S45C軸への焼きばめについて

S45Cの線膨張係数を12x10^-6/℃と仮定するとmaxシメ代0.141mmにするには
60x12x10^-6xt（℃）=0.141から195+20≒220℃の程度の温度差が必要になる
一般に低温焼きなましで150～200℃で一時間保持だと焼きが戻るようですし
低温焼戻ぜい性＝300～400℃という温度帯もあるようなので、温度の管理は
温度チョークとかでは難しい。冷やし嵌めという手もあるが・・（液体窒素）

しかし、そもそも軸の伝達トルク：189Nmに対し妥当なシメ代だったのか？
また焼きばめでは無く何故、キーによる締結あるいは、パワーロックなど
の締結では行けないのか？焼きばめはコストが掛かるし温度の管理が難しい
最後に、焼きばめはどような手法、温度でやったのか把握されていますか？
また今回の破損は、疲労での破壊か（破断面を見る）？脆性破壊なのか？

計算で確認をしてみます。
先ず、
S45C調質材；HB201～269、引張強さ；70.4kg/mm2（690N/mm2）以上
　　　　　　降伏点/耐力；50kg/mm2（490N/mm2）以上となる
次に、
軸の伝達トルク：189N･mと曲げモーメント：596N･mの組合せ応力は、
組合せ（相当）曲げモーメントが、1/2（596N･m＋√189N･m×189N･m＋596N･m×596N･m
　　　　　　　　　　　　　　　　610N･m ＝ 62.2kg･mとなり、
曲げ応力は、62.2kg･m×1000mm/m÷（π×60mm×60mm×60mm÷32）＝ 2.93kg/mm2 です。
組合せ（相当）ねじりモーメントが、√189N･m×189N･m＋596N･m×596N･m
　　　　　　　　　　　　　　　　　625N･m ＝ 63.8kg･mとなり、
ねじり応力は、63.8kg･m×1000mm/m÷（π×60mm×60mm×60mm÷16）＝ 1.5kg/mm2 です。
最後に、
形状係数は、（φ68mm÷φ60mm）が1.13であるが、（Ｒ2mm÷φ60mm）0.033なので、
　　　　　　2.5とします。
すると、
最大曲げ応力は、2.93kg/mm2×2.5 ＝ 7.3kg/mm2 ・・・・ 安全率；6.8（繰返し荷重相当）
最大ねじり応力は、1.5kg/mm2×2.5 ＝ 3.75kg/mm2 ・・・ 安全率；5.3（繰返し荷重相当）
<曲げ応力×0.4 ＝ ねじり応力として、>
となり、破断する事はない範囲です。（Ｒ2mmを、Ｒ12mmすれば確実に安全です）

スプロケットの焼きばめ時に、S45C調質シャフトが焼きなまし（焼鈍）状態に近くなり、
HB137～170、引張強さ；47kg/mm2（460N/mm2）程度
　　　　　　降伏点/耐力；27.5kg/mm2（270N/mm2）程度となる
<参考に、Ｓ－Ｎ曲線図では、280MPa（2×10の6乗回）でフラットですが…>
http://fatigue.jsms.jp/book/pdf1.pdf
掲載データでの数値。

安全率から判断すると、S45C調質シャフトが焼きなまし（焼鈍化）状態に近くなると、
安全率が、前述の約半分になり、破損してしまいます。

【結論】
破損部の硬度を測り、焼きなまし（焼鈍化）状態に近かければ、
『スプロケットの焼きばめ』は、中止すべきです。

形状係数に関しての資料が、
http://www.ai-link.jp/free/learning/kouza/04/answer/answer-p5.htm#top
にありました。

疲労強度計算のプロセスをもっと詳しく教えて下さい。

☆ 先ず、段付シャフト使用なら、応力集中を考慮する必要があります。
　 段付きシャフト用の形状係数図から、形状係数を導き出し、考慮に入れる。
　 2倍以上になるケースもあり、『疲労強度計算の結果、安全率は1.8』ではNGかも？

☆ 次に、段付シャフトに、曲げとねじモーメントが同時にかかるなら、
　 その組合せ応力を考慮する必要があります。
　 計算式は、専門書を参照

☆ 最後に、疲労強度計算の結果で、S45C調質の疲れ限度（疲労限）は、
　 どんな仕様のＳ－Ｎ曲線図で、導き出したのですか？
　 スプロケットが正転のみなら ⇒ 繰返し荷重
　 スプロケットが正逆転のみなら ⇒ 交番荷重
　 での疲れ限度（疲労限）で計算しましたか？　　　　　資料がないのなら、
　 S45C調質の降伏点（耐力）換算での安全率は、5ですか？10ですか？

等です。

内容に因っては、段付きシャフト部の工具Ｒ（アール）や表面仕上げで、
改良できるかも？
また、スプロケットの焼きばめ時の熱で、シャフトが焼戻しされ、
硬度が落ち、その硬度と比例関係にある、許容応力が落ちて、破断をしたのでは？
<硬度計で破損部周辺と、熱影響を受けない部分を測定し、比較したら確認可能>
<S45C調質の引張強さから、硬度も導き出されます>

頑張って、調査して下さい！

伝達トルクの変動の見積もりがありませんね。
曲げモーメントも静的荷重だけですか？