疲労破壊のプロセスと疲労限度向上方法

摘要

現在，自動車や航空機の分野では，高性能化，環境問題や省エネルギーに関連して，疲労限度の向上が強く求められている。 一般に，機械要素の疲労限度向上法としては，次の3方法が良く知られている。 ①表面粗さを小さくして，表面での応力集中を小さくする。②材料の硬さHVを最適値（HV≒400～600）とする。 ③表面近傍に大きな圧縮残留応力を導入する。上記①は，極めて妥当な方法であり，現時点では，表面粗さを小さくするために細心の注意が払われている。 上記②も実験事実に基づく合理的なものである。 現時点では，自動車用歯車やばねの硬さは，それぞれ700HVあるいは600HVにも達している。 HVがある程度までは，HVと疲労限度Δσ_wとの間に比例関係があるものの，それ以上ではHVが増大してもΔσ_wが増大しないのみならず，逆に低下することが報告されている。その原因は，介在物や残留オーステナイトによるものであると言われている。 そのために，HVを更に向上させることは好ましくないとされている。 上記③は一般的に採用されている方法である。その目的で，ショットピーニングが多用され，大きな成果を上げている。