SUS304 鋼平滑材の室温・大気中疲労における変形誘起マルテンサイト変態

本論文では、S304 鋼平滑材の室温・大気中疲労における変形誘起マルテンサイト変態を調べた。室温・大気中において疲労をさせたS304 鋼平滑材ではマルテンサイト変態が起こった。これら疲労を受けた試験片の平行平滑部におけるα’相変態率ξ_α’をフェライトスコープによって測定し、得られたξ_α’の値およびその最大値ξ_α’maxを荷重繰返し数N に対してプロットしたところ、両者は、今回試験したすべての応力範囲においてN に対する逆S 字曲線で表されが，寿命の大部分でξ_α’maxの値はほぼ一定となった。この値はΔσが高いほど高くなった。また、ξ_α’の試験片平行部表面における空間分布は荷重繰返し数N とともに変化した。すなわち、応力の繰返しによりα’相変態は試験片スパン中央付近に局所化し、そこでのξ_α’値は35～40 %の高い値に達した。この値は、室温で静的な引張応力を受けた試験片のξ_α’値の2 倍以上の値であった。また、ξ_α’値の高い領域では、長さ200 μm の肉眼では見えない小さな縁き裂が見出された。これらの結果から、疲労を受けたSUS304 製部材でξ_α’の値を測定することによってき裂発生場所を特定し、残存疲労寿命を予測する可能性が示されたものと思われる。

The present study has investigated deformation-induced martensitic transformation in fatigue of unnotched SUS304 plates. Martensitic transformation occurred in unnotched SUS304 plate specimens fatigued at room temperature in air. Volume fraction ξ_α’ of α’ martensite in the unnotched potion of fatigued specimens was measured by ferrite scope. The relations between the maximum value of ξ_α’, ξ_α’max, and the number of load cycles N were represented by reverse sigmoidal curves for all the applied stress range Δσ levels tested in this study. For the most portion of fatigue life, the value of ξ _α’max remained almost constant. This value was increased with increase in the applied Δσ value. The spatial distribution of ξ_α’ in the specimens varied with N：i.e., continued cycling of stress made α’ transformation localized near the central portion of specimens where the ξ_α’ value reached as high as 35-40％. This value is more than doubled compared to the highest ξ_α’ value found in SUS304 specimens subjected to static tensile stress at room temperature. Invisible edge cracks of 200 μ m in length were found in the high ξ _α’region.These results imply that the measurement of ξα’ in fatigued SUS304 components may detect crack initiation sites and may predict residual fatigue life.

Martensite, Phase Transformation, Stainless Steel, Ferrite Scope, Fatigue, In Situ Inspection