werkstoff der mechanischen Eindringung eines hrteren Prfkrpers entgegensetzt. Der schwedische Ingenieur Johan August Brinell stellte im Jahr 1900 auf der Weltausstellung in Paris eine neue Methode vor. Dabei wird eine Hartmetallkugel mit einer festgelegten Prfkraft F in dieOberflche des zu prfenden Werkstckes gedrckt.werden. Durch Klicken auf das Bild gelangen Sie zu der entsprechenden Filmaufname bei YouTube.Die eingebetteten Links funktionieren nur nach einem Dateidownload. Im schulischen Umfeld kann diese Art der Hrteprfung nur als Modellversuch durchgefhrtElektrische Leitfhigkeit Die elektrische Leitfhigkeit, ist eine physikalische Gre, die die Fhigkeit eines Stoffes angibt, elektrischen Strom zu leiten. Voraussetzung fr die Leitfhigkeit eines Stoffes oder Stoffgemisches ist die Verfgbarkeit beweglicher Ladungstrger. Bei Metallen wandern die locker gebundenen Valenzelektronen des Elektronengases" von der Kathode (Pol) zur Anode (+Pol)der Gleichspannungsquelle. Es fliet ein Strom, dessen Strke man in Ampere (A) messen kann. Die Leitfhigkeit hngt unter anderem von der Art desMetalls, der Dicke des Leiters und seiner Temperatur ab. Durch Angabe der spezifischen Leitfhigkeit kann man Metalle miteinander vergleichen. Durch Klicken auf das Bild gelangen Sie zu der entsprechenden Filmaufname bei YouTube.Die eingebetteten Links funktionieren nur nach einem Dateidownload.Seite 2 3. Verformbarkeit von Metallen Ein weiteres Gebiet der Werkstoffprfung ist sogenannte zerstrende Werkstoffprfung. Hierbei werden die Materialien chemische und physikalische Eigenschaften geprft. Nach der Prfung kann das Bauteil meistens nicht mehr genutzt werden. Der Biegeversuch oder Biegezugversuch ist eine dieser MethodenIm schulischen Umfeld kann diese Art der Werkstoffprfung nur als Modellversuch durchgefhrt werden.Es gibt verschiedene Arten des Biegeversuches, deren Ablauf hnlich ist und die sich durch die Art der Probenlagerung und die Anzahl der Lasteinleitungen unterscheiden.Die eingebetteten Links funktionieren nur nach einem Dateidownload.Kenndaten von Metallen Diese Versuchsanordnung ist offen gestaltet. Die SchlerInnen erhalten folgende Aufgabe: Wie finden Sie heraus, um welche Stoffproben es sich handelt? berlegen Sie sich einen Versuch, mit dem Sie die MetallProben eindeutig bestimmen knnen. Fertigen Sie eine Versuchsanleitung an. Sollten dabei Probleme auftauchen, stehen IhnenHilfekarten zur Verfgung. Lassen Sie Ihre fertige Versuchsanleitung von der Lehrkraft genehmigen und fhren Sie Ihr Experiment mit mindestens zwei der ausgelegten Proben durch.Anleitungen und Auswertungen Fr die vorgestellten Versuche knnen die entsprechenden Anleitungen heruntergeladen werden. Durch Klicken auf das Bild gelangen Sie zu Anleitungen bei Slideshare.Die eingebetteten Links funktionieren nur nach einem Dateidownload.Eine graphische Ausarbeit ung der wichtigsten Kenn zahlen der Metalle steht ebenfalls zur Verfgung. Durch Klicken auf das Bild gelangen Sie zu der Prsentation Kennzahlen der Metalle bei Slideshare.Seite 3