Steigerung der Schwingfestigkeit von 100Cr6 durch thermomechanische Behandlungen

Nichts hält ewig.“ Diese Alltagserfahrung kann ärgerlich und sogar sehr gefährlich sein. ” Fällt z. B. ein sicherheitsrelevantes Bauteil aus, können im schlimmsten Fall Menschenleben gefährdet werden. Besonders kritisch ist das Versagen eines zyklisch beanspruchten Bauteils, da es in der Regel erst nach einer bestimmten Beanspruchungszeit oft ohne vorher sichtbare Veränderungen versagt. Mit der Grenze zwischen dem Versagen bei einer bestimmten zyklischen Beanspruchung und dem Ertragen derselben beschäftigt sich diese Arbeit. Dabei stellt sich die Frage, ob es eine obere Grenze für das Ertragen einer zyklischen Beanspruchung, eine "maximale Schwingfestigkeit“, gibt, oder ob diese Grenze immer weiter bis zur theoretischen Festigkeit eines Materials zu steigern ist. Durch eine Auswertung der Literatur soll erarbeitet werden, welches die entscheidenden Faktoren für die Grenze der zyklischen Beanspruchbarkeit eines Materials sind. Mit diesem Wissen sollen Konzepte entwickelt werden, um ein gegen zyklisches Versagen möglichst widerstandsfähiges Material zu erzeugen. Im Rahmen der Arbeit sollen diese Konzepte an einem bekannten Material getestet werden. Dabei soll die Schwingfestigkeit des Materials selbst durch eine Optimierung seiner Mikrostruktur erhöht werden, ohne bekannte Oberflächenverfestigungseffekte z. B. durch Kugelstrahlen einzusetzen. Neben der grundsätzlichen Analyse der Ausführbarkeit sollen die Konzepte auch an bereits höchst schwingfesten Zuständen umgesetzt werden. Eine Abstimmung der Konzepte auf die versagensauslösenden Mechanismen ist dafür Voraussetzung. Da dem endgültigen Versagen bei zyklischer Beanspruchung in der Regel ein Risswachstum voraus geht, muss dieses analysiert und behindert werden. Deshalb muss ein tragfähiges Konzept bei der mikrostrukturellen Ursache für Rissausbreitung ansetzen und zeigen, wie die Rissausbreitung be- oder verhindert werden kann. Dies ist z. B. durch eine Erhöhung der Stabilität der Versetzungsstruktur denkbar. Risse können auch an Fehlstellen im Material initiiert werden und dann von diesen aus wachsen. In diesem Fall kann zur Steigerung der Schwingfestigkeit auch eine Modifikation der Fehlstelle oder der sie umgebenden Matrix förderlich sein. Im Kenntnisstand in Kapitel 2 werden für das Verständnis die Grundlagen der Werkstoffkunde und der Schwingfestigkeit vorausgesetzt. Das Kapitel beschäftigt sich mit Ermüdungsprozessen, Rissbildung, Risswachstum und der Behinderung des Wachstums. Außerdem werden dort Ansätze zur Schwingfestigkeitssteigerung diskutiert. Kapitel 3 stellt das verwendete Versuchsmaterial, die Probenherstellung sowie die eingesetzten Prüfverfahren vor. Darauf folgt in Kapitel 4 das prinzipielle Vorgehen bei der Umsetzung der Konzepte zur Schwingfestigkeitserhöhung. Kapitel 5 stellt die Ergebnisse der Messungen vor. Jeder Abschnitt in diesem Kapitel beschäftigt sich mit einem Werkstoffzustand oder der Veränderung des Zustands durch eine der Behandlungen in Kapitel 4. Am Ende jedes Abschnitts des Kapitels 5 werden die Ergebnisse diskutiert. In Kapitel 6 werden die wichtigsten Ergebnisse abschließend bewertet. Kapitel 7 fasst die Arbeit zusammen.