ショットピーニング処理されたばね鋼ＳＵＰ１２相当材に形成される疲労フィッシュアイの形態
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概要
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In order to understand internal fracture of a shot peened material, rotating bending and uniaxial loading fatigue tests were carried out for specimens of a spring steel equivalent to SUP12, shot peened under various conditions and configurations of fish-eyes observed on fracture surfaces were discussed.A fatigue limit was not recognized in <I>S</I>–<I>N</I> curves and the internal fracture with the fish-eye was dominant under the conditions.The value of <I>d</I>/<I>d<SUB>cp</SUB></I>, where <I>d</I> and <I>d<SUB>cp</SUB></I> are depths of the origin of the fish-eye from the specimen surface and of the crossing point of residual stress distribution respectively, ranged from 0.8 to 2.0 for the rotating bending condition, whereas the values ranged from 1.0 to 11.0 for the uniaxial loading condition. This result indicates that internal fatigue cracks initiate at an area where the maximum stress <I>σ</I><SUB>max</SUB> of cyclic stress by superposing the residual stress and the applied cyclic stress is high.The values of <I>r<SUB>s</SUB></I>/<I>r<SUB>c</SUB></I> and <I>b</I>/<I>a</I> were paid attention to describe the shape of the fish-eye. Where <I>r<SUB>s</SUB></I> and <I>r<SUB>c</SUB></I> are distances from the origin to the edges of the fish-eye in the directions of surface and center respectively, and <I>a</I> and <I>b</I> are widths of the fish-eye in the diametral and circumferential directions of the specimen respectively. The value of <I>r<SUB>s</SUB></I>/<I>r<SUB>c</SUB></I> depends on <I>d</I>/<I>d<SUB>cp</SUB></I> independent of shot peening conditions and it changed from 0.3 to 1.5 with increasing for <I>d</I>/<I>d<SUB>cp</SUB></I> from 0.8 to 2.0 under rotating bending conditions. The relationship between <I>r<SUB>s</SUB></I>/<I>r<SUB>c</SUB></I> and <I>d</I>/<I>d<SUB>cp</SUB></I> under uniaxial loading conditions is the same as that under rotating bending conditions as long as small values of <I>d</I>/<I>d<SUB>cp</SUB></I>. The value of <I>r<SUB>s</SUB></I>/<I>r<SUB>c</SUB></I> being less than unity means that crack propagation toward the surface is delayed compared with toward the center. This phenomenon was considered to relate to the compressive residual stress existing at the specimen surface layer. There is a good correlation between decreasing for the value of <I>r<SUB>s</SUB></I>/<I>r<SUB>c</SUB></I> less than unity and increasing for the value of <I>b</I>/<I>a</I> more than unity.
- 日本材料学会の論文
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