Basic Fatigue Properties of JIS Steels for Machine ...

/

囲書5．ム．23

■術．’ ？

NRIM SR-93~)2

~; o ~ ~ E o ,~

~ O =

!:

O 1: o = ID O ,~ O

0::

coo

O ,~

= ,~

= O 1: ,1,

o = ~O o 1: = ,1,

~ O cl,

~ o

O ~ ID o ~ o ~ coo

E o

:!:!

;~ ,1,

~ UD

~ Z ~ O o co=

O J: H

B asic Fatigue Properties of JIS Steels

for Machine Structural Use

by

s*toshi NISHIJIMA

NRIM Special Report

(Technical Report)

No. 93~)2

1993

National Research Institute for Metals

2-3=12 Nakameguro , Meguroku, Tokyo, Japan

NRIM　SR－93－02

Basic　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels

　　　　for　Machine　Structural　Use

　　　　　　　　　　　　　　　by

　　　　　　　　　　Satoshi　NISHIJIMA

NRIM　Special　Repor重

　（Technical　Report）

　　　No．93－02

　　　　　　　　　Ig93

　　National　Research　Institute　for　Metals

2－3－12Nakameguro，　Meguroku，　Tokyo，　Japan

Basic　Fatigue　Properties　of　JIS　S毛eels　for　Machine　Structural　Use

by

Sa重oshi　NISHIJIMA

NRIM　Special　Report　（Technical　Repor重）

　　　　　　No．93－02

Contents

Abstract＿．◎◎．．．．．．．．．，9◆．．．．『．．．．．．，．◎．ゆ．．．．『．．．．．．．．．◎◆．．．．．．．．．．．．，．◆．9．．．．．．會『．．．．．．．．．9．．．，．．．．．，含．．．．．φ．．．9會．．．．．．『．

1響Introduction．．．．．．．．．．．．．．響．『．．．．．．．9．．．．．『『．．．．．．．．，曹．．．．．．．．．．．．，．．◎．．．9．．．．．．『．．．．．．．．9◆．．．．會．．．．會．．“．．．．．．．．．．．．．

2．Materials　Sampling　and　Test　Procedures＿＿．＿＿．＿＿＿．＿．．＿．．＿＿＿＿＿＿．＿＿＿＿＿。

　　29！Test　Materials．．．．．．9．．◎◎．．．．．．．．『．．．．．．．．．．◎．．．．．．．．．．．．．．．．．9，◎．．．．．曹．．．．．『．．．．．．．，9ウ．．9，．．．9，9含ρ．．．．．，．．◎．．．．

　　2．2Hea之Treatments．．．．◎．．．．．6．．．『．．．．．，．．9．『◎．．．．『．．．．．．，9．◎．．．．．．．．．『．．．．9◎．．．9．．．．．『．．．．．．．．．．．．．ρ．9骨．．．．．『．．．．

　　2．3Test　Procedures＿．『．．．．．◎．．．．．．．．．．．．．．．．．．．◎．．．．．『．．．．．．．，9．．．．．．．．．．．．．．．．．◎．9，◎．．．．．『．．．．．．．．．．．．．9・．．．．．．・．

　　　2．3．1Mechanical　Properties　Tests＿＿＿＿．．．＿．＿＿＿．＿。．＿＿＿＿＿．。＿．．＿＿＿＿＿＿．

　　　2．3．2Fatigue　Properties　Tests………・…………．．．’◎9’●●”『’’’’’’”9◎．．．●●e’’’’’’’”『’’”…’”●◎○’’’’’”◆’，

　　2．4Data　Analyses＿．＿＿＿．＿．＿＿．．＿＿＿．＿．．．＿＿＿。＿．．＿＿＿＿．．．．＿．．．＿＿＿．9＿．＿．

　　　2．4．1Simultaneous　Regression。＿．＿＿．．．＿＿．＿．．＿．＿．＿．＿＿．＿。＿．．＿．．＿＿．．＿＿．＿＿

　　　2．42Analysis　of　5一八1　Curve＿．．．．＿．＿．．．＿．．．．＿．．＿．＿．＿．＿＿＿＿．，。＿＿＿＿＿，・＿．…・…・

3．Reference　Mechanical　Properties　of　JIS　Steels＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．．．，＿＿＿＿．

　　3，1Variation　of　Properties　due　to　Heat　Treatment，．．＿．＿＿＿．．＿。．＿．＿．＿．＿＿＿．＿。＿．．＿．

　　3．2Correlation　Between　Machanical　Properties．．．。＿．＿．．＿．＿．．＿．＿．＿＿＿．＿．＿．．＿．．．＿＿

　　　3．2．1Monotonic　Strength　Parameters．．＿＿．．．．＿＿＿．．＿．，＿．＿＿＿＿＿．＿＿＿，＿＿＿．＿

　　　3．2．2Monotonic　Ductility　Parameters＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿。＿一＿＿＿＿．＿．＿．．＿＿．＿

4Reference　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels＿．．＿．＿＿＿＿，．＿．＿．＿．＿，。＿．．．＿．＿＿＿＿．．．＿＿

　　4．1Variation　of　Fatigue　Strength　due　to｝｛eat　Treatmenし＿．＿．．＿，＿＿。＿．＿．．＿．＿．。＿．＿。

　　42Correlation　Between　Fatigue　Strength　and　Mechanical　Properties．．＿＿，．＿＿＿＿＿．．＿．

　　4，3Cyclic　Parameters＿＿．．＿．＿．．．＿．＿。．＿．＿，＿＿．＿．．＿．＿＿．．。＿．＿．．＿．．．＿＿＿＿。＿＿

5。Factors　Affecting　Fatigue　Properties＿＿＿＿＿＿＿＿．＿＿＿．．．＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．

　　5．1　Quench　Hardenability　of　Steels．．．．＿．．．．．，。。．．．．．．．＿。．．．＿．．．，．。。．．．．．、．．．，。。．．．．。．．．．．。．．．．．＿．，．．．．．．．．

　　5．2Effect　of　Non－MetaHic　Inclusions．＿．＿．＿．＿．，＿＿．．＿＿，．．．．＿＿＿．．＿，．＿＿＿＿．

6．Concluding　Remarks＿．＿．＿＿．＿．＿＿．＿．．＿＿。＿．＿．．＿＿。＿．．．＿．．＿＿。＿，．＿＿＿＿．。＿

Acknowledgements．。．＿＿＿．＿．＿＿＿，＿．＿．．＿．＿＿。＿．＿．＿．＿＿．＿．＿＿。＿。＿＿．＿．，＿．．．

References＿．＿＿＿＿．＿＿＿．＿＿＿．＿。＿＿＿．＿．＿．．．＿．＿＿＿．＿＿．＿＿．＿．＿．＿

　1

　2

　2

　2

　3

　5

　5

　5

　6

　6

　7

　8

　8

10

10

11

13

13

13

16

17

17

19

20

21

33

NRIM　SR－93－02

：B紐sic　F紐tigue　Properties　of　JIS　Steels　fbr　Machine　Structural　Use

by

Satoshi　NlsHIJIMA＊

幽

Abstract

　　　　This　paper　intends　to　provide　Standard　Reference　Data　on　the　basic　high－cycle　fatigue

strengths　of　current　Japane．se　steels　and　alloys　which　are　designated　in　the　Japanese

Industrial　Standards（JIS）and　most　commonly　used　for　mechanical　structures．　In　total　162

individual　heats　of　15　differe．nt　grades　of　carbon，　low－alloy　and　stainless　steels　were　sampled

from　ordinary　products　of　representative　manufacturers　in　the　country．　Chemical　composi－

tion　was　controlled　at　the　materials　sampling　with　the　intent　to　have　wide－spread　values　in

quench　hardenability　and　thus　to　cover　the　range　of　variations　to　be　expected　in　JIS

materialS．　　　　The　materials　were　then　heat　treated　and　fatigue　tested　at　the　National　Research

Institute　for　Metals（NRIM）according　to　the　standardized　proce．dures．　Fatigue　strengths

were　eヤaluated　under　rotating　bending，　reversed　torsion　and　axial　loading．　More　than　12，000

standard　smooth　specimens　were　fatigue　tested　at　room　temperature　in　laboratory　air　and

6675－Ncurves　were．statistically　dete㎜ined　for．　different　materials　and　loading　conditions．

　　　　The　analyzed　data　is　correlated　with　basic　enginneering　properties　such　as　hardness，

tensile　and　impact　values　of　materials．　Some　typical　dependence　of　the　fatigue　strength　on

the　microscopic　defects　and　on　the　cyclic　stress－strain　properties　are　discussed．　Primary　test

data　have　already　been　published　as　NRIM　Fatigue　Data　Sheets　and　available　on　request　on

．exchange　basis．

1吻w・ぬ　踊9那・9デ紹・な，NR刀w切9・εD伽3伽∫，∫∬∫∫・・な・H’gh一・yd昂・’∫9…　　　　　Hθα∫’rθ小皿，Mθc伽∫C卿r解・偽，／＞・η一紹α11’C’れdμ5加5，　cyc髭。　y’ε145∫r8η9酌

＊Director，　Failure　P亘ysics　Division，　NRIM．

2 Satoshi　NISK∬｛MA

1。　Introduct韮。臓

　　The　a孟m　of　the　present　paper　is　to　provide　Standard

Reference　Data　on　the　basic　high－cycle　fatigue

strengths　of　current　Japanese　steels　and　al玉oys．　The

materials　are　all　those　des1gnated　in　the　Japanese

Industrial　Standards（JIS）and　most　commoniy　used

for　mechaRical．structures．　The　data　cited　here　are

based　on　the　nation－wide　testing　program　to　establish

Standard　Fatigue　Data　on　Engineering　Materials　in

Japan1），　conducted　since　1975　at　the　National　Re－

search　Institute　for　Metals（NRIM）．

　　The　primary　data　from　this　program　have　been

published　periodically　as　NRIM　Fatigue　Data　Sheets

（FDS），　and　distributed　worldwide　on　exchange　basis．

It　would　be　better　to　explain　brieHy　about　the　FDS

Project，　before　entering　further　in　detaiL

　　Background　of　the　NRIM　FDS　goes　back　to　early　in

the　1960’s，　where　NR．IM　was　at　the　accomplishment・

of　the行rst　7－year　program　of　investment　since　its

foundat孟on．　There　was　a　keen　demand　from孟ndustries

to　establ孟sh　a　national　materials　testing　center　which

could　supP豆y　h孟gh　quality　an（i　neutral　data　for

Japanese　materials．　It　was　needed　to　help　solidifying

the　basis　of　safe　and　reliable　use　of　Japanese　materials

for　machines　and　structures．

　　The　project　was　widely　supported　from　academic，

industrial　and　govemmental　people，　and　NRIM　en－

gaged重n　the　preparation　to　play　such　a　role，　A　series

of　Long－Term　Creep　Test童ng　was　at負rst　initiated　at

NRIM　in　1966　using　more　than　1100　testing　machines．

Another　serles　of　Fatigue　Testing　was　started　in　1975

w重th　78（i縦erent　testing　facilit童es　which　have　various

load　capacities　ranging　from　50　kN　to　1．5　MN．

　　Outline　of　the　NRIM　Fatigue　Data　Sheet　Program

is　describe（i　elsewherel）．

　　NRIM　FDS　Project　includes　three　subthemes：

　　（1）　Basic　strength－1重fe　properties　of　machine

　　structural　materialS　　　　　　　　　　　　　り　　（2）Life　and　crack　growth　properties　of　welded

　　structural　steels，　and

　　（3）Time－depende笠t　strain－life　properties　of　high－

　　temperature　alloys

The　scope　of　the　Project　implies　establishment　of

common　basic　fatigue　data　referable　for　materials

fabricators　as　well　as　for　mater重als　users．　An　Advisory

Committee　was　settled　at　NRIM　to　reHect　opinions　of

leading　scientists　and　engineers　in　universities　and

industries　in　the　orientation　of　Project．　Three　Tech－

nical　Advisory　Subcommittees　were　also　formed　to

review　in　detail　individual　test　programs　and　acquired

data　with　specialists　from　industries　of　various　f玉elds．

　　The　present　paper　is　related　to　only　a　part　of　the

負rst　subtheme　mentioned　above　and　deals　speci倉cally

with　bas孟。　high－cycle　fatigue　properties　at　room

temperature　of　carbon，　Iow　alloy　and　stainless　steels．

Direct　reference　of　the　original　FDS　pubHcations2－16）

is　recommended．

　　Topics　not　thoroughly　treated　here　such　as　low．

cycle　fatigue：17－22）or　crackl　growth　properties　will　be

appeared　in　the　subsequent　publications　of　NRIM

Special　Report．　More　comprehensive　representation

of　analyzed　data　in　this　paper　can　be　found　in　NRIM

FDS　Technical　Reports　in∫apanese23’24）．

2・Materials　Samp韮韮ng　and　Test　Procedures

2．1　　Test　M3terials

　　Table　l　lists　the　materials　samp韮ed　and　tested　for

the　FDS　which　are　cited　in　this　paper．　There　are　7

types　of　steels，　such　as　carbon，　Mn，、Cr－Mo，　Ni－Cr，

Ni－Cr－Mo　and　stainless　steels，　pertaining　to！5　classes

of　steels　and　consisting　of　162　heats／lots　of　materials．

　　They　were　successively　sampled　in　1975－80　from

ordinary　products　of　representative　Japanese　steel

manufacturers，　as　hot　rolled　round　bars，　generally　of

19－22mm　in　diameter．　There　were　a　few　exception　in

size　for　some　heats　of　SNCM439　samples，　which　were

about　50　mm　and　hot　rolled　to　size　in　NRIM．　All　of

them　were　killed　ingot　steels　produced　by　LD

converter（LDC）or　bas董。　electric　arc（BEA）fumaces

of　different　capacities，　as　indicated　in　the　table．

　　The　sampling　was　carried　out　according　to　the

foHowing　principle：

　　一Consider　as　population　a　who玉e　of　ordinary

　　　　　products　from　representive　manufacturers　in　the

　　　　　country　whose　total　market　share　covers　a

　　　　　malor　part　of　the　JIS　steel　grade　in　question

　　－Divide　the　range　of　JIS　chemical　composition　for

　　　　　the　steel　grade　into　high，　med童um　and　low

　　　　　sub－c豆asses，　looking　at　the　quench　hardenabil一

Basic　Fatlgue　Properties　of　JIS　Steels　for　Machine　Structural　Use 3

Tab垂e　l． Typical　chemlcal　composition　and£ab罫ication　history　of　the　test　materlals（sampled

茎n　1975－80）

Steel Typical　comジos至tion Furnace（t） Ingot（t） Dia（lnm） Heat

S25Cr35Cr45Cr55C

0、25C

n．35C

n．45C

n．55C

LDCIBEA　15－nOkDCIBEA　15－110

kDC／BEA　l5410kDCIBEA　15－110

2．5－6．3

Q．5－63

Q．5－6．3

Q．5－6．3

玉9－22

P9－22

P9－22

P9－22

11

P2

P1

P1

SMn438rMn443

0．38C－15Mn

n，43C－15Mn

LDCIBEA　IG－80

kDCIBEA　10－86

25－60Q．5－65

19－23

P9－23

712

SCr44G G．40C4Cr LDC〆13EA　10－80 2．5－6．5 19－22 8

SCM435rCM440

035C－1Cr－0．2Mo

n．4GC－1Cr－0．2Mo

LDCIBEA　3G－80kDC／BEA　10－80

2．5－65

Q．5－6．5

19－22

P9－22

14

P5

SNC631 0．31G2．7N呈一〇．8Cr LDCIBEA　1（レ80 1．2－6．0 19－22 10

SNCM439rNCM447

0，39C4．8Ni－0．8Cr－0．2Mo

ｿ47C－1．8Ni－0．8Cr－0．2Mo

BEA　　　10－80aEA　　　1〔｝一30

1．2づ4

Q．5

19－22

P9－20

14

U

SUS403rUS430rUS3G4

12Cr

P7Cr

P8Cr－8Nl

BEA　　　10－60

aEA　　　30－60

aEA　　　1〔ト60

2．5－5．3

Q2－3．4

Q．5－34

19－22

P9－22

P9－22

11

X11

　　　　ity，　and　select　arbitrarily　one　heat／lot　of　steel

　　　　per　sub－class　from　each　manufacturer，　and

　　．Sample　on　average　12　individual　heats／lots　of

　　　　steels　for　one　grade　considering　annual　testing

　　　　capability

　　The　sub－division　of　chemical　composition　was　made

in　order　that　the　sampled　materials　would　reHect　the

range　of　scatter　童n　population，　given　that　they　are

specified　by　the　chemical　composition　with　certain

allowance．　More　detailed　comment　will　be　given　Iater

in　this　paper．　One　direct　example　for　explanation　is

the　case　of　carbon　steels，　where　the　range　of　carbon

content　was　divided　into　three．　This　allowed　to

classify　the　samples　from　a　same　JIS　grade　to　those

having　upper，　middle　and　lower　carbon　concentra－

tions，　which　normally　exhibit　systematically　different

hardness　after　quenching．

　　The　grades　of　steels　in　Table　l　were　selected　as　they

were　known　to　be　the　most　commonly　used　in

mechan孟cal　industries，　normally　at　heaレtreated　states，

because　of　the　importance　of　their　fatigue　perform－

ance．　There　are　st孟11　many　other　special　steels　and

alloys　which　have　to　be　considered　in　fatigue　design－

ing．　Some　of　them　are　actually　teste（i　in　FDS

grogram，　as　those　of　case　hardened　steels，　spring　and

tool．　steels　and　aluminum　alloys．　However，　those　data

wiU　be　analyzed　and　reported　separately，　as　their

quality　and　use　are　very　different　from　the　present

ones，

　　Table　21ists　the　chemical　cornposition　of　each　steel

by　正adle　analysis，　comparing　the　respective　JIS　re－

quirement　and　the．resuhs　for　the　test　materials．　No

particular　comment　is　necessary，　except，　perhaps，　for

intentiOnally三〇Wer　COntent　Of　eXpenSive　elementS

such　as　Mo　for　some　steels．

2．2　He飢Treatments

　　Test　materials　were　succeedingly　cut　into　pieces　of

about　200　mm　ln　length　and　heat　treated　at　NRIM，　so

as　to　prepare　necessary　speciments　for　each　heat／lot　of

steels．　The　heat　treatment　was　designed　according　to

the　following　Principle：

　　一Normalization，　quenching，　and　tempering　are　to

　　　　be　carried　out　for　carbon　and　Iow　a賎oy　steels，

　　　　whereaS　a1mealing　Or　SOIutiOn　treatrnent　iS

　　　　apPlied　for　ferritic　and　austenitic　stainless　steels，

　　　　respectively，’as　in　ordinary　usage　of　steels．

　　一Temperature　for　the　treatments　is　selected　from

　　　　typical　values　that　are　most　commonly　agreed

4 Satoshi　NlsHIJIMA

「fable　2． Chemical　composi重lon　requested　in　JIS（upper）and　the　materials　tested（10wer），　for　ladle

analysis呈n　maSS％

Steei C Si Mn 100P 100S　　Ni　　　　Cr　　　Mo 100Cu

S25C0．22－0．28

O．22－G．28

G．15－0．35

f．16－032

0β0－0．60

O．37－052

≦3．0

?２．6

≦3、5　　　　≦0．20　　　　　≦0、20　　　　　一

?２．8　　　　　≦0．G7　　　　　≦0．17　　　　　一

≦30

?１0

S35C0．32－0．38

O．32－038

．G．15－035

O．20－0．30

0．6匹0．90

O．63一α81

≦3．0

?２．6

≦3．5　　　　　≦≡0．20　　　　　≦0．20　　　　　一

?３．0　　　　　≦0．G7　　　　　≦0．12　　　　　一

≦30

?１2

S45C0．42－0．48

ｿ42一α48

0．15－035

O．20－0．27

0．60－0．90

O．67－0．8G

≦3．0

?２．8

≦35　　　　　≦0．20　　　　　≦0．20　　　　　一

?２．3　　　　　≦0．05　　　　　≦0，12　　　　　一

≦30

ﾙ15

S55C0．52の．58

O52－057

0．15－035

O．21－0．32

0．60－0．9G

n．67－0．84

≦3．0

?２．4

≦35　　≦0．20　　≦0．20　　一?２．6　　　　　芸≦0．06　　　　　≦0．14　　　　　一

≦30

?２2

SMn4380．35－0．41

O．34－0．40

0．15－0．35

O．22の．27

1．35－1．65

P．40－159

≦3．0

?２3

≦3．0　　　　　≦0．25　　　　　…≦0．35　　　　　一

?２．0　　　　　≦0，06　　　　　≦0．22　　　　　一

≦30

?９

SMn4430．40－0．41

O．4（｝一〇．46

0．1シ0．35

O．22－0．32

1．35－1．65

P．40－1．60

≦3．0

?２．7

≦3．0　　　　　≦0．25　　　　　≦0．35　　　　　一

?２．2　　　　　≦0．10　　　　　≦0．27　　　　　一

≦3G

?１G

SCr440 038－0．43

O．39－0．42

0．15－0．35

O．22－0．31

0．60－0．85

O．72－0．79

≦3．0

?１．9

≦3．0　　　　　≦0．25　　0．90－1．20　　　　　一

?１．3　　　　　≦0．06　　0，96－1．13　　　　　　一

≦30

?１．3

SCM4350．33－0．38

O33－0．38

0．15－0．35

O．23－0．35

0．60－0．85

O．68－0．81．

≦3．0

?２5

≦3．G　　　　　≦0．25　　0．90－L20　　0．15－030

?２．7　　　　　≦0，12　　0．96－1．09　　0．15－0．19

≦30

?工8

SCM4400．38過．43

O．38－0．43

0．15－035

O．22－0．29

0．6〔レ0．85

O．69－0．85

≦3．0

?２．4

董≦3．0　　　　　≦0．25　　0．90－1．20　　0，15－030

?２．3　　　　　≦q，23　　0．96－1．11　　0．15－0．22

≦30

?１5

SNC631 027－0．35

O．28－0．35

0．15－0．35

O．23－0．31

0．35－0．65

O．5〔レ0。65

≦3．0

?２．0

墨…3．0　　2．50－3．50　　0．60－1．00　　　　　一

?１．6　　2．62－2．84　　0．72～0．94　　　　　一

≦3G

?１3

SNCM4390．36－0．43

O37－0．43

0．15－0．35

O．21－0．32

0．60－0．90

O．66－0．79

≦3．0

?２．3

≦3．G　　L　6｛｝一2．00　　0，60－1．00　　0，15－0，30

?２．4　　1．63－1，92　　0．69－0．92　　0．16－0．26

≦3G

?１3

SNCM4470．44尋．50

O．44－G．48

0．15－0．35

f．18－0．29

0．60－0．90

O．69－0．82

≦3．0

?１5

≦3．G　　1．60－2．00　　0，60－1．00　　0．15－0．30

?Ｌ7　　1．66－1．80　　0．73－0．81　　0．工7－0．21．

≦30

?１1

SUS403　　≦G．15

O．09－G．15

　　≦050

f．19－050

　　；≦1，00

O．3レ0．85

墨4．0

?２．9

≦3．0　　　　　　≦0．60　　　11．5－13．0　　　　　　一

n2．2　　0．08－0．29　　11．7－12．8　　0．02－0．！5

SUS430　　≦0．12

O．G6－0．10

　　≦0．75

f．30－0．59

　　≦1．00

O39－0．69

≦4．0

?３．9

≦3．0　　　　　－　　　　　　16。0－18．0　　　　　　一

?！．6　　0．20－0．35　　16。1－17．6　　0．01－0．09

SUS304　　≦0．08

O．05－0．08

　　≦1．00

O．33－0．83

　　≦2．00

f．69－1．78

≦45

?３b

≦3．0　　8．00－11．5　　18。0－20．0　　　　　一

?２．8　　8．3－10．28　　18．2－19，6　　0．07－0．32

　　　for　respecti▽e　types　of　steels．　Tempering　is　to　be

　　　performed　a山igher，　middle　and　lower　tempera－

　　　tures　of　the　range　rnos重popularly　used　for　the

　　　steel　grade．

一All　the　treatments　are　conducted　at　NRIM　using

　　　salt　baths，　with　a　batch　consisting　of　24　pieces　of

　　cut　materials，　of　arbitrarily　chosen　3　heats　and

　　　　　with　8　pieces　per　heat．

　　一　Statistical　care　is　to　be　taken　at　every　steps　of

　　　　　work　not　to　introduce　unexpected　bias　in　the

　　　　　results

　　Table　3　gives　the　condition　of　heat　treatment

applied　to　the　test　materials．　As　the　result，　typical　Iow

carbon　steel　S25C　was　only　normalized，　ferritic

Basic　Fatigue　PτQpertles　of　JIS　Steels　for　Machine　Structural　Use 5

Tab且e　3． Kea毛tごeatme慣　temperatures　ln　。C　wlth　alr　cQoling　（AC），　water

quenching（WQ），　oil　quenchi臓g（OQ）or　water　cooling（WC）

Steel Normalizing Quench呈ng Tempering

30min　hold 30min　hold 60min　hold

S25C 885ACS35C 865AC 865WQ 550WC 600WC 650WCS45C 845AC 845WQ 550WC 6GO　WC 65GWCS55C 825AC 825WQ 550WC 600WC 650WCSMn438 870AC 8450Q 550WC 60GWC 650WCSMn443 870AC 8450Q 550WC 60GWC 650WCSCr440 870AC 8550Q 550WC 600WC 650WCSCM435 870AC 8550Q 550WC 600WC 650WCSCM440 870AC 8550Q 550WC 600WC 650WCSNC631 900AC 8500Q 550WC 6GO　WC 65GWCSNCM439 870AC 8450Q 58GWC 630WC 68GWCSNCM447 87GAC 8450Q 580WC 630WC 680WCSUS403 9750Q 700WC 75GWCSUS430 815　AC　（Annea垂ed）

SUS304 1G80　WC（Solution　treated）

stainless　steel　SUS430　was　annealed，　and　austenitic

stainless　steel　SUS304　was　solution　treated，　as　in

general　usage　of　those　materials．　The　other　medium

to　high　carbon　steels　and　low　alloy　steels　were

normalized　and　quench－tempered，　with　martensitic

stainless　steel　SUS403，　as　well．

　　Traditional　materials　control　tests　were　conducted

at　NRIM　according　to　the　respective　JIS　testing

methods：tests　for　non－metallic　inclusions，　hardness

after　quench，　austenitic／ferritic　grain　size　number，

microscopic　structure　after　heat　treatments，　etc．

　　Steels　S35C，　S45C，　SMn438　and　SMn443　were　not

fully　transformed　into　martensite　deep　inside　the

materials，　even　after　rapid　water　quenching，　and

presented　partly　ferritic　or　bainitic　structures．　The

other　quenched　low　alloy　steels　showed　ordinary　fine

tempered－martensitic　structures．　No　abnormality　was

found　for　3　grades　of　stainless　steels．

　　Austenitic　grain　size　number　was　around　8　to　10　for

all　materials，　except　for　SUS304　which　revealed　4　to

5．S25C　and　SUS430　presented　ferritic　grain　size

number　of　7　to　g　and　8　to　10，　respectively．　All

materials　more　or　less　exhibited　longitudinal負brous

structures　along　the　rolling　direction．

　　There　microscopic　aspects　were　taken　in　considera－

tion　in　the　analysis，　but　will　not　be　discussed　here

except　for　necessary　cases．

2．3　Test　Pmcedures

2．3．1Mechanic段l　Properties　Tests

　　Ordinary　tensile，　impact，　and　hardness　properties

were　determined　at　NRIM　according　to　JIS　methods

for　every　materials　conditios，　in　order　to　obtain　basic

mechanical　characteristics．

　　The　specimen　for　tensi豆e　test　was　standard　cylin－

drical　one　having　8　mm　in　diameter　and　40　mm　in　gage

length．　Charpy　test　specimen　was　ordinary　10　mm×

10mm　rectangular　bar　having　2　mm　deep　U－or

V－notches　with　root　radius　of！．000r　O．25　mm，

respectively．　Vickers　hardness　was　measured　at　196　N

on　Charpy　specimens　before　the　test．　Figure　l　gives

dimensions　of　the　specimens．

　　All　the　tests　were　replicated　for　3　specimens　per　test

condition．

2．3．2　Fatigue　Proper重ies　Tests

　　High－cycle　fatigue　tests　were　carried　out　under　load

contro玉for　the　life　range　higher　than　5×104　cycles．

Tests　were　conducted　by　determining∫一／＞curve　using

18specimens　on　average　for　each　testing　condition．

This　number　of　specimens　was　empiricaUy　chosen，

assuming　that　at　least　2　tests　are　needed　at　each　of　3　to

5stress　levels　to　determine‘slope’part　or員nite豆ife

region　of　5－1＞curve，　and　around　3　more　tests　at　least

at　each　of　3　more　levels　to　evaluate　fatigue　limit　in

‘horizonta1’parし

　　All　tests　were　conducted　according　to　the　respective

6 Satoshi　NISH獄MA

140

（a）

｝）1）｝）1）1

80

遭55

怨

1）1），）｝）1

、

M18x2．5

200

50

謹20

P

（a）蓉 2

岱

（b）

55

27．5　　275

の

窯

＼

i2

N

RO．25

iNi

45。

150

50

㊨

　　　　U－notched　　　　　　　　　　　　　　　　　V－notched

F星9．1　Specimens　for（a）tensile　test　an（圭（b）Charpy

　　　　　imI）act　test．

（b）

讐

88

◎○

ら＄

JISIISO，　at　room　temperature　in　laboratory　air，　with

smooth　round　bar　specimens　of　different　shapes

depending　on　the　testing　machines．　Specimens　surface

was　carefully　machined　to　minimize　the　effect　of

machining　and且nished　by　Iongitudinal　polishing　with

600grade　water　p1・oof　silicone　carbide　paper．　Testing

machines　were　periodically　calibrated　and　allocated

with　statistical　care　so　as　to　eliminate　unexpected　bias

in　the　resu豆ts．

　　Various　testing　machines　in　the　following　are　used，

with　specimens　of　a　common　test　section　having

diarneterφ，　at　indicated　frequencies　avoiding　heating－

up　of　specimens　during　tests：

　　一Rotat孟ng　bending　withφ8mm　specimens：27　sets

　　　　of　4－point　bending　type　machines　at　50　Hz

　　　　having　capacity　of　1000　N・m，　and　also　12　sets　of

　　　　cantilever　bending　type　atレ10　Hz　and　50　N・m

　－Torsional　loading　withφ8mm　specimens：11　sets

　　　　of　mechanical　resonance　type　at　33　Hz　and　50

　　　　N・m

　　－Axial　loading　withφ6mm　specimens：2sets　of

　　　　elect「o「nagnetic　resonance　type　at　120－1601｛z

　　　　and　50　kN，　and　also　2　sets　of　servohydraulic　type

　　　　at　5－20　Hz　and　50　kN

（c）

35

｝）ll

餓

1）ll

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　M1．8xl

F藍9・2　　Specirnens　for　fatigue　test　under（a）ro宅ating　bendi礁9，

　　　　　（b）　reversed　torsion　and　（c）　axia韮loading．

　　Figure　2　gives　dimensions　of　the　specimens．　Rotat－

ing　bending　fatigue　tests　were　conducted　for　all　the

materials　conditions，　but　the　orther　tests　were　subject

to　typical　conditions　because　of　test　capability　restric－

tions：torsional　fatigue　only　for　materials　of　medium

compositions，　and　axial　fatigue　for　medium　materials

wi．th　medium　heat　treatments．

2．4　D滋aAnalyses

　　Statistical　analyses　were　conducted　for　the　acquired

data　from　various　point　of　views．　Some　were　to伽d

useful　correlations　between　different　property　values，

some　were　to　check　occasional　anomaries　in　the　data，

and　some　were　to　extract　condensed　property　para－

meters　from　distributed　data．

　　Ordinary　statistical　computations　are　not　described

here，　but　two　original　methods　employed　in　this　work

will　need　to　be　explained．

2・4・1　Simu糞taneous　Regression

　　In　ordinary　linear　regress童Qn　problem　where　a

model

　　　　　y－αλ：十わ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）

Basic　Fatigue　Propertles　of　JIS　Steels　for　Machine　Structural　Use 7

is　considered，κis、independent　variable　which　can　be

set　exactly　at　desired　values　in　the　measurement　of　y，

Asimple　example　for　explanation　would　be　the

weight　of　books　for　y　and　the　number　of　pages　foα．　y

is　cal正ed　as　dependent　variabie　and　subject　to　statistic－

al　variation．　The　coefncientαcan　be　estimated　from

measured　data，　by　minimizing　the　sum　of　squared

residuals　in　yう．or．l　onκ一y　co－ordinates　the　sum　of

squared　distances　in　the　ordinate　direction　between

individual　data　and　the　regressed　curve．

　　SupPose　nQw　that　the　we孟ght　y　is　plotted　against　the

thickness　of　bookl　asκ．　The　latter　should　contain

stat量stica豆error，　because　it　is　also　dependent　on　the

number　of　pages．　In　this　case，　the　error　is　to　be

considered　both　for　y　andκsimultaneously，　as　they

are　equally　dependent　on　the　measurement　condition．

　　In　such　a　circumstance，　the　sum　of　squared　dis－

tances　in　the　perpendicular　direction　from　the　curve

to　each　data　point　is　to　be　minimized．　This　gives　the

slope　of　regressed　curve，　as　in　the　principle　compo－

nent　analysis，　as25）

　　　　　　α＝V　　（∬y／∬x）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）

where∫5y　and　33X　are　the　variances　of　y　andκ，

respectively．わis　estimated　as　in　the　ordinary　way，

　　　　　　わ＝（Σy一αΣ］κ）／η　　　　　　　　　　　　　　　　　（3）

whereηis　the　number　of　data　points．

　　The　method　is　widely　used　in　analyzing　the　correla－

tion　between　different　properties　of　materials　in　this

pape「・

2．4．2　Analysis　of　5・1V　Curve

　　Statistical　plann孟ng　of　fatigue　tests　and　ana正ysis　of

acquired　data　is　in　general　not　an　easy　problem．

　　One　of　the　particularities　of　fatigue　data　is　that　it

substantially　involves　tmncated　data．　Fatigue　test　can

be　often　suspended　at　prescribed　number　of　cycles，

when　it　is　conducted　at　low　stress　levels．　The　data　is

called“truncated”in　this　case　and　gives　information

only　that　the　fatigue　life　is　longer　than　that　number　of

cycles．　A　rough　sketch　of　the　analysis　method　is　given

here，　as　the　detail　was　reported　already25・26）．

　　Probit　analysis　method　is　known　to　be　applied　to

those　suspended　data．　It　is　in　fact　poss圭ble　to　know

relationship　of　the　failure　probability，ρ，　to　the　stress

level，　3，　by　conducting　replicated　fatigue　tests　at

several　Ievels　of∫．　Experimental　data　forρ　is

calculated　as　the　percentage　of　failed　specimens　at

each　level，　observed　before　the　predetermined　num－

ber　of　cycles　for　test　truncation．

　　In　the　Probit　method，　the　sets　ofρ一5　data　can　be

plotted　on　the　normal　probabiiity　paper　to　be飴ed　to

astraight　line，　assuming　a　normal　distribution　for　the

distribution　of　fatigue　strength．　The　mean　of　fatigue

strength　is　then　known　as　the　intersection　of　the　fitted

line　andρ窺50％，　and　the　standard　deviation　as　the

inverse　of　the　siope　of　Iine．　At　Ieast　two　or　more　sets

of　ρ一5　0bservations　are　needed　to　eva豆uate　the

distribution，　as　the　process　requ孟res　determination　of

a　straight　line　on　the　probability　paper．

　　However，　only　one　set　of　data　can　be　enough，　if　the

problem　is　to　determine　a　stra孟ght　line　at　a　given

slope．　This　is　the　case　that　p－5　data　is　analy2：ed　under

given　standard　deviation25）．　This　method　is　in　fact

very　advantageous　for　the　analys量s　of　ordinary　small

sample　5－1＞data，　as　those　data　rarely　include　enough

suspended　data　pertaining　to　several　stress　levels．　The

question　is　how　to　find　the　standard　deviation　of

fatigue　strength．

　　The　standard　devlation　can　be　approximated　by　the

root　mean　square　of　residuals　from　the薮tted　mean

curve　to　the‘slope’part　of　3－N　data．　The　simul－

taneous　regression　method　was　used　to盒t　the　slope

part　data，　considering　that　the　source　of　scatter　is

twofold，　both　in　life　and　strength．　The　former　is

intrinsic　to　the　fatigue　process　itself，　and　the正atter　is

due　to　the　assumption　that　a　same　stress　cannot　cause

the　same　damage　in　different　specimens　because　of

material．s　strength　variations．　An　experimental　evi－

dence　supPorts　thお　hypothesis25）．

　　In　the　present　paper，　a　hockey　stick　type　bi－1inear

3－1＞curve　is　fitted　to　the　data　on互dg－log　coordinates　in

order　to　determine　the　parameters　characterizing　the

curve．　They　are：slope、4，　knee　point　2Vw　in　cycles，

fatigue　limitσw　in　N／mm2．　The　equation　of　5一ノ＞curve

is　then，

　　　　　y＝／1｛1κ一五）1一（κ一D）｝／2＋E　　　　　　　　　　　　　　（4）

where　y＝logσ，κ瓢log／Vf，　D＝109／＞㌧．　and左＝lo9σ雨．

　　The　5一ノ＞curve　thus　determined　represents　average

high　cycle　fatigue　property　of　the　materials　at　50％of

fracture　probability．　Coef貸cient　of　variation　CV　in

fatigue　strength　can　be　calcuiated　from　the　sum　of

8 Satoshi　NlsHIJIMA

squared　residuals　from　the　curve．　Example　will　be

shown星ater　in　chapter　4．

　　It　is　note（i　that　the　above－explained　statistica豆

methOd　iS　in　prinCiple　the　Same　aS　the　One　inVOIVed　in

the　standard　method　of　statistical　fatigue　testing27）by

3apan　Society　of　Mechanical　Englneers（JSME）．

Howeveτthe　ac窒ual　analysis　was　not　dependent　on　the

standard，　since　the　majority　of　the　work　was　carried

out　before　the　establishment　of　JSME　standard．

3．Re艶rence　Mechanical　Properties　of　JIS　Steels

　　In　this　chapter　wil玉be　examined　how　the　basic

mechanical　properties　vary　according　to　the　grade　of

steels　and　following　the　heat　treatments，　and　how

they　can　be　correlated　to　each　other．

3．1　Var董ation　of　Pmperties　Due　to　Heat　Treatment

　　Figure　3　shows　tensile　strength　data　of　vafious

quench－tempered　steels　plotted　against　tempe血g

temperature．　All　the　data　of　3　tests　per　materials

condition　are　plotted　here．　The　band　in　each　diagram

gives　95％con倉dence　intervals　of　estimates　obtained

by　ordinary　regression　analysis，　assuming　linear　reia－

tions　between　strength　and　temperature　for　these

temperature　ranges，　and　at　the　same　time，　between

scatter　of　strength　and　temperature，　as　welL

　　It　is　noted　that　the　tensile　strength　is　systematically

decreas童ng，　together　with　its　scatter，　when　the

tempering　is　conducted　at　higher　temperatures．　Simi－

lar　tendency　is　observed　for　£he　other　strength

parameters，　such　as　upper　yield　strength　and／or　O．2％

proof　stress，　true　fracture　strength　and　Vickers

hardneSS24）．

　　The　data　in　Fig．1is　suggesting　that　the　same　level

of　strength　could　be　attained　with　different　grades　of

steels　by　selecting　apPropriate　tempering　tempera－

tures，　while　the　scatter　within　the　steel　grade　would

not　be　the　same．

　　Figure　4　dem6nstrates　reverse　dependence　on

tempering　temperature　for　elongation，　where　the

value　is　increasing　with　increasing　temperaure！rhe

tendency　is　the　same　for　the　other　ductility　para－

meters，　such　as　uniform　elongation　and　reduction　in

area．　Charpy　impact　values　at　room　temperature　vary

in　the　same　way，　proving　that　they　are　oftern　referred

as　an　index　of　ductility　in　practice．　The　work

hardening　exponent　behaves　similarly　to　ductility

parameters，　as　it　has　been　said　to　represent　the

elongation　at　maximum　load　on　true　stress－strain

diagram．

　　The　systematic　change　in　strength　and　ductility

ぐ置

章

乙

8£

留

2あ

2’笏

o

1100

1000

900

800

700

600　　　500

1300

S35C

＼iこ1＼

層、

600

S45C

彗＼

　　　　＼

十

P、

1200

1100

1000

900

800　　500

700500 600

S55C

＼　隔_ 、、

_　　、

十

SMn438

慈．

SMn443 SUS403

峯＼

＼　噛　、

＼・＼気1ミ

700500 6GO 700500 600 700500 600 700600 700 800

SCr440

　＼

_

600

キ

蜜

‡ミ

SCM435

＼も

＼

700500

Fig．3

CM440 SNC631

＼

薫亀＼　，　、

、＼　し

、

、季＼　、

亀

、

S憩CM439

、

＼●

＼

＼

し

、

SNCM447

璽

キ＼．

＼

　　600　　　　700500　　　　600　　　　700500　　　　60G　　　　700530　　　　630

　　　　　　　　　　　　　　　　Tempering　Tem2erature　T（。C）

Relation　of　te臓slle　strengthσB　and　temperlng　temperature　7「．

、

＼

＼

730530 630 730

（

　ゆ

．9

萄bD口

2

18

16

14

12

10

8

6　500

14

12

10

8

Basic　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels　for　Mac勧ine　S之ructural　Use 9

S35C

十9

／／

600

S45C

妻／鍵

0‡

6

4500

700500 600

S55C SMn438 SMn443 SUS403

’

　9

／，　’

P’

　o 　θ^．

^　ρ

ρ

’

9

，

ノ

700500 600 7GO　500 600 700500 600 7006GO 700 800

SCr440 SCM435

／．

^σ

／／　θ

ρ

600

SCM440

／

9

ρ

／

十

’

／

’

SNC631 SNCM439 SNCM447

，●

／／

　　φ@　，@ρ

履十．！富

　／

・／9

汐 7

700500　　　　600　　　700500　　　　6GO　　　700　500　　　　600　　　　700530　　　　630

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Temρering　Tem勲era田re　T（℃）

　　　　Kg．4　Relation　of　elongatlonδand　temρering　temperature　T．

350

730530 630 730

parameters　with　tempering　is　considered　to　be　related

to　the　quench　hardenabil重ty　of　steels．　In　fact，　addition

of　the　alloying　elements　such　as　Mn，　Cr　and　Ni

increase　the　hardness　after　quench　with　varying

degrees　with　their　amount．　In　other　words，　it　in－

creases　the　strength　parameters　and　decreases　the

ductility　　parameters．　This　hardening　　effeα　　is

weakened　by　tempering　with　greater　extent　when　the

tempering　is　performed　at　higher　temperatures，　re－

sulting　the　decrease　in　scatter　between　steels．

　　It　can　also　be　seen　in　Fig．4that　the　change　in

scatter　of　elongation　associated　with　tempering

temperature　is　not　unique　for　different　steels．　It

decreases　as　temperature　increases　for　general　cases，

but　increases　obviously　for　steels　SCM435　and

SCM440，　in　contrast　to　the　others．｝iowever，　the

reduction　in　area　for　the　same　steels　revealed　decreas－

ing　scatters　w貢h　increasing　temperature，　as　in　general

steelS24）．

　　The　increasing　scatter　with　enhanced　tempering，

observed　for　the　elongation　of　SCM　steels，　can　not　be

explained　by　the　general　trend　of　quench－tempering．

Similar　abnormal　trend　was　found　also　for　true

fracture　strength　and　Charpy　V－notch　impact　value

for　the　same　SCM　steels．　It　will　need　further　study　to

》30G

圏

盤250謹

選

竈20G

養

＞150

100

ム885℃nQrmalizedo550℃tempercd　after　quencho6000C　tempered　after　quench◇瓢蓋empe「ed磨te「・目

　　　　　　　　　　　B・・日　。韻

　　　　　　　　B。　　　o

o

日　日

　　　日日8

8　　　0

　　　　　　00＄

　　0．20　　0．25　　0．30　　0．35　　α40　　0．45　　0．50　　0．55　　0．60

　　　　　　　　　　　　Carbon　Content　C（mass％）

Fig．5　Typical　variation　ln　Vlckers　hardness　Hy　for　carbon

　　　　　steels　in　function　of　carbon　content　C　and　heat

　　　　　treatments．

understand　the　cause　of　this　trend，　which　can

seemingly　be　related　to　the　instability　at　fracture　for

that　type　of　steels．

　　Figure　5　shows　typica豆dependence　of　Vickers

hardness，　Hγ，　on　their　carbon　content，　C％，　for

carbon　steels．　The　95％confidence　bands　in　the　figure

were　traced　after　regression　analysis，　assuming　a

mathematical　relation　for　quench－tempered　steels，

　　　　　豆og（Hγ）＝＝αIo9（C）一わIo9（273十7）＋c　　　　　（5）

where　T　is　tempering　temperature　andα，わand　c　are

constants．

10 Satoshi　NIS田」まMA

　　It　would　be　self－understanding　that　the　hardness　is

increasing　with　carbon　contents　for　quench－tempered

steels，　as£he　quench　hardenability　is　directly　re豆ated

to　the　carbon　contents．　Hardness　is　also　increasing　for

normalized　steels，　as　the　amount　of　pearlitic　structure

is　increasing　with　carbon　contents．　The　figure　allows

to　estimate　the　hardness　range　of　other　classes　of

steels　no乞tested　in　the　program，　such　as　S43C　or　S48C

steels，　having　O．40－0．46C　and　O．45－0．51C，　respec－

tively。

　　Quite　similar　results　were　obtained　for　the　other

strength　parameters　as　yield　and　tensile　strengths　and

contrary　results　for　the　ductility　parameters　as　elonga－

tion　and　reduction　in　area24）．

　　Adetailed　list　of　statistically　analyzed　results　w韮l　be

found　in　Appendix．

3．2　Corre藍田ion君etween　Mechanlc翫l　Propertles

　　It　is　empirically　known　that　good　correlation　is

o負en　found　between　different　mechanical　properties

of　metallic　materials，　as　for　example　the　one　between

tensile　strength　and　hardness，　In　some　circumstances，

the　mechanical　property　is　said　to　be　estimated

satisfactorily　in　an　engineering　sense　from　basic

materials　para．meters　such　as　hardness．　Actual　situa－

tion　is　shown　in．the　following．

3．2．1Monoto盤ic　Strength　P劉rameters

　　Mechanical　properties　tested　by　a　single　application

of　Ioad　are　oftern　called‘monotonic’properties　to

distinguish　them　from‘cyclic’ones　obtained　under

repeated　loading　characterizing　fatigue．

　　There　are　5　monotonic　strength　parameters　de－

duced　from　the　test，　namely，　upper　yield　strength，

0，2％　proof　stress，　tensile　strength，　true　fracture

strength，　an（i　Vickers　hardness．　Statistical　analyses

were　carried　out　to　find　significant　correlations　be－

tween　them，　and　some　typical　ones　wiU　be　displayed

in　the　following　figures．

　　In　each　figure　the　95％confidence　bands　are　shown

for　of　estimates　obtained　by　the　simultaneous　regres－

sion　method　explained　above．　The　analysis　was

conducted　on　lo9－10g　coordinates　by　changing　the

materials　grouping　and　the　results　presenting　max－

imum　coverage　was　shown　in　the　figure．

　　Figure　6　shows　typical　dependence　of　O．2％proof

stress　on　tensile　strength．　It　is　interesting　t（）note　that

ρE…

讐

乞

　禦

沼

巴

あ

ち

2窪

1200

1000

800

600

400

200

÷　S25C・｝　　S35C．　S45C，　S55C

　　SMn438，　SMn443・｛　　SCr440．　SCM435．　SCM440　　SNC631，SNCM439，　SNCM447△　SUS304▽　　SUS430　　　　　　　　　　　0

◇　SUS403

　　　　　　　　　　　　　　　　　　口　　　　　　　　　　　　　　　　　　ε

o

o

　　　　400　　　500　　　600　　　700　　　800　　．900　　10｛〕｛）　　1100　　1200　　1300

　　　　　　　　　　　　　Tensiie　StrengthσB（N／mm2）

F量g。6　Re垂ation　of　O．2％proof　stress％，2　to　tensile　strength

　　　　　σB・

ρ長

Eを

　ざ

転ぎ

巴

あ

配

ヨ

謁

虚

豊

ζ

2500

2000

1500

1000

500

▽

　△込

念ム

◇

口

＋　S25Cロ｝S35C．　S45C，　S55C

　lSM目438、　SMn443

o

　SCr440．　SCM435，　SCM440・｝、。C631．S。CM439、　S。CM、4

△　SUS304▽　SUS430◇SUS4〔〕3

　　　　4〔X〕　　5〔X〕　　600　　　700　　　800　　　900　　1｛｝｛X｝　　1100　　1200　　130G

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　つ　　　　　　　　　　　　　Tensile　Streng芝hσB（N／mmつ

F童g。7　Relation　of　true　fracture　strengthσr　to　tenslle　strength

　　　　　σB・

many　quench－tempered　carbon　and　low　alloy　steels

behave　quite　similarly，　together　with　13Cr　stainless

steels　SUS403，　as　they　all　have　high－temperature

tempered　martensitic（HTTM）structures．　Another

grouping　is　poss孟ble　for　normalized　low　carbon　stee｝s

S25C　having　ferrite－pearlite　（FIP）　structures　and

annealed　17Cr　stainless　steels　SUS430　having　ferritic

structures，　Fig．6，　while　they　are　tentatively　incorpo－

rated　in　the　HTTM　group．　The　third　group　is　solution

treated　18Cr－8Ni　stainless　steels　SUS304　with　austeni－

tlc　structures．

　　Figures　7　and　8　reveal　similar　dependence　of　other

monotonic　properties　on　tensile　strength／rrue　frac－

ture　strength　in　Fig．7is　considered　to　be　the　Iimiting

property　of　the　matrix　at　severely　deformed　state，

whereas　Vickers　hardness　in　Fig．8　refiects　the

resistance　of　matrix　at　local　deformation．　HTTM

Baslc　Fatigue　Pro麹erties　of　JIS　Steels　for　Machlne　Structural　Use 11

400

350

300

250

200

150

100

＋　S25C司　S35C，　S45C，　S55C

　SMn438，　SMn443

・｛　　SCr44｛》．　SCM435．　SCM44〔｝

　　SNC631．SNCM439、　SNCM447ム　　SUS3〔，4

V　SUS430◇　SUS4〔〕3　　　　　　0

　　　　　　　　　び1　　　　　口

　　　　　　　　o

　　　40｛7　　500　　　600　　700　　800　　900　　100G　　HOO　　正200　　i300

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　つ　　　　　　　　　　　　　Tensile　S！rcngthσ白（Nlmmつ

Ei霧．8　Relation　of　Vickers　hardness　Hγto　tensile　streng由

　　　　　σB・

8〔〕

蕊60ざ

屋

憲　40ぎ

2国

2G

0

◇

う

司

・1

含

◇

S25CS35C．　S45C，　SS5C

SMn438．　SMn443

SCr44｛〕，　SCM435．SCM440

SNC631．SNCM439．・SNCM447層目S304SUS431⊃SUS403

o

　　4｛｝0　　　500　　　6｛，0　　　700　　　8（｝0　　　900　　1｛｝0｛｝　　1ioθ　　玉2e｛｝　　置300

　　　　　　　　　　　Tcnsile　StrcngthσB（N／mmz）

Fig．10　Relation　of　elonga£lonδto　tensile　strengthσ8，

ρ盲

籠

へz　

禦

同

訓

あ

ち含

畠

1200

正〔〕｛x〕

800

6〔x｝

40｛〕

20〔〕

＋　S25C・｛　S35C，　S45C，　S55C

　SMn438，　SMn443・｛　SCr440，　SCM435．　SCM440　SNC631，SNCM439，　SNCM447△　SUS304ワ　SUS430◇　SUS403

　　　　　　　　　　　　　　　　　口浮

　　　　　　　　　　　　　ロ　ロ

　　　　100　　　　　150　　　　　200　　　　　250　　　　　3〔｝0　　　　　　350　　　　　400

　　　　　　　　　　　　　　　　Vickers　Hardness　Hγ

Fig・9　　RLelatio翻of　G．2％proof　stressσヒ〕．2　to　Vまckers　hardness

　　　　　∫ノγ．

90

80

70

60

50

40

サ

考

腐

ASUS3｛｝4

VSUS43（⊃

◇SUS403

＋S25C　S35C，　S45C．　S55C

　SMn438，　SMn443・l　SCr440，　SCM435，　SCM440　SNC631，SNCM439．　SNCM447

　　　40｛〕　　5GO　　　6◎0　　　700　　　800　　　900　　1000　　1100　　1200　　1300

　　　　　　　　　　　　　Tensiie　Strengthσ拾（Nlm組2）

F韮9。1茎　　R．elation　of　reduction　in　areaφto　tensi垂e　strengthσB．

materials　behave　always　in　one　group，　but　the

grouping　of　F／P　materials　is　not　unique．　The　behavior

of　FIP　materials　seems　to　be　dependent　on　the　amount

of　plastic　deformation　which　is　brought　about　when

the　property　in　question　is　measured．

　　In　Fig．9where　proof　stress　and　Vickers　hardness

are　correlated，　the　group　FIP　is　closer　to　the　other

groups，　the　reason　being　assumed　that　the　two

properties　are　determined　both　at　relatively　small

Plastic　strains．

　　For　austenitic　stainless　steels　the　behavior　is　be－

lieved　to　be　more　deformation　sensit玉ve　than　FIP

steels．　They　are　character童zed　with　the　lowest　proof

stresses　and　the　highest　true　fracture　strengths　for

materials　of　same　strength　levels，　as　can　be　seen　in

Figs．7　and　8，　implying　their　pronounced　work

hardenability．

　The　ratio　of　tensile　strength　in　N／mm2　to　Vickers

hardness，σ珍／Hy，　is　determined　for　the　present　data，

as

　　一Ferritic　stainless　steels，　SUS430：

　　一HTTM　carbon　and　low　alloy　steels：

　　一Low　carbon　F／P　steels，　S25C：

　　一Austenitic　stain互ess　steels，SUS304：

3．2．2　Monotonlc　Ductility　Parameters

2．91

3．12

3，44

4．00

　　Flgures　iO　to　12　show　typical　monotonic　ducti三ity

parameters　obtained　from　tensile　test．　They　are　all

decreasing　with　increasing　strength，　but　in　various

WayS　frOm　CaSe　tO　CaSe．

　　The　relationship　between　elongation　and　tensile

strengt葦｝，　Fig．10，　seems　to　be　unique　for　different

microstructural　groups　of　steels，　except　for　austenitic

steels．　However，　the　grouping　becomes　far　complex

when　reduction　in　area　is　plotted　against　tensile

12 Satoshi　NISHIJIMA

0．35

　　0．31｝二

二・・25

ぎ〔〕．20

’≡

名

濤0．15

着。．10

汐

0．05

0

葎十

▽

￥

△SUS3〔．，4

▽SUS43（．｝

◇　SUS403

慶△

9△

＋S25C。lS35C・S45C・S55CiSMn438．　SMn443

・｛

　SCr440，　SCM435，　SCM440

　SNC631．SNCM439．　SNCM447

◇

8

巳　邑

　　・％

o

o

　　　　4｛｝G　　　5（，0　　　6｛〕0　　　7〔｝0　　　80G　　　900　　1〔X｝0　　正10G　　l200　　1300

　　　　　　　　　　　　　　Tensile　Stre駿gthσb（N／！nmユ）

Fig議2　Re互ation　of　work　hardening　exponentηto　tensile　　　　　　strength　（乃3．

ヒ

琶

雲

　

曾

曽’旧

名お

ゼ　

≧

030

0．25

0．20

0．．裏5

0．10

0．05

緊

翰十

　　　　　　蒔▽

種v

　　　▽聾

　　　　　　▽

＋　S25C　　S35C，　S45C、　S55C

　　SMn438，　SMn443

十

口

口

・｛

　　SCr44〔1，　SCM435．　SCM440・l

　　SNC631，SNCM439、　SNCM【447△　SUS3｛｝4

v　SUS430◇　　SUS403

◇雛

◇

o

ら

　　　　0　　　　　0．3　　　0．4　　　　05　　　0．6　　　　0．7　　　0．8　　　　0．9　　　　　i

　　　　　　　　　　　　　　　　　Yie！d　Ratioσb2／σ琶

Fig．14　Relation　of　work　hardening　exponentηto　yie1（至ratio

　　　　　　σb．2／σ白、

　　80

　　70

ハ§609く）＝

¢　50．9

驚

ぎ402国　　30

∈≡

δ

踏　20

　　10

00

＋　S25C・｝　S35C，　S45C．　S55C

　SMn438．　SMn443・｝　SCr440，　SCM435，　SCM440　SNC631．SNCM439，　SNCM447△　SUS304▽　SUS430◇　SUS403

：

緒・

ム

ム

　　10　　　　20　　　　30　　　　40　　　　50　　　　60　　　　70　　　　80　　　90

　　　　　　　　　　　Eiongationδ（％）

Relation　of　uI｝至forrn　elongation　δu　to　elongat三〇賑　δ．

6へ　350慈

ミ

。　嵩300

雪

葺250昆

葺2〔玲

詮

莞150Qも

ち　100早

⊃

　　　50

2・

・簿

　◇

◇◇

　　　　　　Q　◇　　o　　oo

　　8。。o

。　　禽　　　　　留＆

o日

。

ロSMn438，　SMn443　SCr440．　SCM435，SCM440・｛

　SNC631，SNCM439、　SNCM447　SUS4〔〕3

q

σ

o

o

oOo（6

o

F藍9．13

o

　　　　6｛X｝　　　　7｛Xl　　　　8〔｝0　　　　9〔｝〔｝　　　　1｛X｝｛｝　　　1！〔X｝　　　1200　　　　13【｝O

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　つ　　　　　　　　　　　　　　Tじnsiie　Sτrcngthσ1玉（N／mmつ

Fig」5　Relation　of　U－notch　Charpy　lmpact　value　Eσto　　　　　　tens呈韮e　strcngth　（η3．

strength，　Fig．11．　Even　within　HTTM　structures，

carbon　and　low－alloy　steels　do　not　behave　in　the　same

way・

　　It　is　considered　that　the　correlation　between　prop－

erties　is　in　principle　different　for　different　microstruc－

tures　for　those　highly　deformed　fanges．　On　the

contrary，　the　work　hardening　exponent　which　was

deduced　for　p藍astic　deformations　ranges　of　2－5％for

HTTM　stee豆s　and　4－10％　for　the　others，　Fig．！2，

shows　no　clear　discrepancy　within　HTTM　steels．

　　Figure　13　shows　the　relation　of　uniform　elongation

between　total　elongation．　It　suggests　different　de－

formation　stabilities　of　microstructures　against　neck－

ing．　Austenitic　steels　show　the　highest　stability　here，

as　the　ratio　of　uniform　to　conventional　elongations　is

near　O．9，｝｛町M　carbon　and　low　alloy　steels　the

lowest　with　the　ratio　less　than　O．5，　and　ferritic　steels

between　the　two．

　　Figure　14　correlates　work　hardening　exponent　of

different　groups　of　steels　with　yield　ratio．　This　can　be

understood　that　the　relative　stress　increm．ent　from

yield　to　ultimate　tensile　strengths，　（0拾一〇b．2）／σ盆，　is

more　directly　related　to　the　work　hardening．　It　is

observed　only　in　this負gure　that　martensitic　stainless

steels　SUS403　show　different　response　from　the　other

HTTM　steels．

　　Figure　15　represents　relation　of　Charpy　impact

values　to　tensile　strength　for　HTTM　low　alloy　steels．

U－notched　specimens　are　generally　used　in　JIS　for　low

alloy　steels，　whi．le　for　carbon　steels　are　specified　only

with　V－notched　specimens．　The　results　for　HTTM

carbon　steels　are　not　represented　here　but　quite

similar　to　those　in　Fig．15．

　　There　is　no　substantial　difference　between　the

Basic　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels　for　Machine　Stmctural　Use 13

ρ300塁

言250

葦…

昼15・

ξ…

150

　　　0

ロSMn438，　SMn443　SCr440，　SCM435．　SCM440・｛

　SNC63i．SNCM439，　SNCM447

o

　　　む。　。亀。。

o

0　　　　　　50　　　　　　100　　　　　150　　　　　200　　　　　250　　　　　3GO

　　　　　　U－notch　Charpy　Impact．Va沁e　E、、（」／cm2）

　Relation　of　V－notch　Charpy　lmpact　value　Eγto　that

　of　U－notch　Eひ

800

7GO

ゆ∈

遅600

とご沼

巴

あ500

F藍9」6

400

SCM440600。C芝empcred

Rotating　Bendlng

十

十

十＋＋÷ @＋調…5慮

÷　　　柵　　　　　　　十

十十　　　十　　　十　十十

十十トシ2516

6工6

十　　胴レ　2

80

7G

60

50

350

　　　104　　　105　　　106　　　107　　　108　　　　　　　　　　　　　　　Number　of　Cycles留

F董g。18　Typical＆／V　diagram　showlng　rotating　bendingξatigue

　　　　　　propertles　of　SCM440　steel　tempered　at　60G。C　a£ter

　　　　　　quench．　Numbers　in　the農gure　in6icate　those　of

　　　　　　runout　speciments　at　the　test　stress　leveL

ぐ已

£

o貯

雪

鷲〉

ぢ

引

回

a島

嘉Qもち

阜

300

250

200

150

1oo

OSMn438．　SMn443・｝　SCr440．　SCM435．　SCM44〔｝

　SNC631，SNCM439、　SNCM447◇　　SUS403

日。δ口

o

o

・・。　　・。魯。

　　　　Φ　　80

oo

・象

・鷺◇

◇

o

　　　5％5　50　55　60　65　70　75　80　　　　　　　　　　　　　　Reduction　in　Areaφ（％）

F量g．17　Relation　of’U－notch　Charpy　impact　value石σto

　　　　　　reduction　j膝　area　φ．

results　with　U－notched　specimens　and　V－notched，

excepting　that　the　former　give　1．2　times豆arger　values，

as　can　be　seen　in　Fig．　16．

　　Figure　17　shows　that　the　Charpy　impact　value　at

room　temperature　can　be　directly　correlated　to　the

reduction　in　area，　independent　to　the　classes　of

HTTM　steels．　This　explains　why　the　impact　value　is

often　referred　to　evaluate　monotonic　ductility　of　the

engineering　materiaiS．

4．　Ref¢rence　Fat韮gue　Properties　of　JIS　Stee韮s

　　Figure！8　shows　a頁example　of　5－2＞data　obtained

for　SCM440　steels　tempered　at　6000C　after　normaliz－

ing　and　quenching．　Curves　represent，　from　Iower　to

upper，　responses　at　10，　50　and　90％　　of　failure

probabilities，　respectively，　obta量ned　after　the　analysis

by　the　bi－linear　curve　fitting　explained　above．　There

are　in　total　303　data　points　pertaining　to　15　different

heats，　which　are　collectively　analyzed　in　this　case．

　　Analysis　was　of　course　made　for　each　set　of

individua豆heat，　but　the　results　are　not　given　here．

There　have　been　found　some　interestlng　statisticaI

trends，ミuch　as　the　slope　of　5一ハ1　curve　increases　and

the　k：nee　point　decreases，　with　increasing　materials

strength，　Details　can　be　found　in　a　separate　report25），

and　are　not　described　here。

　　Afull　list　of　analyzed　data　will　be　given　in

Appendix　for　information．　It　gives　5－！＞curve　para－

meters　for　each　grade　of　steels　under　different董oad

cond量tions．5－1＞curves　are　analysed　for　the　plot　on

ordinary　stress　scale　and　for　normalized　stress　scales

both　by　tensile　strength　and　Vickers　hardness　as　we1L

4．1　Variation　of　F劉tigue　Strength　due　to　He滋Treat－

ment

　　Figure　19　shows　the　variation　of　fatigue　properties

under　rotating　bending　determined　at　each　materials

conditions　in　this　work．　The　results　for　S25C　and

SUS304　are　not　given　here　and　can　be　found　in

Appendix．　As　far　as　the　fatigue　limit　is　concerned，　it

revealed　very　similar　dependence　on　tempering

temperature　to　the　monotonic　strength　parameters

shown　earlier：it　was　decreasing　w童th　its　scatter　with

lncreaslng　temperature・

　　The　dependence　on　tempering　temperature　was

generally　the　same　for　fatigue　strengths　under　torsion－

al　and　axial　loading．　They　were　also　found　to　be

correlated　to　the　carbon　content　in　the　same　way　as

14 Satosh呈NISHIJIMA

ρ蓬

笙

乞

ζbタ

．蟹

岳

’コ

雲

．聾

琶

匹bD

，頸

で

oq⇒

の．頸

罵

ぢ

550

50G

450

400

350

十

S35C

30禦0〔〕

650

600

｝

S45C‡

鋒／

700500

津 S55C

季＼

＼藁

SMn438十

≠

＼　　千

‡＼‡＋

‡＼

　　野

口

十

も、季

‡　’

SMn443

‡＼

÷　’

＼＋

十

毒

600

SUS403

嚇

達　　十

6GO

600

550

500

450

400

圭

＼

700500 600 700500

SCr440

＋捧，

鴨

、

50G 600

SCM435

峯＼

　　　竃十．

＼藝

F藍9．19

津

　＼

CM440

訟。

、

、

o

600 700500 700600 70G 800

SNC631

毒‡＼

馬＼　、

，し

勲．、

＋荘、

SNCM439

＼

蜜

、

SNCM447

、

＼

、

、

＼

逢

700500　　　　60G　　　700500　　　　600　　　　700500　　　　600　　　　700530　　　630　　　　730530　　　　63G

　　　　　　　　　　　　　　　　　　Tempering　Temperature　T（oC）

Relation　of　fatigue　limit　under　rotating　bendingσwと，　and　tempering　temperature　7∴

730

　ぐセ700E乞

　多600

b’

マセニ

聖

目500雪

．曽

罵

鋤400課

6器

qコ300警

’尾

歪2・・

十

司

・｛

△

▽

◇

S25CS35C，　S45C，　S55C

SMn438，　SMn443SCr440，　SCM435．　SCM440SNC631、SNCM439，　SNCM447SUS304SUS430SしFS4（．〕3

　　　　　　　　◇

贈細

o

o

函 △

　　　4〔匠）　　500　　　600　　　700　　　800　　　9GO　　IOOO　　1100　　1200　　玉300

　　　　　　　　　　　　　Tensile　Stre職gthσB（N／mm2）

Fig．20　Re垂ation　of　fatigue　limit　under　rotating　bendingσwb

　　　　　　to　tensiie　strength　σB．

ゆ∈

目

遣

詩

，二

三

コ

睾

．曽

罵

．9

曽

β

忌日

雲

髭

500

400

3〔．｝0

2〔｝0

100

＋　S25C

・｛§認醜緒魁・｝　SCr44〔1、　SCM435．　SCM440

　SNC631，SNCM439，　SNCM447△　SUS304▽　SUS430

◇SUS403　　　　　　　　　　　　　口

評口

津／ぜ

胆

。

鯨蹄諦。

o

Fig．21

400　　　500　　　60G　　700　　800　　　9〔｝0　　100（，　　1100　　120〔，　1300

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　つ　　　　　　　　　Tensile　StrengthσB（N！mmつ

　　Relation　of　fatigue　lim三t　under　reversed　tors呈onτw　to

　　tensile　strength　σB．

shown　in　Fig．5．　It　can　be　concluded　that　the　fatigue

strength　behave　substantially　in　the　similar　way　to　the

monotonic　strength　parameters，

4．2　Correlation　8etween　F飢igue　Stre盤gth　3nd

Mech段nical　Properties

　　Typical　correlation　of　fatigue　s£rength　to　mechanic－

al　properties　can　be　fourld　in　the　following．

　　Figure　20　shows　the　relation　of　fatigue　limit　un（ler

rotating　bending　to　tensile　strength　of　all　the　materials

teste（墨．　There　is　c豆ear　dependence　on　the　microstruc－

tures：HTTM　carbon　and　low　alloy　steels　are　all　in　a

band　where　mean　coefncient　of　proportionality　is

O．542with　standard　deviation　of　O．0233．　S25C　steels

with　F／P　structure　and　SUS304　at　austenitic　structure

are　placed　at　the　bottom，with　the　mean　coefficient　of

O．496and　O．492，　respectively，　and　ferritic　SUS430

steels　at　the　highest，　with　O．611．

　　Similar　relations　are　obtained　for　fatigue　limits

under　reversed　torsion，　Fig．21，　and　under　axial

loading　at　reversed　tension－compression　and　at　repe－

ated　tension，　Figs．22　and　23，　respectively．　The　range

of　scatter　was　not　shown　in　these　figures　except　for

Basic　Fadgue　Propertles　of　JIS　Steels　for　Machlne　Structural　Use 15

　　ρ　　塁

　　喜

都響喜

喜

幽

700

6GO

500

400

300

200

＋S25C・1§薪禽3§1鳩譲f

・l　SCr440，　SCM435．　SCM440　SNC631，SNCM439，　SNCM44　0　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0（9ムSUS304vSUS430◇SUS403

〆口

。口

　　　　　o（o

　　　’。

　　『『ロ

％・

蟹

。

8。o　o

　　　　　400　　500　　600　　700　　800　　　9〔｝0　　1000　　1100　　1200　　1300

　　　　　　　　　　　　　　　Tensile　StrengthσB（N！mm2）

Fig．22　Relatioq　o£fatigue　limit　under　reverscd　tension－

　　　　　　compressionσ宙to　tensile　s之rengthσ拾．

　e駐700量

乙

36α〕

誉

コ5008

．…夕

拓

凱400響

筍き

q自3〔｝0

曽

醤

歪2｛沿


SMn438，　SMn443SCr44G．　SCM435．　SCM440

SNC631，SNCM439，　SNCM447SUS304SUS430SUS403

o　　　口

0

蕪霧　o

　　　　100　　　　　150　　　　　200　　　　　250　　　　　300　　　　　350　　　　　400

　　　　　　　　　　　　　　　V孟ckers　Hardness　Hレ

Fig。24　　R．elation　of　fatigue　limi宅under　rotating　bendingσ～v疑，

　　　　　　to　Vickefs　hardness　1ゴ「y．

ρ岳

日

賦

　b5．℃＝

日

コ

雪

の端

山

．9

讐

昌

9器

魯

500

400

300

200

1（瓶

v▽

塾＋

△

口

。口

叱

諮。

o

o

　　　　　む　oo（P　8＆。嗣．

％

＋　S25C・川止急3§1目皿説老。

。｝1認£9i際錨織霧『錨盤監447

△　 SUS3（，4

▽　 SUS43｛［

◇　SUS403

　　　　00　　　5σ0　　　60〔》　　700　　　800　　　900　　　1000　　　蓋100　　1200　　1300

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　つ　　　　　　　　　　　　　　Tensi聖e　Strengthσ白（N／mmつ

F藝g．23　Relation　of£atigue　limlt　under　repeated　tensionσb　to

　　　　　　tenSile　Strength　σ后．

冷座

量

乙

　ゴ

鰻

箋己

．9ρ

四

切

，2

辺

£

冨誠

撃

。

500

輔

300

200

100

十

・｛

・1


SMn438，　SMn443SCr440，　SCM435，　SCM440SNC631，SNCM439，　SNCM447

△　SUS304▽　SuS430◇　SUS403

　　　巳旧

／　〆

ゆ晒　o

麟簿

　　　　200　　　　　　300　　　　　　　4GO　　　　　　5GO　　　　　　　60G　　　　　　700

　　　　　　　　　R・tating　Bending　Fatigue　Llmit％（N／mm2）

Fig．25　Relation　of　fatigue　limit　under　reversed毛orsion恥to

　　　　　　fatigue　llmlt　under　rotating　bendingσ寅b・

HTTM　materials，　as　the　number　of　test　was　too　small

fOr　the　OtherS．　The　relatiOn　iS　alWayS　in　the　Same

tendency　as　seen　in　Fig．20，　suggesting　systematic

relat量ons　between　fatigue　strengths　under　different

loading　con（韮itions．

　　The　results　shown　above　imply　that　the　fatigue　limit

can　be　pred童cted　frorn　tensile　strength　of　the　mate－

rials．　It　should　be　noted　however　that　the　tensile

strength　given　in　ordinary　mill　sheet　is　not　to　be

simply　used　for　the　prediction，　The　mill　sheet　reports

generally　the　chemical　composition　and　typicaI

mechaRical　properties　on　test　coupons，　whose　s孟ze

and　heat　treatment　conditions　may　not　be　the　same　as

those　for　the　actua互situat孟on．

　　Figure　24　gives　the　relation　of　fatigue　l孟mit　under

rotating　be鍛ding　and　Vickers　hardness．　The　correla－

tion　is　excellent　in　this　case，　with　negligible　difference

between　mater童als　group　of　different　microstructures．

Following　mathematical　expression　can　be　used，

　　　　豆09（σwb）篇0．92310g（Hγ）＋0．417±0．0197　　　　（6）

where　the　value　a負er　the　compound　sign　is　standard

erroL　This　error　corresponds　to　the　coef負cient　of

variation　of　454％　in　σwb，　telling　that　the　95％

con且dence　interval　for　the　estimate　is　8．9％　for　all

materials　in　this　case．

　　Similar　relation　is　found　for　the　other　fatigue

strengths，　but　with　some　dependence　on　rnicrostτuc－

tures．　In　gase　of　HTTM　steels，　the　following　ratios　to

Hy　may　be　used　for　rough　estimation　of　fatigue

strengths：

　　一　for　rotating　bending：　　　　　　　　　　　　　　1．69

　　－　for　reversed　torsion：　　　　　　　　　　　　　　　1。13

　　－for　reversed　tension－compression：　　　　　1．66

　　Fatigue　strengths　under　reversed　torsion　and　re一

16 Satoshi　NlsHIJI騒A

　㌃700嚢

乙

♂60G崔

識　　500霧

．鱒

お

　　400

300

200

く・

・1

・｛

△

▽

◇

S25CS35C、　S45C．　S55C

SMn438，　SMn443SCr440，　SCM435，　SCM440SNC63ユ．SNCM439，　SNCM447SUS3｛〕4

SUS430SUS403

ノ〆

【】

勉的♂

　　　θo

　o　　oo

o

o

　　　　　20〔｝　　　　　　30G　　　　　　　400　　　　　　500　　　　　　　600　　　　　　　7〔｝O

　　　　　　　　　　Rotating　Bending　Fatigue　Limitσ宙b（N／mmユ）

Fig，26　Relation　of　fatigue　limit　under　reversed　tensiQn－

　　　　　　compressionσ、v　to　fatまgue韮im玉t　under　rotating　bend－

　　　　　　mgσ尋b・

ぐ∈

ヨ

乙

も

ε

餐∈

＜

圏

巴

あ

800

600

400

200

0

Fatiguc　Limit　Line

こ＼ミ　　’

　　　　　　　　、　、　　　　　　　　　　　　800

　　　　　　　　　　700

　　　　　　　490

＋　S25C・l　S35C，　S45C，　S55C

　SMn438，　SMn443。｛

△

▽

《〉

gOO　1000

SCr4401　SCM435，SCM440SNC631，SNCM439，　SNCM447

SUS304SUS430SUS403

　　Tensile　Strength

　　1100N／mm2

Yield　Limit　Line

　　　　0　　　　　　200　　　　　　400　　　　　　600　　　　800　　　　　　10GO　　　　1200

　　　　　　　　　　　　　　　Mean　Stressσ出（N／mm2）

Fig。28　Fatigue墨imit　diagram　relati鶏g　amplitudeσa　and　mean

　　　　　　σ血of　ma宅erials　atごifferent　tensile　strength　levels．

ぐ已

E≡

乏

）bコ

ニ．舅

当

の器

L琴

「笏

器

一

書

琶

＆

幽

500

400

300

200

1oo

琴＋

口

口

口・移

。　El◇

　　　　　　　。o

　　　　　庵8も

　　。、盛

口　　　　Q

ロ　ロ

o

o

＋　S25C　lS35C・S45C、S55COiSMn438．　SMn443。i　　SCr44〔｝，　SCM435．SCM440

　　SNC631．SNCM439、　SNCM447

△　SUS304▽　SUS43〔｝◇　 SUS4〔⊃3

200　　　　　　　3（，0　　　　　　　400　　　　　　　500　　　　　　　600　　　　　　　700

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　つ　　Revesed　Tension－Compression　Fatigue　Llmitσ壷（N／mmっ

　　Relation　ofねt1gue　limit　under　repeated　tensionσh　to

　　fatigue　l圭mlt　unδer　reversed　tenslon－compressionσ雨．

800

ρ已　600葺

、

）

省4GOヨ

＝鳥厳

く　　200認

臼

あ

Fatiguc　Limit　Line

に

Fig．27

00

、

、

’、黶@200

140

、

250

＋　S25C・l　　S35C．　S45C，　S55C

　　SMn438．　SMn443　　SCr440，　SCM435，　SCM440・l

　　SNC63玉．SNCM439．　SNCM447ム　SUS304▽　SUS430◇　SUS403

　　　　Vickers　Hardness

300　　　350

Yield　Limlt　Llne

Eig．29

　　　200　　　　　　40G　　　　　　600　　　　　800　　　　　．1000　　　　　1200

　　　　　　　　　Mea轟Stressσ血（N／mm2）

Fatlgue　llm呈t　diagram　relating　amplitudeσゑand　mean

σ血of　materials　at　dlfferent　hardness　levels．

verse（至tension－compression　are　plotte（i　in　Figs．25　and

26，　respectively，　against　rotating　bending　fatigue

strength．　Here　again　the　behabior　is　slightly　differe慌

for　steels　with　di£ferent　microstructures．

　　Figure　27　gives　the　relation　between　fatigure

strengths　under　repeated　tension　and　under　reversed

tenslon－compresslon．　A　general　ratio　of　O．78　is　foun（i

for　HTTM　steels　of　higher　strengths，　while　it　is

variable　for　steels　of　lower　strengths　and　higher

ductilities，

　　The　same　data　is　expressed　as　Haigh’s　diagram，Fig．

28，in　relation　of　amplitude　to　mean　stress　of　fatigue

limit　for　different　strength　levels　of　steels．　In　this

diagram，　fatigue　limit　hnes　are　combined　to　yield　limit

lines，　indica重ing之hat　the　materials　can　be　used　without

failure　in　zones　under　each　curve．　The　lowest　curve

labeled　490　N／mm2　in　tensile　strength　represents　the

trend　for　S25C　steels．

　　Figure　29　is．　again　the　same　data　but　expressed　fof

different　hardness　levels　of　steels．

　　The　slope　of　fatigue　limit　lines　for　HTTM　steels　is

O．267　0n　average．

　　It　is　to　note　here　that　the　austenitic　stainless　steel

SUS304　can　be　heated－up　when　cyclically　Ioaded　at

high　frequencies．　The　fatigue　data　refered　above　was

obtained　at　enough　low　cyclic　rates　to　keep　specimens

at　r・・m　temperature28）．

4．3　Cychc　Parameters

　　In　parallel　to　the　high－cycle　fatigue　tests　for　FDS

program，　strain－controled　low－cycle　fatigue　property

was　investigated　for　some　materials　conditions29）．　The

results　were　not　included　in　the　referred　FDS　as　the　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，

Basic　Fatigue　Propertles　of　JIS　Steels　for　Machine　Structuτal　Use 17

ρ霞

躍

≧

憶

召む器

bの

逗、2

・裁

鼠

Q

800

600

400

200

0

÷　S25C・｛　S35C，　S45C，　S55C

　SMn438，　SMn443・｛　SCr440，　SCM435，　SCM440　SNC631，SNCM439，　SNCM447ム　SUS304▽　SUS430

◇SUS403

！

／

！！

／！

1／

！ノ

o

の

陣

σ，。＝0・631σ・

O　　oo

　　　　　0　　　　　　200　　　　　400　　　　　600　　　　　800　　　　　1000　　　　1200

　　　　　　　　　　　　Tenslie　S重rengεhρb（N／mm2）

Fig・30　　Relation　of　cyclic　y至e至d　strengthσyc重。　tens圭le　stτength

　　　　　　σB・

宥

昌

竃紹

惹

　（800　ρセ

　遷　乙　　♂600．§ε

塁ぎ

氏潟貫の4000　　0

9義．§慧

　儀200

＋　S25C・｛　S35C，　S45C，　S55C

　SMn438，　SM罷443・｛　SCr440，　SCM435，SCM440　SNC631，　SNCM439，　SNCM447ム　SUS304▽　SUS430◇　SUS403

馬漏0・865σy、

　　　　　o

　　Q　o　　　OO

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　◇

　　　　　　　　　　　　　　　　　　む　　　　　　　　　　　　　・▽申・㌃餌0．677σ，。

ノ三ゑタ恥554匁

　多タノφ

　　　　0　　　　　0　　　　100　　　　200　　　300　　　400　　　500　　　　600　　　700　　　　800

　　　　　　　　　　　Cyclic　Yield　Strength（lyc（N／mm2）

Fig．31　Relation　of　fa重lgue　limi重under　reversed　tension－

　　　　　　compress呈on　σ㍊　to　cyclic　yield　strength　σyc・

work　was　conducted　in　view　of　obtaining　prehminary

data　for　the　succeeding　serles　of　FDS　program．　More

comprehensive　data　can　be　found孟n　other　FDSpublication17）一22），　which　w孟ll　be　subject　to　another

FDS　TechnicaI　Documents　in　preparation．

　　It　is　already　known　that　the　cyclic　stress－strain

relationship　in　low－cycle　regime　is　of　substantial

importance　to　characterize　fatigue　of　materials．　In

fact，　well－annealed　materials　is　easy　to　be　deformed，

as　the　dislocation　density　is　low　in　the　matrix．　By　the

apPlication　of　cyclic　strains，　the　density　is　increased　in

matrix　and　stabilized　at　a　state　reHecting　the　range　of

strains．　The　materials　is　then　cyclicaHy　hardened　to　a

degree　characteristic　to　the　dislocation　structures．

　　On　the　contrary，　apPlication　of　cyclic　strains　can

decrease　the　dislocation　density，　when　it　was　initially

at　very　high　stages　as　in　quenched　or　severely

cold－worked　materials．The　materials　is　then　cyclically

softened．　The　stable　densities　of　dis夏ocations　in　both

cases　are　characteristic　to　the　strain　range，　and

particularly　to　the　metallurgical　structure　of　materials．

The　stress－strain　relationship　of　cyclically　stabilized

materials　ls　therefore　a　key　property　reHecting　the

dislocation　mobility　in　matrix，　and　thus　the　fatigue

behavior　of　the　materials．

　　St「ess－strain　response　of　cyclically　stabilized　mate＿

rials　is　determined　by　the　incremental　step　test　in　the

present　paper．　Mateials，　experimental　conditions　and

ana玉yzed　results　are　reported　in　an　earlier　paper29）．

Here　wi玉l　be　discussed　only　about　the　relationship

between　fatigue　strength　and　cyclic　yield　strength，σyc，

de行ned　as　O．2％offset　stress　on　the　stress－strain　curve

at　cyclically　stabilized　state．

　　Figure　30　shows　first　the　relatlon　of　cyclic　yield

strength　to　tensile　strength　of　test　materials．　Cyclic

yield　was　determined　only　for　materlals　conditions

where　axial　fatigue　properties　were　investigated．　As

seen　in　the　盒gure，　there　is　a　proportional　re董ation

between　the　two　as　a　whole．　In　closer　view，　however，

the　coef費cient　of　proportionality童s　somewhat　higher

for　three　stainless　steels，詑．　ferritlc　SUS430，　austenitic

SUS304，　and　martensitic　SUS403，　than　the　other

HTTM　carbon　and　low　alloy　steels．

　　Figure　31　compares　axial　fatigue　limit　under　re－

versed　tension－compression　and　cyclic　y童eld　strength．

It　is　to　note　that魚e　fatigue　Iimit　is　systematically

lower　than　the　cyclic　yield　strength　with　varying

degrees　for　different　microstructural　groups　of　steels，

In　this　case，　different　proportionahties　are　disting－

uishe（玉，　as　indicated　in　the　ngure．　The　ratioσ穏／σyc　is

　　－　for｝｛Tv11M　steels：　　　　　　　　　　　　　　　　0．86

　　－F／Psteeis：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0．68

　　－　austenitic　steels：　　　　　　　　　　　　　　　　055

　　1n　conclusion，　the　two　intrinsic　character重stics，　that

the　cyclic　yield　strength　is　dependent　on　the　monoto－

nic　tensile　strength，　and　that　the　fatigue　strength　is

determined　by　the　cyclic　yield　strength，　are　cons孟一

dered　to　be　the　cause　of　many　correlations　betweeH

different　monQton孟。　and　cycl孟。　properties．

5。　Factors　Affect韮聡g　Fatig聡e　Propert韮es

Here　w圭ll　be　discussed　two　important　factors　which

18 Satoshi　N王sHIJIMA

often　de蝕itively　affect　fatigue　properties　of　mate－

rials．　One　is毛he　chemical　composition　governing　the

hardness　after　quench，　and　therefore　de触ing　mecha－

nical　properties　of　HTTM　s乾tels．　The　other　is　the

presence　of　non－meta且ic　inclusions　in　the　matrix

which　provides　the　initiation　site　of　fatigue　cracks

through　stress　concentration　effect．

5．】L　Quench　Hardenability　of　Steels

　　The　hardness　of　a　steel　after　quench　is　basica11y

de負ned　by　lts　chemical　composition．　Higher　contents

of　carbon，　chromium，　nickel，　etc，，　are　favorable　for

quench　hardening．　It　is　also　de負nitive玉y　affected　by

the　cooling　rate　a毛the　quench，　More　the　cooling　rate

is　fast，　rnore　the　hardening　is　effective，　in　general．

The　core　part　of　thick　materials　is　often　found　to　be

not　perfectly　hardened　even　by　rapid　cooling．　This　is

known　as　the　mass　effect　in　quenching，

　　The　quench　hardenabiHty　can　be　expressed　by　an

index　Z）1　caUed　ideal　critical　diameter，　It　is　an

imaginary　size　of　cylindrical　specimen，　having　length

a£4times　of　its　diameter，　presenting　a　core　structure

with　50％martensite　by　an　ideal　quenching　at　enough

high　cooling　rate　at　materials　surf孕ce．　The　ideal

critical　diameter　is　one　o負he　parameters　intrinsic　to

the　materials　quality　and　independent　of　its　size　and

quenching　conditions．

　　Ideal　critical　diameter　of　low　alloy　steels　can　be

predicted　in　general　by　the　primary　austenite　grain

size　number　GS，　carbon　content　C，　and　hardenability

coef負cient　f（．）of　each　element　in　the　steel．　Note　that

the　term　Iow　alloy　steehs　used　for　steels　with　5％

maximum　of　total　alloying　elements。　Following　ex－

pression　is　used　in　this　paper：

　　　　D∬＝D／B・んズんかん〆ん。プ刃∫（mm）　　　　　　（7）

　　　　D∬β＝（1294一α622・GS）＞C

　　　ん，＝！＋0．699　Si，　Si≦0．40

　　　んηr1＋3，344　Mn，0．60≦Mn≦0。90

　　　ノヒ7，．＝・／＋2．160　Cr，　Cr≦1．30

　　　ん。＝i＋3，014Mo，0，15≦Mo≦035

　　　五v汗1＋0．364Ni，　Ni≦2．80

where　the　amount　of　alloy童ng　element　is　evaluated　in

mass％．Factors　in　each　equation　of　the　hardenability

coef負cient　are　derived　by　least　squares且tting　of　data

in　the　table　A30f　ASTM　A255　standard30）．

　　Table　4　compares　typical　values　of　the　ideal　critical

Tab且e　4．　Ideal　Cr圭tical　Diameter　for　Low　Alloy　Steels　Tested

SteeI Typ圭cal　cQmposition　　　　　DI （mm）

S25C 025C 4

S35C 0．35C 5

S45C 0．45C 5

S55C G55C 6

SMn438 038C－15Mn 35

SMn443 0．43C－15Mn 37

SCr440 0．40C－1Cr 72

SCM435 0．35C－1Cr－0．2Mo 98

SCM440 0．40C－1Cr－0．2Mo 110

SNC631 0．31C－2．7Ni－G．8Cr 78

SNCM439 G．39G1．8Nl－0．8Cr－0．2Mo 150

SNCM447 0，47C－1．8Ni－0．8Cr－0．2Mo 165

800

ミ600塗

茎

量

曇400

200

　　　　　　　SCM440　　　　　　　（φ19mm）

SCM435（φ22mm）

S35C（φ22mm）

　　　　　　　1086420246810　　　　　　　　　Distance　from　Central　Axis（mm）

Fig．32　Typical　hardness　distfibutions　after　quench．

diameter　for　the　grades　of　steels　investigated．　Grain

size　number　GS　is　assumed　constant　for　si．mplicity　and

set　as　GS＝8．　It　is　clear　that　the　carbon　steels　are　far

inferior　to　the　other　low　alloy　steels，　while　SNCM

steels　are　superior，　in　the　ideal　critical　diameter．　It　is

to　note　that　this　table　gives　only　an　information　to

understand　general　trend　of　quench　hardenability　for

different　steels　and　does　not　provide　quantitative

index　allowing　to　predict　their賑ardness．

　　Figure　32　shows，　as　an　example，　the　actual　situation

for　three　grades　of　steels　in　the　present　work．　It　shows

Vickers　hardness　distributions　of　steels　after　qugnch

determined　along　an　ax童s　perpendicular　to　and　at

mid－length　of　the　cylindrical　bar　stock　of　200　mm

long，　Carbon　steel　S35C　and　Cr－Mo　steel　SCM　435

reveal　a　same　high　hardness　at　the　surface，　as　they

hε≒ve　sarne　carbon　content　of　O・35％，　but　present

Basic　Fatigロe　Properties　Qf　JIS　Stee互s　for　Machine　Structural　Use

different　lower　hardness　values　near　the　center

according　to　their　ideal　critical　diameters．　Another

steel　SCM440，　containing　O．40％of　carbon，　gives　a

higher　and　nat　hardness　distribution，　proving　its

higher　carbon　content　and　therefore　larger　ideal

critical　diameter．

　　The　different　hardness　after　quench　is　in　general

inherited　after　tempering，．　and　thus　causes　difference

in　mechanical　properties．　In　the　present　work，　the

grain　size　was　not　greatly　different　between　test

materials　regardless　of　steel　grades　and　heats／lots

from　different　companies，　as　described　earlier　in　2．2．

The　heat－to－heat　variation　of　quench　hardenability

was　found　dependent　almost　on　the　variation　in　the

content　of　carbon　and　other　alloying　elements．

　　It　would　not　become　possible，　however，　to　predict

final　mechanical　properties　only　from　the　chemical

composition，　because．　there　are　still　many　other

inHuencing　factors，　such　as　size　and　surface　conditions

which　also　affect　the　cooling　rate．　The　problem　is

particularly　complex　for　the　fatigue　performance，

which　could　definitely　be　changed　by　the　presence　of

non一肌etallic　inclusions，　as　described　next．

5．2　Ef6ect　of　Non・Metallic　Inclusions

　　As　shown　earlier　in　4．2，．　fatigue　str．ength　increases

in　general　with　increasing　monotonic　strength，　in

apProximately　proportional　way．　However，　by　more

careful　observation，　the　scatter　of　fatigue．strength　at

given　monotonic　strength　is　found　to　be　asymmetric，

as　can　be　seen　for　example　in　the　relation　of　fatigue

limit　to　hardness，　Fig，24．　There　are　more　data　lying

19

1ower　outside．　of　the　confidence　band．　The　reason　for

this　occasional　drop　in　fatigue　strength　of　some

heats／lots　is　explained．by　the　harmful　effect　of

nOn－metalliC　inCIUSiOnS．

　　In　fact，　special　steels　as　investigated　in　this　FDS

program　contain　generally　small　amount　of　non－

metallic　inclusions．　Type，　size　and　quantity　of　non－

metallic　inclusions　are　variable　according　to　the　steel

making　process　and　steel　grades．　The　presence　of

inclusions　is　in　principle　harmful　especially　for　high－

cycle　fatigue　performance，　as　they　can　be　the　initia－

tion　source　of　fatigue　cracks　through　their　stress

concentration　eff6ct．

　　Photo　l　is　a　typical　example　of　fatigue　crack

initiated　at　a　non－metallic　inclusion．　It　shows　the

fracture　surface　of　rotating　bending　fatigue　specimen

of　SMn438　steel　tested　at　400　N／mm2　and　failed　at

3．46×105cycles．　On　low　magnification　view　at　the

left，　radial　lines－like　feature　tells　that　the　fracture

initiated　from　a　defect　at　the　top　surface　of　the

specimen；at　high　magnification　on　the　right，　this

defect　is　found　to　be　a　globular　composite　of

nOn－metalliC　inCIUSiOnS．

　　For　carbon　and　low　alloy　steels　tested　in　this

program，　the　nQn－metallic　inclusions　found　at　the

origin　of　fatigue　fracture　are　found　normally　as　the

globular　mixture　of　oxides　of　Al，　Si　and　Ca．，　and　other

compounds　such　as　MnS．　These　elements　are　consi－

dered　to　have　come　into　the　steel　during　steel　making

process，　as　they　are　used　as　de－oxidation　agents　or　for

refractory　materials．

野響町己．．汐F．．．．叩．．．．■．：．甲－．．．．．．’一’．．．

．麟．

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　L100μm　　　　　　　　　　　　　　ト一且10μm

Photo．1　Typical　fractogr駐phy　showing　non－nletallic　inclusion　at　fatigue　crack　initiation　site．

20 Sa宅oshi　NlsHIJIMA

1．9

亀　1・8

蚤b一

ヨ　1．7

ぎ

2あ　　1．6呂

艶’捲

賑L5蜜

量

髭1・4

L3

●

響

し一一．

暮

95％Con行dence　Interva…

丁一三も〉華彗違i

＋　　　　＼‡：＼　　　　　　　　　　　　　　　ヘマ

ギS35C，S4，C，S55C＼　こ十SCr440，　SCM435，　SCM440　Hv　35b

oSMn438，　SMn443●　SNC631

画趣言竈。き

　　　　　　　　　　　　　　つウ　　　　　　　　　　　　無縫

　　　　　　　　　　　　o瀦←　　　　　　　　　　　　　　■　　、

Regressedresults

　Hv　230

　　　　290

　　　350、　　、

　　、、、

　o

　　　　、、　o　　　　　、　　　　230　　　　290

Estimated　fesults

F藍9。33

　20　　　　　　　　　　　　　　　　　　50　　　　　　　　　．　　　　100　　　　　　　150

　　　　　　　　　Defect　Size　2α（μm）

Re蓋at藍on　of　re正ative　fatigue　strengξh　and　size　o£

non－r【1eta賎ic　inclusioas　at　fa縫gじe　crack　initiation　si£e．

　　In　any　case，　it圭s　empirically　known　that　the　relative

fatigue　strength　is　decreasing　with　increasing　size　and

number　of　these　non－metallic　particles．　In　v孟ew　of

倉且ding　quantitative　lnformation，　an　extensive　SEM

analysis　was　conducted　on　the　failed　specimens　of

var孟ous　steel　grades　tested　at　low　stress　levels　under

rotat藍ng　bending．

　　F量gure　33　shows　the　results　by　plotting　relative

fatigue　strength　to　V孟ckers　hardness　against　defect

size31）．　Here　the　defect　size　is　evaluated　by　averaging

the　largest　three　diameters　of　non－metallic孟nclusions

found　for　a　given　heat／lot　of　steel　resgardless　of

tempering　temperatures．　This　is　because　the　size　of

inclus孟ons　contained　in　a　specimen　should　vary　by

chance，　whereas　the　fatigue　l童mit　is　determined　with

several　specimens　as　an　averaged　behavior．　The　data

is　plotted　tentatively　at　20μm　position，　for　steels

revealing　no　inclus重on　at　crack　init玉ation　site，

　　The　relative　fatigue　strength　is　found　to　be　1．707　as

mean　for　steels　without　inclusions，　and　with　O。038　as

its　standard　deviation．　For　horizontal　part　of　the　data

in　the　hgure，　solid　and　broken　Hnes　are　traced　using

these　data　without　inclusion，　representing　mean　and

95％　con負dence　intervals，　respectively，　It　can　be

judge（i　that　the　dec畜ease　of　strength　begins　at　the　size

of　45μm．　The　inclined　solid　and　broken　lines　are

obtained　by　multi－variables　analysis　of　data　beyond　45　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ノμm，by　pooling　them　into　three　groups　according　to

Vickers　hardness　of　mater孟als，　as　below　260，　above

．320，and　in　between，　Hardness　values　of　230，290　and

350are　labeled　to　each豆ines　to　represent　the　three

9「oups・

　　Dash－dotted　lines　in　the負gure　are　the　predictions

by　linear　fracture　mechanics　theory　assuming　a

hardness　dependence　of　fatigue　threshold31）．　The

agreement　of　prediction　to　observation　is　not　satisfac－

tory，　because　of　the　incertitude　of　the　hardness

dependence　of　threshold　data　use（i　in　the　analysis．

Similar　analyses　have　been　attempted　since　then　by

different　authors　giving　substantially　the　same　trends．

　　It重s　also　to　be　noted　that　the　steel　SNC631　shows

obviously　a　higher　fatigue　strength　in　Fig．33．　This

steel　has　nominal　composition　of　O．31C－2．7Ni－0．8Cr

and　presents　a　better　quench　hardenability　as　com－

pared　to　the　other　steels　at　the　same　carbon　content

level．

　　NOn－metalliC　inCIUSiOnS　in　SteelS　are　generally

evaluated　by　a　microscopic　test　method　in　JIS．　The

method　is　in　principle　the　area　proport孟on　counting　on

a　metallurgical　section　of　samples．　Inclusions　are

classified　in　three　categories：type　A　for　those

deformed　by　plastic　work　such　as　sul且de　or　silicate，

type　B　for　those　appearing　in　discontinuous　arrays

like　alumina，　and　type　C　for　those　found　isolated　as　in

case　of　granular　oxides．

　　For　the　materials　investigated　in　the　present　paper，

the　JIS　value　for　each　type　was　always　less　than　O．05％

for　any　heat／lot，　and　less　than　O，1％for　total　of　three

types．　No　correlation　was　found　between　these　values

and　relative　fatigue　strength　described　above．　It　is

clear　that　the　size　of　豆arge　inclusions　should　be

evaluated　for　better　quah負cation　of　steels　from

fatigue　point　6f　v童ew．　One　of　the　attempts　for　this　is

found　ln　a　new　standard　of　non－metallic　inclusions　test

method　for　spring　steels32）．

6．　Concluding　Rem3rks

　　From　NRIM　FDS　publlcations　the　data　have　been

extracted　and　co11ectively　analyzed　in　view　of　provid－

ing　standard　reference　values　on　basic　high－cycle

fatigue　properties　of　Japanese　steels　for　machine

structural　use．　Although　the　most　of　original　data

were　obtained　in　1975－1980，　the　statistical　facts　and

行ndings　are　believed　to　be　valid　and　apPlicable　to　a

variety　of　materials　at　present．

Basic　Fatigue　Propertles　of　JIS　Steelsξor　Machi頚e　Stmctural　Use 21

　　It　is　however　noted　that　the　data　refers　only　to　the

hot　rolled　bars　of　19－22　mm　in　diameter，　heat　treated

at　this　size，　and　fatigue　tested　as　standard　smooth

specimens　at　room　temperature　in　air．　It　is　recom－

mended　to　refer　the　fatigue　properties　in　relative

values　to　monotonic　ones，　as　the　effect　of　heat

treatment　may　not　be　unique　for　different　materials

shape　and　size。　Tables　AI　to　A4　in　Appendix　can　be

served　for　this　purpose．

　　There　was　a　rapid　evolution　in　steel　making

processes　in　early　1980’s　in　this　country．　Traditional

ingot　casting　has　been　replace（i　by　the　continuous

casting　in　most　of　companies．　Secondary　re負ning　has

become　familiar　today　for　high　quality　special　steels．

Therefore　the　information　may　not　be　the　same　as

reported　here，　regarding　the　distribution　in　size　and

types　of　non－metallic　inclusions．

　The　present　paper　is　an　extraction　of　the　former

publication　in　Japanese24）．　Comprehensive　results　of

analys孟s　are　to　be　found　there　and　direct　reference　of

the　or重ginal　FDS　will　give　further　possibility　of　new

負ndings．　The　FDS　data　is　available　through　an　on－line

service　of　the　factual　materials　databases　by　Japan

Information　Center　of　Science　and　Technology．

Acknowledgments

　The　author　is　greatly　indebted　to　many　colleagues

of　the　National　Research　Institute　for　Metals　who

shared　this　enormous　task　of　Fatigue　Data　Sheet

Project．　He　apPreciates　the　effort　of　his　co－worker

Akira　Ishii　who　made　all　the　related　statistical

analysis．

Symbo且s

A　：

CI）：

1）　：

D∬：

εσ：

Ev：ぺ1：

ノV“，：

η　　　：

T　：

δ　：

δu　：

σB　l

儀　　：

σr　：

σu　：

妬　：

σwb：

σyc　：

σb．o：

τw　　：

φ　：

APPENDIX

Slope　of　3一ハ／curve　on　韮09－log　co－ordinates

Coefficient　of　variatior…　in　fatiguc　streng毛h，　％

Knee　poiRt　on　5一〈1　curve，　log／＞、γ

Ideal　CritlCal　dlameter，　mm

U－notch　Char影）y　impact　value，　J／cm2

V－notch　Charpy　気mpact　value，」／cm2

Nurnber　of　cyclcs　to　fa玉lure

Knee　point　on　5－／V　curve，　number　of　cycles

Work　hardening　exponcnt

Tempering　temperature，℃

E圭ongation，％

Uni£Orm　elOngatiOn，％

TenSile　Strength，　N／mm2

UpPer　yield　strength，　N／mm2

True　fracture　strength，　N／mm2

Fatigue韮imit　under　repeated　tenslon，　N／mm2

Fatigue　limit　under　reversed　tension－compression，　N／mm2

Fatigue　limit　under　rotating　bendlng，　N／mm2

Cyclic　yield　strength，　N／mm2

0．2％prooξstress，　NIInm2

fatigue　hmit　under　reversed　torsion，　N／mm2

Re（玉uction　 in　 area，　％

22 Satoshl　N［SHu麗A

Table　A1（玉）． Mechanical茎）roperties　of　JIS　steels　for　machine　structural　use，　expressed　as　mean（upPer）and　standard　deviation

（lower）

Tensile　propeτties Impact　value

Steel

iNo．　of

?ｅａｔ）

Temper狽?ｍｐ?

i℃）

Up　yield唐狽窒?ｎｇｔｈ?

iN／mm2）

　Proof

@streSS

iN／mm2）

Tensile

唐狽窒?ｎｇｔｈ?

iN／mm2）

rue　frac


iN／mm2）

Uniform?ｌｏｎｇ’tn

@　（％）

Elon一

@　・№≠狽撃盾氏

i％）

Reduction

奄氏@area

@　（％）

　WOfk?ａｒｄｅｈｇ?

xponent�

－notchC

?ａｒｐｙ（

v／C韮n2）�

－notcbC?ａｒｐｙ（

i／cm2）�

呈ckersh

≠窒п|　

獅?ＳS

25C（

P1）�

ormal－　

@lzed�

633

U�

292

P�

892

T�

803

R�

6．63

D4�

7．82

D3�

3．52

D1�

，2540

CGIG�

344

O�一�

42　

V

50�755

Q�

685

Q�

504

R�

469　

S6�0．71

D2�

2．32

D3�

7．13

D8�

，1920

CG25�

882

W�｝�

471

T

35C（

奄Q）�

00�253

W�

193

W�

972

W�

443　

R7�2．01

DG�

5．11

D9�

0．22

D2�

2040C018�

132

R�一�

271

P

50�034

P�

873

S�

502

V�

407　

S5�4．01

D0�

8．11

D3�

192D0�

，2／60

C017�

332

Q�｝�

08　

@8

50－6

T0�

355

R�

255

S�

995

R�

439　

S9�2．31

D7�

5．33

D0�

9．73

D4�

，204G

C022�

123

P�｝�

272

O

50�969

V�

939

V�

625

W�

550　

T2�．41

D1�

0．91

D8�

2．13

T�，1620

C04G�

．223

Q�一�

801

X

45C（

P1）�

00� 307

X�

257

U�

894

O�

，505　

@40�

0．60

D8�

3．21

T�

5．52

D3�

，1760

C032�

5／3

O�

一�551

T

50�756

P�

655

R�

182

U�

455　

S1�2．5G

D7�

6．61

D1�

851D6�

，1910

CG22�

742

T�～�

321

O

5G－6

T0�

349

S�

289

R�

907

R�

504　

@59�

0．81

T�3．62

D8�

5．43

D6�

，！760

C034�

493

U�　�

552

T

50�988

S�

988

O�

493

R�

589　

@44�

．00

D8�

8．91

D5�

7．02

D9�

，1300

C036�

61

O�一�

061

R

55C（

P1）�

00�096

R�

G86

^�

501

D9�

517　

Q0�．80

D4�

2．11

D．4�

092D3�

，1460

C028�

181

W�　�

75　

@9

50�375

P�

264

S�

611

R�

450　

Q／�

1．80

D6�

5．31

D1�

4．／1

D6�

，165G

C020�

461

V�一�

46　

@7

5（レ6

T0�

129

R�

119

S�

538

P�

519　

U5�．91

D7�

2．13

D0�

G．73

D7�

，1470

C032�

！62

X�一�

762

U

50�883

P．�

276

Q�

664

V�

594　

S6�．30

D8�

9．31

T�3．33

S�，1360

C0／8�

422

T�

722

T�

831

S

Mn438（

V）�

00�565

P�

555

P�

983

R�

541　

R9�．91

D1�

2．01

D6�

6．31

D9�

，1560

C017�

682

R�

971

W�

591

Q

50　　　　’�

202

V�

013

R�

372

V�

515　

R4�L7GD6�

4．81

D2�

9．21

D7�

，1720

C014�

952

O�

261

X�

39　

@9

5〔ト6

T0�

434

S�

627

Q�

016

S�

548　

T0�0．01

D6�

2．22

D7�

6．53

D3�

，1550

C022�

683

P�

993

O�

602

Q

Basic　Fatigue　Propertles　of　JIS　Steels£or　Machlne　Structural　Use

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Tab藍e　A1（2）

23

Tensilc　proper£les Impact　value

Steel

iNo．　o至

?ｅａｔ）

Temper

hempi。C）

Up　yleld唐狽窒?ｎｇ£ｈ?

iN／mm2）

　Proof

@S£reSS

iN／mm2）

Tensile


iN／mm2）

rue　frac


iN／mm2）


@　（％）

Elon一

@　．№￥d…on

i％）

Reductlon

撃氏@area

@　（％）

　Work?ａｒｄｅ’ng

?ｘｐｏｎｅｎ重

V－notch

bharpyiJ／cm2）

U－notch

bharpyi」／cm2）

Vickeぎs

?ａｒｄ－

@neSS

55G851

T9

829

U4

951

S8

1640

@　38

82O．7

18．8

P．3

60．2

Q．7

0，114

O，014

108

P7

B1Q5

3G5

P0

SMn443

i12）

600743

T6

738

T6

861

S2

1575

@289．6

O．6

21．2

P．4

63．2

Q．4

G，139

O，G12

134

Q0

163

Q2

277

P0

650679

S8

664

S7

785

R6

1543

@　38

1L6O5

24．5

P．1

66．8

P．9

0，1．6王

O，014

166

P8

玉95

P8

250

P0

550－

U50

749

W7

742

W7

865

WG

1585

@539．8

P．6

21．6

Q．6

63．4

R50，138

O，G23

136

R0

163

R4

277

Q5

550919

P9

957

R9

1054

@351756

@　35

69O．6

16．9

O．9

60．6

Q．7

α088

O，OG6

98

P5

117

QG

335

P1

SCr440

i8）

600854

Q4

840

R1

956

Q9

玉．662

@　37

8．4

O．8

19．3

O．9

63．1

Q20，113

O，005

128

P8

146

P8

304

@　9

65G753

P8

753

P9

874

P6

1640

@　33

10．1

O．7

21．3

O．5

66．7

P．5

0，133

O，OG6

157

P6

181．

P6

277

@　4

550－

U50

790

U4

850

X0

961

V9

1686

@618．5

P519．2

Q．0

63．4

R．3

0，1玉1

O，G19

127

Q9

148

R2

305

Q5

55G1022

@　34

1G17

@37歪G96

@4玉．

18王8

@50

7．王

O．6

16．6

P．G

6L9Q．5

0，078

O，OG6

11烹

Q7

歪32

RG

352

P0

SCM435

i14）

600897

R9

886

S0

982

R5

1741

@508．2

O．8

18．7

k265．5

Q．8

G，1GO

f，007

145

Q5

174

Q9

318

@　9

650782

R4

777

R6

885

R1

1710

@4810．1

k121．4

P．3

69．1

Q．7

0，127

O，007

189

Q7

214

R1

285

@　9

550－

U50

852

X9

893

P06

987

X4

1756

@　67

8．5

P518．9

Q．3

65．5

S．G

G，101

O，021

148

S1

173

S5

318

Q9

5501055

@221G80

@31

1164

@341863

@536．8

O．7

圭6．1

P．0

59．2

Q．6

0，074

O，004

83

P7

109

Q1

371

@　8

SCM440

i15）

600936

Q7

950

R0

1047

@33王775

@447．8

P．G

17．9

P．2

62．3

Q．3

0，096

O，005

115

P9

145

Q5

335

@　7

650826

Q4

823

Q3

926

Q4

1691

@　63

9．8

P．4

2G．9

P．1

65．8

P．7

0，125

O，006

156

Q4

188

P9

298

@　7

550－

U50

898

X2

950

P09

1046

P02

1776

@898．1

P．6

18．3

Q．3

62．5

R50，099

f，022

118

R6

147

R9

335

R1

24 Satoshi　NISHIHMA

Table　A1（3）

　　　　「．senslle　propert蓋es Impact　va墨ue

Steel

iNo．　of

?ｅａｔ）

Temper狽?ｍｐ?

i。C）

Up　yleld唐狽窒?ｎｇｔｈ?

iN／mm2）

　Proof

@streSS

iN／mm2）

Tenslle


iN／mm2）

rue　frac


iN／mm2）


@　（％）

Elon一

@　■№≠萩ﾊon

i％）

Reduct呈on

撃氏@area

@　（％）

　Work?ａｒｄｅ’ng

?ｘｐｏｎｅｎ?

V－notch

bharpyiJ／cm2）

U－notch

bharpyi」／cm2）

Vickers

?ａｒｄ－

@neSS

550912

R2

925

R6

1001

@371751

@427．1

O．5

18．9

P．1

64．7

Q．3

0，088

f，009

123

Q5

148

R6

316

P1

SNC631

i1G）

600813

Q1

832

S2

924

S0

1704

@328．3

O．6

21．0

P．3

67．2

P．9

0，114

O，011

152

Q0

176

R2

292

P1

650746

Q4

736

Q4

849

Q3

1678

@301G．O

f．5

23．4

O．8

702P5

0，146

O，009

183

P9

213

Q9

267

@7

550－

U50

807

V3

830

W5

924

V1

1710

@4685P．3

21．1

Q．1

67．4

Q．9

0，117

O，026

153

R3

179

S2

292

Q2

5801021

@261033

@351114

@351830

@447．1

O．4

17．2

P．G

60．5

P．5

0，090

O，009

98

P1

116

P3

351

P0

SNCM439

i14）

630926

R7

916

R8

1003

@341750

@408．4

O．5

19．6

P．3

63．4

P．6

G，116

O，OG7

125

P4

152

P8

317

P0

68G820

Q7

779

P7

874

Q0

1669

@3210．6

f．5

22．9

P566．8

P．7

0，145

O，007

152

P5

186

I7

278

@5

580－

U30

905

W3

908

P09

996

P03

1749

@768．7

P519．9

Q．7

63．6

R．1

G，117

O，024

125

Q6

151

R3

315

R1

5801032

@311037

@251131

@331844

@247．1

O．2

175P．4

58．6

R50，090

O，007

88

P5

106

P7

358

@7

SNCM447

i6）

630920

P6

912

P8

1013

@271767

@　19

8．6

O．2

2G3P．6

62．6

Q．3

G，117

ｿOG5

114

Q0

140

Q2

321

@5

680830

Q2

793

P1

889

P9

1656

@32105f．2

23．4

P．6

64．6

R．0

0，141

O，008

142

Q0

173

Q2

286

@　4

580－

U80

906

V9

914

PG2

1011

P03

1754

@828．7

P．4

20．4

Q．9

61．9

R．8

0，115

O，022

116

Q9

1．40

R4

322

R0

700 一一583

Q1

727

P9

1449

@608．4

O．7

24．O

戟D1

70．8

Q．0

G，112

f，015

一…229

R7

238

@　6

SUS403i11）

750 　～508

Q1

676

P5

1426

@5G11．3

O．9

27．3

P．7

72．4

P．4

0，126

O，010

｝｝271．

Q5

221

@　6

70G－

V50一一

545

S3

701

R1

1438

@569．9

P．7

25．7

Q271．7

k90，119

f，014

一一250

R8

23G

P1

SUS43Gi9）

Anneal－

@　ed

306

Q6

301

Q5

494

Q0

1208

@94215R．1

39フ

Q．4

75．7

R．0

0，206

O，G21

一一135

P08

170

P0

SUS304i11）

Solufn

買ﾑeated

一一257

P7

614

R2

1937

P34

62．0

R．1

72．1

R．3

80．8

P．6

0238O，021

一｝　一154

P1

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Basic　Fatigue　Properties　of　JIS　S毛eels　for　Macbine　Structural　Use　　　　　　　　　　　　　　25

Tab韮e　A2（1）．　Fatigue　strength　and　ks罫atios　of　JIS　steels　for　machlne　structural　use，　expressed　as　mean（upper）and　standard

　　　　　　　　　　　　devision（lower）

Steel

iNo，　of

?ｅａｔ）

Temper狽?ｍｐ?

i。C）

κγ　　σB

iN／mm2）

　　σ～vb

iN／mm2）

q．b

辜my

妬b

ﾐB

πv

gγ

細σB ㌃σwb 妬Hy 馬σB 9v

ﾐwb

馬σu

S25Ci11）

Nor【nal一

@　呈zed

142．1

@　69

489．2

Q3．8

2425P4．1

1，707

O，066

0，496

f，020

1，031

O，040

0，3G1

O，008

0，618

O，010

1，518

O，G36

0，443

O，G16

0，910

f，018

1，178

O，045

550245．3

P1．7

75G．3

R8．8

409．8

Q0．7

1，673

f，088

0，547

O，030

1，080

O，079

0，360

O，028

0，664

O，015

6002272P0．2

696．6

Q4．9

384．0

P9．0

1，692

O，073

α551

O，021

LO92O，059

α359

O，019

0，657

O，02G

1，482

ｿ079α487

ｿ0210，891

O，020

1，288

ｿ039S35C

i12）650

2075@　7，9

649．6

Q4．8

35G．9

Q0．6

1，692

O，G86

0，540

ｿ0241，092

O，040

0，354

O，015

0，668

O，036

55（レ

U50

226．6

P8．4

698．8

T1．G

381．6

R1．3

1，685

f，081

0546ｿ025

1，088

ｿ0560，358

O，020

0，663

ｿ023

550280．0

P8．2

861．9

T7．4

472．4

R0．3

L688O，058

G548O，G17

1，126

f，077

0，369

O，G24

α679

O，046

6002545i4．2

789．7

R9．0

4345Qユ．9

L708

O，030

0550O，010

1，137

O，073

0，365

O，022

α67！

O，041

1，616

ｿG770，519

f，029

0，954

O，042

1303

O，028S45C

i11）650

231．5

@　9，6

717．8

Q4．1

394．8

P6．5

1，705

O，032

0，550

O，014

1，123

O，G72

α364

O，021

0，663

O，036

550－

U50255．3

Q45789．8

V25433．9

R9．4

1，701

O，042

0，55G

n，013

1，129

f，068

0，366

ｿG20G，671

O，038

5503G6．O

奄R．7

949．0

R35514．1

P9．0

1，681

ｿ0520542f．0更3

1，140

O，032

0，368

O，010

α686

f，039

600274．6

@　8．9

8499P9．5

461．6

P3．8

1，681

O，G39

0，543

O，013

1，132

ｿ0560，366

f，014

0，684

O，036

1，653

O，111

0，534

O，034

0，998

ｿ0481，264

O，055S55C

i11）65G

2465@　6．6

760．9

P2．6

413．3

P0．1

1，678

f，047

0，543

O，015

1，097

O，042

0，355

O，010

G，664

O，041

550－

U50275．7

Q6．6

853．3

W王．3

463．0

S4．2

1，680

O，045

0，543

O．0歪3

1，123

O，045

0，363

O，012

0，678

O，036

550282．7

P3．2

871．4

R9．3

457．6

R2．6

1，618

ｿ0800525O，024

1，159

O，050

0，378

f，015

α707

O，023

600259．3

P1．3

803．7

Q8．0

425．9

Q0．7

1，643

O，065

0530ｿ019

1，127

O，G23

0366O，008

0，697

ｿG121，574

O，105

0512O，035

0，973

O，033

1，243

O，G33SMn438

i7）650

237．0

@　7．0

734．6

QLO386．4

Q4．7

1，630

f，083

0，526

O，G27

1，125

O，048

0，366

O，G16

0，681

O，017

550－

U50

259．7

Q1．7

803．2

U4．1

423β

R9．0

1，631

O，073

0，527

ｿ0221ユ37

O，040

G，370

O，013

0，695

O，020

26 Satoshi　NIsHIJIMA

Tab監e　A2（2）

Hyαvb ％b 筑v 恥恥妬妬妬

Steel

iNo．　of

?ｅａｔ）

Temper狽?ｍｐ?

i。C）

　　σB

iN／mm2）

　　σwb

iN／mm2） Hy σB Hy σB σwb Hレ「

qv

ﾐB σwb σu

550304．7

@　9．4

950．1

S6．6

499．3

R7．0

1，637

O，078

0525

O，019

1，110

O，052

0，358

O，013

0，674

f，021

6002767P0．1

8655S0．6

461．0

R2．8

L665

O，073

0532O，018

：1．142

O，030

0，364

ｿ0110，676

O，017

／，629

O，087

0，519

f，022

0，694

O，036

1，265

O，022SMn443

i12）650

249．8

@　9．8

784．1

R52419．7

Q6．4

1，679

O，044

G，535

O．Oi4

1，109

O，015

0，353

O，002

0，660

f，011

550－

U50277．0

Q4．6

866．6

V95460．G

S551，66G

n，067

0531

O，017

1，121

O，036

0，358

O，010

0，670

O，017

550334．5

P051G54．4

@　325

553．8

Q1．8

1，657

O，087

0525O，022

1，153

O，060

α367

O，G16

0，691

O，026

600304．1

@　7．7

9546Q6．6

507．6

@　7．4

1，670

O，042

0532O，O13

1，126

O，G64

G，361

O，014

0，680

O，016

L664

O，G54

0533O，004

1，005

O，025

1，249

O，021SCr440

i8）650

276．4

@　2．9

874．0

P4．2

470．4

P2．9

1，702

O，042

0538O，015

1，163

O，046

0，367

O，G11

0，686

O，026

550－

U50

305．0

Q5．3

961．0

V9．2

510．6

R7．8

玉．．676

O，061

0532O，017

1，147

O，G52

0，365

O，012

G，686

O，021

550351．9

@　8．8

1095．8

@37．4

556．4

Q7．1

1，609

O，056

0517O，015

1，100

O，021

0，357

O，008

0，697

O，041

600317．1

@　9，1

981．6

R25528．4

Q4．4

1，666

O，059

0538O，015

1，137

O，021

G，369

O，010

G，693

O，033

1，629

O，044

0529O，G15

0，993

O，036

1240O，044SCM435

i14）650

285．1

@　8．4

884．6

Q9．6

479．4

P7．9

1，682

f，042

0542O，011

1．玉．64

O，023

0，377

O，012

0，693

O，037

55（レ

U50

318．0

Q8．9

987．4

X3．2

524．7

S2．7

1，652

O，060

0532O，018

1，134

O，034

0，368

O，013

0，695

O，034

550370．7

@　7．3

11635

@31．9

6005Q64

1，620

O，062

0516O，019

1，077

O，061

0，346

O，026

0，680

O，069

600335．2

@　7．0

10473

@32．7

553．4

Q1．4

1，651

O，G46

0528O，013

1，105

O，046

0354O，022

0，677

O，051

1，674

O，110

0536O，032

1，023

O，029

1，269

O，967SCM440

i15）650

297．9

@　6．1

925．7

Q3．8

498．7

P1．4

1，674

O，030

0539O，010

1，131

ｿ0500，366

O，021

0，680

O，030

550－

U50

334．6

R0．8

10455

ﾊ02。4

550．9

S6．7

玉．．648

O，G52

0528

O，017

1，104

O，054

0355

O，023

0，679

O，049

Baslc　Fatigue　P罫opertles　of　JIS　Steels　for　Machine　Structural　Use

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Tab豆e　A2（3）

Steel

iNo．　of

?ｅａｔ）

Temper狽?ｍｐ?

i。C）

Hγ　　σB

iN／mm2）

　　σwb

iN／mm2）

qvb

gγ

破vb

ﾐB

筑v

gγ

双v

ﾐB

筑v

ﾐwb

偽Hγ qv

ﾐB

qv

ﾐwb

qv

ﾐu

550 315．7

P1．6

10025@　36．3

5565P9．6

1，764

f，052

0555ｿ016

1，122

O，G25

0，355

ｿ0060，629

f，016

600291．8

P0．5

927．1

R7．2

518．0

P4．7

1，777

O，G61

0559f，020

1ユ47

O，OG2

0，362

O，GO3

0，650

O，017

1，792

f，033

0566O，008

LO15

O，018

1，267

f，057SNC631

i10）650

267．2

@　7．2

849．1

Q33483．7

P1．6

1，811

Oつ47

0，57G

n，G16

1，148

f，036

α364

O，010

α640

O，030

550－

U50

291．6

Q25926．2

V1．2

519．4

R3．8

1，784

O，055

0561

O，018

1，139

O，G25

G，360

O，007

G，636

f，022

580350b@　9．7

1113．9

@35．6

593．4

Q3．0

1，692

O，044

0533O，016

L145O，026

0，36G

n，008

0，674

O，GO6

630317．2

Pα0

1002．4

D35．4

547．6

Q2．4

L727

O，062

G547O，G22

1，169

O，024

0，369

O，011

0，680

O，018

1，792

O，056．

0566O，015

1，043

O，G41

1318

O，023SNCM439

i14）68G

278．0

@　4．6

874．7

Q0．0

478．9

P2．2

1，722

f，032

0548O，011

1，192

O，038

G，378

O，011

0，684

O，G17

580－

U80

315．3

R1．2

997．0

PG35540．G

T1．4

1，714

O，049

0，542

f，018

1，169

O，034

0369ｿ012

0，679

O，014

580357．7

@　6，0

1131．3

@345594．0

P5．9

1，661

O，056

0525O，G22

1，101

O，043

0，349

O，023

0，657

O，012

63G320．8

@’5．4

1012．8

@28．3

5405@　9．8

1，685

ｿ0420534ｿ018

1，147

ｿ0230，363

O，014

0，667

O，002

1，734

f，007

0，549

O，013

1，008

O，014

1，276

O，011

（6）680

2855@　3．7

889．0

P9．7

475．2

@　6．6

1，665

O，031

G，535

O，016

1，137

O，013

0，362

O，001

0，688

ｿ026

580－

U8032王3

Rα7

1011．1

P05．2

536．6

T1．1

1，670

f，043

0，531

O，018

1，128

ｿ031G，358

O，014

G，671．

O，019

700 237．9

@　6．1

726．8

P95425．1

P6．1

1，787

O，G68

0，585

f，018

1ユ53

O，026

0，383

O，010

0，646

O，025

1，738

f，024

0，577

f，012

0974O，045

1，305

f，021

SUS403

i11）

75G220．5

@　5，6

676．2

P4．8

3995P6．6

1，812

ｿ0560，591

O，G16

1，147

O，027

0，376

O，OG6

0，628

O，020

700－

V5G229．2

P0．6

701．5

R0．9

412．3

Q0．6

1，800

O，062

0588O，017

1，150

O，025

G，379

O，009

0，637

ｿG23

SUS430i9）

Anneal－

@　ed

169．9

@8．6

493．9

Q0．0

30L6P35

L777

O，071

G，611

O，0王6

1，283

f，079

α449

O，005

0，724

O，03ユ

1，759

O，068

G，616

O，009

0，993

O，018

1，352

O，042

SUS304i11）

Solut’旦

狽窒?ａｔｅ?

154．0

@99613．9

R2．7

301．7

P0．0

L963

O，081

0，492

O，023

1，015

O，029

0，259

ｿ0080，514

O，009

1，485

O，080

0，379

O，009

0，752

O，026

1，130

O，020

27

28 Satoshi　NiSHIJIMA

T3b藍eA3（1）． Parameters　for∫一ノV　curves　of　JIS　steels　for　machine　structural　use，　expressed　as　mean（upPer）and　standard

devltation（lower）．　See　equation（4）

Rotating　bending Reversed　torsion

Steel

iNo．　of

撃?ａｔ）

Temper狽?ｍｐ?

i℃）

Tensile


iN／mm2）

Number盾?∫一Ｎ

@curve

Slope

@オ

Fatigue

撃奄高奄買ﾐ雨b

iN／mm2）

Knee@　・垂盾高煤

@D

Coeff，

魔≠窒奄≠煤fn

i％）

Number盾?　3－N

@curve

Slope

@孟

Fatigue

?ｍｉｔτ宙

iN／mm2）

Knee　　．polnt

@D

Coeff，


i％）

S25Ci11）

Normal－

@ized

4892Q3．8

110．0540

O．0047

2425P4．1

6，596

O，100

1．92

O．784

0，0702　　　145．0

O．0024　　　　　5．玉．

6，794

O．玉．27

4．99

O．73

550 750．3

R8．812

0．0610

O．0玉．63

409．8

Q0．7

6，049

O，075

3．91

Q．234

0．0402

O．0214

265．0

@　9，6

6242O，076

5．79

S．97

600 6966Q4．9

120．0589

O．0132

384．0

P9．0

6，071

O，176

3．87

k924

0．0410

O．0082

248．3

@　6．6

6，148

O，469

652R．77S35C

i亙2） 650 649．6

Q4．812

0．0549

O．OG93

350．9

Q0．6

6，222

O2213．62

P．664

0．0369

O．0179

226．8

@7．1

6，394

O，369

5．62

R．27

550－

U50

698．8

T1．036

0．0583

O．0131

38ユ．6

R1．3

6，114

O，181

3．80

H．9012

0．0394

O．O153

246．7

P7．8

6，261．

O33工．

5．98

R．70

550 861．．9

T7．411

0．0647

O．0137

472．4

R0β

5，879

O，184

3．23

P．914

0．0326

O．01．月．

313．0

@　45

6，627

O，391

4．．10

Q．34

600 789．7

R9．011

0．0561

O．0101

434．5

Q1．9

6，026

O，184

3．08

P．714

0．0350

O．0152

2865

@5．0

6，420

O，039

3．92

P．91S45C

i11） 650 717．8

Q4．111

0．0529

O．0064

394．8

P656，145

O，180

2．67

P．614

0．0371

O．0079

260．3

@　6．7

6，338

O，182

351P．Ol．

550－

U50789．8

V2．533

0．0579

O．0114

433．9

R9．4

6，016

O，209

2．99

P．7112

0．0349

O．0108

286．6

Q3．0

6。46玉．

O，259

3．84

P．68

550 949．0

R3511

G．0758

f．OI50

514．1

P9．0

5，841

O，155

2．79

P．384

0．0381

O．0142

348．8

@9，4

6421O521

3．36

O57

600 849．9

P9511

0．0685

f．0070

461．6

P3．8

5，935

O，124

238O．76

4G．0349

O．0120

3095

@8，3

6593ｿ374

3．23

O55S55C

i11） 650 760．9

P2．611

0．0594

O．0112

413．3

P0．1．

6，052

O，079

2．26

P．314

G．033工

O，034

270．0

P．0．4

6，604

O，353

2．92

O．65

550－

U50

853．3

W1．333

0．0679

O．0131

463．0

S425943f，148

2．48

P．1712

0．0354

O．OlO！

309．4

R4．6

6，539

O，392

3．17

O．57

55G 871．4

R9．37

0．G828

O．G221

457．6

R2．6

5，946

O，239

6．03

Q．703

0．0386

O．0106

335．3

Q7．1

6，097

O，108

4．75

R．45

600 803．7

Q8．07

0．0715

O．0153

425．9

Q0．7

6，067

O．23工

5．61

R553

0．0429

O．0124

298．7

P6．5

6，318

f，157

6．86

R．33SMn438

i7） 650 7346Q1．0

70．0660

O．0100

386．4

Q4．7

6，255

ｿ2724．53

Q．283

0．0400

O．0125

272．3

､5．7

6299O，235

4．71

Q．85

55G－

U50

8G3．2

U4．！21

0．0734

O．0172

423．3

R9．0

6，090

O，269

5．39

Q．829

0．G405

O．0104

302．1

R2．6

6238f，184

5．44

Q．99

Baslc　Fatigue　Properties　of　JIS　S重eels　for　Machlne　Structじral　Use

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　7ab夏eA3（2）

R．ota縫ng　bend玉ng　　　　　　　　．．・　 Reversed　torsion

Steel

iNo．　of

?ｅａｔ）

Temper狽?ｍｐ?

i。C）

Tensile

棟drength

iN／mm2）

Number盾?　3一ノV

@curve

Slope

@乃

Fatlgue

¥lmlt¢．b

iN／mm2）

Knee　　，pomt

@D

Coe£f．


i％）

Number盾?　5一ノ＞

@curve

Slope

@み

Fatigue

zimit筑v

iN／mm2）

Knee　　．pomt

@D

Coeff．　　■varlafn

i％）

550 950．1

S6．612

0．G783

O．OlO7

499．3

R7．0

5，948

O，167

3．88

Q．274

0．0380

f．0揉．25

336．8

Q0．1

6512O，281

5．81

P93

600 865．5

Sα612

G，733

ｿ01Gエ

461．G

R2．8

5，997

O，ま68

3．52

Q．464

0．G393

O．0101

3125G5．G

6，191

O，053

552P．09SMn443

i12） 650 784．1

R5．212

0，673

ｿ0083419．7

Q6．4

6，090

f，174

3．05

P534

0．0386

f．0049

273．8

P356539O，200

4．76

P．64

550－

U50

866．6

V9．536

0．073G

n．0105

460．G

S556，012

O，175

348Q．09

120．0386

O．GO88

307．7

RG．9

6，414

O，246

5．36

P51

550 1054．4

@3258

0．1047

ｿG216553．8

Q1．8

5，786

f，221

4．66

R．01

0．0423

f．0130

383．7

P466，423

O，2G7

3．99

Q．00

600 954．6

Q6．68

0．0829

O．0215

507．6

@7，4

5，993

O，192

327P．64

30．0584

O．0101

342．7

P1．7

6，305

O，250

438O．26SCr440

i8） 650 874．0

P4．28

0，741

O．0093

470．4

P2．9

6，025

f，065

2．91

P．．68

3 α0349

f．0027

320．3

P466535O，167

3．10

k24

550－

U50961．0

V9．224

0．0872

O．0219

510．6

R7．8

5，935

O，198

3，61．

Q．249

0．0452

O．0133

348．9

RG．2

6，421

O，208

3．82

P．31

550 1095．8

@37．414

0．1055

O．0143

566．4

Q7．1

5，83歪

f，103

4．74

Q．165

0．0471

f．0124

384．4

P2．9

6507O，294

402f．88

600 981．6

R2514

0．0933

f．0133

528．4

Q4．4

5，873

O，103

358P．76

50．0427

O．0072

355．8

P1．0

6，428

O，155

5．17

P．95SCM435

i14） 650 884．6

Q9．614

0．G876

ｿ0133479．4

P7．9

5，950

O，155

3．26

P．G35

0．0382

f．0033

325．G

P2．2

6，420

O3283．87

P．83

550－

U50987．4

X3242

0．0955

f．0153

524．7

S2．7

5，885

O，130

3．86

P．7915

0．G427

O．0087

355．1

Q756，452

O，253

436P．62

550 11635

@31．915

0．1069

O．0122

6005Q6．4

5，747

O，126

4．72

Q．725

0．0545

O．0153

403．2

Q0．2

638玉

O，146

4．63

P，1．8

600 玉．G47．3

@32．715

0．1015

O．02G7

553．4

Q1．4

5，802

O，159

3．89

P．885

0．G566

O．008G

374．2

P4．0

6，27G

n，254

4．3G

nフ1SCM440

i15） 650 925．7

Q3．815 α0806

O．0129

498．7

P1．4

5，982

O，106

2．9工．

ｿ875

0．0533

f．0133

338．2

@　83

6，150

O，208

3．11

O．76

550－

U50

1G455

P02．445

G．0963

O．0192

5509S6．7

5，844

O，164

3．84

Q．0715

0．0548

O．Ol．17

371．9

R0．8

6267O215

4．01

P．08

29

30 Satoshl　NISH至」蝋A

　璽lab置e　A3　（3）

Rotating　bending Reversed　tors圭on

Steel

iNlo．　of

?ｅａｔ）

Temper狽?ｍｐ?

i。C）

Tens圭le


iN／mm2）

Number盾?　3－2V

@curve

Slope

@A

Fatigue

撃奄高奄買ﾐ轍，

iN／mm2）

Knee@　・oOInt

@D

Coeff．


i％）


@curve

Slope

@A

Fat重gue

撃奄高奄買ﾑW

iN／mm2）

Knee@　←oOmt@D

Coeff，


i％）

550 1GO2．5

@36．310

0．0926

O．0217

5565P9．6

5，874

O，123

3．69

P．233

0．0574

O．0073

349．0

P7．1

6，374

O，114

3．94

O．86

600 927．1．

R72／G

G．0767

O．0084

518．0

P476，070

O，213

3．03

O．713

0．0474

O．0058

33G．0

@　9．5

6，457

f，132

353O．36SNC631

i10） 650 849．1

Q3．310

0，754

ｿ0076483．7

P1．6

6，013

O，168

256O92

30，485

O．0056

304．7

P1．5

6，440

O，068

3．00

O．52

550－

U50

9262V！．2

300．G816

O．0158

519．4

R3．8

5，986

f，186

3．09

P．059

0．0511

O．0072

3279Q2．4

6，424

O，10！

3．49

O．67

580 1113．9

@35．614

0．0990

f．0158

593．4

Q3．0

5，812

O，124

3．40

P544

0．0449

O．0061

396．8

@8．8

6，422

O，134

4．03

P．22

630 ま002．4

@35．414

0．0891

O．0133

547．6

Q2．4

5，860

O，177

3．15

P．．24

40．G474

O．0136

365．5

@8．フ

6，297

O，281

3．60

O．86SNCM439

i14） 68G 874．7

Q0．014

0．0717

O．0158

4789P22

6，111

O，168

2．70

P．174

0．03G9

f．0066

328．5

P296，345

O，142

2．82

O．83

580－

U80

997．0

P03542

0．G866

O．0186

54G．0

T1．4

5，928

O，203

3．G8

P．3312

0．0411

O．0114

363．6

R0．6

6，355

O，186

3．48

P．03

580 1131．3

@3456

G．1040

f．0160

594．0

P595，737

O，137

6．82

R．542

0．0574

O．0090

393．5

P6．3

6，396

f，075

4．95

O．63

630 1012．8

@28．36

0．0933

O，147

5405

@9．8

5，857

O，G99

424Q．48

20．0470

f．0128

367．0

@4．2

6β45

O2G62．29

P．14SNCM447

i6） 680 889．0

P9．76

0．G742

O．G103

475．2

@　6．6

6，094

f，095

3，1玉

P．782

0．0355

ｿOG82323．5

@　92

6448O，481

324O．11

580－

U8G

1G11．1

P05．218 α0905

f．0182

536．6

T1ユ

5，896

O，185

4．72

R．006 α466

O．0127

361．3

R2．8

6，396

f，241

3．49

P．34

70G 726．8

P9．511

0．0639

ｿ0078425．1

P6．1

6239O，213

2．工9

O．614

0．0376

O．0042

274β

P0．8

6743

O，301

2．45

O53SUS403

i1め

750 676．2

P4．811

0．G552

O．0067

399．5

P6．6

6，287

O，170

250O．85

40．0380

O．0049

252．0

@3．4

6，911

O，147

3．19

O56

700－

V50

7015R0．9

220．0595

f．0083

412．3

Qα6

6263

O，190

2．35

O．748

0．0378

O．0042

263．1

P4．0

6，827

O，237

2．82

O．64

SUS430

i9）

nnea｝一

@ed493．9

Q0．09

0．0585

f，134

301．6

P356723O，119

2．86

O．833

0．0460

O．0036

218．3

@　1．5

6，913

O，087

4．20

O．69

SUS304iエ．1）

Solut’n

狽窒?ａｔｅ?

6139R2．7．

110．G539

O．0074

301．7

PG．0

5，417

f，162

2．14

O．814

0．0367

O．OG51

1568

@5．9

5，862

O，401

2．72

P．57

Baslc　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels　for　Machine　Structural　Use

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Tab瞳e　A3（4）

Reversed　tension－compression Repeated　te罰sion

Steel

iNo．　of

?ｅａｔ）

Temper狽?ｍρ

i。C）

Tensile

唐狽窒?ｎ帥?

iN／mm2）

Number渚､3一ムr

@curve

Slope

@溢

Fat呈gue

撃撃高奄買ﾐ磁

iN／mm2）

Knee　　，PO】醗

@D

Coeff．


i％）


@Curve

S韮ope

@A

Fa毛lgue

撃撃高奄買ﾐu

iN．／mm2）

Knee　　，pomt

@D

Cocff，

魔≠窒撃≠煤fn

i％）

S25Ci11）

Norma1－

@ized489．2

Q3．84

0．0732

O．G233

2135

@5．8

5，925

O，301

3．55

P．414

0．0449

O．G167

181．3

@3．3

6，688

O2183．05

P．88

S35Ciま2）

600 696．6

Q494

0．0428

O．OG95

337．0

P495，718

O，369

4．75

Q．474

0．0627

O．0063

261．8

P256，126

O，191

4．20

Q．08

S45Ci11）

600 789．7

R9．04

G．0415

O．0198

4085R7．6

5，613

O，644

2．46

f344

0．0487

f．0214

313．5

Q7．1

6，101

O，434

2．46

f．39

S55Ci11）

6GO 849．9

P954

0．0312

O．0092

452．3

R0．6

5，788

O，274

2．89

P．284

0．G317

O．0164

358．G

Q5．0

5，894

O，679

2．35

ｿ46

SMn438i7）

600 803．7

Q8．03

0．0349

O．0271

417．7

S2．7

6，250

O，322

6．08

T．723

0．0511

f．0234

335フ

Q6．0

5，792

O，151

4．83

S．29

SMn443i12）

600 8655

Sα64

0．0473

ｿ0178446．0

R955，668

O，255

4．73

R354

0．0341

ｿ01193525R0．7

6，208

O，070

4．67

Qフ9

SCr440

i8）

600 954．6

Q6．63

0．0378

O．0172

506．7

P8．8

5，777

O，146

4．51

R．933

0．0408

f．0104

4G5．7

@　95

5，857

O，099

3．75

R．32

SCM435i玉4）

600 981．6

R255

0．043G

ｿ0093509．8

P4．0

6，130

O，390

5．01

Q．155

0．0441

ｿGO87411．4

P5．9

5973O，434

4．26

Q．83

SCM440i15）

600 1047．3

@32．75

0．0368

O．0143

567．6

S4．5

5，968

O，475

3．70

P．895

0．0534

f．0206

447．4

Q7．5

5，877

O，297

3．84

Q22

SNC631i10）

600 927．1

R7．23 α0321

O．OG86

5153P1．0

6，260

O，052

235O．09

30．0406

O．G122

407．3

Q4．0

5，798

O，145

1．60

O．36

SNCM439i14）

630 1002．4

@35．44

G．0344

O．0100

560．3

ﾊ3．7

5，938

O，078

2．10

O564

0．0343

O．0111

425．3

P6．3

6，088

O，082

1．82

O．65

SNCM447i6）

63G 王G12．8

@28，32

0．G322

O．0062

555．G

@2．8

6，130

O，099

2．16

O．432

G．0290

O．G177

435．O

@　I．4

6，035

Oβ75

1．76

O．63

SUS403i11）

700 726．8

P954

0．0297

f．0057

413．3

ﾊ5．3

6，123

O，298

2．17

O．974

0．0499

O．0140

316．8

P1．8

5，947

f，276

296O．30

SUS430

i9）

Anneaレ

@　ed

493．9

Q0．03

0．G18G

n．0025

299．7

@　8，4

6，513

O，422

2．03

O．413

0．0481

O．G372

222．0

P3．G

6，445

O，114

2．77

O．63

SUS304i11）

Solut’n

狽窒?ａｔｅ?

613．9

R2．74

0．0701

O．0281

229．3

P1．4

5，178

O，216

3．44

O．6G4

0．1499

O．0747

203つ

P1．5

5，653

f，113

4．22

P55

31

32 Satoshi　NIsHIJIMA

Table　A4（1）．　Parameters　for　normal量zed∫一く1　curves　of　JIS　steels　for　machine　structural　use．　See　equation（4）

Relat玉ve　tO　tenSile　Strength Relative　to　Vickers　hardness

Stee1

iNo．　of

№?ａｔ）

Temper狽?ｍｐ?

iQC）

Loadingモ盾獅р沿黶

@　，@tlon

Number盾?　data

Slope

@A

Fatigue

pimlt

@σ／σh

Knee@　■oOlnt

@D

Coeff．


i％）

Slope

@A

Fatigue

撃奄高縁d

ﾐ／Hγ

Knee　　，pomt

@D

Coeff．


i％）

S25C Normal－@ized

Rot．　bend

sorsion

sens．　comp．

yero　Tens，

207

V0

U6

U2

G．0596

O．0642

O．0767

O．0413

⑪5061．

O．3034

O．44G2

O．3785

（～．3981

U．9050

T．8533

U．5854

6，457

T，511

T，842

S234

0．G555

O．G669

O．0688

O．0466

1．7253

P．0241

k5玉．66

P．2641

65059

U．9250

T．9156

U．7103

4987U，405

S565T，0！3

S35C

55〔｝一650

T50－650

@　　600

@　　60G

Rot，　bend

sorsion

sens．　comp．

yero　Tens．

745

Q13

T9

U1

0．G630

O．0453

O．0469

O．0583

0．5516

ｿ3642

O．4938

f．3865

5．9902

T9362T5955

U．0453

5，971

V，786

U，4！8

T，178

0．0638

O．0479

O．G523

O．0678

1．6988

P．0995

P．5025

P，171．9

5．9965

T．9888

T．5729

U．OG36

6338W，413

V，395

U，746

S45C550－650

T5〔レ650

@　　600

@　　600

Rot，　bend

sorsion

sens．　comp．

yero　Tens．

667

Q11

T8

U2

0．0509

O．G389

O．05G7

O．08G2

05598

O．3678

O5187

O．40i4

6．0827

U．2866

T．3256

T5728

4，495

U，351

V，232

T，401

G．0505

O．0406

O．0445

O．G536

1．7074

P．1377

P．6280

P．2466

6．0745

U．2392

T．3247

T．8393

4，655

V，183

U，176

T，209

S55C550－650

T5〔｝一650

@　　600

@　　600

Rot．　bend

sorsion

sens．　comp．

yero　Tens．

652

Q14

U0

U0

0．0632

O．0379

O．G371

O．05G2

05396

O．3634

O．5303

O．4268

6．0326

U．3783

T．8277

T．5576

3bOOS，717

V，123

S，401．

0．0644

O．0368

O．0376

O．0296

1．6792

P．．1，169

P．615／

P．2967

5．975i

U．4943

U．0054

U．1250

3，454

T，459

V，！75

R，822

SMn438550－650

T50－650

@　　600

@　　600

RQt．　bead

sorsion

sens．　comp．

yero　Tens．

405

P66

T0

S1

0．0689

O．0421

O．0508

O．G702

05247

O．3709

O5214

O，4B4

6．1613

U．1752

T．7385

T．6219

6，779

U，646

P0，643

U，490

0．07G2

f．0428

O．0501

O．0673

i．．6446

P．1333

P5999

P．2608

6．0696

U．2285

T．7437

T．6986

7，152

V，010

P0，366

T，872

SMn443550－650

T50－650

@　　600

@　　600

Rot．　bend

sors孟on

sens，　comp．

yero　Tens．

685

Q10

U8

T7

0．0692

O．0362

O．0462

O．G440

G5270

f．3610

O5233

O．4171

6．1067

U．3754

T．6182

T．8966

5，021

T，824

U，694

T，867

0．G701

O．〔〕369

f．0527

O．0506

1．6533

P．1289

D1．6413

P．3080

6．0868

U．3628

T5705

T．8099

5，877

U，26G

V．5i．0

U，935

SCr440550－650

T50－650

@　　600

@　　600

Rot．　bend

sorslon．

sens．　comp．

yero　Tens．

453

P55

S9

S9

G．0800

O．0396

O．0403

O．G429

05312

O．3652

O5355

O．4397

5．9819

U．5428

T．6353

T5066

4，808

T，090

T，101

T，721

0．G815

O．0427

f．0444

O．0435

1．6649

P．1443

堰D6431

P．3239

5，996

U5205

T．7166

T．9066

5，144

U，122

T，829

T，231

SCM435550－650

T50－65G

@　　600

@　　600

Rot．　bend

sorslon

sens．　cOmp，

yero　Tens．

829

Q77

W2

V8

G．0950

O．0400

O．0405

Oつ493

0．5310

f．3680

O5385O．43玉1

5．89G6

U5353

T．9839

T．8153

5，378

T，346

T，579

T，272

0，G91．8

O．0388

O．0391

f．0511

1．6442

P．1325

P．6334

P．3071

5．9318

U5715

U．1589

T．9231

5，747

T，172

T，700

T，661

SCM440550－650

T50め50

@　　60G

@　　600

Rot，　bend

sorsion

sens．　comp．

yero　Tens．

897

Q8G

W1

W1

0．0925

f．0642

O．0419

O．0481

05273O3608

f．5364

O．4264

5．866G

U．0746

T．9277

T．8667

6，193

W，291

U，344

U，206

0．0873

O．0584

O．0452

O．0464

1．6362

P．1200

P．6684

P．3091

5．9442

U．1150

T9200

U．0649

6，164

U，238

U，699

T，923

SNC63158〔｝一680

T80－68G

@　　63G

@　　630

Rot．　bend

sorsion

sens．　comp．

yero　Tens，

581

P72

S5

S7

0．G801

f．0475

f．0320

O．0412

05613

O．3619

f．565フ

O．4465

5．9933

U．4441．

U．3249

T．815工

4，012

R，864

Q992S，005

0．0821

O．G475

O．G315

O．0388

1．7892

P．1453

P．78／2

k4094

5．9522

U．4437

U3860

T．8806

4，112

R，900

Q，912

R，651

Basic　Fatlg蟻e　Propertles　of　JIS　Steels　for　MachiRe　Structural　Use 33

Tab韮e　A4（2）

RelatiVe　tO　tenSi韮e　Strength Relative　to　Vickαs　hardness

Steel

iNo．　of

?ｅａｔ）

Temper狽?ｍｐ?

i。C）

Loadingモ盾獅р堰|

@tion

Number盾?　data

Slope

@A

Fa宅igue

撃奄黒E

O1σ倉

Knee　　・POmt

@D

COef£．

魔≠窒奄＜rn

i％）

Slope

@A

Fatigue

撃奄高撃買

ﾐ／Hy

Knee　　■POInt

@D

Coe££．


i％）

SNCM439580－680

T80－68G

@　　630

@　　630

Rot．　bend

sorsio罰

sens．　comp．

yero　Tens．

800

Q13

U8

U3

0．0797

O．0418

f．0298

O．0380

05356

f．3704

O．5625

O．4383

6．0506

U．3279

U．1766

T．76G8

5，018

S，466

Q，758

Q，390

G．0783

O．0399

O．G403

O．0404

1．6840

P．1653

P．7919

P．3771

60848

U．3942

T．8127

T．7953

4，734

S，043

Q，980

R，016

SNCM44758G－680

T80－680

@　　63G

@　　630

Rot．　bend

sorslon

sens．　comp．

yero　Tens．

355

P13

R3

R1

0．0831

O．0457

O．0486

f．0261

05259

O．3561

O．5446

O．4293

60109

U．4738

T．9261

U．0670

6，712

U，175

T，085

Q，595

0．0800

f．0464

O．0344

O．G259

1．6495

P．1216

P．7363

P．3555

6．G482

U．4254

U．0805

U．0772

5，903

S，831

Q，817

Q，305

SUS40370G－750

V00－750

@　　70G

@　　　700

Rot．　bend

sors星on

sens．　comp．

yero　Tens．

315

P32

T6

T6

0．G600

ｿ0380

O．0307

O．0480

058玉．6

O．3836

O．5724

O．4395

63234

U．6910

U．2157

T．9885

3，042

R，286

Q，330

R，238

0．0608

f．0378

O．03G9

O．0501

1．7748

P．1511

P．7289

P326G

6．3390

U．8165

U．1599

T．9591

3，399

R，479

Q，464

R，897

SUS430 Anneaレ

@　ed

Rot．　bend

sorslon

sens．　co組P・

yero　Tens，

ま38

T0

R9

R9

0．G587

O．0455

O．0203

O．0542

0．6114

O．4447

O．6169

f．4583

67337

V．0002

U．4798

U．2960

4，553

S，01G

S，001

S，223

0．0658

O．0544

f．0026

O．0566

1．7666

P．2547

P．7470

s．．3067

6．7196

U．9269

U．4824

U．3106

6，956

V，895

T，342

T，435

SUS304 Solut’n

ﾑreated

Rot．　bend

sorsion

sens．　com碧．

yero　Tens．

141

R5

T2

T5

0．0574

O．G360

O．0587

O．1209

0．4921

O2629

O．3754

O．3293

5．4363

T．7347

T．3394

T．7501

5，636

T，915

R，293

S，115

0．0612

O．0389

f．0562

O．1236

1．9661

P．0182

P4545

P．2846

5．4133

T．8252

T511G

T．7529

6，268

S，486

U，133

V，G83

Refbrences

1）Program　of　the　Fatigue　Da重a　Shee乞Project　for　En－

　　gineering　Materlals　Manufactured　in　Japan，　NR茎M

　　Fatigue　Data　Shee£，　No。0（1978），　pp．8．

2）Data　Shee重on　Fatigue　Properties　of　S25C（0．25C）Steel

　　for　Machine　Stmctural　Use，NRIM　Fatigue　Data　Sheet，

　　No．1　（1978），　pp。8．

3）Da£a　Sheet　on　Fa£igue　Properties　of　S35C（0。35C）S宅eel

　　for　Machine　Structural　Use，　NRIM　Fatigue　Data　Sheet，

　　No．2（1978），　pp．14．

4）Data　Sheet　on　Fatigue　Properties　of　S45C（0．45C）Steel

　　for　Machine　S曲ctural　Use，NR王M　Fatigue　Data　Sheet，

　　No．3（1978），　pp．14．

5）Data　Sheeωn　Fatigue　Prope由es　of　S55C（0．55C）Steel

　　食）rMachine　Structural　Use，NRIM　Fatlgue　Data　Shee｛，

　　No．4（1978），　pp。藁4，

6）Data　Sheet　on　Fadgue　Proper重ies　of　SCr440（0．40C－

　　1Cr）Steel　for　Machine　Structural　Use，　NRM　Fatigue

　　Data　Sheet，　No．8（1979），　pp．14．

7）Data　Sheet　on　Fatigue　Properties　of　SCM435（0。35C－

　　1Cr－0．2Mo）Stee1食）r　Machine　Struc亡ural　Use，　NRIM

　　Fatigue　Data　Sheet，　No．9（1979），　pp．16．

8）Data　Sheet　on　Fatigue　Propertles　of　SCM440（0．40C－

　　　1Cr－0．2Mo）S£eel£or　Machine　Structural　Use，　NR王M

　　　Fatigue　Data　Sheet，　No．10　（1979），　pp．16．

9）Data　Sheet　on　Fatigue　Properdes　of　SMn　438（0．38C－

　　　1．5Mn）Stee1£or　Machine　Structural　Use，　NRIM

　　　Fatigue　Data　Shee｛，　No．16（1980），　pp．14．

10）Data　Shee｛on　Fatigue　Properties　of　SMn443（0。43C－

　　　15Mn）Steel　for　Machine　Structural　Use，　NRIM

　　　Fatigue　Data　Sheet，　No．17（1980），　pp．14。

11）Data　Sheet　on　Fatigue　Properties　of　SNC631（0．31C－

　　　2．7Ni－0．8Cr）Steel　for　Machine　Structural　Use，　NR．IM

　　　Fatigue　Data　Sheet，　No，24（1981），　pp．14．

12）Data　Sheet　on　Fatigue　Properties　of　SNCM439　　　（0．39C1．8Ni－0．8Cr－0．2Mo）Steel　for　Machine　StructuraI

　　　Use，NRIM　Fatigue　Data　Sheet，　No．25（1981），ppユ6．

13）Data　Sheet　o無Fatigue　Properties　of　SNCM447（0。47C－

　　　1．8Ni－0．8Cr－0．2周目）Steei　fbr　Machine　Structural　Use，

　　　NRIM　Fatigue　Data　Shee重，　No。26（19819，　pp．12．

14）Data　Sheet　on　Fatigue　Properties　of　SUS430（17Cr）

　　　Stainless　Steel　Bars　for　Machine　Structural　Use，NRIM

　　　Fatigue　Data　Sheet，　No．29（1982），　pp．8，

15）Data　Shee宅on　Fatigue　Properties　of　SUS403（12Cr）

　　　Stainless　Steel　Bars　for　Machine　Stru伽ra1｛Jse，NRIM

　　　Fatigue　Da重a　Sheet，　No．30（1982），　pp。12．

34 SatGshi　NISHIJ【MA

16）Data　Sheet　on　Fatigue　Properties　of　SUS303（18Cr－

　　　8Ni）Stainless　Steel　Bars　for　Machine　S｛ructural　Use，

　　　NR．IM　Fatigue　Data　Sheet，　No．33σ983），　pp．10．

17）Data　Shee重on　Low－Cycle　Fat重gue　Propertles　of　S25C

　　　（0．25C）Steel　for　Machine　Struαural　Use，　NRIM

　　　Fa宅igue　Data　Shee重，　Nα38（1984），　pp．8．

18）Data　Shee重on　Low－Cycle　Fat重gue　Proper重至es　of　S35C

　　　（0。35C）Steel　for　Machine　S£ruc加ral　Use，　NR．IM

　　　Fa£igue　Data　Sheet，　No．39（1984），　pp．18．

19）Data　Sheet　on　Low－Cycle　Fat呈gue　Proper毛重es　of　S45C

　　　（0．．45C）Steel　for　Machine　Struc｛ural　Use，　NRIM

　　　Fat圭gue　Data　Sheet，　No．44（1985），　pp．18．

20）Data　Sheeωn　Low－Cycle　Fatigue　Properties　of　SCr440

　　　（0．40C－1Cr）S重eel　for　Machlne　Structural　Use，　NRIM

　　　Fatlgue　Da重a　Shee毛，　No．45（1985），　pp．14．

21）Data　Sheet　on　Low－Cycle　Fadgue　Proper重ies　oぜ

　　　SCM435（0．35C－1Cr－0。2Mo）S£eel　for　Machine　Structu－

　　　ral　Use，　NRIM　Fatigue　Data　Shee重，　No．52（1986），pp．

　　　16．

22）Data　Sheet　on　Low－Cyc圭e　Fadgue　Proper毛ies　of

　　　SNCM439（0．39C－1．8Ni1Cr－0．2Mo）S毛eel至or　Machlne

　　　Structural　Use，　NRIM　Fatigue　Data　Sheet，　No．56

　　　σg87），　p茎）．　16．

23）Nlshijima，　S．，　Mechanlcal　Properties　and　Fa宅igue

　　　Strength　of　JIS　Carbon，　Chrom壼um　and　Chromium－

　　　Molybdenum　Steels　for　Machine　Structural　Use，NRIM

　　　Fatigue　Data　Sheeゼrechn孟cal　Documen重，　in　Japanese，

　　　No．1（198！），　pp．93．

24）Nishilima，　S．，Ishil，　A．，　Kanazawa，　K．，Matsuoka，　S．，

　　　　and　Masuda，　C．，　Fundamental　Fatlgue　Properties　of

　　　　JIS　Steels　for　Machine　Structural　Use，　NRIM　Fatigue

　　　　Data　Sheet　Technical　Documents，　in　Japanese，　No．5

　　　　（1989），pp．　161．

25）N童shijima，　S．，　Statistical　Analysis　o£Slnall　Samp玉e

　　　　Fatigue　Da重a，　in‘‘Statis重ica重Research　on　Fatigue　and

　　　　Fracture”，　Tanaka，　T．，　Nish壼jima，　S．，　and王ch童kawa，

　　　　M，£ds，　Current　Japanese　Materials　Research，　Soc．

　　　　Mat．　ScL，　Japan，　VoL　2（1987），　pp．1－19，　Elsevier

　　　　Applied　Sc童．

26）Nishilima，　S．　and　Ishii，　A．，Parametric　Representa纏on

　　　　and　Ana墨ys童s　of　S－N　Data　wlth　Bl－Li訟ear　Curve　Fitting，

　　　Trans．　NRIM，29（1987），　pp．21－29．

27）Standard　Me癒od　o釜Statistical　Fa重igue　Testing，　JSME

　　　SOO2－81（1981），　pp．159，　Japan　Soc．　Mech．　Engineers．

28）Takeuchi，E，Matsuoka，　S．，and　Nishijima，　S．，Fatigue

　　　Properties　of　SUS304　Steel　at　Room　Temperature　in

　　　Laboratory　Air，　Trans，　NRIM，30（1988），pp。138－145。

29）Tanaka，　K．，Nishijima，　S．，Matsuoka，　S．，Abe，　T，，and

　　　Kouzu，　E，Low－and　High－Cycle　Fatigue　Ploperdes　of

　　　Various　Stee至s　Sρeci且ed　in　JIS　for　Machine　S｛ructural

　　　Use，Fatigue　Engng．　Mat，　Struct．，4（1981），pp．97－108．

30）ASTM　A　255－1967，　S£andard　Method　of　E難d－Quench

　　　Test　for】Elardenabi圭i£y　of　S重eels，（1967）．

31）N重shilima，　S，，　Tanaka，　K．，　and　Sulniyoshi，　H．，　Proc．

　　　6th　Int．　Conf，　Fracture，　India，3　（1984），1719．

32）JSMA　Standard，　Microscoplc　Testing　Method　of　Non－

　　　Me£a歪lic　Inclusions　for　Spring　Steels，　Spring　Manufaひ

　　　宅urers　Assoc．，　Japan．

Basic　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels

　　　　for　Machine　Structural　Use

by

Satoshi　NISHIJIMA

NRIM　Special　Report　（Technical　Report）

　　　　　No．93一｛）2

Date　of　issue：31　March，1993

　　　　　Editorial　Colnmittee：

　Norio　NAGATA＿＿Cha廿man

Saburo　MATSUOKA。．Cochai㎜an　　　　　　　　Fujio　ABE

　　　　　　Hirohisa　IIZUKA

　　　　　Kazuo　KADOWAKI

　　　　Mikihiko　KOBAYASHI

　　　　　　Yoshio　SAKKA

　　　　Masao　TAKEYAMA　　　　　Kohei　YAGISAWA

　　　　　　　　　　　Publisher，　Contact：

　　　　　　　　　　Hiroshi　MATSUOKA

　　　PIanning　Section，　Administration　Division

　　　　National　Research　Institute　for　Metals

2－3－12，Nakameguro，　Meguroku，　Tokyo　153，　Japan

Phone十81－3－3719－2271　　　Fax十81－3－3792－3337

　　　　　　　Copyright◎1993

　　　　　　　　　　　　by

National　Research　Institute　for　Metals

Director－General　Dr．】くazuyoshi　NII

P盛nted　by　Tokyo　Press　Co．，Ltd．

Basic　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels　for　Machine　Structural　Use

by

Satoshi　NISH：IJIMA

NRIM　Special　Report　（Technical　Report）

　　　　　　No．93－02

Contents

Abstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一．．．．．99．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．願．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ロ．ロ．．．．．．．．9畳9願．．．．．．．9．．．．．．．．．．．．匿

1．Introduction，．．．．．．．．．．．．．．．．．．噛．．．．．．．．．99畳．．願．．．．．．．．．．．．，層．．．．．．．9．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－．．．．．．．ロ．．．9．．．．．．．．．．．

2．Materials　Sampling　and　Test　Procedures．＿＿．＿．．．．＿＿＿．＿．．＿．＿＿＿．．＿．＿．．．＿＿＿＿．

　　2．1Test　Materials．．．．．＿．＿．．．＿．．．．．．．．．＿．．＿．＿＿＿．＿．＿．．．．．…．・．．．．…．・．・．．．・・…．…．．．．…．・・．．．

　　2．2Heat　Treatments．．．．．．．＿．．＿．＿．＿．．．．．．．．＿．．．．．．．．．＿．．．．．．．，．・…．．．．…・．・…・．．．・．・．…・．．．…．…・

　　2，3Test　Procedures．．．．．．＿＿．．＿．．．．．．．．．．．．＿＿．．．＿．．．＿．，．＿＿．．．．．．．．＿．．．．．．．．．．．．．．．．．．＿．＿．．＿

　　2．3．1Mechanical　Properties　Tests＿＿＿＿．．＿＿＿＿＿＿．．．＿．．＿＿＿．＿．．．＿＿．＿＿＿＿．

　　　2．3．2Fatigue　Properties　Tests＿＿＿＿＿．＿＿＿＿．．＿＿．＿．＿＿＿＿＿．．．＿＿．．．＿＿＿．．＿

　　2．4Data　Analyses＿＿．．＿．＿＿＿＿＿＿＿．．．・…・・………・．・………・………・…・…・……………・

　　2．4．1Simultaneous　Regression＿＿＿＿＿．＿＿．＿＿＿＿．．．．．＿＿＿＿．．＿．＿＿＿．．＿＿＿．．

　　2．4．2Analysis　of　5－2V　Curve．．．．．＿＿＿＿＿＿。＿＿．＿＿＿＿．．＿＿＿＿．＿＿．．＿＿＿＿＿．．．

3．Reference　Mechanical　Properties　of　JIS　Steels＿＿．．＿．．＿＿．＿＿＿＿．＿＿＿＿．＿＿．．＿＿．

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ノ　　3．1Variation　of　Properties　due　to　Heat　Treatment．＿＿＿．＿．．＿＿＿＿＿．．＿．＿＿＿．＿＿＿．

　　3．2Correlation　Between　Machanical　Properties．．．＿＿＿＿＿．＿．．＿．＿＿＿＿＿．＿．＿＿＿＿

　　　3．2．l　Monotonic　Strength　Parameters＿＿＿．．．＿＿＿＿＿＿＿．＿．＿＿＿＿．＿＿＿＿．＿．＿

　　　3．2．2Monotonic　Ductility　Parameters．．．＿＿．＿＿＿．＿．＿＿．．＿＿＿＿．＿＿．＿＿＿＿．．．＿

4．Reference　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels＿．．．．＿＿＿＿＿＿．＿＿＿＿＿＿．．．＿．＿＿＿＿＿．

　　4．1Variation　of　Fatigue　Strength　due　to　Heat　Treatment。．．．．．．．＿．＿＿．．．＿．．．．＿＿＿＿．．．．＿．

　　4．2Correlation　Between　Fatigue　Strength　and　Mechanical　Properties．．＿＿．＿．＿＿＿．．．＿．＿

　　4．3CycHc　Parameters＿．．＿．．．＿＿．＿．＿＿．．．，＿＿＿＿．．．．．＿＿＿＿＿．．．．．．．．．．＿＿＿＿．＿．．．．

5．Factors　Affecting　Fatigue　Properties．＿．＿．＿＿＿＿．＿．＿＿．＿＿．＿＿．．＿＿＿＿＿．＿．＿＿

　　5．1Quench　Hardenability　of　Steels＿＿＿＿．．＿．＿・＿＿．．＿．．．＿＿＿＿＿＿．＿＿＿＿＿．＿．。．

　　5．2Effect　of　Non－Metallic　Inclusions．＿．．．．．．．．．．．＿．．．＿．．＿．＿．．．．．＿．．．．．．．．．．．＿．．＿．．．＿．．．．．＿

6．Concluding　Remarks＿．．＿＿＿＿＿＿＿．＿．．＿＿．．＿＿．．．．．．．＿＿＿．．．．．．＿．＿＿＿＿．．．．．．＿．

Ac㎞owledgements＿＿．＿．．．＿＿＿＿＿＿．．．．．．．＿＿＿．．．一．＿．．．＿．＿．＿．＿．．．＿＿＿．．．．．．．＿＿．

References．．．．．．．＿．．．．．一一．．．．＿．＿．．．．．＿．＿．．．．．．．．．．．．＿＿．．．．，．．．．＿．．．．．．．＿．．＿．．．＿．．．＿．．．．．＿。．．．．．

　1

　2

　2

　2

　3

　5

　5

　5

　6

　6

　7

　8

　8

10

10

11

13

13

13

16

17

17

19

20

21

33