Wolfgang Bleck, Elvira Moeller
Handbuch Stahl
Auswahl, Verarbeitung, Anwendung
Vorwort
6
Inhalt
8
Autorenverzeichnis
24
Stahl – eine Werkstoffgruppe mit Zukunft
30
Wolfgang Bleck
30
TEIL A: Der Werkstoff Stahl
36
1 Definition und Systematik von Stählen
38
Wolfgang Bleck
38
1.1 Systematik der Stähle
40
1.1.1 Einteilung der Stähle nach Hauptgüteklassen
40
1.1.1.1 Unlegierte Stähle
41
1.1.1.2 Nichtrostende Stähle
41
1.1.1.3 Andere legierte Stähle
42
1.1.2 Bezeichnungssystem für Stähle
42
1.1.2.1 Bezeichnung nach Verwendungszweck sowie mechanischen und physikalischen Eigenschaften
42
1.1.2.2 Bezeichnung nach der chemischen Zusammensetzung
43
1.1.2.3 Bezeichnung der Stähle mit Werkstoffnummern
44
2 Informationsquellen zu Stahl
48
Uwe Diekmann
48
2.1 Einleitung
48
2.2 Aufbau unternehmensinterner Informationsquellen
49
2.3 Der Werkstoff Stahl im Vergleich – konzeptionelle Werkstoffauswahl
51
2.4 Werkstoffdatenbanken
52
2.4.1 StahlDat SX
53
2.4.2 Stahlschlüssel
57
2.4.3 StahlWissen NaviMAT
59
2.4.4 Weitere Faktendatenbanken mit Bezug zu Stahl
61
2.5 Simulationssysteme für die Berechnung von Werkstoffeigenschaften
63
2.6 Bibliotheken, Literaturdaten, Wissensbasen und Nachschlagewerke
65
2.7 Selbststudium und Weiterbildung
67
3 Eigenschaften von Stählen
70
Wolfgang Bleck
70
3.1 Thermische Eigenschaften
70
3.1.1 Volumen- und Längenänderung von Eisen
70
3.1.2 Volumen- und Längenänderung von Stählen
72
3.1.3 Wärmeleitfähigkeit des Eisens
73
3.2 Elastische Eigenschaften
74
3.2.1 Elastizitätsmodul und Schubmodul
74
3.2.2 Anelastizität
77
3.3 Magnetische und elektrische Eigenschaften
78
3.3.1 Magnetische Eigenschaften von Eisen
78
3.3.2 Magnetische Eigenschaften von Stählen
82
3.3.3 Elektrische Eigenschaften von Eisen
84
3.3.4 Elektrische Eigenschaften von Stählen
84
3.4 Legierungen des Eisens
85
3.4.1 Legierungsbildung
85
3.4.2 Zustandsschaubilder von Fe?Legierungen
87
3.4.3 Zustandsschaubild Eisen-Kohlenstoff
90
3.5 Ausscheidungen
92
3.6 Wirkung der Legierungselemente
93
3.6.1 Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften
93
3.6.2 Wirkung auf technologische Eigenschaften
95
3.7 Einfluss einzelner Legierungselemente
97
3.7.1 Häufige Legierungselemente
97
3.7.2 Spurenelemente im Stahl
108
3.8 Zusammenfassung
109
4 Herstellung und Lieferformen von Stahl
112
Hannah Schwich, Serosh Engineer, Ulrich Prahl
112
4.1 Erzeugung von Stahl
112
4.1.1 Primärmetallurgie
112
4.1.1.1 Hochofen- und Konverterroute
113
4.1.1.2 Rohstahlerzeugung durch Direktreduktion
114
4.1.1.3 Elektrolichtbogenofenroute
115
4.1.2 Sekundärmetallurgie
116
4.1.3 Reinigung des Stahls durch Umschmelzen
117
4.1.3.1 Elektroschlacke-Umschmelzverfahren (ESU)
117
4.1.3.2 Lichtbogen-Vakuum-Umschmelzverfahren (LBVU)
118
4.1.4 Vergießen von Stahl zu Halbzeug
118
4.1.4.1 Gießen in Strang und Block
119
4.1.4.2 Gießen in Formen
122
4.2 Herstellung von Halbzeug
123
4.2.1 Definition
123
4.2.2 Herstellen von Flacherzeugnissen
124
4.2.2.1 Warmwalzen von Blechen und Bändern
126
4.2.2.2 Kaltwalzen von Blechen
127
4.2.3 Herstellen von Langerzeugnissen
127
4.2.3.1 Warmgewalzter und warmgezogener Stabstahl und Draht (Walzdraht)
127
4.2.3.2 Kaltgewalzter und kaltgezogener Stabstahl und Draht
129
4.2.4 Herstellen von Rohren
131
4.2.5 Herstellen von Schmiedeteilen
132
4.2.6 Ringwalzen
133
4.3 Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Halbzeug
133
4.3.1 Ultraschallverfahren (US-Verfahren)
134
4.3.2 Durchstrahlungs- oder Röntgenstrahlprüfung
135
4.3.3 Elektromagnetische Prüfung
135
4.3.4 Penetrationsverfahren
135
4.3.5 Fazit
136
5 Verarbeitung von Stählen
138
Wolfgang Bleck
138
5-1 Umformen und Schneiden von Blechbauteilen
140
Wolfram Volk, Christoph Hartmann, Maria Hiller, Daniel Opritescu, Annika Weinschenk, Martin Feistle, Michael Krinninger
140
5-1.1 Blechumformung
140
5-1.1.1 Bauteilspektrum und Prozesskette
140
5-1.1.2 Auslegung des Fertigungsprozesses
140
5-1.1.3 Verfahren der Blechumformung
143
5-1.1.4 Bewertungskriterien und Fehler in der Blechumformung
145
5-1.2 Schneiden von Blechen
152
5-1.2.1 Beschneideoperationen
152
5-1.2.2 Scherschneiden
153
5-1.2.3 Fehler und Qualitätskriterien beim Schneiden
163
5-2 Kaltmassivumformung von Stahl
165
Mathias Liewald, Alexander Felde, Robert Meißner
165
5-2.1 Einleitung
165
5-2.2 Kaltfließpressverfahren
166
5-2.2.1 Stauchen
167
5-2.2.2 Voll-Vorwärts-Fließpressen (VVFP)
168
5-2.2.3 Napf-Rückwärts-Fließpressen (NRFP)
169
5-2.2.4 Voll-Quer-Fließpressen (VQFP)
170
5-2.3 Tribologie
171
5-2.3.1 Konversionsschichten
171
5-2.3.2 Typische Schmierstoffe für Stahlwerkstoffe in der Kaltmassivumformung
172
5-2.4 Stähle für die Kaltmassivumformung
173
5-2.4.1 Allgemeines
173
5-2.4.2 Einsatzmöglichkeiten verschiedener Stahlsorten
174
5-2.4.2.1 Baustähle
175
5-2.4.2.2 Einsatzstähle
176
5-2.4.2.3 Vergütungsstähle
177
5-2.4.2.4 Nichtrostende Stähle
177
5-2.4.2.5 Bainitische Stähle
178
5-2.5 Wärmebehandlungsstrategien
178
5-2.5.1 Wärmebehandlung vor der Kaltmassivumformung
179
5-2.5.2 Wärmebehandlung nach der Kaltmassivumformung
179
5-3 Warmmassivumformung von Stahl
181
Bernd-Arno Behrens, Anas Bouguecha, Jan Puppa
181
5-3.1 Einleitung
181
5-3.2 Verfahren der Warmmassivumformung
182
5-3.2.1 Walzen
182
5-3.2.2 Freiformen
184
5-3.2.3 Gesenkformen
185
5-3.3 Warmumformbarkeit von Stählen
187
5-3.3.1 Fließkurven
187
5-3.3.2 Formänderungsvermögen
190
5-4 Biegeumformung von Stählen
192
Goran Grzancic, Christoph Becker, Sami Chatti, A.?Erman Tekkaya
192
5-4.1 Einleitung
192
5-4.2 Grundlagen des Biegens
193
5-4.3 Blechbiegen
196
5-4.3.1 Blechbiegeverfahren mit geradliniger Werkzeugbewegung
196
5-4.3.2 Blechbiegeverfahren mit drehender Werkzeugbewegung
197
5-4.3.3 Fertigungsfehler und Gegenmaßnahmen beim (Blech-)Biegen
198
5-4.4 Rohr- und Profilbiegen
199
5-4.4.1 Formgebundenes Rohr- und Profilbiegen
199
5-4.4.2 Kinematisches Rohr- und Profilbiegen
200
5-4.4.3 Versagensfälle und Gegenmaßnahmen beim Rohr- und Profilbiegen
201
5-4.5 Spannungsüberlagerung zum Biegen hochfester Stähle
204
5-4.5.1 Streckbiegen
204
5-4.5.2 Freibiegen mit inkrementeller Druckspannungsüberlagerung
205
5-4.5.3 Inkrementelles Rohrumformen
206
5-5 Spanen und Abtragen
208
Fritz Klocke, Guido Wirtz, Frederik Vits, Andreas Klink
208
5-5.1 Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide
208
5-5.1.1 Verfahrensgrundlagen
208
5-5.1.2 Zerspanbarkeit von Stählen
212
5-5.1.3 Technologiesteckbriefe
221
5-5.2 Zerspanung mit geometrisch unbestimmter Schneide
227
5-5.2.1 Verfahrensgrundlagen
228
5-5.2.2 Schleifbarkeit von Stählen
233
5-5.2.3 Technologiesteckbriefe
235
5-5.3 Abtragende Verfahren – Funkenerosion und elektrochemische Bearbeitung
239
5-5.3.1 Verfahrensgrundlagen und resultierende Werkstoffmodifikationen
240
5-5.3.2 Erodierbarkeit und elektrochemische Bearbeitbarkeit von Stahlwerkstoffen
245
5-5.3.3 Technologiedatenblätter
248
5-5.3.4 Zusammenfassung
256
5-6 Clinchen
258
Bernd-Arno Behrens, Sven Hübner
258
5-7 Schweißen und Löten von Stählen
268
Uwe Reisgen, Lars Stein
268
5-7.1 Fügen durch Schweißen
268
5-7.1.1 Schweißverfahren
270
5-7.1.2 Auswahl geeigneter Schweißparameter
287
5-7.1.3 Schweißen unterschiedlicher Stahlwerkstoffe
288
5-7.2 Fügen durch Löten
291
5-7.2.1 Lote und Lotklassen
293
5-7.2.2 Flussmittel als Hilfsstoffe
294
5-8 Metallkleben
297
Uwe Reisgen, Lars Stein
297
5-8.1 Eigenschaften von Klebungen
298
5-8.2 Funktionen in den Klebverbindungen
299
5-8.3 Technische Klebstoffe
300
5-9 Thermisches Trennen von Stählen
304
Uwe Reisgen, Lars Stein
304
5-9.1 Brennschneiden
304
5-9.2 Schmelzschneiden
306
5-9.3 Sublimierschneiden
306
5-10 Wärmebehandlung von Stählen
307
Jan Bültmann, Jan Hof, Ulrich Prahl
307
5-10.1 Glühen
309
5-10.1.1 Erholungsglühen
309
5-10.1.2 Spannungsarmglühen
309
5-10.1.3 Rekristallisationsglühen
309
5-10.1.4 Weichglühen oder GKZ-Glühen
314
5-10.1.5 Normalglühen
315
5-10.1.6 Patentieren
317
5-10.1.7 Grobkornglühen
317
5-10.1.8 Diffusionsglühen
318
5-10.1.9 Wasserstoffarmglühen
321
5-10.2 Härten
321
5-10.2.1 Durchgreifendes Härten
321
5-10.2.2 Randschichthärten
325
5-10.2.3 Bainitisieren
327
5-10.2.4 Presshärten
328
5-10.2.5 Öl-Schlussvergüten
329
5-10.3 Anlassen
330
5-10.4 Thermochemische Behandlung
332
5-10.4.1 Einsatzhärten
333
5-10.4.2 Aufkohlen
337
5-10.4.3 Karbonitrieren
338
5-10.4.4 Nitrieren
339
5-10.4.5 Nitrocarburieren
342
5-10.4.6 Borieren
344
5-10.4.7 Chromieren
348
5-10.5 Thermomechanische Behandlung
348
5-10.6 Fazit
353
5-11 Korrosion und Korrosionsschutz
355
Elvira Moeller
355
5-11.1 Ursachen und Ablauf der Korrosion
355
5-11.1.1 Überblick
355
5-11.1.2 Korrosion und Korrosionssysteme
356
5-11.1.3 Einfluss von Medien auf das Korrosionsverhalten
356
5-11.1.4 Korrosionserscheinungen und Korrosionsarten
360
5-11.2 Prinzipien des Korrosionsschutzes und Verfahren zu deren Umsetzung
362
5-11.2.1 Verfahren und Materialien
362
5-11.2.2 Korrosionsschutzgerechte Gestaltung
365
5-11.2.3 Korrosionsschutz durch Beschichtungssysteme
365
5-11.2.4 Korrosionsschutz durch metallische Überzüge
365
5-11.2.5 Korrosionsschutz durch nicht-metallische anorganische Überzüge
366
5-11.2.6 Elektrochemischer Korrosionsschutz
366
5-11.2.7 Korrosionsschutz durch Inhibierung
367
5-11.2.8 Temporärer Korrosionsschutz
368
5-11.3 Genormter Korrosionsschutz
371
5-11.3.1 Spezifikationen für den Erstschutz
372
5-11.3.2 Beschreibung des Objektes und der Belastungen
373
5-11.3.3 Auswahl des Beschichtungssystems
374
5-11.3.4 Prüfung der Beschichtungssysteme
375
5-11.3.5 Spezifikationen für die Instandsetzung
375
5-11.4 Korrosionsschutz und Umweltschutz
377
6 Life Cycle Assessment
380
Johannes Gediga
380
6.1 Einführung
380
6.2 Die LCA-Methode
380
6.3 LCA-Methode im Stahlsektor
382
6.4 Anwendungen von LCA in der Industrie
386
6.4.1 Interne Nutzung der Lebenszyklusanalyse in der Stahlindustrie
386
6.4.2 Interner Nutzen von Lebenszyklusanalysen bei Kunden der Stahlindustrie
387
6.4.3 Nutzen von LCA-Ergebnissen zur Kommunikation
388
6.5 Zusammenfassung und Ausblick
389
TEIL B: Stähle für unterschiedliche Anwendungsbereiche
392
1 Stähle für das Bauwesen – Stahl für die Infrastruktur der Welt
394
Wolfgang Bleck
394
1-1 Stähle für den Hoch- und Ingenieurbau
398
Sebastian Münstermann
398
1-1.1 Stähle für den Massivbau
398
1-1.2 Stähle für den Skelett- und Fachwerkbau
399
1-1.2.1 Typische Werkstoffkonzepte
399
1-1.2.2 Anforderungen an die Festigkeit
403
1-1.2.3 Anforderungen an die Zähigkeit
404
1-1.2.4 Anforderungen an die Verfestigung
406
1-1.2.5 Anforderungen an die Festigkeit bei zyklischer Beanspruchung
406
1-1.2.6 Anforderungen an das Verarbeitungs- und Gebrauchsverhalten
409
1-1.2.7 Etablierte Stahlkonzepte für den Skelett- und Fachwerkbau
410
1-1.3 Stähle für den Verbundbau
415
1-1.4 Stähle für Verbindungselemente
416
1-1.5 Ausblick
417
1-2 Stähle für Drahtseile
418
Peter Janßen
418
1-2.1 Drahtseile für das Bauwesen
418
1-2.2 Drahtseile als Aufzug- und Kranseile
419
1-2.3 Drahtseile im Brückenbau
420
1-2.4 Einsatz in Drahtseilbahnen
420
1-2.5 Hochfeste Drahtseile zur Befestigung von Offshore-Förderplattformen
421
1-2.6 Sonstige Anwendungen
422
1-2.7 Zukunftschancen für Drahtseile
422
1-3 Stahl im Erd- und Grundbau
423
Hans-Uwe Kalle, Oliver Hechler
423
1-3.1 Stahlspundwände
423
1-3.2 Lieferformen und Rammelemente
423
1-3.3 Normative Regelungen zu Spundbohlen
424
1-3.4 Ausführung von Spundwandkonstruktionen
425
1-3.5 Einbringen von Stahlspundwänden
426
1-3.6 Beanspruchung und Bemessung von Stahlspundwänden
427
1-3.7 Besondere Stahlwandkonstruktionen – Stahlträger für Verbauwände
427
1-3.8 Verankerungen von Stahlspundwänden – Stahlzugelemente
428
1-3.9 Anwendungsmöglichkeiten von Stahlspundwänden
430
1-3.10 Einsatz von Spundwänden für Brückenwiderlager (Saale-Elster-Talbrücke)
432
1-4 Stähle für die Gebäudehülle
434
Markus Kuhnhenne, Ralf Podleschny
434
1-4.1 Allgemeines
434
1-4.2 Trapez- und Wellprofile, Sandwichelemente und Paneelprofile
434
1-4.3 Feuerverzinkte Bauelemente
435
1-4.4 Bauelemente aus nichtrostendem Stahl
436
1-4.5 Bauelemente aus wetterfestem Baustahl
437
1-4.6 Nachhaltigkeitsaspekte im Stahlleichtbau
438
1-5 Stähle für den Kran- und Kranbahnbau
439
Markus Feldmann, Sandro Citarelli
439
1-5.1 Einleitung
439
1-5.2 Entwurf und Bemessung
441
1-5.2.1 Grenzzustand der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit
441
1-5.2.2 Ermüdung und Betriebsfestigkeit
442
1-5.2.3 Wahl der Stahlsorte
442
1-5.3 Ausblick
444
1-6 Nichtrostende Langprodukte im Bauwesen
445
Frank Wilke
445
1-7 Nichtrostender Betonstahl
449
Frank Wilke
449
1-8 Feuerverzinkter Betonstahl
451
Holger Glinde
451
1-9 Brücken aus feuerverzinktem Stahl
453
Holger Glinde
453
2 Stähle für den Anlagen- und Apparatebau – Werkstoffe in extremer Umgebung
456
Wolfgang Bleck
456
2-1 Stähle für den Kessel- und Druckbehälterbau
458
Andreas Kern, Esther Pfeiffer, Sebastian Münstermann
458
2-1.1 Allgemeines
458
2-1.2 Anforderungen an Druckgeräte
459
2-1.2.1 Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften
459
2-1.2.1.1 Anforderungen an die Festigkeit
459
2-1.2.1.2 Anforderungen an die Verfestigung
460
2-1.2.1.3 Anforderungen an die Zähigkeit
462
2-1.2.2 Anforderungen an das Verarbeitungs- und Gebrauchsverhalten
465
2-1.3 Herstellung und Eigenschaften
469
2-1.3.1 Stahlherstellung
469
2-1.3.2 Walzen und Wärmebehandlung
473
2-1.3.3 Charakteristische Eigenschaften von Behälterstählen
474
2-1.3.3.1 Unlegierte Behälterstähle
475
2-1.3.3.2 Kaltzähe Behälterstähle
480
2-1.4 Wichtige Stahlgüten für den Behälterbau
487
2-1.4.1 Unlegierte Behälterstähle
487
2-1.4.2 Kaltzähe Behälterstähle
490
2-1.5 Künftige Entwicklungen
492
2-2 Werkstoffauswahl für den Bau chemischer Anlagen
497
Jürgen Korkhaus
497
2-2.1 Einleitung
497
2-2.2 Gesichtspunkte für die Werkstoffauswahl beim Bau von Chemieanlagen
498
2-2.2.1 Sicherheit chemischer Anlagen
498
2-2.2.2 Wirtschaftlichkeit für Anlagenbau und -instandhaltung
499
2-2.3 Metallische Werkstoffe für Chemieanlagen
502
2-2.4 Einsatztemperaturen und Anwendungsgebiete metallischer Werkstoffe
503
2-2.5 Korrosionsbeständigkeit als Auswahlkriterium
509
2-2.6 Die Auslegung von Chemieapparaten
517
2-2.7 Sonderausführungen von Behältern
518
2-3 Getränkeabfüllmaschinen aus nichtrostendem Stahl
520
Frank Wilke
520
2-4 Einsatz von Stahl in Abwasserbehandlungsanlagen
522
Wolfgang Branner
522
2-4.1 Abwasseranfall und -zusammensetzung
522
2-4.2 Funktionsweise einer Abwasserbehandlungsanlage
522
2-4.3 Werkstoffe und deren Eigenschaften
523
2-4.4 Abmessungen
525
2-4.5 Herstellungsprozesse
525
2-4.6 Perspektiven/Alternativen
526
3 Stähle für den Maschinenbau?– Werkstoffvielfalt für höchste Beanspruchungen
528
Wolfgang Bleck
528
3-1 Stähle für Maschinenelemente
532
Klaus Brökel
532
3-1.1 Systematik der Maschinen- und Konstruktionselemente
532
3-1.2 Mechanische Verbindungselemente
533
3-1.2.1 Stift- und Bolzenverbindungen
533
3-1.2.2 Schraubenverbindungen
535
3-1.3 Elastische Elemente
539
3-1.3.1 Funktionen und Wirkungen von Federn
539
3-1.3.2 Systematik der Federn
539
3-1.4 Lager- und Führungselemente
542
3-1.4.1 Wälzlager
542
3-1.4.2 Gleitlager
546
3-1.5 Achsen und Wellen
547
3-1.6 Welle-Nabe-Verbindungen
548
3-1.7 Gleichförmig übersetzende Getriebe
549
3-1.8 Zusammenfassung
551
3-2 Stähle für Zahnräder
552
Karsten Stahl, Thomas Tobie, Florian Dobler
552
3-2.1 Einleitung
552
3-2.2 Grundlagen der Zahnradbeanspruchung und der Tragfähigkeitsrechnung
553
3-2.3 Überblick über typische Zahnradschadensarten und Mechanismen
555
3-2.4 Anforderungen an die Eigenschaften von Zahnradstählen
557
3-2.4.1 Einsatzstähle
559
3-2.4.2 Nitrierstähle
562
3-2.4.3 Stähle zum Randschichthärten
563
3-2.4.4 Vergütungsstähle
564
3-2.5 Zusammenfassung und Ausblick
564
3-3 Zähne für eine Baggerschaufel
566
Frank Wilke
566
3-4 Wälzlager für verschiedene Bereiche
567
Frank Wilke
567
3-5 Auswerferstifte
569
Serosh Engineer
569
3-6 Linearführungssysteme aus Blankstahl
571
Serosh Engineer
571
3-7 Klemmkörperprofile für Freiläufe
573
Serosh Engineer
573
3-8 Rakelwellen für Auftragssysteme für das Streichen von Papier und Karton
575
Serosh Engineer
575
3-9 Pulvermetallurgische Werkstoffe
576
Frank Baumgärtner, Ingolf Langer
576
3-9.1 Axiale Presstechnik
576
3-9.1.1 Werkstoffe und deren Eigenschaften
577
3-9.1.2 Herstellungsverfahren
578
3-9.1.3 Eigenschaften der Formteile und Perspektiven
579
3-9.2 Pulvermetallurgisches Spritzgießen (metal injection moulding – MIM)
580
3-9.3 Perspektiven
583
4 Stähle für die Verkehrstechnik – Qualität und Quantität in höchster Perfektion
586
Wolfgang Bleck
586
4-1 Stähle für Pkw-Karosserien
590
Mingxuan Lin, Maria Zielesnik, Ulrich Prahl
590
4-1.1 Einleitung
590
4-1.2 Terminologie und Klassifizierung
594
4-1.3 Metallurgische Betrachtungen
598
4-1.4 Korrosionsschutz
599
4-1.5 Stähle im Einzelnen
600
4-1.5.1 DDQ – weiche Tiefziehstähle
600
4-1.5.2 IF- und IF-HS-Stähle
601
4-1.5.3 BH-Stähle
604
4-1.5.4 HSLA-Stähle
607
4-1.5.5 FB-Stähle
609
4-1.5.6 DP- und DH-Stähle
610
4-1.5.7 CP-Stähle
614
4-1.5.8 TRIP-Stähle
616
4-1.5.9 MS-Stähle
619
4-1.5.10 LH-Stähle
620
4-1.5.11 PH-Stähle
622
4-1.5.12 TWIP-Stähle
624
4-1.6 Abschließende Betrachtung
626
4-2 Stähle für den Nutzfahrzeugbau
628
Andreas Kern
628
4-2.1 Allgemeines
628
4-2.2 Anforderungen
631
4-2.3 Anforderungen an das Verarbeitungs- und Gebrauchsverhalten
633
4-2.3.1 Herstellung und Eigenschaften
636
4-2.3.1.1 Stahlherstellung
637
4-2.3.1.2 Walzen und Wärmebehandlung
638
4-2.3.1.3 Charakteristische Eigenschaften
641
4-2.3.2 Hochfeste verschleißbeständige Baustähle
651
4-2.3.3 Wichtige Stahlgüten für den Nutzfahrzeugbau
655
4-2.3.4 Künftige Entwicklungen
656
4-3 Stähle für das Fahrwerk und den Antriebsstrang in der Automobiltechnik
659
Peter Janßen, Serosh Engineer
659
4-3.1 Federstähle
659
4-3.2 Stähle für Schrauben und Verbindungselemente
662
4-3.3 Schmiedestähle für Kurbelwellen, Antriebswellen, Achsen und Achsschenkel
664
4-3.4 Stähle für Wellen in Hilfsaggregaten
666
4-3.5 Stähle für zerspanend hergestellte Teile
667
4-3.6 Stähle für Lenkungsteile
669
4-3.7 Stähle für Reifeneinlegedrähte (Stahlkord)
669
4-3.8 Stähle für Stabilisatoren
670
4-3.9 Stähle für Pleuel
671
4-3.10 Stähle für Einspritzsysteme in Dieselmotoren
671
4-3.11 Erwartete Entwicklungen für Langprodukte in der Antriebstechnik für den Automobilbau
673
4-4 Leichtbau mit massivumgeformten Komponenten in der Automobilindustrie
675
Hans-Willi Raedt, Frank Wilke, Christian-Simon Ernst
675
4-4.1 Motivation für Leichtbau
675
4-4.2 Massivumformung im Automobilbau
675
4-4.3 Prozesse der Massivumformung
676
4-4.4 Übersicht über die verwendeten Werkstoffe
677
4-4.5 Weiterveredlung
678
4-4.6 Ideen mit Leichtbaupotenzial
679
4-4.7 Stärkere Stähle – leichtere Getriebe und andere Verzahnungsanwendungen
687
4-4.8 Fazit und Ausblick
688
4-5 Präzisionsstahlrohre im Automobilbau
689
Steffen Zimmermann, Jürgen Klabbers-Heimann
689
4-5.1 Eigenschaften und Fertigung von Präzisionsstahlrohren
689
4-5.2 Beispiele für Präzisionsstahlrohre im Automobilbau
693
4-5.2.1 Einspritzleitungen für Dieselmotoren (DEL)
693
4-5.2.2 Stabilisatoren als Beitrag zum Fahrkomfort
695
4-5.2.3 Wellen in der Antriebstechnik
697
4-5.2.4 Airbag dient der Sicherheit
697
4-5.3 Zusammenfassung und Ausblick
698
4-6 Stähle für den Schienenfahrweg
700
Albert Jörg
700
4-6.1 Einleitung
700
4-6.2 Aufgaben der Schiene
701
4-6.3 Anforderungen an das Schienenprofil
702
4-6.4 Anforderungen an die Schienenlänge
703
4-6.5 Anforderungen an die Werkstoffe
704
4-6.6 Bewährte Stähle und deren Herstellungskonzepte
706
4-6.6.1 Anwendung der Legierungstechnik
706
4-6.6.2 Anwendung der Wärmebehandlung
707
4-6.7 Bemessung von Schienenstählen
710
4-6.8 Betriebsverhalten von Schienenstählen
710
4-6.9 Fazit
713
4-7 Nichtrostende Federn
714
Frank Wilke
714
4-8 Zahnstangen für Lenkungen
716
Frank Wilke
716
4-9 Achsen für Eisenbahnen und Straßenbahnen
718
Frank Wilke
718
4-10 Stähle für Auspuff-Flansche von Kraftfahrzeugen
720
Frank Wilke
720
4-11 Einsatzstähle für Kolbenbolzen in Verbrennungsmotoren
721
Frank Wilke
721
4-12 Gebaute Nockenwelle für die Motorsteuerung
722
Frank Wilke
722
4-13 Motorventile aus Edelstahl
723
Frank Wilke
723
4-14 Vorgelegewelle als Teil des Fahrzeuggetriebes
726
Frank Wilke
726
4-15 Exzenterwelle für die Motorsteuerung
729
Frank Wilke
729
4-16 Benzinverteilerleiste in Pkw-Motoren
731
Frank Wilke
731
4-17 Kolben für Anwendung in der Servo-Hydraulik
733
Frank Wilke
733
4-18 Edelstähle für die Luftfahrt
734
Frank Wilke
734
5 Stähle für Offshore-Anwendungen und den Stahlwasserbau – Stähle erschließen die maritime Welt
736
Wolfgang Bleck
736
5-1 Stähle für Offshore-Bauwerke
740
Andreas Thieme
740
5-1.1 Entwicklung der Offshore-Technologie
740
5-1.2 Offshore-Bauten zur Öl- und Gasförderung
741
5-1.2.1 Arbeitsplattformen
741
5-1.2.2 Gründungsstrukturen
742
5-1.2.3 Schwimmende Konstruktionen
744
5-1.2.4 Spezielle Formen der Plattform
746
5-1.2.5 Unterwassertechnologie
749
5-1.2.6 Transport von und zur Plattform
750
5-1.2.7 Installation und Instandhaltung
751
5-1.3 Offshore-Bauten zur Gewinnung regenerativer Energien
752
5-1.3.1 Offshore-Windkraftanlagen
752
5-1.3.2 Gewinnung von Strömungs-, Wellen- und Gezeitenenergie
755
5-1.4 Stahl für den Offshore-Bereich
755
5-1.4.1 Anforderungen an Stahl für Offshore-Anwendungen
756
5-1.4.2 Herstellung von Stahl für Offshore-Anwendungen
757
5-1.4.3 Internationale Normung der Stahlgüten
758
5-1.5 Stahlbedarf für den Offshore-Bereich in der Praxis
762
5-2 Stähle für Hubketten im Stahlwasserbau
764
Thomas Hesse, Ulrike Gabrys
764
5-3 Stähle für Stahlwasserbauverschlüsse
766
Thomas Hesse, Ulrike Gabrys
766
5-4 Nichtrostende Stähle im Flusswasserbau
769
Frank Wilke
769
5-5 Stähle für den Hafenausbau
771
Oliver Hechler, Hans-Uwe Kalle
771
5-5.1 Hafen Hamburg
771
5-5.2 Eurogate-Containerterminal Predöhlkai
771
5-5.3 Schleusenkanal Langwedel
773
5-5.4 Donauhafen Straubing-Sand
774
5-6 Grobbleche aus hochfesten Stählen für den Schiffbau
776
Jörg Maffert
776
6 Stähle für Leitungsrohre – Stahl für die unsichtbare Transport-Infrastruktur
778
Wolfgang Bleck
778
Juliane Mentz, Axel Kulgemeyer
782
6.1 Anwendung von Leitungsrohren
782
6.1.1 Einsatz von Leitungsrohren
782
6.1.2 Normenbasis
785
6.1.3 Typen, Abmessungen und Herstellprozesse von Leitungsrohren
787
6.1.4 Historie
792
6.2 Anforderungen an Leitungsrohre
795
6.2.1 Mechanische Kennwerte und deren Bestimmung
795
6.2.2 Widerstand gegen langlaufende Risse
797
6.2.3 Offshore-Pipelines – mechanisch-technologische Anforderungen
798
6.2.4 Schweißverhalten
800
6.2.5 Korrosionseigenschaften
801
6.2.6 Beschichtungen
804
6.3 Eingesetzte Stähle
805
6.3.1 Stähle für längsnahtgeschweißte Leitungsrohre
805
6.3.2 Stähle für nahtlose Leitungsrohre
807
6.4 Schlussbemerkungen
808
7 Stähle für den Werkzeugbau – Unverzichtbare Werkstoffe für agrarische und industrielle ...
812
Wolfgang Bleck
812
Evelin Ratte
814
7.1 Eigenschaften von Werkzeugstählen
814
7.1.1 Härte
814
7.1.2 Zähigkeit
815
7.1.3 Verschleißbeständigkeit
816
7.2 Einteilung der Werkzeugstähle
816
7.2.1 Kaltarbeitsstähle
817
7.2.2 Warmarbeitsstähle
818
7.2.3 Schnellarbeitsstähle
819
7.3 Einsatzbereiche für Werkzeugstähle
819
7.3.1 Stähle für Schneid- und Stanzwerkzeuge
819
7.3.2 Stähle für Druckgussformen
822
7.3.3 Stähle für Walzen
823
7.3.4 Stähle für die Kunststoffverarbeitung
824
7.3.5 Werkzeuge zur Warmumformung
827
7.3.6 Zerspanungswerkzeuge
829
7.4 Zusammenfassung
830
8 Stähle für die Energietechnik – Hochwarmfeste Stähle für die ressourcenschonende Stromerzeugung
832
Wolfgang Bleck
832
8-1 Thermische Kraftwerke
836
Ulrich Brill
836
8-1.1 Einleitung
836
8-1.2 Anforderungen an Werkstoffe für die Kraftwerkstechnik
838
8-1.3 Hochtemperaturwerkstoffe
841
8-1.4 Nasskorrosionswerkstoffe
849
8-1.5 Zusammenfassung und Ausblick
852
8-2 Stähle für eine Rauchgasentschwefelungsanlage
855
Winfried Heimann
855
8-3 Kesselrohre für den Kraftwerksbau
858
Wolfgang Bleck
858
8-3.1 Einleitung
858
8-3.2 Anforderungen an die Werkstoffe
859
8-3.3 Bewährte Stähle
860
8-3.4 Mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen
860
8-3.5 Einflussgrößen auf die Kriecheigenschaften
863
8-3.6 Zukünftige Entwicklungen
864
8-4 Nichtrostende Rohr-Abhänger für Kraftwerke
865
Frank Wilke
865
9 Stähle für Anwendungen im Haushalt, in der Medizintechnik und im Sportbereich ...
866
Wolfgang Bleck
866
9-1 Stähle für Anwendungen im Haushalt
868
Wolfgang Bleck, Frank Wilke
868
9-1.1 Haushaltsgeräte
868
9-1.2 Haushaltswaren
874
9-1.2.1 Kochgeschirr
874
9-1.2.2 Essbesteck und andere Messer
875
9-2 Stähle für die Medizintechnik
879
Frank Wilke
879
9-2.1 Chirurgische Instrumente
879
9-2.2 Implantate
880
9-3 Stähle für Anwendungen im Spiel- und Sportbereich
882
Wolfgang Bleck, Frank Wilke
882
9-3.1 Spiel- und Sportgeräte
882
9-3.2 Funktionselemente im Sport
883
10 Stähle für Sonderanwendungen – Attraktive Kombination von funktionellen und strukturellen ...
886
Wolfgang Bleck
886
10-1 Stähle für die Elektrotechnik
890
Wolfgang Bleck, Markus Schulte, Frank Wilke
890
10-1.1 Weichmagnetische Stähle
890
10-1.1.1 Nicht kornorientiertes Elektroblech und -band
892
10-1.1.2 Kornorientiertes Elektroblech und -band
895
10-1.1.3 Nichtrostende weichmagnetische Stähle
897
10-1.2 Hartmagnetische Stähle – Dauermagnetwerkstoffe
899
10-1.3 Nichtmagnetisierbare Stähle
900
10-1.4 Stähle mit guter elektrischer Leitfähigkeit
901
10-2 Stähle und Legierungen für Heizleiter
903
Serosh Engineer
903
10-3 Stähle mit definierter Wärmeausdehnung
907
Wolfgang Bleck
907
10-4 Stähle für die Sicherheitstechnik
909
Frank Wilke
909
10-4.1 Bügelschlösser – Bauteile für die Sicherheit
909
10-4.2 Feindraht für Schutzkleidung
910
10-4.3 Nichtrostender Feinstdraht
911
10-4.4 Hitzebeständige Ketten für Zement-Drehrohröfen
911
10-5 Additive Fertigung von Bauteilen aus Stahl
914
Christian Haase
914
10-5.1 Einleitung
914
10-5.2 Verfahren zur additiven Fertigung
915
10-5.3 Prozessbedingte Besonderheiten
916
10-5.4 Eingesetzte Stähle und ihre Anwendungen
917
Zu guter Letzt – Sprüche, Weisheiten, Dummheiten, Mythen zu Eisen und Stahl
920
ANHANG
922
Verzeichnis der im Buch erwähnten Normen
924
Stichwortverzeichnis
932
© 2009-2024 ciando GmbH