残留応力(ざんりゅうおうりょく)    [s07]

熱処理中では、温度や変態によって品物の表面や内部にある応力をさしますが、表面と内部などで応力状態が異なっている場合をいうことが多いようです。

応力とは、品物の内部に発生する単位面積当たりの力です。
特に品物の表面部の状態で製品寿命などに影響します。応力は、大きく分けて、引張応力と圧縮応力などとして作用しますが、品物の表面部分に圧縮応力が加わっている状態が良いとされます。


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品物を焼入れして硬化すれば、応力が増加するために引張力や圧縮力が強くなります。

しかし、それが均一に分布するような単純形状の品物では問題が起きませんが、通常の品物の各所ではその分布が異なるので、特に、特定部分に引張力が集中して、それが材料の持つ強度を上回ると、その部分からの破壊につながるとされます。
これは、形状的な応力集中によるマクロ的な破壊原因の例として説明されます。

もう一つはミクロ的な見方で、表面熱処理(例えば高周波焼入れ)をすることによって、表面に圧縮残留応力がある状態になると、疲れ性(疲労強度)が増加します。

また逆に、表面の脱炭が生じると、品物の表面に引張応力が残留することになり、焼割れや使用中の破損が生じやすい・・・ というように説明がされます。

応力は硬さの変化などで測定されることもありますが、結晶粒の歪の程度で測定します。

しかし、品物の破壊した後に測定しても、破壊前の状態を知ることが難しいですし、破壊が応力状態によるものかどうかを特定することも簡単ではありませんが、熱処理における引張応力状態を緩和するために、「鋭角部をなくす」「隅角部はRをつけてなめらかにする」・・・などの対策は、つねに考えておく必要があります。


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