FKM 2009
Heft Nummer 304
Vorhaben Nr. 277
Preis: Euro 260,00
Mitgliedspreis: Euro 130,00

Abschlussbericht Kurzfassung:
An dem Gusswerkstoff EN-GJS-900-2 und dem Vergütungsstahl 42CrMoS4 (Rm = 1100 MPa und Rm = 1350 MPa) wurden Schwingfestigkeitsuntersuchungen an glatten Proben, gekerbten Proben (Kt=1,75) und gekerbten, kugelgestrahlten Proben bei R = -1 und R = 0 durchgeführt. Die Grenzschwingspielzahl lag bei Verwendung konventioneller Prüftechnik bei NG = 2·108 und bei Verwendung der Ultraschallschwingprüftechnik bei NG = 2·109. Zur Entwicklung von Hypothesen zum Schädigungsmechanismus wurden an allen gebrochenen Proben die Lage des Bruchausgangs dokumentiert und die Mikrostruktur im Bruchausgangsbereich am Rasterelektronenmikroskop untersucht. Mehrere Auswerteverfahren wurden zur Ermittlung von Wöhlerlinien auf ihre Anwendbarkeit im VHCF-Bereich geprüft und diskutiert.
Dabei setzt die Auswertung der Schwingfestigkeitsergebnisse im VHCF-Bereich die Möglichkeit voraus, einen Neigungsexponenten k* im Übergangsbereich unter Berücksichtigung der Brüche und der Durchläufer zu ermitteln. Zeigten die vorliegenden Versuchsergebnisse Versagen ausgehend vom Probeninneren bei Schwingspielzahlen N > 107 bei niedrigen Spannungsamplituden, wurde davon ausgegangen, dass die Wöhlerlinie einen Schwingfestigkeitsabfall bei hohen Schwingspielzahlen aufweist. Diese Wöhlerlinien wurden im Zeitfestigkeitsbereich mit linearer Regression ausgewertet, und im VHCF-Bereich wurde der Neigungsexponent k* = 45 ab einer Knickschwingspielzahl von N = 5·105 festgelegt. Die Schwingfestigkeitsergebnisse der Versuchsvarianten, bei denen diese Abschätzung eine Dauerfestigkeit ergab, wurden mit dem arcsin√p-Verfahren ausgewertet.
Bei den glatten Proben der hier untersuchten Werkstoffe zeigte sich ein Abfall der Schwingfestigkeit im Schwingspielzahlbereich 106 ≤ N ≤ 2·109. Es trat eine Verschiebung des Ortes der Anrissbildung von der Oberfläche in das Werkstoffinnere ausgehend von Defekten wie Lunkern und Einschlüssen und damit ein anderer Schädigungsmechanismus auf. Bei den gekerbten Proben ergab sich kein bzw. kein wesentlicher Abfall der Schwingfestigkeit im VHCF-Bereich. Alle Proben versagten ausgehend von der Oberfläche. Demnach tritt kein anderer Schädigungsmechanismus auf. Empfehlungen für Regelwerke, die sich aus den Erkenntnissen der hier durchgeführten Untersuchungen ergaben, wurden formuliert.

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist erreicht worden.

Berichtsumfang:
274 S., 195 Abb., 50 Tab., 90 Lit.

Beginn der Arbeiten:
01.08.2006

Ende der Arbeiten:
31.12.2008

Zuschussgeber:
BMWi / AiF-Nr. 14874 N

Forschungsstelle:
Institut für Werkstoffkunde, TU-Darmstadt

Leiterin:
Frau Prof. Dr. C. Berger

Bearbeiter und Verfasser:
D. Schwerdt, Dr. B. Pyttel

Obmann des Arbeitskreises:
Dr. Waltermann, Oerlikon Barmag Zweigniederlassung der Oerlikon Textile GmbH & CO. KG

Vorstandsvorsitzender FKM:
Dipl.-Ing. H. Linn,LINN HIGH THERM GmbH, Hirschbach