EUROPA-FACHBUCHREIHE für Metall berufe

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1 lü i/c LEHRMITTEL EUROPA-FACHBUCHREIHE für Metall berufe Werkstofftech n i k für Metallbauberufe von Dr. Eckhard Ignatowitz Mit Eigenschafts- und Maßtabellen sowie Bearbeitungsrichtwerten für - Werkstoffe - Halbzeuge - Normteile - Hilfsstoffe - Bauteile - 5. Auflage VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG Düsselberger Straße Haan-Gruiten Europa-Nr: 15414

2 Inhaltsverzeichnis Werkstofftechnik 1 Übersicht und Einteilung Rohstoffe, Werkstoffe, Hilfsstoffe Einteilung der Werkstoffe 11 2 Werkstoffeigenschaften Physikalische Eigenschaften Mechanisch-technische Eigenschaften Fertigungstechnische Eigenschaften Chemisch-technische Eigenschaften Umwelt-Eigenschaften 15 3 Roheisengewinnung und Stahlherstellung Chemische Grundlagen der Metallgewinnung Eisenerze Roheisengewinnung im Hochofen Roheisenerzeugung durch Direktreduktions-Verfahren Stahlherstellung mit dem Sauerstoff-Aufblasverfahren Stahlherstellung mit dem Elektrostahlverfahren Nachbehandlung des flüssigen Stahls Vergießen des flüssigen Stahls 21 Übersicht: Roheisengewinnung und Stahlherstellung Vorgänge im Werkstoff bei der Metallherstellung 23 4 Verarbeitung zu Stahlerzeugnissen Warmwalzen Strangpressen Rohrherstellung Kaltumformen 26 5 Kurzbezeichnung der Stähle und Gusseisenwerkstoffe Kurznamen für Stähle ' Kurznamen für Gusseisenwerkstoffe Die alten Kurznamen für Stähle und Gusseisenwerkstoffe Werkstoffnummern für Stähle, Stahlguss und Gusseisenwerkstoffe 33 6 Die wichtigsten Stähle und Gusseisenwerkstoffe Einteilung der Stähle und Gusseisenwerkstoffe Stähle und Gusseisenwerkstoffe Unlegierte Baustähle Schweißgeeignete Feinkornbaustähle Wetterfeste Baustähle Stähle für Bleche und Band Nichtrostende Stähle Maschinenbaustähle Werkzeugstähle Gusseisenwerkstoffe Stahlguss 44 7 Stahlerzeugnisse Langerzeugnisse aus Stahl Warmgewalzte Stäbe (Stabstähle) Warmgewalzte Profile (Formstähle, Profilstähle, Träger) Geschweißte Profile (Wabenträger) Stahlhohlprofile und Stahlrohre Kaltprofile Rahmen-Hohlprofile (RP-Profile) aus Stahl für Fenster,Türen, Geländer Flacherzeugnisse aus Stahl Stahl-Ausbauerzeugnisse Betonstabstahl und Betonstahlmatten Stahldraht und Drahterzeugnisse Schmiedeeiserne Zier-Bauteile 53 8 Der innere Aufbau der Metalle Gefüge und kristalline Struktur Die Kristallgittertypen der Metalle Der reale kristalline Aufbau Kristalline Struktur und Eigenschaften Gefüge und Eigenschaften Gefügearten der Eisen-Werkstoffe Schmelz- und Erstarrungsverhalten der Metalle, Zustandsschaubilder Das Eisen-Kohlenstoff- Zustandsschaubild 62 9 Wärmebehandlung der Stähle und Gusseisenwerkstoffe Glühen Härten Arbeitsschritte Gittervorgänge und Gefügeveränderungen beim Härten Zeit-Temperatur-Umwandlungschaubild (ZTU-Schaubild) 9.3 Vergüten Verfahren zum Härten der Randzone... 72

3 9.5 Wärmebehandlung der Baustähle für den Stahlbau und das Bauwesen Wärmebehandlung der Vergütungsstähle Wärmebehandlung der Werkzeugstähle Wärmebehandlung der nichtrostenden Stähle Wärmebehandlung der Stähle für Randzonenhärtung WerkstoffkundlichesWissen beim Verarbeiten derwerkstoffe Vorgänge beim Umformen Biegeumformen (Kaltverformung) Schmieden Spanen Schweißen Wichtige Schweißverfahren Werkstoffkundliche Gesichtspunkte beim Schweißen Löten Kleben Schraubenverbindungen Aluminium und Aluminiumlegierungen Aluminium-Herstellung Eigenschaften und Verwendung Aluminium-Werkstoffarten Kurzbezeichnung von Al-Werkstoffen Härten von Aluminiumlegierungen Genormte Aluminiumwerkstoffe Aluminium-Halbzeuge Verarbeitung von Al-Werkstoffen Fügen von Aluminiumbauteilen Kupfer und Kupferlegierungen Kupfer-Gewinnung Allgemeine Eigenschaften und Verwendung von Kupfer Unlegierte Kupfersorten Niedrig legierte Kupferwerkstoffe Kupfer-Zink-Legierungen (Messing) Kupfer-Zinn-Legierungen und Kupfer-Zinn-Mehrstofflegierungen Kupfer-Nickel-Legierungen und Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen Kupfer-Aluminium-Legierungen Weitere technisch wichtige Metalle Zink und Zinklegierungen Zinn und Zinnlegierungen Blei und Bleilegierungen Nickel und Nickellegierungen Titan undtitanlegierungen Magnesium und Mg-Legierungen Legierungsmetalle Hochschmelzende Metalle Edelmetalle Lote und Flussmittel Werkstoffkundliche Vorgänge beim Löten Lötverfahren Weichlote Hartlote Flussmittel Durchführung der Lötarbeiten Korrosion und Korrosionsschutz Elektrochemische Korrosion Elektrochemische Sauerstoffkorrosion Elektrochemische Korrosion an Korrosionselementen (Kontaktkorrosion) Korrosion bei hohen Temperaturen Erscheinungsformen der Korrosion Einflussfaktoren auf die Korrosion eines Bauteils Auswahl derwerkstoffe nach dem Korrosionsverhalten Korrosionsschutzgerechte Konstruktion Korrosionsschutz von Stahlbauteilen Vorbereiten der Stahloberfläche Rostgrade und Oberflächenvorbereitungsgrade Korrosionsschutzbeschichtungen auf Stahlbauten Korrosionsschutz durch Feuerverzinken Feuerverzinkung und Beschichtung (Duplex-Systeme) Katodischer Korrosionsschutz von Stahl-Bauteilen Korrosion und Korrosionsschutz von nichtrostenden Stählen Korrosionsschutz von Aluminium-Bauteilen Anodische Oxidation Farbbeschichtungen und Überzüge auf Aluminium-Bauteilen Korrosion und Korrosionsschutz von Kupferwerkstoffen Sinterwerkstoffe Herstellung von Sinterteilen Besonderheiten der Sintertechnik Sintermetalle Hartmetalle Schneidkeramik 134

4 17 Kunststoffe (Plaste) Eigenschaften und Anwendung Herstellung und innerer Aufbau Technische Einteilung Thermoplaste Duroplaste Elastomere (Elaste, Gummi, Kautschuk) Bestimmen der Kunststoffart Halbzeug- und Fertigteile-Herstellung (Urformen) Weiterverarbeitung der Halbzeuge Schweißen von Kunststoffen Kleben von Kunststoffen Klebstoffe Spezielle Anwendungen von Kunststoffen im Metallbau Verbundwerkstoffe Innerer Aufbau Faserverstärkte Verbundwerkstoffe Stahlbeton-Verbünde Teilchenverstärkte Verbundwerkstoffe Schichtverbundwerkstoffe Glas und Glasbauteile Herstellung von Flachglas Eigenschaften von Glas Gussglassorten Fenster-und Spiegelglas Verglasungen fürwärmeschutzfenster Verglasungen mitwärmeund Sonnenschutz Schallschutzverglasungen Brandschutzverglasungen Sicherheitsverglasungen Weitere Glasprodukte Schmierstoffe und Reinigungsmittel Schmierstoffe Kühlschmierstoffe Reinigungsmittel Baustoffe Mauerwerksbaustoffe Bauwerksteile aus Beton Bauholz Verbundplatten Verbindungsmittel (Mörtel) Einwirkungen von Mörtel auf Metall-Bauteile Befestigen von Metall-Bauteilen an Bauwerken Werkstoffprüfung Einfache Prüfungen in der Werkstatt Mechanisch-technische Prüfverfahren für Erzeugnisformen Zugversuch Druckversuch Scherversuch Härteprüfungen Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy Dauerschwingfestigkeits-Prüfung Zerstörungsfreie Werkstoffprüfungen Metallografische Untersuchungen Prüfung der Werkstoffzusammensetzung (Werkstoffanalyse) Prüfung der Kunststofe Kennwerte wichtiger Kunststoffe 186 Inhaltsverzeichnis Tabellenteil 189 Werkstoffkundliche Grundlagen 192 Periodensystem der Elemente, physikalische und chemische Eigenschaften der Elemente 192 Technisch wichtige Chemikalien und Substanzen, Eigenschaften, Verwendung 193 ; Physikalische Eigenschaften: Metalle, Legierungen, Nichtmetalle, Flüssigkeiten, Gase 185 Physikalische Größen und ihre gesetzlichen Einheiten (Sl-Einheiten) 196 Kurzbezeichnung für Stähle und Gusseisenwerkstoffe 197 Kurznamen für Stähle nach europäischer Norm DIN EN Werkstoffnummern für Stähle nach europäischer Norm DIN EN Kurznamen für Gusseisenwerkstoffe nach europäischer Norm DIN EN Die alten Kurznamen für Stähle und Gusseisen 200 6

5 Stähle und Gusseisenwerkstoffe 201 Unlegierte Baustähle, schweißgeeignete Feinkornbaustähle 201 Wetterfeste Baustähle, Nichtrostende Stähle, Vergütungsstähle 201 Werkzeugstähle, Betonstahl 203 Gusseisenwerkstoffe, Stahlguss 204 Stahlerzeugnisse 205 Flacherzeugnisse aus Stahl (nicht korrosionsgeschützt) 205 Korrosionsgeschützte Flacherzeugnisse aus Stahl 206 Flacherzeugnisse und Fertigerzeugnisse aus Stahl 207 Flacherzeugnisse, Blechprofile und Rahmenprofile aus Stahl (für Fenster) 208 Streckgitter, Gitterroste, Ankerschienen, Betonstabstahl, Stahldraht, Drahtseile 210 Rundstahlketten, Drahtgeflechte, Drahtgewebe, Drahtgitter, Wandkassetten 211 Schmiedeeiserne Zier-Bauelemente 211 Flächen- und längenbezogene Massen von Fertigerzeugnissen 211 Warmgewalzte Stäbe (Stabstähle), Blankstahlerzeugnisse 212 Warmgewalzte Profile (Formstähle, Profilstähle) Warmgewalzte Profile:Träger Mantelflächen von Stahl-Langerzeugnissen Stahlhohlprofile (quadratisch, rechteckig, rund). 219 Stahlhohlprofile, Stahlrohre 220 Festigkeitsberechnungen an Langerzeugnissen. 221 Der innere Aufbau der Metalle 222 Das Eisen-Kohlenstoff-Zustandsschaubild 222 Gefügebilder von Stählen und Gusseisen.. 222, 223 Wärmebehandlung der Stähle und Gusseisenwerkstoffe 224 Begriffsdefinitionen, Glüh-, Härte- und Anlasstemperaturen unlegierter Stähle 224 Wärmebehandlung der Baustähle und Vergütungsstähle, Vergütungsschaubilder 225 Wärmebehandlung derwerkzeugstähle 226 Bearbeitung und Verarbeitung von Stählen und Gusseisen 227 Biegeumformen, Schmieden (Richtwerte) 227 Bohren, Sägen mit der Bandsäge und der Metallkreissäge (Richtwerte) 228 Drehen: Klemmhalter mit Wendeschneidplatte, Richtwerte für das Drehen 229, 230 Fräsen: Fräsarbeiten, Richtwerte 230 Schleifen, Schleifscheiben, Bezeichnung 231 Oberflächenbearbeitung von nichtrostenden Stählen 232 Schweißen 233 Schweißverfahren, Schweißnahtarten und Schweißnahtvorbereitung, Schweißpositionen, zeichnerische Darstellung, Brennschneiden Gasschmelzschweißen, Gasentnahmemengen, Schweißstäbe, Richtwerte 234 Lichtbogenhandschweißen (E-Schweißen), Umhüllte Stabelektroden zum E-Schweißen für die verschiedenen Stahlsorten 235, 236 Lichtbogenhandschweißen: Zuordnung der Stabelektroden für Werkstoffe 237 Berechnung des Elektrodenbedarfs beim Lichtbogen-Schmelzschweißen 238, 239 Schutzgasschweißen (SG-Schweißen), SG-Schweißverfahren, Schutzgase 240 Drahtelektroden, Schweißstäbe und Schweißgut zum Schutzgasschweißen (MAG, MIG,WIG,WP) verschiedener Stahlsorten 241, 242 Zuordnung von Drahtelektroden bzw. Schweißstäben für das Schutzgasschweißen 243 Einstellwerte und Elektrodenbedarf beim Schutzgasschweißen 244 Hauptnutzungszeit beim Lichtbogen- Schmelzschweißen 245 Metall-Schutzgasschweißen mit Fülldrahtelektroden 246 Unterpulverschweißen, Bolzenschweißen 247 Bewertung der Unregelmäßigkeiten von Lichtbogen-Schweißverbindungen bei Stahl 248 Löten 249 Lötzusätze zum Hartlöten 249 Flussmittel zum Hartlöten 250 Weichlote 250 Flussmittel zum Weichlöten 251 Lote und Flussmittel für das Löten von Kupferrohren in der Rohrinstallation 251 Schraubenverbindungen 252 Übersicht: Schrauben, Muttern, Scheiben 252 7

6 Aluminium und Aluminiumlegierungen Kurznamen der Aluminiumwerkstoffe, Bezeichnung des Werkstoffzustands 253 Alumiumwerkstoffe und ihre Eigenschaften Mechanische Eigenschaften von Stangen, Rohren und Profilen aus Aluminium 254 Aluminium-Halbzeuge: Stangen, Bleche, Rohre, Hohlprofile, Profile 255 Verarbeitung von Al-Werkstoffen: Richtwerte für das Biegen, Sägen, Bohren, Drehen, Fräsen 256 Schweißen und Löten von Al-Werkstoffen.. 257, 258 Kupfer und Kupferlegierungen 259 Kurznamen, Werkstoffnummern 259 Unlegierte Kupfersorten und Kupferlegierungen 259, 260 Halbzeuge aus Kupferwerkstoffen: Bleche, Stangen, Hohlstangen, Rohre, Draht 261, 262 Schweißen und Löten von Kupferwerkstoffen 263 Weitere technisch wichtige Metalle 264 Zink-, Zinn-, Blei-, NickelundTitanwerkstoffe 264 Korrosion und Korrosionsschutz 265 Korrosionsarten, Korrosionsverhalten der Werkstoffe 265 Kontaktkorrosion, Spannungsreihe der Metalle. 266 Ermitteln des geeigneten Korrosionsschutzes, Korrosivitätskategorien 267 Vorauswahl und Vorbereitung für den Korrosionsschutz 268 Korrosionsschutz durch Feuerverzinken , 270 Vorbereitung der Stahloberflächen zum Beschichten, Rostgrade, Oberflächenvorbereitungsgrade 271, 272 Korrosionsschutz-Beschichtungssysteme für Stahlbauten Korrosionsschutz für Aluminium-Bauteile 276 Sinterwerkstoffe 277 Sinterwerkstoffe: Einteilung, Eigenschaften, Verwendung 277 Schneidstoffe: Hartmetalle, Schneidkeramik Anwendungsbereiche und Klassifizierung harter Schneidstoffe 278 Kunststoffe 279 Kurzzeichen für Kunststoffe 279 Kurzzeichen für Füll- und Verstärkungsstoffe in Kunststoffen 279 Kunststoffsorten, allgemeine, physikalische und chemische Eigenschaften 280, 281 Bestimmen der Kunststoffart nach Erkennungsmerkmalen 282 Kunststoff-Halbzeuge: Stäbe,Tafeln, Bahnen, Formmassen, Rohre 283 Verstärkte Kunststoffe: Kurzzeichen, Eigenschaften, Verwendung 284 Verstärkte Kunststoff-Formmassen, Laminate, Rohre 285 Richtwerte für die spanende Bearbeitung der Kunststoffe 286 Schweißen der Kunststoffe 287 Kleben: Gestaltung von Klebeverbindungen, Klebstoffe, Vorbehandlung der Klebeflächen 288 Klebstoff-Auswahltabellen für Verklebungen von Kunststoffen 289 Klebstoff-Auswahltabellen für Verklebungen verschiedenartiger Werkstoffe 290 Fensterglas, Verglasungen 291 Physikalisch-technische Eigenschaften von Fensterglas, Arten von Verglasungen 291 Wärmedurchgangskoeffizienten, bewertetes Schalldämmmaß von Verglasungen 291 Schmierstoffe 292 Schmieröle, Schmierfette, feste Schmierstoffe 292 Werkstoffprüfung 293 Funkenbilder von Stählen (zurwerkstofferkennung) 293 Zugversuch 294 Druckversuch, Scherversuch, Kerbschlagbiegeversuch, Dauerschwingversuch 295 Härteprüfungen: Brinell,Vickers, Martens, Rockwell 296, 297 Umwertungstabelle für Härtewerte und Zugfestigkeit 297 Zerstörungsfreie Prüfverfahren 298 Gefügeschliffbilder von Stählen und Gusseisenwerkstoffen 299 Elektronenmikroskopische Bilder von Bruchflächen 300 Sachwortverzeichnis 301 (mit englischer Übersetzung der Sachwörter) Bildnachweis und Quellenverzeichnis 311 8

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