金属材料の破損・破壊メカニズムと破面解析

金属部品の破損や破壊の原因を特定するには、技術者が保有する技術・経験知を最大限に活用した対応力が必要です。しかし、実際の破壊は複数の破壊形態が絡み合って発生することが多く、経験の浅い技術者には高いハードルに感じるかもしれません。 　本セミナーでは、破損・破壊の主原因を特定するために不可欠な破面解析 (フラクトグラフィ) の基礎を、初心者にも分かりやすく解説します。破壊メカニズムや典型的な破面形態 (延性破壊、脆性破壊、疲労破壊など) の特徴を押さえ、解析のポイントや基本的な解析手法を体系的に習得することを目指します。 　また、講師の自動車メーカーでの実務経験に基づく破面解析での失敗・改善事例も交えながら、書籍では得られない“現場で使える破面形態判定の勘どころ”をご紹介します。是非このセミナーで破面解析力を身につけ、高いトラブル対応力のある技術者を目指してください。

1. 破壊を理解するための金属材料の基礎知識
   1. 金属材料とは
   2. 金属結晶
      • 多結晶
      • 結晶粒
      • 結晶粒界
   3. 結晶構造
   4. 弾性変形と塑性変形
   5. 転位・すべり運動
   6. すべり系
      • すべり面
      • すべり方向
2. 破壊の形態とメカニズム
   1. 塑性変形大小の観点
      1. 延性破壊
      2. 脆性破壊
   2. 金属組織学的観点
      1. 粒内破壊
      2. 粒界破壊
   3. 結晶学的観点
      1. 劈開破壊
      2. 剪断破壊
   4. 荷重および環境観点
      1. 静的破壊
      2. 衝撃破壊
      3. 疲労破壊
      4. 環境破壊
         • 応力腐食割れ
         • 水素脆化
         • 高温破壊
3. 破損品の調査
   1. 破損品調査 (破損解析) の全体フロー
   2. 破面解析 (フラクトグラフィ) の位置づけ
4. 破断部の調査・観察のための前準備
   1. 損傷品の取り扱い上の注意点と保存法
   2. 破損品の全体および破面周辺の観察
   3. 外観写真撮影のポイント
   4. 主亀裂位置確認
   5. 二次亀裂解析の要否判断
   6. 破損部の切り出し
   7. 損傷品の送付
   8. 破面出し
   9. 破面の洗浄技術
   10. 破面除錆技術
   11. 破面切り出し不可・入手迅速化のための対応策
5. 破面解析 (フラクトグラフィ)
   1. フラクトグラフィとは
   2. マクロ破断面観察 (肉眼、低倍率光学顕微鏡)
      1. 破壊形式の推定
         1. 延性破壊
         2. 脆性破壊
         3. 疲労破壊
         4. 応力腐食割れ
         5. 水素脆性
      2. 破壊起点部と亀裂進展方向の確認方法
         1. ラチェットマーク
         2. 放射状模様
         3. シェブロンパターン
         4. ビーチマーク
         5. 起点と最終破断部の位置関係
      3. 負荷応力レベルの推定
         1. 塑性変形の有無
         2. 破面の凸凹状態
         3. 最終破断部の面積率・偏心量
         4. 単一起点、多起点
         5. フィッシュアイの位置
      4. 破壊進展速度の確認方法
         1. 亀裂進展領域の粗さ
         2. 放射状模様
   3. ミクロ破断面観察 (走査型電子顕微鏡 (SEM) )
      1. 延性破壊
         1. 伸長ディンプル
         2. 等軸ディンプル
         3. リップル
      2. 脆性破壊
         1. へき界破面
         2. リバーパターン
         3. タング
         4. 粒界破面
         5. 粒界破面+ディンプル
         6. 擬劈開破面
      3. 疲労破壊
         1. 延性ストライエーション
         2. 脆性ストライエーション
         3. 粒界疲労破面
         4. フィッシュアイ
         5. 無特徴破面
         6. タイヤトラック
         7. ラブマーク
         8. 二次割れ
         9. 不規則なストライエーション状模様
      4. 応力腐食割れ
         1. 粒内破面 (羽毛状破面 (ファンシェープトパターン) )
         2. 粒界破面 (ロックキャンディー)
      5. 水素脆化
         1. 粒界破面
            • ロックキャンディー
            • ヘアーライン・ディンプル混在
         2. 粒内破面
         3. 擬劈開破面
      6. 亀裂進展方向の確認方法
         1. 延性破面のディンプル
         2. 脆性破面のリバーパターン
         3. 疲労破面のストライエーション
      7. 破面解析による基礎的破壊力学を用いた破面数値解析
         1. 実働応力
         2. 残存寿命
6. 破面解析の事例紹介
   1. ギヤ破損品
   2. シャフト類破損品
   3. クランクシャフト破損品
   4. ばね破損品
   5. その他
7. 注意すべき破面解析の事例
   1. ストライエーションとパーライトとの識別
   2. ねずみ鋳鉄材の疲労破壊と静的破壊との区別
   3. 延性ストライエーション状模様
   4. その他