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

Janko Auerswald ist Professor 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 unterrichtete von 1997-2021 an der Hochschule Luzern Werkstoffkunde im Departement Technik & Architektur mit Schwerpunkt Leichtbauwerkstoffe und Oberflächentechnik. Er leitete das Werkstoffprüflabor für interne und externe Dienstleistungen. Vorher war er in leitenden Positionen in den Bereichen Werkstoffprüfung und Process Engineering beim Eidgenössischen Flugzeugwerk Emmen und den Pilatus Flugzeugwerken in Stans tätig.

1;Cover;12;Titelseite;53;Impressum;64;Inhaltsverzeichnis;75;Vorwort;176;Danksagung;197;1 Metallkunde;217.1;1.1 Wichtige Kristallstrukturen von Metallen;227.1.1;1.1.1 Miller'sche Indizes: Bezeichnung von Richtungen und Ebenen;237.1.2;1.1.2 Packungsdichte und dicht gepackte Ebenen in Metallen;267.1.3;1.1.3 Polymorphie: Die Vielgestalt einiger Metalle;287.2;1.2 Kristallbaudefekte in realen Metallstrukturen;297.2.1;1.2.1 0D: punktförmige Defekte;307.2.2;1.2.2 1D: Versetzungen;317.2.3;1.2.3 2D: Korngrenzen und andere Flächendefekte;327.2.4;1.2.4 3D: Ausscheidungen;337.3;1.3 Tropie: Die Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften;347.4;1.4 Linear-elastische Verformung;367.4.1;1.4.1 Linear-elastische Verformung isotroper Werkstoffe;367.4.2;1.4.2 Vertiefung: linear-elastische Tensoren für isotrope Werkstoffe;397.4.3;1.4.3 Vertiefung: linear-elastische Tensoren und Anisotropiefaktor für kubische Einkristalle;427.5;1.5 Plastische Verformung der Metalle;437.5.1;1.5.1 Vereinfachte Betrachtung der plastischen Verformung;437.5.2;1.5.2 Vertiefende Betrachtung der plastischen Verformung;447.5.3;1.5.3 Zusammenhang zwischen Kristallstruktur und plastischer Verformbarkeit;517.6;1.6 Verfestigung von Metallen durch Kristallbaudefekte;517.6.1;1.6.1 0D: Mischkristallverfestigung;517.6.2;1.6.2 1D: Kaltverfestigung;537.6.3;1.6.3 2D: Feinkornverfestigung;547.6.4;1.6.4 3D: Ausscheidungshärtung;547.7;1.7 Aufgaben;557.8;Zusammenfassung;568;2 Legierungskunde;598.1;2.1 Erstarrungsverhalten von Metallschmelzen;598.2;2.2 Homogene oder heterogene Gefüge;618.3;2.3 Legierungen;628.3.1;2.3.1 Homogene Legierungen aus Mischkristallen;628.3.2;2.3.2 Heterogene Legierungen aus Kristallgemischen;638.3.3;2.3.3 Legierungen mit intermetallischen oder intermediären Phasen;648.4;2.4 Zweistoffsysteme (Auswahl);658.4.1;2.4.1 Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit;658.4.2;2.4.2 Eutektisches Zweistoffsystem mit begrenzter Löslichkeit;688.4.3;2.4.3 Eutektisches Zweistoffsystem Aluminium-Silizium;758.4.4;2.4.4 Zweistoffsysteme mit intermetallischen Phasen;778.5;2.5 Aufgaben;788.6;Zusammenfassung;809;3 Das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm (metastabiles EKD);819.1;3.1 Das metastabile Zweistoffsystem Eisen-Kohlenstoff;819.2;3.2 Hebelgesetz und Gefügeentstehung im metastabilen EKD;849.3;3.3 Ausblick auf die Kapitel Stahl und Eisengusswerkstoffe (Kap. c07 bis c10);889.4;3.4 Aufgaben;889.5;Zusammenfassung;8910;4 Werkstoffprüfung;9110.1;4.1 Methoden der Werkstoffprüfung zur Ermittlung mechanischer Kennwerte;9110.1.1;4.1.1 Technische Spannung und technische Dehnung;9110.1.2;4.1.2 Zugversuch;9310.1.3;4.1.3 Härteprüfung;10310.1.4;4.1.4 Biegeversuch;10610.1.5;4.1.5 Torsionsversuch;10810.1.6;4.1.6 Dynamische Werkstoffprüfung - Dauerschwingversuch nach Wöhler;11010.1.7;4.1.7 Kerbschlagbiegeversuch und Zähigkeit;11510.1.8;4.1.8 Zeitstandversuch: Kriechen und Relaxation;11910.1.9;4.1.9 Weitere technologische Versuche;12210.2;4.2 Verfahren der Rissprüfung;12210.2.1;4.2.1 Durchstrahlungsprüfung;12310.2.2;4.2.2 Ultraschallrissprüfung;12310.2.3;4.2.3 Magnetpulverprüfung;12410.2.4;4.2.4 Wirbelstromprüfung;12510.2.5;4.2.5 Farbeindringprüfung;12510.3;4.3 Mikroskopische Mess- und Prüfverfahren;12510.3.1;4.3.1 Stereomikroskop;12510.3.2;4.3.2 Konfokale Lasermikroskopie;12510.4;4.4 Methoden der Analyse von Struktur und Gefüge;12610.4.1;4.4.1 Strukturanalyse durch Röntgenbeugung (XRD);12610.4.2;4.4.2 Metallographische Lichtmikroskopie;12710.4.3;4.4.3 Rasterelektronenmikroskopie (REM);12810.4.4;4.4.4 Transmissionselektronenmikroskopie (TEM);12910.4.5;4.4.5 Computertomographie: der Röntgenblick ins Material;12910.5;4.5 Analyse der chemischen Zusammensetzung;13110.5.1;4.5.1 Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA);13110.5.2;4.5.2 EDX und WDX;13310.5.3;4.5.3 Photoelektronenspektroskopie (XPS);13410.5.4;4.5.4 Auger-Elektronenspektroskopie;13610.5.5;4.5.5 Funkenspektrometrie (OES, optische Emissionsspektrometrie);13610.5.6;4.5.6 Massenspektr