Werkstoffkunde für Ingenieure

1 Übersicht über die Werkstoffe.- 2 Metallische Werkstoffe.- 2.1 Metalle im Periodensystem der Elemente.- 2.2 Kennzeichnende Eigenschaften der Metalle.- 3 Grundlagen der Metallkunde und der Metallphysik.- 3.1 Erstarrung der metallischen Schmelzen.- 3.1.1 Keimbildung und Kristallwachstum.- 3.1.2 Kristallisation im Gußblock.- 3.2 Kristallgitter.- 3.3 Allotropie.- 3.4 Millersche Indizes.- 3.5 Anisotropie -- Kornorientierung.- 3.6 Gitterbaufehler.- 3.7 Mechanische Eigenschaften.- 3.8 Verfestigungsmechanismen.- 3.9 Diffusion.- 3.10 Legierungsbildung.- 3.11 Zustandsdiagramme -- Zweistoffsysteme.- 3.12 Zweistoffdiagramm Fe-C.- 3.13 Metallographische Untersuchungen.- 3.14 Wärmebehandlungen von Stählen im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm.- 3.15 Martensitische Umwandlung.- 3.16 Ausscheidungshärtung.- 3.17 Alterung von Stählen -- Sprödbruch.- 3.18 Plastisches Verhalten der Metalle.- 3.18.1 Mechanismus der plastischen Formänderung.- 3.18.2 Fließspannung und Fließkurve.- 3.18.3 Whisker.- 3.18.4 Erholung und Rekristallisation.- 3.18.5 Warmumformung.- 3.19 Ferromagnetismus.- 3.20 Elektrische Leitfähigkeit.- 3.21 Korrosion der Metalle.- 4 Metallkunde der Stähle.- 4.1 Übersicht über die Stähle.- 4.2 Bemerkungen zur Metallurgie der Stähle.- 4.3 Einfluß der Legierungselemente des Stahles.- 4.4 Rein- und Weicheisen.- 4.5 Stähle für Kaltumformzwecke.- 4.5.1 Unlegierte weiche Stähle.- 4.5.2 Höherfeste Bleche und Bänder.- 4.6 Allgemeine Baustähle.- 4.6.1 Grundlagen der unlegierten Baustähle.- 4.6.2 Feinkornbaustähle.- 4.6.3 Perlitreduzierte Stähle.- 4.6.4 Wetterfeste Baustähle.- 4.6.5 Bewehrungsstähle -- Betonstahl.- 4.7 Weichmagnetische Silizium-Stähle.- 4.8 Chemisch beständige Stähle.- 4.8.1 Nichtrostende Stähle.- 4.8.2 Hitzebeständige Stähle.- 4.8.3 Stähle für die Kerntechnik.- 4.9 Edelbaustähle.- 4.9.1 Einsatzstähle.- 4.9.2 Vergütungsstähle.- 4.9.3 Stähle für die Oberflächenhärtung.- 4.9.4 Automatenstähle.- 4.9.5 Nitrierstähle.- 4.9.6 Verschleißfeste Stähle.- 4.9.7 Warmfeste Stähle.- 4.9.8 Druckwasserstoffbeständige Stähle.- 4.9.9 Kaltzähe Stähle (Tieftemperaturstähle).- 4.9.10 Federstähle.- 4.9.11 Walzlagerstähle.- 4.9.12 Hochfeste Stähle.- 4.9.13 Nichtmagnetisierbare Stähle (Amagnetische Stähle).- 4.10 Werkzeugstähle.- 4.10.1 Unlegierte Werkzeugstähle.- 4.10.2 Legierte Kaltarbeitsstähle.- 4.10.3 Warmarbeitsstähle.- 4.10.4 Schnellarbeitsstähle.- 4.11 Stahlguß -- Stahlformguß.- 5 Gußeisenwerkstoffe.- 5.1 Gußeisen mit Lamellengraphit.- 5.2 Gußeisen mit Kugel- und Vermiculargraphit.- 5.3 Temperguß.- 5.3.1 Schwarzer Temperguß GTS.- 5.3.2 Weißer Temperguß GTW.- 5.4 Hartguß- und Schalenhartguß.- 5.5 Legiertes Gußeisen.- 6 Metallkunde der Nichteisenmetalle.- 6.1 Kupfer und Kupferlegierungen.- 6.1.1 Reinkupfer und niedriglegiertes Kupfer.- 6.1.2 Kupfer-Zink-Legierungen (Messinge).- 6.1.3 Kupfer-Zinn-Legierungen (Zinnbronzen).- 6.1.4 Kupfer-Aluminium-Legierungen (Aluminiumbronzen).- 6.1.5 Kupfer-Nickel-Legierungen.- 6.1.6 Kupfer-Nickel-Zink-Legierungen.- 6.2 Nickel und Nickellegierungen.- 6.2.1 Reinnickel.- 6.2.2 Nickel-Kupfer-Legierungen.- 6.2.3 Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen.- 6.2.4 Nickel-Molybdän-Legierungen.- 6.2.5 Hochwarmfeste Nickellegierungen (Superlegierungen).- 6.2.6 Ni-Cr- und Ni-Cr-Fe-Heizleiterlegierungen.- 6.2.7 Ni-haltige magnetische Legierungen.- 6.2.8 Nickellegierungen mit besonderen physikalischen Eigenschaften.- 6.3 Kobalt und Kobaltlegierungen.- 6.3.1 Reines Kobalt.- 6.3.2 Kobaltlegierungen.- 6.4 Aluminium und Aluminiumlegierungen.- 6.4.1 Reinaluminium.- 6.4.2 Aluminiumlegierungen.- 6.5 Magnesium und Magnesiumlegierungen.- 6.6 Beryllium und Berylliumlegierungen.- 6.7 Titan und Titanlegierungen.- 6.7.1 Unlegiertes Titan.- 6.7.2 Titanlegierungen.- 6.8 Zirkonium und Zirkoniumlegierungen.- 6.8.1 Reinzirkonium.- 6.8.2 Zirkoniumlegierungen.- 6.9 Zink und Zinklegierungen.- 6.9.1 Reines Zink.- 6.9.2 Zinklegierungen.- 6.10 Blei und Bleilegierungen.- 6.10.1 Reinblei.- 6.10.2 Bleilegierungen.- 6.11 Zinn und Zinnlegierungen.- 6.11.1 Reinzinn.- 6.11.2 Zinnlegierungen.- 6.12 Hochschmelzende Metalle.- 6.13 Edelmetalle.- 6.14 Kontaktwerkstoffe.- 7 Verbund- und Sinterwerkstoffe.- 7.1 Verbundwerkstoffe.- 7.2 Sinterwerkstoffe.- 7.2.1 Sinterhartmetall.- 7.2.2 Technische Keramik.- 7.2.3 Dauermagnetwerkstoffe.- 8 Kunststoffe.- 8.1 Kunststoffe als Werkstoffe.- 8.2 Kunststoffe, Entsorgung und Umwelt.- 8.3 Morphologie der Kunststoffe.- 8.3.1 Makromoleküle: Form und Anordnung.- 8.3.2 Bindungskräfte zwischen und innerhalb von Makromolekülen.- 8.4 Bildungsreaktionen und technische Ausführung.- 8.4.1 Polymerisation.- 8.4.1.1 Technische Ausführung der Polymerisation.- 8.4.1.2 Methoden der Polymerisation.- 8.4.2 Polykondensation.- 8.4.3 Polyaddition.- 8.5 Kunststoffsorten und Nomenklatur.- 8.6 Thermische Zustandsformen.- 8.6.1 Amorphe Thermoplaste.- 8.6.2 Teilkristalline Thermoplaste.- 8.6.3 Duroplaste.- 8.6.4 Elastomere.- 8.7 Formgebung und Bearbeitung der Kunststoffe.- 8.7.1 Spritzgießen von Thermoplasten.- 8.7.2 Extrudieren von Thermoplasten.- 8.7.3 Kalandrieren von Thermoplasten.- 8.7.4 Warmformen von Thermoplasten.- 8.7.5 Formgebung von Duroplasten.- 8.7.6 Bearbeitung von Kunststoffen.- 8.8 Modifikation von Kunststoffen.- 8.8.1 Copolymere und Polyblends (Legierungen).- 8.8.2 Weichmachung von Thermoplasten.- 8.8.3 Füllen und Verstärken.- 8.8.4 Schäumen von Kunststoffen.- 8.8.5 Vernetzen von Thermoplasten.- 8.8.6 Additive.- 8.9 Polymerisate.- 8.9.1 Polyethylen PE.- 8.9.2 Polypropylen PP.- 8.9.3 Polybuten PB.- 8.9.4 Polyisobutylen PIB.- 8.9.5 Polymethylenpenten PMP.- 8.9.6 Polyvinylchlorid PVC.- 8.9.6.1 PVC-hart (PVC-U und PVC-HI).- 8.9.6.2 PVC-weich (PVC-P).- 8.9.6.3 PVC-Schaumstoffe.- 8.9.7 Styrol-Polymere.- 8.9.7.1 Polystyrol PS.- 8.9.7.2 Modifikationen des PS (SB, SAN, ABS, ASA).- 8.9.7.3 Styrolschaumstoffe PS-E.- 8.9.8 Fluor-Polymere.- 8.9.8.1 Polytetrafluorethylen PTFE.- 8.9.8.2 Andere fluorhaltige Polymere.- 8.9.9 Acryl-Polymere.- 8.9.9.1 Acrylester.- 8.9.9.2 Polyacrylnitril PAN.- 8.9.9.3 Polymethylmethacrylat PMMA.- 8.9.10 Polyoxymethylen POM (Polyazetal).- 8.10 Polykondensate.- 8.10.1 Phenolformaldehyd PF (Phenoplast).- 8.10.2 Aminoplaste.- 8.10.2.1 Harnstoffharz UF.- 8.10.2.2 Melaminharz MF.- 8.10.3 Polyester.- 8.10.3.1 Polyterephthalate PET, PBT.- 8.10.3.2 Ungesättigte Polyester UP.- 8.10.4 Polyamide PA.- 8.10.5 Polycarbonate PC.- 8.10.6 Polyphenylenoxid PPO.- 8.10.7 Polyetheretherketon PEEK.- 8.10.8 Schwefelhaltige Polymere PPS, PES, PSU.- 8.10.9 Polyimide PI.- 8.10.10 Silikone SI (Polysiloxane).- 8.11 Polyaddukte.- 8.11.1 Epoxidharz EP.- 8.11.2 Polyurethane PUR.- 8.12 Zusammenfassung der Eigenschaften und spezielle Werkstoffprüfung.- 8.12.1 Dichte.- 8.12.2 Mechanische Festigkeit.- 8.12.2.1 Kurzzeitprüfungen.- 8.12.2.2 Langzeitverhalten.- 8.12.2.3 Einfluß der Temperatur.- 8.12.3 Thermische Eigenschaften.- 8.12.4 Elektrische Eigenschaften.- 8.12.5 Beständigkeit und Gasdurchlässigkeit.- 8.12.6 Bestimmung der Kunststoffart.- 9 Naturstoffe.- 9.1 Holz.- 9.2 Papier.- 9.3 Abgewandelte Naturstoffe.- 9.3.1 Zellulose-Derivate.- 9.3.1.1 Hydrat-Zellulose = Regenerierte Zellulose.- 9.3.1.2 Zellulose-Ester.- 9.3.2 Casein-Derivat Kunsthorn CS.- 10 Elastomere.- 10.1 Naturgummi NR.- 10.2 Synthesegummi.- 10.2.1 Polyisopren IR.- 10.2.2 Butadien-Kautschuke BR, SBR, NBR.- 10.2.3 Ethylen-Propylen-Kautschuk EPM/EPDM.- 10.2.4 Chloropren-Kautschuk CR.- Literatur.- Sachwortverzeichnis.