I detta projekt analyseras utmattningsbrott orsakade av ytdefekter i höghållfast stål som utsätts för fler än tio miljoner cykliska belastningar. Vanligen orsakas utmattningsbrott i denna region av interna materialdefekter där brottytan ofta innehåller ett område med grövre morfologi - fine granular area (FGA). FGA är en ackumulerad skada som bildas under sprickinitieringsstadiet och utgör cirka 99 % av den totala utmattningslivslängden. Resterande 1 % utgörs av spricktillväxt. På grund av detta är mekanismen som initierar sprickor i detta skede essentiell. Om FGA kan observeras vid ytinitierade utmattningsbrott för material som utsätts för fler än tio miljoner cykliska belastningar, är ännu inte fastställt. . Det här projektet syftar till att undersöka om FGA kan observeras i ytinitierat utmattningsbrott gällande material med väldigt långa livslängder, samt till att utreda hur ytinitieringar påverkar utmattningslivslängden. För att söka svar på dessa frågor utförs utmattningsprovning med ultraljudsutrustning, följt av karaktärisering av brottytorna i svepelektronmikroskop för att studera de morfologiska förändringarna. Vidare utförs finita element analyser med mjukvaran ABAQUS för att jämföra den maximala huvudspänningen mellan prov med, respektive utan ytdefekter. Resultatet från ABAQUS visar att proven med hårdhetsintryck utsätts för en större maximal huvudspänning än proven utan hårdhetsintryck, därigenom kan skillnaden i livslängder förklaras. . Testresultaten från utmattningsprovningen presenteras i ett S-N diagram som visar spänningsamplituden i förhållande till materialets livslängd. De analyserade bilderna från svepelektronmikroskopet av ytinitierat utmattningsbrott visar en antydan till FGA i två av 20 prov. Däremot tycks sprickorna, i samtliga fall, initiera på grund av ackumulering av plastisk deformation i ytan. Interna materialdefekter orsakade inte utmattningsbrott i något av de 20 testade proverna med ytdefekter. Två prover utan ytdefekter genomgick samma process och för båda dessa introducerades en spricka på grund av interna materialdefekter, båda innehöll ett tydligt FGA. Sammanfattningsvis indikerar resultaten från denna studie att FGA inte är lika uppenbara och eventuellt lika vanligt förekommande vid ytinitierat utmattningsbrott av höghållfasta stål med mycket långa livslängder. Även att ytdefekter introducerar en högre maximal huvudspänning i provets centrum, vilket resulterar i en kortare utmattningslivslängd.

Utmattningsbrott är ett återkommande problem som uppstår i borrkronor. Atlas Copco Secoroc har tidigare gjort utmattningsprovningar på fyra serier provstavar. Serierna skiljer sig från varandra på så sätt att stålet är hårt respektive mjukt härdat. Det hårdhärdade stålet är indelat i två serier. På den ena har dragprovsutmattning utförts och på den andra roterande-böj utmattning. Det samma gäller för det mjukhärdade stålet. De brottytor som uppstått vid brott av dessa provningar har undersökts, brottsförskjutningen har mätts och brottytan har analyserats med SEM. Om en icke-metallisk inneslutning (slagg) hittats som startpunkt har fyra saker undersökts. Den största diametern för inneslutningen, hur långt från ytan av staven slaggen påträffats, vilka grundämnen som inneslutningen innehåller och hur dessa grundämnen ligger i inneslutningen. För att undersöka grundämnen i inneslutningen har EDS-analys använts och för att se grundämnens fördelning har EDS-mappning använts. På grund av den begränsade tiden till detta projekt har enbart tre av de fyra provstavsserierna undersökts. Datan som har tagits fram genom undersökningarna har jämförts med data från uppdragsgivaren för att hitta samband. Nedan följer några av de slutsatser som hittades med hjälp av denna undersökning: Den kemiska sammansättningen i inneslutningarna var väldigt lika varandra. Ingen slagg skiljer sig markant från de andra. Av de inneslutningar och avtryck som observerats hade 95 % rundaktig form. Mindre inneslutningar är att föredra framför större. Anledningen är att stål med mindre inneslutningar klarade av en högre spänning och eller fler cykler innan brott sker. Inneslutningar som var i materialet hade mindre inverkan på stålets utmattningshållfasthet, än vad de på i ytan hade. Resultaten i denna undersökning har väldigt stor spridning. För att kunna dra säkra slutsatser behövs ett större underlag. Vidare utmattningsprovningar och analyser av brottytorna är att rekommendera. / Fatigue failures are a recurring problem for drill heads. Atlas Copco Secoroc has previously done fatigue failure tests on four series of sample bars. The sample bars had been hardened in two different ways. For the two first series, hardness has been increased so the material was harder, while for the other two series material was softer than the previous series. Fatigue failure tests have been done using two different methods, rotating bending fatigue and direct force fatigue testing. The fracture surface that occurred after the performed tests has been investigated. Fracture displacement has been measured. The fracture surface was examined with SEM. If a non-metallic inclusion is the starting point of the crack four different things were then investigated. The largest diameter of the inclusion, how far from the surface of the bar the slag is found, what kind of chemical elements it contains and how these elements are located through the inclusion. EDS-analysis were used to examine the chemical elements in the inclusion and EDS-mapping to see the location of the elements. Due to the limited time of this project three of the four sample bar series has been studied. The data that has been produced from these studies was then compared to the data from the costumer to find any connections. Below follows some of the conclusions that were found with the help of this study: The chemical compositions of the inclusions where very similar. No slags distinguish itself significantly from any other. 95% of the inclusions and imprints that has been observed where round shaped. Smaller inclusions are to be preferred to larger. The reason is that metal with smaller inclusions was able to cope with higher stress and or more cycles before fracture occurs. Inclusions that where found inside the material had less effect on the fatigue life for the steel then the ones on the surface. The results that has emerged from this study has a very wide distribution. To make reliable conclusions more data is needed for support. Further fatigue testing and analysis of fracture surfaces is recommended.