1 Überblick WasisteinWerkstoff? Werkstoffkunde GeschichteundZukunft... 4
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- Heiko Kalb
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1 1 Überblick WasisteinWerkstoff? Werkstoffkunde GeschichteundZukunft AtomarerAufbaukristallinerStoffe Atomaufbau DiechemischenElemente EigenschaftenmetallischerElemente EinteilungundÜbersicht Leichtmetalle Schwermetalle BindungenzwischenAtomen AnordnungderAtomeimfestenKörper Kristallstrukturen Modifikationen Allotropie(Polymorphie) KristallographischeEbenen RealekristallineFestkörper NulldimensionaleGitterstörungen EindimensionaleFehler ZweidimensionaleFehler DreidimensionaleFehler FragenzuKap Legierungsbildung Grundbegriffe Substitutionsmischkristall Einlagerungsmischkristall ZustandsdiagrammevonZweistoffsystemen Vollkommene Unlöslichkeit im flüssigen und im festen Zustand Vollkommene Löslichkeit im flüssigen und im festen Zustand.. 38 IX
2 X Inhaltsverzeichnis Vollkommene Löslichkeit im flüssigen und vollkommene UnlöslichkeitimfestenZustand Vollkommene Löslichkeit im flüssigen und teilweise Löslichkeit imfestenzustand PeritektischesSystem Verbindungsbildung ZustandsdiagrammevonDreistoffsystemen RealeZustandsdiagramme GefügeänderungenimfestenZustand Ausscheidungshärtung EutektoideUmwandlung FragenzuKapitel ThermischaktivierteVorgänge Allgemeines Diffusion KristallerholungundRekristallisation Kristallerholung Rekristallisation WeiteresKornwachstumnachRekristallisation Sintervorgänge FragenzuKap MechanischeEigenschaften Einleitung ReversibleVerformung ElastischeVerformung HyperelastischesVerhalten AnelastischeVerformung IrreversibleVerformung PlastischeVerformung Verformungstexturen Eigenspannungen ViskoseVerformung Superplastizität Kriechen Relaxation Schwingfestigkeitsuntersuchung Grundlagen SpannungskontrollierterVersuch(Wöhlerversuch) DehnungskontrollierterVersuch(Anrisskennlinie) EinflussgrößenaufdieDauerfestigkeit
3 XI 5.5 Verfestigungsmechanismen Kaltverfestigung Mischkristallverfestigung Ausscheidungshärtung VerfestigungdurchKornverfeinerung BruchvorgängeundBruchmechanik VerformungsloserBruch(Sprödbruch,Spaltbruch) Verformungsbruch ErmittlungdesJ-Integrals(Bauteilcharakteristik) Ermittlung der zähbruchmechanischen Werkstoffkennwerte Zeitstand-bzw.Kriechbruch Zeit-undDauerbruch ZerstörungsfreiePrüfung Replika-Methode Weiterentwicklung FragenzuKap Eisenwerkstoffe GewinnungundVerarbeitungvonEisen ErzeundErzaufbereitung Roheisengewinnung RoheisenweiterverarbeitungzuStahl(Frischen) VerfahrenderNachbehandlungdesStahles Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren(ESU) Eisen-Kohlenstoff-Legierungen Eisen-Kohlenstoffdiagramm Phasenbildungen Legierungen Stahl BezeichnungssystemederStähle EinteilungundVerwendungvonStählen VerfahrenzurEigenschaftsänderung GlühenvonStahl HärtenundVergütenvonStahl Ausscheidungshärtung StählefürbesondereAnforderungen StählefürdenKraftwerks-undAnlagenbau HochfesteFeinkornbaustähle(FK-Stähle) Warmfeste legierte Stähle für Druckbehälter und Schmiedestücke HochfesteStählefürdenAutomobilbau VersprödungserscheinungenanStählen Diffusions-undAusscheidungsvorgänge
4 XII Inhaltsverzeichnis 6.7 Eisengusswerkstoffe Einteilung GusseisenmitLamellengraphit(GJL) GusseisenmitKugelgraphit(GJS) GusseisenmitVermiculargraphit(GJV) Werkstofftechnische Zusammenhänge beim Schweißen von Stählen BedeutungderSchweißtechnik Werkstofftechnische Vorgänge beim Schmelzschweißen Gefügeausbildungen AuswirkungenaufdasFestigkeitsverhalten FragenzuKap Nichteisenmetalle KupferundKupferlegierungen(Buntmetalle) Kupfer Kupferlegierungen AluminiumundAluminiumlegierungen Aluminium Legierungen TitanundTitanlegierungen Herstellung ReinesTitan Titanlegierungen NickelundNickellegierungen Nickel Nickellegierungen MagnesiumundMagnesiumlegierungen HerstellungundVerarbeitung Eigenschaften Legierungen FragenzuKap Kunststoffe BezeichnungderKunststoffe HerstellungvonKunststoffen Synthese TechnischeHerstellung(Polymerisation) Formgebung Additive Kunststoffgruppen Thermoplaste Elastomere Duroplaste
5 XIII 8.4 PhysikalischeundmechanischeEigenschaften PhysikalischeEigenschaften MechanischeEigenschaften WichtigeKunststoffemitAnwendungen FragenzuKap KeramischeWerkstoffe Herstellung,Struktur EinteilungderkeramischenMassen Formgebung Brennvorgang Sintern Reaktionssintern AtomareVorgängebeimBrennen Gefügeaufbau Eigenschaften Oxidkeramik Nichtoxidkeramik Wärmedämmschichten FragenzuKap Verbundwerkstoffe Allgemeines VerstärkungsstoffeundFüllstoffe Matrixwerkstoffe FaserverstärkteVerbundwerkstoffe FaserverstärkteKunststoffe HerstellungfaserverstärkterKunststoffe Faserverstärkte Metalle(MMC, Metal Matrix Composite) HerstellungfaserverstärkterMetalle Faserverstärkte Keramik(CMC, Ceramic Matrix Composite) HerstellungkeramischerVerbundwerkstoffe Teilchenverbundwerkstoffe Metallkeramik Schichtverbundwerkstoffe Beschichtungstechnik Einleitung Beschichtungsverfahren VerhaltenvonBeschichtungen FragenzuKap PhysikalischeEigenschaften Dämpfung Wärmeleitfähigkeit
6 XIV Inhaltsverzeichnis 11.3 Thermoelektrizität Halbleiter GewinnungundVerarbeitung Eigenschaften Supraleitung SupraleiterI.Art SupraleiterII.Art SupraleiterIII.Art FragenzuKap Korrosion DefinitionderKorrosion KorrosionmetallischerWerkstoffe GrundlagenzurKorrosioninwässrigenMedien Korrosionsarten Korrosionsschutz BeispielefürdieKorrosionnichtmetallischerWerkstoffe KorrosionsilikattechnischerWerkstoffe KorrosionhochpolymererWerkstoffe FragenzuKap Recycling RecyclingvonStahl EinteilungundKlassifizierungvonStahlschrott Aufbereitung WirtschaftlicheBedeutung NebenprodukteundEntfallstoffe RecyclingvonAluminium Aufbereitung von Rückständen aus der Aluminiumindustrie RecyclingvonAltschrotten RecyclingvonKupferwerkstoffen WirtschaftlicheBedeutung EinteilungderKupferschrotte Aufbereitung NebenprodukteundEntfallstoffe RecyclingvonKunststoffen FragenzuKap TribologischeBeanspruchung Problematik VerschleißartenundVerschleißmechanismen
7 XV 14.3 BeispieletribologischerSysteme Adhäsionsprozesse Abrasionsprozesse Ermüdungsprozesse Schwingungsverschleiß WerkstoffefürtribologischbeanspruchteBauteile FragenzuKap KriterienzurWerkstoffauswahl GründefürdieWerkstoffauswahl KriterienzurSchadensbewertung AntwortenzudenVerständnisfragen WeiterführendeLiteratur Sachverzeichnis
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