Rissinitiierung bei VHCF: Aufklärung relevanter Schädigungsmechanismen an 100Cr6

Bei sehr langen Lebensdauern zyklisch beanspruchter Bauteile tritt vermehrt ein Versagen von Fehlstellen unterhalb der Bauteiloberfläche z.B. ausgehend von nichtmetallischen Einschlüssen in hochfesten Stählen auf. Dieser Effekt wurde in Ermüdungsversuchen insbesondere bei niedrigen Spannungsamplituden, die zu Bruchlastspielzahlen größer als 106 Lastspielen führen, beobachtet. Bei höheren Spannungsamplituden tritt dagegen ein Versagen ausgehend von der Oberfläche auf. Die Ursachen für diesen Übergang des Versagensorts von der Oberfläche ins Volumen und die Mechanismen die zum VHCF-Versagen im Volumen führen sollen im beantragten Vorhaben erforscht werden. Dazu werden an der Oberfläche künstliche Fehlstellen eingebracht, um zu prüfen, bei welcher Kombination aus Beanspruchung und Fehlstellengröße das Versagen ins Probeninnere übergeht. Des Weiteren wird untersucht, ob und wie sich die Rissausbreitung von Fehlstellen an der Oberfläche von der von Fehlstellen unterhalb der Oberfläche unterscheidet. Am Ende soll mit Hilfe der Schwellwerte für die Rissinitiierung und den zugehörigen Rissausbreitungsraten der Versagensübergang erklärt und damit ein besseres Verständnis des Versagens bei VHCF geschaffen werden. Um die Verhältnisse im Inneren des Werkstoffs zu simulieren, werden zusätzlich Ermüdungsversuche im Hochvakuum durchgeführt. Diese Versuche ermöglichen es, den Einfluss des Umgebungsmediums auf den Übergang des Versagensortes von der Oberfläche ins Volumen zu ermitteln. Weiterhin sollen mit Hilfe von Vakuumversuchen an künstlichen Fehlstellen die mikrostrukturellen Vorgänge bei VHCF-Versagen im Volumen untersucht werden.

Ansprechpartner: M. Sc. D. Spriestersbach