Bruchzähigkeit und Ermüdungs‐Rißwachstum von Gußeisen

Abstract Bruchmechanische Werkstoffkenngrößen von 17 Eisen‐Kohlenstoff‐Gußlegierungen der folgenden Sorten wurden in der vorliegenden Arbeit bestimmt: Gußeisen mit Lamellengraphit, Gußeisen mit Kugelgraphit, Temperguß und Stahlguß. Die Geschwindigkeit des Ermüdungsrißwachstums, Δa/ΔN wurde in Luft und Vakuum in Abhängigkeit von der Schwingbreite der Spannungsintensität ΔK gemessen und mit einer Vorhersage für graphitfreie Werkstoffe verglichen. Dabei zeigt sich ein beschleunigtes Rißwachstum bei hohen Spannungsintensitäten dort, wo stabiles Rißwachstum aufgrund des Aufbrechens von Graphit einsetzt. Aus dem meßbaren Beginn des stabilen Rißwachstums läßt sich die kritische Spannungsintensität, die Bruchzähigkeit bestimmen. Ein Vergleich mit zahlreichen Literatur‐Meßwerten der Bruchzähigkeit zeigt sehr gute Übereinstimmung. Damit wird eine sehr weitgehende Übersicht über die Bruchzähigkeit der wesentlichsten technischen Gußeisensorten möglich. Aus dieser übersicht ergibt sich, daß die Bruchzähigkeit von Gußeisen mit Zugfestigkeiten zwischen 300 und 500 MN/m 2 besonders stark vom Gefüge abhängt und möglicherweise beeinflußt werden kann. Die Bruchzähigkeit von Grauguß steigt an mit steigender Zugfestigkeit. Zu einem vertieften Verständnis dieser Erscheinung sind fraktographische und gezielte bruchmechanische Untersuchungen notwendig. Für alle untersuchten Gußeisen wurde der Elastizitätsmodul nach dem Verfahren der Nachgiebigkeit angerissener Proben bestimmt. Die Meßwerte stimmen gut mit den nach anderen Methoden gewonnenen Literaturdaten überein. Für Gußeisen mit Lamellengraphit ergibt sich außer dem E‐Modul im Ursprung noch ein zweiter, niedrigerer E‐Modul nach zyklischer Dehnung.