SUS304 鋼溶接材の室温・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 鋼溶接平板の室温・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させたS304 鋼溶接平板ではマルテンサイト変態が起こった。疲労負荷前の平板中央のフェライトスコープの読みは10～15 %となったが、これは平板の溶接中に発生した強磁性のフェライト相によるものと考えられる。フェライトスコープの読みを1.37 倍したフェライトスコープの読みの修正値ξ は、繰返し応力を負荷した後、少し増加し、その後負荷応力範囲Δσの大きさに関わらず15～17％の一定値にとどまり、最終的に約28％まで急激な増加を示して破壊に至った。ξの溶接材製試験片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値は18～21 %の高い値に達した。この値は、室温でのSUS304 鋼母材の静的引張試験におけるα’相変態率ξ_α’の値よりも高かった。また、SUS304 鋼溶接材中のξ値の高い領域では、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 製溶接材でξ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 welded SUS304 plates. Martensitic transformation occurred in welded SUS304 plate specimens fatigued at room temperature in air. Ferrite scope reading of the central portion of welded specimens ranged 10 to 15％, indicating the existence of ferromagnetic ferrite phase produced during the welding process. Modified ferrite scope reading ξ, 1.37 times ferrite reading, showed a slight decrease after the application of cyclic stress, then remained almost a constant value of 15 to 17％ irrespective of applied stress range Δσ for the most part of fatigue life, and finally showed sudden increase to about 28％ to cause fracture. The spatial distribution of ξ in the welded specimens varied with the number of stress cycles N：i.e., continued cycling of stress made α’ transformation localized near the central portion of specimens where the ξ value reached as high as 18-21％. This value is higher than the highest ξ_α’ value found in the tensile tests of SUS304 at room temperature. Small edge cracks were found in the high ξ value regions of the welded SUS304 specimens. These results imply that the measurement of ξ in fatigued SUS304 weldments can detect crack initiation sites and predict residual fatigue life.

Martensitic Transformation, Stainless Steel, Weldment, Ferrite Scope, Non-Destructive Inspection