低炭素鋼の両振り疲労中の超音波減衰と微細組織の変化

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  • Ultrasonic Attenuation and Microstructural Evolution During Fatigue Life of a Low Carbon Steel.
  • テイタンソコウ ノ リョウブリ ヒロウ チュウ ノ チョウオンパ ゲンスイ ト ビサイ ソシキ ノ ヘンカ

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説明

電磁超音波共鳴法(EMAR法)を用いて低炭素鍛造鋼，0.35 mass%のASTM-A105の完全両振り疲労損傷過程中の軸対称SH波の減衰係数と音速の変化を連続的に非接触・非破壊で観察した. EMAR法は，共鳴法と非接触で超音波を送受信する電磁超音波探触子（EMAT）を組み合わせた方法である．EMATは磁歪効果により超音波を送受信し，材料の表面領域の微細構造変化を高感度で継続的に監視するための鍵となっている．減衰係数は累積疲労損傷に非常に敏感であり，疲労寿命の約2％と90％に2つのピークを示す．この現象は，転位の可動性と転位の急激な再配列によると考えられ，TEM観察によって裏付けられている．この手法は，損傷の進行を評価し，鋼の疲労寿命を予測する可能性がある． We study the microstructure evolution in a wrought low-carbon steel, ASTM-A105, containing C: 0.35 mass%, subjected to tension-compression fatigue loading through in-situ monitoring of axial-shear-wave attenuation and velocity with electromagnetic acoustic resonance (EMAR). This is a combination of the resonant technique and a non-contacting electromagnetic acoustic transducer (EMAT). The EMAT operates with the magnetostrictive mechanism and is the key to establish a continuous monitoring for microstructural change in the material’s surface region with high sensitivity. We find that the attenuation is highly sensitive to the accumulated fatigue damage, showing two peaks around 2 % and 90 % of the whole life. This novel phenomenon is interpreted in terms of drastic change in dislocation mobility and rearrangement, which is supported by TEM observations. This technique has a potential to assess the damage advance and to predict the fatigue life of steels.

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