Bewertung des Einflusses von integrierten Festwalzprozessen auf das Ermüdungsverhalten unter komplexen Beanspruchungen

Technische Bauteile und Konstruktionen sind während ihres Einsatzes zeitlich veränderlichen Belastungen ausgesetzt. Erfahrungen der vergangenen Jahre haben gezeigt, dass Werkstoffe diese Beanspruchungen selbst dann nicht beliebig oft ertragen, wenn die hierbei auftretenden maximalen Spannungen kleiner als die im Zugversuch ermittelten Zugfestigkeiten sind. Aus diesem Grund ist es von entscheidender Bedeutung, das Werkstoffverhalten unter dieser Art von Belastung zu kennen, um sicher und zuverlässig konstruieren zu können. Die Bauteilrandschicht stellt den höchstbeanspruchten Werkstoffbereich dar und besitzt daher einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer bei zyklischer Belastung. Das Festwalzen ist seit Jahren ein anerkanntes Verfahren zur Steigerung der Schwingfestigkeit und positiven Beeinflussung dieser Randzoneneigenschaften. Es wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit sowohl bei Raumtemperatur als auch unter erhöhter Temperatur durchgeführt. Als Versuchswerkstoff dient der unlegierte Vergütungsstahl C45E. Das wesentliche Ziel liegt in der Erforschung und Beurteilung der Stabilität randnaher Mikrostrukturen im Falle komplexer Beanspruchungen, wobei gezielt auf das Werkstoffverhalten bei a) hoher Belastungsamplitude, b) mehrstufiger Belastung (Überlasteffekte), c) thermischer Beanspruchung sowie d) im Bereich sehr hoher Schwingspielzahlen eingegangen werden soll. Auf Basis von Wöhlerkurven lässt sich das Schwingfestigkeitsverhalten anhand von Lebensdauern und Wechselverformungskurven beurteilen. Röntgenographische Eigenspannungsmessungen und mikroskopische Untersuchungen werden zur ausführlichen Charakterisierung der erzeugten Randschichten eingesetzt so dass diese direkt mit denen des unverfestigten Zustands gegenübergestellt und diskutiert werden können.