Spezielle. Werkstoffkunde der Stähle. für Studium und Praxis

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Ute Lehmann
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1 Institut für Eisenhüttenkunde der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen Wolfgang Bleck (Hrsg.) Spezielle Werkstoffkunde der Stähle für Studium und Praxis Autoren: S. Angel, A. Bäumer, M. Blumbach, U. Brill, S. Dziallach, 0. Greven, A. Hempsch, S. Hoffmann, J. Imlau, C. Kiesen, C. Keul, C. Lesch, U. Lorenz, L. Muders, S. Münstermann, K. Phiu-On, U. Prahl, W. Püttgen, E. Ratte, F. Thönnesscn, S. Trute, M. Titova, M. Weißenberg, B. Zeislmair Koordination und Layout: M. Sparrer und M. Titova

2 Inhaltsverzeichnis 1 SYSTEMATIK DER STÄHLE Europäische Normung Einteilung der Stähle nach Hauptgüteklassen Unlegierte Stähle Nicht rostende Stähle Andere legierte Stähle Bezeichnungssystem für Stähle Bezeichnung nach Verwendungszweck sowie mechanischen und physikalischen Eigenschaften Bezeichnung nach der chemischen Zusammensetzung Bezeichnung der Stähle mit Werkstoffnummern 9 2 WIRKUNG DER LEGIERUNGSELEMENTE Begriffe Lösung im Eisengitter Beeinflussung von Phasengleichgewichten Beeinflussen von Phasen Umwandlung Beeinflussung der physikalischen Eigenschaften Elektromagnetische Eigenschaften Diffusion Stapelfehlerenergie Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften E-Modul Streckgrenze Mechanismen der Festigkeitssteigerung Zugfestigkeit und Biegewechselfestigkeit Verschleiß Zähigkeit Allgemeine Wirkung der Legierungselemente auf die mechanischen Eigenschaften Wirkung auf technologische Eigenschaften Wärmebehandlung Zerspanbarkeit 33

3 Wirkung auf Korngrenzen Segregation Einfluss einzelner Legierungselemente auf die Eigenschaften von Eisenwerkstoffen Kohlenstoff Silizium Zusammenfassung der Legierungsmöglichkeiten, Wirkungen, Gehalte und Beispiele: Mangan Phosphor Schwefel Chrom Nickel Molybdän Kupfer Kobalt Wolfram Niob Titan Vanadium Aluminium Stickstoff Bor Literatur 55 3 STAHLGRUPPEN Unlegierte Baustähle Allgemeines Anforderungen an die Gebrauchseigenschaften Maßnahmen zur Einstellung der geforderten Eigenschaften Kennzeichnung der Stahlsorten Anwendungsbeispiele Stähle für Warm- und Kaltband mit guter Umformbarkeit Anforderungen an Stähle für Warm- und Kaltband Herstellung von Warm- und Kaltband Stahlsorten im Fahrzeugbau Stähle für die Kalt-Massivumformung Vergütungsstähle Anforderungen an Vergütungsstähle 104

4 3.4.2 Ausscheidungshärtende ferritisch-perlitische (AFP-) Stähle Höchstfeste Stähle Höchstfeste Vergütungsstähle Höchstfeste martensitaushärtende Stähle Höchstfester Stahldraht Stähle für Oberflächenhärtung Verfahrensübersicht Einsatzhärten Härtungsgefüge des Einsatzhärtens und Substratwerkstoffe Kontrolle der Umwandlung Nitrieren und Nitrocarburieren Härtungsgefüge des Nitrierens und Substratwerkstoffe Kinetik des Nitrierens Wcrkzeugstähle Einteilung und Anforderungen von Werkzeugstählen Kaltarbeitsstähle Warrnarbeitsstähle Schnellarbeitsstähle Kunststoffformenstähle Das Elektroschlackeumschmelzverfahren (ESU) Oberflächenbehandlung von Werkzeugstählen Warmfeste Stähle Einleitung Kenngrößen der Hochtemperatunverkstoffe und ihre Prüfung Kaltverformung Korngröße, Korngrenzen und Kornform Reinheitsgrad Kaltzähe Stähle Material- und Gebrauchseigenschaften Arten kaltzäher Stähle Automatenstähle Nichtrostende Stähle Einleitung Nichtrostende Chromstähle Einteilung der nichtrostenden Stähle nach ihrem Gefüge Hitze- und zunderbeständige Stähle Wälzlagerstähle Anforderungen und Eigenschaften 261

5 6.5 Metallographie qii Lichtmikroskopie REM TEM Weißlichkonfokalmikroskop Texturmessungen Begriffe Nachweis von Texturen Darstellung von Texturen Entstehung von Texturen Texturen im Warmband Texturen im Kaltband Texturen und Eigenschaften Literatur NUMERISCHE SIMULATION IN DER WERKSTOFFTECHNIK Thermodynamische Modellierung Semi-empirische Modellierung Physikalische Modellierung Kontinuumsmechanik Thermomechanische Modellierung Werkstoffversagen und Bruchmechanik Anwendungsbeispiele Berechnung von Carbonitrid-Ausscheidungen in Einsatzstählen Ermittlung von bruchmechanischen Kennwerten mittels C(T)-Proben Kantenfehler beim Warmwalzen von Maschinenbaustahl Mechanische Eigenschaften von geglühten Mehrphasen-Stählen Literatur SONDERVERFAHREN Thixoforming Verfahrenspotentiale Thixoforming von Stahl Werkstoffe Herstellung metallischer Schäume Einleitung Herstellungstechniken 512

6 8.2.3 Anwendungsgebiete Eigenschaften von Schäumen Literatur ABKÜRZUNGEN, FORMELZEICHEN 524

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