Alu. 16. Auflage 2002 überarbeitete Auflage Grundlagen und Werkstoffe. Aluminium-Verlag Marketing & Kommunikation GmbH

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1 Aluminium-Verlag Marketing & Kommunikation GmbH Alu 16. Auflage 2002 überarbeitete Auflage 2009 Autor: Dr.-Ing. C. Kammer 1 Grundlagen und Werkstoffe

2 Inhaltsverzeichnis 1. Aluminium Bedeutung und Gewinnung Produktion und Verbrauch von Aluminium Gewinnung von Aluminium Primäraluminium Grundlagen Rohstoffe Gewinnung von Aluminiumoxid Erzeugung von Primäraluminium Reinstaluminium Sekundäraluminium Recycling Knetlegierungen Gusslegierungen Aluminium-Vorlegierungen Lieferformen Masseln Masseln aus unlegiertem Aluminium Masseln aus Aluminiumlegierungen Granalien, Grieß, Pulver Formate Flüssigaluminium Herstellung des Vormaterials für die Halbzeugfertigung Schmelzflüssiges Aluminium Schmelzen Gießen Temperaturmessungen Walz- und Pressbarren (Formate) Vertikalstranggießen Horizontalstranggießen Bearbeiten der Barren Bänder, Drähte Gießwalzen Gießen zwischen Stahlbändern Gießen zwischen umlaufenden Raupenkokillen Kontinuierliches Drag-Casting r Gießen zwischen Rad oder Walze und Stahlband Halbzeugähnliche Spezialerzeugnisse Profile aus Rohren und Bändern Sondererzeugnisse für Wärmeaustauscher Wärmegedämmte Verbundprofile 68 Literatur 70 VI

3 2. Eigenschaften von reinem Aluminium Physikalische Eigenschaften Dichte Wärmeausdehnungskoeffizient Spezifische Wärme Elastizitätseigenschaften Elektrische Leitfähigkeit Wärmeleitfähigkeit Verhalten im Magnetfeld Kernphysikalische Eigenschaften Reibungseigenschaften Optische Eigenschaften Mechanische Eigenschaften 99 Literatur Zustandsdiagramme der Aluminiumlegierungen Aluminiumlegierungen Bedeutung des Zustandsschaubildes Zustandsschaubilder des Aluminiums Binäre (Zweistoff-) Systeme Aluminium-Silizium Aluminium-Kupfer Aluminium-Magnesium Aluminium-Mangan Aluminium-Eisen Aluminium-Lithium Aluminium-Zink Aluminium-Titan Weitere binäre Systeme Ternäre (Dreistoff-) Systeme Aluminium-Eisen-Silizium Aluminium-Magnesium-Silizium Aluminium-Kupfer-Magnesium Aluminium-Kupfer-Silizium 126 a3.2.5 Aluminium-Zink-Magnesium Aluminium-Mangan-Eisen Aluminium-Magnesium-Lithium Aluminium-Kupfer-Lithium Aluminium-Titan-Vanadium Höhere Systeme 131 VII

4 Aluminium-Kupfer-Eisen-Magnesium Aluminium-Kupfer-Eisen-Mangan Aluminium-Kupfer-Eisen-Silizium Aluminium-Kupfer-Magnesium-Mangan Aluminium-Kupfer-Magnesium-Silizium Aluminium-Kupfer-Magnesium-Zink Aluminium-Kupfer-Mangan-Silizium Aluminium-Mangan-Eisen-Silizium Aluminium-Mangan-Eisen-Magnesium Aluminium-Magnesium-Eisen-Silizium Aluminium-Magnesium-Mangan-Silizium Aluminium-Magnesium-Mangan-Eisen-Silizium Aluminium-Lithium-Kupfer-Magnesium (Zirkon) Ungleichgewichtsschaubilder System Al-Si System Al-Mn System AIFe 135 Literatur Aufbau der Aluminiumlegierungen Aufbau der naturharten Aluminium-Knetwerkstoffe AIFeSi und Reinaluminium (Reihe lxxx) AIMn-Knetlegierungen (Reihe 3xxx) AIMg- und AIMgMn-Knetlegierungen (Reihe 5xxx) AISi-Knetlegierungen (Reihe 4xxx) Aushärtbare Aluminiumknetlegierungen AIMgSi-Knetlegierungen (Reihe 6xxx) AICuMg- und AlCuSiMn-Knetlegierungen (Reihe 2xxx) AIZnMg-Knetlegierungen (Reihe 7xxx) AIZnMgCu-Knetlegierungen (Reihe 7xxx) Aluminium-Knetlegierungen mit Pb (z.b. Reihen 2xxx, 6xxx) Sonstige Aluminium-Knetlegierungen (Reihe 8xxx) Aufbau der Aluminium-Gusswerkstoffe AlSi-Gusslegierungen (Reihe 44xxx) AISiMg-Gusslegierungen (Reihen 42xxx und 43xxx) AISiCu-Gusslegierungen (Reihen 45xxx und 46xxx) AIMg-Gusslegierungen AICuTi-Gusslegierungen AIZnMg-Gusslegierungen (Reihe 71xxx) Weitere Aluminium-Gusslegierungen 173 Literatur 188 VIII

5 5. Eigenschaften von Aluminium-Legierungen Mechanische Eigenschaften Härte Festigkeit im Zugversuch Druck-, Biege-, Scher- und Torsionsfestigkeit Festigkeitseigenschaften bei höheren Temperaturen Übersicht Anlassbeständigkeit Warmfestigkeitseigenschaften im Kurzzeitversuch Zeitstandverhalten, Kriechen Festigkeitseigenschaften bei tiefen Temperaturen Dauerfestigkeit Grundbegriffe Einfluss des Werkstoffzustandes Einfluss der Beanspruchung Einfluss von Spannungsspitzen (Kerbwirkung) Einfluss von Oberflächenzustand und Umgebung Einfluss des Schweißens Einfluss der Temperatur Festigkeit bei schlagartiger Beanspruchung Bruchverhalten Bruchmechanik Bruchmechanische Kennwerte Andere Kenngrößen Technologische Eigenschaften Abriebfestigkeit Blechumformbarkeit Umformbarkeit bei Strangpress- und Ziehprodukten Spanbarkeit Physikalische Eigenschaften Überblick Dichte Wärmeausdehnungskoeffizient Spezifische Wärme Elastizitätseigenschaften Dämpfungseigenschaften Elektrische Leitfähigkeit Wärmeleitfähigkeit Verhalten im Magnetfeld Kernphysikalische Eigenschaften Reibungseigenschaften Optische Eigenschaften 272 Literatur 273 IX

6 6. Beeinflussung der Eigenschaften durch thermische und mechanische Behandlung Grundlagen Verfestigung Entfestigung Erholung Rekristallisation Einfluss des Umformgrades Einfluss von Begleitelementen Einfluss des Gießverfahrens Einfluss der thermisch-mechanischen Vorgeschichte Weichglühen, Stabilisieren Entspannungsglühen Hochglühen, Homogenisieren Aushärten Lösungsglühen Abschrecken Auslagern Kaltauslagern Warmauslagern Überalterung Rückbildung Einfluss des Umformens auf das Aushärtungsverhalten Kaltumformen und Kaltaushärten Kaltumformen und Warmaushärten Aushärtungsverhalten verschiedener Knetwerkstoffe AlCuMg, AlCuSiMn AlMgSi AlZnMg AlZnMgCu Aushärtungsverhalten verschiedener Gusslegierungen Überlagerung von Entfestigungs- und Ausscheidungsprozessen Reinaluminium [lxxx] Aluminiumlegierungen 354 Literatur 359 X

7 7. Werkstoffentwicklungen Pulvermetallurgisch hergestellte Aluminiumwerkstoffe Verfahrenstechnik Pulverherstellung Aufbereitung der Pulver Formgebung der Pulver Systematik von PM-Werkstoffen Eigenschaften von Aluminiumbasis-PM-Werkstoffen Sinterformteile aus Aluminium Gesinterte Lagerbuchsen Ausscheidungs- und dispersionsgehärtete Aluminiumwerkstoffe Aluminium-Verbundwerkstoffe, MMC Künstliche faser- und teilchenverstärkte Aluminiumverbundwerkstoffe Verstärkungskomponenten für MMC auf Aluminiumbasis Herstellung von MMC's Eigenschaften und Anwendungsbeispiele von MMC »Natürliche«Faserverbundwerkstoffe (Eutektika) Werkstoffverbunde Verbundhalbzeug aus Aluminium mit Metallen Aluminium - Aluminium Stahl - Aluminium Aluminium-Stahl Aluminium-Kupfer Kupferplattierte Aluminiumdrähte und -stangen Stahlplattierte Aluminium-Strangpressprofile Sonstiges metallplattiertes Aluminiumhalbzeug Verbundelemente aus Aluminium und anderen Metallen Verbundhalbzeug aus Aluminium und Nichtmetallen Aluminium-Holz, -Papier, -Karton Aluminium-Kunststoff/Textilien Körperschallgedämpfte Aluminiumbänder / Farbaluminium Sandwich-Bauelemente Sandwich-Bauelemente für geringere Beanspruchung Sandwich-Bauelemente für hohe Beanspruchung Aluminium-Lithium-Legierungen Aluminiumschäume Schaumherstellung Verarbeitung von Metallschäumen Eigenschaften Anwendung von Aluminiumschäumen Aluminide 455 Literatur 457 X I

8 8. Chemisches Verhalten von Aluminium Aluminiumoberfläche Bildung von Oxid- und Deckschichten unter Umgebungseinfluss Natürliche Oxidschichten an Luft Oxidische Deckschichten unter Witterungseinfluss Deckschichten durch Leitungs- oder Naturwässer Verstärkung der natürlichen Oxidschicht Korrosion Grundlagen Einflüsse auf die Korrosion Legierungselemente, Beimengungen Thermische oder mechanische Behandlungen Oberflächenbeschaffenheit Begriffe, Korrosionsarten Begriffe Korrosion ohne mechanische Beanspruchung Korrosion unter mechanischer Beanspruchung Korrosionsschutz Deckschicht Oberflächenschutz Inhibitoren Chemisches Verhalten gegenüber anderen Stoffen Stoffe und Verhalten Prüfen der chemischen Beständigkeit Prüfmethodik Prüfverfahren Gesundheitliche Unbedenklichkeit 548 Literatur 550 XII

9 9. Werkstoffbezeichnungen nach Legierungszusammensetzungen und mechanischen Kennwerten Werkstoffbezeichnungen Begriff»Aluminium« Bezeichnung nach Herkunft oder Reinheit Bezeichnungen nach Verarbeitung oder Lieferform Knetwerkstoffe EN AW Gusswerkstoffe EN AC Vorlegierungen EN AM Blockmetalle EN AB Legierungsbezeichnungen nach chemischer Zusammensetzung bzw. Nummernkombinationen Bezeichnung nach chemischer Zusammensetzung Knetlegierungen EN AW Gusslegierungen EN AC Vorlegierungen EN AM Blockmetalle EN AB Bezeichnungen nach Nummernkombinationen Knetlegierungen EN AW Gusslegierungen EN AC Vorlegierungen EN AM Blockmetalle EN AB Bezeichnung der Werkstoffzustände Aluminiumknetlegierungen Gusslegierungen Bezeichnung nach der Aushärtbarkeit Bezeichnung nach der Anwendung Werkstoffauswahl für Sondereinsatzzwecke Genormte mechanische Werkstoffkennwerte Normenübersicht 582 Literatur 588 XIII

10 10. Werkstoffprüfung und Gütesicherung Prüfen der chemischen Zusammensetzung Allgemeines Probenahme und Probenvorbereitung Automatische Schnellanalyse Referenzanalysen Betriebsmittelüberwachung Spezielle Methoden für Nichtmetalle Qualität und Wirtschaftlichkeit Untersuchung des Gefüges Makroskopische Untersuchungen Lichtmikroskopische Untersuchungen an Mikroschliffen Probenvorbereitung Schliffpräparation Gefügeentwicklung durch Ätzen Untersuchungsverfahren der Gefügestrukturanalyse Elektronenmikroskopische Untersuchungen Mikrosonde Prüfen von Hüttenerzeugnissen, Halbzeug und Gussstücken Prüfumfang, Probenahme Prüfziele, Verfahren Oberflächenprüfung Zerstörungsfreies Prüfen auf innere Fehler Zerstörendes Prüfen auf innere Fehler Prüfung des Werkstoffzustandes über Leitfähigkeitsmessungen Prüfung der mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur (RT) Zugfestigkeit, 0,2%-Dehngrenze, Bruchdehnung Härteprüfung Druckfestigkeit, 0,2%-Stauchgrenze, Bruchstauchung Prüfen sonstiger mechanischer Eigenschaften bei Raumtemperatur Prüfen der Dauerfestigkeit Prüfung von Schweißverbindungen und Schweißnähten Gütesicherung Gütesicherung für Halbzeuge und Gussstücke Gütesicherung bei der Weiterverarbeitung 629 Literatur 630 XIV

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