Grundlagen der Konstruktionswerkstoffe für Studium und Praxis

Das neue Lehrbuch zu Konstruktionswerkstoffen bietet angehenden Ingenieurinnen und Ingenieuren einen motivierenden Einstieg in die Werkstoffkunde dank der ausführlichen Darlegung der Grundlagen und einem starken Praxisbezug.

Vermittelt sehr gut die Grundlagen der Werkstoffkunde, ideal für den Einstieg.
LiTec, Ing. MMag. Andreas Rakuscek, Linz (2024)

Autorentext

Janko Auerswald ist seit 2006 Dozent für Werkstoffkunde an der Hochschule Luzern. Parallel dazu entwickelte er am CSEM, bei TRUMPF Schweiz und bei V-ZUG in leitenden Positionen neue Technologien und Produkte in den Bereichen Mikrofabrikation, Lasermaterialbearbeitung, Oberflächentechnik und nachhaltige Haushaltsgeräte. Er ist Autor von Publikationen in Fachbüchern, Fachzeitschriften und Tagungsbänden sowie diverser Patentanmeldungen.

Pius Portmann ist seit 1997 Professor für Werkstoffkunde und Leiter des Werkstoffprüflabors an der Hochschule Luzern. Nach seinem Diplom als Werkstoffingenieur der ETH Zürich war er in leitenden Positionen in den Bereichen Werkstoffprüfung und Process Engineering beim Eidgenössischen Flugzeugwerk Emmen und den Pilatus Flugzeugwerken in der Schweiz tätig sowie als selbständiger beratender Ingenieur in Prozess- und Werkstofffragen. Seine Spezialgebiete umfassen die Werkstoffprüfung, den Leichtbau, Füge- und Oberflächentechnologien sowie den Korrosionsschutz. Er ist Mitglied der Society for the Advancement of Materials and Process Engineering (SAMPE) und des Schweizerischen Verbands für Materialwissenschaft und Technologie (SVMT).

Klappentext

Der anwendungsorientierte Einstieg in die Welt der Konstruktionswerkstoffe für Studierende des Maschinenbaus und der Werkstoffwissenschaften! Viele Studierende nehmen die Werkstoffkunde anfangs als sehr trockene Disziplin wahr. Dabei ist die Welt der Werkstoffe eine überaus faszinierende. Die profunde Kenntnis von Struktur und Eigenschaften der Werkstoffe öffnet Türen zum Einstieg in High-Tech-Branchen wie Maschinenbau, Lasertechnik und Photonik, Medizintechnik, erneuerbare Energien, Präzisionsmechanik, Luft- und Raumfahrt oder Mikro- und Nanotechnologie. Mit seinem Fokus auf Konstruktionswerkstoffe richtet sich das Lehrbuch an angehende Ingenieurinnen und Ingenieure der Fachrichtungen Maschinenbau und Werkstoffwissenschaften. Dabei werden die Grundlagen ausführlich dargestellt und stets mit Bezügen zu Praxisanwendungen flankiert. Der Inhalt deckt alle fürs Studium relevanten Themen ab: Metallkunde, Legierungskunde, das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm, Werkstoffprüfung, Korrosion, Oberflächentechnik und die Werkstoffe Stahl, Eisengusswerkstoffe, Aluminium und andere Nichteisenmetalle, Keramik und Glas sowie Polymere. Anschaulich: mehr als 400 farbige Abbildungen und Illustrationen erhöhen die Übersichtlichkeit und den Spaß am Lernen Hilft bei der Prüfungsvorbereitung: Kapitelzusammenfassungen und zahlreiche Aufgaben mit Lösungen im Anhang Motivierend: der Praxisbezug zu modernen Anwendungen aus High-Tech-Industrien sorgt für Aha-Effekte und stärkt das Durchhaltevermögen bei der Durchdringung des Lernstoffs

Inhalt
VORWORT

1. METALLKUNDE
   Wichtige Kristallstrukturen von Metallen
   Realstruktur: Kristallbaudefekte
   Tropie: Die Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften
   Polymorphie: Die Vielgestalt von Werkstoffen
   Elastische Verformung
   Tensorcharakter der elastischen Eigenschaften am Beispiel isotroper Werkstoffe
   Elastische Tensoren und Anisotropiefaktor für kubische Einkristalle
   Plastische Verformung der Metalle durch Versetzungsgleiten
   Vertiefende Betrachtung der plastischen Verformung
   Zusammenhang zwischen Gitterstruktur und plastischer Verformbarkeit
   Verfestigung von Metallen durch Kristallbaudefekte
   Aufgaben Metallkunde
   Zusammenfassung Metallkunde

2. LEGIERUNGSKUNDE
   Erstarrungsverhalten von Metallschmelzen
   Phasen: Homogene oder heterogene Gefüge
   Legierungen: Mischkristall, Kristallgemisch, intermetallische Phasen
   Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit
   Eutektisches Zweistoffsystem mit begrenzter Löslichkeit
   Eutektisches Zweistoffsystem Aluminium-Silizium
   Zweistoffsysteme mit intermetallischen Phasen
   Aufgaben Legierungskunde
   Zusammenfassung Legierungskunde

3. DAS EISEN-KOHLENSTOFF-DIAGRAMM (EKD)
   Das metastabile EKD
   Hebelgesetz und Gefügeentstehung im EKD
   Aufgaben EKD
   Zusammenfassung EKD

4. WERKSTOFFPRÜFUNG
   Grundlagen der mechanischen Werkstoffprüfung
   Der Zugversuch
   Härteprüfung
   Biegeversuch
   Torsionsversuch
   Dynamische Werkstoffprüfung - Dauerschwingversuch nach Wöhler
   Die Zähigkeit im Kerschlagbiegeversuch
   Zeitstandversuch: Kriechen und Relaxation
   Verfahren der Rissprüfung
   Mikroskopische Mess- und Prüfverfahren
   Strukturanalyse durch Röntgenbeugung (XRD)
   Lichtmikroskopie und Metallographie
   Rasterelektronenmikroskopie (REM)
   Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
   Computertomographie: Der Röntgenblick ins Material
   Analyse der chemischen Zusammensetzung
   Kunststoffe: Infrarotspektroskopie (FTIR)
   Aufgaben Werkstoffprüfung
   Zusammenfassung Werkstoffprüfung

5. KORROSION
   Standardpotentiale und galvanische Zelle
   Sauerstoff- oder Wasserstoffkorrosion?
   Sonderfall Passivierung
   Flächenregel
   Gleichmässige Flächenkorrosion
   Kontaktkorrosion und selektive Korrosion
   Interkristalline Korrosion
   Lochfrasskorrosion
   Lochfrasspotential und PREN Nummer
   Spaltkorrosion und Belüftungselement
   Spannungsrisskorrosion
   Korrosionsrisiko Umformmartensit im austenitischen rostfreien Edelstahl
   Korrosionsschutz
   Mess- und Prüfverfahren für Korrosion
   Anwendungsempfehlungen für rostfreie Edelstähle in korrosiven Umgebungen
   Aufgaben Korrosion
   Zusammenfassung Korrosion

6. OBERFLÄCHENTECHNIK
   Grundlagen der Tribologie
   Oberflächenbehandlungen
   Oberflächenaktivierung und Haftvermittler
   Chemische Umwandlungsschichten
   Oberflächenbeschichtungen
   Aufgaben Oberflächentechnik
   Zusammenfassung Oberflächentechnik

7. STAHL
   Stahltechnologie
   Wärmebehandlung von Stahl: Glühen
   Härten von Stahl
   Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild (ZTU)
   Härten der Oberfläche von Stahl
   Ausscheidungshärtung von Spezialstählen
   Wirkung der Legierungselemente
   Die wichtigsten Bezeichnungssysteme für Stahl in der industriellen Praxis
   Allgemeine Baustähle
   Mikrolegierte Feinkornbaustähle
   Kaltzähe Baustähle
   Automatenstähle für die spanende Bearbeitung
   Kaltfliesspressstähle (Blankstahl)
   Vergütungsstähle
   Martensit-aushärtende Stähle
   Federstähle
   Wälzlagerstähle
   Flacherzeugnisse mit erhöhter Festigkeit in der Automobilbranche
   Druckwasserstoff-beständige Stähle
   Einsatzstähle
   Nitrierstähle
   Warmfeste Stähle
   Nichtrostende Stähle
   Nichtrostende hitzebeständige Stähle
   Nichtrostende nichtmagnetisierbare Stähle
   Elektrobleche
   Stahlsorten für Werkzeuge
   Aufgaben Stahl
   Zusammenfassung Stahl

8. EISEN-GUSSWERKSTOFFE
   Stahlguss
   Gusseisen
   Aufgaben Gusseisenwerkstoffe
   Zusammenfassung Eisen-Gusswerkstoffe

9. ALUMINIUM
   Aluminiumtechnologie
   Nachhaltiges Aluminium-Recycling
   Wärmebehandlung von Aluminium-Legierungen
   Kennzeichnung und Einteilung der Aluminium-Werkstoffe
   Reinaluminium und seine Anwendungen
   Knetlegierungen und ihre Anwendungen
   Gusslegierungen und ihre Anwendungen
   Oberflächenbehandlungen
   Aufgaben Aluminium
   Zusammenfassung Aluminium

10. ANDERE METALLE
    Titan
    Magnesium
    Nickel
    Cobalt
    Kupfer
    Zink
    Zinn
    Wolfram, Molybdän, Tantal und Niob
    Edelmetalle
    Aufgaben andere Metalle
    Zusammenfassung andere Metalle

11. KERAMIK UND GLAS
    Keramik: Herstellung und Konstruktionsregeln
    Weibull-Festigkeitsverteilung von…