Materialprüfung von Metallen
Unter dem Begriff
Werkstoffprüfung versteht man
verschiedene Prüfverfahren, mit
deren Hilfe d...
Wärmeleitfähigkeit
Metalle besitzen im
Allgemeinen eine gute
Wärmeleitfähigkeit. Aus diesem
Grund werden aus ihnen
Geräte ...
Verformbarkeit von Metallen
Ein weiteres Gebiet der
Werkstoffprüfung ist
sogenannte zerstörende
Werkstoffprüfung. Hierbei
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Chemie - Materialprüfung von Metallen

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Chemie - Materialprüfung von Metallen

  1. 1. Materialprüfung von Metallen Unter dem Begriff Werkstoffprüfung versteht man verschiedene Prüfverfahren, mit deren Hilfe das Verhalten von Werkstoffproben getestet werden kann. Über bestimmte ermittelte Werkstoffkennwerte kann man so auch unbekannte Werkstoffe ermitteln. Die Graphik zeigt die Unterteilung der Werkstoffprüfung. Im Rahmen der Chemie­ bzw. Werkstoffkundeunter­ richts ist es möglich einige Modellversuche mit geringem Aufwand durchzuführen. Es bietet sich hierbei an, dies als Stationenlernen umzusetzen. Ich stelle hierzu verschiedene Versuche vor. Ritzhärte (nach Mohs) Die Ritzhärte wurde ursprünglich von dem Mineralogen Friedrich Mohs (1773­1839) eingeführt. Er wandte sie auf Mineralien an. Bei dieser Untersuchung prüft 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 1­ 10 auf, wobei er dem Talk als weichstes Mineral den Wert 1 zugeordnete, während der Diamant als härtestes Mineral die Härte 10 erhielt. Das Verfahren kann genauso gut mit verschiedenen Metallen durchgeführt 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 König Hieron II. von Syrakus den Auftrag erhalten zu prüfen, ob dessen Krone aus reinem Gold wäre oder ob man das Material durch billigeres Metall gestreckt hätte. Die Krone durfte natürlich nicht zerstört werden. Er löste das Problem, indem er die Menge des vom Prüfkörper verdrängten Wassers ermittelte. Diese Methode lässt sich heute noch mit einfachen Mitteln reproduzieren. Sie eignet sich besonders für Prüfkörper die keine gleichmäßige Form besitzen. Seite 1
  2. 2. Wärmeleitfähigkeit Metalle besitzen im Allgemeinen eine gute Wärmeleitfähigkeit. Aus diesem Grund werden aus ihnen Geräte konstruiert die Wärme übertragen sollen. Bekannte Beispiele sind z.B. der Autokühler und die Heizkörper. Die einzelnen Metalle besitzen allerdings eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit. Es sind in der Literatur unterschiedliche Verfahren zur Bestimmung der der Vorbereitungsaufwand relativ gering ist. Wärmeleitfähigkeit zu finden. Der hier vorgestellte Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dass Härteprüfung nach Brinell Unter dem Begriff Härte versteht man den mechanischen Widerstand, den ein Werkstoff der mechanischen Eindringung eines härteren Prüfkörpers 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 Prüfkraft F in die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes gedrückt. 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 Härteprüfung nur als Modellversuch durchgeführt Elektrische Leitfähigkeit Die elektrische Leitfähigkeit, ist eine physikalische Größe, die die Fähigkeit eines Stoffes angibt, elektrischen Strom zu leiten. Voraussetzung für die Leitfähigkeit eines Stoffes oder Stoffgemisches ist die Verfügbarkeit beweglicher Ladungsträger. Bei Metallen wandern die locker gebundenen Valenzelektronen des „Elektronengases" von der Kathode (­Pol) zur Anode (+Pol) der Gleichspannungsquelle. Es fließt ein Strom, dessen Stärke man in Ampere (A) messen kann. Die Leitfähigkeit hängt unter anderem von der Art des Metalls, der Dicke des Leiters und seiner Temperatur ab. Durch Angabe der spezifischen Leitfähigkeit 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. 3. Verformbarkeit von Metallen Ein weiteres Gebiet der Werkstoffprüfung ist sogenannte zerstörende Werkstoffprüfung. Hierbei werden die Materialien chemische und physikalische Eigenschaften geprüft. Nach der Prüfung kann das Bauteil meistens nicht mehr genutzt werden. Der Biegeversuch oder Biegezugversuch ist eine dieser Methoden Im schulischen Umfeld kann diese Art der Werkstoffprüfung nur als Modellversuch durchgeführt werden. Es gibt verschiedene Arten des Biegeversuches, deren Ablauf ähnlich 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 SchülerInnen erhalten folgende Aufgabe: Wie finden Sie heraus, um welche Stoffproben es sich handelt? Überlegen Sie sich einen Versuch, mit dem Sie die Metall­Proben eindeutig bestimmen können. Fertigen Sie eine Versuchsanleitung an. Sollten dabei Probleme auftauchen, stehen Ihnen Hilfekarten zur Verfügung. Lassen Sie Ihre fertige Versuchsanleitung von der Lehrkraft genehmigen und führen Sie Ihr Experiment mit mindestens zwei der ausgelegten Proben durch. Anleitungen und Auswertungen Für die vorgestellten Versuche können 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 Verfügung. Durch Klicken auf das Bild gelangen Sie zu der Präsentation Kennzahlen der Metalle bei Slideshare. Seite 3

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