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6.5 Schlussfolgerungen
6. Analyse des Bruchverhaltens in der Tieflage und im Übergangsbereich
Dieses Kapitel beschäftigt sich mit der experimentellen und numerischen Untersuchung des spröden
Bruchverhaltens von HLSV der analysierten Stähle.
Zur Charakterisierung der Tieflage und des unteren Übergangsbereichs wird zunächst das Mastercurve-
Konzept mit der Bestimmung der Übergangstemperatur T0 nach ASTM E 1921 angewendet. Es kann
festgestellt werden, dass der größte Einfluss auf die Übergangstemperatur durch die Änderung der
Anfangsrisslänge und somit der Mehrachsigkeit des Spannungszustandes ausgeübt wird. Der Grund
dafür ist, dass mit abfallendem Constraint die Spaltbruchzähigkeit eines Werkstoffs zunimmt, s.
„Toughness Locus Curve“ [HAN93], [ODO92]. Die Reduzierung der Anfangsrisslänge von a/W=0.5
auf 0.2 führt zur Verschiebung der Übergangstemperatur zu niedrigeren Temperaturen. Die größte
Verschiebung von ∆T=-49K und -38K resultiert für GW des Stahls RQT701-15I und HLSV des Stahls
EH36-20I. Auch der Wechsel der Geometrie von Bruchmechanikproben wirkt sich stark auf die
Bestimmung der Referenztemperatur T0 aus. Die größte Verschiebung von ∆T=-29K und -20K
aufgrund der Änderung des Probentyps von C(T) auf SE(B) Proben ergibt sich ebenfalls für GW des
Stahls RQT701-15I und HLSV des Stahls EH36-20I. Eine Verbesserung der Zähigkeit von maximal
∆T=-15K in Hinblick auf die Referenztemperatur T0 wird erreicht, wenn sich statt eines schmalen
Spalts von 0.5mm kein Spalt (Nullspalt) zwischen den zu schweißenden Blechteile befindet. Werden
statt 20mm 15mm dicke Bleche miteinander verschweißt so wird für die HLSV des Stahls EH36 eine
um ∆T=+14K höhere T0 bestimmt. Für die HLSV des Stahls RQT701 wird dagegen eine verbesserte
Zähigkeit um ∆T=-4K erzielt. Im Vergleich zu homogenem GW werden für die HLSV des Stahls
RQT701-15I um ∆T=+27K und +42K höhere Referenztemperaturen mit C(T) und SE(B) Proben und
damit bezüglich der Zähigkeit ungünstigere Eigenschaften ermittelt.
Die experimentellen Untersuchungen zeigen auch, dass die Sanz-Korrelation zur nicht-konservativen
Abschätzung der Referenztemperatur für HLSV der untersuchten Stähle mit einem Unterschied bis zu
∆T=+43K für RQT701-20I führt. Die Gründe dafür sind durch die Verwendung von Standard-
Kerbschlagbiegeproben nicht berücksichtigte Eigenspannungen und die unzureichend erfasste
Mikrostruktur der HLSV über die Blechdicke.
Im Rahmen der numerischen Untersuchung des spröden Bruchverhaltens wird das zweiparametrige
Spaltbruchkriterium für die Stähle EH36-15I (HLSV) und RQT701-15I (GW und HLSV) überprüft.
Nach der fraktographischen Bestimmung der Spaltbruchursprünge und anschließender Auswertung der
lokalen mechanischen Feldgrößen werden die beiden Teilkriterien für die Entstehung und die
Instabilität der Mikrorisse abgeleitet. Für die Entstehung von Mikrossrissen muss die untere
Grenzkurve, die eine Funktion des Logarithmus der plastischen Vergleichsdehnung von der
Mehrachsigkeit darstellt, erreicht werden. Die Instabilität der Mikrorisse findet statt, wenn ein
bestimmtes Niveau der maximalen Hauptnormalspannungen σI f überschritten wird. Die Ergebnisse
zeigen, dass aufgrund der Auswirkung des Spannungszustandes durch Änderung der Anfangsrisslänge
und des Probentyps besonders bei HLSV des Stahls EH36-15I und GW des Stahls RQT701-15I kein
konstantes Niveau für σI f Werte zu bestimmen ist. Die Versagenswahrscheinlichkeit Pf hängt mit der
Größe des überlappenden Gebiets der beiden Teilkriterien zusammen. Anders als nach dem
Spaltbruchkriterium ergeben sich für die HLSV des Stahls EH36-15I unterschiedliche Größen des
Gebiets für Proben mit tiefem und kurzem Riss bei gleichem Pf-Wert. Die Verwendung der Proben mit
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