(57)【要約】【課題】板状の構造を有し、かつ、板長手方向の両端に位置する一対の掴み部の間が当該掴み部よりも幅が狭くなっている形状の疲労試験片を用いた金属材の疲労試験において、疲労試験片の板面から疲労き裂を生じさせることができ、目的とする疲労強度を得ることができるようにする。【解決手段】本発明の金属材の疲労試験方法は、疲労試験片（１）の狭幅部（４）の板幅方向の両端部に対して圧縮残留応力付与処理を行い、その後に疲労試験を行うものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板長手方向、板幅方向および板厚方向を有する板状の構造を有するとともに、前記板幅方向に対向する一対の側面と、前記板厚方向に対向する一対の板面とを有し、前記板長手方向の両端に位置する一対の掴み部と、前記一対の掴み部の間に位置し且つ前記掴み部よりも幅が狭い狭幅部とによって構成される疲労試験片を用いた金属材の疲労試験方法であって、
前記狭幅部の板幅方向の両端部に対して圧縮残留応力付与処理を行い、その後に疲労試験を行うことを特徴とする金属材の疲労試験方法。
【請求項２】
前記狭幅部の板面のうち、疲労き裂を発生させたい箇所に対しては、前記圧縮残留応力付与処理を行わないことを特徴とする請求項１に記載の金属材の疲労試験方法。
【請求項３】
前記圧縮残留応力付与処理は、前記狭幅部の板幅方向の両端部の圧縮残留応力が金属材の降伏応力の７０％以上となるように処理することを特徴とする請求項１または２に記載の金属材の疲労試験方法。
【請求項４】
前記圧縮残留応力付与処理は、前記狭幅部の板幅方向の両端部の表面粗さがJIS B 0601(2013)に規定される表面粗さＲｚで３０μｍ以下となるように処理することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属材の疲労試験方法。
【請求項５】
前記圧縮残留応力付与処理がブラスト処理であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属材の疲労試験方法。
【請求項６】
前記ブラスト処理は、少なくとも疲労き裂を発生させたい箇所を前記ブラスト処理による影響が及ばないようにカバーで覆い、前記狭幅部の板幅方向の両端部に対して前記ブラスト処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の金属材の疲労試験方法。
【請求項７】
前記疲労試験片の全体に対して前記ブラスト処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の金属材の疲労試験方法。
【請求項８】
前記ブラスト処理がウエットブラスト処理であって、該ウエットブラスト処理に用いる研磨材の粒径は、JIS Z 8827（2008）に規定される粒径で５μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の金属材の疲労試験方法。
【請求項９】
前記ブラスト処理がドライブラスト処理であって、該ドライブラスト処理に用いる研磨材の粒径は、JIS Z 8827（2008）に規定される粒径で５μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の金属材の疲労試験方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の金属材の疲労試験方法に使用される疲労試験片であって、前記狭幅部の板幅方向の両端部に圧縮残留応力を有することを特徴とする疲労試験片。
【請求項１１】
前記狭幅部の板幅方向の両端部の圧縮残留応力が金属材の降伏応力の７０％以上であることを特徴とする請求項１０に記載の疲労試験片。
【請求項１２】
前記狭幅部の板幅方向の両端部の表面粗さが、JIS B 0601(2013)に規定される表面粗さＲｚで３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１１に記載の疲労試験片。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材の疲労試験方法およびその試験方法に用いる疲労試験片に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
疲労試験片は、JIS Z 2273金属材料の疲れ試験方法通則の「３．試験片」の章に記載された通則に基づいて作成されるが、ＪＩＳに基づく試験片では疲労特性を評価することができない場合もあり、疲労試験の目的に応じて、試験片に特定の処理を行うことが、例えば特許文献１、２によって知られている。
【０００３】
ＪＩＳの通則に基づいて「試験片を切削又は研削により機械加工する」ことにより所定の形状に仕上げられた試験片では、試験箇所の表面ないし表面近傍の組織は含まないものとなるが、棒材などのそのまま使用されるものでは、表面ないし表面近傍の疲労特性を正しく評価できないという問題を生じる。特許文献１には、そのような問題を解決するため、素材の試験片試験部の長手方向中央相当部分を塑性加工によって縮径することで、試験片の試験部長手方向中央部分に素材の表層部を残すようにすることが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、金属の種類によっては、表面でなく内部の介在物を起点として疲労き裂が進展する場合もあり、そのような破壊の起点となる介在物を調査するために、金属試験片の表面にショットピーニングを施して試験片の表面を強化し、表面が強化された試験片に対して疲労試験を行うことにより、金属試験片の表面を起点とせず、その内部を起点として疲労破壊を生じさせ、試験片の破断面から疲労破壊の起点となった介在物を抽出するようにした試験方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１５７０８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５８３８０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｚ  ２２７３（１９７８年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
鋼材等の金属材の疲労強度を知ることは素材の性能を評価する上でも、また、研究調査的な意味合いでも重要である。金属材の疲労評価を行う際、丸棒材では外表面の応力状態がどこでも同じで、疲労き裂が表面から発生する場合には、表面のどこから発生しても結果に大きな影響は及ぼさないが、板材の疲労試験片では、掴み部よりも幅が狭い狭幅部を設けた形状としても狭幅部の板幅方向の両端部が疲労き裂の発生起点となってしまうことが多い。なお、本明細書において、狭幅部の板幅方向の両端部とは、板状の疲労試験片の狭幅部における板幅方向の両端の角部分と、該角部分の各々と連接し且つ疲労試験片の板幅方向に対向する一対の側面とを含んだ領域のことを指し、以下、かかる両端部を、単に「狭幅部の端部」ないし「疲労試験片の端部」と称することがある。
したがって、板材の疲労強度に及ぼす材料組織や静的強度の影響を調査する目的であっても、このようなき裂発生起点の影響が混入し、正確な平滑材の疲労強度を求めることは困難である。
【０００８】
非特許文献１の３．３節には、板状の疲労試験片の縁（角）部に適当な丸みをつけることが望ましいと記載されている。実際、疲労試験片の縁部には、例えば、曲率半径Ｒが０．１ｍｍ程度の丸みが通常つけられている。しかしながら、切欠きや予き裂等の応力集中部を持たない平滑な板状の疲労試験片では、縁（角）部に丸みをつけても、疲労試験を行うと、疲労試験片の端部が疲労破壊の起点となってしまうことが多く、本来測定したい金属材の疲労限や疲労強度が正確に測定できない。
特許文献１、２には、板状の疲労試験片において表面を起点として疲労破壊する場合において、目的とする箇所における材料が本来有している疲労強度を測定することについては、特に示されていない。
【０００９】
そこで、本発明は、板状の構造を有し、かつ、板長手方向の両端に位置する一対の掴み部の間が当該掴み部よりも幅が狭くなっている形状の疲労試験片において、板幅方向の両端部から疲労き裂が進展してしまうことを抑制しつつ、板面から疲労き裂を生じさせることができる疲労試験方法、およびその試験方法に使用する疲労試験片を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、板状の疲労試験片の疲労試験において、疲労試験片の端部からき裂を発生させずに表面からき裂を発生させる方法について検討した。
その結果、疲労試験片の端部などの疲労破壊の起点となるような箇所を含む領域に圧縮残留応力を付与することで、そのような箇所が疲労破壊の起点となることを抑制し、これにより、疲労試験片の板面から疲労き裂を発生させて、その箇所での素材が有する疲労強度を測定することが可能になり、上記課題を解決できることを見出した。
そのような本発明の要旨は、以下のとおりである。
【００１１】
（１）板長手方向、板幅方向および板厚方向を有する板状の構造を有するとともに、前記板幅方向に対向する一対の側面と、前記板厚方向に対向する一対の板面とを有し、前記板長手方向の両端に位置する一対の掴み部と、前記一対の掴み部の間に位置し且つ前記掴み部よりも幅が狭い狭幅部とによって構成される疲労試験片を用いた金属材の疲労試験方法であって、
前記狭幅部の板幅方向の両端部に対して圧縮残留応力付与処理を行い、その後に疲労試験を行うことを特徴とする金属材の疲労試験方法。
【００１２】
（２）前記狭幅部の板面のうち、疲労き裂を発生させたい箇所に対しては、前記圧縮残留応力付与処理を行わないことを特徴とする上記（１）に記載の金属材の疲労試験方法。
（３）前記圧縮残留応力付与処理は、前記狭幅部の板幅方向の両端部の圧縮残留応力が金属材の降伏応力の７０％以上となるように処理することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の金属材の疲労試験方法。
【００１３】
（４）前記圧縮残留応力付与処理は、前記狭幅部の板幅方向の両端部の表面粗さがJIS B 0601(2013)に規定される表面粗さＲｚで３０μｍ以下となるように処理することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の金属材の疲労試験方法。
（５）前記圧縮残留応力付与処理がブラスト処理であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の金属材の疲労試験方法。
【００１４】
（６）前記ブラスト処理は、少なくとも疲労き裂を発生させたい箇所を前記ブラスト処理による影響が及ばないようにカバーで覆い、前記狭幅部の板幅方向の両端部に対して前記ブラスト処理を行うことを特徴とする上記（５）に記載の金属材の疲労試験方法。
（７）前記疲労試験片の全体に対して前記ブラスト処理を行うことを特徴とする上記（６）に記載の金属材の疲労試験方法。
【００１５】
（８）前記ブラスト処理がウエットブラスト処理であって、該ウエットブラスト処理に用いる研磨材の粒径は、JIS Z 8827（2008）に規定される粒径で５μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする上記（５）〜（７）のいずれかに記載の金属材の疲労試験方法。
（９）前記ブラスト処理がドライブラスト処理であって、該ドライブラスト処理に用いる研磨材の粒径は、JIS Z 8827（2008）に規定される粒径で５μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする上記（５）〜（７）のいずれかに記載の金属材の疲労試験方法。
【００１６】
（１０）上記（１）〜（９）のいずれかに記載の金属材の疲労試験方法に使用される疲労試験片であって、前記狭幅部の板幅方向の両端部に圧縮残留応力を有することを特徴とする疲労試験片。
【００１７】
（１１）前記狭幅部の板幅方向の両端部の圧縮残留応力が金属材の降伏応力の７０％以上であることを特徴とする上記（１０）に記載の疲労試験片。
（１２）前記狭幅部の板幅方向の両端部の表面粗さが、JIS B 0601(2013)に規定される表面粗さＲｚで３０μｍ以下であることを特徴とする上記（１１）に記載の疲労試験片。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、疲労試験において、疲労試験片の板面から疲労き裂を生じさせることができ、目的とする疲労強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の疲労試験片の形状を説明するための図であり、（ａ）は狭幅部の幅が一定でない疲労試験片を示し、（ｂ）は狭幅部の幅が一定の疲労試験片を示す。
【図２】疲労試験後の破断面の状態を示す模式図である。
【図３】本発明の一態様である疲労試験を説明するための図であり、（ａ）は疲労試験片のブラスト処理を行う範囲を説明するための図であり、（ｂ）は疲労試験後の破断面の状態を示す模式図である。
【図４】圧縮残留応力付与処理を行う好ましい範囲を説明するための図である。
【図５】カバー部の態様を説明するための図である。
【図６】カバー部の別の態様を説明するための図である。
【図７】実施例で用いた疲労試験片を説明するための図である。
【図８】実施例の発明例における疲労試験後の破断面を示す写真を用いた図である。
【図９】実施例で用いたブラスト処理前の疲労試験片の形状と該疲労試験片におけるブラスト処理後の残留応力の測定位置を説明するための図である。
【図１０】ブラスト処理後の残留応力の測定結果を示す図である。（マイナスの数字が大きくなると、圧縮残留応力が大きくなる。）
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、板長手方向の両端に位置する一対の掴み部と、当該一対の掴み部の間に位置し且つ掴み部よりも幅が狭い狭幅部と、によって構成される板状の疲労試験片を用いた金属材の疲労試験方法において、当該疲労試験片の疲労き裂の発生を抑制したい端部に対して圧縮残留応力付与処理を行い、その後に疲労試験を行うことにより、上記狭幅部の板面から疲労き裂を生じさせることができ、目的の疲労強度を得ることができるようにしたものである。
最初に、そのような本発明の基本的な実施の形態について説明する。
【００２１】
金属材の疲労試験に用いる板状の疲労試験片１は、図１に示すように、板長手方向、板幅方向および板厚方向を有する板状の構造を有するとともに、上記板幅方向に対向する一対の側面と、上記板厚方向に対向する一対の板面とを有しており、さらに、板長手方向の両端に位置する一対の掴み部２、３と、一対の掴み部２、３の間に位置し且つ該掴み部よりも幅が狭く、疲労試験の試験部となる狭幅部４とを有した形状とされている。狭幅部４は、図１（ａ）のように湾曲して幅が一定でない形状でも、図1（ｂ）のように板長手方向に対して幅が一定である平行部を有する形状でもよい。なお、図１においては、当該図１の左右方向が疲労試験片１の板長手方向に相当し、当該図１の上下方向が疲労試験片１の板幅方向に相当する。
この疲労試験片は、通常、JIS Z2273-1978（金属材料の疲れ試験方法通則）に基づいて、縁（角）部５には丸みが付けられていることが多い。
【００２２】
４か所の縁（角）部のすべてに曲率半径Ｒ０．１ｍｍの面取りを施した疲労試験片を用いて疲労試験を行うと、図２の模式図に示すように、狭幅部４の端部を起点に疲労き裂が発生し破断にいたる。この場合、材料の強度に加えて、端部の形状が疲労強度に影響を及ぼしていると考えられる。なお、上記４か所の縁（角）部は、板状の疲労試験片の板幅方向に沿った断面の形状（すなわち、矩形状の断面形状）の四隅に当たる部分を指す。
【００２３】
金属材の疲労強度に及ぼす材料組織や静的強度の影響などを調査する目的の場合は、疲労試験片の端部（角部分および側面）では破断せず、端部以外の板表面から疲労き裂が発生する際の疲労強度を測定することが望ましい。しかしながら、図１に示される標準的な疲労試験片を用いた場合には、端部の形状的な影響が混入してしまうため、正確な平滑材の疲労強度は求めることができない。
【００２４】
そこで、端部の影響を排除するために、疲労き裂を発生させたい箇所に影響を与えずに、狭幅部の板幅方向の両端部に圧縮残留応力を付加して当該両端部の疲労強度を高めることを検討した。
そして、本発明者はそのための方法として、疲労強度を求めようとする箇所に影響を与えないで、疲労き裂の発生を抑制したい箇所のみに圧縮残留応力を付与できることを見出した。
【００２５】
すなわち、図３（ａ）に示すように、降伏応力８３９ＭＰａの熱延鋼板（板厚２．９ｍｍ）の疲労試験片１（４か所の縁（角）部に曲率半径０．１ｍｍの丸みをつける加工をした。）の狭幅部４の板幅方向の中心部にカバー６として養生テープを貼り付けた状態で、疲労試験片１の全体に水と研磨材粒子を混合したスラリーを用いたウエットブラストを投射した。
養生テープの大きさは、幅が５ｍｍ、長さが５０ｍｍであり、狭幅部の板幅方向の中央位置に貼った。ウエットブラストは、投射距離：１００ｍｍ、ブラスト投射速度：３０ｍ/ｓ、投射角度：９０度、研磨材の粒径：１８０μｍ、研磨材の密度：８ｇ/ｃｍ３であった。
その後、養生テープをはがした疲労試験片１を用いて疲労試験を行った。その時の破断面の状態を図３（ｂ）に模式図で示すが、疲労き裂はカバー６で保護した部分を起点に発生していることが認められた。
【００２６】
これは、疲労試験片１の表面のうち、カバー６で覆われていない範囲は、ブラスト処理により圧縮の残留応力（図９のＡ点およびＣ点の２カ所を測定した平均値で、−６５５ＭＰａの残留応力（なお、圧縮の残留応力は、マイナスの数値で表す。））が付与されたのに対し、カバー６で覆われた範囲は、ブラスト処理から保護されて残留応力がほとんど付与されていないことにより、疲労試験片１の狭幅部４の端部ではなく、板面から疲労き裂が発生したものと考えられる。この時、図９のＡ点の位置の表面粗さＲｚ(JIS B0601(2013))は、１７μｍであった。
このことから、ブラスト処理の際に疲労強度を測定したい箇所をカバーで覆えば、疲労試験片全体に対してブラスト処理を実施しても、カバーで覆った箇所にブラスト処理の影響を及ぼすことなく、その他の箇所に効率的に圧縮残留応力を付与できることが確認された。
【００２７】
したがって、疲労試験片における狭幅部の板面のうち、疲労き裂を発生させたい箇所に対しては圧縮残留応力付与処理を行わず、疲労試験片における疲労き裂の発生を抑制したい端部（すなわち、狭幅部の板幅方向の両端部）に対して圧縮残留応力付与処理を行い、その後に、この疲労試験片を用いて疲労試験を行うことにより、端部以外の板面（すなわち、狭幅部の板面）から疲労き裂を生じさせることができ、その箇所に応じた疲労強度を得ることができる。
以上、本発明の基本的な態様について説明したが、さらに本発明の個々の要件や好ましい要件についてさらに説明する。
【００２８】
（試験対象について）
疲労試験の対象とする金属材の素材は、特定の金属に限定されるものではないが、種々の構造物に用いられ、疲労強度が問題になるような金属材を対象とする。
疲労試験片の形態は、板長手方向、板幅方向および板厚方向を有する、全体として板状の構造（すなわち、断面が略矩形状となる構造）を有するとともに、板長手方向の両端に位置する一対の掴み部と、該掴み部よりも幅が狭い狭幅部とからなる形状を対象とする。
【００２９】
（圧縮残留応力付与処理）
本発明は、疲労試験片の狭幅部の板幅方向の両端部に対して圧縮残留応力付与処理を行う。このとき、圧縮残留応力は、金属材の降伏強さの７０％以上であることが好ましい。
【００３０】
圧縮残留応力を付与する際は、圧縮残留応力を付与する対象箇所の表面にき裂が入らないように処理することが好ましく、また、該対象箇所の表面に凹凸が付き過ぎないように（すなわち、該対象箇所の表面粗さが大きくなり過ぎないように）処理することが好ましい。
なお、圧縮残留応力を付与した対象箇所（すなわち、狭幅部の板幅方向の両端部）の表面粗さは、JIS B 0601(2013)に規定される表面粗さＲｚで３０μm以下であることが好ましい。圧縮残留応力は、Ｘ線回折法（ｓｉｎ２ψ法・並傾法）により、測定できる。
【００３１】
圧縮残留応力付与処理の具体的方法としては、当該処理の対象箇所に圧縮残留応力を付与できるものであれば特に限定されず、例えば、ブラスト処理やレーザーピーニング処理などが挙げられるが、ブラスト処理が好ましい。さらに、ブラスト処理としては、研磨材粒子を圧縮エアで処理表面に噴射するドライブラスト処理や、水と研磨材粒子を混合したスラリーを圧縮エアなどの力を使って処理表面に噴射するウエットブラスト処理が採用できる。
【００３２】
ドライブラスト処理は、微粒子が空気抵抗の影響で対象物まで到達しにくいため、研磨材粒子の密度を大きくしたり、強い加圧力で噴射したりする必要がある。また、ドライブラスト処理では粒子が粒子を打ち込んで、粒子が埋め込まれてしまい、加工痕が大きくなる場合や、そもそも粒子が大きく、大きな加工痕ができやすいので、密度が高く、粒径の小さい研磨材を採用するのが好ましい。具体的には、用いる研磨材の粒径はJIS Z 8827（2008）の規定による値で５μｍ以上２５０μｍ以下が好ましい。
【００３３】
これに対し、ウエットブラスト処理では、粒子は水などの液体と混ぜ合わせて投射されるため、空気抵抗の影響が少なく、微粒子も大量に投射でき、また、投射が高密度で加工力が低いため、きめ細かい処理がしやすい。さらに、加工後の粒子を水が洗い流すため、対象物表面は冷却され、粒子の残留が少ないなどの利点があるので、ウエットブラスト処理を用いることが好ましい。用いる研磨材の粒径は、JIS Z 8827（2008）の規定による値で５μｍ以上５００μｍ以下が好ましい。
【００３４】
（圧縮残留応力付与処理を行う範囲）
疲労試験片において、圧縮残留応力を付与する範囲は、少なくとも疲労き裂の発生を抑制したい箇所とする。これにより圧縮残留応力が付与された箇所以外の箇所で疲労き裂が発生するようにする。その場合、疲労き裂を発生させたい箇所以外の箇所に圧縮残留応力を付与することもできる。
具体的には、図４に示されるように、疲労試験片１の板幅方向に対向する一対の側面、および板厚方向に対向する一対の板面（以下、この一対の板面を単に「上下面」と称することがある。）の端部（角部分およびその付近）に対して圧縮残留応力付与処理を行い、圧縮残留応力が付与された箇所（圧縮残留応力付与部７）を形成する。なお、図４においては、当該図４の左右方向が疲労試験片１の板幅方向に相当し、当該図４の上下方向が板厚方向に相当する。
【００３５】
圧縮残留応力付与処理を行う際は、疲労き裂を発生させたい箇所の疲労強度に影響を与えずに、圧縮残留応力を付与する必要がある。特に、狭幅部の疲労き裂を発生させたい箇所（圧縮残留応力付与処理を施さない部分）を狭くしすぎると、疲労強度に及ぼすその箇所の材料組織の影響が大きくなるため、端部の圧縮残留応力付与処理は必要最小限の範囲にとどめるのが好ましい。圧縮残留応力付与処理を施さない部分の面積が小さく、結晶粒が数個しかないのでは、材料全体の疲労強度を代表するような疲労強度を得られないと考えられる。
【００３６】
疲労試験片の板幅方向の端部に対しては、狭幅部の幅の長さをＷ（ｍｍ）とすれば（図５（ａ）、（ｂ）参照）、角部分からＷの１０％の範囲における上下面に対して、圧縮残留応力付与処理を行うことが好ましい。なお、本明細書において、狭幅部の幅の長さは、狭幅部において幅の長さが最も小さい部分の幅の長さを指す。
Ｗが１０ｍｍを超える場合においては、角部分から１ｍｍの範囲を超えて圧縮残留応力付与処理を行う必要はないが、疲労き裂を発生させたい箇所が十分に確保されている場合には、無論１ｍｍを超えても構わない。
こうすることで圧縮残留応力付与部からの疲労き裂の発生を抑制することができる。
【００３７】
疲労き裂発生をさせたい箇所をカバー６によって確保する場合には、狭幅部（試験部）の端部からＷの１０％の範囲をカバーすればよいので、圧縮残留応力付与部の範囲を最小限に抑えたい場合は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、圧縮残留応力付与部７のみを残して、残りをすべてカバー６で覆うこととなる。しかし、疲労試験片の寸法形状に合わせて曲線状にカバーを作製するのは、実用的には不便である。また、疲労試験片の掴み部は、狭幅部よりも幅が広く、作用する応力が小さいため、掴み部に圧縮残留応力付与処理を行っても行わなくても、疲労試験結果に影響を及ぼさない。
【００３８】
このため、疲労試験片の寸法形状に応じて狭幅部の中心部を次のようにカバーで覆うのが好ましい。
狭幅部の幅が一定でない図１（ａ）のような疲労試験片では、最も幅の小さい箇所で応力が最大となるため、この箇所近傍で疲労き裂は発生する。そのため、図５（ａ）に示すように、疲労試験片において幅の長さが最も小さい狭幅部の幅の長さＷと同程度の長さ距離Ｌをカバーすれば、実用的には十分な広さの疲労き裂発生箇所を確保できるが、図３のように、狭幅部の板長手方向の長さと同じ長さ距離をカバーしてもよい。
【００３９】
また、狭幅部に平行部を有する図１（ｂ）のような疲労試験片においても、図５（ｂ）に示すように、疲労試験片において幅の長さが最も小さい狭幅部の平行部の幅の長さＷと同程度の長さ距離Ｌ１をカバーすれば実用的には十分であるが、平行部の板長手方向の長さと同じ長さの距離Ｌ２をカバーしてもよい。
【００４０】
なお、疲労き裂発生箇所をカバーで覆う場合は、疲労試験片の全体に圧縮残留応力付与処理を行うことができ、その場合はカバーで覆われていない範囲が圧縮残留応力付与部となる。
【００４１】
（カバー手段）
圧縮残留応力付与処理では、疲労き裂を発生させたい箇所（板面）は、圧縮残留応力付与手段の例えばブラストが疲労試験片の表面に当たらないようにすることが好ましい。疲労き裂の発生を抑制したい箇所に限定して圧縮残留応力付与処理を行う手段としては、遮蔽板を設けるなどの手段もあるが、疲労試験片の上下面において圧縮残留応力付与処理を施さない範囲をカバーで覆うことで、圧縮残留応力付与処理を効率的に行うことができる。
【００４２】
カバーとしては、テープや薄いプラスチック板などが利用できる。テープとしては、一般に市販されている養生テープが好適である。養生テープは、粘着剤付きの耐摩耗性に優れた合成樹脂製テープであり、養生テープを貼り付けた箇所をブラスト処理から保護することができる。その他のテープとしてセロハンテープやガムテープなどの粘着テープも用いることができる。なお、セロハンテープを用いる場合は、１枚では薄いので、２枚以上重ねて用いることが好ましい。
【００４３】
（圧縮残留応力付与処理の条件）
圧縮残留応力付与処理としてブラスト処理を採用する際の条件は、疲労試験片となる金属材の強度や硬度などに応じて種々の条件が採用される。基本的には、種々の条件でブラスト処理を行い、目的とする箇所（カバーで覆われて、ブラスト処理が施されていない箇所）には、圧縮残留応力の付与が少なく、かつ目的とする箇所を起点として疲労き裂が発生するような条件を採用すればよい。
【００４４】
また、圧縮残留応力付与処理により表面の凹凸が大きくなると、そこが破壊の起点となりやすいので、表面粗さを大きくしないで、その箇所から疲労き裂が発生しないような圧縮残留応力を付与する。圧縮残留応力を付与した対象箇所の表面の粗さは、JIS B 0601(2013)に規定される表面粗さＲｚで３０μｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは表面粗さＲｚが２５μm以下であり、いっそう好ましくは２０μｍ以下である。なお、表面粗さＲｚはJIS B 0601(2013)に規定されているが、測定方法としては３Ｄ形状測定機（例えば、キーエンス社製ＶＲ−３０００など）を用いても、その他の方法を用いてもよい。
【００４５】
例えば金属材が鋼板の場合、処理部に必要な圧縮残留応力を付与するウエットブラスト処理の条件は、粒径が５μｍ以上５００μｍ以下の研磨材を用い、投射速度を５ｍ／ｓ以上とするのが好ましい。
研磨材の粒径が５μｍ未満では、圧縮残留応力を付与できない場合があり、５００μｍを超えると表面粗さＲｚが大きくなるため，そこが疲労き裂の起点となる場合がある。
ここで、研磨材の粒径とは研磨材の中心粒径のことを指し、中心粒径とは測定される研磨材の粒径の中央値のことである。なお、研磨材の粒径は、研磨材をＪＩＳ  Ｚ８８２７（2008）に規定される顕微鏡法により観察した際の投影面積円相当径として測定される。
【００４６】
また、投射速度が５ｍ／ｓ未満では、圧縮残留応力を付与できない場合がある。投射速度の上限は特にないが、投射速度を高めるためには設備能力を大きくする必要があり、経済性が悪くなる。そのため、上限を８０ｍ／ｓとしてもよい。
なお、研磨材粒子の投射速度は、次のようにして求めることができる。
高速度カメラ（キーエンス社製ＶＷ−９０００）で研磨材が被加工物に衝突する様子を所定の間隔（フレームレート＝３５，０００ｆｐｓ）で連続撮影する。投射速度は、研磨材が被加工物に衝突する際の速度であるので、被加工物表面から垂直方向に５ｍｍ×水平方向に１０ｍｍの画角で撮影する。撮影された写真から研磨材の移動距離を測定することができ、その移動に掛かった時間をシャッター間隔から求めることができる。これらの移動距離と移動時間に基づいて、研磨材の投射速度を求める。
【００４７】
その他の条件としては、一般的なブラスト処理で用いられる以下の条件が例示される。
・投射距離（投射位置とブラストガン先端との間の距離）：３０ｃｍ以内
・投射角度（投射面に対する垂線とブラストガンの間の角度）：±４５°以内
・研磨材：金属やセラミックスの粒子で、密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上８．５ｇ／ｃｍ３以下のもの
・処理時間、回数：ブラスト処理時間の合計が０．５秒以上２０秒以内で、１回あるいは複数回実施する
【実施例】
【００４８】
以下に、本発明の実施可能性および効果の確認のための実施例を示す。
［従来例（比較例）］
板厚２．９ｍｍの熱延薄鋼板（降伏応力８３９ＭＰａ）を用いて、図７に示す形状と寸法の疲労試験片を作製した。ＪＩＳＺ２２７３に従い、表面を研磨して平滑に仕上げるとともに、疲労試験片の端部の4か所の角部分にはＲ（曲率半径）０．１ｍｍで面取りを行った。
疲労試験は、応力比Ｒ（最小応力／最大応力）＝０．１とし、軸力載荷で試験を行った。疲労試験後の破断面を調べたところ、図２と同様に、疲労き裂は、疲労試験片の端部を起点にして発生していた。
【００４９】
［発明例］
従来例と同様に作製した降伏応力の異なる疲労試験片に対して、狭幅部（湾曲部）の板面における板幅方向の中央部分を除いてブラスト処理を行った後、疲労試験を実施した。
まず、図９にカバー部として示すように、疲労試験片の狭幅部における板幅方向の中央に５ｍｍ×５０ｍｍの養生テープ（古藤工業（Ｍｏｎｆ）製、養生用テープＮｏ．８２２）を上下面ともに貼って表面の平滑面をカバーし、表１のＮｏ．１〜４の条件でウエットブラスト（水と研磨材を混合）処理を実施するとともに、表２のＮｏ．５の条件でドライブラスト処理を実施した。この時、ブラストは、疲労試験片の全体に投射した。
表１、２の条件において、投射速度は前述の方法で測定した。研磨材の粒径はJIS Z 8827(2008)の規定により測定した。
【００５０】
ブラスト処理後、疲労試験片の表面粗さと残留応力を測定した。
表面粗さは、疲労試験片の中央部付近のブラスト処理部についてJIS B 0601(2013)に従いＲｚをキーエンス社製ＶＲ−３０００で測定した。
残留応力は、Ｘ線回折法（ｓｉｎ２ψ法・並傾法）により、Ｘ線源：Ｃｒ−Ｋα線、管電圧４０ｋＶ、管電流４０ｍＡ，コリメータ径：φ２ｍｍの条件で測定した。
残留応力の測定位置は、図９に示すように、Ａ点およびＣ点：ブラスト処理部（両端からそれぞれ１．０ｍｍの位置）、Ｂ点：研磨部（カバー部で、疲労試験片の中央位置）とした。
【００５１】
これらの測定結果を表３に示す。なお、残留応力は、Ａ点およびＣ点の２点の平均値で示した。また、疲労試験片の金属材の降伏応力は、別途引張試験片を作製し、JIS Z 2241に従い測定した。
No．２の残留応力の測定結果を図１０に示すが、研磨部の残留応力は殆ど変化していない（何も加工していない鋼板の残留応力を測っても、±５０ＭＰａ程度は入っている）のに対して、ウエットブラスト部は、大きな圧縮残留応力が生じていることが確認できた。
【００５２】
次に、ブラスト処理後の疲労試験片に対し、応力比Ｒ（最小応力／最大応力）＝−１とし、軸力載荷で疲労試験を行った。
ウエットブラスト処理した疲労試験片について、疲労試験後の破断面の写真を図８に示す。
疲労き裂は、いずれの疲労試験片でも狭幅部の板面のカバーした領域の表面から発生しており、平滑な表面における疲労強度が評価できたと考えられる。
また、ドライブラスト処理した疲労試験片（Ｎｏ．５）についても、狭幅部の板面のカバーした領域の表面から疲労き裂が発生しているのを確認した。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
【表２】
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【００５５】
【表３】
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【符号の説明】
【００５６】
１    疲労試験片
２、３    掴み部
４    狭幅部
５    縁（角）部
６    カバー
７    圧縮残留応力付与部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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