Werkstofftechnik HANSER. Werkstoffe - Eigenschaften - Prüfung Anwendung. von Wolfgang W. Seidel und Frank Hahn. 9., überarbeitete Auflage

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1 Werkstofftechnik Werkstoffe - Eigenschaften - Prüfung Anwendung von Wolfgang W. Seidel und Frank Hahn 9., überarbeitete Auflage mit 389 Bildern sowie zahlreichen Tabellen, Beispielen, Übungen und Testaufgaben HANSER

2 Inhaltsverzeichnis Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen 15 1 Struktur und Eigenschaften der Metalle Überblick Metallbindung und Gitterstruktur Übersicht Wechselwirkung zwischen Atomen Kristallstruktur der Metalle Der kristalline Zustand (Idealkristall) Gittertypen Realstruktur Gitterstruktur und technische Eigenschaften Kristallisation Übersicht Phasenumwandlungen Thermische Analyse Übergang flüssig-kristallin Elastische und plastische Verformung Übersicht Mechanische Beanspruchung Elastische Verformung Plastische Verformung Thermisch aktivierte Vorgänge Übersicht Gittervorgänge unter Temperatureinfluss Diffusion Erholung und Rekristallisation 61 Lemzielorientierter Test zu Kapitel Legierungen Überblick Aufbau der Legierungen Übersicht Mischkristall Überstruktur Intermetallische Verbindungen Gefügeaufbau der Legierungen Zustandsdiagramme Übersicht Begriffe, Einstoffsystem 75

3 Inhaltsverzeichnis Zweistoffsysteme (binäre Systeme) Einführung Völlige Löslichkeit im festen Zustand Unlöslichkeit im festen Zustand System mit begrenzter Löslichkeit im festen Zustand - eutektisches System System mit begrenzter Löslichkeit im festen Zustand - peritektisches System Das Lesen der Zweistoffdiagramme y Regeln " Beispiele Legierungseigenschaften Übersicht Tendenzen 87 Lemzielorientierter Test zu Kapitel Eisen-Kohlenstoff-Legierungen Überblick Reines Eisen Komponente Kohlenstoff Allgemeines zum System Eisen-Kohlenstoff System Eisen-Eisencarbid (Fe-Fe3C) Die Gefügearten des Systems Eisen-Eisencarbid Einteilung der Eisenwerkstoffe Stabiles System Eisen-Kohlenstoff (Fe-C) 104 Lemzielorientierter Test zu Kapitel * Wärmebehandlung der Eisenwerkstoffe 108 4iO Überblick Grundlagen der Wärmebehandlung Übersicht Erwärmung in das Austenitgebiet (Austenitisierung) Abkühlung aus dem Austenitgebiet Thermische Verfahren Übersicht Glühen Diffusionsglühen Grobkomglühen Normalglühen Glühen auf kugelige Carbide Spannungsarmglühen Rekristallisationsglühen Härten und Anlassen Vergüten Randschichthärten 143

4 10 Inhaltsverzeichnis 4.3 Thermochemische Verfahren Übersicht Einsatzhärten Nitrieren Thermomechanische Verfahren Übersicht Verfahrensgrundlagen Verfahrensvarianten 159 Lemzielorientierter Test zu Kapitel Eisengusswerkstoffe Überblick Erstarrung und Gefügeausbildung von Eisengusswerkstoffen.\ Übersicht i Einteilung der Eisengusswerkstoffe Schwindung, Lunker, Gasblasen und Seigerung Gefügeausbildung bei Eisengusswerkstoffen Stabile und metastabile Erstarrung Grundgefüge Der Einfluss von Abkühlgeschwindigkeit und Wandstärke des Gussteiles Graphitformen bei Gusseisen Gusseisen mit Lamellengraphit Übersicht Erschmelzung und chemische Zusammensetzung Wärmebehandlung Eigenschaften und Anwendung Grauguss mit Kugelgraphit Übersicht Erschmelzung und chemische Zusammensetzung Wärmebehandlung Eigenschaften und Anwendung Weitere Eisengusswerkstoffe 190 Lemzielorientierter Test zu Kapitel Eisenknetwerkstoffe Überblick ' Stähle - Einteilung und Bezeichnungssysteme Übersicht Stahl - Definition Einteilung der Stähle Eisenbegleiter und Legierungselemente Bezeichnung der Stähle Stahlgruppen Übersicht Baustähle 216

5 Inhaltsverzeichnis 11! Baustähle für bestimmte Wärmebehandlungen Nichtrostende Stähle Werkzeugstähle Unlegierte und legierte Kaltarbeitsstähle Warmarbeitsstähle Schnellarbeitsstähle 237 Lemzielorientierter Test zu Kapitel Nichteisenmetalle (NE-Metalle) Überblick Allgemeines zur Werkstoffbezeichnung Übersicht Werkstoff- und Zustandsbezeichnungen nach EN Aluminium, Aluminiumlegierungen, Übersicht l Reinaluminium, Eigenschaften Anwendung Aluminiumlegierungen Einteilung, Eigenschaften Wirkung der Legierungselemente Aushärten Legierungstyp, technische Anwendung Kupfer, Kupferlegierungen Übersicht Reinkupfer Kupfer-Zink-Legierungen (Messing) Kupfer-Zinn-Legierungen Magnesium, Magnesiumlegierungen Übersicht Reinmagnesium Magnesiumlegierungen Titan, Titanlegierungen Übersicht u Reintitan Titanlegierungen 266 Lemzielorientierter Test zu Kapitel Sinterwerkstoffe Überblick :.. l, Grundlagen der Sintertechnik Übersicht Pulverherstellung Formgebung Sintern Nachbehandlung 272

6 12 Inhaltsverzeichnis 8.2 Eigenschaften, Anwendungsgebiete Übersicht Sintermetalle Gesinterte Carbidhartmetalle (Hartmetalle) Oxid- und Mischkeramik Nichtoxidkeramik 276 Lemzielorientierter Test zu Kapitel Korrosion und Korrosionsschutz Überblick Grundlagen Übersicht Ursachen der Korrosion Chemische Korrosion Elektrochemische Korrosion Passivierung Korrosionsarten '.> Übersicht '. : Korrosionsarten ohne mechanische Beanspruchung Gleichmäßige und ungleichmäßige Flächenkorrosion Lochkorrosion Spaltkorrosion Bimetallkorrosion (Kontaktkorrosion) Korrosionsarten mit mechanischer Beanspruchung Spannungskorrosion/Spannungsrisskorrosion Schwingungsrisskorrosion Erosions- und Kavitationskorrosion Korrosionsschutz Übersicht Aktiver Korrosionsschutz Werkstoffauswahl Korrosionsschutzgerechtes Konstruieren Katodischer Korrosionsschutz Beeinflussung des Korrosionsmediums Passiver Korrosionsschutz Vorbereitung der Oberfläche Organische Beschichtungen Metallische Überzüge 294 Lemzielorientierter Test zu Kapitel Kunststoffe Überblick Struktur von Kunststoffen Übersicht / Entstehung der Makromoleküle Räumliche Anordnung der Makromoleküle Hilfs- und Zusatzstoffe 306

7 Inhaltsverzeichnis Eigenschaften und Verarbeitung von Kunststoffen Übersicht 307 l ~ Allgemeine Eigenschaften Thermisch mechanische Eigenschaften von Kunststoffen Einfluss von Struktur und Temperatur Einfluss der Belastungsdauer/-geschwindigkeit Verarbeitung von Kunststoffen Ausgewählte Kunststoffe Übersicht Thermoplaste Polyethylen PE Polypropylen PP Polystyrol PS Polyvinylchlorid PVC Polyethylenterephthalat PET Weitere technische Thermoplaste Duroplaste Epoxidharz EP Ungesättigtes Polyesterharz UP Polyurethan (vernetzt) PUR Elastomere Naturkautschuk NR Styrol-Butadien-Kautschuk SBR 331 Lemzielorientierter Test zu Kapitel Verbundwerkstoffe Überblick Die Stmktur von Verbundwerkstoffen Übersicht Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde Verbundwerkstoffe - ihre Einsatzziele Teilchen- und faserverstärkte Verbundwerkstoffe Übersicht Teilchenverstärkte Verbundwerkstoffe Faserverstärkte Verbundwerkstoffe 344 Lemzielorientierter Test zu Kapitel Werkstoffprüfung Überblick Grandlagen der Werkstoffprüfung Übersicht Werkstoffbeanspruchung Werkstoffprüfung - Begriff, Aufgaben und Einteilung der Werkstoffpfüfverfahren Mechanische Werkstoffprüfung Übersicht 358

8 14 Inhaltsverzeichnis Zugversuch Übersicht Prüfprinzip Versuchsauswertung, Kenngrößen Werkstoffverhalten unter Zugbeanspruchung Härteprüfung Übersicht Härteprüfung nach Brinell Härteprüfung nach Vickers Härteprüfung nach Rockwell (HRC) Instrumentierte Eindringprüfung - Martenshärte Umwerten von Härtewerten Zähigkeitsprüfung Übersicht Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy Brachmechanische Werkstoffprüfung Linear elastische Brachmechanik LEBM Fließbrachmechanik FBM Dauerschwingprüfung Übersicht, Dynamische Beanspruchung und Werkstoffverhalten Dauerschwingversuch Das Dauerfestigkeitsdiagramm nach Smith Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung Übersicht Durchstrahlungsprüfung Ultraschallprüfung Magnetische Prüfverfahren Einführung Magnetpulverprüfung Wirbelstromprüfung Gefügeanalyse - Materialographie Überblick Makroskopische Untersuchungen Lichtmikroskopie Rasterelektronenmikroskopie Transmissionselektronenmikroskopie 445 Lemzielorientierter Test zu Kapitel Lösungsteil 448 Weiterführende Literatur 464 Auskünfte- und Beratungsstellen 464 Sachwortverzeichnis 465