Steigerung der Defekttoleranz von 100Cr6 durch Beeinflussung des statischen und zyklischen Verfestigungsverhaltens mittels definiert stabilisierten Restaustenits

Wie bereits die Ergebnisse des HiPerComp-Projektes gezeigt haben, kann die Defekttoleranz des Wälzlagerstahls 100Cr6 durch einen erhöhten Restaustenitgehalt gesteigert werden. Neben der höheren Duktilität und des größeren zyklischen Verfestigungspotentials des austenitischen Werkstoffvolumens steigert die beanspruchungsinduzierte Transformation des Restaustenits in α‘-Martensit die Defekttoleranz des Werkstoffs. Dazu wurden im Rahmen dieses Projektes zwei standardisierte 100Cr6-Legierungen mit einem erhöhten Silizium- (1,5Si-100Cr6 ) bzw. einem erhöhten Aluminiumgehalt (1,5Al-100Cr6) modifiziert (IEHK Aachen) und anschließend bainitisch wärmebehandelt (IWT Bremen).

In HCF-Ermüdungsversuchen konnte für die Legierung 1,5Si-100Cr6 bei Raumtemperatur eine höhere Festigkeit festgestellt werden. Zudem ist eine wesentliche Verringerung der Dauerfestigkeit bei 100 °C zu erkennen, die sich bei der Legierung 1,5Al-100Cr6 nicht einstellt. Da bei höheren Temperaturen die austenitische Phase eine höhere Stabilität aufweist, lässt dies auf eine Austenit-α‘-Martensit Umwandlung in den bei Raumtemperatur durchgeführten Ermüdungsversuchen der Variante 1,5Si-100Cr6 schließen. Diese voraussichtlich lokal am Rissinitiierungsort stattfindenden Phasenumwandlungen führen zu einer Steigerung der Defekttoleranz, was mit Hilfe des √area-Konzepts nach Murakami nachgewiesen werden konnte. Somit kann für die mit Si legierte Variante eine geringere Austenitstabilität als für 1,5Al-100Cr6 angenommen werden, was aktuell durch hochauflösende Mikrostrukturanalysen mittels FIB und ergänzend mittels VHCF-Ermüdungsversuchen näher analysiert wird.