ステンレス鋼の疲労破壊について

Question

ステンレスの薄板に引っ張り・圧縮を加えていくうちに，おそらく疲労だろうと思うのですが，ひびが入り切断してしまいます．
疲労に強い材料の選定として，オーステナイト系・フェライト系・マルテンサイト系・析出硬化系などございますが，材料の選定として何が適しているか困っています．よろしければご指導お願いします．

Accepted Answer

繰り返し疲労で壊れないためには発生する応力または応力振幅を疲労限度以下に設定する必要があります。実際の荷重からひびが入る部分の応力を計算してみて下さい。おそらく予想より大きな力が加わっているのではありませんか？鋼材の場合疲労限は引張強さの1/3～1/5の応力ですので,最低でも200N/mm＾2以下の応力にする必要があります。SUS304の場合引張強さ,弾性限,疲労限はそれぞれ600,280,180N/mm＾2位です。機械学会や物質材料研究機構などが疲労データを発表していますが,荷重条件や材料ばらつきの影響を受けるため単純ではなく,一般的に広くは公開されていません。材料を変えれば確かに疲労（限）強度を上げることができるかもしれませんが,一般的には材料変更だけではせいぜい数割程度の強度（応力）改善しかできません。板厚をあげるとかいった応力を低下する方策の方が有効だと思います。

お礼

2008/10/02 08:55

ご回答ありがとうございました

質問者

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Answer

SUS301や304等は、炭素量が低い耐食性のある材料です。
が、炭素量が低いので“焼入れ”での硬度（引張強さ）アップは望めなく
SUS301は加工硬化で板バネに、SUS304は加工効果でA2-70（引張強さを
素材強さの50kg/mm2 ⇒ 加工硬化強さの70kg/mm2にアップ）のねじに使用
しています。

さて、“ステンレス薄板の引張・圧縮”は、波打ちを生じるなら加工硬化
の劣化も考慮が必要です。
それなら、SUS304LのローカーボンやSUS304深絞り用の添加物を考慮すると
加工硬化が和らぎます。
以上も、考慮下さい。
以下がその資料です。
http://www.tokkin.co.jp/materials/stainless_steel/000099.php
http://www.alpsseiko.co.jp/data/bolt%20no%20tukaikata%20p22-27.pdf

Answer

この回答としては、２の回答が正道と思いますが、設備の設計変更が簡単に出来ない場合もあります。その場合材料を変えてみるのが手っ取り早い方法でしょう。

オーステナイト系ステンレス鋼の場合、ハード・テンパー法により母材のTSを２倍から３倍程度に上げられます。例えばTP304の場合>520N/mm2のものが、スプリング・テンパー法により1800N/mm2程度まで上昇しております。
また、値段は高いですが析出硬化型のTP630あたりを使いますと、1300N/mm2程度の強度が出ます。また伸びも10％程度確保されているので、破壊は進み難いと思います。（ステンレス鋼便覧・資料編　日刊工業新聞発行）

ここらを使えば、現在の応力がTSの75％以下程度であれば、十分に疲労許容応力以下に下げられると思います。

Answer

ＳＵＳのバネ材などはいかがでしょうか。

ステンレス鋼の疲労破壊について