Fatigue Limit Estimation Based on Dissipated Energy Measurement for Shot Peened SUS 316L Steel

journal of the Japan Society for Testing Materials Pub Date : 2014-01-01 DOI:10.2472/JSMS.63.850

T. Inagawa, D. Shiozawa, A. Akai, K. Inaba, T. Sakagami

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引用次数: 2

Abstract

近年,機器の軽量化や,コンパクト化,製品寿命向上の要求により,厳しい使用条件に耐えうる材料強度の向上のために表面処理が構造部材に施されている.金属材料の表面改質処理法の一つとして,ショットピーニング処理が広く用いられている.ショットピーニング処理とは,ショットと呼ばれる投射材を金属材料表面に投射することで圧縮残留応力および加工硬化を与えることにより母材の疲労限度を向上させる手法である.同手法については疲労限度の上昇要因である圧縮残留応力,加工硬化と同時に,疲労限度の低下要因である表面粗さや圧痕も付与されてしまうため,疲労寿命が向上する一方で, 処理条件によっては逆に低下するという報告がある . そこで,ピーニング処理を行った表面改質材に対して迅速かつ簡易に疲労限度の推定を行うことができれば,有用なツールとなり得る. これまでのピーニング材に対する疲労特性の評価法として,村上らは圧痕を介在物と等価と考え,最大圧痕部の投影面積から疲労限度を推定する√ パラメータモデルと基地組織の硬さおよび圧縮残留応力から複合的に疲労限度予測をした結果を述べている.また三林らは疲労き裂進展解析を基礎とした破壊力学的観点から疲労限度を推定している.政木らは圧縮残留応力および半価幅硬度分布と応力拡大係数を考慮して,ハードショットピーニングされた SUS316L 鋼の内部き裂起点の疲労限度を推定している.このようにピーニング材に対して種々の疲労限度推定法が考案されてきた. 一方で近年,散逸エネルギ測定に基づく疲労限度推定法が注目されている.この手法は測定対象が繰返し負荷を受けた場合に放出される散逸エネルギに起因する不可逆発熱成分を赤外線サーモグラフィにより測定し,様々な大きさの応力振幅に対する散逸エネルギの変化から疲労限度を評価する手法である.著者ら ~ は,これまでに,炭素鋼 S45C やオーステナイト系ステンレス鋼に対する本疲労限度推定法の適用性,さらには散逸エネルギと疲労損傷メカニズムの関係について明らかにしてきた. 本報では,ショットピーニング処理を施した SUS316L 鋼試験片に対して,散逸エネルギに基づく疲労限度推定法を適用し,表面改質材に対する本疲労限度推定法の適用性について検討を行った.

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喷丸强化sus316l钢疲劳极限耗散能估算

近年来，随着设备的轻量化、紧凑化以及提高产品寿命的要求，为了使材料强度能够承受严格的使用条件，对结构件进行了表面处理。作为金属材料表面改性处理方法之一，short - pining处理被广泛使用。short - pining处理是将被称为short的投影材料投射到金属材料表面。是通过施加压缩残留应力和加工硬化来提高母材疲劳限度的手法。该方法在增加疲劳限度的主要原因——压缩残留应力和加工硬度的同时，还增加了降低疲劳限度的主要原因——表面粗糙度和压痕，因此在提高疲劳寿命的同时，有报告说，根据处理条件的不同，材料的疲劳限度反而会降低。因此，如果能够快速、简易地对经过削层处理的表面改性材料进行疲劳限度的估计，就可以成为一种有用的工具。作为迄今为止对剪接材料的疲劳特性评价法，村上等人认为压痕等价于介入物，根据最大压痕部的投影面积推算疲劳限度的√参数三林等人阐述了根据模型和基地组织的硬度以及压缩应力综合预测疲劳限度的结果，并在疲劳断裂进展分析的基础上，从破坏力学的观点推断疲惫限度。政木等人考虑了压缩残留应力及半价幅硬度分布和应力扩大系数，推测了硬切削SUS316L钢的内部开裂起点累劳限度。发明了各种疲劳限度推算法。另一方面，近年来，基于耗散能量测定的疲劳限度估计法受到关注。该方法不能起因于测定对象重复承受负荷时释放的耗散能量。该方法利用红外线热像仪测量逆发热成分，根据耗散能量对各种大小应力振幅的变化来评价累劳限度。迄今为止，作者阐明了本疲劳限度估计法对碳钢S45C和奥氏体不锈钢的适用性，以及耗散能量与疲劳损伤机制的关系。本报对经过剪接处理的SUS316L钢试样采用了基于耗散能量的疲劳限度估计法，并对该疲劳限度估计法对表面改性材料的适用性进行了研究。

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