Ermüdung

Ermüdung bezeichnet die Schädigung eines Werkstoffs, die bei zyklischer Beanspruchung unterhalb der Fließgrenze des Materials auftritt. Durch lokale plastische Verformung kommt es zur mikroskopischen Anrissbildung und der anschließenden Ausbreitung eines Ermüdungsrisses. Im Einkristall findet die Versetzungsbewegung auf bevorzugten Ebenen, den sogenannten Gleitebenen statt. Unter zyklischer Beanspruchung bilden die auf ihnen laufenden Stufenversetzungen Anordnungen (sogenannte Venenstrukturen), die es dem Werkstoff erlauben, die lokale plastische Verformung möglichst gut zu ertragen. Oberhalb einer kritischen zyklischen Scherdehnung reicht die Venenstruktur nicht mehr aus, um die Verformung zu akkommodieren und es kommt zur Ausbildung persistenter Gleitbänder, auf denen der Widerstand für die Bewegung der Stufenversetzungen geringer ist. Die plastische Verformung und die damit einhergehende Schädigung des Materials nimmt zu. Zur Anrissbildung kommt es häufig an der Oberfläche des Bauteils, da austretende Gleitbänder mit Sauerstoff belegt werden und diesen bei umgekehrter Belastung wieder ins Gitter eintragen und so eine spröde Mikrokerbe bilden. Im Vakuum kommt es durch die aus der Oberfläche aus- und wieder eintretenden Versetzungen zur Bildung von Leerstellen, die Schädigungsakkumulation erfolgt wesentlich langsamer als an Atmosphäre.