CARL HANSER VERLAG. Burkhard Heine. Werkstoffprüfung Ermittlung von Werkstoffeigenschaften

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1 CARL HANSER VERLAG Burkhard Heine Werkstoffprüfung Ermittlung von Werkstoffeigenschaften

2 Inhaltsverzeichnis 1 Strahlung und Wellen Elektronenstrahlung Erzeugung von Elektronenstrahlung Unelastische Wechselwirkung von Elektronenstrahlung Röntgenstrahlung Erzeugung von Röntgenstrahlung Unelastische Wechselwirkung von Röntgenstrahlung Gammastrahlung Erzeugung von Gammastrahlung Unelastische Wechselwirkung von Gammastrahlung Neutronenstrahlung Erzeugung von Neutronenstrahlung Unelastische Wechselwirkung von Neutronenstrahlung Elastische Wechselwirkung von Strahlung Streuung von Röntgen- und Gammastrahlung an Elektronen Streuung von Elektronen- und Neutronenstrahlung an Elektronen Schallwellen Erzeugung von Ultraschallwellen Ausbreitung von Ultraschallwellen in einem idealen Stoff Ausbreitung von Ultraschallwellen in einem realen Stoff Kristallstruktur und Gitterparameter Analyse mit Röntgenstrahlung Bereitstellen einer monochromatischen Röntgenstrahlung Durchführung von Beugungsuntersuchungen Analyse mit Korpuskularstrahlung Feinstrukturanalyse mit Elektronenstrahlung Feinstrukturanalyse mit Neutronenstrahlung Chemische Zusammensetzung Lichtspektroskopie Atomabsorptionsspektroskopie Atomemissionsspektroskopie Röntgenspektroskopie Elektronenstrahlmikroanalyse Röntgenfluoreszenzanalyse Zustandsänderungstemperaturen Analyse von Wärmetönungen Thermische Analyse

3 8 Inhaltsverzeichnis Differenzial-Thermoanalyse Analyse von Volumenänderungen Kristallgitterfehler Lichtmikroskopische Darstellung Probennahme Herstellung des Anschliffs Gefügebewertung Elektronenmikroskopische Darstellung Abgrenzung Rasterelektronenmikroskop (REM) Transmissionselektronenmikroskop (TEM) Kavitäten Penetrationsverfahren Wirbelstromverfahren Potenzialsondenverfahren Streuflussverfahren Thermographie Holographische Ultraschallfeldabbildung Durchstrahlung Durchschallung Thermophysikalische Eigenschaften Dichte und thermischer Ausdehnungskoeffizient Dichte Thermischer Ausdehnungskoeffizient Thermische Leitfähigkeit Spezifischer elektrischer Widerstand Permeabilität oder magnetische Induktion Permeabilität dia- und paramagnetischer Werkstoffe Magnetische Induktion ferromagnetischer Werkstoffe Quasistatische Beanspruchung kerbfreier Strukturen Zugversuch Versuchsanordnung Versuchsablauf Versuchsergebnis s-e-kurve s w -f-kurve Versuchsergebnis bei anisotropem Verformungsverhalten Zugversuch bei höheren Temperaturen (Warm-Zugversuch) Interferometrische Ermittlung der elastischen Konstanten Druckversuch Versuchsanordnung Versuchsablauf

4 Inhaltsverzeichnis Versuchsergebnis s-e-kurve s w -e-kurve Druckversuch bei höheren Temperaturen (Warm-Druckversuch) Abschätzen der Knickgefahr bei zunehmendem Schlankheitsgrad Torsionsversuch Versuchsanordnung Versuchsablauf Elastische Verformung Elastisch/plastische Verformung Versuchsergebnis Torsionsversuch bei höheren Temperaturen (Warm-Torsionsversuch) Biegeversuch Versuchsanordnung Versuchsablauf Elastische Verformung Elastisch/plastische Verformung Versuchsergebnis Härteprüfung Quasistatisch ablaufende Eindringhärteprüfverfahren Härteprüfverfahren nach Brinell Härteprüfverfahren nach Vickers Härteprüfverfahren nach Knoop Härteprüfverfahren nach Rockwell Vergleich der nach verschiedenen Verfahren ermittelten Härtewerte untereinander sowie mit der Zugfestigkeit Dynamisch ablaufende Härteprüfverfahren Dynamisch ablaufende Härteprüfung mit fast reiner elastischer Verformung des Werkstücks Dynamisch ablaufende Härteprüfung mit merklicher plastischer Verformung des Werkstücks Warm-Härteprüfung Statische Beanspruchung kerbfreier Strukturen Zeitstandversuch Versuchsanordnung Versuchsdurchführung Versuchsergebnis e-t-kurven Zeitstandschaubild Lebensdauerabschätzungen Entspannungsversuch Versuchsanordnung Versuchsdurchführung Versuchsergebnis

5 10 Inhaltsverzeichnis 10 Wechselnde mechanische Beanspruchung kerbfreier Strukturen Versuchsanordnung Versuchsdurchführung Spannungskontrollierte Versuchsdurchführung Dehnungskontrollierte Versuchsdurchführung Versuchsergebnis Spannungskontrollierte Versuchsdurchführung Dehnungskontrollierte Versuchsdurchführung Mathematische Beschreibung Statistische Bewertung der Versuchsergebnisse Einflüsse auf das Versuchsergebnis Quantitative Beschreibung zähigkeitsreduzierender Einflüsse Grundlagen Unidirektionale mechanische Beanspruchung Theoretische Beanspruchung Bruchbegünstigende Wirkung von Kerben/Rissen bei linearelastischem Werkstoffverhalten Bruchbegünstigende Wirkung von Kerben/Rissen bei elastoplastischem Werkstoffverhalten Temperaturabhängigkeit des Bruchverhaltens rissbehafteter Strukturen in Abhängigkeit vom Werkstoff Wechselnd belastete Bauteile Ermittlung von Übergangstemperaturen bei unidirektionaler mechanischer Beanspruchung Kerbschlagbiegeversuch Probengeometrie und Versuchsanordnung Versuchsdurchführung Versuchsergebnis Instrumentierter Kerbschlagbiegeversuch Versuchsanordnung Versuchsdurchführung Versuchsergebnis Bauteilsimulierende Versuche Großzugversuche Fallgewichtsversuch Rissauffangversuch nach Robertson Bauteilversuch Bruchmechanische Versuche Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte bei quasi-linearelastischem Proben- und Bauteilverhalten Ermittlung bruchmechanischer Kennwerte bei elastoplastischem Proben- und Bauteilverhalten Temperaturabhängigkeit von K, d und J bei Werkstoffen mit einen Spröde/Zäh-Übergangsverhalten

6 Inhaltsverzeichnis Instabilwerden eines zunächst stabil wachsenden Risses Abschätzung des stabilen Risswachstums bei wechselnd belasteten Bauteilen Probengeometrie und Versuchsanordnung Versuchsdurchführung Versuchsergebnis Laterale und normale Relativbewegung von Kontaktpartnern Grundlagen Reibung Adhäsion Haftreibungskoeffizient Verformung, Furchung Bewegungsreibungskoeffizient Verschleiß Ermittlung des Reibungs- und Verschleißverhaltens Gleit-/Roll-/Wälz- und Bohrkontakte Versuchsanordnungen Versuchsdurchführung Versuchsergebnis Erosion durch Gleitschleifen, Strahlen, Tropfenschlag, Kavitation Versuchsanordnungen Versuchsdurchführungen Versuchsergebnis Ermittlung der Korrosionssensibilität Grundlagen Äußere Korrosion Innere Korrosion Phasengrenzreaktionen Geschwindigkeit der elektrochemischen Phasengrenzreaktionen und deren Beeinflussung Homogene Mischelektrode Heterogene Mischelektrode Elementbildung Risskorrosion Erosionskorrosion Korrosionsprüfungen Korrosionsuntersuchungen Korrosionsprüfungen Korrosionsuntersuchungen Grundlegendes Gleichmäßige Flächenkorrosion ( homogene Mischelektrode) Ungleichmäßige (Muldenkorrosion) bis lokalisierte Korrosion (Lochkorrosion, interkristalline Korrosion) Korrosion durch Elementbildung Risskorrosion Erosionskorrosion Literaturverzeichnis Sachwortverzeichnis