ステンレス鋼の疲労破壊について

このQ&Aのポイント
  • ステンレス鋼の疲労破壊について解説します
  • 疲労に強い材料の選定についてご指導します
  • オーステナイト系・フェライト系・マルテンサイト系・析出硬化系の中で適切な材料を選ぶ方法を説明します
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ステンレス鋼の疲労破壊について

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.

noname#230358
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noname#230359
noname#230359
回答No.2

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。

noname#230358
質問者

お礼

ご回答ありがとうございました

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noname#230359
noname#230359
回答No.4

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

noname#230358
質問者

お礼

ご回答ありがとうございました

noname#230359
noname#230359
回答No.3

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。

noname#230358
質問者

お礼

ご回答ありがとうございました

noname#230359
noname#230359
回答No.1

SUSのバネ材などはいかがでしょうか。

noname#230358
質問者

補足

アドバイスありがとうございます. 予断をはさむといけないと思い書きませんでしたが,SUS632J1-CSPというばね鋼を使っています. やはりばね鋼しかないですかね.

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