金属疲労とは

一般的に、金属材料に繰り返し、長時間、応力が加わると、降伏点より低い応力でも応力が集中する局部に、き裂が生じ、それが進行して破壊に至ることがあり

この現象が金属疲労、破壊面に独特の貝殻状波紋が見られるのが特徴でもある。

 

疲労の種類

降伏点を超える応力が加わり、少ない繰返し回数で破壊するのが低サイクル疲労(延性材料)

弾性変形域の応力で破壊するのが高サイクル疲労

 

  • 疲労は材料の表面から発生する(表面粗さ、応力集中部)
  • 疲労強度は材料の硬さ(表面の硬さが重要)と比例するが表面の残留応力の影響が大きい
  • 圧縮応力は疲労強度を向上させる
  • 引張応力は疲労強度を低下させる

金属の基本的な強度向上方法

転位を動きにくくすると金属は硬く(強く)なる

 

・固溶体硬化

・結晶粒微細化(焼き戻しマルテンサイト)

・析出硬化(時効硬化)

・加工硬化

・変態硬化(焼入れ)

 

結晶粒微細化

結晶粒は微細なほど転位は動きにくい

結晶粒を微細化すると硬さも向上する

結晶粒を微細化すると疲労強度も高くなる

 

微粒子ショットピーニング加工

微粒子ショットピーニングは、金属製品の表面に、目的に応じた材質の粒子を圧縮性の気体に混合して高速衝突させる表面改質技術のことです。

最表面の局所領域に強加工を導入することにより、微細結晶層、ナノ結晶層や圧縮残留応力の付加が可能です。

また、表面に微小ディンプルを形成し、油溜まり等の形状効果により摩擦摩耗特性を向上させます。

そのため、機械部品・金型等の疲労強度と摺動機能を向上させる表面改質加工処理技術として幅広い分野でのご利用が可能です。

 

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