Bewertung mikrostruktureller Barrieren während der Ermüdungsschädigung von Duplexstählen bei sehr hohen Zyklenzahlen*

Ulrich Krupp; Alexander Giertler; Maria Cecilia Marinelli; Benjamin Dönges; Helge Knobbe; Hans-Jürgen Christ

doi:10.3139/120.110366

Article

Bewertung mikrostruktureller Barrieren während der Ermüdungsschädigung von Duplexstählen bei sehr hohen Zyklenzahlen^*

Ulrich Krupp , Alexander Giertler , Maria Cecilia Marinelli , Benjamin Dönges , Helge Knobbe and Hans-Jürgen Christ

Published/Copyright: May 26, 2013

Published by

Become an author with De Gruyter Brill

Submit Manuscript Author Information

From the journal Materials Testing Volume 54 Issue 9

Kurzfassung

Wechselverformungsexperimente unter Anwendung verschiedener Prüftechniken, wie Servohydraulik, Resonanzprüfmaschinen, Umlaufbiegung und Ultraschall, sowie eine systematische mikrostrukturelle Auswertung der Oberfläche nach vorgegebenen Lastwechselintervallen mithilfe der analytischen Rasterelektronenmikroskopie weisen darauf hin, dass Korn- und Phasengrenzen maßgeblich das Ermüdungsverhalten von Duplexstählen beeinflussen. Je nach räumlicher Orientierung der Gleitsysteme benachbarter Körner und Phasenbestandteile kann die lokale Bildung von Scherbändern erklärt werden, die auch über Grenzflächen hinaus wachsen und schließlich zu Rissinitiierung, Ermüdungsrissausbreitung und Bruch führen.

Abstract

By means of cyclic deformation experiments, using rotating bending, resonance and servohydraulic testing machines as well as ultrasonic fatigue devices, in combination with SEM surface analysis, it was shown that the fatigue damage behaviour of duplex steels is governed by the presence of grain and phase boundaries. Depending on the spatial arrangement of the respective slip systems, the local formation of shear bands as well as their propagation across the boundaries can be explained. Later in the fatigue life, the shear bands act as nuclei for crack initiation, propagation and, eventually, fracture.

Erweiterte Fassung des Beitrages zum Tagungsband Werkstoffprüfung

Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich Krupp studierte Maschinenbau, promovierte und habilitierte sich im Fachgebiet Werkstoffkunde an der Universität Siegen. Seit 2006 vertritt er an der Hochschule Osnabrück das Fachgebiet Metallische Konstruktions- und Leichtbauwerkstoffe.

Dipl.-Ing. (FH) Alexander Giertler, M.Sc. ist Jahrgang 1985 und studierte bis 2009 Werkstofftechnik an der Hochschule Osnabrück. Im Januar 2011 absolvierte er an der Hochschule Osnabrück den Masterstudiengang Angewandte Werkstoffwissenschaften. Seit Februar 2011 ist Alexander Giertler Doktorand an der Hochschule Osnabrück.

Ph.D. María Cecilia Marinelli ist 1978 in Argentinien geboren, studierte und promovierte im Fachgebiet Physik an der Universität von Rosario. Seit 2010 arbeitet sie mit dem Schwerpunkt Materialermüdung, gefördert durch die Alexander von Humboldt Stiftung, in der Arbeitsgruppe von Herrn Prof. Krupp an der Hochschule Osnabrück.

M. Eng. Benjamin Dönges studierte Maschinentechnik und Maschinenbau an der Technischen Fachhochschule “Georg Agricola” in Bochum. Seit Februar 2011 ist er Doktorand an der Universität Siegen in den Bereichen Werkstofftechnik und Mechanik.

Dr.-Ing. Helge Knobbe studierte und promovierte im Fachgebiet Werkstoffkunde an der Universität Siegen. Seit 2011 ist er in der Industrie im Bereich Werkstoffprüfung tätig.

Prof. Dr.-Ing. habil. H.-J. Christ studierte, promovierte und habilitierte am Institut für Werkstoffwissenschaften an der Universität Erlangen-Nürnberg. Seit 1993 vertritt er das Fach Werkstofftechnik an der Universität Siegen.

Literatur

1 P. C.Paris, F.Erdogan: P. C.Paris, F.Erdogan: Transactions ASME85 (1963) 528, Transactions ASME 85 (1963) S. 528–534Search in Google Scholar

2 U.Krupp: Fatigue Crack Propagation in Metals and Alloys, Wiley-VCH, Weinheim (2007)10.1002/9783527610686Search in Google Scholar

3 Y.Murakami and M.Endo: Effects of Defects, Inclusions and Inhomogeneities on Fatigue Strength, Intl. J. Fatigue, 16 (1994) S. 163–182Search in Google Scholar

4 T.Sakai.: Review and Prospects for Current Studies on Very High Cycle Fatigue of Metallic Materials for Machine Structural Use: Proc. 4th Intl. Conf. VHCF, Ann Arbor (2007) S. 3ff.Search in Google Scholar

5 K.Shiozawa, S.Nishino, K.Yamamoto, L.Lu: Proc. 8th Intl. Fatigue Congress Stockholm, Sweden 2002), S. 2939ff.Search in Google Scholar

6 H.Mughrabi: Specific Features and Mechanisms of Fatigue in the Ultrahigh Cycle Regime, Int. J. Fatigue, 28 (2006), S. 1501–1508.Search in Google Scholar

7 J.Sahu: Effect of 475 C Embrittlement on the Fatigue Behaviour of Duplex Stainless Steel, PhD Thesis, University of Siegen (2008).Search in Google Scholar

8 T. J.Marrow, J. E.King: Fatigue crack propagation mechanisms in a thermally aged duplex stainless steel, Mater. Sci. and Engng A183 (1994) S. 91–101Search in Google Scholar

9 A.Navarro, E. R.de Los Rios: Short and long fatigue crack growth — a unified model, Phil. Mag., 57 (1988) 15–36Search in Google Scholar

10 B.Künkler, O.Düber, P.Köster, U.Krupp, C.-P.Fritzen, H.-J.Christ: Modelling of short crack propagation - Transition from stage I to stage II, Engng Fract. Mech.75 (2008) 715–725.Search in Google Scholar

11 B.Dönges, H.Knobbe, H.-J.Christ, P.Köster, C.-P.Fritzen, U.Krupp: Localization of crack initiation sites during fatigue of an austenitic-ferritic duplex steel in the high and very high cycle fatigue (HCF/VHCF) regime, Proc. Materials Science and Technology 2011, Columbus, Ohio (2011).Search in Google Scholar

Online erschienen: 2013-05-26

Erschienen im Druck: 2012-09-01

You are currently not able to access this content.

Articles in the same Issue

https://doi.org/10.3139/120.110366