Seidel / Hahn Werkstofftechnik
11. aktualisierte Auflage 2018
ISBN: 978-3-446-45688-4
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Werkstoffe - Eigenschaften - Prüfung - Anwendung
E-Book, Deutsch, 476 Seiten
ISBN: 978-3-446-45688-4
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Die Eigenschaften eines jeden Bauteils werden entscheidend von der Wahl des richtigen Werkstoffes beeinflusst, aus diesem Grund sind fundierte Kenntnisse der Werkstofftechnik in technischen Berufen unerlässlich.
Diverse Beispiele veranschaulichen die Themen und erleichtern das Lernen, außerdem ermöglichen Übungen und Lernzielorientierte Tests am Kapitelende ein selbstständiges Überprüfen des erworbenen Wissens.
Das Buch enthätl:
- chemischen und physikalischen Grundlagen metallischer und nichtmetallischer Stoffe
- Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften sowie deren Prüfung und mögliche Beinflussung
- Verarbeitbarkeit und Anwendungsmöglichkeiten (Wärmebehandlung, Veredlung usw.)
- Werkstoffgruppen, einzelne Werkstoffe und Verfahren zur Veredlung und zur Ermittlung von Eigenschaften
- wichtige Konstruktionswerkstoffe, Verbundwerkstoffe und Korrosion und Korrosionsschutz bei metallischen Werkstoffen
Das vorliegende Lernbuch bietet Technikern, Studierenden technischer Fachrichtungen an Hochschulen und Berufsakademien sowie Teilnehmern von Fortbildungsveranstaltungen die Möglichkeit, ihr Fachwissen in diesem Bereich selbstständig aufzubauen und zu vertiefen.
Prof. Dr.-Ing. Frank Hahn lehrt Werkstofftechnik an der Hochschule Mittweida. Er ist Mitautor des Grundlagen-Lehrbuchs Seidel/Hahn, Werkstofftechnik.
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1;Vorwort des Herausgebers;6
2;Inhaltsverzeichnis;9
3;Verwendete Formelzeichen und Abkürzungen;16
4;1 Struktur und Eigenschaften der Metalle;20
4.1;1.0 Überblick;20
4.2;1.1 Metallbindung und Gitterstruktur;20
4.2.1;1.1.0 Übersicht;20
4.2.2;1.1.1 Wechselwirkung zwischen Atomen;21
4.2.3;1.1.2 Kristallstruktur der Metalle;26
4.2.3.1;1.1.2.1 Der kristalline Zustand (Idealkristall);26
4.2.3.2;1.1.2.2 Gittertypen;29
4.2.3.3;1.1.2.3 Realstruktur;33
4.2.3.4;1.1.2.4 Gitterstruktur und technische Eigenschaften;37
4.3;1.2 Kristallisation;40
4.3.1;1.2.0 Übersicht;40
4.3.2;1.2.1 Phasenumwandlungen;41
4.3.3;1.2.2 Thermische Analyse;43
4.3.4;1.2.3 Übergang flüssig–kristallin;44
4.4;1.3 Elastische und plastische Verformung;49
4.4.1;1.3.0 Übersicht;49
4.4.2;1.3.1 Mechanische Beanspruchung;49
4.4.3;1.3.2 Elastische Verformung;50
4.4.4;1.3.3 Plastische Verformung;51
4.5;1.4 Thermisch aktivierte Vorgänge;57
4.5.1;1.4.0 Übersicht;57
4.5.2;1.4.1 Gittervorgänge unter Temperatureinfluss;58
4.5.3;1.4.2 Diffusion;58
4.5.4;1.4.3 Erholung und Rekristallisation;62
4.5.4.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 1;68
5;2 Legierungen;70
5.1;2.0 Überblick;70
5.2;2.1 Aufbau der Legierungen;70
5.2.1;2.1.0 Übersicht;70
5.2.2;2.1.1 Mischkristall;71
5.2.3;2.1.2 Überstruktur;72
5.2.4;2.1.3 Intermetallische Verbindungen;73
5.2.5;2.1.4 Gefügeaufbau der Legierungen;74
5.3;2.2 Zustandsdiagramme;75
5.3.1;2.2.0 Übersicht;75
5.3.2;2.2.1 Begriffe, Einstoffsystem;76
5.3.3;2.2.2 Zweistoffsysteme (binäre Systeme);77
5.3.3.1;2.2.2.0 Einführung;77
5.3.3.2;2.2.2.1 Völlige Löslichkeit im festen Zustand;79
5.3.3.3;2.2.2.2 Unlöslichkeit im festen Zustand;80
5.3.3.4;2.2.2.3 System mit begrenzter Löslichkeit im festen Zustand – eutektisches System;80
5.3.3.5;2.2.2.4 System mit begrenzter Löslichkeit im festen Zustand – peritektisches System;83
5.3.4;2.2.3 Das Lesen der Zweistoffdiagramme;84
5.3.4.1;2.2.3.1 Regeln;84
5.3.4.2;2.2.3.2 Beispiele;84
5.4;2.3 Legierungseigenschaften;87
5.4.1;2.3.0 Übersicht;87
5.4.2;2.3.1 Tendenzen;88
5.4.2.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 2;91
6;3 Eisen-Kohlenstoff-Legierungen;92
6.1;3.0 Überblick;92
6.2;3.1 Reines Eisen;92
6.3;3.2 Komponente Kohlenstoff;94
6.4;3.3 Allgemeines zum System Eisen-Kohlenstoff;95
6.5;3.4 System Eisen-Eisencarbid (Fe-Fe3C);96
6.6;3.5 Die Gefügearten des Systems Eisen-Eisencarbid;100
6.7;3.6 Einteilung der Eisenwerkstoffe;104
6.8;3.7 Stabiles System Eisen-Kohlenstoff (Fe-C);105
6.8.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 3;107
7;4 Wärmebehandlung der Eisenwerkstoffe;109
7.1;4.0 Überblick;109
7.2;4.1 Grundlagen der Wärmebehandlung;109
7.2.1;4.1.0 Übersicht;110
7.2.2;4.1.1 Erwärmung in das Austenitgebiet (Austenitisierung);112
7.2.3;4.1.2 Abkühlung aus dem Austenitgebiet;114
7.3;4.2 Thermische Verfahren;127
7.3.1;4.2.0 Übersicht;127
7.3.2;4.2.1 Glühen;127
7.3.2.1;4.2.1.1 Diffusionsglühen;129
7.3.2.2;4.2.1.2 Grobkornglühen;129
7.3.2.3;4.2.1.3 Normalglühen;130
7.3.2.4;4.2.1.4 Glühen auf kugelige Carbide;131
7.3.2.5;4.2.1.5 Spannungsarmglühen;133
7.3.2.6;4.2.1.6 Rekristallisationsglühen;134
7.3.3;4.2.2 Härten und Anlassen;136
7.3.4;4.2.3 Vergüten;140
7.3.5;4.2.4 Randschichthärten;144
7.4;4.3 Thermochemische Verfahren;148
7.4.1;4.3.0 Übersicht;148
7.4.2;4.3.1 Einsatzhärten;150
7.4.3;4.3.2 Nitrieren;154
7.5;4.4 Thermomechanische Verfahren;158
7.5.1;4.4.0 Übersicht;158
7.5.2;4.4.1 Verfahrensgrundlagen;159
7.5.3;4.4.2 Verfahrensvarianten;160
7.5.3.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 4;162
8;5 Eisengusswerkstoffe;164
8.1;5.0 Überblick;164
8.2;5.1 Erstarrung und Gefügeausbildung von Eisengusswerkstoffen;164
8.2.1;5.1.0 Übersicht;164
8.2.2;5.1.1 Einteilung der Eisengusswerkstoffe;165
8.2.3;5.1.2 Schwindung, Lunker, Gasblasen und Seigerung;166
8.2.4;5.1.3 Gefügeausbildung bei Eisengusswerkstoffen;170
8.2.4.1;5.1.3.1 Stabile und metastabile Erstarrung;170
8.2.4.2;5.1.3.2 Grundgefüge;171
8.2.4.3;5.1.3.3 Der Einfluss von Abkühlgeschwindigkeit und Wandstärke des Gussteiles;173
8.2.4.4;5.1.3.4 Graphitformen bei Gusseisen;175
8.3;5.2 Gusseisen mit Lamellengraphit;178
8.3.1;5.2.0 Übersicht;178
8.3.2;5.2.1 Erschmelzung und chemische Zusammensetzung;178
8.3.3;5.2.2 Wärmebehandlung;180
8.3.4;5.2.3 Eigenschaften und Anwendung;181
8.4;5.3 Grauguss mit Kugelgraphit;184
8.4.1;5.3.0 Übersicht;184
8.4.2;5.3.1 Erschmelzung und chemische Zusammensetzung;184
8.4.3;5.3.2 Wärmebehandlung;186
8.4.4;5.3.3 Eigenschaften und Anwendung;189
8.5;5.4 Weitere Eisengusswerkstoffe;191
8.5.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 5;196
9;6 Eisenknetwerkstoffe;198
9.1;6.0 Überblick;198
9.2;6.1 Stähle – Einteilung und Bezeichnungssysteme;198
9.2.1;6.1.0 Übersicht;198
9.2.2;6.1.1 Stahl – Definition;199
9.2.3;6.1.2 Einteilung der Stähle;202
9.2.4;6.1.3 Eisenbegleiter und Legierungselemente;205
9.2.5;6.1.4 Bezeichnung der Stähle;210
9.3;6.2 Stahlgruppen;217
9.3.1;6.2.0 Übersicht;217
9.3.2;6.2.1 Baustähle;217
9.3.3;6.2.2 Baustähle für bestimmte Wärmebehandlungen;223
9.3.4;6.2.3 Nichtrostende Stähle;227
9.3.5;6.2.4 Werkzeugstähle;232
9.3.5.1;6.2.4.1 Unlegierte und legierte Kaltarbeitsstähle;235
9.3.5.2;6.2.4.2 Warmarbeitsstähle;237
9.3.5.3;6.2.4.3 Schnellarbeitsstähle;238
9.3.5.3.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 6;241
10;7 Nichteisenmetalle (NE-Metalle);242
10.1;7.0 Überblick;242
10.2;7.1 Allgemeines zur Werkstoffbezeichnung;243
10.2.1;7.1.0 Übersicht;243
10.2.2;7.1.1 Werkstoff- und Zustandsbezeichnungen nach EN;243
10.3;7.2 Aluminium, Aluminiumlegierungen;245
10.3.1;7.2.0 Übersicht;245
10.3.2;7.2.1 Reinaluminium;246
10.3.2.1;7.2.1.1 Eigenschaften;246
10.3.2.2;7.2.1.2 Anwendung;247
10.3.3;7.2.2 Aluminiumlegierungen;247
10.3.3.1;7.2.2.1 Einteilung, Eigenschaften;247
10.3.3.2;7.2.2.2 Wirkung der Legierungselemente;248
10.3.3.3;7.2.2.3 Aushärten;250
10.3.4;7.2.3 Legierungstyp, technische Anwendung;253
10.4;7.3 Kupfer, Kupferlegierungen;257
10.4.1;7.3.0 Übersicht;257
10.4.2;7.3.1 Reinkupfer;257
10.4.3;7.3.2 Kupfer-Zink-Legierungen (Messing);259
10.4.4;7.3.3 Kupfer-Zinn-Legierungen;262
10.5;7.4 Magnesium, Magnesiumlegierungen;263
10.5.1;7.4.0 Übersicht;263
10.5.2;7.4.1 Reinmagnesium;264
10.5.3;7.4.2 Magnesiumlegierungen;264
10.6;7.5 Titan, Titanlegierungen;265
10.6.1;7.5.0 Übersicht;265
10.6.2;7.5.1 Reintitan;266
10.6.3;7.5.2 Titanlegierungen;267
10.6.3.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 7;267
11;8 Sinterwerkstoffe;269
11.1;8.0 Überblick;269
11.2;8.1 Grundlagen der Sintertechnik;269
11.2.1;8.1.0 Übersicht;270
11.2.2;8.1.1 Pulverherstellung;270
11.2.3;8.1.2 Formgebung;270
11.2.4;8.1.3 Sintern;271
11.2.5;8.1.4 Nachbehandlung;273
11.3;8.2 Eigenschaften, Anwendungsgebiete;273
11.3.1;8.2.0 Übersicht;274
11.3.2;8.2.1 Sintermetalle;274
11.3.3;8.2.2 Gesinterte Carbidhartmetalle (Hartmetalle);275
11.3.4;8.2.3 Oxid- und Mischkeramik;275
11.3.5;8.2.4 Nichtoxidkeramik;277
11.3.5.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 8;278
12;9 Korrosion und Korrosionsschutz;279
12.1;9.0 Überblick;279
12.2;9.1 Grundlagen;279
12.2.1;9.1.0 Übersicht;279
12.2.2;9.1.1 Ursachen der Korrosion;280
12.2.3;9.1.2 Chemische Korrosion;280
12.2.4;9.1.3 Elektrochemische Korrosion;281
12.2.5;9.1.4 Passivierung;283
12.3;9.2 Korrosionsarten;284
12.3.1;9.2.0 Übersicht;284
12.3.2;9.2.1 Korrosionsarten ohne mechanische Beanspruchung;285
12.3.2.1;9.2.1.1 Gleichmäßige und ungleichmäßige Flächenkorrosion;285
12.3.2.2;9.2.1.2 Lochkorrosion;285
12.3.2.3;9.2.1.3 Spaltkorrosion;286
12.3.2.4;9.2.1.4 Bimetallkorrosion (Kontaktkorrosion);286
12.3.3;9.2.2 Korrosionsarten mit mechanischer Beanspruchung;287
12.3.3.1;9.2.2.1 Spannungskorrosion/Spannungsrisskorrosion;287
12.3.3.2;9.2.2.2 Schwingungsrisskorrosion;287
12.3.3.3;9.2.2.3 Erosions- und Kavitationskorrosion;288
12.4;9.3 Korrosionsschutz;289
12.4.1;9.3.0 Übersicht;289
12.4.2;9.3.1 Aktiver Korrosionsschutz;290
12.4.2.1;9.3.1.1 Werkstoffauswahl;290
12.4.2.2;9.3.1.2 Korrosionsschutzgerechtes Konstruieren;291
12.4.2.3;9.3.1.3 Katodischer Korrosionsschutz;291
12.4.2.4;9.3.1.4 Beeinflussung des Korrosionsmediums;292
12.4.3;9.3.2 Passiver Korrosionsschutz;293
12.4.3.1;9.3.2.1 Vorbereitung der Oberfläche;293
12.4.3.2;9.3.2.2 Organische Beschichtungen;293
12.4.3.3;9.3.2.3 Metallische Überzüge;295
12.4.3.3.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 9;298
13;10 Kunststoffe;299
13.1;10.0 Überblick;299
13.2;10.1 Struktur von Kunststoffen;299
13.2.1;10.1.0 Übersicht;300
13.2.2;10.1.1 Entstehung der Makromoleküle;300
13.2.3;10.1.2 Räumliche Anordnung der Makromoleküle;303
13.2.4;10.1.3 Hilfs- und Zusatzstoffe;307
13.3;10.2 Eigenschaften und Verarbeitung von Kunststoffen;308
13.3.1;10.2.0 Übersicht;308
13.3.2;10.2.1 Allgemeine Eigenschaften;309
13.3.3;10.2.2 Thermisch mechanische Eigenschaften von Kunststoffen;311
13.3.3.1;10.2.2.1 Einfluss von Struktur und Temperatur;311
13.3.3.2;10.2.2.2 Einfluss der Belastungsdauer/-geschwindigkeit;318
13.4;10.3 Verarbeitung von Kunststoffen;320
13.5;10.4 Ausgewählte Kunststoffe;322
13.5.1;10.4.0 Übersicht;323
13.5.2;10.4.1 Thermoplaste;323
13.5.2.1;10.4.1.1 Polyethylen PE;323
13.5.2.2;10.4.1.2 Polypropylen PP;324
13.5.2.3;10.4.1.3 Polystyrol PS;325
13.5.2.4;10.4.1.4 Polyvinylchlorid PVC;325
13.5.2.5;10.4.1.5 Polyethylenterephthalat PET;326
13.5.2.6;10.4.1.6 Weitere technische Thermoplaste;327
13.5.3;10.4.2 Duroplaste;328
13.5.3.1;10.4.2.1 Epoxidharz EP;328
13.5.3.2;10.4.2.2 Ungesättigtes Polyesterharz UP;329
13.5.3.3;10.4.2.3 Polyurethan (vernetzt) PUR;330
13.5.4;10.4.3 Elastomere;331
13.5.4.1;10.4.3.1 Naturkautschuk NR;331
13.5.4.2;10.4.3.2 Styrol-Butadien-Kautschuk SBR;332
13.5.4.2.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 10;333
14;11 Verbundwerkstoffe;334
14.1;11.0 Überblick;334
14.2;11.1 Die Struktur von Verbundwerkstoffen;334
14.2.1;11.1.0 Übersicht;334
14.2.2;11.1.1 Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde;335
14.2.3;11.1.2 Verbundwerkstoffe – ihre Einsatzziele;339
14.3;11.2 Teilchen- und faserverstärkte Verbundwerkstoffe;340
14.3.1;11.2.0 Übersicht;340
14.3.2;11.2.1 Teilchenverstärkte Verbundwerkstoffe;341
14.3.3;11.2.2 Faserverstärkte Verbundwerkstoffe;345
14.3.3.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 11;352
15;12 Werkstoffprüfung;353
15.1;12.0 Überblick;353
15.2;12.1 Grundlagen der Werkstoffprüfung;353
15.2.1;12.1.0 Übersicht;353
15.2.2;12.1.1 Werkstoffbeanspruchung;354
15.2.3;12.1.2 Werkstoffprüfung – Begriff, Aufgaben und Einteilung der Werkstoffprüfverfahren;356
15.3;12.2 Mechanische Werkstoffprüfung;359
15.3.1;12.2.0 Übersicht;359
15.3.2;12.2.1 Zugversuch;359
15.3.2.1;12.2.1.0 Übersicht;359
15.3.2.2;12.2.1.1 Prüfprinzip;360
15.3.2.3;12.2.1.2 Versuchsauswertung, Kenngrößen;363
15.3.2.4;12.2.1.3 Werkstoffverhalten unter Zugbeanspruchung;370
15.3.3;12.2.2 Härteprüfung;375
15.3.3.1;12.2.2.0 Übersicht;375
15.3.3.2;12.2.2.1 Härteprüfung nach Brinell;377
15.3.3.3;12.2.2.2 Härteprüfung nach Vickers;379
15.3.3.4;12.2.2.3 Härteprüfung nach Rockwell (HRC);381
15.3.3.5;12.2.2.4 Instrumentierte Eindringprüfung – Martenshärte;383
15.3.3.6;12.2.2.5 Umwerten von Härtewerten;385
15.3.4;12.2.3 Zähigkeitsprüfung;386
15.3.4.1;12.2.3.0 Übersicht;386
15.3.4.2;12.2.3.1 Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy;388
15.3.5;12.2.4 Bruchmechanische Werkstoffprüfung;393
15.3.5.1;12.2.4.1 Linear elastische Bruchmechanik LEBM;395
15.3.5.2;12.2.4.2 Fließbruchmechanik FBM;398
15.3.6;12.2.5 Dauerschwingprüfung;403
15.3.6.1;12.2.5.0 Übersicht;403
15.3.6.2;12.2.5.1 Dynamische Beanspruchung und Werkstoffverhalten;404
15.3.6.3;12.2.5.2 Dauerschwingversuch;406
15.3.6.4;12.2.5.3 Das Dauerfestigkeitsdiagramm nach Smith;415
15.4;12.3 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung;419
15.4.1;12.3.0 Übersicht;419
15.4.2;12.3.1 Durchstrahlungsprüfung;420
15.4.3;12.3.2 Ultraschallprüfung;424
15.4.4;12.3.3 Magnetische Prüfverfahren;429
15.4.4.1;12.3.3.1 Einführung;429
15.4.4.2;12.3.3.2 Magnetpulverprüfung;430
15.4.4.3;12.3.3.3 Wirbelstromprüfung;433
15.5;12.4 Gefügeanalyse – Materialographie;437
15.5.1;12.4.0 Überblick;437
15.5.2;12.4.1 Makroskopische Untersuchungen;437
15.5.3;12.4.2 Lichtmikroskopie;438
15.5.4;12.4.3 Rasterelektronenmikroskopie;443
15.5.5;12.4.4 Transmissionselektronenmikroskopie;446
15.5.5.1;Lernzielorientierter Test zu Kapitel 12;447
16;Lösungsteil;449
17;Weiterführende Literatur;465
18;Auskunfts- und Beratungsstellen;465
19;Sachwortverzeichnis;466
