Fatigue Limit Estimation Based on Dissipated Energy Measurement for Shot Peened SUS 316L Steel

Abstract

近年,機器の軽量化や,コンパクト化,製品寿命向上 の要求により,厳しい使用条件に耐えうる材料強度の向 上のために表面処理が構造部材に施されている.金属材 料の表面改質処理法の一つとして,ショットピーニング 処理が広く用いられている.ショットピーニング処理と は,ショットと呼ばれる投射材を金属材料表面に投射す ることで圧縮残留応力および加工硬化を与えることによ り母材の疲労限度を向上させる手法である.同手法につ いては疲労限度の上昇要因である圧縮残留応力,加工硬 化と同時に,疲労限度の低下要因である表面粗さや圧痕 も付与されてしまうため,疲労寿命が向上する一方で, 処理条件によっては逆に低下するという報告がある . そこで,ピーニング処理を行った表面改質材に対して迅 速かつ簡易に疲労限度の推定を行うことができれば,有 用なツールとなり得る. これまでのピーニング材に対する疲労特性の評価法と して,村上ら は圧痕を介在物と等価と考え,最大圧痕 部の投影面積から疲労限度を推定する√ パラメータ モデルと基地組織の硬さおよび圧縮残留応力から複合的 に疲労限度予測をした結果を述べている.また三林ら は疲労き裂進展解析を基礎とした破壊力学的観点から疲 労限度を推定している.政木ら は圧縮残留応力および 半価幅硬度分布と応力拡大係数を考慮して,ハードショ ットピーニングされた SUS316L 鋼の内部き裂起点の疲 労限度を推定している.このようにピーニング材に対し て種々の疲労限度推定法が考案されてきた. 一方で近年,散逸エネルギ測定に基づく疲労限度推定 法が注目されている.この手法は測定対象が繰返し負荷 を受けた場合に放出される散逸エネルギに起因する不可 逆発熱成分を赤外線サーモグラフィにより測定し,様々 な大きさの応力振幅に対する散逸エネルギの変化から疲 労限度を評価する手法である.著者ら ~ は,これまで に,炭素鋼 S45C やオーステナイト系ステンレス鋼に対 する本疲労限度推定法の適用性,さらには散逸エネルギ と疲労損傷メカニズムの関係について明らかにしてきた. 本報では,ショットピーニング処理を施した SUS316L 鋼試験片に対して,散逸エネルギに基づく疲労限度推定 法を適用し,表面改質材に対する本疲労限度推定法の適 用性について検討を行った.