316ステンレス鋼の低サイクル疲労損傷: 変動荷垂下での疲労寿命と内部き裂発生の影響

摘要

変動荷重下における疲労寿命を妥当に予測するためには疲労荷重による材料の損傷過程を理rn解することが重要となる．この研究ではナ316ステンレス鋼を用いて低サイクル疲労における損傷rnプロセスについて検討した．まず，室温大気中において完全両振りの疲労試験を最大で6％までのrnひずみ制御下において実施した．そして，疲労寿命における荷重履歴の影響を調べるために2段2rn童の疲労試験も実施した．その結果，2段2垂における疲労寿命は，線形累積損傷別によって推定rnされる寿命よりも短くなる場合もあった．さらに，疲労寿命における表面き裂の発生・進展の影響rnを調べるため，2段2垂試験で1段目の試験終了後に試験片表面を機械加工にて除去した場合の試rn験も実施した．疲労寿命は表面を除去しない場合に比べて大きくなったが，1段目の疲労損傷の影rn響が完全に回復するには至らなかった．表面を除去した試験片の破断面には多数の内部より発生しrnたき裂が観察され，いくつかの試験片は内部から発生したき裂によって破断していた．以上の結果rn316ステンレス鋼の低サイクル疲労の疲労損傷の実態として，表面き裂，内部き裂とひずみの蓄積rnの3つの要因が考えられることが考察された．%To reasonably predict of fatigue life under variable loading, it is important tornunderstand the damaging process. In this study, the damage process of low-cycle fatigue was investigated for Type 316 stainless steel. Fully-reversed axial fatigue tests were conducted in the ambient air at a room temperature by controlling strain amplitude, which was 6% at the maximum. Two-step strain tests were also conducted in order to assess the effect of loading history on fatigue life. The fatigue life was shown to be not always longer than that estimated using a linear damage accumulation rule. Furthermore, in order to evaluate the effect of initiation and growth of surface cracks on the fatigue life, the surface layer of specimens was removed after the first step. The fatigue life was extended by surface removal, although it was not recovered completely. Many internal cracks were observed on the fractured surface of the surface-removed specimens, and in some cases the specimens were fractured by these internal cracks. It was concluded that the low-cycle fatigue damage of Type 316 stainless steel consisted of three factors: surface cracking, internal cracking, and strain accumulation.