Effect of microstructure on the fatigue crack propagation of short cracks in duplex steels - modeling and experimental verification

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Mit dem Ziel, das vom Langrisswachstum abweichende Ausbreitungsverhalten mikrostrukturell kurzer Risse quantitativ zu verstehen und daraus eine Verbesserung der bislang recht unsicheren Berechnung der Lebensdauer bis zur Entstehung eines technischen Anrisses abzuleiten, sollen in dem beantragten interdisziplinären Vorhaben systematisch all die Einflussfaktoren charakterisiert werden, die eine ungleichförmige Ausbreitung kurzer Risse zur Folge haben. Ermüdungsexperimente an glatten bzw. definiert gekerbten Proben eines modernen Duplexstahls in Luft, Vakuum und korrosiver Umgebung werden zu diesem Zweck durch in situ Beobachtung der Ausbreitung kurzer Risse und durch laserinterferometrische Messung von Rissschließeffekten ergänzt. Zur Erfassung relevanter mikrostruktureller Eigenschaften, wie Missorientierungen der Körner untereinander sowie Mikroplastifizierung innerhalb einzelner Körner, soll die Rückstreuelektronenbeugung (EBSD) am Rasterelektronenmikroskop durch ein OIM-System (Orientation Imaging Microscopy) ergänzt werden. Die dabei erzielten Daten fließen direkt in die Weiterentwicklung, die Anpassung und die Überprüfung eines die mikrostrukturellen Wechselwirkungen berücksichtigendes zweidimensionales Modell zur Berechnung der Rissausbreitung ein. Die Einbeziehung von Risskoalezenz und der Korngrößen- und Orientierungsverteilung soll schließlich eine Lebensdauerabschätzung auch unter komplexeren Bedingungen, wie z.B. dem Auftreten einzelner Überlasten ermöglichen.