HOCHSCHULE BREMENUNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES
Prof. Dr.-Ing. Uwe ReinertProf. Dr.-Ing. Rüdiger Schubert
Fachbereich Maschinenbau
WERK
Werkstofftechnik GrundlagenDiese Unterlagen dienen gemäß § 53, 54 URG ausschließlich der Ausbildung an der Hochschule Bremen.
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M
- Vorlesung im SS- Klausur am Ende des SS - Klausurteilnahme nur mit Anmeldung möglich
ILST + ENTEC
- Vorlesung im WS- Klausur am Ende des WS - Klausurteilnahme nur mit Anmeldung möglich
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Informationen im Internet
- www.hs-bremen.de- Suche nach Personen (Reinert)
- Reinert- Lehre- Veranstaltung WERK
- Infos zu der Klausur- Materialien zu der Vorlesung
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Arbeitsmaterialien
- Eigene Mitschrift der Vorlesung
- Materialien zu der Vorlesung im Internet
- diverse Fachbücher (Literaturliste)
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Literaturliste
Bargel, H.-J.; Schulze, G.: Werkstoffkunde. VDI
Bergmann, W.: Werkstofftechnik, Teil 1 Grundlagen, Teil 2 Anwendung. Hanser
Blumenauer, H.: Werkstoffprüfung. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie
Hornbogen, E.: Werkstoffe. Springer
Läpple, V.: Wärmebehandlung des Stahls. Verlag Europa-Lehrmittel
Macherauch, E.: Praktikum in Werkstoffkunde. Vieweg
Schatt, W.; Worch, H.: Werkstoffwissenschaft. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie
Seidel, W.: Werkstofftechnik. Hanser
Troost, A.: Einführung in die allgemeine Werkstoffkunde metallischer Werkstoffe I. Wissenschaftsverlag
Vollertsen, F.; Vogler, S.: Werkstoffeigenschaften und Mikrostruktur. Hanser
u.a.
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1 Einführung
1.1 Inhalt der Vorlesung1.2 Einteilung der Werkstoffe1.3 Übersicht über die Werkstoffe
2 Atomare Struktur
2.1 Atommodell nach Nils Bohr2.2 Periodensystem der Elemente PSE2.3 Interatomare Bindungen
1. Einführung1.1 Inhalt der Vorlesung
3 Struktur des Festkörpers
3.1 Kristalline und amorphe Strukturen3.2 Idealer Kristall3.3 Realer Kristall3.4 Realstruktur und Eigenschaften3.5 Aufbau von Legierungen
4 Werkstoffeigenschaften
4.1 Mechanische Eigenschaften4.2 Verfestigung
5 Thermisch aktivierte Prozesse
5.1 Diffusion5.2 Erholung und Rekristallisation
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6 Strukturgleichgewichte
6.1 Phasenumwandlungen6.2 Grundtypen binärer Zustandsdiagramme6.3 Eisen-Kohlenstoff-Diagramm6.4 Wichtige Eisen-Kohlenstoff-Gefüge6.5 Einfluß von Legierungselementen
7 Wärmebehandlung
7.1 ZTU-Diagramme7.2 Arten der Wärmebehandlung
8 Bezeichnung der Stähle
8.1 Kurznamen8.2 Werkstoffnummern
9 Werkstoffprüfung
9.1 Zugversuch9.2 Härtemessung9.3 Kerbschlagbiegeversuch9.4 Dauerschwingversuch9.5 Zerstörungsfreie Prüfverfahren
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1.2 Einteilung der Werkstoffe
- atomare Struktur (z.B. Bindung)- Herstellungsverfahren (z.B. Gußwerkstoffe)- natürliche / künstliche Werkstoffe (z.B.Leder / PVC)
- Wichtigkeit bzgl. der Anwendung (z.B.Stahl, Alu, Kupfer, ...)
- Metall / Nichtmetall (z.B. Titan / Keramik)- reine Stoffe / Gemische (z.B. Diamant /Magnesiumlegierung)
- ...
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1.3 Übersicht überdie Werkstoffe
Grundstähle
Qualitätsstähle
Edelstähle
Einteilungnach Güte
un- und miedrig-legierte Baustähle
hochlegierteBaustähle
Baustähle
Kaltarbeitstähle
Warmarbeitstähle
Schnellarbeit-stähle
Werkzeugstähle
Einteilung nachAnwendung
austenitischeStähle
ferritischeStähle
martensitischeStähle
Einteilungnach Gefüge
Stähle
Stahlguß( < 2% C)
Gußeisen mitLamellengraphit
Gußeisen mitKugelgraphit
graues Gußeisen
Hartguß
weißerTemperguß
schwarzerTemperguß
Temperguß
weißes Gußeisen
Eisenguß -Werkstoffe
Eisenwerkstoffe
Schwermetalle( > 5g / ccm)
Leichtmetalle( < 5g / ccm)
Nichteisen (NE) -Werkstoffe
Metalle
teilchenverstärkt
faserverstärkt
Schichtverbund
Verbundwerkstoffe
Thermoplaste
Elastomere
Duroplaste
org. Werkstoffe( = Kunststoffe)
Gläser
Silicat-Keramik
Oxid-Keramik
Nichtoxid-Keramik
Keramik
anorganischeWerkstoffe
Nichtmetalle
Werkstoffe
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2. Atomare Struktur
2.1 Atommodell nach Nils Bohr
- Durchmesser: Atom 10-10 m, Kern 10-14 m,- Kern mit massegleichen Protonen und Neutronen,- Elektronen auf Bahnen oder Schalen,- ca. 99,95% der Atommasse im Kern,- Proton positiv geladen, Elektron negativ geladen,- Neutron ohne Ladung,- Valenzelektronen sind auf der äußeren Schale,- Kernladungszahl = Ordnungszahl im PSE,
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Atommodell nach Bohr
Atomkern mit6 Protonen undNeutronen
Elektron
Hülle mit6 Elektronen
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2.2 Periodensystem der Elemente PSE
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Ordnungszahl = Kernladungszahl
Periode ( = Zeile)- Nummer der Periode = Nummer der äußerstenbesetzten Elektronenschale = Anzahl derElektronenschalen
- innerhalb einer Periode von links nach rechtsaufsteigende Protonenzahl, bzw. Kernladungszahl
Gruppe ( = Spalte)- Nummer der Hauptgruppe = Anzahl derAußenelektronen
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Metalle- wenig Valenzelektronen- geringe Ionisierungsenergie
Metallcharakter - metallischer Glanz (Reflexion von Licht) - gute therm. und elektr. Leitfähigkeit- gute Verformbarkeit (Duktilität)- gute Festigkeitseigenschaften
Wichtig: Metallcharakter nimmt im PSE von links unten nach recht oben ab.
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Übergangsmetalle (sind Metalle)- gleiche Elektronenzahl auf der äußeren Schale- untere Elektronenschalen werden aufgefüllt- Eigenschaften in einer Periode ähnlich- viele Oxidationsstufen
Halbmetalle - zeigen metallischen und nichtmetallischen Charakter - treten in Modifikationen auf (z.B. - , - , -Sn)
Nichtmetalle- bei RT oft flüssig (z.B. Br) oder gasförmig (z.B. O)- besitzen keinen Metallcharakter
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2.3 Interatomare Bindungen
heteropolare Bindung= Ionenbindung
homoeopolare Bindung= kovalente Bindung= Elektronenpaarbindung= Atombindung
dipolare Bindung= Van-der-Waals-Bindung
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Metallbindung
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Ionenbindung
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Atombindung
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Übersicht über dieWerkstoffgruppen
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Bändermodell zur Darstellung eines metallischen Leiters (a), eines Isolators (b) und eines Halbleiters (c)
Verbotene Zone
(a)
(b)
(c)
Besetztes Orbital Halbbesetztes Orbital Freies Orbital
Bändermodell zur Erklärung der elektr. Leitfähigkeit
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