JP2948372B2 - 鉄鋼材料の疲労損傷検出方法 - Google Patents
鉄鋼材料の疲労損傷検出方法Info
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- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、繰り返し荷重を受ける
機械部品に使用されている鉄鋼材料の疲労損傷を非破壊
的に検出する、鉄鋼材料の疲労損傷検出方法に関する。
機械部品に使用されている鉄鋼材料の疲労損傷を非破壊
的に検出する、鉄鋼材料の疲労損傷検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】繰り返し荷重を受ける機械部品に使用さ
れている鉄鋼材料において、疲労損傷の早期から発生す
る表面疲労き裂は直接的な疲労損傷因子であるので、こ
の表面疲労き裂を計測することが最も有効な疲労損傷検
出方法であると言われているが、表面疲労き裂を検出す
る方法としてレプリカ法を採用した場合、レプリカの組
織調査を行うために組織検査できるような表面状態にす
るために表面を研磨して平滑化する必要がある。しか
し、疲労き裂はその断面が円弧状となっており、表面を
研磨することによって微小なき裂は除去されるか又は表
面き裂長さが短くなって、表面の研磨量（研磨深さ）に
よって同じき裂であってもレプリカ法によって検出され
る表面き裂長さが異なり、き裂検出における定量性に問
題がある。
れている鉄鋼材料において、疲労損傷の早期から発生す
る表面疲労き裂は直接的な疲労損傷因子であるので、こ
の表面疲労き裂を計測することが最も有効な疲労損傷検
出方法であると言われているが、表面疲労き裂を検出す
る方法としてレプリカ法を採用した場合、レプリカの組
織調査を行うために組織検査できるような表面状態にす
るために表面を研磨して平滑化する必要がある。しか
し、疲労き裂はその断面が円弧状となっており、表面を
研磨することによって微小なき裂は除去されるか又は表
面き裂長さが短くなって、表面の研磨量（研磨深さ）に
よって同じき裂であってもレプリカ法によって検出され
る表面き裂長さが異なり、き裂検出における定量性に問
題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、機械部品に使用されて
いる鉄鋼材料の疲労損傷の早い段階から表面疲労き裂を
定量的に検出することができ、ひいては機械部品の疲労
損傷による事故を未然に防止することができる鉄鋼材料
の疲労損傷検出方法を提供することを目的とする。
事情に鑑みて提案されたもので、機械部品に使用されて
いる鉄鋼材料の疲労損傷の早い段階から表面疲労き裂を
定量的に検出することができ、ひいては機械部品の疲労
損傷による事故を未然に防止することができる鉄鋼材料
の疲労損傷検出方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、繰
り返し荷重を受ける機械部品として使用されている鉄鋼
材料の疲労損傷を検出するにあたり、上記機械部品の表
面を一定面積比の酸化被膜が付着した状態に研磨し、そ
の研磨表面を鉄鋼材料の組織を現出させるエッチング液
でエッチングした後レプリカを採取し、同レプリカの顕
微鏡組織調査によって疲労損傷の結果生じた表面疲労き
裂を検出することを特徴とする。
り返し荷重を受ける機械部品として使用されている鉄鋼
材料の疲労損傷を検出するにあたり、上記機械部品の表
面を一定面積比の酸化被膜が付着した状態に研磨し、そ
の研磨表面を鉄鋼材料の組織を現出させるエッチング液
でエッチングした後レプリカを採取し、同レプリカの顕
微鏡組織調査によって疲労損傷の結果生じた表面疲労き
裂を検出することを特徴とする。
【０００５】
【作用】上述した本発明方法によると、研磨後に残存す
る酸化被膜の全研磨面積に対する割合を一定にするとい
うことで、表面疲労き裂検出のための鉄鋼材料の研磨深
さを一定量にすることができることから、研磨量の差に
よって同一き裂の長さが異なるという従来法に比べて、
特に疲労き裂が短い段階での疲労き裂長さの測定精度を
向上させることができる。
る酸化被膜の全研磨面積に対する割合を一定にするとい
うことで、表面疲労き裂検出のための鉄鋼材料の研磨深
さを一定量にすることができることから、研磨量の差に
よって同一き裂の長さが異なるという従来法に比べて、
特に疲労き裂が短い段階での疲労き裂長さの測定精度を
向上させることができる。
【０００６】
【実施例】本発明鉄鋼材料の疲労損傷検出方法の一実施
例を図面について説明すると、図１は本方法における疲
労試験片の表面の研磨状態を示すための試験片断面の光
学顕微鏡組織の模式図、図２は同上疲労試験片の酸化被
膜面積比１０％に研磨して採取したレプリカの表面の光
学顕微鏡組織の模式図、図３は種々の酸化被膜面積比の
レプリカにおける最大表面き裂長さと中断寿命比との関
係を示す線図である。
例を図面について説明すると、図１は本方法における疲
労試験片の表面の研磨状態を示すための試験片断面の光
学顕微鏡組織の模式図、図２は同上疲労試験片の酸化被
膜面積比１０％に研磨して採取したレプリカの表面の光
学顕微鏡組織の模式図、図３は種々の酸化被膜面積比の
レプリカにおける最大表面き裂長さと中断寿命比との関
係を示す線図である。
【０００７】本方法の実施にあたっては、機械部品とし
て多用される炭素鋼で作製した疲労試験片の表面を機械
加工後研磨紙で研磨したものと、実際の機械の使用を模
擬して電気炉中５００℃で１００時間の加熱試験を施し
て表面に実際の機械部品に生成する酸化被膜を付着させ
たものとにつき、試験温度：４００℃，全歪み範囲：0.
8 ％（±0.4 ％），歪み速度：0.1 ％／Ｓ，保持時間：
なしで、疲労試験を行った。そして酸化被膜を付着させ
た試験片について、疲労試験後、試験片表面を研磨紙で
研磨し、このとき全研磨面積に対し残存する酸化被膜の
面積比を５０％，１０％，０％となるように研磨深さを
変えた状態で研磨を終了させ、更に研磨表面を鉄鋼材料
の組織を現出させるエッチング液でエッチングし、レプ
リカを採取して表面き裂深さを測定した。
て多用される炭素鋼で作製した疲労試験片の表面を機械
加工後研磨紙で研磨したものと、実際の機械の使用を模
擬して電気炉中５００℃で１００時間の加熱試験を施し
て表面に実際の機械部品に生成する酸化被膜を付着させ
たものとにつき、試験温度：４００℃，全歪み範囲：0.
8 ％（±0.4 ％），歪み速度：0.1 ％／Ｓ，保持時間：
なしで、疲労試験を行った。そして酸化被膜を付着させ
た試験片について、疲労試験後、試験片表面を研磨紙で
研磨し、このとき全研磨面積に対し残存する酸化被膜の
面積比を５０％，１０％，０％となるように研磨深さを
変えた状態で研磨を終了させ、更に研磨表面を鉄鋼材料
の組織を現出させるエッチング液でエッチングし、レプ
リカを採取して表面き裂深さを測定した。
【０００８】そこで、残存酸化被膜の面積比を５０％，
１０％となるような研磨深さをとる研磨状態とその効果
を図１及び図２について説明すると、図１に示すよう
に、金属部分１の表面に生成した酸化被膜２の深さは一
定ではなく、位置によって異なり、その結果金属部分１
の表面が凹凸化しており、酸化被膜面積比が５０％の研
磨深さを５０％深さ３、１０％の研磨深さを１０％深さ
４とすると、酸化被膜面積比が小さくなるに従って研磨
深さが大きくなっており、酸化被膜面積比と研磨深さと
の間には相関関係があり、研磨条件によって研磨深さを
管理することができる。
１０％となるような研磨深さをとる研磨状態とその効果
を図１及び図２について説明すると、図１に示すよう
に、金属部分１の表面に生成した酸化被膜２の深さは一
定ではなく、位置によって異なり、その結果金属部分１
の表面が凹凸化しており、酸化被膜面積比が５０％の研
磨深さを５０％深さ３、１０％の研磨深さを１０％深さ
４とすると、酸化被膜面積比が小さくなるに従って研磨
深さが大きくなっており、酸化被膜面積比と研磨深さと
の間には相関関係があり、研磨条件によって研磨深さを
管理することができる。
【０００９】このような研磨深さをもって研磨した試験
片に疲労試験により表面疲労き裂が作られている場合
は、図１に示すように、表面疲労き裂５は酸化被膜２に
よって形成された金属表面凹部６から生成しており、酸
化被膜面積比が１０％になるように１０％深さ４まで研
磨して、採取したレプリカの表面の光学顕微鏡組織は、
図２の通りとなり、微小な表面疲労き裂５は残存する酸
化被膜２から横に生成しているのが確認された。一方供
試材を酸化被膜２を完全に除去するまで研磨した後、採
取したレプリカの組織調査の結果、酸化被膜２とともに
これらの微小な表面疲労き裂は除去されて、き裂を検出
することはできなかった。
片に疲労試験により表面疲労き裂が作られている場合
は、図１に示すように、表面疲労き裂５は酸化被膜２に
よって形成された金属表面凹部６から生成しており、酸
化被膜面積比が１０％になるように１０％深さ４まで研
磨して、採取したレプリカの表面の光学顕微鏡組織は、
図２の通りとなり、微小な表面疲労き裂５は残存する酸
化被膜２から横に生成しているのが確認された。一方供
試材を酸化被膜２を完全に除去するまで研磨した後、採
取したレプリカの組織調査の結果、酸化被膜２とともに
これらの微小な表面疲労き裂は除去されて、き裂を検出
することはできなかった。
【００１０】次に、酸化被膜を付着させた疲労試験中断
試験片の表面を酸化被膜面積比５０％，１０％，０％ま
で研磨後採取したレプリカの光学顕微鏡組織調査の結果
得られた、各試験片の最大表面き裂長さと中断寿命比と
の関係を図３に示す。図中には未酸化材で予め表面を研
磨した後疲労試験に供した試験片からそのまま採取した
レプリカの最大き裂長さ測定結果を併記した。酸化被膜
面積比５０％研磨後採取したレプリカによって得られた
最大き裂長さは、中断寿命比に対して未酸化材の最大き
裂長さと同様の変化挙動を示し、寿命の約３０％からき
裂を検出できたのに対して、酸化被膜面積比０％研磨後
採取したレプリカによって得られた最大き裂長さは、寿
命の８０％からしかき裂を検出できなかった。また酸化
被膜面積比１０％研磨後採取したレプリカによって得ら
れた最大き裂長さは、寿命の５０％からき裂を検出でき
た。
試験片の表面を酸化被膜面積比５０％，１０％，０％ま
で研磨後採取したレプリカの光学顕微鏡組織調査の結果
得られた、各試験片の最大表面き裂長さと中断寿命比と
の関係を図３に示す。図中には未酸化材で予め表面を研
磨した後疲労試験に供した試験片からそのまま採取した
レプリカの最大き裂長さ測定結果を併記した。酸化被膜
面積比５０％研磨後採取したレプリカによって得られた
最大き裂長さは、中断寿命比に対して未酸化材の最大き
裂長さと同様の変化挙動を示し、寿命の約３０％からき
裂を検出できたのに対して、酸化被膜面積比０％研磨後
採取したレプリカによって得られた最大き裂長さは、寿
命の８０％からしかき裂を検出できなかった。また酸化
被膜面積比１０％研磨後採取したレプリカによって得ら
れた最大き裂長さは、寿命の５０％からき裂を検出でき
た。
【００１１】
【発明の効果】要するに本発明によれば、繰り返し荷重
を受ける機械部品として使用されている鉄鋼材料の疲労
損傷を検出するにあたり、上記機械部品の表面を一定面
積比の酸化被膜が付着した状態に研磨し、その研磨表面
を鉄鋼材料の組織を現出させるエッチング液でエッチン
グした後レプリカを採取し、同レプリカの顕微鏡組織調
査によって疲労損傷の結果生じた表面疲労き裂を検出す
ることにより、機械部品に使用されている鉄鋼材料の疲
労損傷の早い段階から表面疲労き裂を定量的に検出する
ことができ、ひいては機械部品の疲労損傷による事故を
未然に防止することができる鉄鋼材料の疲労損傷検出方
法を得るから、本発明は産業上極めて有益なものであ
る。
を受ける機械部品として使用されている鉄鋼材料の疲労
損傷を検出するにあたり、上記機械部品の表面を一定面
積比の酸化被膜が付着した状態に研磨し、その研磨表面
を鉄鋼材料の組織を現出させるエッチング液でエッチン
グした後レプリカを採取し、同レプリカの顕微鏡組織調
査によって疲労損傷の結果生じた表面疲労き裂を検出す
ることにより、機械部品に使用されている鉄鋼材料の疲
労損傷の早い段階から表面疲労き裂を定量的に検出する
ことができ、ひいては機械部品の疲労損傷による事故を
未然に防止することができる鉄鋼材料の疲労損傷検出方
法を得るから、本発明は産業上極めて有益なものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明鉄鋼材料の疲労損傷検出方法の一実施例
における疲労試験片の表面の研磨状態を示すための試験
片断面の光学顕微鏡組織の模式図である。
における疲労試験片の表面の研磨状態を示すための試験
片断面の光学顕微鏡組織の模式図である。
【図２】同上疲労試験片の酸化被膜面積比１０％に研磨
して採取したレプリカの表面の光学顕微鏡組織の模式図
である。
して採取したレプリカの表面の光学顕微鏡組織の模式図
である。
【図３】種々の酸化被膜面積比のレプリカにおける最大
表面き裂長さと中断寿命比との関係を示す線図である。
表面き裂長さと中断寿命比との関係を示す線図である。
１ 金属部分 ２ 酸化被膜 ３ ５０％深さ ４ １０％深さ ５ 表面疲労き裂 ６ 金属表面凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今里 敏幸 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株 式会社 長崎研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 33/20
Claims (1)
- 【請求項１】 繰り返し荷重を受ける機械部品として使
用されている鉄鋼材料の疲労損傷を検出するにあたり、
上記機械部品の表面を一定面積比の酸化被膜が付着した
状態に研磨し、その研磨表面を鉄鋼材料の組織を現出さ
せるエッチング液でエッチングした後レプリカを採取
し、同レプリカの顕微鏡組織調査によって疲労損傷の結
果生じた表面疲労き裂を検出することを特徴とする鉄鋼
材料の疲労損傷検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3252911A JP2948372B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 鉄鋼材料の疲労損傷検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3252911A JP2948372B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 鉄鋼材料の疲労損傷検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0560743A JPH0560743A (ja) | 1993-03-12 |
| JP2948372B2 true JP2948372B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=17243888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3252911A Expired - Fee Related JP2948372B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 鉄鋼材料の疲労損傷検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2948372B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014171361A1 (ja) * | 2013-04-17 | 2014-10-23 | 新日鐵住金株式会社 | 金属の欠陥検出方法 |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP3252911A patent/JP2948372B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0560743A (ja) | 1993-03-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990609 |
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