HT60鋼の歪制御低サイクル疲労における亀裂発生寿命と破面のミクロフラクトグラフィ
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概要
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Reversed diamentral strain controlled low cycle fatigue test was carried out on hour-glass type specimens of which elastic stress concentration factor was 1.06. Specimens of 10 mm in diameter were machined out parallel to the rolling direction from a 25 mm thick plate of 60kg/mm^2 high strength steel. Surface of test section was polished mechanically at first, and lastly by electrolytic polishing. Fatigue test was conducted at ambient temperature with natural strain amplitude ranging from 0.14 to 0.005. Cycling rate was ranged from 1 to 5 cpm when the failure life was expected to be less than 100 cycles, and otherwise 5 to 10 cpm. Micro crack developed on specimen surface was replicated on a strip film of cellulose acetate by stopping the fatigue testing machine about five minutes. Microfractographic analysis was applied on fracture surfaces of all specimens. The following conclusions were obtained : (1) Initiation life of micro crack 0.01 to 0.05 mm in length N_<0.01> and initiation life of visible crack of 0.2 to 0.5 mm long N_c were related to complete failure life N_f with the following relations. N_<0.01>=0.0735N_f^<1.134> N_c=0.626N_f^<1.016> (2) Constants C_p and C_e in the expression, ε_<ta=C_p・N_c-<-kp>+C_e・N_c^<-4>, were obtained as 0.41 and 0.0050 respectively for the present steel tested. The following relations were also re-confirmed. C_p=0.35ε_f C_e=0.000107σ_u-0.00214 (3) Dimples were observed on fatigue surfaces fractured in the failure life range of 1/4 to 90cycles. (4) Rub marks appeared abruptly as the failure life was exceeded about 90 cycles, and in like manner tire trackes appeared at failure life of 350 cycles. Tire tracks and rub marks are considered to be formed as the results of any specific mumber of cycles of compressive load. (5) Spine pattern was observed on fatigue surfaces of failure life over 690 cycles. (6) Microstriations of 1 to 3μ spacing appeared when the failure life was exceeded about 700 cycles. (7) Peculiar fractographic features to the fatigue surface were obtained on replicas raken from a severely damaged fracture surface pounded by compessive load.
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