JPH01156419A

JPH01156419A - 棒等の要素の疲労寿命を向上させる方法と装置

Info

Publication number: JPH01156419A
Application number: JP63273385A
Authority: JP
Inventors: Erik Thuse; エリック・チューズ
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1987-11-09
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1989-06-20
Also published as: EP0315787A1; KR890007809A; CA1309807C; US4836866A; KR930005889B1; IL87931A0; TR25313A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は長い棒材のような要素の疲労寿命の向上に関し
、殊に棒材を引き伸ばしながら加熱したあとで焼入れす
ることによって棒材の寿命を向上させることに関する。

焼入れは引き伸ばし力を抜いた後、棒材の外環帯に残留
圧縮力を与える。

ジコージ・ジョ廿フ（Ｇｅｏｒｇｅ　Ｊｏｓｃｐｈ　）
の米国特許第４，１３１，４９１号明細書はトーション
バーとその製造方法を開示している。棒は所要の心部硬
度を与えるために全体硬化したあと、高周波加熱され、
続いて外面、つまりケースを硬化させ膨張させて表面（
ｊ近に高い圧縮応力を与えるために、焼入れされる。し
かし誘導加熱と焼入れの工程中に棒は引き伸ばされない
。

ブルニエー（Ｂｌｕｎｉｅｒ）の米国特許第４．１４１
．１２５号はトラック・ビンの端を鋼の臨界温度より上
まで加熱してから焼入れして、トラック・ビンを取付け
る方法を開示する。この工程によりトラック・ビンの端
部は容積を増すので、トラック・リンクの孔に保持され
る。

本発明によれば、１つの要素（以下、棒材と称する）の
疲労寿命は、棒材に張力をかけている間に、棒材の環状
外方部分を加熱し、焼入れすることによって向上する。

焼入れの前に誘導加熱を用いることが望ましい。それは
、誘導加熱が環状表層を極く高温にし、他方、模の焼入
れ段階が６部のより深い層を実質的に大気温度に保つか
らである。引張力を抜く時に、棒材の環状外方部分は内
部に残留圧縮応力を有し、これは棒材が曲げ又は軸方向
の荷重を受ける時に棒材の疲労寿命を向上させる。

本発明の詳細を記載する前に、疲労寿命とは何か、また
本発明による処理を受けた棒材がいかに疲労寿命を向上
させたかを簡単に説明することが本発明を理解するのに
役立つであろうと思われる。

１つの要素の疲労寿命とは、疲労き裂が材料の表面に発
生して、その要素が付加される荷車にそれ以上側えられ
ない深さにまで発達するまでに要する時間であると見な
すことができる。要素は単に圧縮応力、又は低い引張応
力のみを受ける筒所では疲労破壊しない。き裂が存在し
てもこれらの状態の下ではき裂は発達しない。疲労き裂
は、時々その材質の耐久応力限界を超える引張応力を受
ＧＪる箇所においてのみ発達する。引張力を受ける区域
に高い残９１圧縮応力を有する要素を作ることによって
、これらの要素に無制限の疲労寿命が期待されるであろ
う。ただし、その要素が作られる材料の耐久限界を超え
るような引張応力を引張り力が生じない場合である。円
柱棒、管形棒ぞの伯の長い材料がその外方環帯に高い圧
縮応力を４１する時は、棒材の断面の他の区域に引張応
力が存在しなければならない。この、他の区域のことを
棒材の６部と呼ぶ。どの地点の断面でも圧縮応力によっ
て生じた全体力は引張応力によって生じた全体力に智し
い。残留引張応力が存在する深さよりも下方の材料の中
にボイド、又はインクルージヨン（介入物）のような内
部欠陥が存在する、成る場合には、要素の疲労寿命の向
上は少ないか、又は場合により、全く無いのは当然であ
る。

第１図に略式に図解されるように、棒材Ｂに張力をかけ
て棒材を僅かに引き伸ばしている間に、先ず加熱したあ
とで棒材を焼入れすることによって、棒材Ｂの疲労寿命
を向上させるための加熱、焼入れ及び引伸ばしの装置（
２０）が示される。棒材は長尺、例えば長さ２０ｆｔ＜
　　６．１ｍ）でも、短尺でもよい。長尺の棒材を用い
る場合、張力をかけている間に加熱し、焼入れしたあと
、装置から取外して貯蔵し、以後の使用に供することが
できる。

又は長い棒に張力をかけている間に加熱し、焼入れした
あと、オフロード車輌等のトラック・ピンとして使われ
る棒材のような所要良さの短尺の棒材に切断することも
できる。

本発明によって長い棒材を処理するために、当業界にお
ける慣例通りに、ソケット型レンチ（図示せず）によっ
て締めたり弛めたりできるチャック（２２，２４）　　
（第１図）によって、棒状の両端をしっかりつかむ。チ
ャック（２２）は床Ｆに固定されるスタンド（２８）に
、一定位置にがっちり固定することができ、又は円形の
外面を有する棒材を取扱う■、１には、スプロケット（
３２）が堅固に固定された回転軸（３０）によってスタ
ンド（２８）に回転自在に支持することもできる。同様
に、チャック（２４）はスタンド（３８）によって床Ｆ
に固定される油圧シリンダー（３６）のピストン棒（３
４）に堅固に固定することができる。代わりに、チャッ
ク（２４）はピストン棒（３４）に回転自在に連結する
こともできる。チャック（２２，２４）が回転自在に取
付けられている時は、油圧シリンダー（３６）によって
張力をかけて引き伸ばしている間に棒材Ｂを回転させる
ために、少なくと〜６１個のギヤモータＭとチェーンド
ライブ（３３）が設けられる。直径の大きい棒材Ｂを処
理する場合は、第２のモータ（図示ゼず）をスタンド（
２８）に固定してチｉ／ツタ（２４）に作動自在に連結
し、それによって処理中の長い棒Ｂの両端を約１００〜
１５０回転／分の速さで回転することができる。、誘導
加熱コイル（４０）、焼入れ液吹付はコイル（４２）、
及び棒材支持ローラ（４４）　（長尺の棒にのみ使用さ
れる）が可動キャリジ（４６）上に支持される。スライ
ドウェー（４８）に固定されたラック（５１）に係合す
る小歯車（５０）を駆動して、キャリジ（４６）を第１
図の矢印Ａが示す両方の方向に棒材Ｂの全長にわたって
順々に駆動する、キャリジ（４６）に結合された可逆ギ
ヤモータ（４９）によって、キャリジ（４６）が棒材の
ほぼ全長にわたって駆動される。コイル（４０）とコイ
ル（４２）は１巻きとして図示されるが、必要があれば
２巻き以上にすることもできる。

従来型の加熱用電源（図示せず）が誘導コイルに接続さ
れる。また棒材が誘導コイルにより加熱された後で直ち
にキャリジ（４６）を第１図の左方に動かしながら棒材
Ｂの外面を冷却するように適当な焼入れ液のａ１４Ｂを
棒材Ｂ上に向けるために、従来型のポンプと供給タンク
（図示せず）が焼入れコイル（４２）に接続される。棒
材の誘導加熱、急冷による棒材の焼入れ、棒材への張力
の除去、そして装置（２０）からの棒材の取外しの後、
棒材を［処理汎み棒材ＪＢ’　と称する。「処理済み棒
状」なる語は単に加熱され、焼入れされた棒部分のみを
含むことは当然である。第１図で、棒材Ｂの端でチャッ
ク（２２，２４）につかまれた部分、及びチャックに隣
接する部分は処理されない。

第２図の応力・サイクル図は無欠陥の鋼要素の代表的な
性能曲線を図解する。棒材にかかる引張応力がその材料
の破壊強さに対する分数で表される。棒材の近似的疲労
寿命が処理済みの棒材にかけられる応力サイクルの度数
によって表される。

性能曲線（６０）によると、処理済み棒材Ｂ′はその破
壊強さに等しい引張応力を受けると、最初のサイクル中
に破壊し、耐久応力限界ライン（６２）で示される破壊
強さの２分の１以下の応力を受ける時に耐久性を無限の
疲労寿命まで延ばすことに気付くであろう。

第３図はボイド、インクルージヨン、その他の内部欠陥
の無い、円形断面の無負荷の処理済み棒材Ｂ′の残留応
力図である。棒材は静状態にある、つまり外部力を受け
ていない。棒の誘導加熱、焼入れ、及び引張りは全体工
程中に棒材Ｂ′の長手にわたって残留圧縮応力（６４）
を与える。ｌｉｎ（２，５４ｃｍ）径の棒の６部（６９
）を取巻く厚さ１７８ｉｎ（３，２＃ｌｌＩ＋）迄の環
状区域に残留圧縮応力（６４）が働き、その１　ｉｎ２
当りの力が６部の残留引張り応力（６８）に等しいとす
ると、環状帯と６部はほぼ等しい面積を有し、従って等
しい圧縮応力と引張り応力を有する。

軟鋼棒材の理想的な残留圧縮応力は第３図に約３０．０
００　ｐｓｉ　（３０ｋｓｉ）　＜　２１０９Ｋｇ／　
ｃｉ　）で示され、他方、残留引張応力は外方環帯（６
６）の内部の、より広い心部区域に鋤く約１０，０００
　＋１３ｉ　（１０ｋｌ）ｉ）（７０３／（ｇ／　ｃｉ
　）として示される。厚さ１／８　ｉｎ（３，２１１ｍ
）に処理された環帯を有する直径的１．８５　ｉｎ　（
４，７ｃｍ　）の棒材が上記の残留応力を生じるであろ
う。

第４図は棒の中に残留圧縮応力を有しない、未処理の棒
材Ｂを図解する。しかし、棒Ｂは矢印が示すように外部
の引張力Ｆを受けて、約１０　ｐｓｉ（７０３Ｋｇ　／
　ｃｉ　）の引張応力を生じる。棒材Ｂの引張応力（７
０）は外部力によるものである。

第５図は第３図の棒材Ｂ′を形成するのに用いたのと全
く同じ条件の下で形成された処理済みの棒材Ｂ′を図解
する。図示の棒材Ｂ′は第４図の未処理の棒材Ｂにかけ
られるのと同じ力である外部の軸方向引張応力Ｆ″を受
りている。第３図と第４図に示される２つの応カバター
ンを車ねると、第５図に示される応カバターン（６８’
、　７０’及び６４″）を生じる。約２０　ｐｓｉ　（
１４０６Ｋｇ／　ｃｉ　）の最大引張応力はこの材料の
降伏点応力よりも低いので降伏は生じない。

第６図は外部曲げ力Ｆ″′により表される純粋な曲げ七
−メントを受ける未処理の円柱棒Ｂを表し、この曲げモ
ーメントは最大応力が１０　ｋｓｉ　（７０３＠／　ｃ
ｉ　）よりも低くて材料の降伏強さより低い引張応力（
７２）と圧縮応力（７４）を生じる。

第７図は第６図、の純粋な曲げ力［′を受けた時の処理
済み棒材Ｂ′を表す。第３図と第６図に示す２つの応カ
バターンを重ねると、第７図に示づ一応カパターンを生
じ、残留圧縮応力が（７６）に示される。棒材Ｂ′の内
方部分の引張応力（７８）は材ｒ１の降伏強さを超えな
いので、降伏は生じない。

第８図は応力を受けない処理流みの管形棒材Ｂ　ｕの中
の残留応力の望ましい理想的な応力分布である。残留圧
縮応力（８０）の外方環帯が残留引張応力の内方環帯を
取りかこみ、加わる軸方向引張力が残留ｊモ縮力をかな
りの９だけ超えるまでは軸方向疲労破壊に耐える。

第９図はモーメント力Ｆ′を表す矢印によって示される
純粋な曲げを受ける未処理の管形棒材Ｂ″′に加わる応
力のパターンを示す。初期残留応力は存在しない。よっ
て最高の引張応力（８４）が存在する棒材の上方部分（
第９図で見て）の表面に棒材Ｂ　ＩＩＩの破壊が生じる
であろう。

第１０図は第８図に示ず残留応力を有する処理済み管形
棒材Ｂ″が第９図に示すものと等しいモーメントＦ″に
よる純粋曲げを受けている時の応カバターンを示す。第
８図と第９図の２つの応カバターンを重ねると、第１０
図に示す応カバターンを生じる。管形棒材Ｂ＃″の上方
部分く第１０図で見て）に残留圧縮応力（８６）が存在
するので、モーメントＦ”から生じる最も重要な表面応
力は依然として圧縮であり、従って破壊は生じない。

円形断面を有する無空の円柱棒Ｂ及び管形棒材Ｂ　Ｈ、
Ｂ　′１′、Ｂ　ＩＮのみを上記に引用したが、矩形、
又は正方形ビーム、■ビーム、Ｔビーム、ヂャンネル、
及び他の断面形のビームのようｔ５他の断面形の長い管
形、又は無空の要素も本発明の方法と装置によって処理
し得ることができることは当然である。

り４１形、又は正方形の要素を処理する場合、最も有利
な残留応力の分布を得ることができるように、誘導加熱
コイル（４０）と焼入れ液コイル（４２）の形状を要素
の形状にぴったり一致するようにし、部品を回転させな
いであろう。例えばＴ形ビー１．、（９０）（第１１図
）を処理づ“るものとし、上部フランジ（９２）と下部
フランジ（９４）のみを熱処理し、中央ウェブを熱処理
したくないとすると、コイル（４０）とコイル（４２）
　（第１図）の代わりに上部、及び下部フランジの形状
に成形された２個の隔置された誘導コイル（図示せず）
、及び２個の焼入れコイルが使用され、Ｔ形ビームは回
転されないであろう。また、Ｔ形、又はＩ形ビームを処
理後に直線状にではなく僅かに円弧形にしたいならば、
ビームの上方部分のみを、張力をかけながら誘導加熱し
焼入れすることも当然である。

ざらに、処理される要素がその長さにわたって厚さを変
えることもあるのは当然である。厚さが変わる要素に均
等な加熱、及び冷却を与えるために、キャリジ（４６）
　（第１図）の駆動速度を、部材の厚い部分を通り過ぎ
る時は遅く、薄い部分を通り過ぎる時は早くするであろ
う。代わりに、要素の艮ざにわたって均等な残留応力を
与えるために引張力を変えることもできる。

処理すべき棒材又は要素は、溶解り゛る前に軟化する型
式の鋼に似た特性を有する任意の金属から形成すること
ができる１゜また、棒材の外面に圧縮力を与える工程は
硬化しないＡｌ５Ｉ　１０３０　、及び１０４０１のよ
うな軟鋼に使用し得る。しかし、Ａｌ５Ｉ４１３０、Ａ
ｌ５Ｉ　４１４０　、八ＩＳＩ　４１５０　、及ヒＡｌ
５Ｉ　４３４０のような多くの合金鋼は棒材の疲労寿命
をさらに向上させる本発明に従って処理される時に硬化
する。棒材が作られる材料は、高い温度にて降伏強さが
下り、高い温度のかなり大きい範囲にわたって塑性挙動
を右Ｊるというような特別の一般特性を有する必要があ
る。大抵の炭素鋼及び鋼合金は所要の特性を有するであ
ろう。

上記のように、鋼は硬化可能であり、これははだ焼き棒
を生じて表層、つまり環帯に、より高い降伏応力を与え
るので、多くの場合に望ましい。

そこで残留圧縮応力を、より小さな区域に限定すること
ができ、このために引張応力をより大きな区域に分布す
るので、平均引張応力を低くすることができるであろう
。はだ焼入れはまた耐摩性を高めるといった他の望まし
い効果も与え、これはトラックピンが通常エラストマー
・プツシを具えていない建設機械に使用されるトラック
ピンに望ましいであろう。

処理されつつある棒材が一様な断面形を有する時はその
長手に沿って一様な軸方向残留応力を牛しるために、加
熱、及び焼入れの間に一定の引張力が必要である。もし
も断面積が棒材の長手に沿って変化するなら、一様な残
留応力を得るために引張力を変えることができる。

トラックシューピンとして用いられる型式の、第８図の
管形棒Ｂ　７１と第１０図の管形棒Ｂ”に関して、今日
多くのトラックシューピンがその内面を粗削りして使用
されていて、現在はその性能に影響を与えていない。し
かし残留圧縮応力を与えるために、本発明に従って外面
が処理される時は、曲げ荷重から成る区域が高い引張応
力を生じるであろうから、粗い内面に疲労破壊が始まる
であろう。そのような管形トラックピンの疲労寿命は、
管形棒材の内面を滑らかな表面仕上げにすることによっ
て向上する。同様に、棒材の外面が滑らかに仕上げられ
ている時に、本発明により処理された棒材の疲労寿命が
高められる。

運用中に、棒材Ｂ（第１図）が高い引張力を受けている
間に、誘導加熱及び焼入れを行った時、棒の外面の降伏
強さに近い残留表面応力を外側環帯（６６）に生じるこ
とがあり得る。この理由は、入居、又は環帯が熱くなる
につれて、これらの層の降伏強さが後く捗く低く＜１す
Ｏにさえ近付き、他方、より冷たい中心部分の降伏強さ
はその初期値の近くにとどまる。中心部分の応力が降伏
点に近付くような高い張力を棒にかけ続けると、棒は少
し伸び、外層は熱い間ははと／υど、又は全く降伏強さ
がないので、外層を降伏させることになる。

引伸ばしと加熱の操作の直後に、棒に張力を保ったまま
表層を焼入れすると、焼入れされた表層、又は環帯はい
まや高い降伏強さを回復するが、棒に張力がかかつてい
る限り、依然として（（＜低い応力レベルにある。冷た
い棒にかかる張力が除かれると、棒は少し短くなり、表
層に圧縮応力が発達覆る。表層の圧縮応力の合力が中心
部分、又は６部の引張応力によって生じる力に等しくな
ると、棒は最終的艮ざになる。外力と、６部、及び表層
、つまり環帯、の断面積化とによって、最終の残留圧縮
応力は材料の降伏強さにまで高くなることが右り（ｑる
であろう。

要素の断面形状、それが作られる材料、及びその意図す
る用途によって、最適の応力分布が存在するが、この最
適応力分布は理論解析によって決定することができる。

理想的な応力分布は決して耐久応力限界を超えない引張
応力にすることであるが、これは必ずしも可能ではない
こともあるので、代替案は引張応力をできるだけ低くし
、要素の深層のような、最も損傷を生じ難い箇所に最大
引張応力が生じるようにすることである。

この方法を用いる長い要素は、湾曲が望ましい場合を除
いて、断面の中立軸線に対して残留圧縮応力と残留応力
とが釣合うように、処理されなければならない。これは
長尺の要素がその長手に沿ってゆがんだり曲がったりし
ないように保つのに必要な要求事項である。先に述べた
ように、■ビーム、又はＴビームは特殊な用途では湾曲
しなければならないことがある。

以上の説明から明らかなように、要素、つまり棒材の疲
労寿命は、棒材を僅か引き伸ばす引張力を棒材が受けて
いる間に、棒材を誘導加熱した後、焼入れすることによ
って向上させることができる。

外方環帯を冷却し、棒を引伸ばすように働く引張力を除
いた後、棒の外方環帯に高い残留圧縮応力が存在し、そ
れによって棒の疲労寿命を大いに高める。

本発明を実施するために考えられる最良の態様を本明Ｉ
ＩＩ書に開示し記載したが、本発明の主題事項と見なさ
れることから逸脱することなく、変形、及び変更を行う
ことができることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって熱処理されつつある棒材を取巻
く誘導加熱コイル、及び焼入れ液コイルを運用位置にて
示す略図、第２図は鋼のような材料の破壊強さに対づ−る分数とし
ての応力と１０の指数増しで表したサイクル数とを図解
づ−る応力−サイクル図、第３図は引張力をかけた状態で加熱処理し焼入れしてか
ら引張力を除いたあと、外力を加える前の丸棒の残留応
力の理想的分布を図解する残苗応力図、第４図は、残留応力を示さない、軸方向応力を受ける未
処理丸棒を図解づ゛る応力図、第５図は最大引張応力が
棒の降伏応力よりも低くなっている、軸方向力を受けて
いる時の第３図の！２！Ｘ理済み棒を図解Ｊ−る応力図
、第６図は曲げモーメントを受ける未処理捧を図解する
応力図、第７図は曲げモーメントを受けている第３図の未処理済
み棒の応力図、第８図は本発明により処理した後、外力をかけられる前
の管形棒における残留応力の理想な望ましい分布を図解
する応力図、第９図は材料の降伏強さより低い曲げモーメントがかけ
られている時の、未処理管形棒の応力図、第１０図は第９図で加えられるのと同じ曲げモーメント
を受けている時の、第８図の処理潤み管形捧の応力図、第１１図は棒の上部と下部で釣合っている残留圧縮応力
を形成するように、本発明により処理された長いＴ形棒
の断面図である。２０・・・・・・・・・装置３０〜３３・・・回転装置３４．３６・・・張力装置４０・・・・・・・・・加熱装置＜誘導コイル）４２・
・・・・・・・・冷却装置（焼入れコイル）４６・・・
・・・・・・キＩ７リジ装置６４・・・・・・・・・残
留圧縮応力６６・・・・・・・・・外方環形部分６８・・・・・・・・・残留引張応力６９・・・・・・・・・心部 ″’Ｆ”Ｉ［３３？Ｉ［Ｅ　　４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外方表面と内方心部を有する長い要素の疲労寿命
を向上させる方法であつて：ａ）前記長い要素を少量だけ軸方向に引き伸ばすために
前記要素に張力をかける段階；ｂ）前記心部を囲む薄い外方環形部に加わる応力を減ず
るために該薄い外方環形部のみを軟化するように、前記
引伸ばされた長い要素の外方表面をほぼその全長にわた
って急速加熱する段階；ｃ）高い降伏強さを回復させ、同時に前記心部を比較的
冷たく保つために、前記外方環形部を急速冷却する段階
；ｄ）外力によって前記長い要素に最高引張応力が生じた
であろう方向に前記環形部分に高い残留圧縮応力を生じ
るように、前記長い要素にかけられた前記張力を除く段
階：を含む方法。
（２）前記外力が軸方向力である、請求項１記載の方法
。
（３）前記外力が曲げたモーメントである、請求項１記
載の方法。
（４）前記外力が軸方向力と曲げモーメントの組合せで
ある、請求項１記載の方法。
（５）前記長い要素が円形断面を有する丸棒である、請
求項１記載の方法。
（６）前記長い要素が管形棒であり、前記外方環形部が
内方環形心部を取囲む、請求項１記載の方法。
（７）前記長い要素の一様な加熱及び冷却を保証するた
めに、前記長い要素に張力をかけ、加熱し、冷却する間
に、前記長い要素を回転させる段階をさらに含む、請求
項１記載の方法。
（８）前記長い要素が高温に急速加熱される時に、溶解
する前に軟化する特性を有する金属棒材である、請求項
１記載の方法。
（９）前記金属が硬化性のない軟鋼である、請求項８記
載の方法。
（１０）前記金属が硬化性を有する合金鋼である、請求
項８記載の方法。
（１１）前記外方環形部が誘導加熱により急速加速され
、焼入吹付けコイルからの焼入液の吹付けによる急速冷
却される、請求項１記載の方法。
（１２）外方表面と内方心部を有する長い要素の疲労寿
命を向上させる方法であつて：ａ）前記長い要素を軸方向に少量だけ引き伸ばすために
前記要素に張力をかける段階；ｂ）前記要素の薄い選択された表面層に加わる応力を減
ずるために前記選択された表面層のみを軟化させるよう
に、前記引き伸ばされた長い要素をほぼその全長にわた
って急速加熱する段階；ｃ）高い降伏強さを回復させると同時に前記心部を比較
的低温に保つために、前記選択された層を急速冷却させ
る段階；ｄ）外力によって前記長い要素に最高の引張応力が生じ
たであろう方向に、前記選択された層に高い残留圧縮応
力を生じるように、前記長い要素にかかる張力を除く段
階：を含む方法。
（１３）前記要素が、引張り、加熱、冷却、及び解除の
段階を受ける少なくとも１つの平らな表面を含む、請求
項１２記載の方法。
（１４）前記要素が幅の広いフランジと該フランジに一
体になった幅の狭い脚（ウェブ）とを有するＴ形ビーム
であり、隔置された表面が引張り、加熱、冷却、及び解
除の段を受ける、請求項１２記載の方法。
（１５）外方環形部分と内方心部を有する長い要素の疲
労寿命を高めるための装置であつて：ａ）前記長い要素を少量だけ軸方向に引き伸ばすように
前記長い要素に張力をかける装置；ｂ）前記環形部分に
加わる応力を減ずるように前記環形部分のみを軟化させ
るために、前記引き伸ばされた長い要素の前記外方環形
部分を急速加熱する装置；ｃ）高い降伏強さを回復させると同時に前記心部を比較
的低温に保つために前記外方環形部分を急速冷却する装
置；ｄ）外力によって前記長い要素に最高の引張応力が発生
したであろう方向に、前記環形部分に高い残留圧縮応力
を生じるように、前記長い要素にかかる張力を除く装置
：を含む装置。
（１６）前記加熱装置は少なくとも１個のループ（輪）
を有する誘導加熱コイルを含み、前記冷却装置は前記誘
導コイルの極く近くの液体吹付け焼入れコイルを含む、
請求項１５記載の装置。
（１７）前記長い要素は丸棒であり、前記環形部分に一
様な加熱及び冷却を与えるように前記丸棒を回転させる
装置と、前記丸棒の環形部分を先ず急速に加熱して軟化
させ、その直後に前記環形部分を急速冷却するように、
前記誘導加熱コイル及び前記液体吹付け焼入れコイルを
前記丸棒の軸方向に動かすためのキャリジ装置と、をさ
らに含む、請求項１６記載の装置。
（１８）外方表面と内方心部を有する長い要素の疲労寿
命を高めるための装置であって：ａ）前記長い要素を少量だけ軸方向に引き伸ばすために
前記長い要素に張力をかける装置；ｂ）前記要素の薄い
選択された表面層に加わる応力を減ずるために前記選択
された表面層の残留応力を減ずるように前記要素の前記
薄い選択された表面層のみを軟化させるために、前記引
き伸ばされた長い要素の対向する外方表面の少なくとも
部分をほぼ全長にわたって急速に加熱する装置；ｃ）高い降伏強さを回復させると同時に前記心部を比較
的低温に保つために、前記選択された層を急速に冷却す
る装置；ｄ）外力によつて前記長い要素に最高の引張応力が生じ
たであろう方向に、前記選択された層に高い残留圧縮応
力を発生させるために前記長い要素にかかる前記張力を
除く装置：を含む装置。
（１９）前記要素が、引伸ばし、加熱、冷却、及び解除
の機能を受ける少なくとも１つの平らな表面を含む、請
求項１８記載の装置。
（２０）前記要素が幅の広いフランジ、及び該フランジ
に一体となっている幅の狭い脚を有するＴ形ビームであ
り、隔置された表面区域が引伸ばし、加熱、冷却、及び
解除の段階を受ける、請求項１８記載の装置。
（２１）外部荷重及び／又は曲げ荷重を受ける時の疲労
寿命が改良された、軸方向に延在する要素であって：ａ）小さな区域に働く高い残留圧縮応力を有する外方環
形部材；ｂ）外力が無い時に反対方向に等しい内力を生じるよう
に、広い区域に働く残留引張応力を有し、前記外方環形
部材と一体の内方心部：を有する要素。
（２２）前記軸方向に延在する要素がその全長にわたっ
て円形断面を有する軸方向に長い棒材である、請求項２
１記載の要素。
（２３）前記軸方向に延在する要素がその全長にわたっ
て一定の内径と外径を有する軸方向に長い管状部材であ
り、前記内方心部の形態が管形である、請求項２１記載
の要素。