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N=O 3.7x104 3.8x104 4.0x-104 4.2x104
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図6.11 穴縁からのき裂発生状態の連続レプリカ写真 (S20C焼なまし材， σa =186.2MPa， Nf=2.1xl06 )
2.0x 105
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凶6.12 倣断寿命を基準にしたき裂発生巾線
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6. 3. 5 すべり帯とき裂の判別
疲労き裂発生過程においてすべり帯とき裂をに判別するために行った実験結 果を図6. 1 3に示す. 図6.13 I-aは電解研摩後軽くパフ研摩を施したS20Cの試験 片にσ a=186. 2MPa (σ a/σ川=1. 27)の繰返し応力をN=2. 5 X 105回繰返した時 の試験片表面の状態を示したもので， I-bはその部分のすべり帯の凹凸をノ可、フ 研摩で取り去った後のレプリカ写真である. このように応力の繰返しによって できたすべり帯の凹凸はわずかなパフ研摩で取り去る事ができる. パフ研摩後 試験片表面の小さな傷がそのまま残っていることから， パフ研摩量がわずかで ある事が分かる. I-cは， その試験片を再び試験機に取り付け， 疲労試験と同 じ引張り応力を静的に加えた時のレプリカ写真である. I-bと1 -cとの差は認 められ ずしたがって1 -aの黒い線はき裂ではなくすべりによって生じた表面の 凹凸である事が分かる. この試験片に更に同じ応力を5 x 10 tI回繰返した後の表 面状態がrr -aである 1 -aと同じ場所に再び黒い線が現れており， 疲労被害が 引き続いて同じ場所に蓄積されていることが分かる. またIとは別な部分にも 疲労被害を受けた領域が現われている.
皿-aでは将来き裂となる部分に大きな疲労被害の蓄積があることが観察され る. 皿-dでは穴の側面の状態を示している. ただし穴の側面はノt‘フ研摩は行っ てお らず電解研摩の状態である. 回一dにおいてもすべり帯が確認され回一aとム わせると疲労被害を受けている領域が有限な大きさの面として把握できる. こ の面は荷重軸( x軸)に対してy方向にもz方向にも角度をもっている(軸の
方向については図1参照). 皿-bの状態で引張り応力を負荷しでも開口が認め られず (皿-c)， したがって町一aの黒い部分はまだき裂ではない. 更に5 x 1
o tI回の応力を繰返すと， パフ研摩後の表面状態IV-bは皿一bとほとんど変わらな いが， 引張り応力を加えるとき裂が関口するのが明瞭に観察できる(IV-c).
このことからIV-aにおけるIV-cと対応する黒い筋はき裂であることわかる. ま たIV-a，cにおけるき裂の長さと， 皿-aにおける疲労被害を受けた領域の長さ(
すべり帯の長さ)はほぼ等しい長さである. つまり応力勾配をもつような場所 においても， ある有限な大きさの領域において疲労被害が蓄積され， ある時点、
(ここではIVの時点)でそれと同程度の大きさのき裂ができる. また穴の側面 の観察においてもき裂が確認できる. このき裂は円周切欠き材の切欠き底に発 生する疲労き裂に似ている.
き裂ができるとその後の疲労被害はき裂先端部に集中する V-aは明瞭にそ
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図6.
13すべり帯からき裂に発達して行く過程の試験片表面及び穴側面 の連続写真(S20C， σι\ =186.2MPa，σa /σwl=1.27)
a:試験片表面の実物写真，
b:aのバフ研摩後のレプリカ写真，
c:bに引張 応力σ=186MPa負荷時のレプリカ写真， d:穴側面のレプリカ写真
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のことを示している. またき裂ができるとき裂と隣接する部分では応力 が緩和 されるため疲労被害をうけにくくな る. このことを反映してき裂が発生する以 前はバフ研摩後の応力の繰返しの都度現われていた穴縁近傍の多くのすべり帯 はV -aでは現われていない
一方， A 1合金において， σa=86.8MPa (σ 日/σ川=1. 27)の応力をN=5x104
回繰り返した時の試験片表面の観察例を図6.14に示す. 図中の黒い線は， 引張 り応力下で明かに関口する事から， もうすでにき裂であると言える.
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AI alloy (01ヨ= 86.8MPa，N = 5x
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