腐食概論:鋼の腐食

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         【腐食疲労】

 金属の引張強さ以下の応力であっても,繰り返し加えられると,金属に割れが生じ,ついには破断する。この現象を金属疲労という。
  金属に加える応力と繰り返し数の関係は SN曲線と呼ばれ,いくら繰り返しても割れの発生しない応力の存在が知られている。これを疲労限度(fatigue limit),又は耐久限という。(なお,アルミニウムは,鋼と異なり,明確な疲労限度を示さない)
 同じ疲労試験を腐食環境中で実施すると,模式図に示すように,同じ応力でも大気中の結果より少ない繰り返し数で割れが生じるとともに,疲労限度が認められない結果を示す。これが繰り返しの応力と腐食の相乗作用によって起きる腐食疲労(corrosion fatigue)である。

鋼のSN曲線(模式図)

鋼のSN曲線(模式図)

 腐食疲労は,前出の応力腐食割れとは異なる現象である。用語が似ているため混同され易いので注意が必要である。おおざっぱにいうと,応力腐食割れは特定の環境で発生する特異な現象であるが,腐食疲労は腐食環境中で,繰り返しの応力を受ける金属の疲労寿命が短くなる現象である。
 海洋構造物では,海水の腐食作用と波浪による繰返し応力により,腐食疲労に対する対策が求められるほど顕著な影響を受けている。
 鋼の腐食疲労による割れは,金属疲労による割れと同様に粒内割れである。金属疲労による割れは,原則として1本の割れであるが,腐食疲労による割れは,破壊に至った割れの近傍にいくつかの割れが生成することが多い。
 腐食疲労の発生機構を明確に示せるほど研究は進んでいない。この中で,次のものが発生機構として考えられている。
 ● 疲労により生じたミクロ亀裂部の腐食が孔食状に発達し,この個所の応力集中で亀裂が進む。
 ● 通常の金属疲労では,亀裂進展の過程でミクロ亀裂の再接着が起きている。腐食環境中では,ミクロ亀裂表面に腐食生成物が吸着し,再接着を抑止するため亀裂進展が促進される。

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