DE102009056584B4 - Bauteil, Verfahren zum Einbringen von Informationen in ein Bauteil und Verfahren zum Ermitteln einer Belastungshistorie eines Bauteils - Google Patents

Abstract

Bauteil, das zumindest teilweise in einer Bauteil-Randzone (14) aus einem ein Gefüge aufweisenden Metall besteht, wobei das Metall eine Grundgefüge-Dehngrenze (R_p0) hat, mit:
(a) einem ersten Bereich in der Bauteil-Randzone (14) mit einem Erstbereichs-Gefüge (12.1), das
eine erste Dehngrenze (R_p1) hat, die kleiner ist als die Grundgefüge-Dehngrenze (R_p0), und
(b) zumindest einem zweiten Bereich (12.2) in der Bauteil-Randzone (14) mit einem Zweitbereichs-Gefüge, das
eine zweite Dehngrenze (R_p2) hat, die signifikant kleiner ist als die erste Dehngrenze (R_p1),
(c) wobei die Bereiche (12) benachbart zueinander so angeordnet sind, dass sich bei zunehmender mechanischer Beanspruchung des Bauteils (14) das Zweitbereichs-Gefüge und das Erstbereichs-Gefüge plastisch verformt, bevor die Grundgefüge-Dehngrenze (R_p0) überschritten ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Bauteil, das in einer Bauteil-Randzone aus einem ein Gefüge aufweisenden Metall besteht, wobei das Metall eine Grundgefüge-Dehngrenze hat. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen von Informationen in ein derartiges Bauteil und gemäß einem dritten Aspekt ein Verfahren zum Ermitteln einer Belastungshistorie dieses Bauteils.
• Bei diesen Bauteilen kann es sich um Metallbauteile wie Stahl- oder Leichtmetallbauteile handeln, die beispielsweise in Verkehrsmitteln wie Autos oder Flugzeugen eingesetzt werden. Für unter Belastung stehende Bauteile hängt die Wahrscheinlichkeit eines Versagens maßgeblich von der Belastungshistorie ab, also insbesondere davon, ob und in welcher Häufigkeit das Bauteil Belastungsspitzen ausgesetzt war. Die Erfassung der Belastungshistorie ist zwar grundsätzlich mit entsprechenden Sensoren möglich, diese sind jedoch sehr aufwändig. Um ein Versagen auszuschließen, werden Bauteile gegenwärtig konservativ ausgelegt, so dass auch Belastungsspitzen nicht zu einem Versagen innerhalb der vorgesehenen Lebensdauer führen. Durch diese konservative Auslegung sind die Bauteile jedoch überdimensioniert, was insbesondere hinsichtlich eines angestrebten Leichtbaus bei Fahrzeugen unerwünscht ist. Es ist daher wünschenswert, eine Werkstoffermüdung und Alterung durch Belastungsspitzen einfach ermitteln zu können.
• Es ist bekannt, Sicherheitsbauteile in regelmäßigen Abständen zerstörungsfrei zu prüfen. Bei einer derartigen Prüfung werden durch die Belastung hervorgerufene Schäden, beispielsweise Risse, im Frühstadium erkannt, bevor sie die Betriebssicherheit der Anlage, in der das Bauteil verbaut ist, gefährden können. Nachteilig hieran ist, dass in regelmäßigen Abständen geprüft werden muss, wobei Schädigungen des Bauteils, die noch nicht zu makroskopischen Fehlern wie Rissen geführt haben, nicht nachgewiesen werden können.
• Aus der DE 24 17 232 C3 ist ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung der Ermüdung von Bauteilen bekannt, bei dem auf der Oberfläche des Bauteils ein Teststreifen angebracht wird, dessen Reflexionsvermögen sich mit dem Überschreiten einer kritischen Schubspannung ändert. Durch Messen der Reflexion kann dann auf die maximale Schubspannung geschlossen werden. Nachteilig daran ist, dass das Verfahren für schmutzige Umgebung, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, nicht geeignet ist.
• Aus der DE 102 23 985 A1 ist eine Anordnung aus einem Bauteil und einer Kontrollvorrichtung bekannt, die zum Erfassen einer Degradation des Bauteils dient. Die Kontrollvorrichtung besitzt eine Kontrollstruktur mit elektrischen Eigenschaften und ist so fest mit dem Bauteil verbunden, dass eine Degradation des Bauteils die elektrischen Eigenschaften der Kontrollvorrichtung ändert. Auf diese Weise kann durch Vermessen der elektrischen Eigenschaften der Kontrollvorrichtung auf den Ermittlungszustand des Bauteils geschlossen werden. Nachteilig hieran ist, dass nicht sichergestellt ist, dass die Kontrollstruktur tatsächlich fest mit dem Bauteil verbunden ist, so dass Messfehler auftreten können. Nachteilig ist zudem, dass eine derartige Vorrichtung aufwendig in ihrer Montage ist.
• Aus der DE 31 39 240 ist bekannt, zwei Messsonden zu verwenden, um Gefügezerrüttungen zu detektieren. Auch bei diesem Verfahren ist nachteilig, dass externe Messsonden mit dem zu prüfenden Objekt verbunden werden müssen, was einen hohen operativen Aufwand bedeutet. Das Verfahren ist daher nicht für eine Massenanwendung zu niedrigen Kosten geeignet.
• Aus der DE 43 38 850 A1 ist eine Einrichtung zum Überwachen der Zeitfestigkeit von Strukturen bekannt. Diese Einrichtung ist durch eine Rippe gebildet, die von der zu prüfenden Struktur absteht und Kerben unterschiedlicher Geometrien aufweist. In Abhängigkeit vom Ermüdungszustand reißen die Kerben nacheinander ein. Dadurch kann aus der Verteilung der Risse auf den Ermüdungszustand des gesamten Bauteils geschlossen werden. Nachteilig daran ist, dass eine zusätzliche Rippe angebracht werden muss, was gerade bei komplexen Bauteilen unerwünscht ist. Das Vorsehen müssen der Kerben erschwert zudem die Fertigung und vergrößert den notwendigen Bauraum.
• Aus dem in Prod. Eng. Res. Devel. Vol. 3, 2009, pp. 57–62 erschienenen Artikel ist es bekannt, dass Zug- und Druckbelastungen, die auf austenithaltige Stähle wirken, einen Einfluss auf die Umwandlung des Austenits in Martensit haben, sowie, dass der Martensitgehalt beispielsweise anhand von der Überprüfung magnetischer Eigenschaften des Stahls bestimmt werden kann. Es wird vorgeschlagen, die gewonnenen Erkenntnisse zur Überwachung der Belastungshistorie eines metallischen Bauteils einzusetzen. Die US 2007/0107530 A1 beschreibt eine Methode, die belastungsbedingte Alterung eines Bauteils zu überprüfen, indem ein oder mehrere piezoelektrische Elemente auf dem Bauteil angebracht werden. Eine Abnahme der piezoelektrischen Eigenschaften der Bauteile weist dann darauf hin, dass das Bauteil bereits einer Vielzahl von Belastungen ausgesetzt war und somit entsprechend gealtert ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Ermüdungszustand eines Bauteils einfacher ermitteln zu können.
• Die Erfindung löst das Problem durch ein Bauteil, das in einer Bauteil-Randzone aus einem ein Gefüge aufweisenden Metall besteht, wobei das Metall eine Grundgefüge-Dehngrenze hat, mit (a) einem ersten Bereich in der Bauteil-Randzone mit einem ersten Bereichs-Gefüge, das eine erste Dehngrenze hat, die kleiner ist als die Grundgefüge-Dehngrenze, und (b) zumindest einem zweiten Bereich in der Bauteil-Randzone mit einem Zweitbereichs-Gefüge, das eine zweite Dehngrenze hat, die signifikant kleiner ist als die erste Dehngrenze, wobei (c) die Bereiche benachbart zueinander so angeordnet sind, dass sich bei zunehmender mechanischer Beanspruchung des Bauteils das Zweitbereichs-Gefüge und/oder das Erstbereichs-Gefüge plastisch verformen, bevor die Grundgefüge-Dehngrenze überschritten ist.
• Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren zum Einbringen von Informationen in ein Bauteil, das zumindest in eine Bauteil-Randzone aus einem Gefüge aufweisenden Metall besteht, mit den Schritten: (i) lokales Ändern des Gefüges in der Bauteil-Randzone in einem ersten Bereich, so dass ein Gefüge mit einer ersten Dehngrenze, die kleiner ist als die Grundgefüge-Dehngrenze, entsteht, (ii) lokales Ändern des Gefüges in der Bauteil-Randzone in zumindest einem zweiten, zum ersten Bereich benachbarten zweiten Bereich, so dass ein Gefüge mit einer zweiten Dehngrenze, die signifikant kleiner ist als die erste Dehngrenze, entsteht, wobei (iii) die Bereiche benachbart so zueinander angeordnet werden, dass sich bei zunehmender mechanischer Beanspruchung des Bauteils zuerst das Zweitbereichs-Gefüge und nachfolgend das Erstbereichs-Gefüge plastisch verformt, bevor die Grundgefüge-Dehngrenze überschritten wird.
• Gemäß einem dritten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren zum Ermitteln einer Belastungshistorie eines Bauteils, mit den Schritten: (i) Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Bauteils, (ii) Vermessen des Gefüges von zumindest einem Bereich, insbesondere von allen Bereichen, so dass ein Kennwert, insbesondere ein elektrischer, magnetischer oder oberflächentopographischer Kennwert, des Gefüges erhalten wird, (iii) Ermitteln einer etwaigen Gefügeveränderung anhand des Kennwerts und (iv) aus der etwaigen Gefügeveränderung Ermitteln der Belastungshistorie, insbesondere einer maximalen lokalen Belastungs-Spannung, des Bauteils.
• Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass Belastungsspitzen, die das Bauteil beanspruchen, mit einfachen Mitteln erkannt werden können, bevor erste Schädigungen des Bauteils, beispielsweise Anrisse, entstanden sind.
• Es ist ein weiterer Vorteil, dass die Prüfung auf Belastungsspitzen in der Belastungshistorie des Bauteils sehr einfach durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann die Prüfung mittels Wirbelstromtechnik und/oder durch optische Erfassung der Oberflächentopographie erfolgen, die schnell und einfach durchgeführt werden kann.
• Ein weiterer Vorteil ist, dass die Bereiche einen inhärenten Bauteilsensor darstellen. Das heißt in anderen Worten, dass durch Vermessen der Eigenschaften der Bereiche eine Aussage über die Belastungshistorie möglich ist, wobei die als Sensor fungierenden Bereiche untrennbar mit dem Bauteil verbunden sind. Damit ist eine Manipulation weitgehend ausgeschlossen. Ein weiterer Vorteil ist der geringe Preis. So können die Bereiche über lokale Wärmebehandlungen auf einfache Art und Weise, beispielsweise mittels Laser- oder Elektronenstrahl, in das Bauteil eingebracht werden.
• Besonders vorteilhaft ist, dass durch das Vorsehen der Bereiche jeder Belastungsspannung, die aufgrund einer externen Beanspruchung auf das Bauteil in einer Umgebung der Bereiche anliegt, direkt eine Dehnung zugeordnet werden kann. Umgekehrt kann aus den Dehnungen, die anhand der Veränderungen der Gefüge in den Bereichen ermittelt wird, auf die maximale Belastungs-Spannung geschlossen werden, die an dem Bauteil seit seiner Herstellung angelegen hat.
• Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Bauteil insbesondere ein Stahlbauteil verstanden, wobei aber auch Bauteile aus sonstigen metallischen Werkstoffen, insbesondere Leichtmetall, grundsätzlich gut geeignet sind.
• Unter der Bauteil-Randzone wird insbesondere ein Bereich von zwei Millimetern unterhalb der Oberfläche des Bauteils verstanden. Die Bauteil-Randzone wird regelmäßig als der Bereich definiert, in dem sich das Gefüge, beispielsweise aufgrund von Bearbeitungen oder von Wärmebehandlungen, von dem weiter im Inneren liegenden Gefüge unterscheidet. Ist das Bauteil beispielsweise einsatzgehärtet, so ist die Bauteil-Randzone der Bereich, der aufgekohlt ist. Bei bearbeitungsbedingten Gefügeänderungen, die nur in geringe Tiefen reichen, endet die Bauteil-Randzone in der Tiefe, bis in die die Bereiche ausgebildet sind.
• Unter der Grundgefüge-Dehngrenze wird diejenige Dehngrenze verstanden, die das Metall in der Randzone außerhalb der Bereiche aufweist. Diese Grundgefüge-Dehngrenze wird in einem Zugversuch nach DIN 50125 bestimmt, wobei der Prüfling dicker sein kann als die Randzone dick ist.
• Unter den Bereichen werden Teile des Bauteils verstanden, die so klein gegenüber den sonstigen Abmessungen des Bauteils sind, dass die geringeren Dehngrenzen in diesen Bereichen für die Festigkeit des Bauteils vernachlässigt werden können. Insbesondere haben die Bereiche einen Querschnitt, der bezogen auf einen Querschnitt des Bauteils einen Anteil von weniger als 5%, insbesondere weniger als 1%, haben.
• Das Bauteil besteht bevorzugt überwiegend aus metastabilem, aus austenitischem sowie martensitischem und rest-austenitischem Werkstoff. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Bereiche durch lokale Wärmebehandlung lokal angelassen werden. Es ist möglich, dass das Metall, aus dem das Bauteil aufgebaut ist, kaltverfestigt und/oder kaltverformt ist. Auch in diesem Fall kann durch ein lokales Erwärmen die Dehngrenze lokal herabgesetzt werden.
• Es ist jedoch nicht notwendig, dass das Bauteil überwiegend oder gar vollständig aus dem metallischen Werkstoff besteht. Es ist beispielsweise möglich, dass das Bauteil einen Grundkörper aus einem ersten Material aufweist, in den ein Einsatz, beispielsweise eine Hülse, aus Metall eingebracht ist. Auch ist es möglich, dass das das Gefüge aufweisende Metall auf den Grundkörper aufgebracht ist, beispielsweise auftragsgeschweißt oder aufgelötet.
• Unter dem Merkmal, dass die zweite Dehngrenze signifikant kleiner ist als die erste Dehngrenze wird insbesondere verstanden, dass die zweite Dehngrenze höchstens 95%, insbesondere höchstens 90%, der ersten Dehngrenze beträgt. Günstig ist es, wenn die erste Dehngrenze höchstens das 0,95-fache, insbesondere das 0,9-fache, der Grundgefüge-Dehngrenze beträgt. Grundsätzlich ist es möglich, dass sich die Dehngrenzen in den einzelnen Bereichen auch um kleinere Beträge unterscheiden, so lange die Unterschiede in einem entsprechenden Messverfahren festgestellt werden können. Da aber in der Regel nur eine Aussage darüber getroffen werden soll, ob eine kritische Belastungsspitze in der Belastungshistorie vorgelegen hat, ist es meist ausreichend, wenn die Dehngrenzen in 5%- bis 10%-Schritten abgestuft werden. Günstig ist es, wenn die kleinste Dehngrenze unter 50% der Grundgefüge-Dehngrenze liegt, da so auch relativ kleine Belastungsspannungen detektierbar sind. Erreichbar sind Dehngrenzen bis hinab zu 20% der Grundgefüge-Dehngrenze.
• Unter dem Merkmal, dass die Bereiche benachbart zueinander angeordnet sind, wird insbesondere verstanden, dass ein Abstand zwischen den einzelnen Bereichen kleiner ist als das Doppelte eines Außendurchmessers der Bereiche. Wenn sich die Bereiche durch Rechtecke beschreiben lassen, beträgt der Abstand vorzugsweise weniger als das Doppelte einer Seitenlänge in die entsprechende Richtung.
• Unter einer magnetischen Eigenschaft wird jede Messgröße verstanden, die zum Charakterisieren eines Magneten geeignet ist. Insbesondere sind magnetische Eigenschaften die Permeabilitätszahl, die Form der Hystereseschleife, das Sättigungsmagnetfeld, aber auch abgeleitete Größen wie beispielsweise Wirbelstromgrößen und deren Höherharmonische, beim Vermessen der Bereiche mittels Wirbelstrom. Unter einer elektrischen Eigenschaft wird insbesondere die elektrische Leitfähigkeit verstanden. Unter einem oberflächentopographischen Kennwert wird insbesondere jede Zahl oder Vektor verstanden, der die Oberflächentopographie charakterisiert. Beispiele sind Rauheitskennwerte wie Rautiefe oder Mittenrauwert.
• Unter der Dehngrenze wird diejenige Spannung verstanden, die zu einer plastischen Verformung von 0,2% führt.
• Unter dem Einbringen von Informationen wird insbesondere ein lokales Verändern des Bauteils in seiner Randzone verstanden. Das Einbringen von Informationen umfasst bevorzugt ein Einbringen von als Sensor wirkenden Bereichen. Diese Bereiche enthalten in ihrem Gefüge die Information, ob das Bauteil an der Stelle des Bereichs einer vorbestimmten Spannung ausgesetzt war.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass dann, wenn ein erfindungsgemäßes Bauteil einer Belastung unterworfen wird, zunächst die Dehngrenze in einem der Bereiche überschritten wird. Wenn in diesem Bereich beispielsweise ein zumindest teil-austenitisches Gefüge vorliegt, so wandelt sich ein Teil des Austenits aufgrund des Überschreitens der Dehngrenze in Martensit um. Martensit ist ferromagnetisch, Austenit hingegen nicht. Wird daher in dem Bereich eine Erhöhung der Permeabilitätszahl gemessen, so lässt dies auf ein Überschreiten der Dehngrenze in dem Bereich schließen. Der Mechanismus funktioniert auch mit kaltverfestigtem Material, bei dem bei Erwärmung die Festigkeit sinkt und bei Verformung die Festigkeit erneut ansteigt, wobei sich die elektrische Leitfähigkeit ändert. Beim Verformen ändert sich zudem die Oberflächentopographie, was ebenfalls nachweisbar ist.
• Wird nun eine Mehrzahl an Bereichen dicht beieinander angeordnet, so kann der Bereich mit der höchsten Dehngrenze ermittelt werden, bei dem sich beispielsweise die Magnetisierung, die elektrische Leitfähigkeit oder die Oberflächentopographie aufgrund der dehnungsinduzierten Gefügeveränderung geändert hat und hieraus kann auf eine maximale Belastung des Bauteils geschlossen werden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bauteil zumindest einen dritten Bereich in der Bauteil-Randzone mit einem Drittbereichs-Gefüge, das eine dritte Dehngrenze hat, die signifikant kleiner ist als die zweite Dehngrenze. Günstig es zudem, wenn ein vierter, ein fünfter oder gar eine Mehrzahl von Bereichen vorhanden sind, die relativ zu ihrem Vorgänger eine geringere Dehngrenze aufweisen. So kann eine maximale Belastung des Bauteils besonders genau bestimmt werden.
• Vorzugsweise sind das Erstbereichs-Gefüge und das Zweitbereichs-Gefüge, sowie gegebenenfalls die Gefüge der weiteren Bereiche, so ausgebildet, dass sich beim Überschreiten der jeweiligen Dehngrenze zumindest eine magnetische Eigenschaft des Gefüges ändert. Die magnetischen Eigenschaften eines Metalls sind besonders schnell und einfach ermittelbar. Wenn es sich bei dem Bauteil um ein Stahlbauteil handelt, kann in den Bereichen ein Gefüge verwendet werden, das einen höheren Austenitgehalt hat als das Grundgefüge. Wie oben beschrieben, ändert sich die Permeabilitätszahl dann beim Überschreiten der Dehngrenze.
• Alternativ oder additiv sind das Erstbereichs-Gefüge und das Zweitbereichs-Gefüge, sowie gegebenenfalls die Gefüge der weiteren Bereiche, vorzugsweise so ausgebildet, dass sich beim Überschreiten der jeweiligen Dehngrenze zumindest eine elektrische Eigenschaft des Gefüges oder die Oberflächentopographie ändert.
• Vorzugsweise ist daher in den Bereichen ein Martensitgehalt geringer als im Grundgefüge. In der Regel unterscheiden sich die Martensitgehalte in den einzelnen Bereichen, wobei die Dehngrenze mit dem Martensitgehalt zunimmt.
• Vorzugsweise sind die Bereiche regelmäßig angeordnet, beispielsweise in gleich bleibenden Abständen. Das erleichtert ein Auslesen von zumindest einer Gefügeeigenschaft wie der Permeabilitätszahl. Beispielsweise sind die Bereiche schachbrettartig oder entlang einer Linie angeordnet.
• Vorzugsweise beträgt die kleinste der Dehngrenzen höchstens vier Fünftel der Grundgefüge-Dehngrenze. Alternativ oder additiv beträgt die kleinste Dehngrenze der Gefüge in den Bereichen höchstens vier Fünftel der größten der Dehngrenzen. Das hat den Vorteil, dass auch kleinere Belastungsspitzen, die das Bauteil nicht unmittelbar schädigen, aber dessen Langzeitstabilität gefährden können, erfassbar sind.
• Vorzugsweise ist zumindest der erste Bereich bezüglich des umgebenden Grundgefüges zumindest abschnittsweise länglich ausgebildet. Aufgrund dieser länglichen Ausbildung existieren zwei voneinander unterscheidbare Richtungen, nämlich eine entlang einer Längsrichtung und eine senkrecht dazu verlaufende Querrichtung. Wird das Bauteil mit einer Spannung beaufschlagt, die parallel zur Längsrichtung verläuft, so nimmt das Gefüge in der Umgebung des jeweiligen Bereichs die Spannung auf, so dass es zu keiner Gefügeveränderung kommt. Liegt die Spannung jedoch in Querrichtung an, so wirkt die Spannung vollständig auf das Gefüge in dem jeweiligen Bereich, so dass es beim Überschreiten der entsprechenden Dehngrenze zu einer Gefügeveränderung kommt. Dadurch, dass der Bereich abschnittsweise länglich ausgebildet ist, kann also die Richtung der Spannung ermittelt werden. Günstig ist es, wenn ein Aspektverhältnis, also das Verhältnis zwischen Länge und Breite des Abschnitts, zumindest zwei beträgt.
• Besonders bevorzugt weist zumindest der erste Bereich einen ersten Abschnitt auf, der sich in eine erste Richtung erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der sich in eine zweite Richtung erstreckt, wobei die erste Richtung mit der zweiten Richtung einen Winkel von zumindest 10° bildet. Günstig ist ein Winkel von mindestens 45°, besonders günstig ein Winkel von mindestens 75°. Beispielsweise hat der erste Bereich die Form einer Linie, die ein geschlossenes oder offenes Mehreck, insbesondere ein offenes oder geschlossenes regelmäßiges Vieleck, oder eine Ellipse, insbesondere einen Kreis beschreibt. Eine Länge der Linie beträgt dann vorzugsweise zumindest das Doppelte einer Breite der Linie. Es sei darauf hingewiesen, dass es nicht notwendig ist, dass der erste Bereich und der zweite Bereich aneinander angrenzen, wie das Beispiel des Kreises zeigt.
• Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst das Ändern des Gefüges vorzugsweise eine Wärmebehandlung. Es können für unterschiedliche Bereiche unterschiedliche Temperaturen und/oder Temperatureinwirkzeiten verwendet werden. Die unterschiedlichen Temperaturen und/oder Temperatureinwirkzeiten werden dabei so gewählt, dass in den Bereichen gestufte Gefügeveränderungen entstehen. Beispielsweise werden in den verschiedenen Bereichen unterschiedliche Anlassstufen eingestellt. Wird beispielsweise im zweiten Bereich eine höhere Temperatur und/oder eine größere Temperatur-Einwirkzeit gewählt, so wandelt sich bei einem kaltverfestigen metastabilen Austenit mehr Martensit in Austenit um und die Dehngrenze wird entsprechend herabgesetzt.
• Günstig ist es, wenn beim Einbringen der Temperatur eine In-Prozess-Temperaturkontrolle stattfindet, die beispielsweise pyrometrisch oder thermographisch erfolgen kann. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eine vorgewählte Temperatur eingehalten wird.
• Das Vermessen des Gefüges erfolgt bevorzugt mittels magnetischer Wechselfelder. So kann ein Wirbelstromverfahren verwendet werden, wobei sich die Analyse der harmonischen Oberschwingungen bei Wirbelstromverfahren als besonders geeignet zum Beurteilen der magnetischen Eigenschaften des Metalls herausgestellt hat.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
• 1a ein erfindungsgemäßes Bauteil, das gerade mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird,
• 1b eine Detailansicht eines Bereichs auf dem Bauteil gemäß 1a,
• 2 ein Spannungs-Dehnungsdiagramm der Gefüge in den Bereichen, die wie in Figur gezeigt hergestellt worden sind,
• 3a eine schematische Detailansicht des Bauteils gemäß 1a,
• 3b Messergebnisse, die mittels Wirbelstromtechnik an den in 1a gezeigten Bereichen erhalten worden sind,
• 3c die Messergebnisse nach Anlegen einer mechanischen Spannung an das Bauteil,
• 4a eine schematische Detailansicht des zweiten erfindungsgemäßen Bauteils mit Bereichen einer zweiten Gestalt,
• 4b die Messergebnisse an Bereichen mit einer zweiten Geometrie nach Herstellung des Bauteils und
• 4c die Messergebnisse nach Anlegen einer mechanischen Spannung.
• 1a zeigt ein erfindungsgemäßes Bauteil 10, das im vorliegenden Fall zur Vereinfachung als Zugprobe dargestellt ist, das einen ersten Bereich 12.1, einen zweiten Bereich 12.2, einen dritten Bereich 12.3 und einen vierten Bereich 12.4 aufweist. Im Folgenden bezeichneten Bezugszeichen ohne Zählsuffix das Objekt jeweils als solches. Die Bereiche 12 sind in eine Randzone 14 des Bauteils 10 eingebracht. Das Bauteil 10 ist ein Stahlbauteil aus dem metastabilen austenitischen Werkstoff 1.4310, das kaltverfestigt wurde und daher einen hohen Anteil an Martensit aufweist. Die Grundgefüge-Dehngrenze ist R_p0.
• 1a zeigt, wie mit einem Laser 16 in Form eines Ytterbium-Faserlasers mit nachgeschalteter Fokussieroptik mit hoher Strahlqualität (M² < 1,1) und geringer Brennfleckgröße (> 15 μm) der erste Bereich 12.1 erzeugt wird. Über eine nicht eingezeichnete berührungslose Temperaturmessvorrichtung wird die Temperatur T in einem Auftreffpunkt 18 gemessen, in dem ein Laserstrahl 20 auf das Bauteil 10 auftrifft.
• Der Laser 16 wird von einer nicht eingezeichneten Antriebseinheit so mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt, dass der Auftreffpunkt 18 einen Kreis beschreibt und die Temperatur T für eine vorgegebene Einwirkzeit t anliegt. Der Laser 16 wird erst dann eingeschaltet, wenn er sich bereits in Bewegung befindet, so dass ein Einbrennen an einem Punkt vermieden wird. Nachdem der kreisförmige Bereich erzeugt ist, wird zunächst der Laser ausgeschaltet, dann erst wird die Bewegung des Lasers beendet. Nachfolgend wird der Laser zu einer zweiten Stelle gefahren, wo dann ein weiterer, zweiter Bereich 12.2 erzeugt wird.
• Im vorliegenden Fall wird der erste Bereich 12.1 dadurch erzeugt, dass mit dem Laserstrahl 20 auf der Oberfläche des Bauteils 10 eine Temperatur von T₁ = 600°C erzeugt wird. Der Laser wird mit einer Geschwindigkeit von 1 Millimeter pro Sekunde bewegt. Der Fokusdurchmesser lag bei 1,2 Millimetern und der Bereich um den Auftreffpunkt 18 wurde mit 7 Litern pro Minute Argongas gespült.
• Durch die Wärmeeinwirkung wandelt sich ein Teil des Martensits im Grundgefüge des Bauteils 10 im Bereich 12.1 um den Auftreffpunkt 18 in Austenit um.
• Es handelt sich dabei um einen Anlass- und/oder Umwandlungs-Prozess. Durch den Laserstrahl 20 wird also das Gefüge in der Bauteil-Randzone 14 lokal geändert und es entsteht ein Erstbereichs-Gefüge mit einer Dehngrenze R_p1.
• Der zweite Bereich 12.2 wird mittels des Laserstrahls 20 auf eine Temperatur von T₂ = 650°C aufgeheizt, so dass sich ein Zweitbereichs-Gefüge mit einer zweiten Dehngrenze R_p2 ausbildet. Aufgrund der höheren Temperatur wandelt sich mehr Martensit in Austenit um, so dass die zweite Dehngrenze R_p2 kleiner ist als die erste Dehngrenze R_p1. Der dritte Bereich 12.3 wird durch eine Temperatur von T₃ = 700°C hergestellt, der vierte Bereich 12.4 durch eine Temperatur von T₄ = 750°C.
• 1b zeigt schematisch einen Bereich 12 am Beispiel von Bereich 12.1. Es ist zu erkennen, dass der erste Bereich 12.1 einen ersten Abschnitt 22a.1 aufweist, der sich in eine erste Richtung D1 erstreckt. Der erste Bereich 12.1 besitzt zudem einen zweiten Abschnitt 22b, der sich in eine zweite Richtung D2 erstreckt, die mit der ersten Richtung D1 einen Winkel α bildet. Der Winkel α beträgt im vorliegenden Fall 90°. Es sei darauf hingewiesen, dass der erste Abschnitt 22a.1 und der zweite Abschnitt 22b Teile des ersten Bereichs 12.1 sind, die jedoch an zwei Seiten vom Grundgefüge umgeben sind.
• 2 zeigt ein Spannungs-Dehnungsdiagramm des Grundgefüges sowie des Erstbereiches-Gefüges, des Zweitbereich-Gefüges, des Drittbereichs-Gefüges sowie des Viertbereichs-Gefüges. Die Spannungs-Dehnungskurve des Grundgefüges ist ganz oben zu sehen. Es ist zu erkennen, dass die Dehngrenze R_p0 des Grundgefüges am größten ist und 1121 MPa beträgt. Die erste Dehngrenze R_p1 des Erstbereichs-Gefüges im ersten Bereich 12.1 (vgl. 1a) beträgt 1019 MPa, die zweite Dehngrenze R_p2 924 MPa, die dritte Dehngrenze R_p3 824 MPa und die vierte Dehngrenze R_p4 717 MPa. Die minimale Dehngrenze R_p ist im Beispiel RP4.
• 1a zeigt schematisch das Aufbringen einer Zugkraft F_Zug auf das Bauteil 10, die zu einer Zugspannung σ_Zug am Querschnitt Q bei den Bereichen 12 führt. Da im vierten Bereich 12.4 die vierte Dehngrenze R_p4 zuerst überschritten wird, dehnt sich das Gefüge dort plastisch zuerst und erfährt eine Gefügeveränderung. Nimmt die Zugkraft F_Zug weiter zu, wird danach die dritte Dehngrenze R_p3 überschritten und es dehnen sich die Gefüge im dritten Bereich 12.3 und im vierten Bereich 12.4. Steigt die Zugkraft auf einen Wert oberhalb der zweiten Dehngrenze R_p2, so dehnt sich auch das Gefüge im zweiten Bereich 12.2 und beim Überschreiten der ersten Dehngrenze R_p1 auch im ersten Bereich 12.1.
• Liegt eine Zugspannung σ_Zug an, die größer ist als die erste Dehngrenze R_p1, aber kleiner als die Dehngrenze R_p0 des Grundgefüges, so dehnt sich das Gefüge im vierten Bereich am stärksten und im ersten Bereich am wenigsten. Aufgrund der plastischen Verformung kommt es daher im vierten Bereich 12.4 zu einer stärkeren Neubildung von Martensits als im ersten Bereich 12.1. Der Martensit-Gehalt steigt daher im vierten Bereich 12.4 stärker an als im ersten Bereich.
• 3a zeigt eine schematische Ansicht des Bauteils 10 mit den Bereichen 12.1, 12.2, 12.3 und 12.4. Es ist zu erkennen, dass zur Herstellung des ersten Bereichs 12.1 eine Laserleistung von 60 W gewählt wurde, für den zweiten Bereich 12.2 eine Laserleistung von 80 W, für den dritten Bereich 12.3 eine Laserleistung von 100 W und für den vierten Bereich 12.4 eine Laserleistung von 120 W. Das führt zu den in 3a links stehenden Dehngrenzen. Am Bauteil 10 werden die im Folgenden beschriebenen Messungen durchgeführt.
• 1a zeigt schematisch einen Wirbelstromsensor 26, der ein magnetisches Wechselfeld an seiner Spitze 28 erzeugt. Das Magnetfeld an der Spitze 28 interagiert mit dem Metall in der Umgebung und ein ebenfalls in der Spitze 28 angeordnetes, nicht eingezeichnetes Sensorelement erfasst eine Amplitude und eine Phasenverschiebung eines Magnetfeldes, das aus Wirbelströmen resultiert, die durch das angelegte magnetische Wechselfeld im Bauteil 10 induziert werden. Aus diesem Signal lässt sich auf die magnetischen Eigenschaften des Gefüges im Bereich der Spitze 28 schließen.
• 3b zeigt das von dem Wirbelstromsensor 26 erhaltene Wirbelstrom-Signal (WS-Signal) in beliebigen Einheiten (Skalenteilen, SKT). Die absolute Größe des Signals ist irrelevant, da sie insbesondere von der Stärke des Magnetfelds abhängt, das vom Wirbelstromsensor in das Metall eingebracht wird.
• Zur Ermittlung der Kurven in 3b wird der Wirbelstromsensor 26 mit seiner Spitze 28 entlang eines gradlinigen Pfads 30 geführt, der weiß gestrichelt eingezeichnet ist. Der Pfad 30 erstreckt sich in Richtung D1, in der die Bereiche 12.1, ..., 12.4 angeordnet sind und verläuft durch die jeweiligen Abschnitte 22a.1, 22a.2, 22a.3 und 22a.4 (vgl. 3a).
• 3b zeigt, dass das Wirbelstromsignal im Grundgefüge, also zwischen den einzelnen Bereichen, dicht bei null liegt, wie eine Kurve 32 zeigt. So durchläuft die Kurve 32 ein lokales Minimum, wenn die Spitze 28 des Wirbelstromsensors 26 durch den ersten Abschnitt 22a.3 des dritten Abschnitts 12.3 verläuft. Ein weiteres lokales Minimum durchläuft die Kurve 32, wenn die Spitze 28 über den ersten Abschnitt 22a.2 des zweiten Bereichs 12.2 hinweggeführt wird. Zwischen den beiden lokalen Minima verläuft der Pfad 30 über Grundgefüge und die Kurve 32 verläuft dicht bei null.
• Die lokalen Minima der Kurve 32 sind um so tiefer, je höher die Temperatur war, mit der der entsprechende Bereich bearbeitet wurde. So hat sich im vierten Bereich 12.4 das Gefüge stärker geändert als im ersten Bereich 12.1. Entsprechend ist das zum Bereich 12.1 gehörige Minimum weniger stark ausgeprägt als das zum vierten Bereich gehörige Minimum. Aus den Kurven 31, 31', 34, 34' können magnetische Kennwerte der Bereiche 12, wie beispielsweise die Permeabilität μ, berechnet werden.
• 3b zeigt zudem eine Kurve 34, die aufgenommen wird, wenn die Spitze entlang eines Pfads 36 durch die zweiten Bereiche 22b.1, 22b.2, 22b.3, 22b.4 geführt wird.
• 3c zeigt die Kurven 32 und 34, als Kurven 32' und 34, nachdem das Bauteil 10 mit einer Zugkraft F_Zug beaufschlagt wurde, die in einer Zugspannung σ_Zug entspricht, die der Dehngrenze R_p2 des zweiten Bereichs 12.2 entspricht. Es ist zu erkennen, dass sich die Kurve 32' kaum von der Kurve 32 unterscheidet. In anderen Worten hat sich das Gefüge in den Abschnitten 22a der Bereiche 12 im Wesentlichen nicht geändert. Hingegen ist die Kurve 34' deutlich unterschiedlich gegenüber der Kurve 34. Das bedeutet, dass sich das Gefüge in den ersten Abschnitten, beispielsweise in den Abschnitten 22b.3 und 22b.2 des dritten Bereichs 12.3 bzw. des zweiten Bereichs 12.2 deutlich geändert hat.
• 4a zeigt ein alternatives Bauteil 10 mit den vier Bereichen 12.1, ..., 12.4. Jeder Bereich umfasst einen ersten Abschnitt 22a und einen zweiten Abschnitt 22b. So umfasst der erste Bereich 12.1 den ersten Abschnitt 22a.1 und den zweiten Abschnitt 22b.1.
• 4b zeigt die Kurve 32, die beim Führen der Spitze 28 auf dem Pfad 30 aufgenommen wird und die Kurve 34, die beim Bewegen der Spitze 28 entlang des Pfads 36 erhalten wird. 4b zeigt den Zustand unmittelbar nach dem Herstellen der Bereiche 12.
• 4c zeigt die Kurven 32' und 34 nach Anlagen einer Spannung σ_Zug, die der Dehngrenze R_p2 des zweiten Bereichs 12.2 entspricht. Es ist zu erkennen, dass sich im Wesentlichen lediglich die Kurve 32 geändert hat, die entlang des Pfads 30 aufgenommen wurde. In anderen Worten änderte sich das Gefüge lediglich in den ersten Abschnitten 22a.2, 22a.3 und 22a.4, die sich in die zweite Richtung D2 erstrecken.
• Um die Belastungshistorie eines Bauteils zu ermitteln, werden zunächst mehrere baugleiche Bauteile hergestellt. Nachfolgend werden alle Bauteile unter Verwendung der gleichen Bearbeitungsparameter mit eine Anzahl an Bereichen versehen, wie es für 1a beschrieben ist. Für alle Bauteile werden danach mittels Wirbelstromtechnik wie oben beschrieben die Kurven aufgenommen. Daran anschließend werden die Bauteile jeweils unterschiedlichen intensiven Belastungen unterworfen, wie sie bei Verwendung des Bauteils auftreten können. Die Stärke der Belastungen wird dabei durch Sensoren, beispielsweise Dehnungsmessstreifen, aufgenommen.
• Nachfolgend werden an den Proben erneut mittels Wirbelstromtechnik die Kurven wie oben beschrieben aufgenommen und es wird untersucht, wie sich die jeweiligen Kurven durch die Belastung geändert haben. So wird ein Datensatz erhalten, anhand dessen die Belastungshistorie an Bauteilen ermittelt werden kann, die sich im Einsatz in Maschinen, insbesondere in Fahrzeugen, befinden. Um nämlich die Belastungshistorie eines derartigen, im Einsatz befindlichen Bauteils zu ermitteln, werden mittels Wirbelstrom die oben beschriebenen Kurven aufgenommen. Die erhaltenen Kurven werden mit denjenigen Kurven verglichen, die bei den Test-Bauteilen erhalten worden sind. Es wird dann die Kurve ausgesucht, die der gemessenen Kurve am besten entspricht, beispielsweise durch Bilden der Summe der quadratischen Abweichungen. Die Belastung, die der Kurve mit der geringsten Abweichung entspricht, ist die maximale Belastung des Bauteils in der Belastungshistorie.
• Es ist möglich, dass die Gefügeveränderungen, nicht, wie oben beschrieben, durch magnetische Wechselfelder detektiert werden, sondern beispielsweise optisch. So kann die Topographie der Bauteiloberfläche über den Bereichen vermessen werden. Nach einer Zugbelastung wird die Topographie erneut erfasst. Da die Gefügeveränderung eine Vorzugsrichtung besitzt, ändert sich beispielsweise die Rauheit, die aus der Oberflächentopographie berechnet werden kann, vorzugsweise in eine Richtung und auf charakteristische Art und Weise. Durch Vergleichen der ursprünglichen Oberflächentopographie mit der Oberflächentopographie nach einer Belastung kann dann auf die Gefügeveränderungen und dadurch auf ein etwaiges Überschreiben der Dehngrenze eines bestimmten Bereichs geschlossen werden. Die Oberflächentopographie kann dabei optisch und/oder tastend aufgenommen werden.
• Erfindungsgemäß ist zudem ein Verfahren zur Codierung von Werkstücken durch lokales Verändern der Gefügeeigenschaften. Dazu kann ein zweidimensionales Punktmuster, das durch fokussierte oder defokussierte Laserbearbeitung in die Bauteilrandzone eingebracht wird, verwendet werden. Die lokale zeitliche Energieeinbringung und damit der Grad der Gefügeumwandlung ist für jede einzelne Markierung des Punktmusters individuell einstellbar. Auf diese Weise werden für jeden Punkt unterschiedliche Bearbeitungszustände eingestellt. Der Grad der Gefügeveränderung lässt sich, wie oben beschrieben, beispielsweise mittels Wirbelstromtechnik nachweisen. So kann beispielsweise der Tatsache der Bitwert 1 zugeordnet werden, dass in einem vorgegebenen Areal das Gefüge verändert worden ist. Der Bitwert 0 entspricht damit einem unveränderten Gefüge.
• Dieses Codieren der Werkstücke kann beispielsweise dazu verwendet werden, dem eine Kennung zu geben. Alternativ oder additiv kann das Codieren so durchgeführt werden, dass die Dehngrenzen der verschiedenen Bereiche codiert werden.
• Durch regelmäßiges Anordnen von Speicherzellen, in denen das Gefüge entweder geändert oder unverändert gelassen wird, kann eine Bitfolge erzeugt werden, die einem Code entspricht. Es ist zudem möglich, durch die Dauer und/oder die Intensität beispielsweise der Temperatureinbringung in die jeweilige Speicherzelle den Grad der Gefügeveränderung einzustellen. Es ist damit möglich, für jede Speicherzelle nicht nur zwei Werte, nämlich bearbeitet und nicht bearbeitet, sondern mehrere Werte einzustellen, beispielsweise, unbearbeitet, geringe Gefügeveränderungen und starke Gefügeveränderung. Es ist zudem möglich, durch eine zeitliche Modulierung der Wärmebehandlung die Beeinflussungstiefe der Bauteilrandzone zu variieren, so dass sich ein dreidimensionales Informationsmuster ergibt.
• Es ist möglich, Vergütungs- und Kohlenstoffstähle im normal geglühten und/oder gehärteten Zustand einzusetzen. Auch metastabile, austenitische Chrom-Nickelstähle oder martensitische Stähle können verwendet werden. Besonders geeignet sind der Kohlenstoffstahl C60 und der Vergütungsstahl 42CrMo4, in die durch lokale Umschmelz- und Aufhärtungsprozesse Informationen eingebracht werden können. Es ist zudem möglich, Informationen durch lokale Anlassvorgänge einzubringen. Gut verwendet werden können auch kaltverformte metallische Werkstoffe, beispielsweise gewalzte Bleche, die im kalt gewalzten Zustand vorliegen. Durch gezielte Wärmebehandlung können lokal angelassene Zonen hergestellt werden, in denen der Verfestigungsgrad oder Verformungsmartensit abgebaut ist.
• Zur Schaffung eines Codes wurden für alle untersuchten Werkstoffe vier Bearbeitungszustände definiert, so dass sich aus der Kombination von drei Markierungen insgesamt 81 Zuordnungen (3⁴) erstellen lassen, denen Buchstaben, Ziffern und Sonderzeichen zugeordnet werden können.
• Die im Bereich der Markierungen erzeugten Gefügeänderungen gehen mit einer Veränderung der lokalen Werkstoffeigenschaften, wie beispielsweise der elektrischen Leitfähigkeit und der magnetischen Werkstoffeigenschaft einher, die mit Hilfe der Wirbelstromtechnik beim Einsatz hochauflösender Sensoren empfindlich nachgewiesen und differenziert ausgewertet werden können.
• Um nunmehr die eingebrachte Kennzeichnung auszulesen, wird die Bauteiloberfläche linienförmig gescannt, der Grad der Gefügeänderungen bzw. das Volumen des veränderten Gefüges bestimmt und mit zuvor festgelegten Werten verglichen, so das die einzelnen Markierungen den entsprechenden Gefügeeigenschaften zugeordnet werden können. Das Auflösungsvermögen ist dabei sowohl von der Bauform und der Größe der verwendeten Wirbelstromsonde, als auch von der Prüffrequenz abhängig, weshalb mehrere Sondentypen miteinander verglichen und im Hinblick auf ihr Signalverhalten und Auflösungsvermögen bewertet werden können. Es zeigte sich, dass bei der Verwendung kleiner Wirbelstrom-Absolutsonden mit ferristischer Abschirmung sehr gute Ergebnisse erzielt und Markierungsabstände von weniger als 0,8 Millimeter realisiert und aufgelöst werden können.
• Abhängig von den Prozessparametern der lokalen Wärmebehandlung konnten gezielt reproduzierbare Gefügezustände (abhängig vom jeweiligen Werkstoff) hervorgerufen und eingestellt werden. Über ein Spektrum von 50–200 W Laserleistung konnten werkstoffabhängig Gefügebeeinflussungen hervorgerufen werden.
• Bezugszeichenliste

10

Bauteil

12

Bereich

14

Randzone

16

Laser

18

Auftreffpunkt

20

Laserstrahl

22

Abschnitt

24

Pfeil

26

Wirbelstromsensor

28

Spitze

30

Pfad

32

Kurve

34

Kurve

36

Pfad

R_p0

Dehngrenze R_p0.2 des Grundgefüges

R_p1

erste Dehngrenze (Dehngrenze des Gefüges im ersten Bereich)

R_p2

zweite Dehngrenze

R_p3

dritte Dehngrenze

R_p4

vierte Dehngrenze

R_p,min

kleinste Dehngrenze

F_Zug

Zugkraft

σ_Zug

Zugspannung

D1, D2

Richtung

T

Temperatur

M

Permeabilität

Q

Querschnitt

Claims (10)

1. Bauteil, das zumindest teilweise in einer Bauteil-Randzone (14) aus einem ein Gefüge aufweisenden Metall besteht, wobei das Metall eine Grundgefüge-Dehngrenze (R_p0) hat, mit: (a) einem ersten Bereich in der Bauteil-Randzone (14) mit einem Erstbereichs-Gefüge (12.1), das eine erste Dehngrenze (R_p1) hat, die kleiner ist als die Grundgefüge-Dehngrenze (R_p0), und (b) zumindest einem zweiten Bereich (12.2) in der Bauteil-Randzone (14) mit einem Zweitbereichs-Gefüge, das eine zweite Dehngrenze (R_p2) hat, die signifikant kleiner ist als die erste Dehngrenze (R_p1), (c) wobei die Bereiche (12) benachbart zueinander so angeordnet sind, dass sich bei zunehmender mechanischer Beanspruchung des Bauteils (14) das Zweitbereichs-Gefüge und das Erstbereichs-Gefüge plastisch verformt, bevor die Grundgefüge-Dehngrenze (R_p0) überschritten ist.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erstbereichs-Gefüge und das Zweitbereichs-Gefüge so ausgebildet sind, dass sich beim Überschreiten der jeweiligen Dehngrenze (R_p) zumindest eine elektrische oder magnetische Eigenschaft, ändert.
3. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erstbereichs-Gefüge und das Zweitbereichs-Gefüge so ausgebildet sind, dass sich beim Überschreiten der jeweiligen Dehngrenze (R_p) eine durch ein optisches Verfahren erfassbare Eigenschaft, ändert.
4. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die kleinste der Dehngrenzen (R_p,min) der Gefüge in den Bereichen (12) höchstens vier Fünftel der Grundgefüge-Dehngrenze (R_p0) beträgt und/oder – die kleinste der Dehngrenzen (R) der Gefüge in den Bereichen (12) höchstens vier Fünftel der größten der Dehngrenzen beträgt.
5. Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Bereich (12.1) bezüglich des umgebenden Grundgefüges zumindest abschnittsweise länglich ausgebildet ist.
6. Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Bereich (12.1) – einen ersten Abschnitt (22a), der sich in eine erste Richtung (D1) erstreckt, und – einen zweiten Abschnitt (22b), der sich in eine zweite Richtung (D2) erstreckt, aufweist, – wobei die erste Richtung (D1) mit der zweiten Richtung (D2) einen Winkel (α) von zumindest 10°, insbesondere von mindestens 75°, bildet.
7. Verfahren zum Einbringen von Informationen in ein Bauteil (10), das zumindest in einer Bauteil-Randzone (14) aus einem ein Gefüge aufweisenden Metall besteht, mit den Schritten: (i) lokales Ändern des Gefüges in der Bauteil-Randzone (14) in einem ersten Bereich (12.1), so dass ein Gefüge mit einer ersten Dehngrenze (R_p1), die kleiner ist als die Grundgefüge-Dehngrenze (R_p0), entsteht, (ii) lokales Ändern des Gefüges in der Bauteil-Randzone (14) in zumindest einem zweiten, benachbarten Bereich (12.2), so dass ein Gefüge mit einer zweiten Dehngrenze (R_p2), die signifikant kleiner ist als die erste Dehngrenze (R_p1), entsteht, (iii) wobei die Bereiche (12) benachbart zueinander so angeordnet werden, dass sich bei zunehmender mechanischer Beanspruchung des Bauteils (12) das Zweitbereichs-Gefüge und nachfolgend das Erstbereichs-Gefüge plastisch verformen, bevor die Grundgefüge-Dehngrenze überschritten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Ändern des Gefüges eine Wärmebehandlung umfasst, wobei insbesondere für unterschiedliche Bereiche unterschiedliche Temperaturen (T) und/oder Temperatureinwirkzeiten verwendet werden.
9. Verfahren zum Ermitteln einer Belastungshistorie eines Bauteils, mit den Schritten (i) Bereitstellen eines Bauteils (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, (ii) Vermessen des Gefüges von zumindest einem Bereich (12), so dass ein Kennwert (μ) des Gefüges erhalten wird, (iii) Ermitteln einer etwaigen Gefügeveränderung anhand des Kennwerts (μ) und (iv) aus der etwaigen Gefügeveränderung Ermitteln der Belastungshistorie des Bauteils (10).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermessen des Gefüges zumindest auch mittels magnetischer Wechselfelder oder optisch erfolgt.

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