Werkstofftechnik

1 - Vorwort des Herausgebers [Seite 6]
2 - Inhaltsverzeichnis [Seite 9]
3 - Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen [Seite 16]
4 - 1 Struktur und Eigenschaften der Metalle [Seite 20]
4.1 - 1.0 Überblick [Seite 20]
4.2 - 1.1 Metallbindung und Gitterstruktur [Seite 20]
4.2.1 - 1.1.0 Übersicht [Seite 20]
4.2.2 - 1.1.1 Wechselwirkung zwischen Atomen [Seite 21]
4.2.3 - 1.1.2 Kristallstruktur der Metalle [Seite 26]
4.2.3.1 - 1.1.2.1 Der kristalline Zustand (Idealkristall) [Seite 26]
4.2.3.2 - 1.1.2.2 Gittertypen [Seite 29]
4.2.3.3 - 1.1.2.3 Realstruktur [Seite 33]
4.2.3.4 - 1.1.2.4 Gitterstruktur und technische Eigenschaften [Seite 37]
4.3 - 1.2 Kristallisation [Seite 40]
4.3.1 - 1.2.0 Übersicht [Seite 40]
4.3.2 - 1.2.1 Phasenumwandlungen [Seite 41]
4.3.3 - 1.2.2 Thermische Analyse [Seite 43]
4.3.4 - 1.2.3 Übergang flüssig-kristallin [Seite 44]
4.4 - 1.3 Elastische und plastische Verformung [Seite 49]
4.4.1 - 1.3.0 Übersicht [Seite 49]
4.4.2 - 1.3.1 Mechanische Beanspruchung [Seite 49]
4.4.3 - 1.3.2 Elastische Verformung [Seite 50]
4.4.4 - 1.3.3 Plastische Verformung [Seite 51]
4.5 - 1.4 Thermisch aktivierte Vorgänge [Seite 57]
4.5.1 - 1.4.0 Übersicht [Seite 57]
4.5.2 - 1.4.1 Gittervorgänge unter Temperatureinfluss [Seite 58]
4.5.3 - 1.4.2 Diffusion [Seite 58]
4.5.4 - 1.4.3 Erholung und Rekristallisation [Seite 62]
4.5.4.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 1 [Seite 68]
5 - 2 Legierungen [Seite 70]
5.1 - 2.0 Überblick [Seite 70]
5.2 - 2.1 Aufbau der Legierungen [Seite 70]
5.2.1 - 2.1.0 Übersicht [Seite 70]
5.2.2 - 2.1.1 Mischkristall [Seite 71]
5.2.3 - 2.1.2 Überstruktur [Seite 72]
5.2.4 - 2.1.3 Intermetallische Verbindungen [Seite 73]
5.2.5 - 2.1.4 Gefügeaufbau der Legierungen [Seite 74]
5.3 - 2.2 Zustandsdiagramme [Seite 75]
5.3.1 - 2.2.0 Übersicht [Seite 75]
5.3.2 - 2.2.1 Begriffe, Einstoffsystem [Seite 76]
5.3.3 - 2.2.2 Zweistoffsysteme (binäre Systeme) [Seite 77]
5.3.3.1 - 2.2.2.0 Einführung [Seite 77]
5.3.3.2 - 2.2.2.1 Völlige Löslichkeit im festen Zustand [Seite 79]
5.3.3.3 - 2.2.2.2 Unlöslichkeit im festen Zustand [Seite 80]
5.3.3.4 - 2.2.2.3 System mit begrenzter Löslichkeit im festen Zustand - eutektisches System [Seite 80]
5.3.3.5 - 2.2.2.4 System mit begrenzter Löslichkeit im festen Zustand - peritektisches System [Seite 83]
5.3.4 - 2.2.3 Das Lesen der Zweistoffdiagramme [Seite 84]
5.3.4.1 - 2.2.3.1 Regeln [Seite 84]
5.3.4.2 - 2.2.3.2 Beispiele [Seite 84]
5.4 - 2.3 Legierungseigenschaften [Seite 87]
5.4.1 - 2.3.0 Übersicht [Seite 87]
5.4.2 - 2.3.1 Tendenzen [Seite 88]
5.4.2.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 2 [Seite 91]
6 - 3 Eisen-Kohlenstoff-Legierungen [Seite 92]
6.1 - 3.0 Überblick [Seite 92]
6.2 - 3.1 Reines Eisen [Seite 92]
6.3 - 3.2 Komponente Kohlenstoff [Seite 94]
6.4 - 3.3 Allgemeines zum System Eisen-Kohlenstoff [Seite 95]
6.5 - 3.4 System Eisen-Eisencarbid (Fe-Fe3C) [Seite 96]
6.6 - 3.5 Die Gefügearten des Systems Eisen-Eisencarbid [Seite 100]
6.7 - 3.6 Einteilung der Eisenwerkstoffe [Seite 104]
6.8 - 3.7 Stabiles System Eisen-Kohlenstoff (Fe-C) [Seite 105]
6.8.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 3 [Seite 107]
7 - 4 Wärmebehandlung der Eisenwerkstoffe [Seite 109]
7.1 - 4.0 Überblick [Seite 109]
7.2 - 4.1 Grundlagen der Wärmebehandlung [Seite 109]
7.2.1 - 4.1.0 Übersicht [Seite 110]
7.2.2 - 4.1.1 Erwärmung in das Austenitgebiet (Austenitisierung) [Seite 112]
7.2.3 - 4.1.2 Abkühlung aus dem Austenitgebiet [Seite 114]
7.3 - 4.2 Thermische Verfahren [Seite 127]
7.3.1 - 4.2.0 Übersicht [Seite 127]
7.3.2 - 4.2.1 Glühen [Seite 127]
7.3.2.1 - 4.2.1.1 Diffusionsglühen [Seite 129]
7.3.2.2 - 4.2.1.2 Grobkornglühen [Seite 129]
7.3.2.3 - 4.2.1.3 Normalglühen [Seite 130]
7.3.2.4 - 4.2.1.4 Glühen auf kugelige Carbide [Seite 131]
7.3.2.5 - 4.2.1.5 Spannungsarmglühen [Seite 133]
7.3.2.6 - 4.2.1.6 Rekristallisationsglühen [Seite 134]
7.3.3 - 4.2.2 Härten und Anlassen [Seite 136]
7.3.4 - 4.2.3 Vergüten [Seite 140]
7.3.5 - 4.2.4 Randschichthärten [Seite 144]
7.4 - 4.3 Thermochemische Verfahren [Seite 148]
7.4.1 - 4.3.0 Übersicht [Seite 148]
7.4.2 - 4.3.1 Einsatzhärten [Seite 150]
7.4.3 - 4.3.2 Nitrieren [Seite 154]
7.5 - 4.4 Thermomechanische Verfahren [Seite 158]
7.5.1 - 4.4.0 Übersicht [Seite 158]
7.5.2 - 4.4.1 Verfahrensgrundlagen [Seite 159]
7.5.3 - 4.4.2 Verfahrensvarianten [Seite 160]
7.5.3.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 4 [Seite 162]
8 - 5 Eisengusswerkstoffe [Seite 164]
8.1 - 5.0 Überblick [Seite 164]
8.2 - 5.1 Erstarrung und Gefügeausbildung von Eisengusswerkstoffen [Seite 164]
8.2.1 - 5.1.0 Übersicht [Seite 164]
8.2.2 - 5.1.1 Einteilung der Eisengusswerkstoffe [Seite 165]
8.2.3 - 5.1.2 Schwindung, Lunker, Gasblasen und Seigerung [Seite 166]
8.2.4 - 5.1.3 Gefügeausbildung bei Eisengusswerkstoffen [Seite 170]
8.2.4.1 - 5.1.3.1 Stabile und metastabile Erstarrung [Seite 170]
8.2.4.2 - 5.1.3.2 Grundgefüge [Seite 171]
8.2.4.3 - 5.1.3.3 Der Einfluss von Abkühlgeschwindigkeit und Wandstärke des Gussteiles [Seite 173]
8.2.4.4 - 5.1.3.4 Graphitformen bei Gusseisen [Seite 175]
8.3 - 5.2 Gusseisen mit Lamellengraphit [Seite 178]
8.3.1 - 5.2.0 Übersicht [Seite 178]
8.3.2 - 5.2.1 Erschmelzung und chemische Zusammensetzung [Seite 178]
8.3.3 - 5.2.2 Wärmebehandlung [Seite 180]
8.3.4 - 5.2.3 Eigenschaften und Anwendung [Seite 181]
8.4 - 5.3 Grauguss mit Kugelgraphit [Seite 184]
8.4.1 - 5.3.0 Übersicht [Seite 184]
8.4.2 - 5.3.1 Erschmelzung und chemische Zusammensetzung [Seite 184]
8.4.3 - 5.3.2 Wärmebehandlung [Seite 186]
8.4.4 - 5.3.3 Eigenschaften und Anwendung [Seite 189]
8.5 - 5.4 Weitere Eisengusswerkstoffe [Seite 191]
8.5.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 5 [Seite 196]
9 - 6 Eisenknetwerkstoffe [Seite 198]
9.1 - 6.0 Überblick [Seite 198]
9.2 - 6.1 Stähle - Einteilung und Bezeichnungssysteme [Seite 198]
9.2.1 - 6.1.0 Übersicht [Seite 198]
9.2.2 - 6.1.1 Stahl - Definition [Seite 199]
9.2.3 - 6.1.2 Einteilung der Stähle [Seite 202]
9.2.4 - 6.1.3 Eisenbegleiter und Legierungselemente [Seite 205]
9.2.5 - 6.1.4 Bezeichnung der Stähle [Seite 210]
9.3 - 6.2 Stahlgruppen [Seite 217]
9.3.1 - 6.2.0 Übersicht [Seite 217]
9.3.2 - 6.2.1 Baustähle [Seite 217]
9.3.3 - 6.2.2 Baustähle für bestimmte Wärmebehandlungen [Seite 223]
9.3.4 - 6.2.3 Nichtrostende Stähle [Seite 227]
9.3.5 - 6.2.4 Werkzeugstähle [Seite 232]
9.3.5.1 - 6.2.4.1 Unlegierte und legierte Kaltarbeitsstähle [Seite 235]
9.3.5.2 - 6.2.4.2 Warmarbeitsstähle [Seite 237]
9.3.5.3 - 6.2.4.3 Schnellarbeitsstähle [Seite 238]
9.3.5.3.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 6 [Seite 241]
10 - 7 Nichteisenmetalle (NE-Metalle) [Seite 242]
10.1 - 7.0 Überblick [Seite 242]
10.2 - 7.1 Allgemeines zur Werkstoffbezeichnung [Seite 243]
10.2.1 - 7.1.0 Übersicht [Seite 243]
10.2.2 - 7.1.1 Werkstoff- und Zustandsbezeichnungen nach EN [Seite 243]
10.3 - 7.2 Aluminium, Aluminiumlegierungen [Seite 245]
10.3.1 - 7.2.0 Übersicht [Seite 245]
10.3.2 - 7.2.1 Reinaluminium [Seite 246]
10.3.2.1 - 7.2.1.1 Eigenschaften [Seite 246]
10.3.2.2 - 7.2.1.2 Anwendung [Seite 247]
10.3.3 - 7.2.2 Aluminiumlegierungen [Seite 247]
10.3.3.1 - 7.2.2.1 Einteilung, Eigenschaften [Seite 247]
10.3.3.2 - 7.2.2.2 Wirkung der Legierungselemente [Seite 248]
10.3.3.3 - 7.2.2.3 Aushärten [Seite 250]
10.3.4 - 7.2.3 Legierungstyp, technische Anwendung [Seite 253]
10.4 - 7.3 Kupfer, Kupferlegierungen [Seite 257]
10.4.1 - 7.3.0 Übersicht [Seite 257]
10.4.2 - 7.3.1 Reinkupfer [Seite 257]
10.4.3 - 7.3.2 Kupfer-Zink-Legierungen (Messing) [Seite 259]
10.4.4 - 7.3.3 Kupfer-Zinn-Legierungen [Seite 262]
10.5 - 7.4 Magnesium, Magnesiumlegierungen [Seite 263]
10.5.1 - 7.4.0 Übersicht [Seite 263]
10.5.2 - 7.4.1 Reinmagnesium [Seite 264]
10.5.3 - 7.4.2 Magnesiumlegierungen [Seite 264]
10.6 - 7.5 Titan, Titanlegierungen [Seite 265]
10.6.1 - 7.5.0 Übersicht [Seite 265]
10.6.2 - 7.5.1 Reintitan [Seite 266]
10.6.3 - 7.5.2 Titanlegierungen [Seite 267]
10.6.3.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 7 [Seite 267]
11 - 8 Sinterwerkstoffe [Seite 269]
11.1 - 8.0 Überblick [Seite 269]
11.2 - 8.1 Grundlagen der Sintertechnik [Seite 269]
11.2.1 - 8.1.0 Übersicht [Seite 270]
11.2.2 - 8.1.1 Pulverherstellung [Seite 270]
11.2.3 - 8.1.2 Formgebung [Seite 270]
11.2.4 - 8.1.3 Sintern [Seite 271]
11.2.5 - 8.1.4 Nachbehandlung [Seite 273]
11.3 - 8.2 Eigenschaften, Anwendungsgebiete [Seite 273]
11.3.1 - 8.2.0 Übersicht [Seite 274]
11.3.2 - 8.2.1 Sintermetalle [Seite 274]
11.3.3 - 8.2.2 Gesinterte Carbidhartmetalle (Hartmetalle) [Seite 275]
11.3.4 - 8.2.3 Oxid- und Mischkeramik [Seite 275]
11.3.5 - 8.2.4 Nichtoxidkeramik [Seite 277]
11.3.5.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 8 [Seite 278]
12 - 9 Korrosion und Korrosionsschutz [Seite 279]
12.1 - 9.0 Überblick [Seite 279]
12.2 - 9.1 Grundlagen [Seite 279]
12.2.1 - 9.1.0 Übersicht [Seite 279]
12.2.2 - 9.1.1 Ursachen der Korrosion [Seite 280]
12.2.3 - 9.1.2 Chemische Korrosion [Seite 280]
12.2.4 - 9.1.3 Elektrochemische Korrosion [Seite 281]
12.2.5 - 9.1.4 Passivierung [Seite 283]
12.3 - 9.2 Korrosionsarten [Seite 284]
12.3.1 - 9.2.0 Übersicht [Seite 284]
12.3.2 - 9.2.1 Korrosionsarten ohne mechanische Beanspruchung [Seite 285]
12.3.2.1 - 9.2.1.1 Gleichmäßige und ungleichmäßige Flächenkorrosion [Seite 285]
12.3.2.2 - 9.2.1.2 Lochkorrosion [Seite 285]
12.3.2.3 - 9.2.1.3 Spaltkorrosion [Seite 286]
12.3.2.4 - 9.2.1.4 Bimetallkorrosion (Kontaktkorrosion) [Seite 286]
12.3.3 - 9.2.2 Korrosionsarten mit mechanischer Beanspruchung [Seite 287]
12.3.3.1 - 9.2.2.1 Spannungskorrosion/Spannungsrisskorrosion [Seite 287]
12.3.3.2 - 9.2.2.2 Schwingungsrisskorrosion [Seite 287]
12.3.3.3 - 9.2.2.3 Erosions- und Kavitationskorrosion [Seite 288]
12.4 - 9.3 Korrosionsschutz [Seite 289]
12.4.1 - 9.3.0 Übersicht [Seite 289]
12.4.2 - 9.3.1 Aktiver Korrosionsschutz [Seite 290]
12.4.2.1 - 9.3.1.1 Werkstoffauswahl [Seite 290]
12.4.2.2 - 9.3.1.2 Korrosionsschutzgerechtes Konstruieren [Seite 291]
12.4.2.3 - 9.3.1.3 Katodischer Korrosionsschutz [Seite 291]
12.4.2.4 - 9.3.1.4 Beeinflussung des Korrosionsmediums [Seite 292]
12.4.3 - 9.3.2 Passiver Korrosionsschutz [Seite 293]
12.4.3.1 - 9.3.2.1 Vorbereitung der Oberfläche [Seite 293]
12.4.3.2 - 9.3.2.2 Organische Beschichtungen [Seite 293]
12.4.3.3 - 9.3.2.3 Metallische Überzüge [Seite 295]
12.4.3.3.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 9 [Seite 298]
13 - 10 Kunststoffe [Seite 299]
13.1 - 10.0 Überblick [Seite 299]
13.2 - 10.1 Struktur von Kunststoffen [Seite 299]
13.2.1 - 10.1.0 Übersicht [Seite 300]
13.2.2 - 10.1.1 Entstehung der Makromoleküle [Seite 300]
13.2.3 - 10.1.2 Räumliche Anordnung der Makromoleküle [Seite 303]
13.2.4 - 10.1.3 Hilfs- und Zusatzstoffe [Seite 307]
13.3 - 10.2 Eigenschaften und Verarbeitung von Kunststoffen [Seite 308]
13.3.1 - 10.2.0 Übersicht [Seite 308]
13.3.2 - 10.2.1 Allgemeine Eigenschaften [Seite 309]
13.3.3 - 10.2.2 Thermisch mechanische Eigenschaften von Kunststoffen [Seite 311]
13.3.3.1 - 10.2.2.1 Einfluss von Struktur und Temperatur [Seite 311]
13.3.3.2 - 10.2.2.2 Einfluss der Belastungsdauer/-geschwindigkeit [Seite 318]
13.4 - 10.3 Verarbeitung von Kunststoffen [Seite 320]
13.5 - 10.4 Ausgewählte Kunststoffe [Seite 322]
13.5.1 - 10.4.0 Übersicht [Seite 323]
13.5.2 - 10.4.1 Thermoplaste [Seite 323]
13.5.2.1 - 10.4.1.1 Polyethylen PE [Seite 323]
13.5.2.2 - 10.4.1.2 Polypropylen PP [Seite 324]
13.5.2.3 - 10.4.1.3 Polystyrol PS [Seite 325]
13.5.2.4 - 10.4.1.4 Polyvinylchlorid PVC [Seite 325]
13.5.2.5 - 10.4.1.5 Polyethylenterephthalat PET [Seite 326]
13.5.2.6 - 10.4.1.6 Weitere technische Thermoplaste [Seite 327]
13.5.3 - 10.4.2 Duroplaste [Seite 328]
13.5.3.1 - 10.4.2.1 Epoxidharz EP [Seite 328]
13.5.3.2 - 10.4.2.2 Ungesättigtes Polyesterharz UP [Seite 329]
13.5.3.3 - 10.4.2.3 Polyurethan (vernetzt) PUR [Seite 330]
13.5.4 - 10.4.3 Elastomere [Seite 331]
13.5.4.1 - 10.4.3.1 Naturkautschuk NR [Seite 331]
13.5.4.2 - 10.4.3.2 Styrol-Butadien-Kautschuk SBR [Seite 332]
13.5.4.2.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 10 [Seite 333]
14 - 11 Verbundwerkstoffe [Seite 334]
14.1 - 11.0 Überblick [Seite 334]
14.2 - 11.1 Die Struktur von Verbundwerkstoffen [Seite 334]
14.2.1 - 11.1.0 Übersicht [Seite 334]
14.2.2 - 11.1.1 Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde [Seite 335]
14.2.3 - 11.1.2 Verbundwerkstoffe - ihre Einsatzziele [Seite 339]
14.3 - 11.2 Teilchen- und faserverstärkte Verbundwerkstoffe [Seite 340]
14.3.1 - 11.2.0 Übersicht [Seite 340]
14.3.2 - 11.2.1 Teilchenverstärkte Verbundwerkstoffe [Seite 341]
14.3.3 - 11.2.2 Faserverstärkte Verbundwerkstoffe [Seite 345]
14.3.3.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 11 [Seite 352]
15 - 12 Werkstoffprüfung [Seite 353]
15.1 - 12.0 Überblick [Seite 353]
15.2 - 12.1 Grundlagen der Werkstoffprüfung [Seite 353]
15.2.1 - 12.1.0 Übersicht [Seite 353]
15.2.2 - 12.1.1 Werkstoffbeanspruchung [Seite 354]
15.2.3 - 12.1.2 Werkstoffprüfung - Begriff, Aufgaben und Einteilung der Werkstoffprüfverfahren [Seite 356]
15.3 - 12.2 Mechanische Werkstoffprüfung [Seite 359]
15.3.1 - 12.2.0 Übersicht [Seite 359]
15.3.2 - 12.2.1 Zugversuch [Seite 359]
15.3.2.1 - 12.2.1.0 Übersicht [Seite 359]
15.3.2.2 - 12.2.1.1 Prüfprinzip [Seite 360]
15.3.2.3 - 12.2.1.2 Versuchsauswertung, Kenngrößen [Seite 363]
15.3.2.4 - 12.2.1.3 Werkstoffverhalten unter Zugbeanspruchung [Seite 370]
15.3.3 - 12.2.2 Härteprüfung [Seite 375]
15.3.3.1 - 12.2.2.0 Übersicht [Seite 375]
15.3.3.2 - 12.2.2.1 Härteprüfung nach Brinell [Seite 377]
15.3.3.3 - 12.2.2.2 Härteprüfung nach Vickers [Seite 379]
15.3.3.4 - 12.2.2.3 Härteprüfung nach Rockwell (HRC) [Seite 381]
15.3.3.5 - 12.2.2.4 Instrumentierte Eindringprüfung - Martenshärte [Seite 383]
15.3.3.6 - 12.2.2.5 Umwerten von Härtewerten [Seite 385]
15.3.4 - 12.2.3 Zähigkeitsprüfung [Seite 386]
15.3.4.1 - 12.2.3.0 Übersicht [Seite 386]
15.3.4.2 - 12.2.3.1 Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy [Seite 388]
15.3.5 - 12.2.4 Bruchmechanische Werkstoffprüfung [Seite 393]
15.3.5.1 - 12.2.4.1 Linear elastische Bruchmechanik LEBM [Seite 395]
15.3.5.2 - 12.2.4.2 Fließbruchmechanik FBM [Seite 398]
15.3.6 - 12.2.5 Dauerschwingprüfung [Seite 403]
15.3.6.1 - 12.2.5.0 Übersicht [Seite 403]
15.3.6.2 - 12.2.5.1 Dynamische Beanspruchung und Werkstoffverhalten [Seite 404]
15.3.6.3 - 12.2.5.2 Dauerschwingversuch [Seite 406]
15.3.6.4 - 12.2.5.3 Das Dauerfestigkeitsdiagramm nach Smith [Seite 415]
15.4 - 12.3 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung [Seite 419]
15.4.1 - 12.3.0 Übersicht [Seite 419]
15.4.2 - 12.3.1 Durchstrahlungsprüfung [Seite 420]
15.4.3 - 12.3.2 Ultraschallprüfung [Seite 424]
15.4.4 - 12.3.3 Magnetische Prüfverfahren [Seite 429]
15.4.4.1 - 12.3.3.1 Einführung [Seite 429]
15.4.4.2 - 12.3.3.2 Magnetpulverprüfung [Seite 430]
15.4.4.3 - 12.3.3.3 Wirbelstromprüfung [Seite 433]
15.5 - 12.4 Gefügeanalyse - Materialographie [Seite 437]
15.5.1 - 12.4.0 Überblick [Seite 437]
15.5.2 - 12.4.1 Makroskopische Untersuchungen [Seite 437]
15.5.3 - 12.4.2 Lichtmikroskopie [Seite 438]
15.5.4 - 12.4.3 Rasterelektronenmikroskopie [Seite 443]
15.5.5 - 12.4.4 Transmissionselektronenmikroskopie [Seite 446]
15.5.5.1 - Lernzielorientierter Test zu Kapitel 12 [Seite 447]
16 - Lösungsteil [Seite 449]
17 - Weiterführende Literatur [Seite 465]
18 - Auskunfts- und Beratungsstellen [Seite 465]
19 - Sachwortverzeichnis [Seite 466]