eBook3. Auflage (3. Auflage)
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Overview
Product Details
| ISBN-13: | 9783527817993 |
|---|---|
| Publisher: | Wiley |
| Publication date: | 03/13/2020 |
| Series: | Für Dummies |
| Sold by: | JOHN WILEY & SONS |
| Format: | eBook |
| Pages: | 482 |
| File size: | 29 MB |
| Note: | This product may take a few minutes to download. |
| Language: | German |
About the Author
Table of Contents
Über den Autor 11
Danksagung 11
Einleitung 25
Über dieses Buch 25
Konventionen in diesem Buch 26
Was Sie nicht lesen müssen 26
Törichte Annahmen über den Leser 26
Wie dieses Buch aufgebaut ist 26
Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 27
Filme, die es zu diesem Buch gibt 28
Ein Buch, das es zu diesem Buch gibt 28
Wie es weitergeht 28
Teil I: Ausgewählte Grundlagen als Basis 29
Kapitel 1 Von Atomen, Bindungen und Kristallen: Werkstoffe sind wunderschön 31
Bindungen zwischen den Atomen, fast wie bei den Menschen 31
Atome im Werkstoff 32
Die Bindungskräfte 32
Das Besondere 34
Und das sind die Auswirkungen in der Praxis 35
Alles eine Frage der Ordnung: Die wichtigsten Atomanordnungen 35
Regellose Anordnung der Atome – es lebe das Chaos 35
Regelmäßige Anordnung der Atome – es lebe die Ordnung 36
Polymorphie bei Kristallen, die unglaublichen Vorgänge im Inneren 39
Kristallbaufehler: Nichts ist perfekt 41
Nulldimensionale (punktförmige) Kristallbaufehler 42
Eindimensionale (linienförmige) Kristallbaufehler 45
Zweidimensionale (flächenförmige) Kristallbaufehler 47
Einkristall und Vielkristall im Alltag 49
Kapitel 2 Einige Eigenschaften von Werkstoffen, die Sie kennen sollten 51
Wärmeausdehnung, eine Frage der Temperatur 51
Schmieden Sie die Wärmeausdehnungsgleichung 52
Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient 53
Die Logik dahinter 54
Die Bedeutung in der Praxis 55
Elektrische Leitfähigkeit, eine Frage des Durchkommens 56
Schmieden Sie das ohmsche Gesetz 57
Die elektrische Leitfähigkeit der metallischen Werkstoffe 59
Die Logik dahinter 61
Blick in die Praxis 61
Wärmeleitfähigkeit, auch eine Frage des Durchkommens 62
Mechanismus der Wärmeleitung 62
Schmieden Sie die Wärmeleitungsgleichung 63
Die Wärmeleitfähigkeit der metallischen Werkstoffe 65
Die Logik dahinter 66
Blick in die Praxis 67
Elastische Verformung, eine Frage des Federns 67
Das hookesche Gesetz, uralt und doch modern 68
Der Elastizitätsmodul 70
Praktische Bedeutung 72
Plastische Verformung, eine Frage bleibender Formänderung 73
Kapitel 3 Manche mögen’s heiß: Thermisch aktivierte Vorgänge 75
Werkstoffe, die wechselwarmen Tiere 75
So »denkt« die Natur 75
Die Sache mit der Aktivierungsenergie und der Temperatur 77
Ein bisschen Physik und Mathe 78
Freud und Leid 78
Diffusion: Und sie bewegen sich doch 79
Mechanismen der Diffusion – gewusst wie 79
Die praktische Bedeutung 80
Erholung und Rekristallisation: Der Werkstoff lebt 81
Vorgänge im Inneren 81
Etwas Wissenschaft muss sein 84
Warum es die Werkstoffe tun 84
Notwendige Bedingungen 86
Entscheidend ist, was hinten rauskommt 87
Praktische Bedeutung 89
Kriechen und Spannungsrelaxation: Nichts ist für die Ewigkeit 89
Jetzt geht’s ans Kriechen 90
Spannungsrelaxation, die Entspannung naht 95
Kapitel 4 Legierungsbildung und Zustandsdiagramme: Berühmt, berüchtigt, gefürchtet 97
Grundbegriffe: Die müssen sein 97
Der Begriff Legierung 98
Der Begriff chemische Zusammensetzung oder Konzentration 99
Der Begriff Phase 99
Der Begriff Mischkristall 100
Der Begriff Zustandsdiagramm 101
Das eine Extrem: Unlöslichkeit im flüssigen und festen Zustand 103
Ein konkretes Zustandsdiagramm als Beispiel 104
Eine ausgewählte Legierung 105
Hinweise für die Cracks 105
Die Anwendung ist hier selten 105
Das andere Extrem: Völlige Löslichkeit im flüssigen und festen Zustand 106
Wieder ein konkretes Zustandsdiagramm als Beispiel 106
Münzfälscher 108
Der Unterschied macht’s 110
Ausbalanciert 111
Bis die Atome sichtbar werden 112
Praktische Bedeutung 114
Der Kompromiss: Völlige Löslichkeit im flüssigen, teilweise Löslichkeit im festen Zustand 115
Von Bekanntem zu Neuem 116
Wieder ein konkretes Zustandsdiagramm als Beispiel 118
Wie es weitergeht 122
Die Faszination und Anwendung der eutektischen Legierungen 123
Mut zur Lücke 123
Die Praxis: Beispiele von Zustandsdiagrammen 123
Ausblick 126
Kapitel 5 Legierungssystem Eisen-Kohlenstoff, Basis für alle Eisenwerkstoffe 127
Erst einmal reines Eisen 127
So kommt die Kohle ins Eisen 129
Die Lücken im krz-Gitter 129
Die Lücken im kfz-Gitter 130
Und das sind die Folgen 130
Und jetzt das berühmte Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm 131
Stabiles Legierungssystem 131
Metastabiles Legierungssystem 137
Teil II: Die wichtigsten Methoden der Werkstoffprüfung 149
Kapitel 6 Anspruchsvoller, als viele glauben: Der Zugversuch 151
So wird’s gemacht 152
Schafft jeden Werkstoff: Die Prüfmaschine 152
Nicht ganz harmlos: Die Zugproben 153
Kraft-Verlängerungs-Diagramm und Spannungs-Dehnungs-Diagramm: Das Resultat 155
Die Kennwerte des Zugversuchs im Überblick 162
Stärke zählt: Die Festigkeitskennwerte 162
Formbarkeit zählt: Die Zähigkeitskennwerte 164
Elastizität zählt: Die elastischen Kennwerte 164
Ausblick und Schlusswort 165
Kapitel 7 Hart, aber fair: Die Härteprüfung 167
Ein paar Überlegungen vorweg 167
So funktioniert ein modernes Härteprüfgerät 168
Härteprüfung nach Brinell 169
So prüfen Sie 169
Der richtige Kugeldurchmesser 170
Die richtige Prüfkraft 171
Und so ermitteln Sie den Härtewert 172
Sechs Tipps zum Härtewert 173
Ein interessanter Zusammenhang 174
Härteprüfung nach Vickers 175
So prüfen Sie 175
Und so ermitteln Sie den Härtewert 176
Wieder ein paar Tipps zum Härtewert 176
Fazit 177
Härteprüfung nach Rockwell 177
So prüfen Sie 178
Und so erhalten Sie die Rockwellhärte 179
Noch ein paar Anmerkungen 180
Die Härteprüfverfahren im Vergleich 180
Kapitel 8 Das unbekannte Wesen: Die Kerbschlagbiegeprüfung 183
Die Philosophie dahinter 184
Zäh heißt sicher 184
Einflüsse auf die Zähigkeit 185
Und jetzt der Schwenk zum Kerbschlagbiegeversuch 190
So sieht die Kerbschlagbiegeprobe aus 190
Versuchseinrichtung und -durchführung 191
So wirken sich Werkstoff und Temperatur auf die Kerbschlagarbeit aus 193
Bedeutung, Anwendung, Praxis 196
Kapitel 9 Unermüdlich: Die Schwingfestigkeitsprüfung 197
Schon mit der Überschrift beginnt der Ärger 198
Das Phänomen 198
Das Problem mit dem Namen 199
Das passiert innen drin im Werkstoff 200
Die wichtigsten Grundbegriffe 202
Wöhlerkurve und Dauerfestigkeit 204
Was da noch zu beachten wäre 208
Kapitel 10 Blick ins Innerste: Die Metallografie 211
Zuerst der Begriff 211
Fürs Grobe: Makroskopische Verfahren 212
So gehen Sie vor 213
Und das können Sie an geschliffenen Proben sehen 213
Das sehen Sie an polierten Proben 214
Richtig interessant wird es durch Ätzen 214
Die Lichtmikroskopie, faszinierend wie eh und je 216
Ohne gute Probenpräparation läuft gar nichts 216
So funktioniert das Lichtmikroskop 217
Und das erkennen Sie im Lichtmikroskop 218
Kann süchtig machen: Die Elektronenmikroskopie 222
So funktioniert ein Rasterelektronenmikroskop 222
Atome enttarnen: Die chemische Analyse 226
Kapitel 11 Macht nichts kaputt: Die zerstörungsfreie Prüfung 229
Die Gedanken sind frei 230
Sicher ist sicher 230
Das soll die zerstörungsfreie Prüfung können 233
Die Kapillarverfahren 233
So funktioniert die Farbeindringprüfung 234
Die Vor- und Nachteile im Überblick 235
Die magnetischen Verfahren 235
So funktioniert die Magnetpulverprüfung 236
Ein paar Anmerkungen dazu 237
Richtig magnetisiert ist halb geprüft – die Magnetisierungsmethoden in der Praxis 237
Die induktiven Verfahren 239
So funktioniert die Wirbelstromprüfung 239
Ein Blick in die Praxis 241
Die Schallverfahren 241
Ausgewählte Grundlagen der Ultraschallprüfung 242
Die Praxis der Ultraschallprüfung 249
Die Strahlenverfahren 251
So erzeugen Sie Röntgen- und Gammastrahlen 252
Und so prüfen Sie Werkstücke grundsätzlich 253
Teil III: Eisen und Stahl, noch lange kein Alteisen 257
Kapitel 12 Stahlherstellung – der Weg vom Erz zum Stahl 259
Das Ziel im Blick 259
Der erste Schritt: Vom Erz zum Roheisen 260
Die richtigen Zutaten 260
Rein in den Ofen 260
Die chemischen Reaktionen 261
Großtechnisch umgesetzt 262
Und so wird aus Roheisen Stahl – der zweite Schritt 263
Die Grundidee 263
Das Sauerstoffaufblasverfahren 263
Das Elektrostahlverfahren 264
Die Nachbehandlung 265
Das Finale 266
Kapitel 13 Nomen est omen: Die normgerechte Bezeichnung der Eisenwerkstoffe 267
Die Philosophie und Systematik dahinter 268
Kennzeichnung mit Kurznamen, die persönliche Methode 269
Wenn der Kurzname einen Hinweis auf Verwendung und Eigenschaften enthalten soll 269
Wenn der Kurzname einen Hinweis auf die chemische Zusammensetzung enthalten soll 272
Kennzeichnung mit Werkstoffnummern, die sichere Methode 275
Testen Sie sich 276
Kapitel 14 Von heißen Öfen und kühlen Bädern: Die Wärmebehandlung der Stähle 279
Ziel der Wärmebehandlung oder warum die Werkstoffleute das tun 280
Temperaturführung, gezieltes Auf und Ab 280
Die berühmten Glühbehandlungen 282
Das Normalglühen 283
Das Weichglühen 286
Das Spannungsarmglühen 288
Weitere Glühbehandlungen 290
Noch ein Tipp 290
Alles, was hart macht: Das Härten 291
Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit 291
Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Diagramm, nicht ganz einfach 294
Die Härteverfahren 309
Vergüten – in den guten Zustand bringen 313
Harte Schale, weicher Kern: Das Randschichthärten 315
Kapitel 15 Stahlgruppen, die unendliche Vielfalt 321
Kohlenstoff und Legierungselemente, die Gewürze und Zutaten im Stahl, wie sie schmecken und was sie so anrichten 322
Die Eigenschaften der unlegierten Stähle 322
Der Reiz der niedriglegierten Stähle 325
Das Gefüge der hochlegierten Stähle 326
Die Grundgerichte: Unlegierte Baustähle 333
Die Wunschliste bei den Baustählen 333
Und das sind ihre Eigenschaften 333
Haute Cuisine: Schweißgeeignete Feinkornbaustähle 336
Der Reiz der Festigkeit 336
Das Geheimnis der feinen Körner 338
Die konkreten Feinkornbaustähle 338
Einige Fragen und Anmerkungen dazu 340
Ein Blick auf die Anwendung 341
Gezielter Ofeneinsatz: Vergütungsstähle 341
Brennen nicht so schnell an: Warmfeste und hitzebeständige Stähle 344
Warmfeste Stähle 345
Hitzebeständige Stähle 349
Schmecken auch kalt: Kaltzähe Stähle 351
Halten sich lang: Nichtrostende Stähle 353
Die ferritischen Stähle 355
Die martensitischen Stähle 357
Austenitische Stähle 359
Austenitisch-ferritische Stähle 361
Korrosionsarten, die es eigentlich gar nicht geben dürfte 362
Ein paar abschließende Bemerkungen zu den rostbeständigen Stählen 366
Messer und Gabel: Werkzeugstähle 366
Die Wunschliste bei den Werkzeugstählen 367
Anlassbeständigkeit und Einteilung der Werkzeugstähle 368
Für maßvolle Temperaturen: Die Kaltarbeitsstähle 369
Wenn’s heiß hergeht: Die Warmarbeitsstähle 370
Wenn’s schnell gehen muss: Die Schnellarbeitsstähle 371
Stähle, von denen ich Ihnen nichts erzähle 372
Kapitel 16 Eisengusswerkstoffe, genauso vielfältig wie die Stähle 373
Worin sich Stahl, Stahlguss und Gusseisen unterscheiden 374
Stahlguss, in Formen gegossener Stahl 375
Gusseisen, der landläufige »Guss« 376
Gefügeausbildung oder was innen drin ist 376
Hart und verschleißfest: Hartguss 380
Der Klassiker: Gusseisen mit Lamellengrafit 381
Ganz schön zäh: Gusseisen mit Kugelgrafit 385
Der Kompromiss: Gusseisen mit Vermiculargrafit 388
Der Besondere: Temperguss 388
Teil IV: Was es außer den Eisenwerkstoffen noch Hochinteressantes gibt 391
Kapitel 17 Nichteisenmetalle 393
Auch Nichteisenmetalle werden sinnvoll bezeichnet 393
Ein Beispiel für einen Kurznamen 394
Und so ist die Werkstoffnummer aufgebaut 395
Der edel aussehende Werkstoff: Aluminium und Aluminiumlegierungen 396
Die Herstellung ist gar nicht so einfach 396
Einige typische Eigenschaften 397
Warum das reine Aluminium so weich ist 398
Wie Sie das Aluminium fest bekommen 399
Die Aluminiumlegierungen in der Praxis 406
Der bunte Werkstoff: Kupfer und Kupferlegierungen 410
Herstellung mit langer Tradition 410
Einige charaktervolle Eigenschaften 411
Reinkupfersorten, charmant und variantenreich 412
Kupferlegierungen in der Praxis 416
Weitere Nichteisenmetalle und -legierungen, da ist noch Musik drin 416
Kapitel 18 Anorganische nichtmetallische Werkstoffe und was sich dahinter verbirgt 419
Glas, klar doch 419
Ein bisschen Grundlegendes 420
Ein paar Eigenschaften 422
Keramiken, traditionell bis hochmodern 423
Herstellung – mehr als Töpfern 423
Der Charakter der Keramiken 428
Die konkreten Keramiken 429
Weitere anorganische nichtmetallische Werkstoffe 436
Kapitel 19 Nicht mehr wegzudenken: Die Kunststoffe 437
Um was es sich bei den Kunststoffen überhaupt handelt 438
Viele Wege zum Ziel: Die Herstellung der Kunststoffe 439
Die Additionspolymerisation 440
Die Kondensationspolymerisation 443
Die Eigenschaften der Kunststoffe ganz pauschal 445
Wie es innen aussieht: Der Aufbau der Kunststoffe 446
Die mechanischen Eigenschaften der Kunststoffe 447
Wie sich die Thermoplaste verhalten 448
Wie sich die Elastomere verhalten 452
Wie sich die Duroplaste verhalten 453
Frage und Antwort 454
In Form gebracht: Die Verarbeitung 455
Teil V: Der Top-Ten-Teil 457
Kapitel 20 Zehn Tipps für ein erfolgreiches Studium 459
Das Studium ernst nehmen 459
Ausgeruht und pünktlich antreten 460
Aktiv in Vorlesungen, Übungen und im Labor mitarbeiten 460
Sofort nachhaken 460
Vor- und nacharbeiten 461
Üben, üben, üben 461
Ein Buch lesen 461
Miteinander reden 461
Niemals aufschieben 462
Das Leben ist nicht nur Studium 462
Glossar 463
Stichwortverzeichnis 479