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Über dieses Buch

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 ab­ stimmen. Ein einführendes Lehrbuch der Werkstofftechnik darf dabei den theoretischen Hintergrund für Eigenschaften und Verhalten der Materie bei technischen Verfahren nicht vernachlässi­ gen und muss gleichzeitig die Verflechtungen mit den Bereichen Konstruktion und Ferti­ gungstechnik aufzeigen und Werkstoffanwendungen an Beispielen belegen. Das vorliegende Lehrbuch vertritt diese Richtung, die im ersten Abschnitt als Einführung und Motivation dargelegt wird. Es wird das Prinzip "Eigenschaften sind eine Funktion der Struktur" erläutert und Überlegungen zur optimalen Werkstoffwahl vorgestellt. Es schließt mit einem Überblick über die Vielfalt der Fertigungsverfahren. Der eigentliche Lehrtext ist in den darauf folgenden Abschnitten zu finden.

Inhaltsverzeichnis

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. Metallische Werkstoffe

Zusammenfassung
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. Stahlsorten — Normen und Verwendungsgruppen

Zusammenfassung
Der im Strang- oder Blockguss erzeugte Stahl wird nach dem Vergießen warm- und evtl. kaltumgeformt und als Stahlerzeugnis (→) durch Trennen, Umformen und Fügen weiterverarbeitet.
Wolfgang Weißbach

5. Stoffeigenschaftändern

Zusammenfassung
Definition: Fertigen durch Eigenschaftsänderungen wie z.B. Erzeugung und Bewegung von Versetzungen im Kristallgitter, Diffusion von Atomen oder chemische Reaktionen mit Wirkmedien.
Wolfgang Weißbach

6. 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

7. Nichteisenmetalle

Zusammenfassung
In Tafel 7.1 sind die Anteile der wichtigsten Metalle angegeben, die in der Erdrinde enthalten sind. Aluminium ist das häufigste (→).
Wolfgang Weißbach

8. Anorganisch — nichtmetallische Werkstoffe

Zusammenfassung
In diesem Abschnitt sind Werkstoffe behandelt, die nicht zu den Metallen oder Polymeren zählen. Ihre Rohstoffe gehören zur unbelebten Natur (anorganisch) und bestehen oft aus Gemischen chemischer Verbindungen von Metallen der ersten drei Gruppen des PSE und Verbindungen des Siliciums, das in der Erdrinde mit ca. 25% enthalten ist. Ihre Kristallgitter sind weniger dicht gepackt als die der Metalle und haben ionische oder kovalente Bindungen.
Wolfgang Weißbach

9. Kunstststoffe (Polymere)

Zusammenfassung
Kunststoffe sind gegenüber Metallen und Keramiken junge Werkstoffe, die in kaum 100 Jahren seit ihrer Entdeckung (→) viele Anwendungsbereiche erobert haben. Die Zahl der Sorten und Mischungen untereinander oder mit Zusätzen entstand aus den Anforderungen der Anwender.
Wolfgang Weißbach

10. Verbundstrukturen und Verbundwerkstoffe

Zusammenfassung
Verbundlösungen hat es in der Technik schon länger gegeben. Sie sind nicht nur auf Werkstoffe beschränkt (→).
Wolfgang Weißbach

11. Werkstoffe besonderer Herstellung oder Eigenschaften

Zusammenfassung
Pulvermetallurgie (PM) ist nach DIN EN ISO 3252 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

12. 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. Die Normen beziehen sich nicht auf Reaktionen nichtmetallischer Stoffe mit ihrer Umgebung.
Wolfgang Weißbach

13. Tribologische Beanspruchung und werkstofftechnische Maßnahmen

Zusammenfassung
Überall, wo Körper aufeinander gleiten, versucht man durch Schmierstoffe die Reibung und den Verschleiß zu erniedrigen. Früher stand nur die Werkstoffpaarung oder nur der Schmierstoff im Mittelpunkt. Heute wird das Gesamtproblem betrachtet. Es tritt dort auf, wo
  • Oberflächen unter Kräften und in Relativbewegung aufeinander wirken,
  • die Verschleißpartner mit dem Umgebungsmedium in Wechselwirkung treten.
Wolfgang Weißbach

14. Werkstoffprüfung

Zusammenfassung
Das Fachgebiet der Werkstoffprüfung ist sehr umfangreich. Alle Werkstoffe müssen immer wieder geprüft werden — neben den metallischen Werkstoffen auch Kunststoffe, Gläser, keramische Stoffe, Halbleiter und Verbundwerkstoffe. Hauptaufgaben der Werkstoffprüfung die Sicherung der Qualität der Produkte in den Fertigungsgängen (Wareneingangs-, Produktionskontrolle), die Untersuchung von Schäden und die Ermittlung von Werkstoffeigen-schaften in Forschung und Entwicklung, daneben auch die Entwicklung geeigneter Prüfverfahren. Es gibt zahlreiche Normen1).
Wolfgang Weißbach

Backmatter

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