Aluminium-Verlag. r\ yj* ^JA. r*\ ^-A. 15. Auflage. Dr. Catrin Kammer. Herausgeber: Aluminium-Zentrale Düsseldorf. Band 1: Grundlagen und Werkstoffe

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1 Aluminium-Verlag ^JA r\ D G yj* r\ r^ r*\ ^-A 15. Auflage Dr. Catrin Kammer Herausgeber: Aluminium-Zentrale Düsseldorf Band 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 Bearbeitung der Barren Bänder, Drähte Gießwalzen Gießen zwischen Stahlbändern Gießen zwischen umlaufenden Raupenkokillen Gießen zwischen Rad oder Walze oder Stahlband 44 Literatur zu Kapitel 1 46 V

3 Eigenschaften von reinem Aluminium Physikalische Eigenschaften Dichte Wärmeausdehnungskoeffizient Spezifische Wärme Elastizitätseigenschaften Elektrische Leitfähigkeit Wärmeleitfähigkeit Verhalten im Magnetfeld Kernphysikalische Eigenschaften Reibungseigenschaften Optische Eigenschaften Mechanische Eigenschaften 66 Literatur zu Kapitel 2 68

4 Zustandsdiagramme der Aluminium-Legierungen 1 Aluminiumlegierungen 71 2 Bedeutung des Zustandsschaubildes 71 3 Zustandsschaubilder des Aluminiums Binäre (Zweistoff-) Systeme Aluminium-Silicium Aluminium-Kupfer Aluminium-Magnesium Aluminium-Mangan Aluminium-Eisen Aluminium-Lithium Aluminium-Zink Aluminium-Titan Weitere binäre Systeme Ternäre (Dreistoff-) Systeme Aluminium-Eisen-Silicium Aluminium-Magnesium-Silicium Aluminium-Kupfer-Magnesium Aluminium-Kupfer-Silicium Aluminium-Zink-Magnesium Aluminium-Mangan-Eisen Aluminium-Magnesium-Lithium Aluminium-Kupfer-Lithium Höhere Systeme Ungleichgewichtsschaubilder 98 Literatur zu Kapitel 3 100

5 Aufbau der Aluminiumlegierungen 103 Aufbau der naturharten Aluminium-Knetwerkstoffe AlFeSi und Reinaluminium AIMn-Knetlegierungen AlMg- und AlMgMn-Knetlegierungen 105 Aushärtbare Aluminiumlegierungen AlMgSi-Knetlegierungen AICuMg- und AICuSiMn-Knetlegierungen AlZnMg-Knetlegierungen AlZnMgCu-Knetlegierungen Aluminium-Knetlegierungen mit Pb 114 Sonstige Aluminium-Knetlegierungen 114 Aufbau der Aluminium-Gußwerkstoffe AISi-Gußlegierungen AISiMg-Gußlegierungen AISiCu-Gußlegierungen AlMg-Gußlegierungen AICuTi-Gußlegierungen AlZnMg-Gußlegierungen Weitere Aluminium-Gußlegierungen 122 Literatur zu Kapitel 4 123

6 5. Eigenschaften von Aluminiumlegierungen Mechanische Eigenschaften Härte Festigkeit im Zugversuch Druck-, Biege-, Scher- und Torsionsversuch Festigkeitseigenschaften bei höheren Temperaturen Übersicht Anlaßbeständigkeit Warmfestigkeitseigenschaften im Kurzzeitversuch Zeitstandverhalten Festigkeitseigenschaften bei tieferen 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 196 Literatur zu Kapitel IX

7 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 einer Umformung auf das Aushärtungsverhalten Kaltumformen und Kaltaushärten Kaltumformen und Warmaushärten Aushärtungsverhalten verschiedener Knetwerkstoffe AICuMg, AICuSiMn AlMgSi AlZnMg AlZnMgCu Aushärtungsverhalten verschiedener Gußlegierungen Überlagerung von Entfestigungs- und Ausscheidungsprozessen Reinaluminium Aluminiumlegierungen 257 Literatur zu Kapitel X

8 Neue Werkstoffentwicklungen Aluminium - Verbundwerkstoffe Künstliche faser- und teilchenverstärkte Aluminiumverbundwerkstoffe Verstärkungskomponenten für MMC auf Aluminiumbasis Herstellung von MMC's Eigenschaften und Anwendungsbeispiele von MMC's Natürliche" Faserverbundwerkstoffe - Eutektika Pulvermetallurgisch hergestellte dispersionshärtende Aluminiumwerkstoffe Verfahrenstechnik Eigenschaften ausgewählter PM-Legierungen Aluminium - Lithium - Legierungen Schaumaluminium 308 Literatur zu Kapitel 7 312

9 Chemisches Verhalten von Aluminium Aluminiumoberfläche Bildung von Oxid- und Deckschichten unter Umgebungseinfluß Natürliche Oxidschichten an Luft Oxidische Deckschichten unter Witterungseinfluß Deckschichten durch Leitungs- oder Naturwasser Verstärkung der natürlichen Oxidschicht Korrosion Grundlagen Einflüsse auf die Korrosion Legierungselemente, Beimengungen Thermische oder mechanische Behandlungen Oberflächenbeschaffenheit 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 385 Literatur zu Kapitel 8 388

10 Werkstoffbezeichnungen und mechanische Werkstoff kenn werte Werkstorfbezeichnungen Begriff Aluminium" Bezeichnung nach Herkunft oder Reinheit Bezeichnung nach Verarbeitung und Lieferform Bezeichnung nach der chemischen Zusammensetzung und damit verwendete Zustandsbezeichnungen Zusammensetzung Werkstoffzustand Numerisches Bezeichnungssystem mit Werkstoffnummern Bezeichnung nach DIN T Bezeichnung nach DIN EN Bezeichnung nach der Aushärtbarkeit Bezeichnung nach der Anwendung Werkstoffauswahl für Sonderzwecke Genormte mechanische Werkstoffkennwerte Normenübersicht Aluminium-Knethalbzeug Aluminiumguß 460 Literatur zu Kapitel 9 478

11 Werkstoffprüfung und Gütesicherung Prüfen der chemischen Zusammensetzung Allgemeines Probenahme und Probenvorbereitung Automatische Schnellanalyse Referenzanalysen Untersuchung des Gefüges Makroskopische Untersuchungen Lichtmikroskopische Untersuchungen an Mikroschliffen Elektronenmikroskopische Untersuchungen Mikrosonde Prüfung von Hüttenerzeugnissen, Halbzeug, Gußstücken Prüfumfang, Probenahme Prüfziele, Verfahren Oberflächenprüfung Zerstörungsfreies Prüfen auf innere Fehler Zerstörendes Prüfen auf innere Fehler Prüfen des Werkstoffzustandes über Leitfähigkeitsmessungen Prüfung der mechanischen Eigenschaften bei RT Zugfestigkeit, 0.2%-Dehngrenze, Bruchdehnung Härteprüfung Druckfestigkeit, 0.2%-Stauchgrenze, Bruchstauchung Prüfung sonstiger mechanischer Eigenschaften bei RT Prüfung der Dauerfestigkeit Prüfen von Schweißverbindungen und Schweißnähten Gütesicherung Gütesicherung für Halbzeug und Gußstücke Gütesicherung bei der Weiterverarbeitung 522 Literatur zu Kapitel

12 Anhang A Anhang: Zusammensetzungen und Gegenüberstellung vergleichbarer Aluminiumwerkstoffe 535 Anhang 1 Werkstoffe nach DIN 537 Anhang 2 Nichtgenormte deutsche Gußwerkstoffe 548 Anhang 3 Werkstoffe nach Werkstoffleistungsblättern 549 Anhang 4 Werkstoffe nach dem Internationalen Legierungsregister und der AA-Liste Gußlegierungen 554 Anhang 5 Gegenüberstellung internationaler Werkstoffbezeichnungen 584 Anhang 6 Gegenüberstellung von Zustandsbezeichnungen 592 Anhang 7 Werkstoffe für den Automobilbau 596 Anhang 8 Lager- und Sinterwerkstoffe 598 Anhang 9 Gegenüberstellung deutscher Firmen- und Markenbezeichnungen Stichwortverzeichnis 607 XV