Bányászati és Kohászati Lapok - Kohászat, 1997 (130. évfolyam, 1-12. szám)
1997-01-01 / 1. szám
ROVATVEZETŐ: DR. VERŐ BALÁZS / VASKOHÁSZAT Thermische und thermisch-mechanische Ermüdung Termikus és termikus-mechanikus kifáradás LÖHE, DETLEF In den zweiten Teil des Artikels werden die während der thermo-mechanischen Ermüdung im Gefüge sich vorgehenden Änderungen analysiert. Zur Änderung der Grenz- und Mittelspannungen können sehr komplexe Vorgänge führen. Das Entsehen und Aufbreitung der Risse ist die auffallendete Folge der Ermüdungsprozessen. 5. Phasen der thermischen Ermüdung Als Phasen der thermischen Ermüdung werden im folgenden das Wechselverformungsverhalten, die Bildung kurzer Risse und die Rißausbreitung anhand einiger neuerer Ergebnisse angesprochen. Bei thermischer LCF-Beanspruchung muß nach relativ geringer Zyklenzahl mit der Existenz kurzer Risse gerechnet werden. Gleichwohl ist das Wechselverformungsverhalten von großer Bedeutung, da zyklische Ver- und Entfestigungsprozesse die auftretenden plastischen Dehnungsamplituden verändern, die ihrerseits die Ausbreitung kurzer Risse beeinflussen [17]. Ferner können bei bestimmten Werkstoffen thermozyklisch Mittelspannungen aufgebaut oder verändert werden, was sich ganz wesentlich auf die Rißausbreitung auswirkt. Bild 18 zeigt die Entwicklung von Mittelspannungen in ferritischem Gußeisen mit Vermikulargraphit GGV- 30 während thermisch-mechanischer Ermüdungsbeanspruchung [9], die in einer Versuchseinrichtung entsprechend Bild 14 vorgenommen wurde. Dieser Werkstoff wird beispielsweise für thermisch-mechanisch höchstbeanspruchte Zylinderköpfe von Verbrennungsmotoren, z.B. Schiffsdeiselmotoren, eingesetzt. Die Proben waren zu Versuchsbeginn nach Erreichen der Mitteltemperatur spannungsfrei und wurden dann unter völliger Dehnungsbehinderung zwischen der Untertemperatur, die jeweils 150 °C betrug, und der Obertemperatur von 300 bzw. 350 °C thermozyklisch beansprucht (out-of-phase-Beanspruchung). Entsprechend diesen Randbedingungen sind die Mittelspannungen zu Versuchsbeginn verschwindend klein. Überraschenderweise, entwickeln sich nun bei thermozyklischer Beanspruchung mit T0 = 350 °C Zugmittelspan-Die Daten des Verfassers wurden im Heft 1996/12 mitgeteilt. A szerző adatait 1996/12. számunkban közöltük. A dolgozat második részében a szerző a termőmechanikus igénybevétel során lezajló szövetszerkezeti változásokat elemzi. A határ- és középfeszültségek változásának okai igen összetettek lehetnek. A felületi repedések kialakulása és felnyílása a kifáradás folyamatának legszembetűnőbb következménye. 5. A termikus kifáradás egyes fokozatai A termikus kifáradás egyes lépéseit, a fáradásos alakváltozás közbeni viselkedést, a rövid repedések képződését és a repedések tovaterjedését, felnyílását néhány konkrét példa kapcsán tárgyaljuk. Termikus LCF-igénybevétel esetén már viszonylag kis ciklusszám esetén számolnunk kell rövid repedések kialakulásával. Hasonlóképpen nagyjelentőségű a fáradásos alakváltozás közbeni viselkedés, mert a ciklikus keményedési és lágyulási folyamatok a fellépő képlékeny nyúlásamplitúdó értékét megváltoztatják, amely viszont a rövid repedések terjedésére van hatással [17]. Továbbá, bizonyos szerkezeti anyagok esetén a ciklikus termikus igénybevétel során a feszültségek középértékei is növekedhetnek, vagy lecsökkenhetnek, ami alapvetően befolyásolhatja a repedés kinyílását. A 18. ábra eg>' vermikulár-grafitos öntöttvasban (GGV 18. ábra. Termociklikusan igénybevett GGV-30 középfeszültségének változása eltérő felső határhőmérséklet esetén [9] Bild 18. Entwicklung von Mittelspannungen in thermozyklisch beanspruchten GGV-30 bei unterschiedlichen Obertemperaturen [9]