Werkstofftechnik

Vorwort des Herausgebers

Inhaltsverzeichnis

Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen

1 Struktur und Eigenschaften der Metalle

1.0 Überblick

1.1 Metallbindung und Gitterstruktur

1.1.0 Übersicht

1.1.1 Wechselwirkung zwischen Atomen

1.1.2 Kristallstruktur der Metalle

1.1.2.1 Der kristalline Zustand (Idealkristall)

1.1.2.2 Gittertypen

1.1.2.3 Realstruktur

1.1.2.4 Gitterstruktur und technische Eigenschaften

1.2 Kristallisation

1.2.0 Übersicht

1.2.1 Phasenumwandlungen

1.2.2 Thermische Analyse

1.2.3 Übergang flüssig–kristallin

1.3 Elastische und plastische Verformung

1.3.0 Übersicht

1.3.1 Mechanische Beanspruchung

1.3.2 Elastische Verformung

1.3.3 Plastische Verformung

1.4 Thermisch aktivierte Vorgänge

1.4.0 Übersicht

1.4.1 Gittervorgänge unter Temperatureinfluss

1.4.2 Diffusion

1.4.3 Erholung und Rekristallisation

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 1

2 Legierungen

2.0 Überblick

2.1 Aufbau der Legierungen

2.1.0 Übersicht

2.1.1 Mischkristall

2.1.2 Überstruktur

2.1.3 Intermetallische Verbindungen

2.1.4 Gefügeaufbau der Legierungen

2.2 Zustandsdiagramme

2.2.0 Übersicht

2.2.1 Begriffe, Einstoffsystem

2.2.2 Zweistoffsysteme (binäre Systeme)

2.2.2.0 Einführung

2.2.2.1 Völlige Löslichkeit im festen Zustand

2.2.2.2 Unlöslichkeit im festen Zustand

2.2.2.3 System mit begrenzter Löslichkeit im festen Zustand – eutektisches System

2.2.2.4 System mit begrenzter Löslichkeit im festen Zustand – peritektisches System

2.2.3 Das Lesen der Zweistoffdiagramme

2.2.3.1 Regeln

2.2.3.2 Beispiele

2.3 Legierungseigenschaften

2.3.0 Übersicht

2.3.1 Tendenzen

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 2

3 Eisen-Kohlenstoff-Legierungen

3.0 Überblick

3.1 Reines Eisen

3.2 Komponente Kohlenstoff

3.3 Allgemeines zum System Eisen-Kohlenstoff

3.4 System Eisen-Eisencarbid (Fe-Fe3C)

3.5 Die Gefügearten des Systems Eisen-Eisencarbid

3.6 Einteilung der Eisenwerkstoffe

3.7 Stabiles System Eisen-Kohlenstoff (Fe-C)

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 3

4 Wärmebehandlung der Eisenwerkstoffe

4.0 Überblick

4.1 Grundlagen der Wärmebehandlung

4.1.0 Übersicht

4.1.1 Erwärmung in das Austenitgebiet (Austenitisierung)

4.1.2 Abkühlung aus dem Austenitgebiet

4.2 Thermische Verfahren

4.2.0 Übersicht

4.2.1 Glühen

4.2.1.1 Diffusionsglühen

4.2.1.2 Grobkornglühen

4.2.1.3 Normalglühen

4.2.1.4 Glühen auf kugelige Carbide

4.2.1.5 Spannungsarmglühen

4.2.1.6 Rekristallisationsglühen

4.2.2 Härten und Anlassen

4.2.3 Vergüten

4.2.4 Randschichthärten

4.3 Thermochemische Verfahren

4.3.0 Übersicht

4.3.1 Einsatzhärten

4.3.2 Nitrieren

4.4 Thermomechanische Verfahren

4.4.0 Übersicht

4.4.1 Verfahrensgrundlagen

4.4.2 Verfahrensvarianten

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 4

5 Eisengusswerkstoffe

5.0 Überblick

5.1 Erstarrung und Gefügeausbildung von Eisengusswerkstoffen

5.1.0 Übersicht

5.1.1 Einteilung der Eisengusswerkstoffe

5.1.2 Schwindung, Lunker, Gasblasen und Seigerung

5.1.3 Gefügeausbildung bei Eisengusswerkstoffen

5.1.3.1 Stabile und metastabile Erstarrung

5.1.3.2 Grundgefüge

5.1.3.3 Der Einfluss von Abkühlgeschwindigkeit und Wandstärke des Gussteiles

5.1.3.4 Graphitformen bei Gusseisen

5.2 Gusseisen mit Lamellengraphit

5.2.0 Übersicht

5.2.1 Erschmelzung und chemische Zusammensetzung

5.2.2 Wärmebehandlung

5.2.3 Eigenschaften und Anwendung

5.3 Grauguss mit Kugelgraphit

5.3.0 Übersicht

5.3.1 Erschmelzung und chemische Zusammensetzung

5.3.2 Wärmebehandlung

5.3.3 Eigenschaften und Anwendung

5.4 Weitere Eisengusswerkstoffe

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 5

6 Eisenknetwerkstoffe

6.0 Überblick

6.1 Stähle – Einteilung und Bezeichnungssysteme

6.1.0 Übersicht

6.1.1 Stahl – Definition

6.1.2 Einteilung der Stähle

6.1.3 Eisenbegleiter und Legierungselemente

6.1.4 Bezeichnung der Stähle

6.2 Stahlgruppen

6.2.0 Übersicht

6.2.1 Baustähle

6.2.2 Baustähle für bestimmte Wärmebehandlungen

6.2.3 Nichtrostende Stähle

6.2.4 Werkzeugstähle

6.2.4.1 Unlegierte und legierte Kaltarbeitsstähle

6.2.4.2 Warmarbeitsstähle

6.2.4.3 Schnellarbeitsstähle

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 6

7 Nichteisenmetalle (NE-Metalle)

7.0 Überblick

7.1 Allgemeines zur Werkstoffbezeichnung

7.1.0 Übersicht

7.1.1 Werkstoff- und Zustandsbezeichnungen nach EN

7.2 Aluminium, Aluminiumlegierungen

7.2.0 Übersicht

7.2.1 Reinaluminium

7.2.1.1 Eigenschaften

7.2.1.2 Anwendung

7.2.2 Aluminiumlegierungen

7.2.2.1 Einteilung, Eigenschaften

7.2.2.2 Wirkung der Legierungselemente

7.2.2.3 Aushärten

7.2.3 Legierungstyp, technische Anwendung

7.3 Kupfer, Kupferlegierungen

7.3.0 Übersicht

7.3.1 Reinkupfer

7.3.2 Kupfer-Zink-Legierungen (Messing)

7.3.3 Kupfer-Zinn-Legierungen

7.4 Magnesium, Magnesiumlegierungen

7.4.0 Übersicht

7.4.1 Reinmagnesium

7.4.2 Magnesiumlegierungen

7.5 Titan, Titanlegierungen

7.5.0 Übersicht

7.5.1 Reintitan

7.5.2 Titanlegierungen

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 7

8 Sinterwerkstoffe

8.0 Überblick

8.1 Grundlagen der Sintertechnik

8.1.0 Übersicht

8.1.1 Pulverherstellung

8.1.2 Formgebung

8.1.3 Sintern

8.1.4 Nachbehandlung

8.2 Eigenschaften, Anwendungsgebiete

8.2.0 Übersicht

8.2.1 Sintermetalle

8.2.2 Gesinterte Carbidhartmetalle (Hartmetalle)

8.2.3 Oxid- und Mischkeramik

8.2.4 Nichtoxidkeramik

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 8

9 Korrosion und Korrosionsschutz

9.0 Überblick

9.1 Grundlagen

9.1.0 Übersicht

9.1.1 Ursachen der Korrosion

9.1.2 Chemische Korrosion

9.1.3 Elektrochemische Korrosion

9.1.4 Passivierung

9.2 Korrosionsarten

9.2.0 Übersicht

9.2.1 Korrosionsarten ohne mechanische Beanspruchung

9.2.1.1 Gleichmäßige und ungleichmäßige Flächenkorrosion

9.2.1.2 Lochkorrosion

9.2.1.3 Spaltkorrosion

9.2.1.4 Bimetallkorrosion (Kontaktkorrosion)

9.2.2 Korrosionsarten mit mechanischer Beanspruchung

9.2.2.1 Spannungskorrosion/Spannungsrisskorrosion

9.2.2.2 Schwingungsrisskorrosion

9.2.2.3 Erosions- und Kavitationskorrosion

9.3 Korrosionsschutz

9.3.0 Übersicht

9.3.1 Aktiver Korrosionsschutz

9.3.1.1 Werkstoffauswahl

9.3.1.2 Korrosionsschutzgerechtes Konstruieren

9.3.1.3 Katodischer Korrosionsschutz

9.3.1.4 Beeinflussung des Korrosionsmediums

9.3.2 Passiver Korrosionsschutz

9.3.2.1 Vorbereitung der Oberfläche

9.3.2.2 Organische Beschichtungen

9.3.2.3 Metallische Überzüge

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 9

10 Kunststoffe

10.0 Überblick

10.1 Struktur von Kunststoffen

10.1.0 Übersicht

10.1.1 Entstehung der Makromoleküle

10.1.2 Räumliche Anordnung der Makromoleküle

10.1.3 Hilfs- und Zusatzstoffe

10.2 Eigenschaften und Verarbeitung von Kunststoffen

10.2.0 Übersicht

10.2.1 Allgemeine Eigenschaften

10.2.2 Thermisch mechanische Eigenschaften von Kunststoffen

10.2.2.1 Einfluss von Struktur und Temperatur

10.2.2.2 Einfluss der Belastungsdauer/-geschwindigkeit

10.3 Verarbeitung von Kunststoffen

10.4 Ausgewählte Kunststoffe

10.4.0 Übersicht

10.4.1 Thermoplaste

10.4.1.1 Polyethylen PE

10.4.1.2 Polypropylen PP

10.4.1.3 Polystyrol PS

10.4.1.4 Polyvinylchlorid PVC

10.4.1.5 Polyethylenterephthalat PET

10.4.1.6 Weitere technische Thermoplaste

10.4.2 Duroplaste

10.4.2.1 Epoxidharz EP

10.4.2.2 Ungesättigtes Polyesterharz UP

10.4.2.3 Polyurethan (vernetzt) PUR

10.4.3 Elastomere

10.4.3.1 Naturkautschuk NR

10.4.3.2 Styrol-Butadien-Kautschuk SBR

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 10

11 Verbundwerkstoffe

11.0 Überblick

11.1 Die Struktur von Verbundwerkstoffen

11.1.0 Übersicht

11.1.1 Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde

11.1.2 Verbundwerkstoffe – ihre Einsatzziele

11.2 Teilchen- und faserverstärkte Verbundwerkstoffe

11.2.0 Übersicht

11.2.1 Teilchenverstärkte Verbundwerkstoffe

11.2.2 Faserverstärkte Verbundwerkstoffe

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 11

12 Werkstoffprüfung

12.0 Überblick

12.1 Grundlagen der Werkstoffprüfung

12.1.0 Übersicht

12.1.1 Werkstoffbeanspruchung

12.1.2 Werkstoffprüfung – Begriff, Aufgaben und Einteilung der Werkstoffprüfverfahren

12.2 Mechanische Werkstoffprüfung

12.2.0 Übersicht

12.2.1 Zugversuch

12.2.1.0 Übersicht

12.2.1.1 Prüfprinzip

12.2.1.2 Versuchsauswertung, Kenngrößen

12.2.1.3 Werkstoffverhalten unter Zugbeanspruchung

12.2.2 Härteprüfung

12.2.2.0 Übersicht

12.2.2.1 Härteprüfung nach Brinell

12.2.2.2 Härteprüfung nach Vickers

12.2.2.3 Härteprüfung nach Rockwell (HRC)

12.2.2.4 Instrumentierte Eindringprüfung – Martenshärte

12.2.2.5 Umwerten von Härtewerten

12.2.3 Zähigkeitsprüfung

12.2.3.0 Übersicht

12.2.3.1 Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy

12.2.4 Bruchmechanische Werkstoffprüfung

12.2.4.1 Linear elastische Bruchmechanik LEBM

12.2.4.2 Fließbruchmechanik FBM

12.2.5 Dauerschwingprüfung

12.2.5.0 Übersicht

12.2.5.1 Dynamische Beanspruchung und Werkstoffverhalten

12.2.5.2 Dauerschwingversuch

12.2.5.3 Das Dauerfestigkeitsdiagramm nach Smith

12.3 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

12.3.0 Übersicht

12.3.1 Durchstrahlungsprüfung

12.3.2 Ultraschallprüfung

12.3.3 Magnetische Prüfverfahren

12.3.3.1 Einführung

12.3.3.2 Magnetpulverprüfung

12.3.3.3 Wirbelstromprüfung

12.4 Gefügeanalyse – Materialographie

12.4.0 Überblick

12.4.1 Makroskopische Untersuchungen

12.4.2 Lichtmikroskopie

12.4.3 Rasterelektronenmikroskopie

12.4.4 Transmissionselektronenmikroskopie

Lernzielorientierter Test zu Kapitel 12

Lösungsteil

Weiterführende Literatur

Auskunfts- und Beratungsstellen

Sachwortverzeichnis