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2001 | Book | 14. edition

Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung

Author: Wolfgang Weißbach

Publisher: Vieweg+Teubner Verlag

Book Series : Viewegs Fachbücher der Technik

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About this book

Die Werkstofftechnik sieht ihre Aufgabe im Umsetzen wissenschaftlicher Erkenntnisse in technische Anwendungen, z. B. bei der Entwicklung und Erzeugung marktfähiger, d. h. auch innovativer Produkte. Am Lebenslauf eines technischen Erzeugnisses von der Entwicklung über seine Fertigung mit Qualitätssicherung, der späteren Nutzung mit Wartung und evtl. Regeneration bis hin zum Recycling, wird die zentrale Stellung des Werkstoffes deutlich. In all diesen Phasen müssen Sachbearbeiter ihre Maßnahmen auf die Eigenart der verwendeten Werkstoffe abstimmen. Ein einführendes Lehrbuch der Werkstoff technik darf dabei den theoretischen Hintergrund für Eigenschaften und das Verhalten der Materie bei technischen Verfahren nicht vernach­ lässigen und muß gleichzeitig die Verflechtungen mit den Bereichen Konstruktion und Fer­ tigungstechnik aufzeigen und Werkstoffanwendungen an Beispielen belegen. Das vorliegende Lehrbuch vertritt diese Richtung weiterhin. Der erste Abschnitt ist als Ein­ führung und Motivation gedacht und zeigt die Stellung der Werkstoff technik zwischen den anderen Studienbereichen auf. Es wird das Prinzip "Eigenschaften sind eine Funktion der Struktur" erläutert und Überlegungen zur optimalen Werkstoffwahl vorgestellt. Er schließt mit einem Überblick über die Vielfalt der Fertigungsverfahren. Der zweite Abschnitt "Metalle und Legierungen" wurde völlig neu gestaltet und dabei die theoretischen Grundlagen vertieft, um den Anforderungen der Fachhochschulen besser gerecht zu werden. In den anderen Abschnitten wurden Normen aktualisiert, insbesondere DIN EN-Normen für Aluminium-Gußlegierungen und Kupfer und Kupferlegierungen, daneben kleine Ergänzungen vorgenommen und Fehler berichtigt. Herrn Prof. Dr.-Ing. Dahms gilt besonderer Dank für seine detaillierten Vorschläge zum Abschnitt 2.

Table of Contents

Frontmatter
1. Grundlegende Begriffe und Zusammenhänge
Zusammenfassung
Der Abschnitt will dem Einsteiger in das Gebiet Bedeutung und Verflechtung mit anderen Fachgebieten aufzeigen und auf Entwicklungsrichtungen hinweisen.
Wolfgang Weißbach
2. Metalle und Legierungen
Zusammenfassung
Einige Metalle haben einen beachtlichen Anteil an der Erdmaterie (Wasser, Luft und Erdmantel) Bild 2.1. Die wichtigen Strukturwerkstoffe Eisen, Aluminium und Magnesium sind dabei vertreten. Metalle bilden unter den chemischen Elementen die größte Gruppe, es sind etwa 70 unter den 88 natürlich vorkommenden Elementen.
Wolfgang Weißbach
3. Die Legierung Eisen-Kohlenstoff
Zusammenfassung
Das Eisen ist mit einem Anteil von etwa 4,7 % an der Erdrinde nach dem Aluminium das am häufigsten vorkommende Metall.
Wolfgang Weißbach
4. Stahlerzeugung und Stahlsorten
Zusammenfassung
Stähle sind Werkstoffe aus überwiegend Fe mit weiteren Elementen (Stahlbegleiter). Der C-Gehalt ist kleiner als 2 %, nur einige chromlegierte Werkzeugstähle enthalten mehr. Diese 2 %-Grenze trennt die schmiedbaren Stähle von den Gußeisenlegierungen.
Wolfgang Weißbach
5. Stoffeigenschaftändern
Zusammenfassung
Stoffeigenschaftändern ist eine der Fertigungshauptgruppen nach DIN 8580. Schwerpunkt ist darin die Wärmebehandlung der Stähle.
Wolfgang Weißbach
6. Oberflächentechnik
Zusammenfassung
Oberflächentechnik umfaßt alle Verfahren der Fertigung, Messung und Prüfung, die sich mit der Oberfläche des Bauteiles befassen. Sie überstreicht die Fertigungshauptgruppen Stoffeigenschaftändern, Beschichten und Fügen, die Meßtechnik und auch die Werkstoffprüfung. In diesem Abschnitt werden die Fertigungsverfahren unter werkstofftechnischen Gesichtspunkten behandelt.
Wolfgang Weißbach
7. Eisen-Gußwerkstoffe
Zusammenfassung
Eisen-Gußwerkstoffe sind durch die Steigerung der Festigkeit und Qualität auch für die Serienfertigung hochbeanspruchter Teile eingeführt, weil sie oft wirtschaftlichere Lösungen bieten als Schmiede- oder Schweißkonstruktionen.
Wolfgang Weißbach
8. Legierte Stähle
Zusammenfassung
Höhere Festigkeitsbeanspruchungen oder solche durch Hitze, Kälte, Korrosion oder Verschleiß werden von den unlegierten Stählen nicht ertragen. Legierungselemente (LE) verbessern bestimmte Eigenschaften, während andere abgeschwächt werden. So sind zum Ausgleich meist mehrere LE erforderlich.
Wolfgang Weißbach
9. Nichteisenmetalle
Zusammenfassung
In Tafel 9.1 sind die Anteile der wichtigsten Metalle angegeben, die in der Erdrinde enthalten sind. Aluminium ist das häufigste.
Wolfgang Weißbach
10. Pulvermetallurgie, Sintermetalle, Keramische Stoffe
Zusammenfassung
Pulvermetallurgie (PM) ist nach DIN 30 900 ein Teilgebiet der Metallurgie, das sich mit der Herstellung von Metallpulvern und Bauteilen daraus befaßt. Grundsätzlich müssen mindestens drei Fertigungsstufen durchlaufen werden:
  • Pulvergewinnung,
  • Formgebung und Verdichtung,
  • Verfestigung durch Sintern.
Wolfgang Weißbach
11. Kunststoffe
Zusammenfassung
Unter den Werkstoffen haben in den letzten Jahrzehnten die Kunststoffe die größte Produktions- und Verbrauchsteigerung erfahren. Ständig werden neue Typen entwickelt, deren neue, z.T. maßgeschneiderte Eigenschaften weitere Anwendungsgebiete erschließen. In fast allen Lebensbereichen haben wir Kontakt zu ihnen, so daß auch der Nichttechniker aus dem alltäglichen Umgang einige Kenntnis ihrer Eigenschaften besitzt.
Wolfgang Weißbach
12. Festigkeitsbeanspruchung und werkstofftechnische Maßnahmen
Zusammenfassung
Durch die äußeren Kräfte entstehen im Bauteil Spannungen, die mit steigendem Betrag folgende Erscheinungen hervorrufen können:
  • elastische Verformung (in Grenzen zulässig),
  • plastische Verformung, die zu Störungen führt,
  • Totalausfall durch Bruch.
Wolfgang Weißbach
13. Korrosionsbeanspruchung und Korrosionsschutz
Zusammenfassung
Die Korrosion — z.B. das Rosten des Stahles — verursacht Schäden, die jährlich auf etwa 4 % des Bruttosozialproduktes geschätzt werden. Sie steht damit als Schadensursache gleichrangig neben dem Verschleiß. Der Korrosionsschutz hat deshalb eine große Bedeutung. Sie wird durch die Anzahl von etwa 1000 Normen und anderen technischen Regeln über das gesamte Gebiet deutlich.
Wolfgang Weißbach
14. Tribologische Beanspruchung und werkstofftechnische Maßnahmen
Zusammenfassung
Überall, wo Körper aufeinandergleiten, versucht man durch Schmierstoffe die Reibung und den Verschleiß zu erniedrigen. Während dabei früher nur die Werkstoffpaarung oder nur der Schmierstoff im Mittelpunkt der Betrachtung stand, wird heute das Gesamtproblem betrachtet. Es tritt überall dort auf, wo
  • Oberflächen aufeinanderwirken und in Relativbewegung zueinander sind,
  • die Verschleißpartner mit dem Umgebungsmedium in Wechselwirkung treten.
Wolfgang Weißbach
15. Verbundstrukturen und Verbundwerkstoffe
Zusammenfassung
Verbundlösungen hat es in der Technik schon länger gegeben. Sie sind nicht nur auf Werkstoffe beschränkt.
Wolfgang Weißbach
16. Werkstoffprüfung
Zusammenfassung
Das Fachgebiet der Werkstoffprüfung (WP) ist sehr umfangreich. Neben den metallischen Werkstoffen gehören z.B. auch Kunststoffe und deren Vorprodukte dazu sowie keramische Stoffe und Schmierstoffe. Hauptaufgaben sind die Ermittlung von Werkstoffeigenschaften und die Sicherung der Qualität der Werkstoffe in den Fertigungsgängen, daneben auch die Entwicklung geeigneter Prüfverfahren. Es gibt zahlreiche Normen1).
Wolfgang Weißbach
Backmatter
Metadata
Title
Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung
Author
Wolfgang Weißbach
Copyright Year
2001
Publisher
Vieweg+Teubner Verlag
Electronic ISBN
978-3-322-93891-6
Print ISBN
978-3-528-01119-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-322-93891-6