JP2012215397A - 加工仕上がりに基づく疲労特性の推定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の加工仕上がりを有する機械部品の低サイクル域における疲労寿命を簡便に評価できる加工仕上がりに基づく疲労強度推定方法及びその装置を提供する。
【解決手段】リファレンス材の修正グッドマン線図を作成しておき、他方、疲労強度と硬さとの関係式を求めると共に、疲労強度と粗さとの関係式を求めておき、機械部品の表面加工層の残留応力σ_resと硬さＨｖと粗さＲａとを測定した後、硬さＨｖを用いて疲労強度と硬さとの関係式から硬さ係数αを求めると共に、粗さＲａを用いて疲労強度と粗さとの関係式から粗さ係数βを求め、次に、残留応力σ_resを、機械部品に作用する平均応力σ_mと共に修正グッドマン線図に入力して、残留応力作用時の疲労強度Δε_tを求め、求めた残留応力作用時の疲労強度Δε_t,resに硬さ係数αと粗さ係数βとを乗算して機械部品の疲労強度Δε_t,wrkを求める。
【選択図】図２

Description

本発明は、機械加工や表面処理された機械部品の疲労特性をその表面性状から推定する方法及びその装置に係り、特に、リファレンス材の疲労特性に基づいて、機械部品の表面性状とリファレンス材の表面性状とから機械部品の疲労特性を推定する加工仕上がりに基づく疲労強度推定方法及びその装置に関するものである。

機械加工や表面処理（例えば、ショットピーニング、浸炭、窒化など）によって、機械部品の表面に形成される加工層は、その部位の疲労強度に著しい影響を与えることが知られている。

疲労とは、材料に繰返し負荷を加えたとき、静的な破壊強度よりも充分小さい場合でも、ある繰返し数の後に材料内に割れが発生し、これが成長して破壊に至る現象のことを言う。材料に作用した応力（またはひずみ）と、破断繰返し数の間には、図４に示すように両対数で直線関係があり、これをＳＮ線図と呼ぶ。

一般に、加工によって疲労強度に影響を与える因子として、表面の凹凸（粗さ）、表面加工硬化層、表面残留応力が挙げられる。従来、これらの表面性状から疲労強度を評価する方法は、いくつか提案されてきた。

例えば、非特許文献１では、表面粗さ、表面硬さ、表面残留応力等を考慮して、評価対象となる機械部品の疲労限を予測する方法が提案されている。なお、一般に、１０⁷サイクルまで繰返し負荷を加えても破壊を生じない限界の応力（またはひずみ）を、疲労限と呼ぶ。

非特許文献２では、表面粗さ、表面硬さ、表面残留応力等を考慮して、割れ（き裂）がどのように進展するかを予測し、疲労強度を予測する方法が提案されている。

村上敬宜、小林幹和、牧野泰三、鳥山寿之、栗原義昭、高崎惣一、江原隆一郎、「ばね鋼の疲労強度に影響を及ぼす介在物、ショットピーニング、脱炭層、微小表面ピットの総合的評価」、ばね論文集、３９号、１９９４年、ｐｐ．７−１６ 高橋文雄、丹下彰、小野芳樹、安藤柱、「ばね鋼の切欠き疲労強度予測」、ばね論文集、５１号、２００６年、ｐｐ．９−１５

ところで、疲労強度（疲労寿命）を考慮した設計では、疲労限となる１０⁷サイクルよりも短い低サイクル域（例えば、１０⁴サイクル）での疲労強度の評価が必要となる場合がある。

しかし、非特許文献１では、疲労限（１０⁷サイクルでの疲労強度）のみを対象とした評価法であるため、このような低サイクル域での疲労強度を評価することはできない。

また、非特許文献２では、割れ（き裂）が最初からある状態での評価法であるため、低サイクル域での疲労強度を十分に評価することはできない。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、任意の加工仕上がりを有する機械部品の表面性状から、低サイクル域における疲労寿命を評価することができる加工仕上がりに基づく疲労強度推定方法及びその装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、機械加工や表面処理によって表面加工層が形成された機械部品の疲労強度を推定する方法において、前記機械部品と同じ材料で作製したリファレンス材のＳＮ線図を取得して、そのＳＮ線図から求めた疲労強度と、前記リファレンス材の引張強度とから修正グッドマン線図を作成しておき、他方、前記機械部品の表面加工層を模して表面硬化させた試験片のＳＮ線図を取得して、その試験片の疲労強度と硬さとの関係式を求めると共に、前記機械部品の表面加工層を模して表面粗さを有する試験片のＳＮ線図を取得して、その試験片の疲労強度と粗さとの関係式を求めておき、前記機械部品の表面加工層の残留応力と硬さと粗さとを測定した後、前記機械部品の表面加工層の硬さを用いて前記疲労強度と硬さとの関係式から硬さ係数を求めると共に、前記機械部品の表面加工層の粗さを用いて前記疲労強度と粗さとの関係式から粗さ係数を求め、次に、前記機械部品の表面加工層の残留応力を、前記機械部品に作用する平均応力と共に前記修正グッドマン線図に入力して、残留応力作用時の疲労強度を求め、求めた残留応力作用時の疲労強度に前記硬さ係数と前記粗さ係数とを乗算して前記機械部品の疲労強度を求める加工仕上がりに基づく疲労強度推定方法である。

前記疲労強度と硬さとの関係式は、下式
α＝Δε_t／Δε_t,ref
＝１＋（Ｈｖ−Ｈｖ_ref）／ｍ×Ｈｖ_ref ・・・（１）
但し、α：硬さ係数
Δε_t：機械部品の疲労強度
Δε_t,ref：リファレンス材の疲労強度
Ｈｖ：機械部品の表面硬さ
Ｈｖ_ref：リファレンス材の表面硬さ
ｍ：材料定数
により表されてもよい。

前記疲労強度と粗さとの関係式は、下式
β＝Δε_t／Δε_t,ref
＝ａ＋ｂ×ｌｏｇＲａ （Ｒａ＞１０^(1-a)/b）
＝１ （Ｒａ≦１０^(1-a)/b） ・・・（２）
但し、β：粗さ係数
Δε_t：機械部品の疲労強度
Δε_t,ref：リファレンス材の疲労強度
ａ：材料定数
ｂ：材料定数
Ｒａ：粗さ（機械部品表面）
により表されてもよい。

また本発明は、機械加工や表面処理によって表面加工層が形成された機械部品の疲労強度を推定する装置において、前記機械部品と同じ材料で作製したリファレンス材のＳＮ線図を取得して、そのＳＮ線図から求めた疲労強度と、前記リファレンス材の引張強度とから修正グッドマン線図を作成しておく修正グッドマン線図作成部と、前記機械部品の表面加工層を模して表面硬化させた試験片のＳＮ線図を取得して、その試験片の疲労強度と硬さとの関係式を求めると共に、前記機械部品の表面加工層を模して表面粗さを有する試験片のＳＮ線図を取得して、その試験片の疲労強度と粗さとの関係式を求めておき、前記機械部品の表面加工層の残留応力と硬さと粗さとを測定した後、前記機械部品の表面加工層の硬さを用いて前記疲労強度と硬さとの関係式から硬さ係数を求めると共に、前記機械部品の表面加工層の粗さを用いて前記疲労強度と粗さとの関係式から粗さ係数を求め、次に、前記機械部品の表面加工層の残留応力を、前記機械部品に作用する平均応力と共に前記修正グッドマン線図に入力して、残留応力作用時の疲労強度を求め、求めた残留応力作用時の疲労強度に前記硬さ係数と前記粗さ係数とを乗算して前記機械部品の疲労強度を求める疲労強度推定部と、を備える加工仕上がりに基づく疲労強度推定装置である。

本発明によれば、任意の加工仕上がりを有する機械部品の表面性状から、低サイクル域における疲労寿命を評価することができる加工仕上がりに基づく疲労強度推定方法及びその装置を提供できる。

本発明の一実施の形態に係る、加工仕上がりに基づく疲労強度推定装置の構成を示す概要図である。 本発明の一実施の形態に係る、加工仕上がりに基づく疲労強度推定方法を示すフロー図である。 表面粗さと粗さ係数との関係を示す図である。 ＳＮ線図を示す図である。 修正グッドマン線図を示す図である。 材料の降伏現象による平均応力の緩和を説明する図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面に基づき説明する。

まず、本実施の形態に係る加工仕上がりに基づく疲労強度推定方法に用いるための疲労強度推定装置について説明する。なお本願明細書において「疲労強度」を定義する「疲労」とは、材料に割れが生じた状態、その材料に破損が生じた状態、さらに材料に破断が生じた状態など、の種々の状態を想定してよい。望ましくは、疲労強度を推定する対象物の、実用上で問題となる大きさの割れ（き裂）が生じた状態を「疲労」と想定するのがよい。

図１は、加工仕上がりに基づく疲労強度推定装置の構成を示す図である。

図１に示すように、疲労強度推定装置１１は、リファレンス材特性入力部１５と設定疲労負荷入力部１６と表面パラメータ入力部１７と材料定数入力部１８とからなる入力部１２と、リファレンス材特性記憶部１９と設定疲労負荷記憶部２０と修正グッドマン線図作成部２１と修正グッドマン線図記憶部２２と表面パラメータ記憶部２３と材料定数記憶部２４と疲労特性推定部２５と推定結果記憶部２６とからなる解析部１３と、推定結果出力部２７からなる出力部１４と、を備える。

リファレンス材特性入力部１５には、機械部品と同じ材料で作製したリファレンス材を用いて行う疲労試験の結果（ＳＮ線図）と、リファレンス材の引張特性（降伏応力および引張強さ）とが入力され、入力されたデータはリファレンス材特性記憶部１９に記憶される。

設定疲労負荷入力部１６には、評価対象となる機械部品に作用する疲労負荷の平均応力と、その繰返し数との設定値が入力され、入力された平均応力と繰返し数は設定疲労負荷記憶部２０に記憶される。

表面パラメータ入力部１７には、仕上げ加工により機械部品の表面に形成された表面加工層の残留応力と硬さと粗さとが入力され、入力された残留応力と硬さと粗さとは表面パラメータ記憶部２３に記憶される。

材料定数入力部１８には、疲労特性を推定するために予め求められた種々の材料定数が入力され、材料定数記憶部２４には、その種々の材料定数が記憶される。

修正グッドマン線図作成部２１は、リファレンス材特性記憶部１９に記憶されるリファレンス材のＳＮ線図と設定疲労負荷記憶部２０に記憶される疲労負荷の繰返し数とを読込み、設定された繰返し数に対応する疲労強度（全ひずみ範囲）をＳＮ線図から求めると共に、リファレンス材特性記憶部１９に記憶されるリファレンス材の引張強さを読込み、その引張強さと求めた全ひずみ範囲を応力に換算し修正グッドマン線図を作成する。

このとき、修正グッドマン線図作成部２１は予めリファレンス材特性記憶部１９からリファレンス材の降伏応力を読み込んでおき、リファレンス材に作用する疲労負荷の最大応力が降伏応力を超えるときには、後述するように材料の降伏現象による平均応力の緩和（シェイクダウン）を考慮して、修正グッドマン線図を作成する。

修正グッドマン線図作成部２１が作成した修正グッドマン線図は、修正グッドマン線図記憶部２２に記憶される。

疲労特性推定部２５は、修正グッドマン線図記憶部２２に記憶される修正グッドマン線図と、設定疲労負荷記憶部２０に記憶される平均応力と、表面パラメータ記憶部２３に記憶される残留応力とを読込み、これらから機械部品の残留応力作用時の疲労強度を求める。

さらに疲労特性推定部２５は、表面パラメータ記憶部２３に記憶される機械部品の表面加工層の硬さおよび粗さと、材料定数記憶部２４に記憶される種々の材料定数とを読込み、これらパラメータと、予め疲労特性推定部２５が記憶している、疲労強度と硬さとの関係式および疲労強度と粗さとの関係式とから、硬さ係数および粗さ係数を求めると共に、求めた硬さ係数と粗さ係数とを、残留応力作用時の疲労強度に乗算して、機械部品の疲労強度を求める。

疲労特性推定部２５が求めた疲労強度は、推定結果記憶部２６に記憶される。

推定結果出力部２７は、推定結果記憶部２６に記憶された疲労強度を、ディスプレイなどの表示器に出力する。

次に、本実施の形態に係る加工仕上がりに基づく疲労強度推定方法の推定手順について、疲労強度推定装置１１の動作フローと共に詳述する。

図２および図３に示すように、まずステップＳ２１において、評価対象となる機械部品と同じ材料を用いたリファレンス材（ＲＥＦ材）のＳＮ線図と引張特性（降伏応力σ_yおよび引張強さσ_B）とを求め、これらをリファレンス材特性入力部１５に入力する。リファレンス材は、機械部品と同じ材料で作製した後、鏡面加工と化学研磨処理などにより、表面粗さと表面残留応力ができるだけ小さくされると共に、表面硬さが材料固有の値となるように仕上げ加工される。なお本実施の形態では、疲労負荷の最大応力と最小応力の比が０となる（すなわち、最小応力が０である）片振り疲労試験により、各種ＳＮ線図を作成する。このようにすると、後述の修正グッドマン線図を簡便に作成することができるが、本発明は疲労試験の疲労負荷の形態を特に限るものではなく、例えば疲労負荷の最大応力と最小応力の比が−１となる（すなわち、最大応力と最小応力が等しく、かつそれらの平均応力σ_mが０となる）両振り疲労試験を用いることもできる。

次に、ステップＳ２２では、後述する疲労強度と硬さの関係式と、疲労強度と粗さの関係式とに入力するための材料定数ｍ、ａ、ｂを材料定数入力部１８に入力し、入力された材料定数ｍ、ａ、ｂは材料定数記憶部２４に記憶される。

材料定数ｍは、機械部品の表面加工層を模して、機械部品と同じ材料を用い、硬化加工（例えば、ショットピーニング、浸炭、窒化など）を行った種々の硬化試験片の表面硬さＨｖと疲労試験結果と、リファレンス材の表面硬さＨｖ_refと疲労試験結果とを基に、下式（１）
α＝Δε_t／Δε_t,ref
＝１＋（Ｈｖ−Ｈｖ_ref）／ｍ×Ｈｖ_ref ・・・（１）
但し、α：硬さ係数
Δε_t：機械部品の疲労強度
Δε_t,ref：リファレンス材の疲労強度
Ｈｖ：機械部品の表面硬さ
Ｈｖ_ref：リファレンス材の表面硬さ
ｍ：材料定数
で表される関係で回帰式を作成することにより求められ、機械部品の表面硬さＨｖおよびリファレンス材の表面硬さＨｖ_refを用いて直線関係で表される。

また材料定数ａ、ｂは、機械部品の表面加工層を模して、機械部品と同じ材料を用い、図３に示すように、種々の粗さを有する試験片の表面粗さＲａと、リファレンス材の疲労試験結果とを基に、下式（２）
β＝Δε_t／Δε_t,ref
＝ａ＋ｂ×ｌｏｇＲａ （Ｒａ＞１０^(1-a)/b）
＝１ （Ｒａ≦１０^(1-a)/b） ・・・（２）
但し、β：粗さ係数
Δε_t：機械部品の疲労強度
Δε_t,ref：リファレンス材の疲労強度
ａ：材料定数
ｂ：材料定数
Ｒａ：粗さ（機械部品表面）
で表される関係で回帰式を作成することにより求められる。なお、図３では、各粗さを有する試験片の、所定の繰返し数（図３では１．０×１０⁴、５．０×１０⁴、１．０×１０⁵）における疲労強度Δε_tの、リファレンス材の疲労強度Δε_t,refに対する比を、試験片の有する粗さＲａの対数で整理したものを表しており、任意の粗さを有する試験片のリファレンス材に対する疲労強度比（すなわち、粗さ係数β）は、所定の粗さＲａ以上において、直線関係を示す。また所定の粗さ以下では、粗さは疲労強度に寄与しなくなるので、疲労強度比（すなわち、粗さ係数β）は１となる。

任意の粗さを有する試験片は、リファレンス材を任意の条件で加工して作製した試験片の表面を化学研磨したり、加工後に応力除去焼鈍するなどして、試験片表面に残留応力や加工硬化層を生じさせないように作製する。また硬化試験片は、リファレンス材から作製した試験片の表面をひずみ加工や研削加工後に鏡面研磨するなどし、表面粗さができるだけ小さくなるように作製する。また、表面硬さＨｖ、Ｈｖ_refは超マイクロビッカース硬度計などを用いて測定し、試験片表面のビッカース硬さを求める。また、表面粗さＲａはプローブ走査式の表面粗さ測定機などを用いて測定し、試験片表面の算術平均粗さを求める。

求まったｍ、ａ、ｂは、後述するように、式（１）および式（２）に入力することで、リファレンス材の疲労特性から、機械部品の疲労特性を推定するための硬さ係数αと粗さ係数βを求めるためのものである。

なお、材料ごとに予め材料定数を求めて入力しておき、これをデータベース化しておくと、より低コストに機械部品の加工仕上がりに基づく疲労特性を推定できるため、好適である。

しかる後、ステップＳ２３において、評価対象である機械部品の表面加工層（すなわち、機械部品表面）の残留応力σ_res、硬さＨｖ、粗さＲａを測定する。残留応力σ_resの測定には、微小部Ｘ線応力測定装置を用いることができる。測定された残留応力σ_res、硬さＨｖ、粗さＲａは表面パラメータ入力部１７に入力される。

さらにステップＳ２４では、評価対象である機械部品に作用する疲労負荷の平均応力σ_mと、その繰返し数Ｎｆとを設定すると共に、これらを設定疲労負荷入力部１６に入力し、入力された平均応力σ_mおよび繰返し数Ｎｆは設定疲労負荷記憶部２０に記憶される。

次に、ステップＳ２５では、修正グッドマン線図作成部２１が、リファレンス材特性記憶部１９に記憶されるリファレンス材のＳＮ線図と、設定疲労負荷記憶部２０に記憶される繰返し数Ｎｆとを読込み、図４に示すように、繰返し数Ｎｆに対応する疲労強度Ｓ（ここでは、疲労強度Δε_t,ref）をＳＮ線図から求める。

さらに修正グッドマン線図作成部２１は、ステップＳ２６において、リファレンス材特性記憶部１９から読み込んだリファレンス材の降伏応力σ_yおよび引張強さσ_Bと、求めておいた疲労強度Δε_t,ref（より詳細には、片振り疲労試験のＳＮ線図から求めておいた疲労強度Δε_t,refの半値に、弾性率Ｅを乗算して求まる平均応力σ_mおよび応力振幅σ_a）とから、図５に示すような修正グッドマン線図を作成する。修正グッドマン線図は、部材に作用する疲労負荷の平均応力σ_mから、破断繰返し数Ｎｆとなる応力振幅σ_a（疲労強度Δε_tの半値に弾性率Ｅを乗算して求まる値と等しい）を求めるための図である。なお、図５においては、正の応力値は引張応力（すなわち、負の応力値は圧縮応力）を表している。

このとき、設定した疲労負荷の最大応力（片振り疲労試験の場合、疲労強度Δε_t,refに弾性率Ｅを乗算して求める値と等しい）が降伏応力σ_yを超えるときには、材料の降伏現象による平均応力σ_mの緩和（シェイクダウン）が発生する。シェイクダウンは、図６に示すように、材料の変形特性を弾完全塑性（塑性変形中に加工硬化を示さず、一定の降伏応力σ_y（＝Ｅ×ε_y）となる）で表現した場合（図６（ａ））、疲労負荷の最大応力が材料の降伏応力σ_y以下のσ₁であるときには、平均応力σ_m1＝σ₁／２（＝Ｅ×ε₁／２）となる（図６（ｂ））が、疲労負荷の最大応力σ₂が材料の降伏応力σ_yを超えると、材料が塑性変形し、その後の弾性除荷によって、想定された平均応力σ_m2＝σ₂／２よりも低い平均応力σ_m3（＝σ_y−Ｅ×ε₂／２）となる現象である。従って、最大応力が降伏応力σ_yを超えるときには、疲労負荷の平均応力σ_mを下式
σ_m＝σ_y−Ｅ×Δε_t／２ ・・・（３）
から求め、シェイクダウンを考慮して修正グッドマン線図を作成する。作成した修正グッドマン線図は、修正グッドマン線図記憶部２２に記憶される。

その後、ステップＳ２７において、疲労特性推定部２５は、修正グッドマン線図記憶部２２に記憶される修正グッドマン線図と、設定疲労負荷記憶部２０に記憶される平均応力σ_mと、表面パラメータ記憶部２３に記憶される残留応力σ_resとを読込み、これらから機械部品の残留応力作用時の疲労強度Δε_t,resを求める。

すなわち、図５に示すように、修正グッドマン線図に、設定された平均応力σ_mと、機械部品の表面加工層の残留応力σ_resの値（σ_m＋σ_res）を入力し、これに対応する疲労強度Δε_t（応力振幅σ_aを２倍に乗算すると共に、弾性率Ｅで除算した値に等しい）を、残留応力作用時の疲労強度Δε_t,resとする。

さらに疲労特性推定部２５は、ステップＳ２８において、表面パラメータ記憶部２３に記憶される硬さＨｖと、材料定数記憶部２４に記憶される材料定数ｍとを読込んで、予め疲労特性推定部２５が記憶している、疲労強度と硬さとの関係式である式（１）に入力して硬さ係数αを求めると共に、続くステップＳ２９では、表面パラメータ記憶部２３に記憶される粗さＲａと、材料定数記憶部２４に記憶される材料定数ａ、ｂとを読込んで、予め疲労特性推定部２５が記憶している、疲労強度と粗さとの関係式である式（２）に入力して粗さ係数βを求める。

しかる後、ステップＳ３０において、疲労特性推定部２５は、求めた残留応力作用時の疲労強度Δε_t,resに、硬さ係数αと粗さ係数βとを乗算して、機械部品の推定疲労強度Δε_t,wrkを求める。求めた疲労強度Δε_t,wrkは、推定結果記憶部２６に記憶される。

推定結果記憶部２６に記憶された疲労強度Δε_t,wrkは、推定結果出力部２７に出力され、この結果を基にユーザあるいは機械部品の設計者は、部材のメンテナンスの要否を判断したり、機械部品の仕上げ加工方法を検討するなどできる。

以上要するに、本発明の加工仕上がりに基づく疲労強度推定方法及びその装置においては、リファレンス材の疲労特性を予め取得しておくと共に、種々の硬化試験片及び粗さを有する試験片の疲労強度と表面性状との関係を求めておき、これらを用いることで、任意の加工仕上がりを有する機械部品の表面性状から、疲労限となる１０⁷サイクルよりも短い低サイクル域（例えば、１０⁴サイクル）における疲労強度（疲労寿命）の評価を簡便に行うことができる。

また、統計処理を行う必要がないために、低コストで低サイクル域の疲労強度を評価することができる。

本発明は上記実施の形態に限るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更を加えることができる。

σ_res 残留応力
Ｈｖ 硬さ
Ｒａ 粗さ
α 硬さ係数
β 粗さ係数
σ_m 平均応力
Δε_t,res 残留応力作用時の疲労強度
Δε_t,wrk 疲労強度

Claims (4)

1. 機械加工や表面処理によって表面加工層が形成された機械部品の疲労強度を推定する方法において、
   前記機械部品と同じ材料で作製したリファレンス材のＳＮ線図を取得して、そのＳＮ線図から求めた疲労強度と、前記リファレンス材の引張強度とから修正グッドマン線図を作成しておき、
   他方、前記機械部品の表面加工層を模して表面硬化させた試験片のＳＮ線図を取得して、その試験片の疲労強度と硬さとの関係式を求めると共に、前記機械部品の表面加工層を模して表面粗さを有する試験片のＳＮ線図を取得して、その試験片の疲労強度と粗さとの関係式を求めておき、
   前記機械部品の表面加工層の残留応力と硬さと粗さとを測定した後、
   前記機械部品の表面加工層の硬さを用いて前記疲労強度と硬さとの関係式から硬さ係数を求めると共に、前記機械部品の表面加工層の粗さを用いて前記疲労強度と粗さとの関係式から粗さ係数を求め、
   次に、前記機械部品の表面加工層の残留応力を、前記機械部品に作用する平均応力と共に前記修正グッドマン線図に入力して、残留応力作用時の疲労強度を求め、
   求めた残留応力作用時の疲労強度に前記硬さ係数と前記粗さ係数とを乗算して前記機械部品の疲労強度を求めることを特徴とする加工仕上がりに基づく疲労強度推定方法。
2. 前記疲労強度と硬さとの関係式は、下式
   α＝Δε_t／Δε_t,ref
   ＝１＋（Ｈｖ−Ｈｖ_ref）／ｍ×Ｈｖ_ref ・・・（１）
   但し、α：硬さ係数
   Δε_t：機械部品の疲労強度
   Δε_t,ref：リファレンス材の疲労強度
   Ｈｖ：機械部品の表面硬さ
   Ｈｖ_ref：リファレンス材の表面硬さ
   ｍ：材料定数
   により表される請求項１記載の疲労特性推定方法。
3. 前記疲労強度と粗さとの関係式は、下式
   β＝Δε_t／Δε_t,ref
   ＝ａ＋ｂ×ｌｏｇＲａ （Ｒａ＞１０^(1-a)/b）
   ＝１ （Ｒａ≦１０^(1-a)/b） ・・・（２）
   但し、β：粗さ係数
   Δε_t：機械部品の疲労強度
   Δε_t,ref：リファレンス材の疲労強度
   ａ：材料定数
   ｂ：材料定数
   Ｒａ：粗さ（機械部品表面）
   により表される請求項１記載の加工仕上がりに基づく疲労強度推定方法。
4. 機械加工や表面処理によって表面加工層が形成された機械部品の疲労強度を推定する装置において、
   前記機械部品と同じ材料で作製したリファレンス材のＳＮ線図を取得して、そのＳＮ線図から求めた疲労強度と、前記リファレンス材の引張強度とから修正グッドマン線図を作成しておく修正グッドマン線図作成部と、
   前記機械部品の表面加工層を模して表面硬化させた試験片のＳＮ線図を取得して、その試験片の疲労強度と硬さとの関係式を求めると共に、前記機械部品の表面加工層を模して表面粗さを有する試験片のＳＮ線図を取得して、その試験片の疲労強度と粗さとの関係式を求めておき、
   前記機械部品の表面加工層の残留応力と硬さと粗さとを測定した後、
   前記機械部品の表面加工層の硬さを用いて前記疲労強度と硬さとの関係式から硬さ係数を求めると共に、前記機械部品の表面加工層の粗さを用いて前記疲労強度と粗さとの関係式から粗さ係数を求め、
   次に、前記機械部品の表面加工層の残留応力を、前記機械部品に作用する平均応力と共に前記修正グッドマン線図に入力して、残留応力作用時の疲労強度を求め、
   求めた残留応力作用時の疲労強度に前記硬さ係数と前記粗さ係数とを乗算して前記機械部品の疲労強度を求める疲労強度推定部と、
   を備えることを特徴とする加工仕上がりに基づく疲労強度推定装置。