金属疲労の基礎と疲労強度向上のポイント

機械部品のみならず、橋梁などの構築物における金属疲労についてはマスコミでも取り上げられ既に周知されているところです。その原因の多くが設計段階でのミスとされています (次に過負荷,環境の順) 。安全を見過ぎた設計をすれば製品として成立しないか、または競争力を失うことになります。また、亀裂を早期発見しようとしても高額な費用を要するばかりでなく、発見が困難な場合が殆どです。なによりも信頼性を確保した上での適切な強度設計が大切なのです。疲労は微小な亀裂が少しずつ進展して破壊に至るミクロな現象のため多くの要因 (材料、使用環境など) の影響を受けます。このため、設計の信頼性を高めるためには、力学的な検討に加え、強度を担保する実体である材料の疲労メカニズムの理解が重要になります。 　こうしたことから、本研修では、金属材料強度の基礎知識から、疲労のメカニズムおよび疲労強度の向上方法までの幅広い範囲を実例や講師の経験も交えながらできるだけわかり易く、しかも本質的な技術ポイントを押さえながら研修し、実際に役立つ知識としていただくことを狙います。

1. 導入
   1. 金属疲労とは
   2. 製品・構造物の破壊形態
   3. 疲労破壊事故事例紹介
   4. 疲労強度が必要な機器・構造物
2. 結晶構造と強度
   1. 疲労破壊のはじまり
   2. 結晶構造と結晶のすべり面
   3. 純金属 (完全結晶) の理論せん断応力と実測値との乖離
   4. 結晶の欠陥と強度/転位
   5. 金属の基本的な強度向上方法 (転位を動きにくくする方法)
   6. 材料強度評価方法
      1. 金属組織観察
      2. 硬さ試験
      3. 引張試験
      4. 破面観察
3. 疲労強度
   1. 金属疲労のメカニズム
   2. 疲労試験方法
   3. 疲労強度の表し方と疲労限度
   4. 疲労限度が存在する理由、ギガサイクル疲労
   5. 疲労強度への形状因子の影響
      1. 表面粗さ
      2. 応力集中
      3. 応力勾配
      4. 寸法効果
   6. 切欠き係数
   7. 疲労限度線図
   8. 許容疲労強度 (無限寿命) 算定の概念
4. 疲労強度向上方法と環境因子の影響
   1. 疲労強度に及ぼす材料因子の影響
      1. 硬さ (引張強さ)
      2. 介在物
      3. 鋳造材
      4. 溶接部
   2. 表面硬化処理による疲労強度向上
      1. 代表的な処理
      2. 圧縮残留応力の効果
   3. 疲労強度に及ぼす環境因子の影響 (鉄系材料)