X-Ray Investigation on the Residual Stress of Metallic Materials (On the Residual Stress of Stretched Carbon Steel) by Shuji TAIRA and Yasuo YOSHIOKA

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X線

に よ る金 属 材 料 の 残 留 応 力 に 関 す る研 究 ＊

(各種炭 素鋼 に引張 塑性変形 を与 えた場合 の残留 応力 について)

平

修

二 ＊＊ 吉

岡

靖

夫 ＊＊

X-Ray

Investigation

on the Residual

Stress

of Metallic

Materials

(On the Residual Stress of Stretched Carbon Steel)

by

Shuji TAIRA and Yasuo YOSHIOKA

(Faculty of Engineering, Kyoto University, Kyoto)

The X-ray method of stress measurement is taken as a unique method of non-destructive measurement of local stress. Recently the experimental technique and the theory of stress measurement by X-rays have been greatly improved. From the results of recent study, it is understood that the mechanically applied stress with in the elastic limit can be measured by X-rays with sufficient accuracy.

In the case of measurement of residual stress by means of X-rays, however, there remains a question whether the stress measured by X-rays represents the macroscopic residual stress itself. Since the lattice spacing is taken as the gauge length for measurement of strain, it is plausible that the microscopic nature as well as the macroscopic nature are included in the value of the stress obtained. In the present study, experiments were carried out to find the influence of micro-scopic nature on the valuation of residual stress by X-rays using stretched plate specimens of carbon steels.

Eight sorts of carbon steels with carbon content ranging between 0.14 and 1.00 percent were used as the material of the specimens. All the specimens were annealed after the forming. The plastic tensile strain of a quarter and a half of the strain at the maximum load in tensile test was given for every material, and residual stress measurement was made by X-rays and mechanical methods for the stretched specimens. It was intended to compare the distributions of residual stress determined by both these methods.

As the X-ray diffraction apparatus, an automitic X-ray stress analyzer of the parallel beam

type with the Geiger-Muller counter tube was used. The Cr-Kα radiation was employed, which

gave diffraction from the (211) crystal planes of carbon steel. For the purpose of determining

the

distribution

of residual stress by X-rays,

a thin layer was successively

removed

on both the

surfaces of the plate specimen, and the stress on the revealed

surface

was measured.

On the

other hand, the macroscopic residual stress was measured

by the conventional mechanical method

of successively

removing of thin layers only on one side of the

specimen.

The obtained results are summarized

as follows:

X線 による金属材料の残留応力に関す る研究

853

of carbon contents both on the surface layers and at the core of the specimen.

If the stress

value by X-rays represents

only the macroscopic

residual stress, it must converge to zero at an

infinitely small thickness

after the successive removal of layers from both the surfaces.

However,

the experimental

result

shows the existence

of compressive

residual

stress

in such a case.

Therefore,

it is considered

that the residual stress measured by X-rays in the stretched

carbon

steel includes the macroscopic

residual stress caused by the surface effect and also the

micro-scopic nature due to the plastic deformation,

and the cause of the discrepancy

between

the

X-rays and the macroscopic residual stress in the stretched carbon streel cannot

be explained

by

the criterion of the phase stress (Gefugespannung)

alone.

(Received Sep. 10, 1963)

1. 緒

言

X線 による応力測定法 は, 金属材料の表面の応力を

非破壊 的にかつ局所的に測定す る唯一の方法で ある.

その測定値の精度に関 しては, 以前には若干疑 問の点

もみられたが, 最近ではX線 装置および これ に付随す

る測定機器の進歩 とともに, 測定法 自体 もsin2ψ法の

採用など多 くの改良が行 なわれた結果, 弾性付加応力

を測 定する上で は, 信頼 度の高い測定値 が得られ るよ

1)

うになった.

しか しなが ら, 試料 自体の有す る残留応力の測定 に

関 しては, た とえsin2ψ法によ り精度の高い測 定値が

得 られて も, 測定値その ものが, 一般 に求めん とする

巨視的残留 応力を表わす ものであるか否か は疑問 とさ

れてい る. これ は, X線 測定値 には回折面依存性 があ

ることか らも明らか なことである. この原 因は, X線

応力測定法ではひずみ測定のためのゲージ長 さと して,

測定材料の格子面間隔を使用す るために, 巨視的残留

応力測定 においては問題 にならない. 微 視的でかつ局

部 的に平衡す る残留応力を巨視的残留応力 とともに測

定する可能性が多い ことに起 因す る. この微視 的残留

応力 としては, 被測定材料 が二相 合金で, 各相 の強度

が著 しく異なる場合にあ らわれ る相応力や, また, 塑

性変形に際 しての結晶異方性に基づ く応力な どが特 に

考え られ る.

この ような微視 的残留応力が種 々の残留応力の発生

過程-た

とえば一様引張 りおよび圧縮の塑性変形 に

よ る残 留 応 力, 応 力 こ う配 を 有 す る塑 性 変 形 に基 づ く もの, 多軸 応 力 の塑 性 変 形 に よ る もの, 焼 き入 れ, 焼 き もど し等 の 熱 処理 に よ る もの, 繰 返 応 力 に よ って 生 ず る残 留 応 力 な ど-に お い て どの 程 度発 生 しそ れ が, X線 に よ る残 留 応 力測 定 値 に どれ だ け の影 響 を及 よぼ す か を調 べ分 類 整 理 し, また, そ の 原 因 を追 究す る こ とは, X線 応 力 測 定 法 の 実用 化 を推 進 す る上 で きわ め て 重 要 で あ る. これ と同 時 に, 材 料 の 種 類 に よ り, こ れ らの 残留 応 力 の挙 動 が どの よ うに変 化 す るか を調 べ る こ と も重 要 で あ る. 本 報 告 で は, こ の種 の 残 留 応 力 の解 明に 関 す る一 連 の研 究 の 第一 段階 と して, 種 々の 炭素 量 を 有 す る炭素 鋼 焼 きなま し材 に, 塑 性 引 張 りを与 えた と きに あ らわ れ る残 留 応 力 をX線 的お よ び巨 視 的 に測 定 して, 両者 の関 連 性 を 求 め, X線 に よ る残 留 応 力測 定 値 に 及 よ ぼ す 微 視 的 残 留 応 力 の影 響 を追 究 せ ん とす る もの で あ る. 2. 実 験 材 料 本研 究 に使 用 した 材料 は, Table 1に 示 す よ うな組 成 の 炭素 鋼 で あ る. 熱 処理 は機 械 仕 上 後, 表 中 の温 度 で 真 空 炉 中 に て1時 間 保持 した の ち炉 中 に て徐 冷 した. 炉 か ら取 り出 した 試 験 片 は, 表 面 の 酸 化 ス ケー ル を王 水 に よ って取 り除い た. 使 用材 料 の うち の一 部 の組 織 写 真 を Photo. 1に 示 す. 3. 実 験 方 法 お よ び実 験 装 置 (I) 実験 方 法 ま ず, 各材 料 の 引張 試 験 を 行 な って, 応 力-ひ ずみ

Table 1 Chemical composition and annealing temperature of test materials

854 平 修 二, 吉 岡 靖 夫

線 図を求め, 残留 応力の測定の ときに試験片に与え る

塑性 ひずみ量を決定 した. 各材料 の伸 びは, 炭素含有

量によって大 きな差があるため, 各材料 の引張最大荷

重時

(引張強度)

のひずみ 量を基準 と して, 残留応力測

定時の塑性 ひずみ量を決定 した. このひずみ を与えた

板状試 験片の残留応力分布をX線 法および薄層除去法

(巨視 的方法) によって測定 した.

(II) X線 による残 留応 力分布測定について

i) 残 留応力分布測定方法X線

によ り残留応力

分布を測 定す る場合は, Fig. 1に 示す板状試験片の中

央部約2×15mm2の

部分の残留応力を測定 した. 試

料内部 の残留応 力は試験片両面 よ り等量の厚 さの表層

を順次腐食 によって除去 して測定を行 なった. この場

合, 表層 除去 による応力解放の影響を考慮せねばな ら

₂₎

ぬので, 著者 らが前 に報告 した方法を用い て補正を行

な った. す なわち, 板厚Hの 材料の 表面か ら深 さa

の部分 の残留応力 σは, その部分のX線 測 定値を σX

とする とき

σ=σX-2/H-2a∫a0σda (1) で あ らわ され る, 表層 除 去 は15%硝 酸 液 を使 用 した. この除 去 に 際 し, 液 温 の上 昇 を 防 ぐた め に, 液 中 に パ イ プ を とお して 常 に水 を流 し, これ と同 時 に液 を 撹拌 した. ii) X線 装 置 測 定 法 お よび 測 定 条件X線 装 置 は ガ イ ガ ー計 数 管 を 用い た. 自動 記 録式 平 行 ビー ム型X線 応 力測 定 装 置 を 使 用, 測 定 方 法 はsin2ψ法 を 採 用 した. これ ら の装 置, 測 定方 法 お よび 測 定条 件 な ど につ い て は. ま とめ て Table 2に 示 す. (III) 巨視 的 残 留 応 力 測 定法 につ い て 巨 視 的 な残 留 応 力 は, 板 の片 面 除去 によ って生 ず る 曲率 の 変化 を 測 定, これ よ り求 めた. 曲 率測 定 にFig. 2の 装 置 を 用 い た, 残 留 応 力計 算式 は次 の もので あ る. σ=E/3l2[(H-a)2dh/da-4(H-a)h+2∫a0hda] (2)

4. 実

験

結 果

(I) 引張 試 験 まず, 残 留 応 力測 定 時 に試 験 片 に与 え るひ ず み量 を 決 定 す るた め 引張 試 験 を 行 な った. 最 大 荷 重 時 (引張 S15C (0.14%C) S45C (0.42%C)

の ひ ず み 量 を 試 験 片 に 与 えた. た とえ ばS15C材 で は, 最 大 ひ ず み 量 が16%で あ るか ら, お の お の4%, 8%の ひず み を試 験 片 に与 え た. (II) 引張 り加 工 後 の 表 面 のX線 的 残 留 応 力 Fig. 3にS15C材 の変 形 前, 4%, 8%お よび16 %の 引張 りひ ず み を与 えた あ との 試 料 表 面 のX線 的 残 留 応 力 を応 力-ひ ず み線 図 と と も に示 す. 表 面 にX線 的 に 約8kg/mm2な い し11kg/mm2程 度 の 圧 縮 残 留 応 力が み られ るが, そ の大 き さ はひ ず み 量 に は あま り 関係 が ない よ うで あ る. (III) 測 定 値 の 信 頼 度 本 研 究 で 測 定 したX線 的残 留 応 力 は 実 験方 法 の 項 で 述 べた よ う に, す べ てsin2ψ法 に よ って 求 めた. そ こ で一 例 と してFig. 4にS15C材 に4%お よ び8% ひ ずみ を 与 えた 場 合の, 表 面 の 残 留 応 力 測 定 の 際 の cosecθ-sin2ψ線 図を 示 す. 測 定 点 は, ほぼ 一 直 線 上

Fig. 2 Curvature gage for residual stress measurement

Table 2 Measuring apparatus, method and condition of stress measurement by X-ray method

Table 3 Results of tension test

Fig. 3 Stress-strain

diagram and X-ray

re-didual stresses in the specimen surface

due to stretching

of 0.14% carbon steel

856 平 修 二, 吉 岡 靖 夫 に の り, 測 定 値 自体 の 信頼 度 が 充 分 に高 い こ とを示 し て い る. (IV) 引 張 加工 後 の表 面 の 残 留応 力分 布 X線 的残 留 応 力 と巨 視 的残 留 応 力 を比 較 検討 す るの が 本 研 究 の 目的 で あ るが, X線 法 で は薄 層 除 去 法 に比 較 して測 定 面積 が 非 常 に 小 さい (本 研 究 で はX線 法 が 2×15mm2, 薄 層 除 去 法 で は20×100mm2). した が って 測 定 条 件が 相 当 に異 な り, 両 測 定値 を直 接 比 較 す るた め に は, X線 的測 定 値 が 同 一平 面 内 のい ず れ で も 同 じ値 で あ る とい う仮 定 が 必 要 で あ る. そ こでS55C 材 の3%ひ ず み の ものの 試 料 表 面 の残 留 応 力 をX線 法 に よ って 測 定 して, 上 記 仮 定 が 成 立 す るか 否か を 検 討 した. この 測 定 結 果 をFig. 5に 示 す. 引張 加 工 前 の もの で は, ほ ぼ均 一 分布 を してい る とみ られ るが, 3 %加 工 後 の も ので は, 不 均一 分 布 をし て, この場 合測 定 値 中 の 最 大値 と 最 小値 の差 は約4kg/mm2と な っ てい る. な お この際, 同 一 場所 で の測 定 値 の 再現 性 は 非 常 に よ く, 分 布 を検 討 す る上 で の 問題 はほ とん どな か った. この結 果 は, 上 記 仮 定 が この よ う な一 様 引張

Fig. 4 Examples of cosecθ-sin2ψ diagram for stress measurement by X-ray method

Depth from surface a (mm) (a)

Depth from surface a (mm) (b)

X線 によ る金属材料の残 留応力 に関す る研究

857

りの場合で も成立せ ず, 巨視的測定値 と対応 させ る場

合, X線 的測定値 の不均一性について常に考慮をは ら

う必要性 を示 している.

(V)

残留応力分布

Fig. 6に 引張塑性変形 を与 えた あとの 残留応力分

布 をX線 的お よび巨視 的に測定 した結 果を示す. この

図中応 力解放の影 響を補正 していないX線 的残留応力

σXに着 目す る. もしσXが 巨視的残留応力のみか ら成

Fig. 6 Residual stress distributions in the stretched plate specimens measured by the X-ray and the mechanical methods

Depth from surface a (mm) (d)

Depth from surface a (mm) (e)

Depth from surface a (mm) (f)

Depth from surface a (mm)

(g)

Depth from surface a (mm) (h)

Depth from surface a (mm) (i)

858 平 修 二, 吉 岡 靖 夫 る もの で あれ ば, 表 層 を 両 側 か ら 除去 して い く こ とに よ って, 中 心で 応 力 は0に な るべ きで あ る. しか し実 験 結 果 は この 条件 を満 足 してお ら ず, 測 定 値 が 巨視 的残 留 応 力以 外 の残 留 応 力 を 含 んで い る こ とを 示 してい る. この た め, 応 力 解 放 の影 響 の補 正 は, (1) 式 に σX を そ の ま ま代 入 して もで きない. そ こで正 しい 補 正 が 行 な え る よ う に, 中 心 部 にお け る σXの 漸 近 線 を 図の 上 か ら求 め これ を 基 準 線 応 力 (Base Line Stress) と し σX・Bにで あ らわ し, (1) 式 の σXの 代 りに(σX-σX・B) を 代 入 して 応 力解 放 の 影 響 を 補 正 し, これ を σX・corr と した. この σX・Bの 値 は 炭 素 量 の 少 ない も のか ら 多い もの へ と順 次圧 縮 側 に移 る傾 向 が あ る. し か し, 同一 材 料 で加 工 度 の違 い は あ ま り この値 に影 響 を 与 え ない よ うで あ る. Fig. 7は これ を ま と めた もの で あ る. 一 方, この 基 準 線応 力 を 中心 とす るX線 測 定 値 と巨 視 的測 定 値 を比 較 す る と, X線 的 測 定値 の方 は, 表 面 付 近 で 多少 ば らつ きが 大 きい が, 一 応 内部 へ か けて の 変 化 は対 応 して い る もの とみ られ る. しか し, 巨視 的 測 定 値 の 方 は, 中 心部 で再 び圧 縮 側 へ 移 ってい る もの もあ る. また, 表 面 の 圧 縮 残留 応 力 は, 巨 視 的測 定値 で は, 炭素 量 が 多 く な るに した が っ て小 さ くな る傾 向が あ り,3) 表 面効 果 は炭 素 量 に 関係 が あ る もの とみ られ る. 5. 考 察 (1) X線 的 測 定 値 の 不均 一性 につ いて Fig. 5は, 一 様 引 張 りの よ うな 一 応 均 一 と考 え ら れ る変形 に よ って 発 生 す る残 留 応 力 で も, 局 部 的 にみ た 場 合 は, 非 常 に 不 均一 で あ る こ とを 表 わ してい る. 巨 視 的 な残 留 応 力 測 定 で は, 同一 平 面 内 で 残留 応 力 は 均 一 で あ り, しか も, 深 さ方 向 に な め らか に 変 化 す る との 仮 定 の も とに測 定 が 行 な われ てい る. この た め, X線 法 とは測 定 条 件 が 異 な り, 測 定 値 の 比 較 を す る場 合 には 常 に不 均 一 性 に 対 す る考 慮 が必 要 で あ る. た だ, 同一 平 面 内で 残 留 応 力一 定 の仮 定 はX線 法 に お け る測 定 面 積 を 巨視 的 測 定 法 と同 じに拡 大 す る こ と に よ って, 一 応満 足 で き る もの と考 え る. この 場 合, X線 照 射 面 積 の拡 大 は限 度 が あ るので, 試 料 を往 復 あ るい は 回転 させ る必 要 が あ る. しか し, 本研 究 の よ う に, カ ウ ンター 法 を使 う場 合 には, 検 出部 の 時 定 数 が 往 復 速 度 に関 係 して, こ の速 度 を で きる だ け早 くす る 必 要 が あ り, 機 構 が複 雑 に な るの で, ここで は採 用 し な なか った が 今 後 の研 究で は, この 点 につ い て の 考 慮 が 必 要 で あ ろ う. (II) 残 留 応 力 分 布 に つ い て 金 属 材 料 に 塑 性 引張 また は塑 性 圧 縮 を与 えた と き, 表面 の残 留 応 力 をX線 的 に測 定 す る と, 塑 性 引 張 りの 場 合 に は圧 縮 残留 応 力, 塑 性 圧 縮 の 場 合 に は引 張 残 留 応 力 が 生 ず る こ とは以 前 よ り多 くの 研 究者 に よ って 報_4)∼7) 告 され て い る. しか し, この 残 留 応 力 が 巨視 的 残 留 応 力 その もの で あ るか 否か の 判 定 は, は っ き りと は述 べ られ てい な い. この 点 に関 して 西 原 お よ び 著者 の 一 人 は, 軟 鋼 お よ び アル ミニ ウムに 塑 性 引張 りを加 え た あ との残 留 応 力 をX線 的お よ び機 械 的 に測 定 して 良い 一 3) 致 を 見 てい る. 8)9) しか し, この結 果 に反 す る研 究 も2, 3み られ, ま た 巨視 的残 留 応 力 で あ るか 否か の 判 定 は一 がい につ け1₀₎ られ ない と述 べ る もの も あ る. しか しな が ら これ らの 研 究 は10年 ない し20年 以 上 も前 に 行 な われ た もの が 多 く, 測 定 方 法, 測 定精 度 に関 して 不 明 の 点が 多 く, また 使 用 材 料 もま ち ま ちで あ るの で 明確 な結 論 がつ け られ に くい もの と考 え る. 最 近 で は, Macherauch らが, この 問 題 を系 統 的 に 取 り上 げ て い る. そ う して, 0.4%以_{11) 12)} 上 の 炭素 を含 む 炭素 鋼 や, 低 炭 素 量 で も合金 鋼 で は, X線 測 定 値 と巨 視 的残 留 応 力 とは 一 致 しない と述 べ て い る. 本 研 究 の 結 果 も上 述 の結 果 とほ ぼ 同 じ傾 向が 示 され てい るが, 0.14%炭 素 鋼 で もX線 測 定値 は 巨視 的残 留 応 力 をそ の まま 表 わ してい ない. す な わ ち 引張 塑 性 変 形 を 与 えた あ とに 生 ず る残 留 応 力をX線 的 に測 定 して も, そ の ま まで は 巨視 的残 留 応 力 とは 見 な され ず, 実 験 結 果 の項 で 述 べ た 基 準 線 応 力 の概 念 を 導 入 して, 巨 視 的 残留 応 力を 測 定 値 か ら分 離 す る必 要 が あ る. これ ら の実 験 結 果 に つい て は従 来 か ら定性 的 に は次 の よ うな考 察 が 行 な わ れ てい る. 炭 素鋼 焼 な ま し材 の組 織 は フ ェ ラ イ トとセ メ ンタ イ トの 二相 か ら成 って い る. X線 に よ る応 力測 定 で は,

X線 による金属材料の残留応力に関す る研究

859

え方 は, 炭 素 量 の 多 い材 料 の 基 準 線 応 力 (これ が フ ェ ライ ト相 の 有 す る相 応 力 と 考 え られ る) が 大 き くな る ことか ら も次 の よ うに考 え られ う る. 今 試 料 内で の フ ェ ラ イ ト相 の 占 有 面積 をSF, セ メ ン タイ ト相 の そ れ をSCと し, 引 張 塑 性 変形 に よ って 生 じた 相 応 力 を そ れ ぞれ σF, σCと す る と, これ らの 残 留 応 力 の 平 衡 条件 はSCσC+SFσF=0で あ る. 炭 素 量 が 多 くな る と, セ メ ンタ イ トが 増 加 す るた め, SC が大 き くな り当 然 σFは 大 き くな る. す なわ ち相 応 力 の存 在 に よ って この現 象 が 一 応 説 明 され 得 る. この 残 留 応 力 発 生 の機 構 を 図式 的 にFig. 8に 示 す. (a) は 表 面 効 果 に よ って生 ず る 巨視 的 残 留 応 力 を, (b) は相 応 力 σFと σCの 発生 を, (c) で は σMと σFお よび σCの 重 畳 を 表 わ す. X線 的 に は, σM+σFが 測 定 さ れ てい る もの と考 え られ てい る. しか しな が ら, この よ うな 考 え 方 は, Photo. 1に 示 す よ うにS15C材 で は, そ の 組 織 は ほ とん ど フ ェ ラ イ トよ りな って い る に もか か わ らず, 基 準線 応 力 が4 ∼5kg/mm2も あ る こ とか ら, 全 面 的 に適 用 す る と矛 盾 を生 ず る. 前 記, Macherauch ら の研 究 で も, 比 較 的炭 素 量 の 少 な い もので も, わ ず か の 量 のCr, Mn, Moな どが 添加 され る と, 基 準 応 力 が 著 し く増 加 す る 12) こと を示 して い る. これ ら の結 果 よ り考 え て, 不 一 致 の原 因が 炭 素 量 に の み原 因す る と考 え るの は妥 当で は ない. 本 研 究 で も, S15C材 はTable 1に 示 す よ う にCrが0.25%と ほ か の 材 料 に 比 較 して 多い こ とな ど も原 因 の一 つ と して考 慮 す べ きで あ ろ う. この よ うに, X線 的残 留 応 力 と巨 視 的残 留 応 力 との 不 一 致 の 原 因 は種 々の 因子 が 複 雑 に 関係 す る もの と考 え られ, 現 段階 で は そ の完 全 な 原 因 の追 究 は 困難 で あ るが, 今 後 さ らに原 因が 解 明 され ね ば な ら ない.

しか しなが ら, 基準線応力の考え方を用いれば, 一

応X線 的測定値 を巨視的残留応力に換 算す ることが可

能であ る. この場 合, 中心部では少な くその変化の傾

向が異 なるが, これ は基準線応力を断面 内一様 と した

ことに起 因す るもの と考え る. 実際には表面効果のた

めに一様 にはな らない と考え られ るが, 簡単 に補正が

行 えないので一様 と考 えた. なお, この測定値か らの

13) 巨視 的 残 留 応 力 を 分離 す る方 法 と して は, 辛 島 らに よ る方 法 もあ るが, 大体 の 目安 を 支 え る に は本 法 で 充 分 で あ る と考 え る. この よ うな 炭素 鋼 焼 なま し材 の一 様 引張 りの 場 合 で は, X線 に よ って測 定 した 残 留 応 力 を その まま 巨 視 的 残 留 応 力 と考 え る こ と は妥 当 で は ない. しか し, 著者 2) らが 前 報 で 報 告 した よ うに, 熱 応 力 に よ って 発 生 す る 残 留 応 力 の 場 合 に はX線 測 定値 は ほ ぼ 巨視 的 残 留 応 力 と考 え られ る. よ って この 例 の よ うな不 一 致 が み られ るの は, 残 留 応 力 の如 何 な る発生 機 構 に関 係 が あ るか を, 原 因 追 究 と と もに調 べ る必 要 が あ る. 6. 結 論 0.14%か ら1.00%ま で の 炭 素 を含 む炭 素 鋼 焼 な ま し材 に 一様 塑性 引張 りを 与 え 除 荷 した 際 にあ らわ れ る 残 留 応 力 をX線 的 お よ び 巨視 的 に測 定 した と ころ 次 の よ うな 結論 を得 た. (1) 引張 変 形 後 の 試 料 表 面 に は圧 縮 残 留 応力 が生 じ るが, そ の 大 きさ は, 同 一材 料 で は変 形 ひず み 量 に はあ ま り関係 が ない よ うで あ る. (2) X線 的測 定 値 の 精 度 は, sin2ψ法 で 測 定 すれ ば 充 分 満 足 のい く値 が 得 られ る. (3) X線 に よ って 試 料 表 面 で の残 留 応 力 分 布 を局 部 的 に 測 定 してい く と, 引張 変形 後 で はか な り不均 一 で あ り, この値 を も って 巨 視 的残 留 応 力 と比 較 す る と きに は, 常 に ば らつ きに 対 す る考 慮 を必 要 とす る. (4) X線 的 測 定 値 は, 試 料 表 面 お よび 中 心部 とも, 炭 素 量 が 多 くな る に した が って圧 縮 側 へ 大 き くな り, 巨 視 的 残留 応力 の み を 表 わ してい ない. (5) (4) で 述 べ たX線 的測 定 値 と巨 視 的 残 留 応力 との 対 応 は, 中心 部 の 残 留 応 力 を測 定 して, この測 定 値 を も とに して, X線 的 残留 応 力を 巨視 的 残留 応 力 に 換 算 してか ら行 な う必 要 が あ る. (6) (4) で述 べた 現 象 の 原 因 は従 来 か ら考 え られ て い る相 応 力 の考 え 方 の み で は 完全 に説 明 を す る こ と が 困 難 で あ り, 種 々の 因子 が 複雑 に 関連 して 生 ず る も の と考 え られ, 今 後 この 点 に 対 す る解 明が 必 要 で あ る. Fig. 8 Schematic diagram of residual

stress distribution a) Macroscopic residual stress

b) Qhase stress σF: residual stress in ferrite

crystals

σO: residual stress in cementite

crystals

c) Superposition of these stresses

参

考

文 献

1) た と えば, 平, 有 間, 材 料 試 験, 11, 651 (1962) 2) 平, 吉 岡, 材 料 試 験, 11, 675 (1962)

3) T. Nishihara and S. Taira, Mem. Fac. Eng. Kyoto Univ., 12, 90 (1950)

860 平 修 二, 吉 岡 靖 夫

4) F. Bollenrath et al, Z.V.D.I., 83, 129 (1939) 5) S.L. Smith and W.A. Wood, J. Inst. Met., 67, 315

(1941)

6) S.L. Smith and W.A. Wood, Proc. Roy. Soc., 182, 404 (1944)

7) L.G. Finch, Nature Lond., 163, 402 (1949)

8) H. Neerfeld, Bd. Trade Tech. Inform. Docum.

Unit. Libr. Ref. F.D. 1281, 47 (1947)

9) N.N. Davidenkov and M.N. Timofeeva, J. Tech. Phys. U.S.S.R., 16, 283 (1946)

10) G.B. Greenough, Progress in Metal Phys, 3 (1952) 11) K. Kolb, and E. Macherauch, Materialpruf., 4, 300

(1962)

12) K. Kolb, and E. Macherauch, Materialpruf., 4 369 (1962)