破壊力学と疲労

鋼の部品の疲労強度を高める表面の処理として、効果が期待できるものはどれか。

  1. A表面を粗く仕上げて、塗装や潤滑剤を密着しやすくする
  2. B表面を研削して、表層に引張の残留応力が残るようにする
  3. Cショットピーニングで、表層に圧縮の残留応力を与える
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正解:C. ショットピーニングで、表層に圧縮の残留応力を与える

疲労き裂の多くは表面から発生し、引張の応力で開いて進みます。ショットピーニングは、小さな鋼球などを高速で表面に打ち当てて表層を塑性変形させ、圧縮の残留応力を残す処理で、表面の引張応力を打ち消してき裂の発生と初期の進展を抑えます。浸炭や窒化、高周波焼入れも、表層を硬くして圧縮の残留応力を与えるので、疲労強度が上がります。表面の粗さは小さな切欠きとして働くので、粗く仕上げると疲労強度は下がります。引張の残留応力は平均応力を引張側に上げるのと同じで、疲労には不利です。研削の条件が悪いと、表層に引張の残留応力が残ることがあります。

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