Werkstoff

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Werkstoffe sind Materialien, aus denen Werkstücke bestehen. Die Qualität und die Eigenschaften der Fertigprodukte werden durch die Wahl geeigneter Werkstoffe entscheidend beeinflusst. Zur Sicherstellung der Qualität dient die Werkstoffprüfung.

Einteilung

In der heutigen Werkstoffkunde unterscheidet man verschiedene Werkstoffgruppen, deren Einteilung nicht immer identisch, aber ähnlich ist. Sie werden beispielsweise[1] folgendermaßen eingeteilt:

Verbreitet sind auch einfachere Einteilungen in:[2][3][4]

  • metallische Werkstoffe
  • nichtmetallische anorganische Werkstoffe (Keramiken)
  • Polymere (Kunststoffe)

Die Verbundwerkstoffe sind Kombinationen aus Werkstoffen mehrerer Werkstoffgruppen.

Die nichtmetallischen anorganischen Werkstoffe werden auch folgendermaßen eingeteilt:[5]

Eine weitere Einteilungsmöglichkeit unterscheidet

Geschichte

Der Einsatz von Werkstoffen zieht sich bereits durch die gesamte Vorgeschichte der Menschheit. Das Material für einen Faustkeil (Stein) ist ein Werkstoff und ein Charakteristikum der Steinzeit. Es gehört mit Holz zu den ältesten Naturwerkstoffen, die es gibt.

Um 10.000 v. Chr. wurde zum ersten Mal Keramik hergestellt. Es ist der älteste künstliche Werkstoff.

Im 8. Jahrtausend v. Chr. begann die technische Nutzung von Metallen. Zunächst wurde mit gediegenen (elementar vorkommenden) Metallen wie Gold, Silber und Kupfer gearbeitet. Der Gebrauchswert dieser Werkstoffe war jedoch noch zu gering, was zur Entdeckung und Herstellung der ersten Legierung, nämlich der Bronze, führte. Die Herstellung von Bronze setzt bereits einen fortschrittlichen Bergbau zur Bereitstellung von Kupfer- und Zinnerzen voraus. Außerdem waren Verhüttungs­techniken nötig. Die immer bessere Beherrschung dieser Technologien führte schließlich dazu, dass auch Eisen verhüttet werden konnte. Nach dem Dreiperiodensystem werden die jeweiligen Perioden nach den fortschrittlichsten eingesetzten Werkstoffen bezeichnet (siehe auch Hauptartikel Archäometallurgie).

Parallel dazu wuchs mit der Entstehung von Siedlungen und Städten der Bedarf nach Werkstoffen für das Bauwesen (Stein, Holz), Hieb- und Stichwaffen, Münzen (Metalle) und Haushaltsgegenständen (zum Beispiel Keramikgefäße, Glas­kunst).

Eigenschaften

Physikalische Werkstoffeigenschaften

Elektrische Eigenschaften:

Mechanische Eigenschaften:

Optisch-akustische Eigenschaften:

Tribologische Eigenschaften:

Thermische Eigenschaften:

Sonstige physikalische Eigenschaften:

Chemische Werkstoffeigenschaften

Fertigungstechnische Eigenschaften

Ökologische Werkstoffeigenschaften

  • Rohstoffverbrauch bei Herstellung, Transport, Verarbeitung und Gebrauch
  • Emissionen durch Herstellung, Transport, Verarbeitung und Gebrauch
  • Energieverbrauch bei Herstellung, Transport, Verarbeitung und Gebrauch
  • Giftigkeit
  • Recycling­fähigkeit

sowie die mögliche Zusammensetzung des Werkstoffes aus verschiedenen chemischen Stoffen

Siehe auch

Portal
 Wikipedia:Portal: Werkstoffe – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Werkstoffe

Literatur

  • Manfred Merkel, Karl-Heinz Thomas: Taschenbuch der Werkstoffe. Fachbuchverlag, 1994, ISBN 3-343-00845-1
  • Bundesministerium für Bildung und Forschung (Hrsg.): Werkstoffwelten. Entdeckungen im Kosmos der Stoffe. (online)

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Ilschner, Singer: Werkstoffwissenschaften und Fertigungstechnik, Springer, 5. Auflage, 2010, S. 20.
  2. Briehl: Chemie der Werkstoffe, Springer, 3. Auflage, 2014, S. 9.
  3. Czichos, Srontzki, Simon: Das Ingenieurwissen – Werkstoffe, 2014, Springer, S. 9f.
  4. Skolaut: Maschinenbau, Springer, 2014, S. 342.
  5. Bargel, Schulze: Werkstoffkunde, Springer, 11. Auflage, S. 357.
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