TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
EINFLUSS
VON UMGEFORMTEN
MANGANSULFIDEN
AUF
DAS WERKSTOFFVERHALTEN
Um den Einfluss
verschieden
abgeflachter
Mangansulfide
auf
die quasistatische
und zyklische
Festigkeit
zu bestimmen,
wurden
die Werkstoffproben
jeweils
aus der Mitte
der frei gestauchten
Proben
sowie
nahe
der Gratbahn
formgepresster
Proben
entnommen.
Bild 2 stellt die Ergebnisse
der quasistatischen
Zugversuche
dar.
Zu erkennen
ist, dass die Zugfestigkeit
des AFP-Stahls (S4)
mit steigendem
Umformgrad
abnimmt.
Dieser
Effekt
ist mit zunehmendem
Schwefelgehalt
(S7) sogar
noch stärker
ausgeprägt.
Die Bruchdehnung
reduzierte
sich für die Legierung
S4
ab einem
Umformgrad
von φ = -1,35 signifikant. Bei der Legierung
S7 erfolgte
der Abfall bereits
ab φ = -0,2.
Die Schwingfestigkeitsversuche
wurden
mit sehr kleinen,
ungekerbten
Proben
mit einem
hochbeanspruchtem
Volumen
HbV90% = 38,78 mm³ durchgeführt,
bedingt
durch die Stauchhöhe
des höchsten
Umformgrads
(Bild 1). Die Ergebnisse
zur
Schwingfestigkeit
unterliegen
großen
Streuungen
und gestalten
sich sehr heterogen
(Bild 3). Während
die Wöhlerlinien
unter
Wechselbelastung,
Rσ = -1, für die Umformgrade
-0,70 ≥ φ ≥
-1,50 im Rahmen
der Streuung
für die Varianten
S4 und S7 als
vergleichbar
bezeichnet
werden
können,
liegt die Schwingfestigkeit
im Ausgangszustand
für die Variante
mit dem erhöhten
Bild 1: Gestauchte
Proben
für die statischen
und
zyklischen
Festigkeitsprüfungen:
freies
Stauchen
(links), Formpressen
mit Grat (rechts)
über der mit niedrigem
Schwefelgehalt.
Dies führt zunächst
zu
einem
höheren
Schwingfestigkeitsverlust
für die schwefelreichere
Variante,
aber zu dennoch
vergleichbaren
Absolutwerten
bei erhöhten
Umformgraden
und unterschiedlichen
Schwefelgehalten.
Der scheinbare
geringe
Einfluss
des Umformgrads
auf
die Schwingfestigkeit
der Gratbahn
ist unter
anderem
darauf
zurückzuführen,
dass auch die Proben
mit φ = 0 aus der Mitte
des nicht umgeformten
Ausgangsmaterials
entnommen
wurden
und deren
Schwingfestigkeiten
unterhalb
bekannter
Kennwerte
liegen
2.
Die Bruchflächenanalyse
zeigt, dass die Verteilung
des Länge
Breite
Verhältnisses
im Anlieferungszustand
φ = 0 sowohl
bei niedrigem
als auch bei hohem
MnS-Gehalt
gleich ist
(Bild 4). So liegen
mehrheitlich
runde
MnS-Querschnitte
mit einem
Länge-Breite
Verhältnis
γ ≈ 1 vor. In den Stauchproben
mit
dem Umformgrad
φ = -0,2 findet
sich eine
zum Anlieferungszustand
vergleichbare
Verteilung
des Länge
Breite
Verhältnisses
γ wieder.
Demzufolge
sind die meisten
MnS-Querschnitte
rund,
und ihre
Form ist bisher
nicht von der Verformung
beeinflusst
worden. Ein Einfluss
der MnS-Anzahl
aufgrund
der unterschiedlichen
Schwefelgehalte
ist nicht zu erkennen.
Ab einem
Umformgrad
von φ = -0,4 beeinflusst
der MnS-Gehalt
die Entwicklung
des Länge
Breite
Verhältnisses
γ. Während
im
S4 nur eine
leichte
Zunahme
von abgeflachten
MnS und der
Bild 2: Ergebnisse
der quasistatischen Zugversuche: Zugfestigkeit
(links), Bruchdehnung
(rechts) in Abhängigkeit
des globalen
Umformgrads
52 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2019