本章の総括

3章においては，実際に転がり要素を用いて，あらゆる雰囲気と潤滑剤の転がり疲労寿命 を精査し，水素侵入による水素誘起転がり疲労損傷と寿命低下の相関を確認した．そこで は，潤滑剤や潤滑状態，雰囲気が如何に疲労寿命に影響するかを見た．一部には，明らか な組織変化を伴うフレーキング損傷を観察することができた．また，鋼中の水素濃度計測 の結果より，組織変化が生じるときには，水素侵入量が高く，寿命低下の原因として，水 素誘起転がり疲れの可能性を強く示唆した．

3.1節では，潤滑剤に合成潤滑基油PAOを用いて転がり疲労寿命試験を行った．水素雰囲 気においては，疲労寿命は著しく低下し，ついでアルゴン中で低く，空気中は他の雰囲気 に比べ長寿命であった．水素環境においては，鋼への水素侵入量が他のガスより高いこと も分かった．つまり，鋼への水素供給が水素誘起転がり疲れを誘発するために必要である ことが明らかになった．

一方3.2節において，グリース潤滑という複雑な潤滑状態では，その潤滑特性に応じて水 素侵入が生じることを確認した．また，転がり疲労損傷以外の損傷，すなわち過大摩耗や グリースの枯渇など，さまざまな損傷が生じことも分かった．しかし，個々のグリースの 潤滑性やその経時的変化が如何に複雑であっても，結果的には，水素侵入量計測が疲労寿 命特性を予測するうえで一定の評価基準になり得ることを確認した．

最後に，3.3節で上述の議論を一連のプロセスとしてとらえる試みを実施した．そこでは，

フッ素系グリースを用い，その加水分解に端を発する水素供給と鋼への拡散，組織変化と の関連と，疲労寿命の評価を行った．本節で用いた潤滑剤や実施環境に依存して，水素誘 起転がり疲れにおいて現れるものと同様の特徴的な組織変化や疲労寿命特性が見いだされ たとともに，一般に知られる水素誘起転がり疲れのとは対照的な，アノード側での損傷助 長をもたらす結果となった．この原因を探求することは，水素誘起転がり疲れの起源を考 えるうえで重要と思われる．よって，第6章でさらに考察する．

130

参考文献

[1] 江波翔，軸受鋼の組織変化における水素助長効果と転がり疲れ，平成25年度修士論文，

九州大学

[2] 大野信義：トライボロジスト49(2003)303

[3] 藤田工，低ラムダ条件での転動疲労のメカニズムと転動疲労試験の寿命データの解析 に関する研究，学位論文(2016)，金沢大学

[4] 山本雄二，兼田楨宏：トライボロジー，理工学社(1998)

[5] 藤井幸生，転がり疲労はく離のおける双方向き裂の生成機構，学位論文(2002)，早稲田 大学

[6] M.-H. Evans, A.D.Richardson, L.Wang, R.J.K.Wood, Effect of hydrogen on butterfly and white etching crack(WEC) formation under rolling contact fatigue(RCF), Wear 306 (2013) 226–241.

[7] 日本トライボロジー学会グリース研究会編：潤滑グリースの基礎と応用，養賢堂，2007 [8] 工藤：グリースの基礎知識，潤滑 第8巻 第4号，1963

[9] 吉田・進藤・大垣・井出：金属セッケンの性質と応用，幸書房，1988

[10] 遠藤・木村・森内・八瀬・岡田：ウレア系グリース増ちょう剤OUDMの構造解析，ト

ライボロジスト，35，5(1990)，343-348 [11] http://www.kyodoyushi.co.jp/grease/index3_1.html

[12] 星野：グリース潤滑の理論，トライボロジスト，47，1(2002)，8-14

[13] H.Astrom, J.O.Ostensen and E.Hoglund ： Lubricating Grease Replenishment in an Elastohydrodynamic Point Contact, ASME J, Tribology, 115(1993), 501-506

[14] P.M.Lugt：Areview on Grease Lubrication in Rolling Bearings, Tribology Transaction, 52(2009), 4, 470-480

[15] 兼田・池永・西川・束田・中：弾性流体潤滑下におけるグリースの特性評価，トライ ボロジー会議予稿集，東京1994-5，491-494

[16] 緒方・兼田・伊藤・中：EHL 膜に及ぼすウレア構造の影響，トライボロジー会議予稿

集，北九州 1996-10，137-139

[17] 同上（第二報），トライボロジー会議予稿集，東京 1997-5，331-333

[18] 田久保・兼田・横内・中：同上（第三報），トライボロジー会議予稿集，大阪 1997-11，

42-44

[19] M.Kaneta, T.Ogata, Y.Takubo and M.Naka：Effects of a thickener structure on grease elastohydrodynamic lubrication films, Proc IMechE, 214, Part J(2000), 327-336

[20] 権藤・山本・喜多：グリースの摩擦摩耗特性に及ぼす石けん繊維構造の影響，トライ ボロジー会議予稿集，東京 1993-5，563-566

[21] 同上（その2），トライボロジー会議予稿集，東京 1994-5，495-498

131

[22] S.Hurley, P.M.Cann：Grease Composition and Film Thickness in Rolling Contacts1, NLGI Spokesman, 63, 4(1999), 12-22

[23] M.Kaneta,H.Nisikawa and M Naka：Effects of transversely oriented defects and thickener lumps on grease elastohhydordynamic luburication films, Proc IMechE,215, Part J(2001), 279-288

[24] P.M.Cann：Stavation and Reflow in a Grease-Lubricated Elastohydordynamic Contact, Tribology Transaction, 39(1996), 3, 698-704

[25] P.M.Cann：Thin-Film grease lubrication, Proc IMechE, 213, Part J(1999), 405-416 [26] P.M.Cann：Grease lubrication of rolling element bearing ‐role of the grease thickener,

Lubrication Science 2007, 19, 183-196

[27] Nobuyoshi Ohno, Sobahan Mia, Kazuo Masuhara, Kentaro Sonoda, Yuji Yamashita, Yoshitaka Tamura, Shigeki Morita, Yuji Shitara, Tribological Properties and Film Formation Behavior of Thermoreversible Gel Lubricants, STLE Tribology Transactions 53(5) 722-730 2010年 [28] Hamrock, B.J. and Dowson, D.：Ball bearing Lubrication, John Wiley & Sons(1981)

[29] 相原・D．Dowson：弾性流体潤滑におけるグリース膜厚さの実験的研究（第1報），潤

滑，1980，379～386

[30] 相原・D．Dowson：弾性流体潤滑におけるグリース膜厚さの実験的研究（第2報），潤

滑，1980，204～260

[31] N. Ohno, H. Komiya, S. Morita, N. Satoh and S. Obara, “Bearing Fatigue Life in Advanced Base Oil and Grease for Space Applications”, Tribology Transactions, 52, 1, 2009, 114-120

[32] 大原祐樹, ”グリースを用いた水素雰囲気中における転がり寿命”, 九州大学修士論文,

2012

[33] 平岡和彦, 藤松威史, 常陰典正, 山本厚之, “水素チャージ試験片を用いた転動疲労によ

る組織変化生成プロセスの観察”, トライボロジスト, 52, 12, 2007, 888-895

[34] K. Iso, A. Yokouchi and H. Takemura, “Research Work for Clarifying the Mechanism of White Structure Flaking and Extending the Life of Bearings”, SAE Technical Paper, 2005-01-1868 [35] 安井啓剛, ”転がり軸受におけるグリースの潤滑限界”, 潤滑, 25, 8, 1980, 511-518

[36] J. A. Ciruna and H. J. Szieleit, “The Effect of Hydrogen on the Rolling Contact Fatigue Life of AISI 52100 and 440C Steel Balls”, Wear, 24, 1973, 107-118

[37] N. Mitamura, H. Hidaka and S. Takaki, “Microstructural Development in Bearing Steel during Rolling Contact Fatigue”, Materials Science Form, 539-543, 2007, 4255-4260

[38] A. Warhadpande, F. Sadeghi and R. D. Evans, “Microstructural Alterations in Bearing Steels under Rolling Contact Fatigue Part 1 – Historical Overview”, Tribology Transactions, 56, 3, 2013, 349-358

[39] H. K. Birnbaum and P. Sofronis: ‘Hydrogen-enhanced localized plasticity – a mechanism for

132

hydrogen related failure’, Mater. Sci. Eng. A, 1994, A176, (1–2), 191–202.

[40] 高井 健一，鉄鋼材料の水素脆化研究における基盤構築と最近の展開，Sanyo Technical

Report Vol.22 (2015) No.1, 14-20.

[41] 中山 武典，炭素鋼，低合金鋼の応力腐食割れ，溶接学会誌，75巻（2006 ）2 号，21.

[42] Y. Fujii, K. Maeda, “Flaking Failure in Rolling Contact Caused by Indentations on Mating Surface (II) Formation process of Flaking Failure Accompanied by Cracks Extending Bi-Directionally Relative to the Load-Movement”, Wear, 252, 2002, 799-810

[43] 植田徹, 村上敬宜, “高強度鋼の超長寿命疲労破壊における水素の影響とODAの破面形

態”, 日本機械学会論文集（A編）, 69, 681, 2003-5, 908-915

[44] 宇山英幸, 峯洋二, 村上敬宜, “水素チャージした焼入れ焼戻しマルテンサイト鋼の疲労

挙動に及ぼす繰返し速度の影響”, 材料, 55, 8, 2006, 726-731

[45] 藤田慎治, 峰洋二, 松岡三郎, 村上敬宜, “軸受鋼のモードII疲労過程における水素誘起

組織変化”, 材料, 58, 12, 2009, 1009-1016

[46] 原田久, 小熊規泰, 山本厚之, 椿野晴繁, “軸受鋼における転がり接触下での白色組織発

生過程”, 鉄と鋼, 89, 7, 2003, 789-795

[47] H. Uyama, H. Yamada, H. Hidaka, N. Mitamura, “The Effects of Hydrogen on Microstructural Change and Surface Originated Flaking in Rolling Contact Fatigue”, Tribology Online, 6, 2, 2011, 123-132

133