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Dieter Liedtke

Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen

Grundlagen und Anwendungen Studienausgabe

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EAN/ISBN
9783838551661
7. 2018

Details

Die Kenntnis der durch ein Wärmebehandeln im Werkstoff bewirkten Änderungen sowie deren Auswirkungen auf die Eigenschaften der Werkstücke und Werkzeuge ermöglicht es, die Werkstoff- und Verfahrensauswahl im Hinblick auf Fertigungskosten und Qualität zu optimieren, Beanstandungen an wärmebehandelten Teilen zu vermeiden, Fehlerursachen zu erkennen und abzustellen.
Die Leser werden in die Lage versetzt, selbständig die Werkstoff- und Verfahrensauswahl zu treffen, die dazu erforderlichen Fertigungsunterlagen zu erstellen, die Werkstückform wärmebehandlungsgerecht zu gestalten sowie mögliche Fehlerursachen zu erkennen.
Für die 10. Auflage wurden die Kapitel »Beanstandungen an wärmebehandelten Bauteilen – Fallbeispiele«, »Prüfen des wärmebehandelten Zustands« und »Wärmebehandlungsangaben in Zeichnungen und Fertigungsunterlagen« überarbeitet.
  • CoverCover
  • ImpressumIV
  • Herausgeber-VorwortV
  • Autoren-VorwortVI
  • InhaltsverzeichnisVII
  • 1 Dieter Liedtke: Verhalten der Eisenwerkstoffe unter dem Einfluss der Zeit-Temperatur-Folge beim Wärmebehandeln1
  • 1.1 Aufbau und Gefüge der Eisenwerkstoffe1
  • 1.1.1 Reines Eisen1
  • 1.1.2 Eisenlegierungen4
  • 1.2 Das Eisen-Kohlenstoff-Zustandsschaubild7
  • 1.2.1 Einfluss der Legierungselemente auf das Fe-C-Zustandsschaubild15
  • 1.2.2 Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit auf das Fe-C-Zustands-Schaubild17
  • 1.3 Schaubilder für die Praxis des Wärmebehandelns18
  • 1.3.1 Das Zeit-Temperatur-Austenitisier-(ZTA-)Schaubild18
  • 1.3.2 Das Zeit-Temperatur-Umwandlungs-(ZTU-)Schaubild20
  • 1.4 Einfluss der Legierungselemente auf das Umwandlungsverhalten26
  • 1.5 Literatur27
  • 2 Dieter Liedtke: Härten, Anlassen, Vergüten29
  • 2.1 Zweck des Wärmebehandelns allgemein29
  • 2.2 Ziel des Härtens, Anlassens, Vergütens30
  • 2.3 Ablauf des Wärmebehandelns30
  • 2.3.1 Das Austenitisieren31
  • 2.3.2 Abkühlen bzw. Abschrecken33
  • 2.4 Eigenschaften gehärteter Werkstücke49
  • 2.4.1 Festigkeit und Härte49
  • 2.4.2 Werkstückform und -abmessung50
  • 2.4.3 Formänderungsvermögen – Zähigkeit51
  • 2.4.4 Eigenspannungen52
  • 2.5 Anlassen52
  • 2.5.1 Zweck des Anlassens – Begriffe52
  • 2.5.3 Anlassverhalten der Stähle54
  • 2.5.4 Eigenschaften angelassener Werkstücke58
  • 2.5.5 Anlassversprödung62
  • 2.6 Hinweise für das praktische Durchführen des Härtens, Anlassens und Vergütens von Bauteilen und Werkzeugen63
  • 2.6.1 Vorbereiten und Vorbehandeln63
  • 2.6.2 Härten, Anlassen und Vergüten von Bauteilen64
  • 2.6.3 Härten, Anlassen und Vergüten von Werkzeugen66
  • 2.6.4 Anlassen von Bauteilen und Werkzeugen70
  • 2.7 Literatur71
  • 3 Dieter Liedtke: Bainitisieren72
  • 3.1 Ziel des Bainitisierens72
  • 3.2 Durchführung des Bainitisierens72
  • 3.3 Eigenschaften bainitischer Zustände82
  • 3.4 Literatur83
  • 4 Dieter Liedtke: Härtbarkeit – Eignung der Eisenwerkstoffe zum Härten84
  • 4.1 Begriffsbestimmung84
  • 4.3 Anwendung der Härtbarkeit bei der Stahlauswahl93
  • 4.3.1 Stahlauswahl mittels der ZTU-Schaubilder93
  • 4.3.2 Stahlauswahl mit Hilfe der Stirnabschreckkurven95
  • 4.3.3 Indirekte Methode mittels Betriebsversuchen97
  • 4.4 Literatur98
  • 5 Hansjürg Stiele: Randschichthärten100
  • 5.1 Definition und Grundprinzip100
  • 5.2 Flammhärten
  • 5.2.2 Anlagentechnik104
  • 5.3 Induktionshärten
  • 5.3.6 Anwendungsbeispiele115
  • 5.4 Laserstrahlhärten117
  • 5.4.1 Prinzip des Laserstrahlhärtens117
  • 5.4.3 Anwendungsbeispiele124
  • 5.5 Elektronenstrahl
  • 5.5.3 Anwendungsbeispiele129
  • 5.6 Weitere Verfahren130
  • 5.7 Eigenschaften randschichtgehärteter Werkstücke131
  • 5.7.1 Härte und Härteprofil – Einhärtungs-Härtetiefe131
  • 5.7.2 Festigkeitsverhalten132
  • 5.7.3 Verschleißverhalten132
  • 5.8 Hinweise zur Anwendung des Randschichthärtens133
  • 5.8.1 Wärmebehandlungsgerechte Anordnung der Härtezonen133
  • 5.8.2 Werkstofftechnische Aspekte134
  • 5.8.3 Vorbehandeln und Vorbereiten der Werkstücke140
  • 5.8.4 Abschrecken140
  • 5.8.5 Nachbehandeln nach dem Randschichthärten141
  • 5.9 Literatur142
  • 6 Dieter Liedtke: Aufkohlen, Carbonitrieren, Einsatzhärten – Grundlagen und praktische Durchführung144
  • 6.1 Zweck des Einsatzhärtens, Begriffe144
  • 6.2 Das Verhältnis Eisen – Kohlenstoff144
  • 6.3 Der Aufkohlungsvorgang145
  • 6.3.1 Die Kohlenstoffaktivität145
  • 6.3.2 Der Kohlenstoffpegel146
  • 6.3.3 Das Übertragen des Kohlenstoffs148
  • 6.3.4 Berechnen des Kohlenstoffprofils153
  • 6.3.5 Ermitteln der Aufkohlungstiefe At154
  • 6.4 Carbonitrieren156
  • 6.5 Härten der aufgekohlten Werkstücke160
  • 6.5.1 Allgemeines160
  • 6.5.2 Direkthärten (Typ A)162
  • 6.5.3 Einfachhärten (Typ B)163
  • 6.5.4 Härten nach isothermischem Umwandeln (Typ C)163
  • 6.5.5 Doppelhärten (Typ D)163
  • 6.5.6 Warmbadhärten164
  • 6.6 Tiefkühlen165
  • 6.7 Anlassen einsatzgehärteter Werkstücke166
  • 6.8 Diffusionsbehandeln166
  • 6.9 Eigenschaften einsatzgehärteter Werkstücke167
  • 6.9.1 Struktur einsatzgehärteter Werkstücke167
  • 6.9.2 Härte und Härtetiefe172
  • 6.9.3 Formänderungsvermögen, Zähigkeit174
  • 6.9.4 Festigkeitsverhalten175
  • 6.9.5 Verschleißverhalten181
  • 6.10 Anwendungsbeispiele182
  • 6.11 Hinweise zum praktischen Durchführen des Einsatzhärtens184
  • 6.11.1 Vorbereiten und Vorbehandeln der Werkstücke184
  • 6.11.2 Chargieren der Werkstücke185
  • 6.11.3 Erwärmen auf Behandlungstemperatur187
  • 6.11.4 Mittel zum Aufkohlen und Carbonitrieren187
  • 6.11.5 Messen und Regeln beim Aufkohlen193
  • 6.11.6 Prozessablauf beim Einsatzhärten200
  • 6.11.7 Hinweise zum Festlegen des C-Pegels beim Gasaufkohlen und - carbonitrieren202
  • 6.11.8 Stähle zum Einsatzhärten203
  • 6.12 Literatur203
  • 7 Dieter Liedtke: Nitrieren und Nitrocarburieren207
  • 7.1 Begriffsbestimmungen207
  • 7.2 Zweck des Nitrierens und Nitrocarburierens208
  • 7.3 Die Wechselwirkung zwischen Eisen und Stickstoff bzw. zwischen Eisen, Stickstoff und Kohlenstoff209
  • 7.4 Entstehung und Aufbau der Nitrier-/Nitrocarburierschichten211
  • 7.4.1 Allgemeines211
  • 7.4.2 Die Verbindungsschicht215
  • 7.4.3 Die Porosität der Verbindungsschicht218
  • 7.4.4 Die Diffusionsschicht222
  • 7.5 Härte der Nitrierschichten227
  • 7.5.1 Allgemeines227
  • 7.5.2 Oberflächenhärte228
  • 7.5.3 Härte der Verbindungsschicht230
  • 7.5.4 Härte der Diffusionsschicht - das Härteprofil231
  • 7.5.5 Nitrierhärtetiefe236
  • 7.6 Einfluss des Nitrierens/Nitrocarburierens auf die Werkstückgeometrie237
  • 7.6.1 Maß- und Formänderungen237
  • 7.7 Eigenspannungen241
  • 7.8 Formänderungsvermögen -Zähigkeit241
  • 7.9 Festigkeitsverhalten245
  • 7.9.1 Statische Festigkeit245
  • 7.9.2 Schwingfestigkeit246
  • 7.10 Verschleißverhalten248
  • 7.10.1 Allgemeines248
  • 7.10.2 Das Verschleißverhalten der Verbindungsschicht249
  • 7.10.3 Das Verschleißverhalten der Diffusionsschicht251
  • 7.11 Korrosionsverhalten251
  • 7.12 Hinweise für das praktische Durchführen des Nitrierens und Nitrocarburierens253
  • 7.12.1 Vorbehandlungen253
  • 7.12.2 Reinigen254
  • 7.12.3 Vorbereiten zum örtlich begrenzten Nitrieren/Nitrocarburieren255
  • 7.13 Mittel zum Nitrieren und Nitrocarburieren256
  • 7.14 Öfen zum Nitrieren und Nitrocarburieren258
  • 7.14.1 Salzbadnitrocarburieren258
  • 7.14.2 Öfen zum Gasnitrieren und -nitrocarburieren259
  • 7.14.3 Öfen zum Plasmanitrieren und -nitrocarburieren261
  • 7.15 Anwendungsbeispiele262
  • 7.16 Literatur266
  • 8 Dieter Liedtke: Borieren und Chromieren271
  • 8.1 Zweck und Begriffsbestimmung271
  • 8.2 Borieren271
  • 8.2.1 Entstehung und Aufbau der Borierschicht271
  • 8.2.2 Eigenschaften der Boridschicht275
  • 8.3 Hinweise für das praktische Anwenden des Borierens277
  • 8.3.1 Vorbehandlung277
  • 8.3.2 Werkstoffauswahl278
  • 8.3.3 Durchführung des Borierens278
  • 8.3.4 Nachbehandeln und Nachbearbeiten279
  • 8.4 Chromieren280
  • 8.4.1 Entstehung und Aufbau der Chromierschicht280
  • 8.4.2 Eigenschaften chromierter Werkstücke282
  • 8.4.3 Hinweise für das Anwenden und Durchführen des Chromierens282
  • 8.5 Literatur283
  • 9 K. H. Illgner: Glühen – Grundlagen und praktische Durchführung284
  • 9.1 Kriterien für die Auswahl von Glüh-Verfahren284
  • 9.2 Glühverfahren mit Phasenumwandlungen nach einem Austenitisieren289
  • 9.2.1 Normalglühen = Normalisieren289
  • 9.2.3 Grobkornglühen297
  • 9.2.4 Diffusionsglühen298
  • 9.2.5 Lösungsglühen299
  • 9.3 Glühen mit Temperaturen unter Ac3 bzw. um oder unter Ac1299
  • 9.3.1 Weichglühen299
  • 9.3.2 Glühen auf kugelige Carbide - GKZ-Glühen300
  • 9.3.3 Rekristallisationsglühen306
  • 9.3.4 Spannungsarmglühen311
  • 9.3.5 Wasserstoffarmglühen – Dehydrieren313
  • 9.4 Literatur317
  • 10 Norbert Pirzl: Beanstandungen an wärmebehandelten Bauteilen – Allgemeine Aspekte318
  • 10.1 Einleitung318
  • 10.2 Beanstandungsgründe bei wärmebehandelten Bauteilen318
  • 10.3 Die Rolle der Schadensanalyse in der Wärmebehandlung319
  • 10.4 Recht haben und Recht bekommen – Das Dilemma der Schuldfrage323
  • 10.5 Grundlegende Aspekte für Fehlervermeidung, richtige Fehlerreaktion325
  • 10.5.1 Fehlerreaktion und -vermeidung aus Sicht des Wärmebehandlungsbetriebs326
  • 10.5.2 Fehlerreaktion und -vermeidung aus Sicht des Konstrukteurs und der Fertigung327
  • 10.6 Literatur332
  • 11 Norbert Pirzl: Beanstandungen an wärmebehandelten Bauteilen – Fallbeispiele334
  • 11.1 Einleitung334
  • 11.2 Fehlerbeispiele – Glühen334
  • 11.3 Fehlerbeispiele – Härten und Vergüten337
  • 11.4 Fehlerbeispiele – Einsatzhärten359
  • 11.5 Fehlerbeispiele – Randschichthärten370
  • 11.6 Fehlerbeispiele – Nitrieren und Nitrocarburieren374
  • 11.7 Literatur384
  • 12 Manfred Hoferer: Prüfen des wärmebehandelten Zustands386
  • 12.1 Vorbemerkung386
  • 12.2 Sichtkontrolle387
  • 12.3 Härteprüfung387
  • 12.3.1 Das Brinell-Verfahren nach DIN EN ISO 6506390
  • 12.3.2 Das Vickers-Verfahren nach DIN EN ISO 6507393
  • 12.3.3 Das Rockwell-Verfahren nach DIN EN ISO 6508396
  • 12.3.4 Das Knoop-Verfahren399
  • 12.3.5 Fehler beim Prüfen der Härte mit Eindringprüfkörpern399
  • 12.4 Härtetiefe400
  • 12.4.1 Einsatzhärtungs-Härtetiefe (CHD) nach DIN EN ISO 2639403
  • 12.4.2 Einhärtungs-Härtetiefe (SHD) nach DIN EN 10328403
  • 12.4.3 Nitrier-Härtetiefe (NHD) nach DIN 50190-3403
  • 12.5 Messen von Schichtdicken404
  • 12.5.1 Bestimmung der Dicke der Verbindungsschicht nach Nitrieren oder Nitrocarburieren nach DIN 30902404
  • 12.5.2 Dicke der Diffusionsschicht nach Nitrieren oder Nitrocarburieren405
  • 12.5.3 Aufkohlungstiefe406
  • 12.6 Untersuchung des Gefügezustands406
  • 12.7 Bruchprobe und Makroschliff413
  • 12.8 Mechanische Prüfungen414
  • 12.9 Eigenspannungsmessungen416
  • 12.10 Literaturhinweise417
  • 13 Dieter Liedtke: Wärmebehandlungsangaben in Zeichnungen und Fertigungsunterlagen418
  • 13.1 Zweck der Wärmebehandlungsangaben418
  • 13.2 Was ist unter Wärmebehandlungsangaben zu verstehen?418
  • 13.3 Darstellung und Angaben in Zeichnungen420
  • 13.3.1 Angabe des Wärmebehandlungszustands420
  • 13.3.2 Kennzeichnen der Prüfstelle420
  • 13.3.3 Angabe der Härte421
  • 13.3.4 Kennzeichnung örtlich begrenzter Wärmebehandlung424
  • 13.3.5 Angabe der Härtetiefe425
  • 13.3.6 Wärmebehandlungsbild430
  • 13.4 Angaben in Fertigungsunterlagen430
  • 13.5 Literatur431
  • Sachwortverzeichnis433
  • Autorenverzeichnis440