長L
ほI 6. 14 11キ効硬化 Al合 金 におい て 応力繰り返し初期に発生した鋭労き裂
�
�7
AI alloy (01ヨ= 86.8MPa，N = 5x
104)
Actual surfaceo
•
ð. ー .
『唱.，.
6. 3. 6 切欠き感度に及ぼす結晶粒径の影響
図6.15に低炭素Alキルド鋼Q材， 図6.16に0材の平滑材および小穴材のs -N曲線を示す. Q材， 0材の平滑材および小穴材のS - N曲線における折れ点 は通常の炭素鋼と比較して長寿命側に寄っている. 両材とも軟質な材料であ り，
し かも結晶粒径が大きいので， このような傾向を示すものと考えられる. この ことはこれまでの研究結果8 )と矛盾しない. ただし ， Q材と0材について折れ 点の寿命の差は明確ではなく， 結晶粒径の影響を見いだすには至っていない.
両材ともに繰返し数が107を越えて破断した試験片もあるため， 疲労限度は2.0
X 107回を基準とするものとする. 図6.1 5から， 破断に対する切欠き係数β2は，
Q材で1.15， 0材で1.0となることが分かる. すなわち， 0材の場合， 直径O.4 mmの小穴でも， 疲労限度σ叫に影響を及ぼしていない. 図6.1 7に0材の小穴材 における表面観察結果を示す. 図に示すように， 0材の場合， 疲労限度近傍の 応力であっても， 穴縁からだけでなく穴以外からもき裂の発生が見られ， 破断 の起点は穴から発生したき裂でない場合も見られた. 図6.18.6.191こ， Q材およ
び0材の穴縁からき裂が発生する様子を連続的に観察した試験片表面のレプリ カ写真を示す. き裂発生過程で， Q材よりも0材の方がより大きな範囲で疲労 被害を受けていることが分かる. 小穴材のき裂発生に対する切欠き係数β1は，
結品粒径が大きくなる程小さくな り， 0材の場合βlが1に近くなっていると考 えられる. 小穴材の場合疲労限度σιはき裂の伝ぱ限界で決まっている. これ までの多くの研究によれば， き裂伝ぱに対して結品粒径の影響はほとんど見ら れないとされている9)一11 ) したがって本実験の場合においても， Q材と0材 の小穴材の疲労限度には大きな差はみられない. 0材の小穴材がQ材に比べて 疲労限度が僅か に低いのは， 穴から発生した停留き裂の寸法が0材の方がQ材 よりも長くなることに起因するものと考えられる. 一方， 結晶粒径が大きい 0 材の降伏応力は， Q材の降伏応力の1/2程度と低く， このことが平滑材の滑り発
生応力に大きな差をもたらしているので， 平滑材の疲労限度σdは， Q材より も0材の方が著しく 低くなる， その結果0材では平滑材と小穴材の疲労限度に 差がなくなったものと考えられる.
168
169
Steel Q
200 : without hole
: with hole
\ブ
•
\7
・ 今 一 .
• •
• \
\ 向 。
。 \
。参 与
0 •
150
mw止さ句。
ω℃コ芸丘Fとのωωω」いの
→:
Not broken
100
108 N
106 107
Number of cycle 105
!支I (極低炭素A
6.15 Sl キルド鋼Q材， 平均結 - N曲線 l括和径80川
170
Steel 0
: without hole : with hole
初心 ふ
\
0
•
200
150
一歩 :
Not broken
100
caECO ωち三一一CECωω
ω」日ω
108 N
106 107
Number of cycle 105
凶6.16 S-N曲線
(極低炭素Alキルド鋼0材， �IZ.均結品粒径400�m )
ー
‘ 〆J・
1‘ 守、
マ-�I、二・‘;It"
....'. J れ'k'
:司
tて
400μm
c
.噌 E9 固24
。
.-‘ー
'\ て3
、、 '"
×
〈
/
!ズ1
6. L 7穴の縁から発生したき裂と火以外から発生したき裂
(似低炭素Alキルド鏑O材，
σ d=120MPa， N=2.65XI0(' )
171
『咽『
172
‘
副同門叫」
N=O
‘
N=1.0x105
e ， 、
く Axial direction
>N=2.0x105 /
.グ / ノ
/
;:;ノ
N=3.0x105 N=4.0x105
図6. 18 穴縁からのき裂発生状態の連続レプリカ写真
( 極低炭素Alキルド鋼Q材， ση =145MPa， Nf=2. 87x100 )
『唱・r