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Alt 15.05.2019, 19:40   #1   Druckbare Version zeigen
TheOutlaw  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
Kriechen metallische Werkstoffe

Hallo!
Ich beschäftige mich gerade mit dem kriechen metallische Werkstoffe und habe wohl einen Denkfehler.
Bisher dachte ich das es ganz klar einen elastischen und plastischen Verformungsbereich gibt.
Wenn eine gewisse Belastungsgrenze bei Raumtemperatur unterschritten bleibt, findet keinerlei kriechen statt.
Jetzt hat mir aber jemand gesagt alle Stoffe würde bei Raumtemperatur kriechen auch bei so niedrigen Belastungen das technisch kein kriechen messbar wäre.
Bei einer Schraube oder Fahradkette geht die Längenänderung durch Dehnung ja "relativ" schnell.
Was aber mit der Höhe der Belastung zusammen hängt.
Aber auch bei niedrigsten Belastungen würden sich Versetzungen bilden und diese Versetzungen könnten über Versetzungskriechen / Leerstellendiffusion durch den Stoff wandern. Also kriechen.
Nur wäre das bei entsprechend niedriger Belastung und Raumtemperatur ein Vorgang der nach mehreren Tausend Jahren nur wenige Nanometer an Material kriechen verursachen würde.
Z. B. Ich stelle aus Edelstahl eine Vollmetall Statue eines Menschen her. Verstehe sie mit Zapfen an den Füssen und gieße diese in einen Marmorsockel ein um aus dem ganzen eine Einheit zu machen.
Dann steht diese Statue auch noch in zehntausend Jahren und noch viel länger.
Da kann doch gar kein kriechen statt finden, weil sie wesentlich mehr an Gewicht tragen könnte als sie selbst wiegt.
Wenn ich dieser Statue noch eine Kunststoff Rüstung anziehe dann jzckt sie das auch nicht.
Erst wenn ich die Schultern mit mehreren Tonnen an Gewicht belasten würde, würde irgendwann ein Kriechen beginnen.
Ich dachte bisher das Versetzungen im Metall durch Kaltverfestigung gestoppt werden.
Also was stimmt jetzt?
Ist es richtig das jeder Stoff bei noch so kleiner Belastung durch die Diffusion von Leerstellen auch bei Raumtemperatur kriecht und das bei z. B. Metallen unterhalb einer bestimmten Belastungsgrenze einfach nicht erwähnt wird, weil mit dem hohen Schmelzpunkt dieser Prozeß viele tausend Jahre dauern kann, oder wird das Versetzung kriechen durch Kaltverfestigung im Kristallgitter aufgehalten.
Mir fällt gerade ein. Würde man dieser Vollmetall Statue eine Tunika anziehen dann wäre das ja auch eine Belastung aber ich kann mir keinen Zeitraum vorstellen der lang genug ist, das der Edelstahl deswegen kriechen würde.

Geändert von TheOutlaw (15.05.2019 um 19:53 Uhr)
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Alt 15.05.2019, 21:26   #2   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.523
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Das Kriechen bedeutet Materialverlagerung so, dass das Material den von außen wirkenden Kräften ausweicht. Wenn es Diffusion in dem Festkörper gibt, kriecht er auch. Die Frage ist nur wie schnell. Ein durch starke Bindungskräfte stabilisiertes vollkommen besetztes Gitter kriecht in schwachen Feldern nicht. Nur die Fehlstellen wandern und die Atome, die im Gitter zwischen den Gitterplätzen herumvagabundieren.
Was Du an der Fahrradkette bemerkst ist nicht das Kriechen sondern Verschleiß. Schau mal die Zähne der Kettenräder an. Da fehlt einfach Material. Es findet sich im Kettenfett und im Straßenstaub wieder - Abrieb.
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.05.2019, 22:39   #3   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.255
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

in ergaenzung:

wenn du sauberste, extrem plan polierte metallstueckchen aneinander legst so wirst du feststellen, dass die nach einer gewissen ( durchaus endlichen, nach menschlichen maßstäben) zeit "zusammengewachsen" sind ( und zwar ganz ohne zwischenzeitliches verfluessigen / "schweissen") {\to} aus zwei koerpern wurde einer (ein groesserer) , ebenfalls homogener koerper, schlussendlich dann voellig ohne jeden rest von "bruch-/beruehrungsflaeche"

{\to} auch metalle koennen "kriechen", und wenn die lediglich geringe distanzen ( z.b. atomare abmessungemn) zu ueberwinden haben, sogar bemerkenswert schnell.
maßgeblich ist dabei u.a. der energiegewinn fuers system (hier: ausbildung weiterer metall-metall-"bindungen"), der im fall irdischer gravitation allerdings zu klein ist, um da merkliches zu bewegen


gruss

Ingo
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 15.05.2019, 23:51   #4   Druckbare Version zeigen
rettich Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.641
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Noch eine Ergänzung:
Diese planparallelen Metalstücke nennen sich auch -Endstücke-.
Sehr interssantes Spielzeug.
__________________
mfg: rettich

Man kann gar nicht so dämlich denken wie
andere Handeln.
Speziell im Strassenverkehr und im Labor.

Heute ist der erste Tag vom Rest deines Lebens.
rettich ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.05.2019, 10:00   #5   Druckbare Version zeigen
TheOutlaw  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Das mit den Endstücken ist sehr interessant.
Wenn ich die Antworten richtig verstanden habe findet also immer ein Kriechen statt, nur ist das unter Umständen einfach zu gering um es überhaupt feststellen zu können.
Besagte Statue aus meinem Beispiel die plan geschliffene Stellfläche an den Füssen hat um exakt passgenau auf dem Marmor zu stehen,könnte man auch nach ein paar tausend Jahren noch auf einen anderen, ebenfalls plan geschliffenen Sockel stellen, ohne das die Füße nicht mehr Spaltfrei stehen würden.
Je geringer die Belastung auf den Werkstoff ist und umso geringer die Diffusions Fähigkeit bei Raumtemperatur, umso geringer wird auch das kriechen ausfallen.
Es fällt schwer sich vorzustellen das Antike Statuen aus Ägypten am kriechen sind bei dem Alter das die schon haben.
Aber das etwas extremst langsam abläuft, heißt ja nicht das es nicht geschieht.
Wobei ich immer dachte das kriechen bei Raumtemperatur nicht möglich ist, da die Verfestigung durch Bildung von Versetzungen sich nur bei entsprechend hohen Temperaturen schnell genug wieder abbauen kann.

Geändert von TheOutlaw (16.05.2019 um 10:18 Uhr)
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Alt 16.05.2019, 10:47   #6   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.235
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Archäologen sind oftmals damit überfordert, dass sie mit Phänomenen zu tun haben, die in der modernen Welt nicht beobachtet werden oder als "das gibt´s nicht" abgetan werden. Das liegt daran, dass die beobachteten Zeiträme sich drastisch unterscheiden. Wer einen Schraubenschlüssel herstellt, der braucht sich um irgendwelche Diffusionskontrollierten Migrationsprozesse, die durch Bildung stabilerer Bindungen oder dem Ausgleich von Kräften eine "Richtung" erfahren, nicht zu kümmern.

Alte Kirchenfenster hingegen (im Vergleich zu Metallen sehr flüssig) zeigen schon nach wenigen Jahrhunderten ein gewisses Fließverhalten. Und sowieso starke Ionentransportphänomene.

Auch die erwähnte Metallstatue dürfte nach einigen Jahrtausenden auf der Stellfläche einige Veränderungen aufweisen. Problematisch dürfte sein, dass derartige Prozesse in Konkurrenz zur Korrosion auftreten, die Grenzfläche also generell schon von schnelleren Reaktionen verändert wird.

Ein Belastungsbruch bei einem auf Zug belasteten Eisenträger dürfte kaum etwas anderes sein. Hier ist jedoch die treibende Kraft deutlich größer und die Diffusion durch die Trennung der Oberfläche an der Bruchkante viel Wahrscheinlicher.
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Philippus Theophrastus Aureolus Bombastus von Hohenheim: Allein die Dosis machts, daß ein Ding kein Gift sei.

Erfahrung: Wenn es so einfach wäre, hätte es schon längst jemand gemacht
Cyrion ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.05.2019, 10:54   #7   Druckbare Version zeigen
safety  
Mitglied
Beiträge: 1.572
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Nur zur Ergänzung um die Quellen zum Nachlesen: https://de.wikipedia.org/wiki/Kaltverschwei%C3%9Fen
https://de.wikipedia.org/wiki/Endma%C3%9F
safety ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.05.2019, 10:59   #8   Druckbare Version zeigen
TheOutlaw  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Danke für deine Antwort.
Einige Jahrtausende sind für die Statue auch ein seeeehr länger Zeitraum.
Das da durch die Dauerbelastung sich etwas verändert hat ist schon vorstellbar.
Wobei es interessant ist, das die Umwelteinflüsse schon vorher etwas verändert haben.
Die meisten antiken Statuen die gefunden wurden und immer noch aufstellbar sind, haben auch die Jahrtausende über nicht irgendwo auf ihren eigenen Füssen gestanden, sondern lagen auf dem Rücken / Seite / Bauch irgendwo eingebettet.
Mussten also keinerlei Gewicht tragen.
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Alt 16.05.2019, 11:38   #9   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.235
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Doch. Das eigene. Zumal sie beim Umfallen nicht gerade auf ein Samtkissen gebettet wurden, sondern eher auf einigen Punkten auflagen.

Dann an einer Stelle festzustellen, dass hier ein minimale Verformung durch 2000 Jahre liegen oder eine deutlich größere durch den Aufprall stattgefunden hat: unmöglich.

Wenn eine Statue 2000 Jaher an einem Punkt stand, wird es an der Standfläche sicherlich Unterschiede zum Urpsrungszustand geben. Da es aber vor 2000 Jahren keinen gegeben hat, der eine REM-Aufnahme von der Oberfläche gemacht hat und den Scan dann auf eine Zeitreise geschickt hat, dürfte es einfach schwierig sein, dies festzustllen.
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Erfahrung: Wenn es so einfach wäre, hätte es schon längst jemand gemacht
Cyrion ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.05.2019, 11:56   #10   Druckbare Version zeigen
TheOutlaw  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Mit minimaler Verformung meinst du dann aber keine Millimeter oder Mikrometer, sondern Verformungen im Nanometerbereich?
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Alt 16.05.2019, 12:34   #11   Druckbare Version zeigen
TheOutlaw  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Wenn ich eine Statue beabsichtigt komplett einbetten würde, dann könnte ich die aber schon noch nach sagen wir 200 Jahre auf besagten Marmor Sockel stellen ohne sichtbare Veränderung an der planen Stellfläche.
Tausende Jahre und zufälliges umfallen von Bronze Statuen die vielleicht nur punktuell aufliegen ist da natürlich was anderes.
Aber unter perfekten Lagerungsbedingungen sollten doch ein paar hundert Jahre keinerlei Problem sein.
Sonst würde das doch völlig dem widersprechen das die Diffusions bedingte Wanderung von Versetzungen in Metallen bei Raumtemperatur praktisch nicht existent oder meßbar ist.
Die ganze Statue nach 2000 Jahren da heraus zu holen aus der Lagerung ist natürlich wieder anders
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Alt 16.05.2019, 12:42   #12   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.235
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Was heißt "sehen"? Mit dem Auge wird da wohl kaum etwas bemerkbares sein.

Aber: Die Marmorplatte hat eine raue Oberfläche. Wenn da eine Statue frisch draufgestellt wird, dann ist die Haftung zwischen Marmorplatte und Statue deutlich geringer, als wenn die Statue schon 200 Jahre draufsteht. Für diesen Effekt kommen aber mehrere Ursachen zum Tragen

- Korrosion
- Diffusion/Kriechen
- Biologie (Mikroorganismen, die sich zwischen Statue und Marmor breitgemacht haben können und zu Ablagerungen führen).

Auch das kann man "sehen".
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Cyrion ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.05.2019, 13:00   #13   Druckbare Version zeigen
TheOutlaw  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Mit sehen meinte ich, das die plan geschliffenen Füsse nicht mehr für das Auge perfekt aufstehen.
Die Veränderungen durch Kriechen sind ja nach so kurzen Zeiträumen von 200 Jahren, wesentlich geringer als die Genauigkeit der besten CNC und Schleifmaschine.
In dem Fall wären die Fußsohlen auch komplett flach.
Nicht mit einer Wölbung wie bei echten Füssen.
Mit einbetten meinte ich die Statue irgendwo zu lagern.
Auf dem Rücken komplett überall aufliegen und dann nach 200 Jahren sie erst auf besagten Sockel zu stellen.
Dann sollte immer noch keinerlei Spalt zwischen Füssen und Marmor sichtbar sein.
Beides wohl gemerkt plan geschliffen.
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Alt 16.05.2019, 13:15   #14   Druckbare Version zeigen
Cyrion Männlich
Mitglied
Beiträge: 6.235
AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Mit dem bloßen Auge bstimmt nicht.
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Cyrion ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 16.05.2019, 20:47   #15   Druckbare Version zeigen
TheOutlaw  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
Achtung AW: Kriechen metallische Werkstoffe

Danke für deine Antworten. Es ist schon erstaunlich das es Jahrtausende braucht bei Metallen bis sich durch das Kriechen durch Leerstellendiffusion etwas messbare verändert, das aber immer noch nicht sichtbar ist. Ich habe mittlerweile einige Bilder von Bronze Statuen gefunden die 2000 - 2300 Jahre alt sind und auf neuen, extra für sie angefertigten Socken immer noch perfekt ohne Lücken oder Verformungen an den Standfläche / Füssen stehen.
Völlig plan.

Geändert von TheOutlaw (16.05.2019 um 21:01 Uhr)
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