Werkstoffanwendungen im Maschinenbau

Die Entstehungsmechanismen von White Etching Areas (WEA) und White Etching Cracks (WEC) sind bisher nur teilweise verstanden. Zudem scheint keine Einflussgröße allein für WEA/WEC verantwortlich zu sein. Ziel dieser Arbeit war es daher, die grundlegenden Mechanismen, die zu WEA/WEC führen, zu untersuchen. Dazu erfolgte eine Bewertung der folgenden Einflussgrößen: Kontaktparameter, Schmierstoffformulierung, elektrischer Stromfluss und diffusibler Wasserstoff. Grundlage bildeten Vierscheibenprüfstandversuche mit Prüfkörpern aus 100Cr6 und X30CrMoN15-1 sowie metallographische und röntgenographische Untersuchungen. Die Untersuchungen ergaben, dass eine ausreichende Konzentration von, zuvor künstlich eingebrachtem, atomarem Wasserstoff in 100Cr6 bei Wälzbeanspruchung zu WEA/WEC führt. Ein elektrischer Stromfluss ist auch ohne vorheriges Beaufschlagen der Proben mit Wasserstoff bei Wälzbeanspruchung hinreichend, um WEA/WEC-Schäden zu erzeugen. Des Weiteren wurde gezeigt, dass ein Schmierstoff mit Zinkdialkyldithiophosphat und überbasischem Kalziumsulfonat unter Grenzschmierung WEA/WEC verursachen kann, während ein bariumhaltiger Schmierstoff klassische Wälzermüdungsschäden hervorruft. Die WEA/WEC-Netzwerke und das WEA-Volumen werden mit zunehmender Versuchslaufzeit größer. Zunächst bilden sich lokale WEA/WEC in Form einer Substruktur, die sich im Laufe der Zeit vernetzen und schließlich großflächige WEA/WEC-Netzwerke bilden. Die erste WEA-Bildung wird dabei auf einen lokalen Deformationsprozess zurückgeführt, bei dem sich die Karbide zersetzen. Erstmals wurde die Bildung von WEA bei künstlich mit Wasserstoff beladenen Prüfkörpern aus X30CrMoN15-1 experimentell nachgewiesen. Diese WEA bestehen aus nanoferritischen Körnern und ähneln den nanokristallinen WEA in 100Cr6.