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Fatigue in High-strength Steels∾㔝 Ὀ୕ a, ᰿▼ ㇏ a, ୰஭ ၿ୍ b, ሷ⃝ ኱㍤ b
Taizo Makinoa, Yutaka Neishia, Yoshikazu Nakaib, Daiki Shiozawaba

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Sumitomo Metal Industries, Ltd., bKobe University.

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図 2．観察サンプル形状

ンプルの形状を図 2 に示す．試験片形状は 2010A 期課題実験結果をもとにφ0.8mm の円柱状とした．
CT 撮影は SPring-8 の BL19B2 ビームラインで行った．検出器にはビームモニタ BM3㻔x10㻕と CCD
カメラ㻔C4880-41S㻕の組み合わせを用いた．この組み合わせの検出器の有効ピクセルサイズは0.74μm である．X 線エネルギを 37keV とし，0°から 180°まで 0.2°刻みで回転させながら透過像を得た．試料-カメラ間距離の影響を検討するために 350mm および 700mm と変化させて撮影を行った．
結果および考察： 測定条件および疲労き裂形状
人工欠陥から発生した疲労き裂を検出する測定条件を検討するために，試料-カメラ間距離および検出器の空間分解能設定を変化させて撮影を行った．検出器の空間分解能設定では，隣り合う4 ピクセルを一つのピクセルとして扱う 2x2 モードと 16 ピクセルを一つのピクセルとする 4x4 モ
2x2 および 4x4 モードのピクセルサイズはそれぞれ 1.48μm および 2.96μm
ードの 2 種類を用いた．
である．ピクセルの面積が大きくなると空間分解能は低下するが，感度が向上するため露光時間を短くすることができる．
人工欠陥の直径 D が 50μm，試験中断時の負荷繰返し数 N=1.75×105㻔cycles㻕のサンプルの再構
成画像の一例を図 3 に示す．撮影条件としては，X 線エネルギは 37keV, 試料-カメラ間距離
L=700mm, 有 効 ピ ク セ ル サ イ ズ は1.48 μm である．図 3 では，CT 再構成結
果からき裂部分とそれ以外に分離して抽出し，三次元形状を表示しており，図中赤色の部分がき裂部分を，白色箇所が人工欠陥および試料以外の空間(空気領域)を表している．図 3 より人工欠陥からき裂が等間隔に発生し，試料表面に対してほぼ平行な方向に進展していることが分かる．図 3 中のき裂と人工欠陥から反対側に存在する同心円状の像は，アーチファクトと呼ばれる再構成時に生じるノイズである．アーチファクトと人工欠陥が重なるため，人工欠陥周囲のき裂を観察することが困難であることが分かった．
アーチファクトはサンプルステージの回転中心に現れるため，試料の設置位置をステージ回転中心から離れた場所にすることを試みた．アーチファクト対策を行
図 3．人工欠陥からの転動疲労き裂形状
う前後の CT 再構成像の断面図を図 4 に，（アーチファクト対策無し））
アーチファクト対策後のサンプルの再構ᅗ 4 ࢔࣮ࢳࣇ࢓ࢡࢺᑐ⟇ࡢᙳ㡪ᅗ 5㸬㌿ື⑂ປࡁ⿣ࡢ୕ḟඖᙧ≧㸦࢔࣮ࢳࣇ࢓ࢡࢺᑐ⟇᭷ࡾ㸧ᡂീࢆᅗ 5 ࡟ࡑࢀࡒࢀ♧ࡍ㸬ᅗ 4 ࡼࡾ㸪ேᕤḞ㝗ࡢ఩⨨ࡀࢧࣥࣉࣝࢫࢸ࣮ࢪࡢᅇ㌿୰ᚰ࡜㞳ࢀࡿࡼ࠺࡟タ⨨ࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾ㸪ேᕤḞ㝗࡜ࡑࡢ࿘ᅖࡀ࢔࣮ࢳࣇ࢓ࢡࢺࡢᙳ㡪ࢆཷࡅ࡞࠸ࡼ࠺࡟ࡍࡿࡇ࡜ࡀ࡛ࡁ࡚࠸ࡿࡇ࡜ࡀศ࠿ࡿ㸬࢔࣮ࢳࣇ࢓ࢡࢺᑐ⟇ࢆ⾜ࡗࡓほᐹ⤖ᯝࢆ♧ࡋࡓᅗ 5 ࡼࡾ㸪ᅗ 3࡜ẚ㍑ࡋ࡚ேᕤḞ㝗࿘ᅖࡢ࢔࣮ࢳࣇ࢓ࢡࢺࡀ↓࠸ࡓࡵ㸪ேᕤḞ㝗ࡢ඲࿘ᅖࡢ⑂ປࡁ⿣ࢆほᐹ࡛ࡁ࡚࠸ࡿࡇ࡜ࡀศ࠿ࡿ㸬ᅗ 5 ࡢࡁ⿣࡛ࡣ㸪㌿ື᪉ྥࡼࡾࡶ㸪㌿ື᪉ྥ࡟ᑐࡋ࡚ᆶ┤࡞᪉ྥ࡟ࡁ⿣㻔ᅗ୰ A㻕ࡀࡼࡃ㐍ᒎࡋ࡚࠸ࡿ㸬ࡲࡓࡏࢇ᩿ᛂຊࡀ᭱኱࡜࡞ࡿ῝ࡉࡢࡁ⿣㻔ᅗ୰ B㻕ࡀ㸪ࡑࡢ௚ࡢ῝ࡉ࡟࠾ࡅࡿࡁ⿣࡜ẚ㍑ࡋ࡚᭱ࡶ㐍ᒎࡋ࡚࠸ࡿ㸬ࡇࡢࡼ࠺࡞ேᕤḞ㝗࠿ࡽ➼㛫㝸࡟㸪ヨᩱ⾲㠃࡟ᖹ⾜࡟Ⓨ⏕࣭㐍ᒎࡍࡿࡁ⿣ࡣ㸪2010A ᮇㄢ㢟ᐇ㦂࡟࠾࠸࡚ேᕤḞ㝗࠿ࡽ◚ᦆࡋࡓヨ㦂∦ࢆほᐹࡋࡓ㝿࡟ࡶほᐹࡉࢀ࡚࠸ࡿ㸬௒ᅇࡢᐇ㦂࡛ࡣ㸪୰㏵Ṇࡵࡋࡓヨ㦂∦ࢆほᐹࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾ㸪ࡏࢇ᩿ᛂຊࡀ᭱኱࡜࡞ࡾ◚ᦆࡢཎᅉ࡜࡞ࡿ୺ࡁ⿣ࡼࡾࡶ⾲㠃࡟㏆࠸఩⨨࠿ࡽࡶࡁ⿣ࡀⓎ⏕ࡋ࡚࠸ࡿࡇ࡜ࡀ☜ㄆࡉࢀࡓ㸬ࡇࡢࡼ࠺࡞ࡁ⿣ࡣேᕤḞ㝗ࡢ┤ᚄࡀ 30Pm ࡢヨ㦂∦࡟ࡘ࠸࡚ࡶほᐹࡉࢀࡓ㸬ࡇࡢࡇ࡜࠿ࡽ㸪ࡇࢀࡽࡢ᭱኱ࡏࢇ᩿ᛂຊ௨እࡢ఩⨨࠿ࡽⓎ⏕ࡍࡿࡁ⿣ࡣ୺ࡁ⿣ࡢⓎ⏕࣭㐍ᒎ࡟ᙳ㡪ࢆ୚࠼ࡿࡇ࡜ࡀ⪃࠼ࡽࢀࡿࡓࡵ㸪ࡇࡢࡼ࠺࡞ࡁ⿣ࡢⓎ⏕࣭㐍ᒎ㐣⛬ࢆ᳨ウࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿ࡜⪃࠼ࡽࢀࡿ㸬z ◚ቯ᳨ᰝ࡟ࡼࡿ┤᥋ほᐹ࡜ࡢẚ㍑
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