Rezensionen
Rezensionen
Andreas Uihlein
Das Verhalten von Gusseisenwerkstoffen bei TMF und TMF/HCF-Beanspruchung
Rezension
Das Verhalten von Gusseisenwerkstoffen bei TMF und TMF/HCF-Beanspruchung
Ziel dieser Dissertation ist die Gewinnung einer belastbaren Datenbasis zur Verbesserung des Verständnisses bezüglich des Wechselverformungsverhaltens sowie der auftretenden Versagensmechanismen und des damit verbundenen Lebensdauerverhaltens. Als Werkstoffe wurden daher typische Vertreter der im Großmotoren- sowie im Gehäusebau eingesetzten Gusseisenwerkstoffe ausgewählt.
Folgende Werkstoffe wurden untersuch: die lamellare Gusseisensorte EN GJL 250, die vermiculare Sorte EN GJV 450 sowie die höherfeste Sorte EN GJS 700 mit kugelförmiger Graphitausbildung. Durch isotherme Zug-, Druck- Relaxations- und LCF-Versuche erfolgte eine umfangreiche Gundcharakterisierung der Werkstoffe. Der Schwerpunkt der Arbeit ist jedoch in den rein Thermisch mechanischen (TMF)-Versuchen und den thermisch-mechanischen Versuchen mit überlagerter HVF-Beanspruchung sowie den metallographischen Untersuchung zur Qualifizierung des Schädigungsverhaltens zu sehen.
Andreas Uihlein
Das Verhalten von Gusseisenwerkstoffen bei TMF und TMF/HCF-Beanspruchung
Rezension
In der vorliegenden Arbeit wurde das Ermüdungsverhalten von typischen Gusseisensorten untersucht, welche insbesondere als Werkstoff für Zylinderköpfe von Dieselmotoren eingesetzt werden. Als Versuchswerkstoffe dienten die globulare Gusseisensorte EN GJS 700, die vermiculare Sorte EN GJV 450 sowie ein lamellares Gusseisen mit der Bezeichnung EN GJL 250. Aufgrund der Komplexität der Beanspruchung bei oben genannten Anwendungen sowie aufgrund einer fehlenden Datenbasis bezüglich des Lebensdauer-, Wechselverformungs- und Schädigungsverhaltens werden derartige Bauteile bisher oftmals unter isothermen Gesichtspunkten entwickelt. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin eine fundierte Datenbasis für das Versagen unter thermisch mechanischer Ermüdungsbeanspruchung zu generieren, sowie die mikrostrukturellen Vorgänge des Verformungs- und des Versagenverhalten zu verstehen. Ebenfalls sollte eine Aussage getroffen werden ob generell derartige Bauteile unter den relevanten Beanspruchungen nach isothermen Gesichtspunkten beurteilt werden können. Des Weiteren galt ein besonderes Augenmerk dieser Arbeit dem Schädigungsverhalten bei HCF-überlagerter TMF-Beanspruchung. Zur Grundcharakterisierung der Werkstoffe wurden zahlreiche Isotherme Zug-, Druck-, Relaxations- und Kriechversuche im Temperaturbereich zwischen 20 deg C und 500 deg C durchgeführt. Ebenfalls erfolgten im selben Temperaturbereich isotherme LCF-Versuche bei verschieden Beanspruchungsamplituden. Die Beanspruchung hierbei erfolgte rein wechselnd bei einer Frequenz von jeweils 5 Hz. Die Minimaltemperatur der OP-TMF-Versuche betrug immer 50 deg C, die Proben wurden mit 10 K/s aufgeheizt bzw. abgekühlt. Variiert wurden bei den TMF-Versuchen die Maximaltemperatur, die Haltezeit sowie der Grad der Behinderung der thermischen Dehnung. Zusätzlich erfolgten HCF-überlagerte TMF-Versuche mit mechanischen Totaldehnungsamplituden der HCF-Beanspruchung zwischen 0.01 und 0.1 %. Die Frequenz der HCF-Überlagerung betrug jeweils 5 Hz. Die Charakterisierung der Schädigungsentwicklung bezüglich der Rissinitiierung als auch Rissausbreitung erfolgte anhand abgebrochener Versuche mittels metallographischer Untersuchungen an Probenlängsschliffen.
