Untersuchungen zum Einfluss des Aufkohlungsverfahrens auf die Dauerfestigkeit des Einsatzstahls 16MnCr5

Abstract

Kurzfassung Ziel dieser Arbeit war es, weiterführende Informationen über den Einfluss des Oberflächen-, Gefüge- und Eigenspannungszustandes der randschichtnahen Werkstoffbereiche auf die Prozesse zu erhalten, die das Versagen einsatzgehärteter, biegebeanspruchter Proben bestimmen. Für die Schwingfestigkeitsuntersuchungen wurden taillierte Biegeproben aus dem Einsatzstahl 16MnCr5 (W.-Nr. 1.7131) gefertigt und mit einem Gas-, einem Niederdruck- und einem Plasmaaufkohlungsverfahren aufgekohlt. Ein Teil der aufgekohlten Proben wurde nach der Wärmebehandlung geschliffen oder kugelgestrahlt, um den Einfluss nachgeschalteter Fertigungsschritte auf die Schwingfestigkeit beurteilen zu können. Der Randschichtzustand aller Varianten wurde ausführlich charakterisiert, d.h. es wurden Härte- und Kohlenstoffverläufe, Restaustenitgehalt und Eigenspannungszustand der Randschichten ermittelt. Neben der Charakterisierung der Randschichten stand die Weiterentwicklung von Modellen zur Berechnung der Dauerfestigkeit im Mittelpunkt der Untersuchungen, wofür zwei Modelle zur rechnerischen Vorhersage der Dauerfestigkeiten eingesetzt wurden. Zum einen das Fehlstellenmodell, das örtliche Überlebenswahrscheinlichkeiten berechnet und diese nach den Prinzipien der Statistik auf die gesamte Probe ausdehnt, und zum anderen ein bruchmechanisches Modell, das auf einem einfachen Ansatz zur Bewertung des schädigenden Verhaltens von Oberflächendefekten beruht.