Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung für technische Berufe:
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Hamburg
Handwerk und Technik
2000
|
| Edition: | 13., überarb. Aufl. |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 329 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3582022110 |
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|---|---|
| adam_text | WERKSTOFFKUNDE
UND
WERKSTOFFPRUEFUNG
FUER TECHNISCHE BERUFE
VON
DIPL.-ING.
EMIL GREVEN
STUDIENPROFESSOR
FRIEDRICHSHAFEN
UNTER MITARBEIT VON FACHLEUTEN AUS DER
WERKSTOFF-FORSCHUNG, -ENTWICKLUNG, -NORMUNG
UND DES FERTIGUNGSBEREICHES
13. UEBERARBEITETE AUFLAGE,
VON PROF. DR.-ING. WOLFGANG MAGIN
HLUHB DARMSTADT
ILLLLLLLLLLILLLL
15741384
HANDWERK UND TECHNIK * HAMBURG
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINTEILUNG UND EIGENSCHAFTEN DER WERKSTOFFE 11
1.1 EINTEILUNG DER WERKSTOFFE 11
1.2 TECHNOLOGISCHE, MECHANISCHE, CHEMISCHE UND PHYSIKALISCHE
EIGENSCHAFTEN DER WERKSTOFFE 14
1.2.1 TECHNOLOGISCHE EIGENSCHAFTEN 14
1.2.2 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN 14
1.2.3 CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN 16
1.2.4 PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN 16
2 METALLKUNDE DER REINEN METALLE 17
2.1 DER AUFBAU FESTER STOFFE 17
2.1.1 ELEMENTE UND ATOME 17
2.1.2 KRISTALLINER UND AMORPHER AUFBAU 17
2.1.3 BINDUNGSARTEN BEI FESTSTOFFEN 18
2.2 DER KRISTALLINE AUFBAU DER METALLE 20
2.2.1 BIHDUNGSKRAEFTE IM KRISTALLGITTER 20
2.2.2 KRISTALLGITTERBAUFORMEN 21
2.2.3 MILLERSCHE INDIZIERUNG 24
2.2.4 ISOTROPIE UND TEXTUR 25
2.3 ELASTISCHE UND PLASTISCHE VERFORMUNG DER METALLE 26
2.3.1 WIRKUNGEN VON NORMAL- UND SCHUBSPANNUNGEN 26
2.3.2 GLEITRICHTUNGEN, GLEITEBENEN, GLEITSYSTEME 27
2.3.3 GITTERBAUFEHLER 29
2.3.4 EINFLUSS DER VERSETZUNGEN AUF DIE PLASTISCHE VERFORMBARKEIT DER
METALLE 30
2.3.5 EINFLUSS DER KORNGROESSE AUF DIE PLASTISCHE VERFORMBARKEIT DER
METALLE 32
2.3.6 FESTIGKEITSSTEIGERNDE MASSNAHMEN BEI METALLEN 33
2.4 SCHMELZEN UND ERSTARREN REINER METALLE 35
2.4.1 THERMISCHE ANALYSE 35
2.4.2 GUSSGEFUEGE DER METALLE 37
3 LEGIERUNGSKUNDE 38
3.1 GRUNDBEGRIFFE DER LEGIERUNGSKUNDE 38
3.1.1 EIGENSCHAFTEN VON LEGIERUNGEN 38
3.1.2 MISCHKRISTALLE 39
3.1.3 INTERMEDIAERE UND INTERMETALLISCHE PHASEN 41
3.1.4 KRISTALLGEMISCHE 42
3.2 ZUSTANDSSCHAUBILDER 42
3.2.1 LEGIERUNG MIT VOLLKOMMENER UNLOESLICHKEIT IM FLUESSIGEN UND FESTEN
ZUSTAND 43
3.2.2 LEGIERUNG MIT VOLLKOMMENER LOESLICHKEIT IM FLUESSIGEN UND FESTEN
ZUSTAND 45
3.2.3 LEGIERUNG MIT VOLLKOMMENER LOESLICHKEIT IM FLUESSIGEN ZUSTAND UND
VOLLKOMMENER
UNLOESLICHKEIT IM FESTEN ZUSTAND 46
3.2.4 LEGIERUNG MIT VOLLKOMMENER LOESLICHKEIT IM FLUESSIGEN ZUSTAND UND
BEGRENZTER LOESLICHKEIT
IM FESTEN ZUSTAND (TEMPERATURABHAENGIGE LOESLICHKEIT IM FESTEN ZUSTAND) 49
3.2.5 ARBEITEN MIT ZUSTANDSSCHAUBILDERN 51
3.2.6 SCHNELLE ERSTARRUNG NICHTEUTEKTISCHER LEGIERUNGEN 54
3.3 DIFFUSION 56
3
INHALTSVERZEICHNIS
4 EISENBASISMETALLE 58
4.1 ROHEISENGEWINNUNG 58
4.1.1 EISENERZE 58
4.1.2 HOCHOFEN 58
4.1.2.1 AUFGABEN UND BESCHICKUNG DES HOCHOFENS 58
4.1.2.2 VORGAENGE IM HOCHOFEN 59
4.1.2.3 ERZEUGNISSE DES HOCHOFENS 60
4.1.3 REDUKTION DES EISENS AUS DEN OXIDEN DER ERZE OHNE HOCHOFENPROZESS
61
4.2 STAHLHERSTELLUNG 62
4.2.1 EIGENSCHAFTEN UND BEDEUTUNG DES STAHLES 62
4.2.2 AUSGANGSSTOFFE UND HERSTELLUNGSVERFAHREN 62
4.2.2.1 VORBEHANDLUNG VON STAHLROHEISENSCHMELZEN 62
4.2.2.2 UMWANDLUNG VON STAHLROHEISENSCHMELZEN UND FESTEN STOFFEN IN
ROHSTAHLVORSCHMELZEN . 62
4.2.2.3 NACHBEHANDLUNG VON ROHSTAHLVORSCHMELZEN ZUR ENDEINSTELLUNG DER
STAHLEIGENSCHAFTEN . 66
4.2.2.4 HERSTELLUNG VON BESONDEREN FORMSTUECKEN UND
WALZFERTIGERZEUGNISSEN AUS STAHL 68
4.3 DAS EISEN-KOHLENSTOFF-SCHAUBILD 71
4.4 DIE WAERMEBEHANDLUNGSVERFAHREN FUER STAHL 75
4.4.1 GLUEHVERFAHREN 75
4.4.1.1 NORMALGLUEHEN (NORMALISIEREN) 76
4.4.1.2 SPANNUNGSARMGLUEHEN 77
4.4.1.3 ERHOLUNGS- UND REKRISTALLISATIONSGLUEHEN 78
4.4.1.4 WEICHGLUEHEN 80
4.4.1.5 GROBKORNGLUEHEN 80
4.4.1.6 DIFFUSIONS-/HOMOGENISIERUNGSGLUEHEN 80
4.4.1.7 RANDOXIDATION UND RANDENTKOHLUNG DURCH GLUEHEN 81
4.4.2 HAERTEN UND VERGUETEN 81
4.4.2.1 METALLKUNDLICHE GRUNDLAGEN DES UMWANDLUNGSHAERTENS 82
4.4.2.2 ZEIT-TEMPERATUR-UMWANDLUNGSSCHAUBILD 83
4.4.2.3 HAERTESPANNUNGEN UND HAERTERISSE 87
4.4.2.4 VERGUETEN = HAERTEN + ANLASSEN 88
4.4.2.5 PATENTIEREN UND ZWISCHENSTUFENVERGUETEN 90
4.4.3 THERMISCHE UND THERMOCHEMISCHE RANDSCHICHTVERFESTIGUNGSVERFAHREN
91
4.4.3.1 RANDSCHICHTHAERTEN VON STAEHLEN MIT 0,3 BIS 0,5% C 91
4.4.3.2 EINSATZHAERTEN 92
4.4.3.3 NITRIEREN/AUFSTICKEN 96
4.4.4 AUSHAERTEN (AUSSCHEIDUNGSHAERTEN) UND THERMOMECHANISCHE BEHANDLUNG
99
4.5 EINFLUSS DER LEGIERUNGSELEMENTE AUF DIE STAHLEIGENSCHAFTEN 103
4.5.1 EINFLUSS DES KOHLENSTOEFFGEHALTES AUF DIE FESTIGKEIT DER STAEHLE .
103
4.5.2 EINFLUSS ANDERER LEGIERUNGSELEMENTE AUF DIE STAHLEIGENSCHAFTEN 104
4.6 ALTERUNG 108
4.7 EINTEILUNG, KURZNAMEN UND NUMMERN DER STAEHLE 109
4.7.1 EINTEILUNG DER STAEHLE NACH DIN EN 10 020 109
4.7.1.1 EINTEILUNG NACH DER CHEMISCHEN ZUSAMMENSETZUNG 109
4.7.1.2 EINTEILUNG NACH HAUPTGUETEKLASSEN 110
4.7.2 BEZEICHNUNGSSYSTEME FUER STAEHLE 110
4.7.2.1 KENNBUCHSTABE FUER STAHLGUSS 111
4.7.2.2 KURZNAMEN, DIE HINWEISE AUF DIE VERWENDUNG UND DIE MECHANISCHEN
ODER PHYSIKALISCHEN
EIGENSCHAFTEN DER STAEHLE ENTHALTEN (GRUPPE 1) 111
4.7.2.3 KURZNAMEN, DIE HINWEISE AUF DIE CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER
STAEHLE ENTHALTEN
(GRUPPE 2) 111
4.7.3 BEZEICHNUNG DER STAEHLE DURCH WERKSTOFFNUMMEM NACH DIN EN 10027
TEIL 2 114
INHALTSVERZEICHNIS
4.7.4 WEITERE BEZEICHNUNGSSYSTEME FUER STAEHLE UND ANDERE WERKSTOFFE 116
4.7.5 HANDELSFORMEN DER STAEHLE 116
4.8 EINTEILUNG DER STAEHLE NACH DEM VERWENDUNGSZWECK (AUSSER
WERKZEUGSTAEHLEN) 117
4.8.1 BAU- UND KONSTRUKTIONSSTAEHLE 117
4.8.1.1 BAUSTAEHLE NACH DIN EN 10025 (FRUEHER DIN 17 100) 117
4.8.1.2 WETTERFESTE BAUSTAEHLENACH DIN EN 10155 118
4.8.1.3 HOEHERTESTE SCHWEISSBARE FEINKORNBAUSTAEHLE NACH DIN EN 10113 118
4.8.1.4 VERGUETUNGSSTAEHLE NACH DIN EN 10083 (FRUEHER DIN 17 200) 120
4.8.1.5 AUTOMATENSTAEHLE NACH DIN 1651 UND PREN 10087 121
4.8.2 STAEHLE FUER THERMOCHEMISCHE RANDSCHICHTVERFESTIGUNG 123
4.8.2.1 EINSATZSTAEHLE 123
4.8.2.2 NITRIERSTAEHLE 124
4.8.3 STAEHLE FUER BESONDERE EINSATZFAELLE 124
4.8.3.1 NICHT ROSTENDE STAEHLE 124
4.8.3.2 KALTZAEHE STAEHLE 126
4.8.3.3 STAEHLE FUER HOEHERE EINSATZTEMPERATUREN 127
4.8.3.4 VENTILSTAEHLE 127
4.8.3.5 FEDERSTAEHLE 127
4.8.3.6 WAELZLAGERSTAEHLE 128
4.8.3.7 STAEHLE FUER SCHRAUBEN UND MUTTERN 128
4.8.3.8 STAEHLE FUER SONDERANWENDUNGEN 129
4.9 EISEN-KOHLENSTOFF-GUSSWERKSTOFFE 131
4.9.1 STAHLGUSS 132
4.9.2 GUSSEISEN 134
4.9.2.1 BEZEICHNUNGSSYSTEM FUER GUSSEISEN 134
4.9.2.2 GUSSEISEN MIT LAMELLENGRAPHIT 136
4.9.2.3 GUSSEISEN MIT KUGELGRAPHIT EINSCHLIESSLICH BAINITISCHES GUSSEISEN
139
4.9.2.4 TEMPERGUSS 142
4.9.2.5 SONDERGUSSEISEN 146
5 NICHTEISENMETALLE 148
5.1 ALLGEMEINES 148
5.2 ALUMINIUM 150
5.2.1 EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG VON ALUMINIUM UND
ALUMINIUMLEGIERUNGEN 150
5.2.2 BEZEICHNUNGSSYSTEME FUER ALUMINIUM UND ALUMINIUMLEGIERUNGEN 156
5.3 MAGNESIUM 158
5.3.1 EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG VON MAGNESIUM UND
MAGNESIUMLEGIERUNGEN 158
5.3.2 BEZEICHNUNGSSYSTEM FUER MAGNESIUM UND MAGNESIUMLEGIERUNGEN 159
5.4 TITAN 160
5.5 KUPFER 162
5.5.1 EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG VON KUPFER UND KUPFERLEGIERUNGEN 162
5.5.2 BEZEICHNUNGSSYSTEM FUER KUPFER UND KUPFERLEGIERUNGEN 167
5.6 NICKEL 169
5.7 SONSTIGE NICHTEISENMETALLE 169
6 LEGIERUNGEN FUER BESONDERE TECHNISCHE VERWENDUNGEN 176
6.1 WERKZEUGWERKSTOFFE 176
6.1.1 WERKZEUGSTAEHLE 176
6.1.2 WERKZEUGWERKSTOFFE AUS NICHTEISENWERKSTOFFEN 183
6.2 LAGERWERKSTOFFE 184
5
INHALTSVERZEICHNIS
6.3 HOCHTEMPERATURWERKSTOFFE 186
6.4 LOTE UND FLUSSMITTEL 188
7 SINTERWERKSTOFFE 190
7.1 HERSTELLUNG 190
7.2 DICHTE UND KENNZEICHNUNG DER SINTERWERKSTOFFE 191
7.3 ANWENDUNGSGEBIETE FUER SINTERWERKSTOFFE 192
8 NICHTMETALLISCHE, ORGANISCHE WERKSTOFFE 193
8.1 KUNSTSTOFFE 193
8.1.1 BEGRIFFE 193
8.1.2 HERSTELLUNG VON KUNSTSTOFFEN 194
8.1.3 EINTEILUNGSMOEGLICHKEITEN DER KUNSTSTOFFE 196
8.1.4 VERARBEITUNG DER KUNSTSTOFFE 198
8.1.5 DIE WICHTIGSTEN KUNSTSTOFFE 199
8.1.6 ZUSTAENDE UND UEBERGANGSBEREICHE DER KUNSTSTOFFE 203
8.1.7 PRUEFUNG DER KUNSTSTOFFE 205
8.2 LEDER 207
8.3 HOLZ 207
9 NICHTMETALLISCHE, ANORGANISCHE WERKSTOFFE 209
9.1 KERAMISCHE WERKSTOFFE 209
9.1.1 EINATOMARE KERAMISCHE WERKSTOFFE 209
9.1.2 NICHTOXIDKERAMISCHE WERKSTOFFE 209
9.1.3 OXIDKERAMISCHE WERKSTOFFE 210
9.2 SONSTIGE NICHTMETALLISCHE, ANORGANISCHE WERKSTOFFE 211
10 VERBUNDWERKSTOFFE 215
10.1 VERBUNDWERKSTOFFE VERSCHIEDENER ART 215
10.1.1 BEGRIFFE 215
10.1.2 ALLGEMEIN BEKANNTE VERBUNDWERKSTOFFE 215
10.1.3 EINTEILUNG DER VERBUNDWERKSTOFFE NACH ANORDNUNG DER KOMPONENTEN
215
10.2 FASERVERBUNDWERKSTOFFE 215
10.2.1 ALLGEMEINES 215
10.2.2 FASERVERSTAERKTE KUNSTSTOFFE 216
10.2.3 FASERVERSTAERKTE METALLE 218
10.2.4 FASERVERSTAERKTE KERAMISCHE WERKSTOFFE 218
11 WERKSTOFFE DER ELEKTROTECHNIK 219
11.1 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN DER WERKSTOFFE DER ELEKTROTECHNIK 219
11.1.1 DAS ENERGIEBAENDERMODELL 219
11.1.2 METALLISCHE LEITER, HALBLEITER UND ISOLATOREN NACH DEM
ENERGIEBAENDERMODELL 220
11.1.3 SUPRALEITUNG 221
11.2 STROMLEITENDE WERKSTOFFE 222
11.2.1 LEITERWERKSTOFFE 222
11.2.2 WIDERSTANDSWERKSTOFFE 223
11.2.3 HEIZLEITERLEGIERUNGEN 223
11.2.4 KONTAKTWERKSTOFFE 224
6
INHALTSVERZEICHNIS
11.3 ISOLIERSTOFFE 224
11.3.1 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN DER ISOLIERSTOFFE 224
11.4 MAGNETISMUS UND MAGNETWERKSTOFFE 226
11.4.1 FORMEN DES MAGNETISMUS 226
11.4.2 MAGNETWERKSTOFFE 228
12 SONSTIGE STOFFE 229
12.1 SCHMIERSTOFFE 229
12.1.1 ALLGEMEINES 229
12.1.2 FLUESSIGE SCHMIERSTOFFE, OELE 229
12.1.3 FESTSCHMIERSTOFFE 232
12.1.4 SCHMIERFETTE 233
12.1.5 KUEHLSCHMIERSTOFFE 235
12.2 SCHLEIF- UND POLIERMITTEL 237
12.3 KLEBSTOFFE 243
12.3.1 KLEBSTOFFE FUER ALLGEMEINE VERKLEBUNGEN 243
12.3.2 METALLKLEBEN 243
13 KORROSION DER METALLE 246
13.1 GRUNDBEGRIFFE 246
13.2 CHEMISCHE KORROSION 247
13.3 ELEKTROCHEMISCHE KORROSION 247
13.4 KORROSIONSFORMEN 248
13.4.1 FLAECHIGE KORROSION 248
13.4.2 LOKAL BEGRENZTE KORROSION 249
13.4.3 KORROSION MIT MECHANISCHER BELASTUNG 250
13.5 MASSNAHMEN ZUM SCHUTZ GEGEN ELEKTROCHEMISCHE KORROSION 252
13.5.1 GRUNDLAGEN DES KORROSIONSSCHUTZES 252
13.5.2 AKTIVER KORROSIONSSCHUTZ 252
13.5.3 PASSIVER KORROSIONSSCHUTZ 254
14 MECHANISCHE WERKSTOFFPRUEFUNG 258
14.1 ALLGEMEINES 258
14.2 FESTIGKEITSPRUEFUNGEN MIT ZUEGIGER BELASTUNG 259
14.2.1 ZUGVERSUCH NACH DIN EN 10002 259
14.2.2 DRUCKVERSUCH 267
14.2.3 BIEGEVERSUCH 267
14.2.4 SCHERVERSUCH 268
14.3 FESTIGKEITSPRUEFUNGEN MIT SCHLAGARTIGER BELASTUNG 268
14.3.1 KERBSCHLAGBIEGEVERSUCH NACH CHARPY 268
14.4 FESTIGKEITSPRUEFUNG MIT SCHWINGENDER BELASTUNG 271
14.4.1 DER DAUERBRUCH 271
14.4.2 KENNZEICHNUNG DER SCHWINGENDEN BELASTUNG/BEANSPRUCHUNG 272
14.4.3 KENNZEICHEN DES DAUERBRUCHES 273
14.4.4 ERMITTLUNG DER DAUERFESTIGKEIT 275
14.4.5 DAUERFESTIGKEITSSCHAUBILDER 277
14.4.6 EINFLUSSGROESSEN AUF DIE DAUERFESTIGKEIT 279
14.4.7 BETRIEBSFESTIGKEIT 283
14.5 FESTIGKEITSPRUEFUNGEN MIT LANGZEITIG RUHENDER BELASTUNG 285
7
INHALTSVERZEICHNIS
14.5.1 ZEITSTAND- ODER KRIECHVERSUCH 285
14.5.2 RELAXATIONSVERSUCH 286
14.6 HAERTEPRUEFUNG METALLISCHER WERKSTOFFE 287
14.6.1 PRINZIPIEN DER HAERTEPRUEFUNG 287
14.6.2 HAERTEPRUEFUNG NACH BRINELL 287
14.6.3 HAERTEPRUEFUNG NACH VICKERS 289
14.6.4 HAERTEPRUEFUNG NACH ROCKWELL 291
14.6.5 UMWERTUNG VON HAERTEWERTEN NACH DIN 50150 294
14.6.6 UNIVERSALHAERTE 294
15 TECHNOLOGISCHE PRUEFUNGEN 297
15.1 ALLGEMEINE TECHNOLOGISCHE PRUEFUNGEN 297
15.2 TECHNOLOGISCHE PRUEFUNGEN BESTIMMTER VORFORMEN 297
15.3 SCHWEISSNAHTPRUEFUNGEN 298
15.3.1 ZUGVERSUCHE AN SCHMELZGESCHWEISSTEN STUMPFNAEHTEN 298
15.3.2 KERBSCHLAGBIEGEVERSUCH 299
15.3.3 ROHR-KERBZUGPROBE, WINKELPROBE UND KEILPROBE AN BLECHEN NACH DIN
50127 299
16 ZERSTOERUNGSFREIE PRUEFUNG METALLISCHER WERKSTOFFE 300
16.1 OBERFLAECHEN-HAARRISSPRUEFUNG 301
16.1.1 APENOL-VERFAHREN 301
16.1.2 MET-L-CHEK-VERFAHREN 301
16.2 MAGNETPULVERVERFAHREN 301
16.3 ULTRASCHALLPRUEFUNG 302
16.4 PRUEFUNG MIT ROENTGEN- UND GAMMASTRAHLEN 302
16.4.1 EIGENSCHAFTEN DER ROENTGEN- UND GAMMASTRAHLEN 302
16.4.2 ENTSTEHUNG DER ROENTGENSTRAHLEN 303
16.4.3 QUELLEN DER GAMMASTRAHLEN 303
16.4.4 DURCHFUEHRUNG DER ROENTGEN-UND GAMMAPRUEFUNG 303
16.5 ZERSTOERUNGSFREIE WERKSTOFFPRUEFUNG MIT ELEKTROMAGNETISCHEN
INDUKTIONSVERFAHREN 304
17 SPEKTROCHEMISCHE ANALYSE VON WERKSTOFFEN 305
18 UNTERSUCHUNG DES MIKROSKOPISCHEN AUFBAUS DER METALLISCHEN WERKSTOFFE
. 306
18.1 BESTIMMUNG VON KRISTALLSTRUKTUREN DURCH BEUGUNG VON ROENTGENSTRAHLEN
306
18.2 OPTISCHE VERFAHREN ZUR UNTERSUCHUNG DES MIKROSKOPISCHEN AUFBAUS DER
WERKSTOFFE . . . 307
18.3 ELEKTRONEN- UND RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE 309
19 PRUEFUNGEN VERSCHIEDENER ART 310
19.1 PRUEFUNG DER HAERTBARKEIT VON STAEHLEN 310
19.2 ERMITTLUNG MECHANISCHER SPANNUNGEN IN SCHRAUBEN UND
KONSTRUKTIONSTEILEN UNTER
BELASTUNG 311
19.2.1 ERMITTLUNG MECHANISCHER SPANNUNGEN IN SCHRAUBEN UNTER BELASTUNG
311
19.2.2 ERMITTLUNG MECHANISCHER SPANNUNGEN IN KONSTRUKTIONSTEILEN UNTER
BELASTUNG 311
INHALTSVERZEICHNIS
ANHAENGE:
BEZEICHNUNGSSYSTEME STAHL 314
GUSSEISEN 316
ALUMINIUM 318
MAGNESIUM 322
KUPFER 324
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