Ermüdung und Korrosion nach mechanischer ... - tuprints

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spannungen befindet, die die Druckeigenspannungen in der Randzone ausgleichen
(Wagner [1999]).
Die α+β−Titanlegierung Ti6Al4V zeigt nach dem optimierten Kugelstrahlen gegen-
über dem spanabhebend bearbeiteten Zustand nur eine geringe Steigerung der
Dauerfestigkeit von 5% (Kocan et al. [2003]). Ein optimierter Festwalzvorgang verbessert
die Ermüdungseigenschaften um 15%. Das Kugelstrahlen verbessert das
Ermüdungsverhalten von Ti6Al4V bei zyklischer Biegebeanspruchung an Luft, im
Vakuum und in einer 3,5%igen NaCl-Lösung (Wagner und Lütjering [1981]). Ein
Spannungsarmglühen bewirkt einen starken Abfall der Zeit- und Dauerfestigkeiten,
da die hohe Rauheit der kugelgestrahlten Oberfläche eine hohe Kerbwirkung erzeugt
und entstehende Risse nicht mehr durch in der Randzone vorhandene Druckeigenspannungen
behindert werden können. Bei axialer Zug-Druck-Wechselbelastung im
Vakuum bewirken die hohen Zugeigenspannungen in der Probe eine deutliche Verschlechterung
der Ermüdungseigenschaften nach Kugelstrahlen gegenüber dem elektrolytisch
polierten Referenzzustand (Dörr und Wagner [1996]).
2.3.3 Festwalzen
Das Festwalzen führt wie das Kugelstrahlen zu Druckeigenspannungen und Kaltverfestigung
in der Randzone. Gegenüber dem Kugelstrahlen kommt es beim Festwalzen
zu einer höheren Oberflächenhärte, einer tieferen Einflusszone und einer sehr
geringen Oberflächenrauheit (Drechsler et al. [1998]). Die Tiefe der Einflusszone und
das Maximum der Druckeigenspannungen nimmt mit der Walzkraft zu (Tönshoff et
al. [2001]). Das Härtemaximum befindet sich etwas unterhalb der Oberfläche.
Bei der Titanlegierung Beta C ist die Einflusszone nach dem Festwalzen größer als
nach dem Kugelstrahlen, das Maximum der Druckeigenspannungen aber geringer
(Wagner [1999]). Das Festwalzen ist folglich nicht bei allen Legierungen dem Kugelstrahlen
in seiner Wirkung überlegen.
Bei AZ31 wurde durch das Festwalzen eine starke Gefügeveränderung in Form einer
Kornfeinung in einer Tiefe bis zu 200 µm festgestellt (Noster et al. [2001]). In einer
Tiefe bis zu 700 µm fanden sich Verformungszwillinge. Im TEM konnte an festgewalztem
Ti6Al4V in der Randzone nahe der Oberfläche eine nanokristalline Mikrostruktur
mit erhöhter Versetzungsdichte nachgewiesen werden (Altenberger et al.
[2003], Nikitin et al. [2005]), die auch nach thermischem oder zyklischem Abbau der
Eigenspannungen noch erhalten bleibt und die Rissbildung behindert. Die Erzeugung