Lebensdauer von einsatzgehärteten Stählen bei Ermüdungsbelastungen mit sehr hohen Schwingspielzahlen

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Das Ermüdungsverhalten von einsatzgehärteten Stählen ist hochinteressant, da Stahlherstellung, Randschichthärtung und Belastung so aufeinander abgestimmt werden müssen, dass das Risiko der Ermüdungsrissbildung sowohl an der Oberfläche als auch an den Defekten im Werkstoffvolumen, speziell im Übergangsbereich vom Rand zum Kern, gering ist. Bedingt durch die Randschichthärtung haben einsatzgehärtete Bauteile einen Festigkeitsgradienten, der mit dem Last- und Eigen-Spannungsgradienten abgestimmt werden muss. Diese Technik wird bei konventionellen Einsatzstählen im Bereich des „high cycle fatigue bei Schwingspielzahlen bis 107 gut beherrscht. Tatsächlich werden diese Stähle jedoch auch im Bereich des „very high cycle fatigue mit Schwingspielzahlen größer 107 beansprucht, wo sich die Ermüdungsrissbildung zu den Volumenfehlern hin verlagert. Für diesen Bereich gibt es derzeit nur unzureichende Kenntnisse über das Ermüdungsverhalten dieser Stähle. Das Ziel dieses Vorhabens ist es, hier Kenntnisse zu schaffen und diese Kenntnisse durch Modellbildungen zur Lebensdauer auf eine wissenschaftliche Basis zu stellen. Die zu entwickelnden Lebensdauermodelle sollen die Rissbildung an Einschlüssen und an den Korngrenzen sowie den weiteren Rissfortschritt erfassen. Parallel dazu sind die konkurrierenden Rissbildungswahrscheinlichkeiten an der Oberfläche und an Volumendefekten zu modellieren.