Relaxation behavior of laser-peening residual stress under tensile loading investigated by X-ray and neutron diffraction

引張負荷におけるレーザーピーニング残留応力の緩和挙動のX線および中性子回折による研究

秋田 貢一; 林 健吾*; 竹田 和也*; 佐野 雄二*; 鈴木 裕士  ; 盛合 敦; 大谷 眞一*

Akita, Koichi; Hayashi, Kengo*; Takeda, Kazuya*; Sano, Yuji*; Suzuki, Hiroshi; Moriai, Atsushi; Oya, Shinichi*

ピーニング技術による圧縮残留応力の導入は、疲労や応力腐食割れ等の鋼の強度特性の改善に有効である。ただし、圧縮残留応力は稼働時に機器に作用する熱的あるいは機械的な外力が原因で低下する可能性がある。本研究では、レーザーピーニングを施したフェライト鋼の静的引張荷重下における表面及び内部の残留応力挙動を、X線および中性子回折によって検討した。X線回折および中性子回折の相補利用により、応力緩和プロセスを明確に示す実験的確証が得られた。また、引張負荷応力下における臨界負荷応力の値は、内部の最大引張残留応力値とvon Misesの降伏条件によって推定できることを示した。

Compressive residual stresses induced by peening techniques improve the strength properties of steels, such as fatigue and stress corrosion cracking. However, the compressive residual stress might be reduced owing to thermal and mechanical loading in-service. In this study, the behavior of surface and internal residual stresses of a laser-peened ferritic steel under quasi-static tensile loading was investigated by X-ray and neutron diffraction. The complementary use of these diffraction techniques provided decisive experimental evidence for elucidating the relaxation process. The critical applied stress of peened samples subjected to a tensile loading can be estimated from the von Misses yield criterion with the maximum tensile residual stress inside the sample.