Allgemeines Forschungsberichte

Restaustenitüberrollung

FVA 595 II | IGF-Nr. 19130 N

Evaluierung der Restaustenitstabilität carbonitrierter Stähle unter mechanischer Beanspruchung

Es wurde anhand unterschiedlich carbonitrierter Stähle untersucht, ob und, falls dies der Fall ist, wann es unter mechanischer Beanspruchung im Hertzschen Kontakt zu einer Restaustenitumwandlung carbonitrierter Werkstoffzustände kommt.

Zunächst wurden für vier Lagerwerkstoffe Carbonitrierbehandlungen entwickelt, um definierte Gefüge einzustellen. Im Wesentlichen handelte es sich dabei um Variationen im Gehalt an Restaustenit und unterschiedlich ausgeprägte Nitridverteilungen im prüfrelevanten Werkstoffbereich. Die mechanische Prüfung der Zustände erfolgte im ersten Versuchsteil anhand von Scheibenproben, die mit einer Kugel jeweils unterschiedlich hoch statisch belastet wurden. Dieser einfache Kugel-Scheibe-Druckversuch sollte auch überprüfen, ob eine solche Methodik in der Lage ist die Ergebnisse der komplexeren und vor allem aufwändigeren dynamischen Bauteilprüfung hinsichtlich der mechanischen Restaustenitstabilität tendenziell abzubilden. Dies würde hinsichtlich der Kosten für Prüfteile und der Prüfung selbst, sowie hinsichtlich der Prüfzeit erhebliche Vorteile bedeuten. Im zweiten Versuchsteil wurden zur Korrelation der Ergebnisse Innenringe zweier Werkstoffe unter Mischreibungsbedingungen überrollt.

Die nach der Beanspruchung vorliegenden Restaustenitgehalte der Scheibenproben, bewegen sich i. d. R. noch im Streubereich der jeweiligen Ausgangswerte. Weiterhin liegen sie höher oder zumindest im Bereich der jeweiligen Ausgangsgehalte der Prüfringe, die durch die Endbearbeitung in der Laufbahn bereits niedrigere Werte aufwiesen als die vergleichbaren Varianten der Scheibenproben. Grundsätzlich muss von lokalisiert auftretenden Restaustenitumwandlungen ausgegangen werden, an Positionen, bei denen die jeweils örtlich vorliegenden Gefügeeigenschaften dies begünstigen. Ein grundsätzliches, makroskopisches Problem der mechanisch induzierten Restaustenitumwandlung konnte im Rahmen der untersuchten Randbedingungen ausgeschlossen werden. Dies ist im Einklang mit den Erfahrungen zu den zahlreich im Einsatz befindlichen Wälzlagern, bei denen ein solch generelles Problem der mechanisch induzierten Restaustenitumwandlung mit maßgeblichem Einfluss auf die Lebensdauer nicht beobachtet wurde. Somit trägt dieses Forschungsvorhaben auch zur Produktsicherheit bei.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 19130 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.