Entstehung eines Ermüdungsrisses an einer Schraube:
Die Stelle, an der ein Ermüdungsriss entsteht, wird als Ermüdungsquelle bezeichnet. Diese reagiert sehr empfindlich auf das Mikrogefüge der Schraube und kann bereits im kleinsten Bereich Ermüdungsrisse auslösen. Im Allgemeinen ist innerhalb von drei bis fünf Korngrößen die Oberflächenqualität der Schraube die Hauptursache für Ermüdungsrisse, und die meisten Ermüdungsrisse entstehen an der Oberfläche oder im oberflächennahen Bereich der Schraube.
Allerdings weist das Kristallgitter des Bolzenmaterials eine große Anzahl von Versetzungen sowie Legierungselemente oder Verunreinigungen auf, und die Korngrenzenfestigkeit variiert stark. Diese Faktoren können zur Entstehung von Ermüdungsrissen führen. Die Ergebnisse zeigen, dass Ermüdungsrisse bevorzugt an Korngrenzen, Oberflächeneinschlüssen, Zweitphasenpartikeln und Poren auftreten. Diese Faktoren hängen mit der Komplexität und Veränderlichkeit des Materials zusammen. Durch eine Verbesserung des Mikrogefüges der Bolzen nach der Wärmebehandlung lässt sich deren Ermüdungsfestigkeit bis zu einem gewissen Grad erhöhen.
Auswirkungen der Dekarbonisierung auf die Ermüdung:
Die Entkohlung der Schraubenoberfläche kann nach dem Abschrecken die Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit der Schraube verringern und somit deren Dauerfestigkeit effektiv reduzieren. Die Norm GB/T3098.1 regelt die Prüfung der Entkohlungseigenschaften von Schrauben. Zahlreiche Dokumente belegen, dass eine unsachgemäße Wärmebehandlung die Dauerfestigkeit von Schrauben durch Oberflächenentkohlung und damit einhergehende Verschlechterung der Oberflächenqualität mindern kann. Analysen der Bruchursachen hochfester Schrauben zeigen, dass sich an der Verbindungsstelle von Kopf und Bolzen eine Entkohlungsschicht bildet. Fe₃C reagiert jedoch bei hohen Temperaturen mit O₂, H₂O und H₂, was zu einer Reduktion des Fe₃C-Gehalts im Schraubenmaterial führt. Dadurch erhöht sich der Ferritanteil im Schraubenmaterial, was dessen Festigkeit verringert.
Veröffentlichungsdatum: 26. Dezember 2022
