Bruchmechanik und Ermüdung

Welche Aussage über die Entstehung von Ermüdungsrissen trifft zu, wenn auf einen metallischen Werkstoff mit glatter Oberfläche wiederholt eine Spannungsamplitude unterhalb der Streckgrenze aufgebracht wird?

  1. ADa die Oberfläche durch eine Oxidschicht geschützt ist, entstehen die Risse fast immer im Inneren nahe der Werkstoffmitte
  2. BUnterhalb der Streckgrenze bewegen sich Versetzungen überhaupt nicht, sodass keine Risse entstehen und der Werkstoff unbegrenzt hält
  3. CIn oberflächennahen Körnern wiederholt sich örtliches Gleiten, und Intrusionen und Extrusionen an der Oberfläche werden zu Rissausgangsstellen
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Lösung: C. In oberflächennahen Körnern wiederholt sich örtliches Gleiten, und Intrusionen und Extrusionen an der Oberfläche werden zu Rissausgangsstellen

Auch bei einer Spannungsamplitude unterhalb der Streckgrenze tritt in günstig orientierten oberflächennahen Körnern örtliches Gleiten auf, und mit den Wiederholungen bilden sich persistente Gleitbänder. Da das Gleiten beim Hin und Her nicht vollständig zurückgeht, entstehen an der Oberfläche winzige Unebenheiten, die Intrusionen und Extrusionen; sie wirken als Kerben, an denen Risse entstehen. Die Oberfläche ist weniger behindert, weist Kratzer und Korrosion auf und trägt bei Biegung und Torsion die höchste Spannung; deshalb beginnen die meisten Ermüdungsrisse an der Oberfläche. Eine Rissentstehung im Inneren beschränkt sich auf Fälle wie Einschlüsse als Ausgangsstellen in hochfesten Stählen im Bereich sehr hoher Schwingspielzahlen. Versetzungen sind nicht völlig unbeweglich, sodass Ermüdungsbrüche auch unterhalb der Streckgrenze auftreten.

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