Materialforschung mit Positronen: Von der Doppler-Spektroskopie zur

Geometrie (CT), eine Standart-Geometrie zur Untersuchung des seitlichen Einrisses in eine
Platte (siehe Abbildung 4.16 (a)) [363]. Die oben genannten Überlegungen gelten für die Rißbildung
im Zugversuch. Bei einem Ermüdungsversuch, d.h. unter alternierender Last, tritt der
Spannungsintensitätsbereich K = K max – K min anstelle des Spannungsintensitätsfaktors K. Die
Größe der zyklischen plastischen Zone entspricht in etwa einem Viertel der monotonen plastischen
Zone bei ansonsten identischer Geometrie und gleichem Material [283].
(a)
K = s pa f a
( W)
(b)
s( r)
s( r ) =
K
2pr
(c)
y
s( r, q) = s yield
Wechselbelastung
s yield
r* p
Lokale Spannung
(elastisch + plastisch)
Lokale Spannung
(rein elastisch)
Rißöffnung
plZ
x
a
r
W
r p
Abbildung 4.16: Die plastische Zone vor der Spitze eines Ermüdungsrisses. (a) Compact-Tension (CT)
Geometrie: Standardgeometrie zur Erzeugung von Ermüdungsrissen in Platten. (b): Lokale Spannungsverhältnisse
vor der Rißspitze: Überschreitet der Radialteil der Spannung lokal die Fließspannung yield , bildet
sich eine plastische Zone aus. (c) Typische Form einer plastischen Zone in der xy-Ebene.
(a)
(b)
slip lines
1.10
1.08
1.06
cracktip
crack tip
S-parameter
1.04
20 µm
1.02
1.00
(c)
-500
0
x [µm]
500
1000
1500
y [µm]
-1500 -1000 -500 0 500
1000 1500
20 µm
Abbildung 4.17: (a) Änderung des S-Parameters gegenüber dem ausgeheilten Zustand in der plastischen
Zone vor einem Ermüdungsriß im austenitischen Stahl AISI 321. Die Rißspitze befindet sich im Ursprung
des Koordinatensystems. x ist die Richtung des Rißfortschritts. (b,c) SEM-Aufnahmen der Probenoberfläche.
(b) Veränderungen an der Probenoberfläche (Gleitlinien) direkt an der Rißspitze. (c) In 1 mm Entfernung
sind keine Veränderungen sichtbar. Der S-Parameter zeigt jedoch ein deutliches Signal erhöhter Versetzungsdichte
(S = 1.04). Die blaue Linie in (a) grenzt den Bereich um die Rißspitze ein, in dem Gleitlinien
im REM sichtbar sind.
91