Werkstoffkunde (Lernmaterialien)

Werkstoffkunde (Lernmaterialien)

 

 

 

von: Olaf Jacobs

Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, 2005

ISBN: 9783834330086

Sprache: Deutsch

337 Seiten, Download: 7149 KB

 
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Werkstoffkunde (Lernmaterialien)



  Vorwort 6  
  Inhaltsverzeichnis 8  
  1 Einleitung und Grundbegriffe 14  
     1.1 Lernziele 14  
     1.2 Bedeutung der Werkstoffkunde 14  
        1.2.1 Werkstoffe und Produktfunktionalität 14  
        1.2.2 Werkstoffe und Produktqualität 15  
        1.2.3 Werkstoffe und Produktlebensdauer 15  
        1.2.4 Werkstoffe und Kosten 16  
        1.2.5 Werkstoff, Fertigung und Konstruktion 18  
     1.3 Grundbegriffe 20  
        1.3.1 Leitfragen 20  
        1.3.2 Elastische Verformung 20  
        1.3.3 Plastische Verformung 21  
        1.3.4 Zähigkeit und Sprödigkeit 21  
     1.4 Aufgaben zur Selbstüberprüfung 22  
        1.4.1 Aufgaben 22  
        1.4.2 Musterlösungen 23  
  2 Aufbau von Werkstoffen 26  
     2.1 Lernziele 26  
     2.2 Atombau und Periodensystem 26  
        2.2.1 Leitfragen 26  
        2.2.2 Atombau 27  
        2.2.3 Periodensystem der Elemente 30  
     2.3 Bindungen 31  
        2.3.1 Leitfragen 31  
        2.3.2 Übersicht über die Bindungsarten 31  
        2.3.3 Ionenbindung 32  
        2.3.4 Kovalente Bindung 33  
        2.3.5 Metallische Bindung 34  
        2.3.6 Sekundäre Bindungen 35  
        2.3.7 Bindungspotential und Bindungskräfte 36  
     2.4 Gitterstrukturen 38  
        2.4.1 Leitfragen 39  
        2.4.2 Überblick über Gitterstrukturen 39  
        2.4.3 Das krz-Gitter 41  
        2.4.4 Das hdp-Gitter 42  
        2.4.5 Das kfz-Gitter 43  
        2.4.6 Gleitsysteme 44  
        2.4.7 Kristallgitter und Werkstoffeigenschaften 45  
     2.5 Gitterbaufehler 47  
        2.5.1 Leitfragen 47  
        2.5.2 Übersicht über Gitterbaufehler 48  
        2.5.3 Punktdefekte 49  
        2.5.4 Versetzungen 50  
        2.5.5 Korngrenzen 52  
        2.5.6 Volumendefekte 52  
        2.5.7 Gitterbaufehler und Werkstoffeigenschaften 52  
     2.6 Entstehung von Gefügestrukturen 53  
        2.6.1 Leitfragen 54  
        2.6.2 Der Kristallisationsvorgang 55  
        2.6.3 Diffusion 56  
        2.6.4 Phasendiagramme 58  
     2.7 Aufgaben zur Selbstüberprüfung 70  
        2.7.1 Aufgaben 70  
        2.7.2 Musterlösungen 73  
  3 Mechanische Werkstoffeigenschaften 80  
     3.1 Lernziele 80  
     3.2 Dehnung und Spannung 80  
     3.3 Belastungsarten 83  
        3.3.1 Leitfragen 83  
        3.3.2 Einführung 83  
        3.3.3 Zugbelastung 84  
        3.3.4 Druckbelastung 84  
        3.3.5 Schub- oder Scherbelastung 85  
        3.3.6 Zusammenhang Zug, Druck und Schub 85  
     3.4 Mechanische Werkstoffkennwerte 88  
     3.4 Mechanische Werkstoffkennwerte 89  
        3.4.1 Der Zugversuch 89  
        3.4.2 Druck und Schubkennwerte 95  
        3.4.3 Risszähigkeit 96  
        3.4.4 Werkstoffermüdung 100  
        3.4.5 Härteprüfung 106  
        3.4.6 Kerbschlagbiegeversuch 110  
        3.4.7 Temperatureinflüsse 112  
        3.4.8 Korrosion 119  
        3.4.9 Reibung und Verschleiß 123  
     3.5 Bedeutung der Werkstoffkennwerte 127  
        3.5.1 Leitfragen 127  
        3.5.2 Kennwert Fließgrenze 128  
        3.5.3 Kennwert Festigkeit 128  
        3.5.4 Kennwert E-Modul 128  
        3.5.5 Kennwert Bruchdehnung 129  
        3.5.6 Kennwert Risszähigkeit 129  
        3.5.7 Kennwert Dauer-/Zeitfestigkeit 129  
        3.5.8 Kennwert Härte 130  
     3.6 Ausblick: Weitere Werkstoffkennwerte und Prüfverfahren 130  
     3.7 Aufgaben zur Selbstüberprüfung 130  
        3.7.1 Aufgaben 130  
        3.7.2 Musterlösungen 135  
  4 Eisenwerkstoffe 142  
     4.1 Lernziele 142  
     4.2 Herstellung und Struktur von Eisenwerkstoffen 142  
        4.2.1 Leitfragen 142  
        4.2.2 Herstellung von Stahl und Gusseisen 143  
        4.2.3 Gitterstrukturen von Eisen 144  
        4.2.4 Eisen-Kohlenstoff-Diagramm (EKD) 145  
     4.3 Wärmebehandlungsverfahren für Stähle 151  
        4.3.1 Leitfragen 151  
        4.3.2 Glühverfahren für Stähle 151  
        4.3.3 Härten und Vergüten von Stahl 155  
     4.4 Gebräuchliche Eisenwerkstoffe 160  
        4.4.1 Leitfragen 160  
        4.4.2 Stahlarten 160  
        4.4.3 Gusseisentypen 165  
        4.4.4 Bezeichnung von Eisenwerkstoffen 167  
     4.5 Aufgaben zur Selbstüberprüfung 169  
        4.5.1 Aufgaben 169  
        4.5.2 Musterlösungen 172  
  5 Nichteisenmetalle 176  
     5.1 Lernziele 176  
     5.2 Übersicht 176  
     5.3 Leichtmetalle 176  
        5.3.1 Leitfragen 176  
        5.3.2 Aluminium 177  
        5.3.3 Magnesium 183  
        5.3.4 Titan 184  
        5.3.5 Leichtbaueignung von Werkstoffen 186  
     5.4 Schwermetalle 189  
        5.4.1 Leitfragen 189  
        5.4.2 Kupfer und Kupferlegierungen 189  
        5.4.3 Nickel und Nickellegierungen 193  
        5.4.4 Hochschmelzende Metalle 194  
        5.4.5 Hartmetalle 194  
     5.5 Aufgaben zur Selbstüberprüfung 195  
        5.5.1 Aufgaben 195  
        5.5.2 Musterlösungen 197  
  6 Keramische Werkstoffe 202  
     6.1 Lernziele 202  
     6.2 Leitfragen 202  
     6.3 Besonderheiten keramischer Werkstoffe 202  
     6.4 Einsatzgebiete für Keramiken 204  
     6.5 Keramikverarbeitung (Sintern) 205  
     6.6 Hochleistungskeramiken 208  
     6.7 Übersicht: Keramische Werkstoffe 210  
        6.7.1 Silikatkeramik 211  
        6.7.2 Oxidkeramik 211  
        6.7.3 Nichtoxidkeramik 213  
        6.7.4 Hochleistungskeramiken im Vergleich 215  
     6.8 Konstruieren mit Keramik 215  
     6.9 Aufgaben zur Selbstüberprüfung 216  
        6.9.1 Aufgaben 216  
        6.9.2 Musterlösungen 217  
  7 Kunststoffe 220  
     7.1 Lernziele 220  
     7.2 Aufbau von Kunststoffen 220  
        7.2.1 Leitfragen 220  
        7.2.2 Monomere, Polymere 221  
        7.2.4 Morphologie 230  
        7.2.5 Zuschlagstoffe 233  
     7.3 Eigenschaften von Kunststoffen 234  
        7.3.1 Leitfragen 234  
        7.3.2 Thermische Eigenschaften 235  
        7.3.3 Zugversuch an Kunststoffen 237  
        7.3.4 Kriechen von Kunststoffen 240  
        7.3.5 Viskoelastizität 242  
     7.4 Gebräuchliche Kunststoffe 244  
        7.4.1 Leitfragen 244  
        7.4.2 Thermoplaste 244  
        7.4.3 Duromere 248  
        7.4.4 Elastomere 250  
     7.5 Kunststoffverarbeitung 252  
        7.5.1 Leitfragen 252  
        7.5.2 Extrusion 252  
        7.5.3 Thermoformen 254  
        7.5.4 Spritzguss 255  
        7.5.5 Übersicht: Weitere Verarbeitungsverfahren 256  
     7.6 Kunststoffrecycling 257  
        7.6.1 Leitfragen 258  
        7.6.2 Werkstoffliches Recycling 258  
        7.6.3 Rohstoffliches Recycling 259  
        7.6.4 Energetisches Recycling 260  
        7.6.5 Schlussfolgerungen 261  
     7.7 Aufgaben zur Selbstüberprüfung 261  
        7.7.1 Aufgaben 261  
        7.7.2 Musterlösungen 266  
  8 Verbundwerkstoffe 272  
     8.1 Lernziele 272  
     8.2 Leitfragen 272  
     8.3 Klassifizierung der Verbundwerkstoffe 273  
     8.4 Polymer-Verbundwerkstoffe 274  
        8.4.1 Beispiele für Polymer-Verbundwerkstoffe 275  
        8.4.2 Faserverstärkte Kunststoffe 276  
     8.5 Aufgaben zur Selbstüberprüfung 284  
        8.5.1 Aufgaben 284  
        8.5.2 Musterlösungen 285  
  9 Werkstoffauswahl 288  
     9.1 Lernziele 288  
     9.2 Einleitung 288  
     9.3 Werkstoffspezifikationen 288  
        9.3.1 Vorgehensweise 289  
        9.3.2 Gebrauchseigenschaften 290  
        9.3.3 Ver- und Bearbeitungseigenschaften 291  
        9.3.4 Umweltverträglichkeit 292  
     9.4 Informationsquellen 293  
     9.5 Methoden der Entscheidungsfindung 294  
        9.5.1 Nutzwertanalyse 294  
        9.5.2 Performance-Indices 297  
        9.5.3 Wirtschaftlichkeitsvergleich 300  
        9.5.4 Ökobilanzen und ganzheitliche Bilanzen 302  
     9.6 Werkstoffgerechtes Konstruieren 304  
  Anhang 1 Quantenmechanisches Atommodell und Periodensystem 306  
  Anhang 2 Miller’sche Indizes 310  
  Anhang 3 Schrauben- und gemischte Versetzungen 312  
  Anhang 4 Bezeichnungssysteme für Werkstoffe 314  
  Anhang 5 Werkstoffkennwerte 325  
  Literaturverzeichnis 331  
  Stichwortverzeichnis 333  
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