P 1189 – Erhöhung der Korrosionsschwingfestigkeit von Radsatzwellen aus Stahl durch induktive Randschichthärtung

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ISBN: 978-3-96780-058-6 Artikelnummer: 0b0dd4c857b1 Kategorien: ,

Beschreibung

P 1189 – Erhöhung der Korrosionsschwingfestigkeit von Radsatzwellen aus Stahl durch induktive Randschichthärtung

Im Rahmen des Forschungsprojektes konnte gezeigt werden, dass durch eine mit optimierten Verfahrensparametern durchgeführte induktive Randschichthärtung sowohl die Schwingfestigkeit als auch die Korrosionsschwingfestigkeit (korrosives Medium 5 %-NaCl Lösung) des Werkstoffes 25CrMo4 (EA4T) signifikant gesteigert werden konnte. Anhand der optimierten Härtungsparameter konnte für die vorgegebene Probengeometrie eine Einhärtetiefe von ca. 3 mm unter 45° zum Schaft in der Kerbe eingestellt werden. Weiterhin stellten sich durch die Randschichtnachbehandlung Druckeigenspannungen in Höhe von ?ES ? -600 MPa ein und die Härte im Randbereich wurde mit Werten von >500 HV1 deutlich erhöht.
Alle diese Faktoren führten dazu, dass die Randschicht eine gewisse „Robustheit“ gegenüber Beschädigungen, die aufgrund verschiedener Bedingungen im Gleisbett, wie z.B. durch Steinschläge oder Korrosion entstehen, entwickelte. Anhand von weiterführenden Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass weder künstlich eingefräste Kerben mit einer Tiefe von 0,3 mm noch eine Vorkorrosion zu einer negativen Beeinträchtigung der Schwingfestigkeit der induktiv gehärteten Proben führte.
Weiterhin wurden Untersuchungen zur Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffes im Ausgangszustand und mit induktiv gehärtetem Randschichtzustand in Form von elektrochemischen Untersuchungen und Auslagerungsversuchen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Induktionshärtung das  Korrosionsverhalten des Werkstoffs nicht negativ beeinflusst. Die Induktivhärtung hat bewirkt, dass Korrosion keinen negativen Einfluss auf die Langzeitfestigkeit hat. Es wurde eine Strategie entwickelt, um die Wirksamkeit von oberflächengehärteten Radsatzwellen unter  Schwingrisskorrosionsermüdungsbedingungen unter Verwendung der feldrelevanten Schadensparameter zu qualifizieren. Auf Basis dieser Strategie wurden die Proben für die Ermüdungsversuche gezielt vorkorrodiert. Zusätzlich wurde die derzeit verwendete Korrosionsschutzbeschichtung auf ihre Schutzfähigkeit hin untersucht. Es wurde ein Übertragbarkeitskonzept zur Übertragung der auf Probenbasis ermittelten Schwingfestigkeitskennwerte auf Bauteile erarbeitet. Dieses Konzept ermöglicht die Abschätzung der Schwingfestigkeit für den Langzeitfestigkeitsbereich in Abhängigkeit bauteilspezifischer hochbeanspruchter Werkstoffvolumen.

Veröffentlichung:
2021

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. T. Melz, Prof. Dr.-Ing. M. Oechsner, Prof. Dr.-Ing. H.-W. Zoch