11/12 - Verein österreichischer Gießereifachleute

HEFT 11/12 GIESSEREI-RUNDSCHAU 58 (2011)
Abb. 7: Statische Materialkennwerte von ADI 1000 und perlitischem
Ausgangsgusseisen.
Versuche am Lehrstuhl für Allgemeinen Maschinenbau an
ausferritischem Gusseisen charakterisieren diesen Einfluss auf
Basis der Mikrostruktur und der lokalen Erstarrungszeit. Das für
die vorliegenden Untersuchungen verwendete Gusseisen
stammt aus drei verschieden großen Y-Abgussproben (Abb. 9),
wobei die Speiserbereiche vor der Wärmebehandlung entfernt
wurden. Die Wärmebehandlungsparameter wurden derart angepasst,
dass für alle Abgussproben dieselbe Zugfestigkeit von
1000 MPa (ADI 1000) erreicht wurde. In Abb. 10 sind die Ergebnisse
dieser Schwingversuche gegenübergestellt. Die Bewertung
des Ermüdungsverhaltens der verschiedenen Abgussgrößen
und Bildung des Materialmodells erfolgte auf Basis der Unterschiede
in der Mikrostruktur, die nicht durch die Wärmebehandlung
beeinflusst wurden. So kann die Anzahl der
Sphärolithen oder die lokale Erstarrungszeit mit den lokalen
Schwingfestigkeiten korreliert und für eine Bauteilauslegung
verfügbar gemacht werden. Die genaue Vorgehensweise und Zusammenhänge
zwischen Gefüge, Erstarrung und Schwingfestigkeit
wurden bereits in [21] erläutert.
Abb. 9: Y-förmige Abgussproben vor der Wärmebehandlung zur Charakterisierung
des technologischen Größeneinflusses.
Abb. 10: Schwingversuche an ADI 1000 aus drei verschiedenen Abgussgrößen
(Y-Proben).
Abb. 8: Zusammenhang von Zugfestigkeit und Schwingfestigkeit
mit der Auslagerungstemperatur (nach [18]).
5.2 Bauteilgröße
Die Bauteilgröße ist ein entscheidender Faktor für die lokale
Schwingfestigkeit von Werkstoffen allgemein und zwar derart,
dass die erreichbaren Festigkeiten mit zunehmender Bauteilgröße
abnehmen. Dies ist als technologischer Größeneinfluss bekannt
und ist bei einer Lebensdauerbewertung adäquat zu berücksichtigen.
Mit zunehmender Bauteilgröße bzw. Wanddicke ist die Legierungszusammensetzung
zu adaptieren, um eine vollständige
Umwandlung in Ausferrit bis ins Zentrum zu gewährleisten.
Weiters müssen die Wärmebehandlungsbedingungen hinsichtlich
Temperatur und Dauer des Austenitisierens und Auslagerns
an die Bauteilgröße angepasst werden. Bei unzureichender Legierungszusammensetzung
treten unerwünschte Gefügebestandteile
auf, welche die mechanischen Eigenschaften negativ
beeinflussen. Wie in Abb. 2 schematisch eingezeichnet, gibt es
Unterschiede in den lokalen Abkühlbedingungen innerhalb eines
Bauteils (durchgezogene und punktierte Linie). So kann
265