Werkstofftechnik 2

Vorwort

Inhaltsverzeichnis

E Werkstoffherstellung

1 Herstellung von Metallen

2 Herstellung von Kunststoffen

3 Herstellung nichtmetallisch-anorganischer Werkstoffe

F Werkstoffverarbeitung

1 Verarbeitung metallischer Werkstoffe

2 Verarbeitung von Kunststoffen

3 Verarbeitung nichtmetallisch-anorganischer Werkstoffe

4 Verarbeitungsbedingte Eigenschaftsänderungen

G Werkstoffanwendung

1 Korrosions-, Verzunderungs-, Verschleißschutz

2 Leichtbau

3 Leichtbauwerkstoffe

4 Werkstoffe im Maschinenbau

5 Werkstoffe in der Fertigungstechnik

6 Werkstoffe im Verkehrswesen

7 Werkstoffe in der Energie- und Verfahrenstechnik

8 Werkstoffe der Elektrotechnik und Elektronik

H Tabellenanhang

1 Metallische Werkstoffe

2 Polymerwerkstoffe

3 Nichtmetallisch-anorganische Werkstoffe

4 Werkstoffe der Elektrotechnik

Quellenverzeichnis und weiterführende Literatur

Sachwortverzeichnis

E Werkstoffherstellung

1 Herstellung von Metallen

1.1 Metallurgische Verfahren

1.1.1 Erzaufbereitung

1.1.2 Herstellung des Rohmetalls

1.1.2.1 Pyrometallurgie

1.1.2.2 Hydrometallurgie

1.1.2.3 Schmelzflusselektrolyse

1.1.3 Herstellung des Gebrauchsmetalls

1.1.3.1 Raffination des Rohmetalls

1.1.3.2 Legieren

1.1.4 Gießen und Verformen

1.2 Eisen und Stahl

1.2.1 Herstellung von Eisen

1.2.1.1 Hochofenverfahren

1.2.1.2 Direktreduktions- und Schmelzreduktions-Verfahren

1.2.2 Herstellung von Stahl

1.2.2.1 Unerwünschte Begleitelemente

1.2.2.2 Konverterverfahren

1.2.2.3 Elektrostahlverfahren

1.2.2.4 Nachbehandlungsverfahren

1.3 Aluminium

1.4 Kupfer

1.5 Nickel

1.6 Titan

1.7 Magnesium

2 Herstellung von Kunststoffen

2.1 Technische Durchführung von Polyreaktionen

2.2 Chemischer Ablauf von Polyreaktionen

2.2.1 Poymerisation

2.2.2 Polykondensation

2.2.3 Polyaddition

2.3 Aufbereitung des polymeren Rohstoffs zum polymeren Werkstoff

3 Herstellung nichtmetallisch-anorganischer Werkstoffe

3.1 Keramik

3.1.1 Standardverfahren

3.1.1.1 Silicatkeramik

3.1.1.2 Oxidkeramik

3.1.1.3 Nichtoxidkeramik

3.1.2 Spezielle Herstellverfahren

3.1.3 Kohlenstoffprodukte

3.1.3.1 Diamant

3.1.3.2 Kohlenstoff- und Graphit-Werkstoffe

3.2 Glas

3.2.1 Rohstoffe und Gemengeansatz

3.2.2 Schmelzen

3.2.3 Homogenisieren und Läutern

3.2.4 Herstellungsbedingte Glasfehler

F Werkstoffverarbeitung

1 Verarbeitung metallischer Werkstoffe

1.1 Gießen

1.1.1 Gießverfahren

1.1.1.1 Sandguss

1.1.1.2 Formmaskenguss

1.1.1.3 Ausschmelzverfahren

1.1.1.4 Kokillenguss

1.1.1.5 Druckguss

1.1.1.6 Schleuderguss

1.1.2 Vorgänge bei der Erstarrung reiner Metalle

1.1.2.1 Lunkerbildung

1.1.2.2 Porenbildung

1.1.3 Vorgänge bei der Erstarrung von Legierungen

1.1.3.1 Seigerung

1.1.3.2 Konstitutionelle Unterkühlung

1.1.3.3 Warmrisse

1.1.4 Erstarrungsmorphologie

1.1.5 Gießbarkeit

1.1.6 Möglichkeiten zur Beeinflussung des Erstarrungsgefüges

1.1.7 Vergleich Gussgefüge – Verformungsgefüge

1.2 Galvanoformen

1.3 Pulvermetallurgie

1.3.1 Technische Durchführung pulvermetallurgischer Prozesse

1.3.1.1 Pulverherstellung und -aufbereitung

1.3.1.2 Herstellung neuer Werkstoffe in Pulverform

1.3.1.3 Formgebung

1.3.1.4 Sintern

1.3.1.5 Nachbehandlungen

1.3.2 Mechanische Eigenschaften gesinterter Bauteile

1.4 Umformen

1.4.1 Eigenschafts- und Gefügeänderungen

1.4.2 Verfahrensparameter

1.4.3 Reibung und Schmierung

1.4.4 Umformverfahren

1.4.4.1 Walzen

1.4.4.2 Schmieden

1.4.4.3 Strangpressen

1.4.4.4 Fließpressen

1.4.4.5 Tiefziehen

1.4.5 Umformbarkeit

1.4.5.1 Kenngrößen

1.4.5.2 Umformverhalten metallischer Werkstoffe

1.5 Zerspanen

1.5.1 Verfahren

1.5.2 Versagen des Schneidwerkzeuges

1.5.2.1 Versagen durch Überbeanspruchung

1.5.2.2 Versagen durch Verschleiß

1.5.3 Zerspanbarkeit

1.5.3.1 Beurteilungskriterien und Einflussgrößen

1.5.3.2 Zerspanungsverhalten einphasiger Metalle

1.5.3.3 Zerspanungsverhalten zwei- bzw. mehrphasiger Metalle

1.5.3.4 Automatenlegierungen

1.5.3.5 Trocken-, Hart- und Hochgeschwindigkeitszerspanung

1.6 Erodieren

1.7 Thermisches Trennen

1.8 Schweißen

1.8.1 Grundvorgang des Fügens

1.8.2 Schmelzschweißen

1.8.2.1 Lichtbogenhandschweißen

1.8.2.2 Unterpulver- und Elektroschlackeschweißen

1.8.2.3 Schutzgasschweißen

1.8.2.4 Schmelzschweißen mit Strahlen hoher Energiedichte

1.8.2.5 Sonstige Schmelzschweißverfahren

1.8.3 Pressschweißen

1.8.3.1 Widerstandspressschweißen

1.8.3.2 Diffusionsschweißen

1.8.3.3 Reib-, Reibrühr- und Ultraschallschweißen

1.8.3.4 Kaltpressschweißen

1.8.4 Schweißbarkeit technischwichtiger Werkstoffe

1.8.4.1 Gefügeausbildung im Schweißnahtbereich

1.8.4.2 Gefügeausbildung in der Wärmeeinflusszone (WEZ)

1.8.4.3 Schweißfehler

1.8.4.4 Schweißspannungen

1.8.4.5 Probleme beim Schmelzschweißen von Eisenwerkstoffen

1.8.4.6 Probleme beim Schmelzschweißen von Nichteisenmetallen

1.8.4.7 Probleme beim Schmelzschweißen verschiedenartiger Metalle

1.8.4.8 Schweißbarkeit

1.9 Löten

1.9.1 Prinzipieller Vorgang und technische Durchführung

1.9.2 Weichlöten

1.9.3 Hartlöten

1.9.4 Lötbarkeit

1.10 Kleben

1.10.1 Klebvorgang sowie Vor- und Nachteile des Klebens

1.10.2 Ursachen der Adhäsion

1.10.3 Festigkeitsverhalten von Klebverbindungen

1.10.4 Klebstoffe für konstruktive Anwendungen

1.10.4.1 Phenolharz-Klebstoffe

1.10.4.2 Epoxidharz-Klebstoffe

1.10.4.3 Polyurethan-Klebstoffe

1.10.4.4 Acrylharz-Klebstoffe

1.10.4.5 Klebstoffe für erhöhte Temperaturen

1.10.5 Technische Durchführung von Klebungen

1.11 Beschichten

1.11.1 Reinigende Vorbehandlungen

1.11.2 Beschichten mit metallischen Überzügen

1.11.2.1 Schmelztauchen

1.11.2.2 Galvanisieren

1.11.2.3 Thermisches Spritzen

1.11.2.4 Plattieren

1.11.2.5 Diffusions- und Umschmelzlegieren

1.11.2.6 Abscheiden aus der Gas-(Dampf-)phase (PVD, CVD)

1.11.3 Beschichten mit organischen Überzügen

1.11.3.1 Anstriche

1.11.3.2 Pulverbeschichtungen

1.11.4 Beschichten mit anorganischen Überzügen

1.11.4.1 Konversionsschichten

1.11.4.2 Oxidschichten

1.11.4.3 Emaillieren

1.12 Wärmebehandlung

1.12.1 Technische Durchführung von Wärmebehandlungen

1.12.2 Allgemeine Verfahren zur Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

1.12.2.1 Spannungsarmglühen

1.12.2.2 Homogenglühen

1.12.2.3 Weichglühen

1.12.2.4 Aushärten

1.12.2.5 Dispersionshärten

1.12.3 Spezielle Verfahren zur durchgreifenden Wärmebehandlung von Stahl

1.12.3.1 Normalglühen

1.12.3.2 Härten

1.12.3.3 Vergüten

1.12.3.4 Isothermes Umwandeln in der Bainitstufe

1.12.3.5 Weichglühen von Stahl

1.12.3.6 Glühen auf verbesserte Zerspanbarkeit

1.12.3.7 Thermomechanische Behandlungen

1.12.4 Verfahren zur Verfestigung der Randschicht von Stahlteilen

1.12.4.1 Wirkung einer Randschichtverfestigungauf das mechanische Verhalten von Bauteilen

1.12.4.2 Flamm- und Induktionshärten

1.12.4.3 Einsatzhärten

1.12.4.4 Nitrieren

1.12.4.5 Borieren

1.13 Spezielle Verfahren zur endformnahen Herstellung von Bauteilen (Near Net Shape Forming)

1.13.1 NNS-Urformverfahren

1.13.1.1 Spritzgießen

1.13.1.2 Thixoformen

1.13.1.3 Sprühkompaktieren

1.13.1.4 Rapid Prototyping

1.13.2 NNS-Umformverfahren

1.13.2.1 Pulverschmieden

1.13.2.2 Innenhochdruck-Umformen

1.13.2.3 Superplastische Formgebung

2 Verarbeitung von Kunststoffen

2.1 Verarbeitungseigenschaften

2.1.1 Unvernetzte Polymere (Thermoplaste)

2.1.2 Vernetzte Polymere

2.2 Spanlose Formgebung thermoplastischer Kunststoffe

2.2.1 Urformen

2.2.1.1 Gießen

2.2.1.2 Extrudieren

2.2.1.3 Spritzgießen

2.2.1.4 Kalandrieren

2.2.1.5 Sintern

2.2.1.6 Schäumen

2.2.2 Umformen

2.2.2.1 Blasen

2.2.2.2 Warmformen

2.2.2.3 Verstrecken

2.3 Spanlose Formgebung vernetzender Kunststoffe

2.3.1 Duroplaste

2.3.1.1 Gießen

2.3.1.2 Pressen

2.3.1.3 Verarbeitung faserverstärkter Duroplaste

2.3.2 Elastomere

2.4 Zerspanen

2.5 Fügen

2.5.1 Schweißen

2.5.2 Kleben

2.6 Beschichten

2.7 Thermische Nachbehandlungen

3 Verarbeitung nichtmetallisch-anorganischer Werkstoffe

3.1 Keramik

3.1.1 Silicatkeramik

3.1.1.1 Formgebung

3.1.1.2 Trocknen

3.1.1.3 Brennen

3.1.1.4 Glasieren

3.1.2 Oxid und Nichtoxidkeramik

3.1.2.1 Formgebung

3.1.2.2 Brennen

3.1.2.3 Metallisieren und Löten

3.2 Glas

3.2.1 Formgebung

3.2.2 Nachbehandlungen

4 Verarbeitungsbedingte Eigenschaftsänderungen

G Werkstoffanwendung

1 Korrosions-, Verzunderungs-, Verschleißschutz

1.1 Korrosionsschutz

1.1.1 Grundsätzliche Möglichkeiten

1.1.2 Aktiver Korrosionsschutz

1.1.2.1 Werkstoffwahl

1.1.2.2 Kathodischer Korrosionsschutz

1.1.2.3 Inhibitoren

1.1.2.4 Konstruktive Maßnahmen

1.1.3 Passiver Korrosionsschutz

1.1.3.1 Metallische Überzüge

1.1.3.2 Anstriche

1.2 Schutz gegen Hochtemperaturkorrosion

1.2.1 Verzundern

1.2.2 Heißgaskorrosion

1.2.3 Schutzmaßnahmen

1.2.4 Niedertemperatur-Korrosion (Taupunkt-)

1.3 Verschleißschutz

1.3.1 Verschleißsystem

1.3.2 Verschleißmechanismen

1.3.2.1 Adhäsionsverschleiß

1.3.2.2 Abrasionsverschleiß

1.3.2.3 Ermüdungsverschleiß

1.3.2.4 Tribochemischer Verschleiß

1.3.3 Verschleißverhalten

1.3.3.1 Metalle

1.3.3.2 Nichtmetalle

1.3.4 Verschleißschutz

1.3.4.1 Wahl geeigneter Werkstoffe

1.3.4.2 Beschichtungen

1.3.4.3 Schmiermittel

2 Leichtbau

2.1 Gewichtsminderung und Betriebssicherheit

2.2 Betriebsfestigkeit

2.3 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

2.3.1 Fehler an der Werkstückoberfläche

2.3.1.1 Eindringverfahren

2.3.1.2 Magnetpulverprüfung

2.3.2 Fehler im Werkstückinnern

2.3.2.1 Durchstrahlungsprüfung mit Röntgen- und Gammastrahlen(Radiographie)

2.3.2.2 Ultraschallprüfung

2.3.2.3 Magnetinduktive Prüfverfahren

2.4 Leichtbauweisen

2.4.1 Stoffleichtbau

2.4.2 Formleichtbau

3 Leichtbauwerkstoffe

3.1 Verbundwerkstoffe

3.1.1 Prinzip der Faserverstärkung

3.1.2 Verbundwerkstoffe mit Polymermatrix (PMC)

3.1.3 Verbundwerkstoffe mit Metallmatrix (MMC)

3.1.4 Verbundwerkstoffe mit keramischer Matrix (CMC)

3.2 Leichtmetalle

3.2.1 Aluminium-, Titan-Legierungen

3.2.2 Magnesium-Legierungen

3.2.3 Beryllium-Werkstoffe

4 Werkstoffe im Maschinenbau

4.1 Bauteile

4.1.1 Allgemeine Baustähle

4.1.2 Vergütungsstähle

4.1.3 Einsatzstähle

4.1.4 Gusseisen

4.1.4.1 Grauguss mit Lamellengraphit (EN-GJL)

4.1.4.2 Grauguss mit Kugelgraphit (EN-GJS)

4.1.4.3 Temperguss (EN-GJM)

4.1.4.4 Hartguss (EN-GJN)

4.1.4.5 Sondergusseisen

4.1.5 Stahlguss

4.2 Federn

4.3 Verschraubungen

4.4 Lager

4.4.1 Wälzlager

4.4.2 Gleitlager

4.4.2.1 Anforderungen

4.4.2.2 Metallische Gleitlagerwerkstoffe

4.4.2.3 Nichtmetallische Gleitlagerwerkstoffe

4.5 Gehäuse

4.6 Dichtungen

5 Werkstoffe in der Fertigungstechnik

5.1 Werkzeugstähle

5.2 Schneidstoffe

5.2.1 Schnellarbeitsstähle

5.2.2 Hartmetalle

5.2.3 Oxidische Schneidkeramik

5.2.4 Nichtoxidische Schneidkeramik

5.2.5 Schleifmittel

6 Werkstoffe im Verkehrswesen

6.1 Werkstoffe in der Luft- und Raumfahrt

6.1.1 Flugzeugzelle

6.1.1.1 Al-Legierungen

6.1.1.2 Verbundwerkstoffe

6.1.1.3 Sonstige

6.1.2 Fahrwerk

6.1.3 Triebwerk

6.1.3.1 Funktionsweise

6.1.3.2 Hochtemperaturbeanspruchungen

6.1.3.3 Werkstoffe

6.1.4 Weltraumfahrzeuge

6.2 Werkstoffe im Automobilbau

6.2.1 Karosserie

6.2.2 Motor

6.2.3 Fahrwerk

6.3 Werkstoffe im Schienenfahrzeugbau

6.4 Werkstoffe im Stahl- und Schiffbau

6.4.1 Stahlbau

6.4.1.1 Normalfeste, schweißbare Baustähle

6.4.1.2 Hochfeste, schweißbare Feinkornbaustähle

6.4.2 Schiffbau

7 Werkstoffe in der Energie und Verfahrenstechnik

7.1 Warmfeste Stähle

7.2 Kaltzähe Stähle

7.3 Korrosionsbeständige Werkstoffe

7.3.1 Eisen und Eisenlegierungen

7.3.1.1 Unlegierte, niedriglegierte Stähle und Gusseisen

7.3.1.2 Korrosionsbeständige Stähle

7.3.2 Aluminium und Aluminiumlegierungen

7.3.3 Kupfer und Kupferlegierungen

7.3.4 Nickel und Nickellegierungen

7.3.5 Titan und Titanlegierungen

7.3.6 Sondermetalle

7.3.7 Nichtmetalle

8 Werkstoffe der Elektrotechnik und Elektronik

8.1 Werkstoffe mit Leitfunktion

8.1.1 Elektrische Leitung

8.1.1.1 Ionen-, Elektronenleitung

8.1.1.2 Bändermodell

8.1.1.3 Leiter, Halbleiter, Nichtleiter

8.1.1.4 Temperaturverhalten

8.1.1.5 Thermoelektrizität

8.1.2 Leiterwerkstoffe

8.1.3 Kontaktwerkstoffe

8.1.4 Widerstandswerkstoffe

8.1.5 Supraleiter

8.1.6 Halbleiter

8.1.6.1 Eigen-, Störstellen-, Verbindungshalbleiter

8.1.6.2 Halbleiter-Werkstoffe

8.1.6.3 Herstellen von Halbleitereinkristallen

8.1.6.4 Planartechnik

8.1.6.5 Anwendungen

8.2 Werkstoffe mit Isolierfunktion

8.2.1 Dielektrizität

8.2.1.1 Polarisationserscheinungen

8.2.1.2 Permittivitätszahl

8.2.1.3 Dielektrische Verluste

8.2.2 Elektrischer Widerstand

8.2.2.1 Durchgangswiderstand, Durchschlagfestigkeit

8.2.2.2 Oberflächenwiderstand, Kriechstromfestigkeit

8.2.3 Isolierstoffe

8.2.3.1 Anorganische Isolierstoffe

8.2.3.2 Organische Isolierstoffe

8.2.3.3 Gasförmige und flüssige Isolierstoffe

8.3 Werkstoffe mit magnetischer Funktion

8.3.1 Elektrische und magnetische Feldwirkung

8.3.2 Arten des Stoffmagnetismus

8.3.2.1 Dia-, Paramagnetismus

8.3.2.2 Ferro-, Antiferro-, Ferrimagnetismus

8.3.3 Magnetisierungsvorgänge

8.3.4 Magnetische Anisotropie

8.3.5 Weichmagnetische Werkstoffe

8.3.6 Hartmagnetische Werkstoffe

8.4 Werkstoffe mit dielektrischer Funktion

8.4.1 Kondensatorwerkstoffe

8.4.2 Ferroelektrika

8.4.3 Piezoelektrizität, Pyroelektrizität

H Tabellenanhang

1 Metallische Werkstoffe

2 Polymerwerkstoffe

3 Nichtmetallisch-anorganische Werkstoffe

4 Werkstoffe der Elektrotechnik

Quellenverzeichnis und weiterführende Literatur

E Werkstoffherstellung

F Werkstoffverarbeitung

G Werkstoffanwendung

Fachzeitschriften

Sachwortverzeichnis

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

Y

Z