Als relevante Ursache für das frühzeitige Versagen von Wälzlagern hat in den vergangenen Jahrzehnten die Bedeutung von White Etching Areas (WEA) deutlich zugenommen. Diese mikrostrukturellen Umwandlungen, die unter bestimmten Betriebsbedingungen entstehen, sind eng mit verzweigten Rissnetzwerken – den sogenannten White Etching Cracks (WEC) – verknüpft. Das daraus resultierende Schadensbild umfasst typischerweise Oberflächenrisse und Materialausbrüche, die bereits nach 5–20 % der rechnerisch prognostizierten Lebensdauer auftreten können.

Experimentelle Studien, unter anderem am Vier-Scheiben-Wälzfestigkeitsprüfstand, verdeutlichen die Bedeutung zusätzlicher Einflussgrößen wie Schmierstoff, Wasserstoffeintrag und Kontaktpressung bei der Entstehung von WEA und WEC. Die zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen sind jedoch bislang nicht abschließend geklärt. Zudem fehlt es an geeigneten numerischen Methoden zur verlässlichen Prognose der Rissinitiierung. Erste Ansätze, etwa von Dogahe et al., zeigen, dass sich mikroskopische Ermüdungsprozesse in einem Axiallager mittels des Tanaka-Mura-Modells abbilden lassen.

In dieser Arbeit wird ein mehrskaliger Simulationsansatz vorgestellt, um die schubspannungsinduzierte Rissinitiierung im Wälzkontakt unter Berücksichtigung mikrostruktureller Eigenschaften zu untersuchen. Repräsentative Volumenelemente (RVE) des martensitisch gehärteten Stahls SAE 52100 werden in ein globales Finite-Elemente-Modell eingebettet. Die RVEs bilden die martensitische Matrix mit explizit modellierten Karbiden ab. Dabei werden Korngrößenverteilungen und -orientierungen systematisch variiert. Simuliert werden realitätsnahe Beanspruchungszustände, bestehend aus Anpressdruck und Schlupf.

Die Parametrierung des Tanaka-Mura-Modells erfolgt basierend auf EBSD-Analysen und Micropillar-Versuchen. Die Simulationsergebnisse ermöglichen eine Bewertung der Rissinitiierungsanfälligkeit in Abhängigkeit von Gefügemerkmalen und liefern neue Einblicke in die Entstehung von WEC.