Inhaltsverzeichnis. Vorwort...5

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1 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Vorwort Einleitung und Grundbegriffe Lernziele Bedeutung der Werkstoffkunde Werkstoffe und Produktfunktionalität Werkstoffe und Produktqualität Werkstoffe und Produktlebensdauer Werkstoffe und Kosten Werkstoffe und Herstellkosten Werkstoffe und Betriebskosten Werkstoffe und Entsorgungskosten Werkstoff, Fertigung und Konstruktion Werkstoff und Fertigung Fertigung und Konstruktion Werkstoff und Konstruktion Simultaneous Engineering Grundbegriffe Leitfragen Elastische Verformung Plastische Verformung Zähigkeit und Sprödigkeit Aufgaben zur Selbstüberprüfung Aufgaben Musterlösungen Aufbau von Werkstoffen Lernziele Atombau und Periodensystem Leitfragen Atombau Chemische Elemente Die Elektronenhülle Periodensystem der Elemente Bindungen Leitfragen Übersicht über die Bindungsarten Ionenbindung Kovalente Bindung Metallische Bindung Sekundäre Bindungen Bindungspotential und Bindungskräfte Gitterstrukturen Leitfragen Überblick über Gitterstrukturen Das krz-gitter Das hdp-gitter Das kfz-gitter Gleitsysteme Kristallgitter und Werkstoffeigenschaften

2 Inhalt Isotropie und Anisotropie Umformbarkeit Allotropie Gitterbaufehler Leitfragen Übersicht über Gitterbaufehler Punktdefekte Versetzungen Korngrenzen Volumendefekte Gitterbaufehler und Werkstoffeigenschaften Entstehung von Gefügestrukturen Leitfragen Der Kristallisationsvorgang Diffusion Phasendiagramme Unlöslichkeit im festen Zustand Vollständige Löslichkeit im festen Zustand Eutektische Systeme Ausscheidungshärtung Weitere Phasendiagramme Das Hebelgesetz Aufgaben zur Selbstüberprüfung Aufgaben Musterlösungen Mechanische Werkstoffeigenschaften Lernziele Dehnung und Spannung Belastungsarten Leitfragen Einführung Zugbelastung Druckbelastung Schub- oder Scherbelastung Zusammenhang Zug, Druck und Schub Mechanische Werkstoffkennwerte Der Zugversuch Leitfragen Versuchsdurchführung und -auswertung Druck und Schubkennwerte Risszähigkeit Leitfragen Risszähigkeit Werkstoffermüdung Leitfragen Wöhlerkurven Mechanismen der Materialermüdung Rissfortschrittskurven Härteprüfung Leitfragen Härteprüfung nach VICKERS Härteprüfung nach BRINELL Härteprüfung nach ROCKWELL Allgemeine Betrachtungen zur Härte

3 Inhaltsverzeichnis Kerbschlagbiegeversuch Leitfragen Versuchsdurchführung und -auswertung Temperatureinflüsse Leitfragen Spezifische Wärmekapazität Spezifische Wärmeleitfähigkeit Wärmeausdehnung Festigkeit und Temperatur Kriechen Korrosion Leitfragen Chemische Korrosion Elektrochemische Korrosion Korrosionsarten Reibung und Verschleiß Leitfragen Reibungs- und Verschleißkennwerte Reibung und Verschleiß als Systemeigenschaften Bedeutung der Werkstoffkennwerte Leitfragen Kennwert Fließgrenze Kennwert Festigkeit Kennwert E-Modul Kennwert Bruchdehnung Kennwert Risszähigkeit Kennwert Dauer-/Zeitfestigkeit Kennwert Härte Ausblick: Weitere Werkstoffkennwerte und Prüfverfahren Aufgaben zur Selbstüberprüfung Aufgaben Musterlösungen Eisenwerkstoffe Lernziele Herstellung und Struktur von Eisenwerkstoffen Leitfragen Herstellung von Stahl und Gusseisen Gitterstrukturen von Eisen Eisen-Kohlenstoff-Diagramm (EKD) Abkühlung eines untereutektoiden Stahls (C < 0,02%) Abkühlung eines eutektoiden Stahls (C = 0,8%) Abkühlung eines untereutektoiden Stahls mit C > 0,02% Abkühlung eines übereutektoiden Stahls (C = 1,2%) Wärmebehandlungsverfahren für Stähle Leitfragen Glühverfahren für Stähle Normalglühen oder Normalisieren Weichglühen Grobkornglühen Rekristallisationsglühen Diffusionsglühen (Homogenisieren) Spannungsarmglühen Härten und Vergüten von Stahl Martensitische Härtung

4 Inhalt Vergüten Randschichthärtung Einsatzhärtung Nitrieren Gebräuchliche Eisenwerkstoffe Leitfragen Stahlarten Legierungselemente Einteilung der Stähle nach DIN EN Einteilung nach Einsatzgebiet Gusseisentypen Bezeichnung von Eisenwerkstoffen Stahlkurznamen (EN ) Kurznamen für Gusswerkstoffe (DIN EN 1560) Werkstoffnummern (DIN EN ) Aufgaben zur Selbstüberprüfung Aufgaben Musterlösungen Nichteisenmetalle Lernziele Übersicht Leichtmetalle Leitfragen Aluminium Reinaluminium Naturharte Aluminiumlegierungen Ausscheidungshärtbare Aluminiumlegierungen Al-Gusslegierungen Eloxieren Magnesium Reinmagnesium Magnesiumlegierungen Titan Reintitan α-titan β-titan α-β-titan Leichtbaueignung von Werkstoffen Schwermetalle Leitfragen Kupfer und Kupferlegierungen Reinkupfer Messing Bronze Nickel und Nickellegierungen Reinnickel Hochwarmfeste Nickellegierungen Hochschmelzende Metalle Hartmetalle Aufgaben zur Selbstüberprüfung Aufgaben Musterlösungen

5 Inhaltsverzeichnis 6 Keramische Werkstoffe Lernziele Leitfragen Besonderheiten keramischer Werkstoffe Einsatzgebiete für Keramiken Keramikverarbeitung (Sintern) Hochleistungskeramiken Übersicht: Keramische Werkstoffe Silikatkeramik Oxidkeramik Nichtoxidkeramik Hochleistungskeramiken im Vergleich Konstruieren mit Keramik Aufgaben zur Selbstüberprüfung Aufgaben Musterlösungen Kunststoffe Lernziele Aufbau von Kunststoffen Leitfragen Monomere, Polymere Additionspolymerisation als Kettenreaktion Additionspolymerisation als Stufenreaktion Kondensationspolymerisation Einfluss der Monomerstruktur auf die Polymereigenschaften Thermoplaste, Elastomere, Duromere Morphologie Zuschlagstoffe Eigenschaften von Kunststoffen Leitfragen Thermische Eigenschaften Zugversuch an Kunststoffen Kriechen von Kunststoffen Viskoelastizität Gebräuchliche Kunststoffe Leitfragen Thermoplaste Teilkristalline Thermoplaste Amorphe Thermoplaste Duromere Elastomere Kunststoffverarbeitung Leitfragen Extrusion Thermoformen Spritzguss Übersicht: Weitere Verarbeitungsverfahren Kunststoffrecycling Leitfragen Werkstoffliches Recycling Rohstoffliches Recycling Energetisches Recycling Schlussfolgerungen Aufgaben zur Selbstüberprüfung

6 Inhalt Aufgaben Musterlösungen Verbundwerkstoffe Lernziele Leitfragen Klassifizierung der Verbundwerkstoffe Polymer-Verbundwerkstoffe Beispiele für Polymer-Verbundwerkstoffe Faserverstärkte Kunststoffe Auswahl des Matrixmaterials Verstärkungsform Faserarten Anisotropie Aufgaben zur Selbstüberprüfung Aufgaben Musterlösungen Werkstoffauswahl Lernziele Einleitung Werkstoffspezifikationen Vorgehensweise Gebrauchseigenschaften Ver- und Bearbeitungseigenschaften Umweltverträglichkeit Informationsquellen Methoden der Entscheidungsfindung Nutzwertanalyse Performance-Indices Wirtschaftlichkeitsvergleich Ökobilanzen und ganzheitliche Bilanzen Werkstoffgerechtes Konstruieren Anhang 1 Quantenmechanisches Atommodell und Periodensystem Anhang 2 Miller sche Indizes Anhang 3 Schrauben- und gemischte Versetzungen Anhang 4 Bezeichnungssysteme für Werkstoffe A4.1 Werkstoffkennzeichnung durch Nummern A4.2 Bezeichnungssysteme für Eisenwerkstoffe nach DIN EN und A4.3 Bezeichnung von Nichteisenmetallen A4.4 Bezeichnung von Polymerwerkstoffen Anhang 5 Werkstoffkennwerte Literaturverzeichnis Stichwortverzeichnis

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4.3.2 System mit völliger Löslichkeit im festen Zustand 82 4.3.3 System mit teilweiser Löslichkeit im festen Zustand 83 4.3. Inhalt Vorwort 1 Werkstoffe und Hilfsstoffe 1 2 Struktur und Eigenschaften der Metalle 3 2.1 Atomarer Aufbau, Kristallsysteme, Gitterfehler 3 2.1.1 Das Atom 3 2.1.2 Die atomaren Bindungsarten 4 2.1.3 Kristallsysteme

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