Aluminium. von innen betrachtet. Dr. rer. riet. Dietrich Altenpohl. Eine Einführung in die Metallkunde der Aluminiumver~rbeitung

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Michael Bösch
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1 Dr. rer. riet. Dietrich Altenpohl Aluminium von innen betrachtet Eine Einführung in die Metallkunde der Aluminiumver~rbeitung Erschienen im Aluminium-Verlag GmbH. Düsseldorf 195

2 Inhaltsübersicht 1. Einführung Die Entwicklung des Aluminiumverbrauchs Blick in die Geschichte des Aluminiums Warum das Al-umillium von innen betrachten? Typische Eigenschaften.des Aluminiums Typische Anwendungsgebiete des Aluminiums II. Einiges über Herstellung und Verarbeitung des Aluminiums Gewinnung des metallischen Aluminiums aus dem Erz Die Bouxitgrube Die Tonerdefobrik Die Aluminiumhütte Herstellung von Hüttenoluminium Herstellung von Reinstoluminium Die Verorbeitung des Aluminiums Umschmelzwerke Oos ALuminium-Holbzeugwerk Die WeiM>rveroroeitung von Al uminium-holbzeug überblick über die verschiedenen Aluminiumlegierungen Seite III. Aluminium von innen betrachtet Die Anor.dn'ung der Atome im Aluminium IV. Die Entstehung des Gußgefüges 1 Eine Wärmebilanz 1 Wie entsteht ein Gußkorn? 18 Sichtbarmachen des Gußgefüges durch Ätzung 21 Gefügeaufbau bei Anwesenheit von Fremdatomen 24 Anordnung der Atome in homogenen Legierungen 24 Anordnung der Atome in heterogenen Legierungen 25 Verschiedene Methoden, um das Aluminium von innen :zu betrachten 2. Größenor.dnungen 2 Wichtige Untersuchungsverfahren V. Verfeinerte Untersuchung der Entstehung und Eigenschaften des Gußgefüges. Kennzeichen eines homogenen" Gefüges Thermische Analyse einer homogenen Legierung Zustandsdiagramme Kornseigerung ) Spe.zielles Kopitel IX

3 / Un.gleichgewicht" bei technischen Legierungen Erstarrung im Gleichgewichtszustand, Hebelbeziehung Ungleichgewicht und Zustandsdiagr.amm Gefüge von heterogenen Legierungen Zustandsdiagr.amm einer heter.ogenen Legi erung Was ist ein Eutektikum? VI. Technische Gieß-Verfahren 44 Einfluß der Erstarrungsgeschwindigkeit 44 Enstehung von Undichtigkeiten im Guß 45 Formgießen 4 Bl ockgießen im Ko~iUenguß 48 Strangguß {oder Wasserguß") SO Tüten guß 55 Bandgießen VII. Beobachtungen über die Eigenschaften des Aluminiums bei Verformung und Kaltverfestigung 5 Elastische Verformung 5 Pl astische oder bleibende Verformung 5 Elastische und plastische Verformung bei MetaUen 5 Ermittlung der Festigkeitswerte im Zerreißversuch 58 Elostische Dehnung (im Bereich der.hooke'schen Geroden') 59 Plostische Dehnung noch Obersehreiten der.streckgrenze 0 Verfestigung durch plastische Verformung (.Koltverformung ) 1 Ermittlung YOn Zugfesti~keit und Bruchdehnung 1 Einfluß des Reinheitsgrades von Reinaluminium auf die Festi.gkeitswerte 2 Einfluß des Koltwolzgrodes auf die Festigkeitswerte 2 Vergleich verschiedener Verfohren der Koltverfestigung in ihrem einfluß auf dos Zerreißdiagromm 3 Registrierung eines ZerreißdiClgromms (einschließlich.proportionolitätsgrenze') 4 Zusommenhong zw.ischen Festigkeit und Härte 5 VIII. Elementarvorgänge bei Verformung und Verfestigung Verformung des Aluminiums bei atomistischer Betrachtungsweise Elastische Verformung Unterschiedliche elostische Verformung von Stohl und Aluminium Verhältnisse bei gegebener Belos~ung 8 Verhältnisse bei gegebenem Verformungsgrod 0 Plastische Verformung 1 Auftreten von Gleitlinien und Gleitstufen 1 Verholten e ines.einkr.istalls bei plostischer Verformung 2 Verholten der Atome bei plostischer Verformung 3 Das atomare Bild der Verformungsverfestigung 3 Unterschied zwischen Einkristall und vi elkristallinem Gefüge 5 Verhäl.tnisse beim Vorliegen einer Textur" 5 Die Zipfelbildung" als Folge von Texturen X

4 IX. Technische Verformungsverfahren 8 Die wichtigsten Anforderungen an Festigkeit und Verformbarkeit eines Gebrauchsmetalls 8 Plastische Verformung bei technischen Verformungsverfahren 9 Einige Verfahren der spanlosen Formgebung 9 Warmverformen: Strangpressen und Gesenkschmieden 80 Kaltverformen : Tiefz.iehen und Fließpressen Das Abwalzen von Blechen oder Bändern X. Beseitigung der Verformungsverfestigung durch Wärmebehandlung 8 Eigenschaften des verformten Gefüges 8 Herstellung des weichen" Zustandes durch Rekristafüsation 89 Beseitigung der Gitterverzerrungen durch Entfestigung" 95 Zwei Methoden zur Herstellung von Material mit geringer oder mittlerer Kaltverformung ( h<jlbhartes Material") 9 Entfestigung und RekristallisaHon bei atomistischer Betrachtung 99 Auftreten von Rekristallisation und Entfestigung bei der Warmverformung 99 XI. Legierungsverfestigung 5 Vergleich von Guß- und Knetlegierungen Nichtaushärtbare Legierungen ( naturharte Legierungen") 8 Aushärtbare Legierungen 9 Die Entdeckung der ersten.aushärtbaren technischen Aluminiumlegierung 9 Welche Legierungen sind oushärtbari 9 Atomistische Betrachtung der Aushärtung 112 Einige aushärtbare Knetleg ierungen 112 Gesichtspunkte bei der Auswahl einer aushärtbaren Legierung Vorgänge beoim Weichglühen einer aushärtboren Legierung Einiges Spezielle über aushärtbare legterungen 11 Mögliche Fehler bei der Wärmebehandlung einre oushärtbaren Legierung 11 Aushärtung bei Anwesenheit mehrerer Legierungskomponent.,., 121 XII. Verhalten der Atome bei Temperaturerhöhung 124 (Zusommenfassender Oberblick) Die Wärmebewegung der Atome 124 Das atomare ßi.ld der Löslichkeit im festen Zustand 125 Einstellung eines Gleichgewichtszustandes gemäß Zustandsdiag'ramm 12.Homogenisierung 12 Das Auftreten von Subkörnern.Heterogen.isierung Atomanordnung und elektrische Leitfähigkeit 132 Abbau von Gitterspannungen 133 *) Spezielles Kapitel XI

5 Die Temperaturabhängigkeit der Plastizität ( Warmfestigkeit") 134 Gleichzeitiges Auftreten verschiedener Vorgänge in Gefüge und Atomanordnung: erläutert am Beispiel der Schweißnaht 13 XIII. Das Korrosionsverhalten des Aluminiums 13 Korrosionsfölle bei Aluminium 138 Unterschied zwischen trockenen und feuchten Korrosionsmedien 138 Korrosion und Lochfraß 139 lnterkristalline Korrosion 140 Spannungskorrosion 140 Galvanische Korrosion (Kontaktkorrosion} 140 Prinzip eines galvanischen Elements' 142 Voraussetzungen für das Auftreten der galvanischen Korrosion (Kont:aktkorrosion)' 144 Maßnahmen gegen d ie Kontaklkorrosion, 14 Korirosionsbeständigkeit verschiedener Legierungen' 149 Korrosionsschutz des Aluminiums durch seine natürliche Oxydhaut 150 Verstärkte Oxydsch ichten 152 Verstärkung der dün.nen natürlichen Oxydhaut in chemischen.sudbädern 152 Verstärloung der natürlichen Oxydhaut durch ~lektrolytische Oxydationsverfahren (Anodisierung, Eloxierung) 153 Einfluß des Gefüges auf das Aussehen einer Eloxalschicht 154 lackverankerung auf Oxydschichten 154 Korrosionsprüfung 155 Das Korrosionsverhalten des Aluminiums: Zusammenfassung 155 Erklärung wichtiger Fachausdrücke 159 Sachregister (alphabetisch).182 Anhang 195 Einige physikalische Eigenschaften des Aluminiums 19 Kurzer überblick über die bei der Herstellung von Aluminium- Halbzeug in Atomanordnung und Gefüge ablaufenden Vorgänge 19 ') Spezielles Kapitel XII

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