This paper discusses the fatigue behaviour of sintered steels under multiaxial loading. These steels are the Fe-1.5% Cu and the Fe-2.0%Cu-2.5%Ni, sintered at low and high temperatures, in the densities 7.1 and 7.4 g/cm3, which are used in the production of several ready to assemble automotive parts. Fully reversed or pulsating combined loading with constant frequency and amplitudes acting in and out of phase, was applied to round notched specimens (Ktb = 1.49, K, = 1.24) in the finite fatigue life region (104 < Nf < 2 . lo6).
The mechanics of crack initiation and propagation as well as rupture were studied using fractography and microfractography. These analyses led to a mechanical model based on local normal stresses for the fatigue life evaluation. The fatigue life evaluation on the base of the local bending stress obtained under uniaxial loading describes the test results for in phase combined bending and torsion satisfactorily. But the increase of fatigue strength and life by out of phase loading is overestimated in the case of fully reversed loading. However for design purposes the out of phase loading can be neglected because of its beneficial effect in increasing fatigue life for this type of material. If the dependence of the different stress concentrations under combined in and out of phase loading on the supportable local bending stress obtained under uniaxial loading is considered, then the calculation procedure covers all test results.
Festigkeitsverhalten von Sinterstiihlen unter kombinierter phasengleicher und phasenverschobener Biegung und Torsion
In dieser Arbeit wird das Festigkeitsverhalten von Sinterstahlen unter mehrachsiger Beanspruchung diskutiert. Diese Stahle sind die niedrigbzw. hochtemperaturgesinterten Fe-1.5% Cu-und Fe-2.0% Cu-ZS%Ni-Legierungen in den Dichten 7.1 und 7.4 g/cm3, aus denen einbaufertige Formteile u. a. fiir die Kraftfahrzeugindustrie hergestellt werden.
Die Versuche wurden im Bereich der Zeitfestigkeit (lo4 < N, < 2 . lo6) mit gekerbten bauteilahnlichen Rundproben (Ktb = 1.49, K,, = 1.24) unter wechselnder bzw. schwellender, phasengleicher und phasenverschobener Biegung und Torsion durchgefuhrt. Die Analyse der Riaentstehung, des Riljfortschrittes sowie des Bruches mittels der Fraktografie fuhrte zu einem mechanischen Model1 auf der Basis von Normalspannungen fur die Lebensdauerbeurteilung. Die Lebensdauerabschatzung auf der Grundlage ortlich ertragbarer Biegespannungen und einachsiger Biegebelastung ergibt fur phasengleiche kombinierte Biegung und Torsion befriedigende Ergebnisse. Die angewandte Berechnungsmethode uberschatzt jedoch die Erhohung der Festigkeit bzw. der Lebensdauer unter phasenverschobener Wechselbelastung. Fur Bemessungszwecke kann jedoch dieser Effekt fiir die untersuchte Werkstoffgruppe vernachlassigt werden, da die beobachtete werkstoffspezifische Lebensdauererhohung infolge der Phasenverschiebung eine zusatzliche Sicherheit bedeutet. Wenn aber der Einflulj unterschiedlicher Spannungskonzentrationen unter kombinierten phasengleichen und phasenverschobenen Beanspruchungen auf die ortlich ertragbare Biegespannung beriicksichtigt wird, Liefert die Berechnungsmethode eine alle Versuchsergebnisse wiedergebende Abschatzung.