Grundlagen der Konstruktionswerkstoffe für Studium und Praxis Der anwendungsorientierte Einstieg in die Welt der Konstruktionswerkstoffe für Studierende des Maschinenbaus und der Werkstoffwissenschaften!
Viele Studierende nehmen die Werkstoffkunde anfangs als sehr trockene Disziplin wahr. Dabei ist die Welt der Werkstoffe eine überaus faszinierende. Die profunde Kenntnis von Struktur und Eigenschaften der Werkstoffe öffnet Türen zum Einstieg in High-Tech-Branchen wie Maschinenbau, Lasertechnik und Photonik, Medizintechnik, erneuerbare Energien, Präzisionsmechanik, Luft- und Raumfahrt oder Mikro- und Nanotechnologie.
Mit seinem Fokus auf Konstruktionswerkstoffe richtet sich das Lehrbuch an angehende Ingenieurinnen und Ingenieure der Fachrichtungen Maschinenbau und Werkstoffwissenschaften. Dabei werden die Grundlagen ausführlich dargestellt und stets mit Bezügen zu Praxisanwendungen flankiert. Der Inhalt deckt alle fürs Studium relevanten Themen ab: Metallkunde, Legierungskunde, das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm, Werkstoffprüfung, Korrosion, Oberflächentechnik und die Werkstoffe Stahl, Eisengusswerkstoffe, Aluminium und andere Nichteisenmetalle, Keramik und Glas sowie Polymere.
Anschaulich: mehr als 400 farbige Abbildungen und Illustrationen erhöhen die Übersichtlichkeit und den Spaß am Lernen
Hilft bei der Prüfungsvorbereitung: Kapitelzusammenfassungen und zahlreiche Aufgaben mit Lösungen im Anhang
Motivierend: der Praxisbezug zu modernen Anwendungen aus High-Tech-Industrien sorgt für Aha-Effekte und stärkt das Durchhaltevermögen bei der Durchdringung des Lernstoffs
Inhaltsverzeichnis
VORWORT
1. METALLKUNDE
Wichtige Kristallstrukturen von Metallen
Realstruktur: Kristallbaudefekte
Tropie: Die Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften
Polymorphie: Die Vielgestalt von Werkstoffen
Elastische Verformung
Tensorcharakter der elastischen Eigenschaften am Beispiel isotroper Werkstoffe
Elastische Tensoren und Anisotropiefaktor für kubische Einkristalle
Plastische Verformung der Metalle durch Versetzungsgleiten
Vertiefende Betrachtung der plastischen Verformung
Zusammenhang zwischen Gitterstruktur und plastischer Verformbarkeit
Verfestigung von Metallen durch Kristallbaudefekte
Aufgaben Metallkunde
Zusammenfassung Metallkunde
2. LEGIERUNGSKUNDE
Erstarrungsverhalten von Metallschmelzen
Phasen: Homogene oder heterogene Gefüge
Legierungen: Mischkristall, Kristallgemisch, intermetallische Phasen
Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit
Eutektisches Zweistoffsystem mit begrenzter Löslichkeit
Eutektisches Zweistoffsystem Aluminium-Silizium
Zweistoffsysteme mit intermetallischen Phasen
Aufgaben Legierungskunde
Zusammenfassung Legierungskunde
3. DAS EISEN-KOHLENSTOFF-DIAGRAMM (EKD)
Das metastabile EKD
Hebelgesetz und Gefügeentstehung im EKD
Aufgaben EKD
Zusammenfassung EKD
4. WERKSTOFFPRÜFUNG
Grundlagen der mechanischen Werkstoffprüfung
Der Zugversuch
Härteprüfung
Biegeversuch
Torsionsversuch
Dynamische Werkstoffprüfung - Dauerschwingversuch nach Wöhler
Die Zähigkeit im Kerschlagbiegeversuch
Zeitstandversuch: Kriechen und Relaxation
Verfahren der Rissprüfung
Mikroskopische Mess- und Prüfverfahren
Strukturanalyse durch Röntgenbeugung (XRD)
Lichtmikroskopie und Metallographie
Rasterelektronenmikroskopie (REM)
Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
Computertomographie: Der Röntgenblick ins Material
Analyse der chemischen Zusammensetzung
Kunststoffe: Infrarotspektroskopie (FTIR)
Aufgaben Werkstoffprüfung
Zusammenfassung Werkstoffprüfung
5. KORROSION
Standardpotentiale und galvanische Zelle
Sauerstoff- oder Wasserstoffkorrosion?
Sonderfall Passivierung
Flächenregel
Gleichmässige Flächenkorrosion
Kontaktkorrosion und selektive Korrosion
Interkristalline Korrosion
Lochfrasskorrosion
Lochfrasspotential und PREN Nummer
Spaltkorrosion und Belüftungselement
Spannungsrisskorrosion
Korrosionsrisiko Umformmartensit im austenitischen rostfreien Edelstahl
Korrosionsschutz
Mess- und Prüfverfahren für Korrosion
Anwendungsempfehlungen für rostfreie Edelstähle in korrosiven Umgebungen
Aufgaben Korrosion
Zusammenfassung Korrosion
6. OBERFLÄCHENTECHNIK
Grundlagen der Tribologie
Oberflächenbehandlungen
Oberflächenaktivierung und Haftvermittler
Chemische Umwandlungsschichten
Oberflächenbeschichtungen
Aufgaben Oberflächentechnik
Zusammenfassung Oberflächentechnik
7. STAHL
Stahltechnologie
Wärmebehandlung von Stahl: Glühen
Härten von Stahl
Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild (ZTU)
Härten der Oberfläche von Stahl
Ausscheidungshärtung von Spezialstählen
Wirkung der Legierungselemente
Die wichtigsten Bezeichnungssysteme für Stahl in der industriellen Praxis
Allgemeine Baustähle
Mikrolegierte Feinkornbaustähle
Kaltzähe Baustähle
Automatenstähle für die spanende Bearbeitung
Kaltfliesspressstähle (Blankstahl)
Vergütungsstähle
Martensit-aushärtende Stähle
Federstähle
Wälzlagerstähle
Flacherzeugnisse mit erhöhter Festigkeit in der Automobilbranche
Druckwasserstoff-beständige Stähle
Einsatzstähle
Nitrierstähle
Warmfeste Stähle
Nichtrostende Stähle
Nichtrostende hitzebeständige Stähle
Nichtrostende nichtmagnetisierbare Stähle
Elektrobleche
Stahlsorten für Werkzeuge
Aufgaben Stahl
Zusammenfassung Stahl
8. EISEN-GUSSWERKSTOFFE
Stahlguss
Gusseisen
Aufgaben Gusseisenwerkstoffe
Zusammenfassung Eisen-Gusswerkstoffe
9. ALUMINIUM
Aluminiumtechnologie
Nachhaltiges Aluminium-Recycling
Wärmebehandlung von Aluminium-Legierungen
Kennzeichnung und Einteilung der Aluminium-Werkstoffe
Reinaluminium und seine Anwendungen
Knetlegierungen und ihre Anwendungen
Gusslegierungen und ihre Anwendungen
Oberflächenbehandlungen
Aufgaben Aluminium
Zusammenfassung Aluminium
