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Für ein werkstoffmechanisches Dauerfestigkeitskonzept für einsatzgehärtete Bauteile sind experimentell abgesicherte Dauerfestigkeitswerte für die unterschiedlich aufgekohlten Werkstoffbereiche erforderlich. Bei den hier vorgestellten Untersuchungen wurden Rohrproben entwickelt, bei denen durch Niederdruckaufkohlen im Prüfquerschnitt vorausberechnete, homogene Kohlenstoffgehalte erzeugt wurden. Diese Werkstoffproben gestatten es, den Einfluss des Kohlenstoffgehaltes bzw. der Härte auf Dauerfestigkeit, Streuung und Mittelspannungsempfindlichkeit explizit experimentell zu ermitteln. Für die Ermüdungsversuche wurde an einen Innendruckprüfstand ein zweiter Druckübersetzer zur Erzeugung von statischem Außendruck adaptiert. Mit diesem Prüfkonzept kann das Spannungsverhältnis im Prüfquerschnitt der Rohrprobe frei eingestellt werden. Als Versuchswerkstoff wurde der Stahl 20MnCrB5 eingesetzt und Proben mit durch Aufkohlen erzeugten homogenen Kohlenstoffgehalten von 0,18%, 0,40%, 0,55% und 0,70% untersucht. Die Hauptbeanspruchungsrichtung in der druckbelasteten Probe ist senkrecht zur Hauptumformrichtung des Ausgangsmaterials (Stabstahl). Die ermittelten Dauerfestigkeiten zeigen keine Abhängigkeit von der Härte und sind maßgeblich beeinflusst durch die Wirkung von großen Einschlüssen.

materials testing

Prüfkonzept zur experimentellen Bestimmung des Ermüdungsverhaltens von einsatzgehärteten Werkstoffzuständen: Herrn Prof. Joachim W. Bergmann anlässlich seines 65. Geburtstages gewidmet