Die Metallischen Werkstoffe Des Maschinenbaues

ISBN-13: 9783642863165 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 440 str.

Erich Bickel

Opis

Wenn also zur Entfestigung (Weichgluhen) eines kaltverfestigten Gefuges gesagt werden kann, dass unter der kombinierten Zeit-und Temperatureinwir kung das kaltgereckte Gefuge infolge Kristallerholung und Rekristallisation ent festigt wird, so ist einschrankend hinzuzufugen: vorausgesetzt, dass nicht durch dieselbe Zeit-Temperatur-Einwirkung zunachst eine Ausscheidungshartung ein setzt, durch welche die Wirkung der Kristallerholung uberkompensiert wird, so dass zunachst eine Verfestigung stattfindet und erst bei weiterer Temperatur-Zeit Einwirkung die erwartete Festigkeits-und Harteabnahme eintritt. Wie die Ausscheidungshartung im Einzelfall sich auf die Eigenschaften des Werkstoffes auswirkt, sei es als Vergutung oder als Alterung oder als Blaubruchig keit (Versprodung), wird besser im Zusammenhang mit den einzelnen Werkstoff sorten beschrieben. Im ubrigen wird von einer kunstlichen Unterdruckung der Ausscheidung der gelosten Atome aus den Mischkristallen vor allem bei der Umwandlungshartung des Stahles technisch der bedeutsamste Gebrauch gemacht, wozu auf Abschn. 4.12.54 verwiesen sei. ' 1.42.4. Modiftkationseinwirkungen Wie bereits in Abschn. 1.16.3 dargestellt, konnen bei Uberschreitung einer kritischen Temperaturgrenze Gefugebestandteile andere Gittertypen annehmen. Solche Modifikationswechsel haben ebenfalls die Entstehung eines neuenSekundar gefuges zur Folge und konnen zudem von Ausscheidungsvorgangen begleitet sein. Eine technisch uberaus wichtige Gefugeanderung ist diejenige des Stahles bei der Umwandlung der Fe-Kristallite vom kubisch-raumzentrierten Gitter zum kubisch flachenzentrierten und umgekehrt, wozu auf Abschn. 4.11 verwiesen wi

Spis treści

1. Der Gefügebau.- 1.1. Die kristalline Struktur.- 1.11. Die Sichtbarmachung der kristallinen Struktur — Metallographie.- 1.12. Das Wesen der Kristalle — Kristallographie — Anisotropie und Isotropie.- 1.13. Kristallographische Systeme.- 1.14. Die Quasi-Isotropie der Metallwerkstoffe.- 1.15. Der Feinbau der Kristalle.- 1.15.1. Die röntgenographische Erforschung und die stereochemische Betrachtungsweise fester Stoffe.- 1.15.2. Das Prinzip der röntgenographischen Strukturforschung.- 1.16. Das Kristallgitter.- 1.16.1. Gittertypen.- 1.16.2. Gitter dichtester Kugelpackung.- 1.16.3. Modifikationen.- 1.16.4. Koordinationszahlen, interatomare Abstände und Zwischenräume.- 1.16.5. Atomdurchmesser.- 1.16.6. Kristallographische Ebenen und Richtungen.- 1.17. Grundlagen der röntgenographischen Strukturbestimmungen.- 1.17.1. Die Laue- und Bragg-Gleichungen.- 1.17.2. Röntgenographische Untersuchungsmethoden.- Polychromatische und monochromatische Strahlung S. 27 — Die wichtigsten Verfahren S. 30..- 1.18. Kristalle und Moleküle — Begriffe.- 1.18.1. Moleküle.- 1.18.2. Molekulare Konfigurationen.- 1.2. Die Bindungskräfte in Kristallen.- 1.21. Schema einer Einteilung.- 1.22. Die Elektronenhülle der Atome.- 1.23. Die diskreten Energiestufen der Hüllelektronen.- 1.24. Die Theorien der Bindungskräfte.- 1.24.1. Ionische, polare oder heteropolare Bindung.- 1.24.2. Covalente, homöopolare oder unpolare Bindung.- 1.24.3. Metallische Bindung.- 1.24.4. Sonstige Bindungskräfte.- 1.25. Elektronenkonzentration und Zonentheorie.- 1.25.1. Der Temperatureinfluß auf die elektrische Leitfähigkeit.- 1.3. Aus mehreren Atomsorten (Elementen) aufgebaute Kristalle — Begriffe und Benennungen.- 1.31. Chemische Verbindungen.- 1.32. Mischkristalle.- 1.32.1. Substitutions- und Einlagerungs-Mischkristalle.- 1.33. Metallide oder intermetallische Verbindungen.- 1.33.1. Ungeordnete und geordnete Atomverteilung — Überstrukturen.- 1.33.2. Intermediäre Kristalle.- 1.4. Die Gefügeformen.- 1.41. Primärgefüge.- 1.41.1. Keimbildung und Kristallwachstum.- 1.41.2. Formen des Gußgefüges.- 1.41.3. Modifizierte Gußgefüge.- 1.42. Sekundärgefüge.- 1.42.1. Knetgefüge.- Elastische und plastische Verformung des Gitters S. 62 — Der Mechanismus der plastischen Verformung des Einkristalls S. 64 — Fehler in der Kristallstruktur S. 68 — Der Mechanismus der plastischen Verformung des polykristallinen Haufwerks S. 69 — Die Fiktionen der Elastizitätstheorie S. 71 — Knetgefügeformen S. 72 — Kristallerholung S. 74 — Die Rekristallisation S. 75 — Ausscheidungsgefüge S. 78 — Modifikationseinwirkungen S. 79 — Zusammenfassung S. 79..- 1.43. Sintergefüge.- 1.5. Die Gefügequalität.- 1.51. Einfluß der Form und Größe der Körner.- 1.52. Gefügefehler.- 1.52.1. Lunker.- 1.52.2. Gasblasen.- 1.52.3. Seigerungen.- Schwerkraftseigerungen S. 85 — Blockseigerung S. 86 — Kristallseigerung S. 86..- 2. Legierungslehre.- 2.1. Definitionen.- 2.2. Allgemeine Eigenschaften.- 2.3. Die Gefügebestandteile von Legierungen.- 2.4. Die äußeren Erscheinungen bei der Legierungsbildung und die daraus entwickelten Zustandsdiagramme.- 2.41. Die Löslichkeit im flüssigen und festen Zustand.- 2.42. Haltepunkte.- 2.43. Das Zustandsdiagramm bei Unlöslichkeit im festen Zustand (Typus Va).- 2.43.1. Der Phasenzerfall beim Erstarren.- 2.43.2. Das Hebelgesetz.- 2.44. Das Zustandsdiagramm bei vollständiger Löslichkeit im festen Zustand (Typus I).- 2.45. Das Zustandsdiagramm mit Mischungslücke im festen Zustand (Typus V).- 2.46. Peritektische Reaktionen.- 2.5. Dreistoffdiagramme.- 2.51. Das Konzentrationsdreieck.- 2.52. Das räumliche Zustandsschaubild.- 2.53. Das doppelte Hebelgesetz.- 2.54. Der Erstarrungsvorgang in ternären Legierungen.- 2.6. Die energetische Betrachtungsweise der Legierungsbildung (Phasenlehre).- 2.61. Definitionen.- 2.61.1. System.- 2.61.2. Phasen.- 2.61.3. Stoffe.- 2.61.4. Zustand.- 2.61.5. Energie.- 2.61.6. Stabiles und metastabiles Gleichgewicht.- 2.62. Die Zustandsgleichungen.- 2.63. Bestimmungsgrößen für Zustandsgleichungen.- 2.64. Die vollständigen Umwandlungsschaubilder.- 2.65. Das vollständige isobare Zustandsschaubild.- 2.66. Die Phasenregel.- 2.67. Anwendung der Phasenregel auf Systeme.- 2.7. Die atomistische Betrachtungsweise der Legierungsbildung.- 2.71. Entstehungsbedingungen und Löslichkeitsgrenzen für Substitutionsmischkristalle.- 2.71.1. Ununterbrochene und unterbrochene Legierungsreihen.- 2.71.2. Geordnete und ungeordnete Verteilung.- 2.71.3. Mischkristallreihen mit Mischungslücken und intermediären Phasen.- 2.71.4. Konzentrationsgrenzen für Element-Mischkristalle.- Der Größenfaktor S. 142 — Der Valenzfaktor S. 142 — Die Elektronenkonzentration S. 142 — Der elektrochemische Faktor S. 143..- 2.71.5. Die Metallide der intermediären Phasen.- Die Hum e-Rothery-Regel für die Bildung elektronischer Verbindungen S. 144..- 2.72. Die Bildung von Einlagerungs-Mischkristallen.- 2.8. Die künstliche Erzeugung metastabiler Phasen.- 2.9. Allgemeine Bemerkungen zur Metallphysik.- 3. Die Gebrauchseigenschaften der Werkstoffe und deren Prüfung.- 3.1. Die physikalisch-chemischen und die technologischen Eigenschaften — Begriffe.- 3.2. Technologische Eigenschaften und ihre Prüfung.- 3.21. Eigenschaften und Kennzahlen für die Festigkeitsrechnung.- 3.21.1. Der statische Kurzzeit-Zugversuch.- Das Meßprinzip S. 151 — Die Meßeinrichtung S. 151 — Die Proben-formen S. 152 — Typologie der Kraft-Weg-Diagramme S. 153 — Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm S. 155 — Die Kennzahlen des Zugversuches S. 155 — Die Feindehnmessung S. 160 — Kritik des einfachen Spannungs-Dehnungs-Diagramms S. 163..- 3.21.2. Der Druckversuch.- 3.21.3. Biegeversuche.- 3.21.4. Der Scherversuch.- 3.21.5. Der Verdrehungsversuch.- 3.21.6. Beeinflussende Faktoren.- Temperatur S. 169 — Der Zeiteinfluß S. 171 — Der Einfluß radioaktiver Strahlungen S. 174..- 3.21.7. Die Dauerstandfestigkeit.- Phänomene und Begriffe S. 175 — Die Kriechkurven S. 177 — Definition der Dauerstandfestigkeit S. 179..- 3.21.8. Die Wechselfestigkeit.- Die Phänomene S. 181 — Das Meßprinzip und die Versuchseinrichtungen S. 182 — Kennzahlen für die Wechselfestigkeit S. 184 — Beeinflussende Faktoren S. 186..- 3.22. Sonstige Eigenschaften für die konstruktive Verwendung.- 3.22.1. Die Härte.- Definition und Meßverfahren S. 192 — Die Eindringverfahren S. 193 — Ritzverfahren S. 201 — Rückprallverfahren S. 201 — Zeit- und Temperatureinfluß S. 202..- 3.22.2. Die Kerbschlagzähigkeit.- Prüfmethoden und Maßzahl S. 202 — Interpretation der Kerbschlagzähigkeit S. 204 — Beeinflussende Faktóren S. 206 — Die praktische Bedeutung der Probe 5.207..- 3.22.3. Die Dämpfungsfähigkeit.- 3.22.4. Die Verschleißfestigkeit.- 3.22.5. Die Korrosionsfestigkeit.- Erscheinungsformen S. 212 — Angriffsformen S. 214 — Standardproben S. 217 — Korrosionsschutz von Metallen durch Metalle S. 219..- 3.22.6. Die Hitzebeständigkeit.- 3.22.7. Die Härtbarkeit.- 3.23. Eigenschaften und Kennzahlen für die Formgebungsverfahren.- 3.23.1. Die Gießbarkeit.- 3.23.2. Die Schmiedbarkeit.- 3.23.3. Die Tiefziehfähigkeit.- 3.23.4. Die Zerspanbarkeit.- 3.23.5. Die Schweißbarkeit.- 3.3. Physikalische Eigenschaften für die konstruktive Verwendung.- 3.31. Die Magnetisierbarkeit.- 3.31.1. Physikalische Ursachen.- 3.31.2. Die Magnetisierungskurve und die magnetischen Eigenschaften.- 3.31.3. Charakteristik magnetischer Werkstoffe und Beeinflussung ihrer Eigenschaften.- 3.32. Die elektrische Leitfähigkeit.- 4. Spezielle Metallkunde.- 4.1. Die Eisenmetalle (Stahl und Eisen).- 4.11. Das Eisen—Kohlenstoff-Diagramm.- 4.12. Der unlegierte Stahl.- 4.12.1. Die Gefügebestandteile.- 4.12.2. Die Haltepunkte.- 4.12.3. Die Abhängigkeit der Festigkeitseigenschaften vom C-Gehalt.- 4.12.4. Die Einteilung des unlegierten Stahles.- 4.12.5. Die Wärmebehandlungen des unlegierten Stahles.- Das Spannungsfreiglühen S. 245 — Das Weichglühen 5.246 — Das Normalisieren S. 247 — Das Härten S. 249 — Das Anlassen S. 263 — Das Vergüten S. 265..- 4.12.6. Durchhärtbarkeit des Stahles.- Erscheinungen und Begriffe S. 265 — Prüfmethoden und Maßzahlen für die Durchhärtbarkeit S. 266 — Die Höchsthärtbarkeit des Stahles S. 267..- 4.12.7. Die kombinierte Temperatur-Zeit-Einwirkung auf die Anlaßhärte.- 4.12.8. Die Härtespannungen.- 4.12.9. Die Oberflächenhärtung.- Die Zementierung S. 273 — Die Nitrierhärtung S. 277 — Kombinierte Zementierung und Nitrierung S.278 — Flammhärtung S. 279 — Hochfrequenzhärtung 5.280..- 4.13. Die legierten Stähle.- 4.13.1. Die allgemeinen Einflüsse der Legierungskomponenten auf die äußeren Eigenschaften.- Der Begriff „legierter Stahl“ S. 281 — Wirkung der Legierungskomponenten auf die Gebrauchseigenschaften S. 282..- 4.13.2. Die allgemeine Wirkung der Legierungselemente auf das Stahlgefüge.- Mischkristallbildung S. 284 — Karbidbildung S. 285 — Zusammenfassung und Schlußfolgerung S. 287..- 4.13.3. Die Auswirkung auf die Gefügeumwandlung.- Die Verschiebung der Phasengrenzen S. 289 — Beeinflussung der kritischen Abkühlgeschwindigkeit und der Martensittemperatur S. 291..- 4.13.4. Die Wärmebehandlungen der legierten Stähle.- Das Vergüten S. 294 — Das Härten S. 295..- 4.14. Die Stahlsorten.- 4 14 1 Klassifikation.- 4.14.2. Urlegierte Stähle.- Baustähle S. 298 — Sonderstähle S. 300 — Werkzeugstähle S. 300..- 4.14.3. Legierte Stühle.- Baustähle S. 302 — Sonderstähle für mechanische und chemische Beanspruchungen S. 310 — Magnetstähle S. 321 — Legierte Werkzeugstähle S. 334 — Stähle mit sonstigen besonderen physikalischen Eigenschaften S. 347..- 4.15. Der Stahlguß.- 4.15.1. Definition.- 4.15.2. Wärmebehandlungen.- 4.15.3. Sorten.- 4.16. Das Gußeisen.- 4.16.1. Das Zustandsfeld der Guß- und Roheisensorten.- 4.16.2. Die Beeinflussung des Graphitanteils.- 4.16.3. Vor- und Nachteile des Gußeisens und die Problematik seiner Festigkeit.- 4.16.4. Struktur und Festigkeit des Gußeisens.- 4.16.5. Festigkeitsschwankungen genormter Sorten.- 4.16.6. Legiertes Gußeisen.- 4.16.7. Wärmebehandlungen des Gußeisens.- 4.16.8. Duktiles Gußeisen (mit Kugelgraphit).- 4.16.9. Gewalztes Gußeisen.- 4.17. Der Temperguß.- 4.17.1. Herstellungsverfahren und Gefüge.- 4.17.2. Die Gefügebildung beim Glühfrischen.- 4.17.3. Sorten und Eigenschaften.- 4.2. Die Nichteisen-Schwermetalle.- 4.21. Die wichtigsten Sorten.- 4.21.1. Das Zink.- Zinklegierungen S. 375..- 4.21.2. Das Blei.- Bleilegierungen S. 376..- 4.21.3. Das Zinn.- Zinnlegierungen S. 378..- 4.21.4. Das Nickel.- Nickellegierungen S. 379..- 4.21.5. Das Chrom.- 4.21.6. Das Kupfer.- Kupferlegierungen — Buntmetalle S. 383..- 4.22. Sonstige Schwermetalle.- 4.3. Die Leichtmetalle.- 4.31. Das Aluminium.- 4.32. Aluminiumlegierungen.- 4.32.1. Die Ausscheidungshärtung.- 4.32.2. Legierungsgruppen und Sorten.- 4.33. Magnesiumlegiernngen.- 4.4. Lagermetalle.- 4.41. Die Anforderungen an Lagermetalle.- 4.42. Gruppen und Sorten.- 4.42.1. Weißmetalle.- 4.42.2. Bronzen.- 4.42.3. Leichtmetalle.- 4.42.4. Homogene Metalle.- 4.42.5. Metalle mit Graphiteinlagerung.- 4.5. Widerstandsmetalle.- 4.51. Widerstandsmetalle für den Apparatebau.- 4.52. Heizleiter.- 4.6. Sintermetalle.- 4.61. Definition und Eigenart.- 4.62. Selbstschmierende Lagerbronze.- 4.63. Hartmetalle.