Die Mechanismen der Kurzrissausbreitung in martensitischen Federstählen, welche zusammen mit der Rissinitiierung im Bereich technisch relevanter Bruchlastspielzahlen ab N=5∙105 mehr als 90% der Lebensdauer bestimmen kann [1], sind noch nicht vollständig verstanden. Zur Untersuchung dieser Mechanismen dienen in situ Ermüdungsversuche, welche unter anderem mit Hilfe von Miniaturprüfmaschinen durchgeführt werden können. In diesem Vorhaben bildet die Beschreibung des mikrostrukturabhängigen Kurzrisswachstums in einem eigenspannungsbehafteten, martensitischen Federstahl die Grundlage für eine mechanismenorientierte Modellierung der Kurzrissausbreitung mit Hilfe der Randelementemethode. Damit soll zukünftig eine verbesserte Lebensdauervorhersage für technische Federn ermöglicht werden.
Es werden zwei Miniaturprüfmaschinen zur Durchführung von in situ Ermüdungsversuchen im konfokalen Lasermikroskop für uniaxiale Belastung und Torsionsbelastung an Miniaturproben vorgestellt. Die Miniaturprüfmaschine für uniaxiale Belastung wurde im Jahr 2012 im Rahmen eines Forschungsprojektes an der Universität Siegen selbst entwickelt und gebaut und ermöglicht die zyklische Belastung von Miniaturproben bei Frequenzen von bis zu 30 Hz [2]. Exemplarisch werden erzielte Ergebnisse aus den in situ Ermüdungsversuchen zur Charakterisierung der Ermüdungsschädigungsentwicklung eines martensitischen Federstahls gezeigt. Die gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass die Ermüdungsschädigungsentwicklung durch die Bildung von Rissnetzwerken gekennzeichnet ist, dessen Rissdichte mit der durchlaufenen Zyklenzahl zunimmt. Dabei erfolgt einerseits die Rissinitiierung und Kurzrissausbreitung vorzugsweise an ehemaligen Austenitkorngrenzen und andererseits bilden die ehemaligen Austenitkorngrenzen wirkungsvolle Barrieren.
Bei der Miniaturprüfmaschine für Torsionsbelastung handelt es sich um eine Neuentwicklung. Im Beitrag wird das erarbeitete Prüfmaschinenkonzept und - anhand der Ergebnisse der ersten Versuche - das charakteristische Verhalten der Ermüdungsschädigungsentwicklung unter Torsionsbelastung im Vergleich zur uniaxialen Belastung präsentiert.