Werkstoffprüfung und Werkstoffkunde

Allgemeines

• Download: Sammlung aller meiner Unterrichtsplanungen Werkstoffprüfung und Werkstoffkunde (PDF).
• Download: Folien zu Werkstoffprüfung und Werkstoffkunde (PDF).
  Ich bedanke mich für Genehmigungen zur Verwendung von Bildern bei: holidaycheck.de
• Download: Rohstoffpreise (Folie, PDF) - leider veraltet, da die Preise zur Zeit stark in Bewegung sind.
• Download: Test zu Werkstoffbezeichnungen (Folie, PDF)

Werkstoffprüfung

Zugversuch

• Download: Übungsaufgaben mit Lösungen (PDF, 32kB).
• Download: Einstieg in den Zugversuch (Arbeitsblatt, PDF, 11kB).
• Mal eben eine Datenreihe und ein Diagramm für einen Zugversuch erstellen? Das Tabellenkalkulationsblatt Zugversuch errechnet Spannungs-Dehnungs-Wertepaare aus den Festigkeitswerten (E, Rp0,2, Re, Rm, A) eines Werkstoffes, und stellt sie als Diagramm dar. Es sind Werkstoffe mit und ohne ausgeprägter Streckgrenze möglich. Wenn man die Maße der Zugprobe eingibt, werden die Spannungs- Dehnungs- Wertepaare auch in Kraft- Verlängerungs- Wertepaare umgerechnet und dargestellt. In einem weiteren Blatt können gegebene Wertepaare auch ineinander umgerechnet werden.
  Formate: LibreOffice, MS-Excel97 .
• Download: Einfluss des Längenverhältnisses auf die Bruchdehnung (Folie, PDF, 7kB)
• interner Link: Abi-Aufgaben auch zum Thema Zugversuch (Leistungskurs Technik M in Baden-Württemberg)

Härteprüfung

• Download: Übungsaufgaben mit Lösungen (PDF) zur Härteprüfung aus den Abiturprüfungen 1986 bis 2002 (Leistungskurs Technik M, Berufliche Gymnasien in Baden-Württemberg).
• Download: Normannisches Härteprüfverfahren (PDF), wie es von den französischen Populär-Historikern Uderzo und Goscinny überliefert wurde;-)

Werkstoffkunde

Abkühlungskurven

• In den Folien zu Werkstoffprüfung und Werkstoffkunde sind auch die Arbeitsanweisungen enthalten, um eine Abkühlungskurve im Unterricht von den Schüler aufnehmen zu lassen. Des weiteren werden benötigt: ca. 0,5cm³ Naphthalin im Reagenzglas, Stativ für Reagenzglas, Brenner, Thermometer, Uhr und einige Schüler, die lesen und schreiben können.
• Kristallisationsenergie wird auch bei Handwärmern benutzt, die auch Latentwärmespeicher, Latentwärmekissen, Wärmekissen, Taschenwärmer, Thermobag usw. heißen können. Wie funktionieren die Dinger eigentlich?

Zweistofflegierungen

• Download: Arbeitsblatt Zustandsschaubilder (PDF): Entwicklung von Zustandsschaubildern (Phasendiagrammen, Gleichgewichtsschaubildern) aus Abkühlungskurven und ausführliche Erklärung der Legierungstypen Kristallgemisch und Mischkristall.
• Download: Abituraufgaben zu Zweistofflegierungen (PDF, 250kB, mit Lösungen) außer EKD aus den Abiturprüfungen (Leistungskurs Technik M, Berufliche Gymnasien in Baden-Württemberg).
• Download: Eigenschaften von CuNi-Legierungen (Folie, PDF, 6kB): Grafische Darstellung von Härte, Zugfestigkeit und elektrischem Widerstand abhängig vom Legierungsverhältnis.
• Download: Das Lied von der Glocke (PDF, 17kB): Friedrich Schiller über die Verarbeitung einer CuSn-Legierung.
• Download: Folie (PDF, 11kB) bzw. Arbeitsblatt (PDF, 11kB) mit Übungen zum Gesetz der abgewandten Hebelarme im Eisen-Eisenkarbid-Diagramm. Diese Übungen dienen als Ableseübung aus Zustandsdiagrammen und zur Gewöhnung an die Begriffe im EKD, bevor sie detailliert besprochen werden.
• Das Verhalten der Bestandteile in Legierungen ist thermodynamisch begründet und kann auch für Vielstoffsysteme (binäre, ternäre, quaternäre, quinäre, senäre .. Legierungen) berechnet werden.
  • Externer Link: Thermo-Calc Software berechnet Phasendiagramme u.a. Es wird auch eine Demoversion angeboten. (01/2009)

Eigenschaften metallischer Werkstoffe

Austenit (kfz)

Ferrit (krz)

• Download: Folie mit den kfz, krz und hex elementargittern in Kugel- und Gitterdarstellung (PDF, 320kB)
• Download: Schildkröttaktik (Folie, PDF, 181kB) demonstriert die Festigkeit kristalliner Strukturen in der Interpretation von Goscinny und Uderzo frei nach dem römischen Exerzierreglement;-)
• Link zu Wikipedia: kubisches Gitter (enthält schöne Darstellungen der Gittertypen, 10/2004)
• Link zur University of Cambridge, Department of Material Science & Metallurgy: Zahlreiche detaillierte Informationen zu Kristallstrukturen und Umwandlungen, z.B.: Crystallography of Iron: Information on the crystallography, electron and X-ray diffraction from austenite and ferrite, Structure of Cementite, Martensite (07/2007)

Eisen-Eisenkarbid-Diagramm / Eisen-Kohlenstoff-Diagramm

Struktur von Zementit
Gezeichnet mit Inventor

• Download: Arbeitsblatt mit Ableseübungen im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm (PDF) mit Lösungen.
• Arbeitsblatt zu den Phasen in der Stahlecke: Eigenschaften von Austenit, Ferrit, Perlit, Zementit und Martensit (PDF) mit ausführlichen Erklärungen.
• Folie mit den Kristallen von Austenit, Ferrit und Zementit (PDF).
• Folie mit dem geometrischen Zusammenhang zwischen kfz (Austenit) und krz (Ferrit) (PDF).
• Ableseübungen zum Gesetz der abgewandten Hebelarme in der Stahlecke mit Lösungen als Arbeitsblatt (PDF) oder Folie (PDF).
• Wikipedia: Stahl, Ferrit, Perlit, Zementit, Martensit .
• Link zu John Dyson: Eine Beschreibung des EKD in Englisch: The Metallurgy Of Carbon Steel . (07/2007)
• Link: Damaszenerklingen - Wunder der Schwertschmidekunst druckt einen Artikel aus "Spektrum der Wissenschaft 10/2001" ab, in dem John D. Verhoeven beschreibt, wie er mit dem Schmied Alfred H. Pendray lernte, Damaszenerklingen aus Wootz-Barren herzustellen. Das Verfahren ist deutlich raffinierter als die Klingen durch vielfaches Falten herzustellen. (01/2009)
• Link: Informationen über Stahl für Metallografen von Dietmar Lober bietet eine Menge Informationen, Gefügebilder mit Erklärungen, Diagramme usw. aus der Sicht des Werkstoff-Labors. (02/2009, sehr gut)
• Test: Haben Sie die Vorgänge im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm wirklich verstanden?
  Dann klappen Sie doch mal das Tabellenbuch zu, und skizzieren Sie ein Eisen-Kohlenstoff-Diagramm aus dem Kopf.
  
  Wenn es sein muss, ein paar Eckdaten: Reines Eisen schmilzt bei 1536°C; Ferrit max. 911°C; Austenit max. 2,06% Kohlenstoff; Eutektikum (Ledeburit): 1150°C und 4,3% Kohlenstoff; Eutektoid (Perlit): 723°C und 0,8% Kohlenstoff; Zementit: 6,67% Kohlenstoff.

Wärmebehandlung von Stahl

• Folie: Glüh- und Anlassfarben von Eisen
• Link: TANDLER Zahnrad- und Getriebefabrik GmbH & Co. KG bietet: ZTU-Diagramm von 16MNCr, Beschreibung einiger Härteverfahren (Einsatzhärten, Nitrierhärte), usw. (02/2004)

Werkstoffe im Einzelnen

Die Eigenschaften einzelner Werkstoffe sind nicht Bestandteil der Lehrpläne für meine Schüler. Ich liste hier nur interessehalber Links auf, die mir aufgefallen sind.

Übungsaufgaben

Möglichkeiten zum Üben findet man unter den Abi-Aufgaben .

Links

• Link: Die Seite A metal that melts in hot water von Scitoys zeigt Legierungen, die in heißem Wasser flüssig werden und in Polystyrol-Formen gegossen werden können. Nebenbei erklärt die Seite auch die Sache mit dem Eutektikum. (03/2011)
• Link: Lernsoftware für die Werkstofftechnik von Peter Dressel. (01/2009)
• Vorlesungsskripte und ähnliches
  • Link: Die Hochschule für angewandte Wissenschaften Hamburg wechselt gelegentlich die Adressen, deshalb bitte selbst googeln: "Vorlesungsskripte zur Werkstoffkunde von Dr. Horn"
  • Informationen zu Werkstoffen aus der Sicht der Chemie findet man bei Thomas Seilnacht . Es handelt sich um eine der besten Webseiten, die ich kenne. (03/2003)
• Verbände bieten gelegentlich unfassende Informationen zu den Werkstoffen, oft aber auch nur hochauflösende Fotos von Vorständen und sonstige heiße Luft in der Variante für Bildschirme. Da kann man nur hoffen, dass sie keine Steuergelder verbraten…
  • Link: Gesamtverband der Aluminiumindustrie mit Angeboten für die Bildung, Verband der Aluminiumrecycling-Industrie e.V.
  • Link: Stahlinstitut VDEh und die Wirtschaftsvereinigung Stahl . (01/2009)
  • Link: Deutsches Kupferinstitut: Auskunfts- und Beratungsstelle für die Verwendung von Kupfer- und Kupferlegierungen. (07/2008)
  • Link: Kern GmbH bietet Datenblätter für technische Kunststoffe. (06/2007)

Literaturhinweise

Es sind nicht immer die neuesten Ausgaben aufgeführt.

Wolfgang Seidel, Frank Hahn: Werkstoffe

2010,438 Seiten, Hanser München

Hiermit hat der Bargel/Schulze auf meinem Schreibtisch Konkurrenz bekommen.

Hans-Jürgen Bargel, Günter Schulze (Hrsg.): Werkstoffkunde

2005,441 Seiten, Springer Verlag Berlin Heidelberg

Dieses Buch geht mehr auf die Werkstoffwissenschaft ein und ist für Lehrer und zukünftige Studenten entsprechender Fachrichtungen zu empfehlen.

Klein: Einführung in die DIN-Normen

14. Auflage 2008,1086 Seiten, Teubner Beuth

Das umfangreichere Tabellenbuch für Lehrer, Studenten und Praktiker.

Emil Greven, Wolfgang Magin: Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung für technische Berufe

2004,333 Seiten Handwerk und Technik, Hamburg

Weißbach, Wolfgang: Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung

1988,348 Seiten, Vieweg Verlag

Domke, Wilhelm: Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung

1977,401 Seiten, Verlag Girardet Essen

enthält zahlreiche Zustandsdiagramme

Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau

1989 (29.Auflage), ca. 1400 Seiten, Springer Verlag

Das Kapitel Werkstofftechnik deckt die entsprechenden Lehrpläne in Baden-Württemberg gut ab (außer Zweistofflegierungen).

Hütte - Grundlagen der Ingenieurwissenschaften

2001 (20.Auflage), ca. 1600 Seiten, Springer Verlag

Paul A. Tipler: Physik

1995 (Amerikanische Ausgabe 1991), 1522 Seiten, Spektrum Akademischer Verlag
Bietet Grundlagen zur Festkörperphysik

Ekbert Hering, Rolf Martin, Martin Stohrer:
Physik für Ingenieure

1992,743 Seiten, VDI Verlag

Geht auch auf den Zugversuch und Zugfestigkeit ein

Friedrich Tabellenbuch Metall- und Maschinentechnik

1999,472 Seiten, Ferd. Dümmlers Verlag Bonn, 1151 - 1165. Auflage

Europa Tabellenbuch Metall

1999,383 Seiten, Verlag Europa-Lehrmittel, 41. Auflage

Die Sekundärbibel des TGlers!

Stam Tabellenbuch für Metallberufe

1996,351 Seiten, Stam Verlag, 1. Auflage

Westermann Tabellen Metalltechnik

1999,387 Seiten, Westermann Schulbuchverlag, 5. Auflage

Georg Agricola: De Re Metallica Libri XII
Zwölf Bücher vom Berg- und Hüttenwesen

1556 (Lateinisches Original), 1928 (Übersetzung), 564 Seiten, fourierverlag (Nachdruck)
Agricola ist nicht mehr ganz aktuell, glänzt aber immer noch mit seinen herausragenden Illustrationen.
Bei der Bibliothek für Wirtschafts- und Sozialgeschichte / Köln können Sie eine deutsche Übersetzung von De Re Metallica als PDF-Datei herunter laden.

Dr. Ad. Fenchel: Metallkunde
Ein Lehr- und Handbuch für Fabrikanten, Werkmeister und Gewerbetreibende der gesamten Metallindustrie

1911,236 Seiten, Verlag Boysen & Maasch, Hamburg
Das Buch spiegelt den Stand der Forschung vor 1910 wider. Interessant sind vor allem rund 60 Zustandsdiagramme von Zweistofflegierungen.