Inhaltsverzeichnis   i
Abkürzungs- und Symbolverzeichnis   iv
1	Einleitung   1
2	Kenntnisstand   2
2.1	Austempered Ductile Iron   2
2.2	Festwalzen   5
2.2.1	Festwalzprozess   6
2.2.2	Effekte des Festwalzens   7
2.2.2.1	Festigkeitssteigerung durch Kaltverfestigung   7
2.2.2.2	Induzierung von Druckeigenspannungen   8
2.2.2.3	Glättung der Oberfläche   10
2.2.3	Mechanische Randschichtverfestigung von ADI   10
2.2.4	Simulationsmöglichkeiten des Festwalzens   11
2.3	Eigenspannungen   12
2.3.1	Verfahren zur Eigenspannungsermittlung   13
2.3.1.1	Bohrlochmethode   14
2.3.1.2	Röntgenbeugung   18
2.3.2	Stabilität von Eigenspannungen   21
2.4	Schwingfestigkeit   22
2.4.1	Einflussgrößen auf die Schwingfestigkeit   24
2.4.1.1	Festwalzparameter   25
2.4.1.2	Kerbwirkung   25
2.4.1.3	Größeneinfluss   26
2.4.1.4	Eigen- und Mittelspannungsempfindlichkeit   26
2.4.2	Bewährte Konzepte zur Berechnung der Schwingfestigkeit   28
2.4.2.1	Eigenspannungsempfindlichkeit   28
2.4.2.2	Nennspannungskonzept   29
2.4.2.3	Lokales Konzept   29
2.4.2.4	Bruchmechanische Konzepte   29
2.4.2.5	FKM-Richtlinie   34
3	Zielsetzung und Aufgabenstellung   35
4	Versuchswerkstoff   38
4.1	Probekörperherstellung   38
4.2	Mechanische Eigenschaften   39
4.3	Gefügebeurteilung   42
5	Versuchsmethoden   47
5.1	Festwalzversuche   47
5.1.1	Festwalzwerkzeug   47
5.1.2	Festwalzen der Flachproben   48
5.1.3	Festwalzen der Rundproben   49
5.1.4	Mikroskopische Untersuchung der Walzspur   50
5.2	FEM-Simulation des Festwalzprozesses   51
5.2.1	FE-Modell Platte/Kugel   51
5.2.2	Randbedingungen   54
5.2.3	Auswertung Spannungspfade   55
5.3	Experimentelle Eigenspannungsanalyse   57
5.3.1	Bohrlochmethode   57
5.3.1.1	Dehnungsmessung   57
5.3.1.2	Spannungsanalyse mit H-DRILL   58
5.3.2	cosα-Methode (XRD)   59
5.4	Mikrohärteprüfung   61
5.5	Schwingfestigkeitsuntersuchungen   62
5.5.1	Wöhlerversuche unter Zug-Druck-Wechselbeanspruchung (Rσ = -1)   62
5.5.2	Wöhlerversuche unter 4-Punkt-Biegebeanspruchung (Rσ = 0,2 )   65
5.6	Oberflächenanalyse   66
5.7	Bruchflächenanalyse   66
5.8	Analytische Abschätzung der Schwingfestigkeit   66
5.8.1	Nennspannungskonzept nach FKM-Richtline   67
5.8.2	Bruchmechanische Konzepte   67
6	Ergebnisse und Diskussion   69
6.1	Topologie der Walzspur   69
6.2	FEM-Ergebnisse   70
6.2.1	Spannungsverteilung beim Festwalzen   70
6.2.2	Eigenspannungsverteilung nach dem Festwalzen   72
6.3	Eigenspannungsprofile experimenteller Verfahren   79
6.3.1	Ergebnisse der Bohrlochmethode   79
6.3.1.1	Reproduzierbarkeit der Ergebnisse   80
6.3.1.2	Einfluss der Oberflächenbearbeitung   82
6.3.1.3	Einfluss der Festwalzkraft bei konstantem Spurabstand   83
6.3.1.4	Einfluss des Spurabstandes bei konstanter Festwalzkraft   85
6.3.1.5	Gültigkeit der Eigenspannungen aus der Bohrlochmethode   87
6.3.2	Ergebnisse der cosα-Methode   88
6.3.2.1	Eigenspannungsprofile im Kerbradius nach dem Festwalzen   88
6.3.2.2	Stabilität der durch Festwalzen induzierten Eigenspannungen   90
6.3.2.3	Gültigkeit der Eigenspannungen aus der cosα-Methode   92
6.3.3	Vergleich der Eigenspannungsprofile aus Bohrloch- und cosα-Verfahren  92
6.4	Vergleich der Eigenspannungsprofile aus Simulation und Experiment   95
6.5	Vergleich des Austenitgehaltes aus Metallographie und XRD-Analyse   98
6.6	Härteprofile   99
6.7	Ergebnisse der Wöhlerversuche   102
6.7.1	Vergleich festgewalzter und unbehandelter Zustand   102
6.7.2	Einfluss der Festwalzkraft auf die Bruchschwingspielzahl   106
6.8	Oberflächen   107
6.8.1	Glättungseffekt durch Festwalzen   107
6.8.2	Oberflächenzustand nach zyklischer Beanspruchung   109
6.9	Bruchflächen   111
6.9.1	Lage und Größe der bruchauslösenden Defekte   111
6.9.2	Randeffekt durch Festwalzen   115
6.10	Anwendung der analytischen Schwingfestigkeitskonzepte   116
6.10.1	Wöhlerlinien nach dem Nennspannungskonzept der FKM-Richtlinie   117
6.10.2	Lebensdauerabschätzung nach Murakami und nach Chapetti   120
7	Zusammenfassung und Ausblick   128
Literaturverzeichnis   135
Anhang A   143
Anhang B   146
Anhang C   149
Anhang D   155
Anhang E   156
Anhang F   157
Anhang G   162
Anhang H   165
Anhang I     168