Intensives Bremsen führt bei Eisenbahnrädern und -radreifen zu Wärmerissen an der Oberfläche. Untersuchungen ergaben, daß Wärmerisse besonders bei Stählen mit höherem Kohlenstoffgehalt auftreten. Solche Stähle sind wegen der günstigeren Abnutzungseigenschaften erforderlich. Eisenbahnräder und -radreifen werden aus Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,42 bis 0,60 % und einem Mangangehalt von 0,60 bis 0,80 % hergestellt. Sie haben eine perlitisch-ferritische Mikrostruktur mit strukturfreiem Ferrit, der vorwiegend an den Korngrenzen ausgeschieden wird. Durch die höhere Löslichkeit des Kohlenstoffs im Ferrit bei einer Temperatur um 700 Cel entsteht beim schnellen Abkühlen eine übersättigte, feste Lösung im Eisen mit einem höheren Kohlenstoffgehalt, als er der Temperatur von 20 Cel entspricht. Keime für die Wärmerisse entstehen durch die Wärmeermüdung. Sie wird durch die Dauerbeanspruchung verursacht. Die aus dem Wärmezyklus 'Erwärmung-Abkühlung' entstehenden Hysteresisschleifen machen die Entstehung der Spannungen deutlich. Es kommt zu einem Reissen des Werkstoffs zwischen den Hohlräumen und Mikrorissen in Ermüdungsgleitzonen, was die Bildung zunächst kleiner Risse zur Folge hat. Aus einer Gleichung von Corttell lassen sich Sprödbruch bzw. Zähbruch ableiten. Mit steigendem Kohlenstoffgehalt nimmt die Sprödbruchneigung und damit die Bildung von Wärmerissen zu. Gleichzeitig nimmt die Perlitmenge im Mikrogefüge zu. Verringerte Dehnbarkeit führt zu größerer Sprödigkeit und zur Bildung von Keimen für Wärmerisse. Für sie wird auch das Vorhandensein von Martensit nahe der Lauffläche verantwortlich gemacht. Das Wachstum des Risses erfolgt zunächst nach der Paris-Erdoganschen-Gleichung. Bei Erreichen einer kritischen Größe tritt der Gewaltbruch ein. (Breiter)
Einfluß des Kohlenstoffs anf die Entstehung von Wärmerissen in Eisenbahnrädern und -radreifen
The effect of carbon on the rise of thermal cracks in railway wheels and tyres
Neue Hütte ; 35 , 8 ; 290-293
1990
4 Seiten, 6 Bilder, 7 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
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