Aluminium- Taschenbuch

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1 Aluminium-Verlag Aluminium- Taschenbuch 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 Bearbeiten der Barren Bänder, Drähte Gießwalzen Gießen zwischen Stahlbändern Gießen zwischen umlaufenden Raupenkokillen Kontinuierliches Drag-Casting Gießen zwischen Rad oder Walze und Stahlband 50 Literatur 52

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 75 Literatur 76

4 3. Zustandsdiagramme der Aluminiumlegierungen Aluminiumlegierungen Bedeutung des Zustandsschaubildes Zustandsschaubilder des Aluminiums Binäre (Zweitstoff-)Systeme 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 Aluminium-Titan-Vanadium Höhere Systeme Ungleichgewichtsschaubilder 108 Literatur 110

5 4. Aufbau der Aluminium-Legierungen Aufbau der naturharten Aluminium-Knetwerkstoffe AlFeSi und Reinaluminium AIMn-Knetlegierungen AlMg- und AlMgMn-Knetlegierungen Aushärtbare Aluminiumknetlegierungen AlMgSi-Knetlegierungen AICuMg- und AICuSiMn-Knetlegierungen AlZnMg-Knetlegierungen AlZnMgCu-Knetlegierungen Aluminium-Knetlegierungen mit Pb Sonstige Aluminium-Knetlegierungen Aufbau der Aluminium-Gußwerkstoffe AISi-Gußlegierungen AISiMg-Gußlegierungen AISiCu-Gußiegierungen AlMg-Gußlegierungen AICuTi-Gußlegierungen AlZnMg-Gußlegierungen Weitere Aluminium-Gußlegierungen 137 Literatur 138

6 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 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 215 Literatur 216

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 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 AICuMg, AICuSiMn AlMgSi AlZnMg AlZnMgCu Aushärtungsverhalten verschiedener Gußlegierungen Überlagerung von Entfestigungs- und Ausscheidungsprozessen Reinaluminium Aluminiumlegierungen Superplastizität 285 Literatur 287

8 7. Neue Werkstoffentwicklungen Aluminium-Verbundwerkstoffe, MMC Künstliche faser- und teilchenverstärkte Aluminiumverbundwerkstoffe Verstärkungskomponenten für MMC auf Aluminiumbasis Hersteilung von MMC's Eigenschaften und Anwendungsbeispiele von MMC »Natürliche«Faserverbundwerkstoffe (Eutektika) Pulvermetallurgisch hergestellte dispersionshärtende Aluminiumwerkstoffe Verfahrenstechnik Eigenschaften ausgewählter PM-Legierungen Aluminium-Lithium-Legierungen Schaumaluminium Aluminide 342 Literatur 344

9 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 und 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 421 Literatur 423

10 9. Werkstoffbezeichnungen nach Legierungszusammensetzungen und mechanischen Kennwerten Werkstoffbezeichnungen Bezeichnung nach Herkunft oder Reinheit Bezeichnung nach Verarbeitung oder Lieferform Bezeichnung nach der chemischen Zusammensetzung und damit verwendete Zustandsbezeichnungen Zusammensetzung Werkstoffzustand Numerisches Bezeichnungssystem mit Werkstoffnummern Bezeichnung nach DIN 17007, Teil Bezeichnungen nach DIN EN Bezeichnung nach der Aushärtbarkeit Bezeichnung nach der Anwendung Werkstoffauswahl für Sondereinsatzzwecke Genormte mechanische Werkstoffkennwerte Normenübersicht Aluminium-Knethalbzeug Aluminiumguß 489 Literatur 504

11 10. 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 Prüfen von Hüttenerzeugnissen, Halbzeug und Gußstücken Prüfumfang, Probenahme Prüfziele, Verfahren Oberflächenprüfung Zerstörungsfreies 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 548 Literatur 549

12 Anhang Zusammensetzung und Gegenüberstellung vergleichbarer Aluminiumwerkstoffe 561 Anhang 1 Werkstoffe nach DIN und DIN EN 564 Anhang 2 Nichtgenormte deutsche Gußwerkstoffe 592 Anhang 3 Werkstoffe nach Werkstoffleistungsblättern 593 Anhang 4 Werkstoffe nach dem internationalen Legierungsregister und der AA-Liste Gußlegierungen 599 Anhang 5 Gegenüberstellung internationaler Werkstoffbezeichnungen 628 Anhang 6 Gegenüberstellung von Zustandsbezeichnungen 636 Anhang 7 Werkstoffe für den Automobilbau 645 Anhang 8 Lager- und Sinterwerkstoffe 648 Anhang 9 Gegenüberstellung deutscher Firmen- und Markenbezeichnungen 652 Anhang 10 Kennzeichnung von Aluminium und Aluminiumlegierungen 659 Anhang 11 Organisationen und Verbände 660 Anhang 12 Bezeichnungen nach dem Internationalen Einheitensystem 664 XV

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