| 1 Thermische Analyse – Zustandssysteme | 12 |
| 1.1 Einleitung | 12 |
| 1.2 Ziel des Praktikums | 13 |
| 1.3 Theoretische Voraussetzungen | 13 |
| 1.4 Grundlagen | 14 |
| 1.4.1 Phasenumwandlungen | 14 |
| 1.4.2 Keimbildung und -wachstum | 15 |
| 1.4.3 Legierungsstrukturen | 19 |
| 1.4.4 Grundtypen der Zweistoffsysteme | 22 |
| 1.4.4.1 Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit im flüssigen und im festen Zustand | 25 |
| 1.4.4.2 Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit im flüssigen Zustand und Unlöslichkeit im festen Zustand | 30 |
| 1.4.4.3 Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit im flüssigen Zustand und begrenzter Löslichkeit im festen Zustand – eutektisches System | 34 |
| 1.4.4.4 Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit im flüssigen Zustand und begrenzter Löslichkeit im festen Zustand – peritektisches System | 37 |
| 1.4.4.5 Zweistoffsystem mit intermetallischer Phase | 39 |
| 1.4.4.6 Phasenumwandlungen im festen Zustand | 40 |
| 1.4.5 Das Gesetz der abgewandten Hebelarme | 41 |
| 1.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung | 43 |
| 1.6 Geräte und Hilfsmittel | 44 |
| 1.7 Versuchsdurchführung | 45 |
| 1.8 Praktikumsauswertung | 46 |
| 2 Zugversuch an metallischen Werkstoffen | 47 |
| 2.1 Einleitung | 47 |
| 2.2 Ziel des Praktikums | 47 |
| 2.3 Theoretische Voraussetzungen | 48 |
| 2.4 Grundlagen | 48 |
| 2.4.1 Kraft und Spannung | 48 |
| 2.4.2 Verlängerung und Dehnung | 50 |
| 2.4.3 Zugproben | 51 |
| 2.4.4 Verfahrensprinzip | 53 |
| 2.4.5 Zugversuch – Verformungsbereiche und Auswertung | 57 |
| 2.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung | 63 |
| 2.6 Geräte und Hilfsmittel | 64 |
| 2.7 Versuchsdurchführung | 64 |
| 2.8 Praktikumsauswertung | 66 |
| 2.9 Modelllösungen | 66 |
| 3 Metallographische Probenpräparation und lichtmikroskopische Gefügeuntersuchung gleichgewichtsnah umgewandelter Stähle | 71 |
| 3.1 Einleitung | 71 |
| 3.2 Ziel des Praktikums | 72 |
| 3.3 Theoretische Voraussetzungen | 72 |
| 3.4 Grundlagen | 73 |
| 3.4.1 Die metallographische Probenpräparation | 73 |
| 3.4.1.1 Trennen | 74 |
| 3.4.1.2 Einfassen | 76 |
| 3.4.1.3 Schleifen und Polieren | 77 |
| 3.4.1.4 Reinigen und Trocknen der Probe | 79 |
| 3.4.1.5 Aufbau und Einstellung des Auflichtmikroskops | 79 |
| 3.4.1.6 Vergrößerung | 85 |
| 3.4.1.7 Auflösungsgrenzen der Lichtmikroskopie | 87 |
| 3.4.1.8 Gesamte förderliche Vergrößerung | 92 |
| 3.4.1.9 Kontrastierungsverfahren | 92 |
| 3.4.2 Das metastabile Zweistoffsystem Eisen-Kohlenstoff | 95 |
| 3.4.2.1 Reineisen | 96 |
| 3.4.2.2 Phasen im metastabilen Zweistoffsystem Eisen-Kohlenstoff | 97 |
| 3.4.2.3 Gefüge im metastabilen Zweistoffsystem Eisen-Kohlenstoff | 100 |
| 3.4.2.4 Die Stahlecke im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm – Gefügeumwandlung des Austenits bei der Abkühlung im thermodynamischen Gleichgewicht | 102 |
| 3.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung | 108 |
| 3.6 Geräte und Hilfsmittel | 108 |
| 3.7 Versuchsdurchführung | 109 |
| 3.8 Praktikumsauswertung | 110 |
| 4 Härteprüfung | 112 |
| 4.1 Einleitung | 112 |
| 4.2 Ziel des Praktikums | 112 |
| 4.3 Theoretische Voraussetzungen | 113 |
| 4.4 Grundlagen | 113 |
| 4.4.1 Überblick | 113 |
| 4.4.2 Härteprüfung nach Brinell HBW | 114 |
| 4.4.3 Härteprüfung nach Vickers HV | 119 |
| 4.4.4 Härteprüfung nach Rockwell Skala C HRC | 123 |
| 4.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung | 126 |
| 4.6 Geräte und Hilfsmittel | 127 |
| 4.7 Versuchsdurchführung | 127 |
| 4.8 Praktikumsauswertung | 130 |
| 4.9 Modelllösungen | 131 |
| 5 Grundlagen der Wärmebehandlung von Stählen | 135 |
| 5.1 Einleitung | 135 |
| 5.2 Ziel des Praktikums | 135 |
| 5.3 Theoretische Voraussetzungen | 136 |
| 5.4 Grundlagen | 137 |
| 5.4.1 Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit auf die Gefüge von Stählen | 137 |
| 5.4.1.1 Das Dilatometerverfahren | 137 |
| 5.4.1.2 Diffusionsgesteuerte Umwandlung des Austenits bei leicht erhöhter Abkühlgeschwindigkeit | 138 |
| 5.4.1.3 Die Martensitbildung | 141 |
| 5.4.1.4 Die Bainitbildung | 145 |
| 5.4.1.5 Das Zeit-Temperatur-Umwandlungdiagramm | 146 |
| 5.4.1.6 Einfluss von Legierungselementen auf die Umwandlung des Austenits bei der Abkühlung | 152 |
| 5.4.2 Wärmebehandlung von Stahl | 154 |
| 5.4.2.1 Begriffserklärung | 154 |
| 5.4.2.2 Das Normalglühen | 155 |
| 5.4.2.3 Das Härten | 158 |
| 5.4.2.4 Charakterisierung der Härtbarkeit | 165 |
| 5.4.2.5 Anlassverhalten von Stählen | 168 |
| 5.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung | 171 |
| 5.6 Geräte und Hilfsmittel | 173 |
| 5.7 Versuchsdurchführung | 173 |
| 5.8 Praktikumsauswertung | 174 |
| 5.9 Modelllösungen | 176 |
| 6 Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy | 179 |
| 6.1 Einleitung | 179 |
| 6.2 Ziel des Praktikums | 179 |
| 6.3 Theoretische Voraussetzungen | 180 |
| 6.4 Grundlagen | 181 |
| 6.4.1 Zähigkeit und Sprödigkeit | 181 |
| 6.4.2 Der Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy | 184 |
| 6.4.3 Sprödes Werkstoffverhalten beim KBV | 187 |
| 6.4.4 Duktiles Werkstoffverhalten beim KBV | 189 |
| 6.4.5 Der Bruch beim KBV | 191 |
| 6.4.5.1 Sprödbruch (Spaltbruch) | 191 |
| 6.4.5.2 Verformungsbruch | 194 |
| 6.4.5.3 Mischbruch | 196 |
| 6.4.6 Einflüsse auf die Zähigkeit | 197 |
| 6.4.7 Das Temperaturkonzept | 199 |
| 6.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung | 201 |
| 6.6 Geräte und Hilfsmittel | 202 |
| 6.7 Versuchsdurchführung | 202 |
| 6.8 Praktikumsauswertung | 205 |
| 6.9 Modelllösungen | 206 |
| 7 Ermüdung und Schwingfestigkeit | 208 |
| 7.1 Einleitung | 208 |
| 7.2 Ziel des Praktikums | 209 |
| 7.3 Theoretische Voraussetzungen | 209 |
| 7.4 Grundlagen | 209 |
| 7.4.1 Ermüdung | 209 |
| 7.4.2 Rissbildung und -wachstum unter schwingender Beanspruchung – Merkmale des Dauerbruchs | 212 |
| 7.4.3 Mechanische Schwingungen | 215 |
| 7.4.4 Einstufige Schwingfestigkeitsuntersuchungen – Wöhlerversuch | 216 |
| 7.4.4.1 Ermittlung der Überlebenswahrscheinlichkeit im Bereich der Zeitfestigkeit | 219 |
| 7.4.4.2 Bestimmung der Dauerfestigkeit unter Berücksichtigung des Streubandes im Übergangsbereich | 223 |
| 7.4.5 Angabe der Dauerfestigkeit | 230 |
| 7.4.6 Dauerfestigkeitsschaubild nach Smith | 230 |
| 7.4.7 Einflüsse auf die Schwingfestigkeit | 232 |
| 7.5 Kontrollfragen zur Praktikumsvorbereitung | 234 |
| 7.6 Geräte und Hilfsmittel | 235 |
| 7.7 Versuchsdurchführung | 235 |
| 7.8 Praktikumsauswertung | 240 |
| 7.9 Modelllösungen | 240 |
| Anhang – Lösungsteil | 249 |
| Index | 258 |
