JPS6336459B2 - - Google Patents
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- JPS6336459B2 JPS6336459B2 JP54076820A JP7682079A JPS6336459B2 JP S6336459 B2 JPS6336459 B2 JP S6336459B2 JP 54076820 A JP54076820 A JP 54076820A JP 7682079 A JP7682079 A JP 7682079A JP S6336459 B2 JPS6336459 B2 JP S6336459B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はＸ線破面解析法に係り、特にＸ線回折
法により材料の定量的な破面解析を行うのに好適
なＸ線破面解析法に関するものである。
法により材料の定量的な破面解析を行うのに好適
なＸ線破面解析法に関するものである。
走査電子顕微鏡あるいはレプリカ法による透過
電子顕微鏡を用いた光学的破面解析法は、破面の
形態を観察するのには好適であるが、これにより
定量的な破面解析を行うことは困難であるという
問題がある。すなわち、劈開亀裂かデイプル亀裂
かあるいは粒界亀裂かなどの判定を行うことがで
きても、どのような破壊応力にて破断したかとい
つた定量的な解析を行うことができない。例え
ば、粒界亀裂は、高温、腐食疲労、応力腐食ある
いは極めて低応力振幅の疲労で認められるが、上
記の解析法では、負荷荷重の大小の定量的解析が
できないばかりでなく、いずれの破壊様式で壊れ
たかを判定することは単純にはできない。
電子顕微鏡を用いた光学的破面解析法は、破面の
形態を観察するのには好適であるが、これにより
定量的な破面解析を行うことは困難であるという
問題がある。すなわち、劈開亀裂かデイプル亀裂
かあるいは粒界亀裂かなどの判定を行うことがで
きても、どのような破壊応力にて破断したかとい
つた定量的な解析を行うことができない。例え
ば、粒界亀裂は、高温、腐食疲労、応力腐食ある
いは極めて低応力振幅の疲労で認められるが、上
記の解析法では、負荷荷重の大小の定量的解析が
できないばかりでなく、いずれの破壊様式で壊れ
たかを判定することは単純にはできない。
定量的解析が可能なものとして疲労破面のスト
ライエーシヨンによるものが知られているが、ス
トライエーシヨンが観察されるのは、非常に限ら
れており、亀裂伝ぱ速度が10-4〜10-3mm／cycle
の範囲内にあるときだけである。また、亀裂伝ぱ
速度とストライエーシヨン間隔が一対一に対応す
るのは、亀裂伝ぱ速度が10-3mm／cycleのオーダ
のときだけであり、ストライエーシヨン間隔から
亀裂伝ぱ速度、応力振幅あるいは応力拡大係数を
推定できるのは、極めて限られた範囲である。ま
た、ストライエーシヨン間隔は、同じ巨視的な亀
裂伝ぱ速度に対して大きなばらつきをもつている
ので、数箇所の平均値を求めなれればならず非常
に手数がかかる。また、走査電子顕微鏡で観察す
る場合、電子ビームに対する破面の傾きの補正が
必要であるが、一般に、破面は微視的に非常に起
伏が激しいので、この補正作業に困難を極める。
また、マイクロフラストグラフイは、表面形態を
観察するものであるため、表面の汚れが敏感に影
響し、スケールなどの付着物があつてはならな
い。しかし、実機の事故品の多くは、厳しい環境
下で使われたものであり、当然付着物が存在し、
しかも、付着物の除去は容易でなく、破面そのも
のを確察できない場合も多い。なお、走査電子顕
微鏡の試料室は、一般に直径10mm、深さ８mmと小
さく、これに合せて破面を切り出すことが必要で
あり、しかも、加工の際に破面を傷つけないよう
に細心の注意が必要である。
ライエーシヨンによるものが知られているが、ス
トライエーシヨンが観察されるのは、非常に限ら
れており、亀裂伝ぱ速度が10-4〜10-3mm／cycle
の範囲内にあるときだけである。また、亀裂伝ぱ
速度とストライエーシヨン間隔が一対一に対応す
るのは、亀裂伝ぱ速度が10-3mm／cycleのオーダ
のときだけであり、ストライエーシヨン間隔から
亀裂伝ぱ速度、応力振幅あるいは応力拡大係数を
推定できるのは、極めて限られた範囲である。ま
た、ストライエーシヨン間隔は、同じ巨視的な亀
裂伝ぱ速度に対して大きなばらつきをもつている
ので、数箇所の平均値を求めなれればならず非常
に手数がかかる。また、走査電子顕微鏡で観察す
る場合、電子ビームに対する破面の傾きの補正が
必要であるが、一般に、破面は微視的に非常に起
伏が激しいので、この補正作業に困難を極める。
また、マイクロフラストグラフイは、表面形態を
観察するものであるため、表面の汚れが敏感に影
響し、スケールなどの付着物があつてはならな
い。しかし、実機の事故品の多くは、厳しい環境
下で使われたものであり、当然付着物が存在し、
しかも、付着物の除去は容易でなく、破面そのも
のを確察できない場合も多い。なお、走査電子顕
微鏡の試料室は、一般に直径10mm、深さ８mmと小
さく、これに合せて破面を切り出すことが必要で
あり、しかも、加工の際に破面を傷つけないよう
に細心の注意が必要である。
又、新規の材料のＳ−Ｎ曲線を１個の試験片か
ら求める方法として、特開昭51−20894号公報記
載の方法が提案されている。この方法は、予め、
多数の試験片を用いて疲労試験を行ない、試験途
中で試験片表面の半価幅あるいは残留応力を測定
し、疲労前との変化率を求め、その変化率と応力
振幅の関係、又は破断繰返し数との関係を求めて
おく。次に、応力−破断繰返し数線図、所謂Ｓ−
Ｎ曲線を求めようとする材料について、複数の断
面形状を有する試験片を作成して疲労試験を行
い、その表面における残留応力と回折Ｘ線の半価
幅を測定し、疲労前との変化率を、予め求めてお
いた変化率と破断繰返し数との関数に入力するこ
とによりＳ−Ｎ曲線を１個の試験片から推定しよ
うとするものである。従つて、この方法では破断
後における材料についてどの様な破壊様式で破断
したかを推定することが出来ない。
ら求める方法として、特開昭51−20894号公報記
載の方法が提案されている。この方法は、予め、
多数の試験片を用いて疲労試験を行ない、試験途
中で試験片表面の半価幅あるいは残留応力を測定
し、疲労前との変化率を求め、その変化率と応力
振幅の関係、又は破断繰返し数との関係を求めて
おく。次に、応力−破断繰返し数線図、所謂Ｓ−
Ｎ曲線を求めようとする材料について、複数の断
面形状を有する試験片を作成して疲労試験を行
い、その表面における残留応力と回折Ｘ線の半価
幅を測定し、疲労前との変化率を、予め求めてお
いた変化率と破断繰返し数との関数に入力するこ
とによりＳ−Ｎ曲線を１個の試験片から推定しよ
うとするものである。従つて、この方法では破断
後における材料についてどの様な破壊様式で破断
したかを推定することが出来ない。
更に、特開昭53−7286号公報には、一個の試験
片について、ただ１カ所に、一定（段階的ではな
く）の応力負荷を加えて亀裂を発生させた亀裂発
生点付近の破面の半価幅と破断繰返し数との関係
を求めておき、これをデータベースとし、次に実
際に、応力負荷を受けた形状及び面積が前記試験
片と同一の解析対象品となる部分の半価幅を測定
して前記試験片の半価幅と比較して該部材の応力
振幅及び破断繰返し数を推定する方法が提案され
ている。しかしこの方法では、大型構造部材の破
断繰返し数を推定することはできない。それは、
破面で測定される半価幅は応力と亀裂長さの関数
である応力拡大係数あるいは亀裂進展速度によつ
て規定されるので、１カ所で測定した半価幅から
破断繰返し数を推定することはできないからであ
る。特に、材料に負荷されていた応力が概材料の
使用期間中に変動した場合には、１カ所で測定し
た半価幅から破断繰返し数を推定することは全く
不可能である。該方法では例えば、直径10mm程度
の小型の試験片の破面の亀裂発生点付近にのみＸ
線を照射して回折Ｘ線の半価幅を求め、半価幅と
応力振幅あるいは破断繰返し数の関係を求めてお
き、実際に破断した部材の破面にＸ線を照射して
回折Ｘ線の半価幅を求め、予め求めておいた半価
幅と応力振幅あるいは破断繰返し数の関係を用い
て応力振幅あるいは破断繰返し数を推定するもの
である。従つて、測定可能な部材は実験室におい
て使用した試験片と同じ形状と面積であるものに
限られるという欠点がある。即ち、この方法によ
り、大型構造部材の破断繰返し数を推定したい場
合には、比較データベースとして、実験室でも大
型構造部材と同じ形状の試験片を用いて半価幅と
破断繰返し数の関係を作成しておかなければなら
ないという欠点がある。
片について、ただ１カ所に、一定（段階的ではな
く）の応力負荷を加えて亀裂を発生させた亀裂発
生点付近の破面の半価幅と破断繰返し数との関係
を求めておき、これをデータベースとし、次に実
際に、応力負荷を受けた形状及び面積が前記試験
片と同一の解析対象品となる部分の半価幅を測定
して前記試験片の半価幅と比較して該部材の応力
振幅及び破断繰返し数を推定する方法が提案され
ている。しかしこの方法では、大型構造部材の破
断繰返し数を推定することはできない。それは、
破面で測定される半価幅は応力と亀裂長さの関数
である応力拡大係数あるいは亀裂進展速度によつ
て規定されるので、１カ所で測定した半価幅から
破断繰返し数を推定することはできないからであ
る。特に、材料に負荷されていた応力が概材料の
使用期間中に変動した場合には、１カ所で測定し
た半価幅から破断繰返し数を推定することは全く
不可能である。該方法では例えば、直径10mm程度
の小型の試験片の破面の亀裂発生点付近にのみＸ
線を照射して回折Ｘ線の半価幅を求め、半価幅と
応力振幅あるいは破断繰返し数の関係を求めてお
き、実際に破断した部材の破面にＸ線を照射して
回折Ｘ線の半価幅を求め、予め求めておいた半価
幅と応力振幅あるいは破断繰返し数の関係を用い
て応力振幅あるいは破断繰返し数を推定するもの
である。従つて、測定可能な部材は実験室におい
て使用した試験片と同じ形状と面積であるものに
限られるという欠点がある。即ち、この方法によ
り、大型構造部材の破断繰返し数を推定したい場
合には、比較データベースとして、実験室でも大
型構造部材と同じ形状の試験片を用いて半価幅と
破断繰返し数の関係を作成しておかなければなら
ないという欠点がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、付着物があつても
破面の観察ができ、また、大きい構造物の破面で
あつてもそのままの状態で観察ができ、しかも、
定量的な破面解析を行うことができるＸ線回析法
によるＸ線破面解析法を提供することにある。
で、その目的とするところは、付着物があつても
破面の観察ができ、また、大きい構造物の破面で
あつてもそのままの状態で観察ができ、しかも、
定量的な破面解析を行うことができるＸ線回析法
によるＸ線破面解析法を提供することにある。
本発明はマクロＸ線フラクトグラフイ法によれ
ば、簡単、迅速かつ高精度で破面解析を行うこと
ができることに着目してなされたものである。
ば、簡単、迅速かつ高精度で破面解析を行うこと
ができることに着目してなされたものである。
本発明のＸ線破面解析法は、予め試験片に段階
的に増加する異なる応力を与えて該試験片を破壊
させ、更に前記試験片の破面の所定個所に平行ビ
ームＸ線を照射することにより得られた回折Ｘ線
の半価幅を測定し、かつ該半価幅と亀裂進展速度
との関係曲線を求めておき、次に、実際に破壊し
た材料の亀裂発生部から最終破断部に至る全面に
平行ビームＸ線を順次照射し、各亀裂長さにおけ
る回折Ｘ線の半価幅を測定し、この値を前記試験
片で予め求められている半価幅と亀裂進展速度の
関係曲線に当てはめて亀裂進展曲線を作成するこ
とにより、破断繰返し数を推定することを特徴と
する。
的に増加する異なる応力を与えて該試験片を破壊
させ、更に前記試験片の破面の所定個所に平行ビ
ームＸ線を照射することにより得られた回折Ｘ線
の半価幅を測定し、かつ該半価幅と亀裂進展速度
との関係曲線を求めておき、次に、実際に破壊し
た材料の亀裂発生部から最終破断部に至る全面に
平行ビームＸ線を順次照射し、各亀裂長さにおけ
る回折Ｘ線の半価幅を測定し、この値を前記試験
片で予め求められている半価幅と亀裂進展速度の
関係曲線に当てはめて亀裂進展曲線を作成するこ
とにより、破断繰返し数を推定することを特徴と
する。
以下、本発明を第１図ないし第８図により詳細
に説明する。
に説明する。
第１図はステンレス鋼SUS316の外径10mmの鼓
形試験片を高温低サイクル疲労させたときの全ひ
ずみ振幅Δεと破断繰返し数Nfとの関係を示す線
図である。第１図において、ａ曲線は、ひずみ速
度0.1％、温度500〜600℃の場合、ｂ曲線は、ひ
ずみ速度0.01％、温度550℃の場合を示しており、
疲労のクリープの相互作用により、ひずみ速度が
小さいほど疲労強度が低いことを示している。
形試験片を高温低サイクル疲労させたときの全ひ
ずみ振幅Δεと破断繰返し数Nfとの関係を示す線
図である。第１図において、ａ曲線は、ひずみ速
度0.1％、温度500〜600℃の場合、ｂ曲線は、ひ
ずみ速度0.01％、温度550℃の場合を示しており、
疲労のクリープの相互作用により、ひずみ速度が
小さいほど疲労強度が低いことを示している。
第２図はその破面の疲労破面の亀裂発生点付
近、２×２mm2からの回折Ｘ線プロフイルの半価幅
ｗと破断繰返し数Nfとの関係を示す線図である。
このように、同一形状の試験片と同じ様式の荷重
を加えた場合には、Nfとｗとの間には一定の関
係がある。
近、２×２mm2からの回折Ｘ線プロフイルの半価幅
ｗと破断繰返し数Nfとの関係を示す線図である。
このように、同一形状の試験片と同じ様式の荷重
を加えた場合には、Nfとｗとの間には一定の関
係がある。
第３図はステンレス鋼YUS170の形状の異なる
３種類の試験片を片振引張疲労させたときの破面
からの回折Ｘ線プロフイールの半価幅ｗと破断繰
返し数Nfとの関係を示す線図である。第３図に
おいて、〇印は平滑材、△印は切欠材、□印はＬ
型材のものについての関係である。なお、第２
図、第３図は、Ｘ線としてCrKβ線を用い、平行
ビームスリツト（発散角0.42゜）を用いて（311）
面の半価幅を測定して求めたものである。
３種類の試験片を片振引張疲労させたときの破面
からの回折Ｘ線プロフイールの半価幅ｗと破断繰
返し数Nfとの関係を示す線図である。第３図に
おいて、〇印は平滑材、△印は切欠材、□印はＬ
型材のものについての関係である。なお、第２
図、第３図は、Ｘ線としてCrKβ線を用い、平行
ビームスリツト（発散角0.42゜）を用いて（311）
面の半価幅を測定して求めたものである。
応力振幅と半価幅ｗとの間に直線関係があつて
も、破断繰返し数Nfで整理すると、第２図、第
３図に示すように、直線関係とはならない。
も、破断繰返し数Nfで整理すると、第２図、第
３図に示すように、直線関係とはならない。
第４図ないし第７図は、無酸素銅よりなる１枚
の中央切欠き平板試験片において、応力比Ｒを−
１、０、0.5として、亀裂進展速度10-7〜10-2
mm／cycleの範囲の破面が0.2〜２mmの領域となる
ように疲労試験して得られた結果を示す線図であ
る。なお、Ｘ線はCoKα線とし、発散角0.42゜の平
行ビームスリツトを用いて（222）面の半価幅を
測定した。
の中央切欠き平板試験片において、応力比Ｒを−
１、０、0.5として、亀裂進展速度10-7〜10-2
mm／cycleの範囲の破面が0.2〜２mmの領域となる
ように疲労試験して得られた結果を示す線図であ
る。なお、Ｘ線はCoKα線とし、発散角0.42゜の平
行ビームスリツトを用いて（222）面の半価幅を
測定した。
第４図は半価幅ｗと最大応力拡大係数Kmaxと
の関係を示す線図である。第４図において、ｃ、
ｄ、ｅ曲線はそれぞれ応力比Ｒが、−１、０、0.5
の場合の関係を示しており、同一Kmaxで比較す
ると、応力比Ｒが小さいほど半価幅ｗが大きい。
の関係を示す線図である。第４図において、ｃ、
ｄ、ｅ曲線はそれぞれ応力比Ｒが、−１、０、0.5
の場合の関係を示しており、同一Kmaxで比較す
ると、応力比Ｒが小さいほど半価幅ｗが大きい。
第５図は半価幅ｗと応力拡大係数範囲ΔKとの
関係を示す線図で、第４図と同様ｆ、ｇ、ｈ曲線
はそれぞれ応力比Ｒが−１、０、0.5の場合の関
係を示しており、第４図とは逆に、同一ΔKで比
較すると、応力比Ｒが大きいほど半価幅ｗが大き
い。半価幅ｗの拡がりは、材料の塑性変形にとも
なう微視的構造変化に由来するものであり、弾性
力学に基づいた破壊力学パラメータでは整理でき
ない。
関係を示す線図で、第４図と同様ｆ、ｇ、ｈ曲線
はそれぞれ応力比Ｒが−１、０、0.5の場合の関
係を示しており、第４図とは逆に、同一ΔKで比
較すると、応力比Ｒが大きいほど半価幅ｗが大き
い。半価幅ｗの拡がりは、材料の塑性変形にとも
なう微視的構造変化に由来するものであり、弾性
力学に基づいた破壊力学パラメータでは整理でき
ない。
ただし、実際に材料に加わつていた応力状態と
して応力比Ｒはある程度推定することが出来る。
すなわち、完全両振り（Ｒ＝−１）であるか、零
−引張り（Ｒ＝０）、あるいはある程度の引張り
−引張りでＲ＝0.5程度と見込まれるかは使用状
態によつて判断できる。従つて、半価幅ｂと応力
拡大係数範囲ΔKの関係曲線に、得られた半価幅
ｂを当てはめて応力拡大係数範囲ΔKを求める。
次に、ΔKと亀裂長さａの関係についてΔKとａ
の関係を作成して、例えば最小自乗法により両者
の関係の勾配を求めると、簡易的にはΔK＝Δσ√
πaであるので、Δσ＝ΔK／√・１／√の関
係より、前記勾配を√で割ると、加わつていた
応力振幅Δσを求めることができる、或いは応力
振幅が変動している場合には、Δσ＝ΔK／√
に半価幅ｂと応力拡大係数範囲ΔKの関係から求
められたΔKを入力すれば応力振幅Δσの履歴を推
定することができる。
して応力比Ｒはある程度推定することが出来る。
すなわち、完全両振り（Ｒ＝−１）であるか、零
−引張り（Ｒ＝０）、あるいはある程度の引張り
−引張りでＲ＝0.5程度と見込まれるかは使用状
態によつて判断できる。従つて、半価幅ｂと応力
拡大係数範囲ΔKの関係曲線に、得られた半価幅
ｂを当てはめて応力拡大係数範囲ΔKを求める。
次に、ΔKと亀裂長さａの関係についてΔKとａ
の関係を作成して、例えば最小自乗法により両者
の関係の勾配を求めると、簡易的にはΔK＝Δσ√
πaであるので、Δσ＝ΔK／√・１／√の関
係より、前記勾配を√で割ると、加わつていた
応力振幅Δσを求めることができる、或いは応力
振幅が変動している場合には、Δσ＝ΔK／√
に半価幅ｂと応力拡大係数範囲ΔKの関係から求
められたΔKを入力すれば応力振幅Δσの履歴を推
定することができる。
第６図は半価幅ｗを亀裂進展速度da／dNで整
理した結果得られた線図である。これより、半価
幅ｗは応力比Ｒに依存せず、亀裂進展速度にほぼ
一対一で対応し、da／dN＝10-7〜10-2mm／cycle
の範囲内で、ｗ＝Alogda／dN＋Ｂで表わすこと
ができる。なお、破面からの回折線の中には、一
酸化銅（CuO）のピークが認められた。
理した結果得られた線図である。これより、半価
幅ｗは応力比Ｒに依存せず、亀裂進展速度にほぼ
一対一で対応し、da／dN＝10-7〜10-2mm／cycle
の範囲内で、ｗ＝Alogda／dN＋Ｂで表わすこと
ができる。なお、破面からの回折線の中には、一
酸化銅（CuO）のピークが認められた。
第７図はCuOの（224）（115）面の回折線の半
価幅ｗと亀裂進展速度da／dNとの関係を示す線
図である。この場合にも亀裂進展速度da／dNの
広い範囲にわたつて、ｗ＝Alog da／dN＋Ｂで
表わすことができる。この酸化層が、亀裂先端で
のすべり変形において、酸素をすべり帯中に巻き
込むことによつて形成されたものか、あるいは亀
裂新生面が酸化されて形成されたものかは不明で
あるが、破面のごく表層に形成される酸化物、あ
るいは化学反応生成物からの回折線も有効である
ことを示している。
価幅ｗと亀裂進展速度da／dNとの関係を示す線
図である。この場合にも亀裂進展速度da／dNの
広い範囲にわたつて、ｗ＝Alog da／dN＋Ｂで
表わすことができる。この酸化層が、亀裂先端で
のすべり変形において、酸素をすべり帯中に巻き
込むことによつて形成されたものか、あるいは亀
裂新生面が酸化されて形成されたものかは不明で
あるが、破面のごく表層に形成される酸化物、あ
るいは化学反応生成物からの回折線も有効である
ことを示している。
各種金属合金について、上記したように、１本
の試験片を用いて半価幅ｗと亀裂進展速度da／
dNとのマスターカーブを作成しておけば、次の
ような手順で破断繰返し数Nfの推定ができる。
第８図ａに示したように、破面解析を行う実際の
破壊した材料の疲労破面上の亀裂発生点から最終
破断部に至る各所に平行ビームＸ線を照射（Ｘ線
照射域は斜線を引いて示してある。）して、それ
によつて得られる回折Ｘ線から、各亀裂長さaiに
おける回折Ｘ線の拡がりを示す半価幅wiを測定
し、あらかじめ試験片にて得てある破面の半価幅
ｗと亀裂進展速度da／dNとの関係から、その亀
裂長さaiにおける亀裂進展速度da／dNを求める。
ところで、亀裂進展曲線の傾きが亀裂進展速度
da／dN（ここでは、da／dN＝αとする。）であ
るから、第８図ｂに示すように、横軸に応力繰返
し数Ｎを、縦軸に亀裂長さａをとつて、まず、応
力繰返し数Ｎ＝０のところで、最初の測定点での
半価幅w1から求まつた傾きda／dN1＝α1の直線
を（a1＋a2）／２まで引く。次に、w2から求ま
つた傾きda／dN2＝α2の直線を（a1＋a2）／２か
ら（a2＋a3）／２まで引く。以下、順次wiから求
まつた傾きda／dNi＝αiの直線を（ai-1＋ai）／２
から（ai＋ai+1）／２まで引くことを繰返して、
亀裂長さＷまでの亀裂進展曲線を完成させる。こ
の亀裂進展曲線の亀裂長さＷのところから垂線を
降すと、それと横軸との交点の応力繰返し数Ｎが
破断繰返し数Nfとなる。
の試験片を用いて半価幅ｗと亀裂進展速度da／
dNとのマスターカーブを作成しておけば、次の
ような手順で破断繰返し数Nfの推定ができる。
第８図ａに示したように、破面解析を行う実際の
破壊した材料の疲労破面上の亀裂発生点から最終
破断部に至る各所に平行ビームＸ線を照射（Ｘ線
照射域は斜線を引いて示してある。）して、それ
によつて得られる回折Ｘ線から、各亀裂長さaiに
おける回折Ｘ線の拡がりを示す半価幅wiを測定
し、あらかじめ試験片にて得てある破面の半価幅
ｗと亀裂進展速度da／dNとの関係から、その亀
裂長さaiにおける亀裂進展速度da／dNを求める。
ところで、亀裂進展曲線の傾きが亀裂進展速度
da／dN（ここでは、da／dN＝αとする。）であ
るから、第８図ｂに示すように、横軸に応力繰返
し数Ｎを、縦軸に亀裂長さａをとつて、まず、応
力繰返し数Ｎ＝０のところで、最初の測定点での
半価幅w1から求まつた傾きda／dN1＝α1の直線
を（a1＋a2）／２まで引く。次に、w2から求ま
つた傾きda／dN2＝α2の直線を（a1＋a2）／２か
ら（a2＋a3）／２まで引く。以下、順次wiから求
まつた傾きda／dNi＝αiの直線を（ai-1＋ai）／２
から（ai＋ai+1）／２まで引くことを繰返して、
亀裂長さＷまでの亀裂進展曲線を完成させる。こ
の亀裂進展曲線の亀裂長さＷのところから垂線を
降すと、それと横軸との交点の応力繰返し数Ｎが
破断繰返し数Nfとなる。
上記の如く、Ｘ線フラクトグラフイマツプを破
面全体について作成すれば、破断繰返し数が推定
できるだけでなく、荷重様式あるいは破壊様式の
推定もできる。例えば、ストローク制御の疲労の
場合、低サイクル疲労に相当する大荷重が亀裂発
生時に加わつていたとしても、亀裂伝ぱ過程では
荷重が小さくなつて行き、荷重制御の疲労破面と
は全く異なり、亀裂長さが増大しても半価幅ｗが
ほとんど増大しないことから容易に区別できる。
同様に引張圧縮か、板曲げかなどの判定もＸ線フ
ラクトグラフイマツプから可能である。なお、材
料の破面に形成される酸化層または化学反応生成
物からの回折Ｘ線を用いてもよいから、材料の破
面に付着物があつても、破面の観察が可能であ
り、破面を解析することができる。しかも、定量
的な破面解析が可能である。
面全体について作成すれば、破断繰返し数が推定
できるだけでなく、荷重様式あるいは破壊様式の
推定もできる。例えば、ストローク制御の疲労の
場合、低サイクル疲労に相当する大荷重が亀裂発
生時に加わつていたとしても、亀裂伝ぱ過程では
荷重が小さくなつて行き、荷重制御の疲労破面と
は全く異なり、亀裂長さが増大しても半価幅ｗが
ほとんど増大しないことから容易に区別できる。
同様に引張圧縮か、板曲げかなどの判定もＸ線フ
ラクトグラフイマツプから可能である。なお、材
料の破面に形成される酸化層または化学反応生成
物からの回折Ｘ線を用いてもよいから、材料の破
面に付着物があつても、破面の観察が可能であ
り、破面を解析することができる。しかも、定量
的な破面解析が可能である。
本発明によれば、付着物があつても破面の観察
が可能であり、また、大きい構造物の破面であつ
てもそのままの状態で観察でき、しかも、定量的
な破面解析を行うことができるという顕著な効果
がある。
が可能であり、また、大きい構造物の破面であつ
てもそのままの状態で観察でき、しかも、定量的
な破面解析を行うことができるという顕著な効果
がある。
第１図は本発明のＸ線回折による破面解析法を
実施するのに用いた試験片の全ひずみ振幅と破断
繰返し数との関係を示す線図、第２図はその破面
の半価幅と破断繰返し数との関係線図、第３図は
試験片の形状が異なるときの半価幅と破断繰返し
数との関係を示す線図、第４図、第５図は半価幅
と最大応力拡大係数または応力拡大係数範囲との
関係を示す線図、第６図は半価幅と亀裂進展速度
との関係を示す線図、第７図は破面の表層に形成
された酸化層からの回折Ｘ線も有効であることを
示す線図、第８図は破面のＸ線フラクトグラフイ
マツプを作成することにより破断繰返し数を推定
する手順を示した説明図である。 Δε……全ひずみ振幅、Nf……破断繰返し数、
ｗ……半価幅、Kmax……最大応力拡大係数。
実施するのに用いた試験片の全ひずみ振幅と破断
繰返し数との関係を示す線図、第２図はその破面
の半価幅と破断繰返し数との関係線図、第３図は
試験片の形状が異なるときの半価幅と破断繰返し
数との関係を示す線図、第４図、第５図は半価幅
と最大応力拡大係数または応力拡大係数範囲との
関係を示す線図、第６図は半価幅と亀裂進展速度
との関係を示す線図、第７図は破面の表層に形成
された酸化層からの回折Ｘ線も有効であることを
示す線図、第８図は破面のＸ線フラクトグラフイ
マツプを作成することにより破断繰返し数を推定
する手順を示した説明図である。 Δε……全ひずみ振幅、Nf……破断繰返し数、
ｗ……半価幅、Kmax……最大応力拡大係数。
Claims (1)
- １ 予め試験片に段階的に増加する異なる応力を
与えて該試験片を破壊させ、更に前記試験片の破
面の所定個所に平行ビームＸ線を照射することに
より得られた回折Ｘ線の半価幅を測定し、かつ該
半価幅と亀裂進展速度との関係曲線を求めてお
き、次に、実際に破壊した材料の亀裂発生部から
最終破断部に至る全面に平行ビームＸ線を順次照
射し、各亀裂長さにおける回折Ｘ線の半価幅を測
定し、この値を前記試験片で予め求められている
半価幅と亀裂進展速度の関係曲線に当てはめて亀
裂進展曲線を作成することにより、破断繰返し数
を推定することを特徴とするＸ線破面解析法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7682079A JPS561340A (en) | 1979-06-20 | 1979-06-20 | X-ray fracture analysis method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7682079A JPS561340A (en) | 1979-06-20 | 1979-06-20 | X-ray fracture analysis method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS561340A JPS561340A (en) | 1981-01-09 |
| JPS6336459B2 true JPS6336459B2 (ja) | 1988-07-20 |
Family
ID=13616301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7682079A Granted JPS561340A (en) | 1979-06-20 | 1979-06-20 | X-ray fracture analysis method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS561340A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01157654U (ja) * | 1988-04-19 | 1989-10-31 | ||
| JPH06225849A (ja) * | 1993-02-01 | 1994-08-16 | Azuma Kogyo Kk | 清掃具 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6010406U (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-24 | 井関農機株式会社 | 耕耘装置における均平カバ− |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5120894A (ja) * | 1974-08-09 | 1976-02-19 | Hitachi Ltd | |
| JPS537286A (en) * | 1976-07-08 | 1978-01-23 | Hitachi Ltd | Quantitative x-ray fracture analysis |
-
1979
- 1979-06-20 JP JP7682079A patent/JPS561340A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5120894A (ja) * | 1974-08-09 | 1976-02-19 | Hitachi Ltd | |
| JPS537286A (en) * | 1976-07-08 | 1978-01-23 | Hitachi Ltd | Quantitative x-ray fracture analysis |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01157654U (ja) * | 1988-04-19 | 1989-10-31 | ||
| JPH06225849A (ja) * | 1993-02-01 | 1994-08-16 | Azuma Kogyo Kk | 清掃具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS561340A (en) | 1981-01-09 |
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