Hahn Werkstofftechnik-Praktikum
1. Auflage 2015
ISBN: 978-3-446-44494-2
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Werkstoffe prüfen und verstehen
E-Book, Deutsch, 260 Seiten
ISBN: 978-3-446-44494-2
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Die werkstofftechnischen Grundlagen werden in Vorlesungen vermittelt und in Seminaren gefestigt. Weiterer wichtiger Bestandteil sind die Praktika. Studierende sollen zum einen praktische Fähigkeiten bei der Werkstoffprüfung erwerben, andererseits ist es wichtig für sie, die Ursachen für die ermittelten Eigenschaften zu erkennen.
Im Buch sind die wichtigsten Praktikumsversuche, wie z.B. für den Zugversuch, die Härteprüfung oder die Metallographie zusammengestellt, wie sie in dieser oder ähnlicher Form an vielen Hochschulen durchgeführt werden. Mithilfe der ausführlichen Anleitung kann man sich sehr detailliert auf den jeweiligen Praktikumsversuch vorbereiten, so dass die Inhalte, die Durchführung und das Ziel der Versuche verstanden werden und ein maximaler Erkenntnisgewinn bei den Studierenden erreicht wird.
Die ausführliche Beschreibung der theoretischen Grundlagen soll die Versuchsvorbereitung erleichtern und das naturwissenschaftliche und werkstofftechnische Basiswissen festigen. Es folgen wichtige Hinweise für die korrekte Versuchsdurchführung, Tipps zur Auswertung und Vorschläge zur normgerechten Protokollierung. Die im Buch gestellten Fragen zur Versuchsvorbereitung dienen der Überprüfung des Wissensstandes und können mit den Antworten im Anhang verglichen werden.
Prof. Dr.-Ing. Frank Hahn lehrt Werkstofftechnik an der Hochschule Mittweida. Er ist Mitautor des Grundlagen-Lehrbuchs Seidel/Hahn, Werkstofftechnik.
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1;1 Thermische Analyse – Zustandssysteme;12
1.1;1.1 Einleitung;12
1.2;1.2 Ziel des Praktikums;13
1.3;1.3 Theoretische Voraussetzungen;13
1.4;1.4 Grundlagen;14
1.4.1;1.4.1 Phasenumwandlungen;14
1.4.2;1.4.2 Keimbildung und -wachstum;15
1.4.3;1.4.3 Legierungsstrukturen;19
1.4.4;1.4.4 Grundtypen der Zweistoffsysteme;22
1.4.4.1;1.4.4.1 Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit im flüssigen und im festen Zustand;25
1.4.4.2;1.4.4.2 Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit im flüssigen Zustand und Unlöslichkeit im festen Zustand;30
1.4.4.3;1.4.4.3 Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit im flüssigen Zustand und begrenzter Löslichkeit im festen Zustand – eutektisches System;34
1.4.4.4;1.4.4.4 Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit im flüssigen Zustand und begrenzter Löslichkeit im festen Zustand – peritektisches System;37
1.4.4.5;1.4.4.5 Zweistoffsystem mit intermetallischer Phase;39
1.4.4.6;1.4.4.6 Phasenumwandlungen im festen Zustand;40
1.4.5;1.4.5 Das Gesetz der abgewandten Hebelarme;41
1.5;1.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung;43
1.6;1.6 Geräte und Hilfsmittel;44
1.7;1.7 Versuchsdurchführung;45
1.8;1.8 Praktikumsauswertung;46
2;2 Zugversuch an metallischen Werkstoffen;47
2.1;2.1 Einleitung;47
2.2;2.2 Ziel des Praktikums;47
2.3;2.3 Theoretische Voraussetzungen;48
2.4;2.4 Grundlagen;48
2.4.1;2.4.1 Kraft und Spannung;48
2.4.2;2.4.2 Verlängerung und Dehnung;50
2.4.3;2.4.3 Zugproben;51
2.4.4;2.4.4 Verfahrensprinzip;53
2.4.5;2.4.5 Zugversuch – Verformungsbereiche und Auswertung;57
2.5;2.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung;63
2.6;2.6 Geräte und Hilfsmittel;64
2.7;2.7 Versuchsdurchführung;64
2.8;2.8 Praktikumsauswertung;66
2.9;2.9 Modelllösungen;66
3;3 Metallographische Probenpräparation und lichtmikroskopische Gefügeuntersuchung gleichgewichtsnah umgewandelter Stähle;71
3.1;3.1 Einleitung;71
3.2;3.2 Ziel des Praktikums;72
3.3;3.3 Theoretische Voraussetzungen;72
3.4;3.4 Grundlagen;73
3.4.1;3.4.1 Die metallographische Probenpräparation;73
3.4.1.1;3.4.1.1 Trennen;74
3.4.1.2;3.4.1.2 Einfassen;76
3.4.1.3;3.4.1.3 Schleifen und Polieren;77
3.4.1.4;3.4.1.4 Reinigen und Trocknen der Probe;79
3.4.1.5;3.4.1.5 Aufbau und Einstellung des Auflichtmikroskops;79
3.4.1.6;3.4.1.6 Vergrößerung;85
3.4.1.7;3.4.1.7 Auflösungsgrenzen der Lichtmikroskopie;87
3.4.1.8;3.4.1.8 Gesamte förderliche Vergrößerung;92
3.4.1.9;3.4.1.9 Kontrastierungsverfahren;92
3.4.2;3.4.2 Das metastabile Zweistoffsystem Eisen-Kohlenstoff;95
3.4.2.1;3.4.2.1 Reineisen;96
3.4.2.2;3.4.2.2 Phasen im metastabilen Zweistoffsystem Eisen-Kohlenstoff;97
3.4.2.3;3.4.2.3 Gefüge im metastabilen Zweistoffsystem Eisen-Kohlenstoff;100
3.4.2.4;3.4.2.4 Die Stahlecke im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm – Gefügeumwandlung des Austenits bei der Abkühlung im thermodynamischen Gleichgewicht;102
3.5;3.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung;108
3.6;3.6 Geräte und Hilfsmittel;108
3.7;3.7 Versuchsdurchführung;109
3.8;3.8 Praktikumsauswertung;110
4;4 Härteprüfung;112
4.1;4.1 Einleitung;112
4.2;4.2 Ziel des Praktikums;112
4.3;4.3 Theoretische Voraussetzungen;113
4.4;4.4 Grundlagen;113
4.4.1;4.4.1 Überblick;113
4.4.2;4.4.2 Härteprüfung nach Brinell HBW;114
4.4.3;4.4.3 Härteprüfung nach Vickers HV;119
4.4.4;4.4.4 Härteprüfung nach Rockwell Skala C HRC;123
4.5;4.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung;126
4.6;4.6 Geräte und Hilfsmittel;127
4.7;4.7 Versuchsdurchführung;127
4.8;4.8 Praktikumsauswertung;130
4.9;4.9 Modelllösungen;131
5;5 Grundlagen der Wärmebehandlung von Stählen;135
5.1;5.1 Einleitung;135
5.2;5.2 Ziel des Praktikums;135
5.3;5.3 Theoretische Voraussetzungen;136
5.4;5.4 Grundlagen;137
5.4.1;5.4.1 Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit auf die Gefüge von Stählen;137
5.4.1.1;5.4.1.1 Das Dilatometerverfahren;137
5.4.1.2;5.4.1.2 Diffusionsgesteuerte Umwandlung des Austenits bei leicht erhöhter Abkühlgeschwindigkeit;138
5.4.1.3;5.4.1.3 Die Martensitbildung;141
5.4.1.4;5.4.1.4 Die Bainitbildung;145
5.4.1.5;5.4.1.5 Das Zeit-Temperatur-Umwandlungdiagramm;146
5.4.1.6;5.4.1.6 Einfluss von Legierungselementen auf die Umwandlung des Austenits bei der Abkühlung;152
5.4.2;5.4.2 Wärmebehandlung von Stahl;154
5.4.2.1;5.4.2.1 Begriffserklärung;154
5.4.2.2;5.4.2.2 Das Normalglühen;155
5.4.2.3;5.4.2.3 Das Härten;158
5.4.2.4;5.4.2.4 Charakterisierung der Härtbarkeit;165
5.4.2.5;5.4.2.5 Anlassverhalten von Stählen;168
5.5;5.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung;171
5.6;5.6 Geräte und Hilfsmittel;173
5.7;5.7 Versuchsdurchführung;173
5.8;5.8 Praktikumsauswertung;174
5.9;5.9 Modelllösungen;176
6;6 Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy;179
6.1;6.1 Einleitung;179
6.2;6.2 Ziel des Praktikums;179
6.3;6.3 Theoretische Voraussetzungen;180
6.4;6.4 Grundlagen;181
6.4.1;6.4.1 Zähigkeit und Sprödigkeit;181
6.4.2;6.4.2 Der Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy;184
6.4.3;6.4.3 Sprödes Werkstoffverhalten beim KBV;187
6.4.4;6.4.4 Duktiles Werkstoffverhalten beim KBV;189
6.4.5;6.4.5 Der Bruch beim KBV;191
6.4.5.1;6.4.5.1 Sprödbruch (Spaltbruch);191
6.4.5.2;6.4.5.2 Verformungsbruch;194
6.4.5.3;6.4.5.3 Mischbruch;196
6.4.6;6.4.6 Einflüsse auf die Zähigkeit;197
6.4.7;6.4.7 Das Temperaturkonzept;199
6.5;6.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung;201
6.6;6.6 Geräte und Hilfsmittel;202
6.7;6.7 Versuchsdurchführung;202
6.8;6.8 Praktikumsauswertung;205
6.9;6.9 Modelllösungen;206
7;7 Ermüdung und Schwingfestigkeit;208
7.1;7.1 Einleitung;208
7.2;7.2 Ziel des Praktikums;209
7.3;7.3 Theoretische Voraussetzungen;209
7.4;7.4 Grundlagen;209
7.4.1;7.4.1 Ermüdung;209
7.4.2;7.4.2 Rissbildung und -wachstum unter schwingender Beanspruchung – Merkmale des Dauerbruchs;212
7.4.3;7.4.3 Mechanische Schwingungen;215
7.4.4;7.4.4 Einstufige Schwingfestigkeitsuntersuchungen – Wöhlerversuch;216
7.4.4.1;7.4.4.1 Ermittlung der Überlebenswahrscheinlichkeit im Bereich der Zeitfestigkeit;219
7.4.4.2;7.4.4.2 Bestimmung der Dauerfestigkeit unter Berücksichtigung des Streubandes im Übergangsbereich;223
7.4.5;7.4.5 Angabe der Dauerfestigkeit;230
7.4.6;7.4.6 Dauerfestigkeitsschaubild nach Smith;230
7.4.7;7.4.7 Einflüsse auf die Schwingfestigkeit;232
7.5;7.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung;234
7.6;7.6 Geräte und Hilfsmittel;235
7.7;7.7 Versuchsdurchführung;235
7.8;7.8 Praktikumsauswertung;240
7.9;7.9 Modelllösungen;240
8;Anhang – Lösungsteil;249
9;Index;258
