Berechnung der Streuung statischer Festigkeitskennwerte für vergütete Bauteile

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Abstract

Die Festigkeitseigenschaften von Stählen werden insbesondere über die Zugabe von Legierungselementen beeinflusst. Zur Vorhersage der statischen Festigkeit einer konkreten Stahlzusammensetzung existieren verschiedene Verfahren, mit denen sich Härte-Tiefenverläufe für vergütete Bauteile berechnen lassen. Diese können beispielsweise bei der Werkstoffauswahl oder der Entwicklung neuer Werkstoffsorten nützlich sein. Da eine exakte Einstellung der Legierungselementanteile technologisch nicht möglich ist, werden in den einschlägigen Werkstoffnormen Streubänder für die unterschiedlichen Stahlsorten angegeben. Diese Streuung der chemischen Zusammensetzung resultiert in einer Streuung der mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs. Die Kenntnis der Festigkeitsstreuung ist unter anderem zur Umrechnung der Bauteilfestigkeit auf unterschiedliche Überlebenswahrscheinlichkeiten unabdingbar. In diesem Beitrag wird die Berechnung der Festigkeitsstreuung beschrieben. Dazu werden die existierenden Berechnungsmethoden mit der Monte-Carlo-Simulation verknüpft. Dabei werden die Auswirkungen unterschiedlicher Werkstoffe und Halbzeuggeometrien auf die Streuung der Härte exemplarisch aufgezeigt. Für Vergütungsstähle mit normalverteilten Legierungselementanteilen bei einer Prozessfähigkeit von 𝐶𝑝 = 𝐶𝑝𝐾 = 1 liegt die relative Streuung der Vickers-Härte zwischen 1,3 % und 4,5 %. Eine Anwendung der Berechnungsmethode auf beliebige Vergütungsstähle und Bauteilgeometrien ist möglich.

Details

Original languageGerman
Title of host publicationDresdner Maschinenelemente Kolloquium DMK 2022
Pages506-520
ISBN (electronic)978-3-96548-136-7
Publication statusPublished - 27 Apr 2022
Peer-reviewedNo

Conference

TitleDresdner Maschinenelemente Kolloquium
Abbreviated titleDMK 2022
Duration26 - 27 April 2022
LocationHyperion Hotel Dresden am Schloss
CityDresden
CountryGermany

External IDs

ORCID /0009-0001-6766-2792/work/137557152

Keywords

DFG Classification of Subject Areas according to Review Boards

Subject groups, research areas, subject areas according to Destatis

Keywords

  • Stahl, Wärmebehandlung