&nb...
疲労破壊、残留応力 金属材料基礎講座（その48）
1. 材料の硬さと疲労破壊
材料の硬さが疲労破壊に与える影響は大きいものです。
硬さとは材料表面が異物などによって変形やキズがつく時の変形のしにくさ、キズのつきにくさ、ということができます。つまり表面が硬い材料ほど変形やキズがつきにくく、軟らかい材料ほど変形やキズがつきやすいといえます。
硬い材料と軟らかい材料の違いを図1に示します。表面の変形やキズは疲労において応力集中につながります。そうすると、軟らかい材料ほど変形やキズによって応力集中を起こしやすく、疲労破壊の起点ができやすくなります。また、硬ければ変形やキズも起きにくくなり、応力集中しづらく、すべり帯も発生しにくくなります。また硬さには、表面の変形やキズだけでなく、割れの進行にも影響します。硬い材料ほど割れの進行が遅く、軟らかい材料ほど割れの進行が速くなります。
図1.硬さとキズの深さ
2. 疲労と残留応力
疲労強度を向上させるために圧縮残留応力を付与することは有効です。それは圧縮残留応力が働いていると、材料に割れが発生した時、割れを押さえつけるように材料自身が働くからです。圧縮残留応力を付与する方法として、ショットピーニングや高周波焼入れがあります。これらの方法は圧縮残留応力の付与だけでなく、硬さも向上します。
そのため、疲労強度向上のためによく使用されます。ここで一つ注意点があります。残留応力には圧縮の他に引張もあります。もし引張残留応力が付与されていたら、割れが発生した時に、割れを自ら広げて破壊しやすくなります。圧縮残留応力と引張残留応力の違いについて図2に示します。溶接や塑性加工などで引張残留応力が付与されるときは注意が必要です。引張残留応力の緩和には熱処理によるひずみ除去などが有効です。
図2. 疲労と残留応力
次回に続きます。
続きを読むには・・・
この連載の他の記事
現在記事
疲労破壊、残留応力 金属材料基礎講座（その48）
「金属・無機材料技術」の他のキーワード解説記事
もっと見る
疲労破壊 金属材料基礎講座（その2）
1. 疲労破壊 (1) 金属疲労について 疲労という言葉は一般的に使用されており、人が様々なストレスにさらされて疲れた状態のこと...
1. 疲労破壊 (1) 金属疲労について 疲労という言葉は一般的に使用されており、人が様々なストレスにさらされて疲れた状態のこと...
拡散とFickの法則 金属材料基礎講座（その22）
◆ 拡散とフィック（Fick）の法則 水などの液相にインクや他の液相を入れると徐々に広がっていきます。そして広がるにつ...
◆ 拡散とフィック（Fick）の法則 水などの液相にインクや他の液相を入れると徐々に広がっていきます。そして広がるにつ...
ネルンストの式 金属材料基礎講座（その58）
ネルンストの式とは電気化学において電池の電極電位を示した式です。 熱力学において化学反応が進行するためにはギブスの自...
ネルンストの式とは電気化学において電池の電極電位を示した式です。 熱力学において化学反応が進行するためにはギブスの自...
「金属・無機材料技術」の活用事例
もっと見る
ゾルゲル法による反射防止コートの開発と生産
15年前に勤務していた自動車用部品の製造会社で、ゾルゲル法による反射防止コートを樹脂基板上に製造する業務の設計責任者をしていました。ゾルゲル法というのは...
15年前に勤務していた自動車用部品の製造会社で、ゾルゲル法による反射防止コートを樹脂基板上に製造する業務の設計責任者をしていました。ゾルゲル法というのは...
金代替めっき接点の開発事例 （コネクター用貴金属めっき）
私は約20年前に自動車用コネクターメーカーで、接点材料の研究開発を担当していました。当時の接点は錫めっきが主流でした。一方、ECU（エンジンコントロール...
私は約20年前に自動車用コネクターメーカーで、接点材料の研究開発を担当していました。当時の接点は錫めっきが主流でした。一方、ECU（エンジンコントロール...
