A prediction method for endurance of carburized components based on fatigue of corresponding material states with different carbon contents

Carburizing generates different material properties and residual stresses in the carburized layer. A material mechanics based model for endurance prediction of carburized steel components has been developed, in which thin walled tubes are used under cyclic internal and monotonic external pressures allow the determination of the material properties of the carburized layers. An unexpected independence of endurance and mean stress sensitivity from carbon content and hardness has been found, contrary to existing scientific knowledge. Component like specimens were tested to validate the endurance prediction model. The deviations of the predictions from the experiment are in the range of ±8 percent. Das Einsatzhärten generiert verschiedene Werkstoffzustände und Eigenspannungen in der Einsatzhärteschicht. Für die Dauerfestigkeitsvorhersage von einsatzgehärteten Bauteilen wurde ein Modell auf werkstoffmechanischer Basis entwickelt. Für dieses Modell wurden an dünnwandigen Rohrproben mit unterschiedlichem C‐Gehalt Dauerfestigkeitsversuche mit zyklischem Innendruck und konstantem Außendruck durchgeführt. Eine unerwartete Unabhängigkeit der Dauerfestigkeit und der Mittelspannungsempfindlichkeit wurde festgestellt, konträr zum Stand der Wissenschaft. Bauteilähnliche Proben wurden im Ermüdungsversuch getestet, um das Dauerfestigkeitsmodell zu validieren. Die Abweichungen der Berechnungen von den Versuchen lagen im Bereich von ±8 Prozent.