金属材料の破断面解析技術の基礎と解析事例

材料の破断面には破壊の過程が記録されており、これを調査することによって破壊機構あるいは破壊原因に関する情報を得ることができる。したがって、破面解析 (fractography) は、どこで亀裂が発生し、どのような理由で破壊に至ったかを突き止める上で、重要な情報を与える。ストライエーションに代表される特徴的な疲労亀裂の進展情報、金属組織を反映したファセット (劈開割れ、擬劈開割れ、粒界割れ、遅れ破壊、応力腐食割れ) 、延性破面を代表するディンプルパターンなどが対象である。破面の理解には、広いスケールからの観察による全体像の把握と、個々の現象を特徴付ける部位の抽出といった多面的な解析が必須である。教科書には典型例が示され、分析機器も格段に進歩しているが、実際には観察対象や状況証拠が限られるなど破壊原因を結論付ける上で困難を伴う。経験に裏打ちされた”目”を養うことを一緒に考えてみる。

1. はじめに
   1. 破面観察の講義例を見てみると
   2. 破面の見方・考え方
   3. 破面の保護と洗浄
2. マクロ破面
   1. マクロ破面形態からの推定
3. 破壊の基礎
   1. 延性破壊と脆性破壊
   2. 亀裂先端の力学
4. 結晶学的亀裂の形成
   1. 破壊形態の分類
   2. 粒内破壊
      1. 延性破壊
      2. 脆性破壊
      3. 疲労破壊
   3. 粒界破壊
   4. 粒内脆性破面
      1. 劈開破壊
      2. 擬劈開破壊
   5. 粒界脆性破面
5. 応力腐食割れ (SCC)
   1. SCC破断面
   2. SCC破面の方位解析
   3. EBSD法によるファセット結晶方位の決定
6. 疲労破面の全体像を把握する
   1. 疲労破壊の素過程
   2. Stage IIをまず捕らえる
   3. 亀裂発生点を探せ
   4. 亀裂伝播面の情報
7. 疲労亀裂発生点と結晶学的破面
   1. 凹凸の判別
   2. 粒界割れの判別
   3. 粒内割れと微小亀裂成長
   4. 主亀裂選択の遷移条件
   5. 劈開破壊か擬劈開破壊か
   6. フィッシュアイ破壊
8. おわりに