Beitrag zum Schädigungsverhalten von nichtmetallischen Einschlüssen in Kaltstauchstählen anhand experimenteller und numerischer Untersuchungen

Mit Hilfe eingehender experimenteller Untersuchungen wurde eine Methode entwickelt, die das bisher ungelöste Problem des Einflusses von komplexen Belastungen auf stets vorhandene schädigungsinitiierende NE angeht und diesen bewertbar macht. Die experimentelle Anpassung erfolgte unter anderem anhand einer speziellen Laborschmelze mit reduziertem sulfidischem Reinheitsgrad. Die Bewertung des Belastungseinflusses auf das Verformungs- und Schädigungsverhalten von NE unterschiedlicher Morphologie fand anhand des Spannungstriaxialitätsparameters statt. Die Simulationsberechnungen basierten auf Zellmodellrechnungen mit dem freien Softwareprogramm für dreidimensionale Finite-Elemente-Strukturen CalculiX, die mit diversen in situ-Untersuchungen korreliert wurden. Die abschließenden Validierungsversuche im Labormaßstab sowie unter industriellen Bedingungen rundeten die Ausführungen ab. Die Erkenntnisse machten deutlich, dass bei einem immer gegebenen minimalen Anteil an NE im Stahl sowohl kritische als auch unkritische Beanspruchungszustände in Bezug auf die Schadenstoleranz quantifizierbar sind, um diese bei der Auslegung von Umformprozessen zu berücksichtigen.