Einsatzhärten und Dauerfestigkeit

FKM 2011
Heft Nummer 310
Vorhaben Nr. 280
Preis: Euro 200,00
Mitglieder Preis: Euro 100,00

Kurzfassung:
Für die Ermittlung von Dauerfestigkeitskennwerten einsatzgehärteter Werkstoffzustände wurde ein Versuchskonzept entwickelt, in dem dünnwandige Rohrproben unter zyklischem Innendruck in Kombination mit statischem Außendruck getestet werden. In der dünnen Wand konnten homogene Werkstoffeigenschaften mit Kohlenstoffgehalten von 0, 18%, 0, 40%, 0, 55% und 0, 70% eingestellt werden (20MnCrB5). Die Hauptbeanspruchungsrichtung in der druckbelasteten Rohrprobe ist senkrecht zur Hauptverformungsrichtung des Ausgangsmaterials (Stabstahl). Für alle einsatzgehärteten Werkstoffzustände wurden aufgrund der experimentellen Ergebnisse gleiche Dauerfestigkeiten von R = ?ª bis R = 0, 5 angenommen mit einer Wechselfestigkeit von _zdw = 490 MPa und einer Mittelspannungsempfindlichkeit von M = 0, 75. Damit werden für Bauteilen aus 20MnCrB5 mit Hauptbeanspruchungsrichtung senkrecht zur Stabstahlachse gleiche Schwingfestigkeitseigenschaften des Werkstoffes in der gesamten Einsatzhärteschicht bis in das Grundmaterial postuliert. Für Dauerfestigkeitsberechnung einsatzgehärteter Bauteile wurde das Örtliche Konzept mit dem Statistischen Größeneinfluss weiterentwickelt und an anhand von Dauerfestigkeitsversuchen an drei bauteilähnlichen Proben verifiziert. Es ergeben sich geringe Abweichungen der berechneten von den experimentellen Dauerfestigkeiten im Bereich von ±8 %. Wesentlichen Einfluss auf die Schwingfestigkeit haben die Eigenspannungen und die Größe des hochbeanspruchten Volumens. Die Ziele des Forschungsvorhabens sind erreicht worden.

Berichtsumfang:
208 Seiten, 230 Bilder, 40 Tabellen, 107 Literaturstellen
Beginn der Arbeiten:
01.10.2007
Ende der Arbeiten:
31.03.2010
Zuschussgeber:
BMWi / AiF 15170BR
Forschungsstelle:
Materialforschungs- und prüfanstalt an der Bauhaus-Universität Weimar
Coudraystraße 9
99423 Weimar
Leitung:
Prof. Dr.-Ing. J. W. Bergmann
Bearbeiter und Verfasser:
Dr.-Ing. R. Thumser
Dr.-Ing. S. Kleemann
Dr.-Ing. A. Diemar
Dipl.-Ing. A. Kleemann
Prof. Dr.-Ing. J. W. Bergmann
Obmann des Arbeitskreises:
Dr.-Ing. M. Schön, ZF Friedrichshafen AG
Vorsitzender FKM:
Dipl.-Ing. H. Linn, Linn High Therm GmbH, Hirschbach