Festwalzen bei erhöhten Temperaturen zur Steigerung der Schwingfestigkeit*

Abstract

Kurzfassung Das Festwalzen bei erhöhten Temperaturen stellt ein innovatives Verfahren zur Erzielung hoher Schwingfestigkeiten dar. Die erzielbaren Schwingfestigkeitssteigerungen sind jenen, die durch Kugelstrahlen, Ultraschallkugelstrahlen, konventionelles Festwalzen bei Raumtemperatur oder Laserschockverfestigung erreicht werden, häufig weit überlegen. Die vorliegenden Untersuchungen beschäftigen sich mit dem Einfluss der Festwalztemperatur auf die Lebensdauer und das Wechselverformungsverhalten eines austenitischen und eines ferritisch-perlitischen Stahls sowie einer aushärtbaren Aluminiumlegierung und zeigen auf, wie Reckalterung und Ausscheidungen gezielt zur Erzeugung hochfester Randschichten genutzt werden können. Die Untersuchungen belegen, dass derartige Behandlungen zum einen durch mikrostrukturelle Änderungen die zyklische Streckgrenze der Randschicht erhöhen und zum anderen den randnahen Druckeigenspannungszustand erheblich stabilisieren können. Die Auswirkungen des Festwalzens bei erhöhten Temperaturen auf das Raumtemperaturermüdungsverhalten der Stähle X5CrNi18-10 und C45 werden ausführlich diskutiert. Die Anwendbarkeit des Verfahrens wird auch für das Beispiel einer ausscheidungsgehärteten Aluminiumlegierung AA 6110 gezeigt.

On the Evolution of Residual Stresses, Microstructure and Cyclic Performance of High-Manganese Austenitic TWIP-Steel after Deep Rolling

“…Taking into account the residual stress depth profiles only, the superior specimen condition was expected to be the condition deep rolled at high temperature. Highest residual stress values in the near surface area and the assumedly higher stability of the residual stresses, as reported in literature for other alloys [33,37], were expected to be the major factors in this regard. The behavior of the condition deep rolled at cryogenic temperature could not be predicted based on literature results, as the consequences of the phase transformation to -martensite in the near surface area have only been analyzed scarcely so far.…”

“…The process allows for high plastic deformation of the near surface layer and can be conducted at very low or very high temperatures. Moreover, deep rolling is a mechanical surface treatment that is known for smoothing the surface, inducing high compressive residual stresses and providing a significant amount of work hardening, reported in several studies, e.g., in [27,[31][32][33]. The changes within the surface layer strongly improve the fatigue life and, thus, are of highest importance for the material behaviour under cyclic loading.…”

Development of Combined Manufacturing Technologies for High-Strength Structural Components

“…This might be caused by the increased temperature level prior to the rolling procedure in the combined process. However, Scholtes et al conducted experiments with hardened steel components which proved that the hardening of heated surfaces can have a positive effect on the durability of the components although the residual compressive stresses decrease when high temperatures occur during the hardening process [27,28]. A similar effect can be assumed for the combined process.…”