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[NRIMSR-93-02.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/d791e182-a91a-4308-8a33-237c10063c16/download)

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NISHIJIMA, Satoshi

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[Basic Fatigue Properties of JIS Steels for Machine Structural Use NRIM Special Report(Technical Report)No.93-02](https://mdr.nims.go.jp/datasets/031e0511-628c-4ba4-a4cb-5cf52ef22c7f)

## Fulltext

Basic Fatigue Properties of JIS Steels for Machine Structural Use NRIM Special Report(Technical Report)No.93-02/ 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－93－02Basic　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels　　　　for　Machine　Structural　Use　　　　　　　　　　　　　　　by　　　　　　　　　　Satoshi　NISHIJIMANRIM　Special　Repor重　（Technical　Report）　　　No．93－02　　　　　　　　　Ig93　　National　Research　Institute　for　Metals2－3－12Nakameguro，　Meguroku，　Tokyo，　JapanBasic　Fatigue　Properties　of　JIS　S毛eels　for　Machine　Structural　UsebySa重oshi　NISHIJIMANRIM　Special　Report　（Technical　Repor重）　　　　　　No．93－02ContentsAbstract＿．◎◎．．．．．．．．．，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　810101113131316171719202133NRIM　SR－93－02：B紐sic　F紐tigue　Properties　of　JIS　Steels　fbr　Machine　Structural　UsebySatoshi　NlsHIJIMA＊幽Abstract　　　　This　paper　intends　to　provide　Standard　Reference　Data　on　the　basic　high－cycle　fatiguestrengths　of　current　Japane．se　steels　and　alloys　which　are　designated　in　the　JapaneseIndustrial　Standards（JIS）and　most　commonly　used　for　mechanical　structures．　In　total　162individual　heats　of　15　differe．nt　grades　of　carbon，　low－alloy　and　stainless　steels　were　sampledfrom　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　inquench　hardenability　and　thus　to　cover　the　range　of　variations　to　be　expected　in　JISmaterialS．　　　　The　materials　were　then　heat　treated　and　fatigue　tested　at　the　National　ResearchInstitute　for　Metals（NRIM）according　to　the　standardized　proce．dures．　Fatigue　strengthswere　eヤaluated　under　rotating　bending，　reversed　torsion　and　axial　loading．　More　than　12，000standard　smooth　specimens　were　fatigue　tested　at　room　temperature　in　laboratory　air　and6675－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　onthe　microscopic　defects　and　on　the　cyclic　stress－strain　properties　are　discussed．　Primary　testdata　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∬｛MA1。　Introduct韮。臓　　The　a孟m　of　the　present　paper　is　to　provide　StandardReference　Data　on　the　basic　high－cycle　fatiguestrengths　of　current　Japanese　steels　and　al玉oys．　Thematerials　are　all　those　des1gnated　in　the　JapaneseIndustrial　Standards（JIS）and　most　commoniy　usedfor　mechaRical．structures．　The　data　cited　here　arebased　on　the　nation－wide　testing　program　to　establishStandard　Fatigue　Data　on　Engineering　Materials　inJapan1），　conducted　since　1975　at　the　National　Re－search　Institute　for　Metals（NRIM）．　　The　primary　data　from　this　program　have　beenpublished　periodically　as　NRIM　Fatigue　Data　Sheets（FDS），　and　distributed　worldwide　on　exchange　basis．It　would　be　better　to　explain　brieHy　about　the　FDSProject，　before　entering　further　in　detaiL　　Background　of　the　NRIM　FDS　goes　back　to　early　inthe　1960’s，　where　NR．IM　was　at　the　accomplishment・of　the行rst　7－year　program　of　investment　since　itsfoundat孟on．　There　was　a　keen　demand　from孟ndustriesto　establ孟sh　a　national　materials　testing　center　whichcould　supP豆y　h孟gh　quality　an（i　neutral　data　forJapanese　materials．　It　was　needed　to　help　solidifyingthe　basis　of　safe　and　reliable　use　of　Japanese　materialsfor　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　seriesof　Long－Term　Creep　Test童ng　was　at負rst　initiated　atNRIM　in　1966　using　more　than　1100　testing　machines．Another　serles　of　Fatigue　Testing　was　started　in　1975w重th　78（i縦erent　testing　facilit童es　which　have　variousload　capacities　ranging　from　50　kN　to　1．5　MN．　　Outline　of　the　NRIM　Fatigue　Data　Sheet　Programis　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　alloysThe　scope　of　the　Project　implies　establishment　ofcommon　basic　fatigue　data　referable　for　materialsfabricators　as　well　as　for　mater重als　users．　An　AdvisoryCommittee　was　settled　at　NRIM　to　reHect　opinions　ofleading　scientists　and　engineers　in　universities　andindustries　in　the　orientation　of　Project．　Three　Tech－nical　Advisory　Subcommittees　were　also　formed　toreview　in　detail　individual　test　programs　and　acquireddata　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callywith　bas孟。　high－cycle　fatigue　properties　at　roomtemperature　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　beappeared　in　the　subsequent　publications　of　NRIMSpecial　Report．　More　comprehensive　representationof　analyzed　data　in　this　paper　can　be　found　in　NRIMFDS　Technical　Reports　in∫apanese23’24）．2・Materials　Samp韮韮ng　and　Test　Procedures2．1　　Test　M3terials　　Table　l　lists　the　materials　samp韮ed　and　tested　forthe　FDS　which　are　cited　in　this　paper．　There　are　7types　of　steels，　such　as　carbon，　Mn，、Cr－Mo，　Ni－Cr，Ni－Cr－Mo　and　stainless　steels，　pertaining　to！5　classesof　steels　and　consisting　of　162　heats／lots　of　materials．　　They　were　successively　sampled　in　1975－80　fromordinary　products　of　representative　Japanese　steelmanufacturers，　as　hot　rolled　round　bars，　generally　of19－22mm　in　diameter．　There　were　a　few　exception　insize　for　some　heats　of　SNCM439　samples，　which　wereabout　50　mm　and　hot　rolled　to　size　in　NRIM．　All　ofthem　were　killed　ingot　steels　produced　by　LDconverter（LDC）or　bas董。　electric　arc（BEA）fumacesof　different　capacities，　as　indicated　in　the　table．　　The　sampling　was　carried　out　according　to　thefoHowing　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 3Tab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） HeatS25Cr35Cr45Cr55C0、25Cn．35Cn．45Cn．55CLDCIBEA　15－nOkDCIBEA　15－110kDC／BEA　l5410kDCIBEA　15－1102．5－6．3Q．5－63Q．5－6．3Q．5－6．3玉9－22P9－22P9－22P9－2211P2P1P1SMn438rMn4430．38C－15Mnn，43C－15MnLDCIBEA　IG－80kDCIBEA　10－8625－60Q．5－6519－23P9－23712SCr44G G．40C4Cr LDC〆13EA　10－80 2．5－6．5 19－22 8SCM435rCM440035C－1Cr－0．2Mon．4GC－1Cr－0．2MoLDCIBEA　3G－80kDC／BEA　10－802．5－65Q．5－6．519－22P9－2214P5SNC631 0．31G2．7N呈一〇．8Cr LDCIBEA　1（レ80 1．2－6．0 19－22 10SNCM439rNCM4470，39C4．8Ni－0．8Cr－0．2Moｿ47C－1．8Ni－0．8Cr－0．2MoBEA　　　10－80aEA　　　1〔｝一301．2づ4Q．519－22P9－2014USUS403rUS430rUS3G412CrP7CrP8Cr－8NlBEA　　　10－60aEA　　　30－60aEA　　　1〔ト602．5－5．3Q2－3．4Q．5－3419－22P9－22P9－2211X11　　　　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　madein　order　that　the　sampled　materials　would　reHect　therange　of　scatter　童n　population，　given　that　they　arespecified　by　the　chemical　composition　with　certainallowance．　More　detailed　comment　will　be　given　Iaterin　this　paper．　One　direct　example　for　explanation　isthe　case　of　carbon　steels，　where　the　range　of　carboncontent　was　divided　into　three．　This　allowed　toclassify　the　samples　from　a　same　JIS　grade　to　thosehaving　upper，　middle　and　lower　carbon　concentra－tions，　which　normally　exhibit　systematically　differenthardness　after　quenching．　　The　grades　of　steels　in　Table　l　were　selected　as　theywere　known　to　be　the　most　commonly　used　inmechan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　andalloys　which　have　to　be　considered　in　fatigue　design－ing．　Some　of　them　are　actually　teste（i　in　FDSgrogram，　as　those　of　case　hardened　steels，　spring　andtool．　steels　and　aluminum　alloys．　However，　those　datawiU　be　analyzed　and　reported　separately，　as　theirquality　and　use　are　very　different　from　the　presentones，　　Table　21ists　the　chemical　cornposition　of　each　steelby　正adle　analysis，　comparing　the　respective　JIS　re－quirement　and　the．resuhs　for　the　test　materials．　Noparticular　comment　is　necessary，　except，　perhaps，　forintentiOnally三〇Wer　COntent　Of　eXpenSive　elementSsuch　as　Mo　for　some　steels．2．2　He飢Treatments　　Test　materials　were　succeedingly　cut　into　pieces　ofabout　200　mm　ln　length　and　heat　treated　at　NRIM，　soas　to　prepare　necessary　speciments　for　each　heat／lot　ofsteels．　The　heat　treatment　was　designed　according　tothe　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　agreed4 Satoshi　NlsHIJIMA「fable　2． Chemical　composi重lon　requested　in　JIS（upper）and　the　materials　tested（10wer），　for　ladleanalysis呈n　maSS％Steei C Si Mn 100P 100S　　Ni　　　　Cr　　　Mo 100CuS25C0．22－0．28O．22－G．28G．15－0．35f．16－0320β0－0．60O．37－052≦3．0?２．6≦3、5　　　　≦0．20　　　　　≦0、20　　　　　一?２．8　　　　　≦0．G7　　　　　≦0．17　　　　　一≦30?１0S35C0．32－0．38O．32－038．G．15－035O．20－0．300．6匹0．90O．63一α81≦3．0?２．6≦3．5　　　　　≦≡0．20　　　　　≦0．20　　　　　一?３．0　　　　　≦0．G7　　　　　≦0．12　　　　　一≦30?１2S45C0．42－0．48ｿ42一α480．15－035O．20－0．270．60－0．90O．67－0．8G≦3．0?２．8≦35　　　　　≦0．20　　　　　≦0．20　　　　　一?２．3　　　　　≦0．05　　　　　≦0，12　　　　　一≦30ﾙ15S55C0．52の．58O52－0570．15－035O．21－0．320．60－0．9Gn．67－0．84≦3．0?２．4≦35　　≦0．20　　≦0．20　　一?２．6　　　　　芸≦0．06　　　　　≦0．14　　　　　一≦30?２2SMn4380．35－0．41O．34－0．400．15－0．35O．22の．271．35－1．65P．40－159≦3．0?２3≦3．0　　　　　≦0．25　　　　　…≦0．35　　　　　一?２．0　　　　　≦0，06　　　　　≦0．22　　　　　一≦30?９SMn4430．40－0．41O．4（｝一〇．460．1シ0．35O．22－0．321．35－1．65P．40－1．60≦3．0?２．7≦3．0　　　　　≦0．25　　　　　≦0．35　　　　　一?２．2　　　　　≦0．10　　　　　≦0．27　　　　　一≦3G?１GSCr440 038－0．43O．39－0．420．15－0．35O．22－0．310．60－0．85O．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?１．3SCM4350．33－0．38O33－0．380．15－0．35O．23－0．350．60－0．85O．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8SCM4400．38過．43O．38－0．430．15－035O．22－0．290．6〔レ0．85O．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?１5SNC631 027－0．35O．28－0．350．15－0．35O．23－0．310．35－0．65O．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?１3SNCM4390．36－0．43O37－0．430．15－0．35O．21－0．320．60－0．90O．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?１3SNCM4470．44尋．50O．44－G．480．15－0．35f．18－0．290．60－0．90O．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?１1SUS403　　≦G．15O．09－G．15　　≦050f．19－050　　；≦1，00O．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．！5SUS430　　≦0．12O．G6－0．10　　≦0．75f．30－0．59　　≦1．00O39－0．69≦4．0?３．9≦3．0　　　　　－　　　　　　16。0－18．0　　　　　　一?！．6　　0．20－0．35　　16。1－17．6　　0．01－0．09SUS304　　≦0．08O．05－0．08　　≦1．00O．33－0．83　　≦2．00f．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　treatmentapplied　to　the　test　materials．　As　the　result，　typical　Iowcarbon　steel　S25C　was　only　normalized，　ferriticBasic　Fatigue　PτQpertles　of　JIS　Steels　for　Machine　Structural　Use 5Tab且e　3． Kea毛tごeatme慣　temperatures　ln　。C　wlth　alr　cQoling　（AC），　waterquenching（WQ），　oil　quenchi臓g（OQ）or　water　cooling（WC）Steel Normalizing Quench呈ng Tempering30min　hold 30min　hold 60min　holdS25C 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　austeniticstainless　steel　SUS304　was　solution　treated，　as　ingeneral　usage　of　those　materials．　The　other　mediumto　high　carbon　steels　and　low　alloy　steels　werenormalized　and　quench－tempered，　with　martensiticstainless　steel　SUS403，　as　well．　　Traditional　materials　control　tests　were　conductedat　NRIM　according　to　the　respective　JIS　testingmethods：tests　for　non－metallic　inclusions，　hardnessafter　quench，　austenitic／ferritic　grain　size　number，microscopic　structure　after　heat　treatments，　etc．　　Steels　S35C，　S45C，　SMn438　and　SMn443　were　notfully　transformed　into　martensite　deep　inside　thematerials，　even　after　rapid　water　quenching，　andpresented　partly　ferritic　or　bainitic　structures．　Theother　quenched　low　alloy　steels　showed　ordinary　finetempered－martensitic　structures．　No　abnormality　wasfound　for　3　grades　of　stainless　steels．　　Austenitic　grain　size　number　was　around　8　to　10　forall　materials，　except　for　SUS304　which　revealed　4　to5．S25C　and　SUS430　presented　ferritic　grain　sizenumber　of　7　to　g　and　8　to　10，　respectively．　Allmaterials　more　or　less　exhibited　longitudinal負brousstructures　along　the　rolling　direction．　　There　microscopic　aspects　were　taken　in　considera－tion　in　the　analysis，　but　will　not　be　discussed　hereexcept　for　necessary　cases．2．3　Test　Pmcedures2．3．1Mechanic段l　Properties　Tests　　Ordinary　tensile，　impact，　and　hardness　propertieswere　determined　at　NRIM　according　to　JIS　methodsfor　every　materials　conditios，　in　order　to　obtain　basicmechanical　characteristics．　　The　specimen　for　tensi豆e　test　was　standard　cylin－drical　one　having　8　mm　in　diameter　and　40　mm　in　gagelength．　Charpy　test　specimen　was　ordinary　10　mm×10mm　rectangular　bar　having　2　mm　deep　U－orV－notches　with　root　radius　of！．000r　O．25　mm，respectively．　Vickers　hardness　was　measured　at　196　Non　Charpy　specimens　before　the　test．　Figure　l　givesdimensions　of　the　specimens．　　All　the　tests　were　replicated　for　3　specimens　per　testcondition．2．3．2　Fatigue　Proper重ies　Tests　　High－cycle　fatigue　tests　were　carried　out　under　loadcontro玉for　the　life　range　higher　than　5×104　cycles．Tests　were　conducted　by　determining∫一／＞curve　using18specimens　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　to5stress　levels　to　determine‘slope’part　or員nite豆iferegion　of　5－1＞curve，　and　around　3　more　tests　at　leastat　each　of　3　more　levels　to　evaluate　fatigue　limit　in‘horizonta1’parし　　All　tests　were　conducted　according　to　the　respective6 Satoshi　NISH獄MA140（a）｝）1）｝）1）180遭55怨1）1），）｝）1、M18x2．520050謹20P（a）蓉 2岱（b）5527．5　　275の窯＼i2NRO．25iNi45。15050㊨　　　　U－notched　　　　　　　　　　　　　　　　　V－notchedF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，　withsmooth　round　bar　specimens　of　different　shapesdepending　on　the　testing　machines．　Specimens　surfacewas　carefully　machined　to　minimize　the　effect　ofmachining　and且nished　by　Iongitudinal　polishing　with600grade　water　p1・oof　silicone　carbide　paper．　Testingmachines　were　periodically　calibrated　and　allocatedwith　statistical　care　so　as　to　eliminate　unexpected　biasin　the　resu豆ts．　　Various　testing　machines　in　the　following　are　used，with　specimens　of　a　common　test　section　havingdiarneterφ，　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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　M1．8xlF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　thematerials　conditions，　but　the　orther　tests　were　subjectto　typical　conditions　because　of　test　capability　restric－tions：torsional　fatigue　only　for　materials　of　mediumcompositions，　and　axial　fatigue　for　medium　materialswi．th　medium　heat　treatments．2．4　D滋aAnalyses　　Statistical　analyses　were　conducted　for　the　acquireddata　from　various　point　of　views．　Some　were　to伽duseful　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　describedhere，　but　two　original　methods　employed　in　this　workwill　need　to　be　explained．2・4・1　Simu糞taneous　Regression　　In　ordinary　linear　regress童Qn　problem　where　amodel　　　　　y－αλ：十わ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）Basic　Fatigue　Propertles　of　JIS　Steels　for　Machine　Structural　Use 7is　considered，κis、independent　variable　which　can　beset　exactly　at　desired　values　in　the　measurement　of　y，Asimple　example　for　explanation　would　be　theweight　of　books　for　y　and　the　number　of　pages　foα．　yis　cal正ed　as　dependent　variabie　and　subject　to　statistic－al　variation．　The　coefncientαcan　be　estimated　frommeasured　data，　by　minimizing　the　sum　of　squaredresiduals　in　yう．or．l　onκ一y　co－ordinates　the　sum　ofsquared　distances　in　the　ordinate　direction　betweenindividual　data　and　the　regressed　curve．　　SupPose　nQw　that　the　we孟ght　y　is　plotted　against　thethickness　of　bookl　asκ．　The　latter　should　containstat量stica豆error，　because　it　is　also　dependent　on　thenumber　of　pages．　In　this　case，　the　error　is　to　beconsidered　both　for　y　andκsimultaneously，　as　theyare　equally　dependent　on　the　measurement　condition．　　In　such　a　circumstance，　the　sum　of　squared　dis－tances　in　the　perpendicular　direction　from　the　curveto　each　data　point　is　to　be　minimized．　This　gives　theslope　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　thispape「・2．4．2　Analysis　of　5・1V　Curve　　Statistical　plann孟ng　of　fatigue　tests　and　ana正ysis　ofacquired　data　is　in　general　not　an　easy　problem．　　One　of　the　particularities　of　fatigue　data　is　that　itsubstantially　involves　tmncated　data．　Fatigue　test　canbe　often　suspended　at　prescribed　number　of　cycles，when　it　is　conducted　at　low　stress　levels．　The　data　iscalled“truncated”in　this　case　and　gives　informationonly　that　the　fatigue　life　is　longer　than　that　number　ofcycles．　A　rough　sketch　of　the　analysis　method　is　givenhere，　as　the　detail　was　reported　already25・26）．　　Probit　analysis　method　is　known　to　be　applied　tothose　suspended　data．　It　is　in　fact　poss圭ble　to　knowrelationship　of　the　failure　probability，ρ，　to　the　stresslevel，　3，　by　conducting　replicated　fatigue　tests　atseveral　Ievels　of∫．　Experimental　data　forρ　iscalculated　as　the　percentage　of　failed　specimens　ateach　level，　observed　before　the　predetermined　num－ber　of　cycles　for　test　truncation．　　In　the　Probit　method，　the　sets　ofρ一5　data　can　beplotted　on　the　normal　probabiiity　paper　to　be飴ed　toastraight　line，　assuming　a　normal　distribution　for　thedistribution　of　fatigue　strength．　The　mean　of　fatiguestrength　is　then　known　as　the　intersection　of　the　fittedline　andρ窺50％，　and　the　standard　deviation　as　theinverse　of　the　siope　of　Iine．　At　Ieast　two　or　more　setsof　ρ一5　0bservations　are　needed　to　eva豆uate　thedistribution，　as　the　process　requ孟res　determination　ofa　straight　line　on　the　probability　paper．　　However，　only　one　set　of　data　can　be　enough，　if　theproblem　is　to　determine　a　stra孟ght　line　at　a　givenslope．　This　is　the　case　that　p－5　data　is　analy2：ed　undergiven　standard　deviation25）．　This　method　is　in　factvery　advantageous　for　the　analys量s　of　ordinary　smallsample　5－1＞data，　as　those　data　rarely　include　enoughsuspended　data　pertaining　to　several　stress　levels．　Thequestion　is　how　to　find　the　standard　deviation　offatigue　strength．　　The　standard　devlation　can　be　approximated　by　theroot　mean　square　of　residuals　from　the薮tted　meancurve　to　the‘slope’part　of　3－N　data．　The　simul－taneous　regression　method　was　used　to盒t　the　slopepart　data，　considering　that　the　source　of　scatter　istwofold，　both　in　life　and　strength．　The　former　isintrinsic　to　the　fatigue　process　itself，　and　the正atter　isdue　to　the　assumption　that　a　same　stress　cannot　causethe　same　damage　in　different　specimens　because　ofmaterial．s　strength　variations．　An　experimental　evi－dence　supPorts　thお　hypothesis25）．　　In　the　present　paper，　a　hockey　stick　type　bi－1inear3－1＞curve　is　fitted　to　the　data　on互dg－log　coordinates　inorder　to　determine　the　parameters　characterizing　thecurve．　They　are：slope、4，　knee　point　2Vw　in　cycles，fatigue　limitσw　in　N／mm2．　The　equation　of　5一ノ＞curveis　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　averagehigh　cycle　fatigue　property　of　the　materials　at　50％offracture　probability．　Coef貸cient　of　variation　CV　infatigue　strength　can　be　calcuiated　from　the　sum　of8 Satoshi　NlsHIJIMAsquared　residuals　from　the　curve．　Example　will　beshown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　inthe　standard　method　of　statistical　fatigue　testing27）by3apan　Society　of　Mechanical　Englneers（JSME）．Howeveτthe　ac窒ual　analysis　was　not　dependent　on　thestandard，　since　the　majority　of　the　work　was　carriedout　before　the　establishment　of　JSME　standard．3．Re艶rence　Mechanical　Properties　of　JIS　Steels　　In　this　chapter　wil玉be　examined　how　the　basicmechanical　properties　vary　according　to　the　grade　ofsteels　and　following　the　heat　treatments，　and　howthey　can　be　correlated　to　each　other．3．1　Var董ation　of　Pmperties　Due　to　Heat　Treatment　　Figure　3　shows　tensile　strength　data　of　vafiousquench－tempered　steels　plotted　against　tempe血gtemperature．　All　the　data　of　3　tests　per　materialscondition　are　plotted　here．　The　band　in　each　diagramgives　95％con倉dence　intervals　of　estimates　obtainedby　ordinary　regression　analysis，　assuming　linear　reia－tions　between　strength　and　temperature　for　thesetemperature　ranges，　and　at　the　same　time，　betweenscatter　of　strength　and　temperature，　as　welL　　It　is　noted　that　the　tensile　strength　is　systematicallydecreas童ng，　together　with　its　scatter，　when　thetempering　is　conducted　at　higher　temperatures．　Simi－lar　tendency　is　observed　for　£he　other　strengthparameters，　such　as　upper　yield　strength　and／or　O．2％proof　stress，　true　fracture　strength　and　VickershardneSS24）．　　The　data　in　Fig．1is　suggesting　that　the　same　levelof　strength　could　be　attained　with　different　grades　ofsteels　by　selecting　apPropriate　tempering　tempera－tures，　while　the　scatter　within　the　steel　grade　wouldnot　be　the　same．　　Figure　4　dem6nstrates　reverse　dependence　ontempering　temperature　for　elongation，　where　thevalue　is　increasing　with　increasing　temperaure！rhetendency　is　the　same　for　the　other　ductility　para－meters，　such　as　uniform　elongation　and　reduction　inarea．　Charpy　impact　values　at　room　temperature　varyin　the　same　way，　proving　that　they　are　oftern　referredas　an　index　of　ductility　in　practice．　The　workhardening　exponent　behaves　similarly　to　ductilityparameters，　as　it　has　been　said　to　represent　theelongation　at　maximum　load　on　true　stress－straindiagram．　　The　systematic　change　in　strength　and　ductilityぐ置章乙8£留2あ2’笏o11001000900800700600　　　5001300S35C＼iこ1＼層、600S45C彗＼　　　　＼十P、120011001000900800　　500700500 600S55C＼　隔_ 、、_　　、十SMn438慈．SMn443 SUS403峯＼＼　噛　、＼・ ＼気1ミ700500 6GO 700500 600 700500 600 700600 700 800SCr440　＼_600キ蜜‡ミSCM435＼も＼700500Fig．3CM440 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2181614121086　5001412108Basic　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels　for　Mac勧ine　S之ructural　Use 9S35C十9／／600S45C妻／鍵0‡64500700500 600S55C SMn438 SMn443 SUS403’　9／，　’P’　o 　θ^．^　ρρ’9，ノ700500 600 7GO　500 600 700500 600 7006GO 700 800SCr440 SCM435／．^σ／／ 　θρ600SCM440／9ρ／十’／’SNC631 SNCM439 SNCM447，●／／　　φ@　，@ρ履 十．！富　／・／9汐 7700500　　　　600　　　700500　　　　6GO　　　700　500　　　　600　　　　700530　　　　630　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Temρering　Tem勲era田re　T（℃）　　　　Kg．4　Relation　of　elongatlonδand　temρering　temperature　T．350730530 630 730parameters　with　tempering　is　considered　to　be　relatedto　the　quench　hardenabil重ty　of　steels．　In　fact，　additionof　the　alloying　elements　such　as　Mn，　Cr　and　Niincrease　the　hardness　after　quench　with　varyingdegrees　with　their　amount．　In　other　words，　it　in－creases　the　strength　parameters　and　decreases　theductility　　parameters．　This　hardening　　effeα　　isweakened　by　tempering　with　greater　extent　when　thetempering　is　performed　at　higher　temperatures，　re－sulting　the　decrease　in　scatter　between　steels．　　It　can　also　be　seen　in　Fig．4that　the　change　inscatter　of　elongation　associated　with　temperingtemperature　is　not　unique　for　different　steels．　Itdecreases　as　temperature　increases　for　general　cases，but　increases　obviously　for　steels　SCM435　andSCM440，　in　contrast　to　the　others．｝iowever，　thereduction　in　area　for　the　same　steels　revealed　decreas－ing　scatters　w貢h　increasing　temperature，　as　in　generalsteelS24）．　　The　increasing　scatter　with　enhanced　tempering，observed　for　the　elongation　of　SCM　steels，　can　not　beexplained　by　the　general　trend　of　quench－tempering．Similar　abnormal　trend　was　found　also　for　truefracture　strength　and　Charpy　V－notch　impact　valuefor　the　same　SCM　steels．　It　will　need　further　study　to》30G圏盤250謹選竈20G養＞150100ム885℃nQrmalizedo550℃tempercd　after　quencho6000C　tempered　after　quench◇瓢蓋empe「ed磨te「・目　　　　　　　　　　　B・・日　。韻　　　　　　　　B。　　　oo日　日　　　日日88　　　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　canseemingly　be　related　to　the　instability　at　fracture　forthat　type　of　steels．　　Figure　5　shows　typica豆dependence　of　Vickershardness，　Hγ，　on　their　carbon　content，　C％，　forcarbon　steels．　The　95％confidence　bands　in　the　figurewere　traced　after　regression　analysis，　assuming　amathematical　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　areconstants．10 Satoshi　NIS田」まMA　　It　would　be　self－understanding　that　the　hardness　isincreasing　with　carbon　contents　for　quench－temperedsteels，　as£he　quench　hardenability　is　directly　re豆atedto　the　carbon　contents．　Hardness　is　also　increasing　fornormalized　steels，　as　the　amount　of　pearlitic　structureis　increasing　with　carbon　contents．　The　figure　allowsto　estimate　the　hardness　range　of　other　classes　ofsteels　no乞tested　in　the　program，　such　as　S43C　or　S48Csteels，　having　O．40－0．46C　and　O．45－0．51C，　respec－tively。　　Quite　similar　results　were　obtained　for　the　otherstrength　parameters　as　yield　and　tensile　strengths　andcontrary　results　for　the　ductility　parameters　as　elonga－tion　and　reduction　in　area24）．　　Adetailed　list　of　statistically　analyzed　results　w韮l　befound　in　Appendix．3．2　Corre藍田ion君etween　Mechanlc翫l　Propertles　　It　is　empirically　known　that　good　correlation　iso負en　found　between　different　mechanical　propertiesof　metallic　materials，　as　for　example　the　one　betweentensile　strength　and　hardness，　In　some　circumstances，the　mechanical　property　is　said　to　be　estimatedsatisfactorily　in　an　engineering　sense　from　basicmaterials　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　applicationof　Ioad　are　oftern　called‘monotonic’properties　todistinguish　them　from‘cyclic’ones　obtained　underrepeated　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　fracturestrength，　an（i　Vickers　hardness．　Statistical　analyseswere　carried　out　to　find　significant　correlations　be－tween　them，　and　some　typical　ones　wiU　be　displayedin　the　following　figures．　　In　each　figure　the　95％confidence　bands　are　shownfor　of　estimates　obtained　by　the　simultaneous　regres－sion　method　explained　above．　The　analysis　wasconducted　on　lo9－10g　coordinates　by　changing　thematerials　grouping　and　the　results　presenting　max－imum　coverage　was　shown　in　the　figure．　　Figure　6　shows　typical　dependence　of　O．2％proofstress　on　tensile　strength．　It　is　interesting　t（）note　thatρE…讐乞　禦沼巴あち2窪12001000800600400200÷　S25C・｝　　S35C．　S45C，　S55C　　SMn438，　SMn443・｛　　SCr440．　SCM435．　SCM440　　SNC631，SNCM439，　SNCM447△　SUS304▽　　SUS430　　　　　　　　　　　0◇　SUS403　　　　　　　　　　　　　　　　　　口　　　　　　　　　　　　　　　　　　εoo　　　　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ζ2500200015001000500▽　△込念ム◇口＋　S25Cロ｝S35C．　S45C，　S55C　lSM目438、　SMn443o　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　steelsbehave　quite　similarly，　together　with　13Cr　stainlesssteels　SUS403，　as　they　all　have　high－temperaturetempered　martensitic（HTTM）structures．　Anothergrouping　is　poss孟ble　for　normalized　low　carbon　stee｝sS25C　having　ferrite－pearlite　（FIP）　structures　andannealed　17Cr　stainless　steels　SUS430　having　ferriticstructures，　Fig．6，　while　they　are　tentatively　incorpo－rated　in　the　HTTM　group．　The　third　group　is　solutiontreated　18Cr－8Ni　stainless　steels　SUS304　with　austeni－tlc　structures．　　Figures　7　and　8　reveal　similar　dependence　of　othermonotonic　properties　on　tensile　strength／rrue　frac－ture　strength　in　Fig．7is　considered　to　be　the　Iimitingproperty　of　the　matrix　at　severely　deformed　state，whereas　Vickers　hardness　in　Fig．8　refiects　theresistance　of　matrix　at　local　deformation．　HTTMBaslc　Fatigue　Pro麹erties　of　JIS　Steels　for　Machlne　Structural　Use 11400350300250200150100＋　S25C司　S35C，　S45C，　S55C　SMn438，　SMn443・｛　　SCr44｛》．　SCM435．　SCM44〔｝　　SNC631．SNCM439、　SNCM447ム　　SUS3〔，4V　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2G0◇う司・1含◇S25CS35C．　S45C，　SS5CSMn438．　SMn443SCr44｛〕，　SCM435．SCM440SNC631．SNCM439．・SNCM447層目S304SUS431⊃SUS403o　　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〕8006〔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　HγFig・9　　RLelatio翻of　G．2％proof　stressσヒ〕．2　to　Vまckers　hardness　　　　　∫ノγ．908070605040サ考腐ASUS3｛｝4VSUS43（⊃◇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　thegrouping　of　F／P　materials　is　not　unique．　The　behaviorof　FIP　materials　seems　to　be　dependent　on　the　amountof　plastic　deformation　which　is　brought　about　whenthe　property　in　question　is　measured．　　In　Fig．9where　proof　stress　and　Vickers　hardnessare　correlated，　the　group　FIP　is　closer　to　the　othergroups，　the　reason　being　assumed　that　the　twoproperties　are　determined　both　at　relatively　smallPlastic　strains．　　For　austenitic　stainless　steels　the　behavior　is　be－lieved　to　be　more　deformation　sensit玉ve　than　FIPsteels．　They　are　character童zed　with　the　lowest　proofstresses　and　the　highest　true　fracture　strengths　formaterials　of　same　strength　levels，　as　can　be　seen　inFigs．7　and　8，　implying　their　pronounced　workhardenability．　The　ratio　of　tensile　strength　in　N／mm2　to　Vickershardness，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　Parameters2．913．123，444．00　　Flgures　iO　to　12　show　typical　monotonic　ducti三ityparameters　obtained　from　tensile　test．　They　are　alldecreasing　with　increasing　strength，　but　in　variousWayS　frOm　CaSe　tO　CaSe．　　The　relationship　between　elongation　and　tensilestrengt葦｝，　Fig．10，　seems　to　be　unique　for　differentmicrostructural　groups　of　steels，　except　for　austeniticsteels．　However，　the　grouping　becomes　far　complexwhen　reduction　in　area　is　plotted　against　tensile12 Satoshi　NISHIJIMA0．35　　0．31｝二二・・25ぎ〔〕．20’≡名濤0．15着。．10汐0．050葎十▽￥△SUS3〔．，4▽SUS43（．｝◇　SUS403慶△9△＋S25C。lS35C・S45C・S55CiSMn438．　SMn443・｛　SCr440，　SCM435，　SCM440　SNC631．SNCM439．　SNCM447◇8巳　邑　　・％oo　　　　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　≧0300．250．200．．裏50．100．05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｛｝4v　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　　1000＋　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⊃　　　502・・簿　◇◇◇　　　　　　Q　◇　　o　　oo　　8。。o。　　禽　　　　　留＆o日。ロSMn438，　SMn443　SCr440．　SCM435，SCM440・｛　SNC631，SNCM439、　SNCM447　SUS4〔〕3qσoooOo（6oF藍9．13o　　　　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　sameway・　　It　is　considered　that　the　correlation　between　prop－erties　is　in　principle　different　for　different　microstruc－tures　for　those　highly　deformed　fanges．　On　thecontrary，　the　work　hardening　exponent　which　wasdeduced　for　p藍astic　deformations　ranges　of　2－5％forHTTM　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　elongationbetween　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　isnear　O．9，｝｛町M　carbon　and　low　alloy　steels　thelowest　with　the　ratio　less　than　O．5，　and　ferritic　steelsbetween　the　two．　　Figure　14　correlates　work　hardening　exponent　ofdifferent　groups　of　steels　with　yield　ratio．　This　can　beunderstood　that　the　relative　stress　increm．ent　fromyield　to　ultimate　tensile　strengths，　（0拾一〇b．2）／σ盆，　ismore　directly　related　to　the　work　hardening．　It　isobserved　only　in　this負gure　that　martensitic　stainlesssteels　SUS403　show　different　response　from　the　otherHTTM　steels．　　Figure　15　represents　relation　of　Charpy　impactvalues　to　tensile　strength　for　HTTM　low　alloy　steels．U－notched　specimens　are　generally　used　in　JIS　for　lowalloy　steels，　whi．le　for　carbon　steels　are　specified　onlywith　V－notched　specimens．　The　results　for　HTTMcarbon　steels　are　not　represented　here　but　quitesimilar　to　those　in　Fig．15．　　There　is　no　substantial　difference　between　theBasic　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels　for　Machine　Stmctural　Use 13ρ300塁言250葦…昼15・ξ…150　　　0ロSMn438，　SMn443　SCr440，　SCM435．　SCM440・｛　SNC63i．SNCM439，　SNCM447o　　　む。　。亀。。o0　　　　　　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8007GOゆ∈遅600とご沼巴あ500F藍9」6400SCM440600。C芝empcredRotating　Bendlng十十十＋＋÷ @＋調…5慮÷　　　柵　　　　　　　十十十　　　十　　　十　十十十十トシ25166工6十　　胴レ　2807G6050350　　　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3002502001501ooOSMn438．　SMn443・｝　SCr440．　SCM435．　SCM44〔｝　SNC631，SNCM439、　SNCM447◇　　SUS403日。δ口oo・・。　　・。魯。　　　　Φ　　80oo・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　atroom　temperature　can　be　directly　correlated　to　thereduction　in　area，　independent　to　the　classes　ofHTTM　steels．　This　explains　why　the　impact　value　isoften　referred　to　evaluate　monotonic　ductility　of　theengineering　materiaiS．4．　Ref¢rence　Fat韮gue　Properties　of　JIS　Stee韮s　　Figure！8　shows　a頁example　of　5－2＞data　obtainedfor　SCM440　steels　tempered　at　6000C　after　normaliz－ing　and　quenching．　Curves　represent，　from　Iower　toupper，　responses　at　10，　50　and　90％　　of　failureprobabilities，　respectively，　obta量ned　after　the　analysisby　the　bi－linear　curve　fitting　explained　above．　Thereare　in　total　303　data　points　pertaining　to　15　differentheats，　which　are　collectively　analyzed　in　this　case．　　Analysis　was　of　course　made　for　each　set　ofindividua豆heat，　but　the　results　are　not　given　here．There　have　been　found　some　interestlng　statisticaItrends，ミuch　as　the　slope　of　5一ハ1　curve　increases　andthe　k：nee　point　decreases，　with　increasing　materialsstrength，　Details　can　be　found　in　a　separate　report25），and　are　not　described　here。　　Afull　list　of　analyzed　data　will　be　given　inAppendix　for　information．　It　gives　5－！＞curve　para－meters　for　each　grade　of　steels　under　different董oadcond量tions．5－1＞curves　are　analysed　for　the　plot　onordinary　stress　scale　and　for　normalized　stress　scalesboth　by　tensile　strength　and　Vickers　hardness　as　we1L4．1　Variation　of　F劉tigue　Strength　due　to　He滋Treat－ment　　Figure　19　shows　the　variation　of　fatigue　propertiesunder　rotating　bending　determined　at　each　materialsconditions　in　this　work．　The　results　for　S25C　andSUS304　are　not　given　here　and　can　be　found　inAppendix．　As　far　as　the　fatigue　limit　is　concerned，　itrevealed　very　similar　dependence　on　temperingtemperature　to　the　monotonic　strength　parametersshown　earlier：it　was　decreasing　w童th　its　scatter　withlncreaslng　temperature・　　The　dependence　on　tempering　temperature　wasgenerally　the　same　for　fatigue　strengths　under　torsion－al　and　axial　loading．　They　were　also　found　to　becorrelated　to　the　carbon　content　in　the　same　way　as14 Satosh呈NISHIJIMAρ蓬笙乞ζbタ．蟹岳’コ雲．聾琶匹bD，頸でoq⇒の．頸罵ぢ55050G450400350十S35C30禦0〔〕650600｝S45C‡鋒／700500津 S55C季＼＼藁SMn438十≠＼　　千‡＼‡＋‡＼　　野口十も、季‡　’SMn443‡＼÷　’＼＋十毒600SUS403嚇達　　十6GO600550500450400圭＼700500 600 700500SCr440＋捧，鴨、50G 600SCM435峯＼　　　竃十．＼藝F藍9．19津　＼CM440訟。、、o600 700500 700600 70G 800SNC631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600b’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，　S55CSMn438，　SMn443SCr440，　SCM435．　SCM440SNC631、SNCM439，　SNCM447SUS304SUS430SしFS4（．〕3　　　　　　　　◇贈細oo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5004003〔．｝02〔｝0100＋　S25C・｛§認醜緒魁・｝　SCr44〔1、　SCM435．　SCM440　SNC631，SNCM439，　SNCM447△　SUS304▽　SUS430◇SUS403　　　　　　　　　　　　　口評口津／ぜ胆。鯨蹄諦。oFig．21400　　　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　fatiguestrength　behave　substantially　in　the　similar　way　to　themonotonic　strength　parameters，4．2　Correlation　8etween　F飢igue　Stre盤gth　3ndMech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（lerrotating　bending　to　tensile　strength　of　all　the　materialsteste（墨．　There　is　c豆ear　dependence　on　the　microstruc－tures：HTTM　carbon　and　low　alloy　steels　are　all　in　aband　where　mean　coefncient　of　proportionality　isO．542with　standard　deviation　of　O．0233．　S25C　steelswith　F／P　structure　and　SUS304　at　austenitic　structureare　placed　at　the　bottom，with　the　mean　coefficient　ofO．496and　O．492，　respectively，　and　ferritic　SUS430steels　at　the　highest，　with　O．611．　　Similar　relations　are　obtained　for　fatigue　limitsunder　reversed　torsion，　Fig．21，　and　under　axialloading　at　reversed　tension－compression　and　at　repe－ated　tension，　Figs．22　and　23，　respectively．　The　rangeof　scatter　was　not　shown　in　these　figures　except　forBasic　Fadgue　Propertles　of　JIS　Steels　for　Machlne　Structural　Use 15　　ρ　　塁　　喜都響喜喜幽7006GO500400300200＋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S25CS35C，　S45C，　S55CSMn438，　SMn443SCr44G．　SCM435．　SCM440SNC631，SNCM439，　SNCM447SUS304SUS430SUS403o　　　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5004003002001（瓶v▽塾＋△口。口叱諮。oo　　　　　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300200100十・｛・1S25CS35C，　S45C，　S55CSMn438，　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　smallfOr　the　OtherS．　The　relatiOn　iS　alWayS　in　the　Sametendency　as　seen　in　Fig．20，　suggesting　systematicrelat量ons　between　fatigue　strengths　under　differentloading　con（韮itions．　　The　results　shown　above　imply　that　the　fatigue　limitcan　be　pred童cted　frorn　tensile　strength　of　the　mate－rials．　It　should　be　noted　however　that　the　tensilestrength　given　in　ordinary　mill　sheet　is　not　to　besimply　used　for　the　prediction，　The　mill　sheet　reportsgenerally　the　chemical　composition　and　typicaImechaRical　properties　on　test　coupons，　whose　s孟zeand　heat　treatment　conditions　may　not　be　the　same　asthose　for　the　actua互situat孟on．　　Figure　24　gives　the　relation　of　fatigue　l孟mit　underrotating　be鍛ding　and　Vickers　hardness．　The　correla－tion　is　excellent　in　this　case，　with　negligible　differencebetween　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　standarderroL　This　error　corresponds　to　the　coef負cient　ofvariation　of　454％　in　σwb，　telling　that　the　95％con且dence　interval　for　the　estimate　is　8．9％　for　allmaterials　in　this　case．　　Similar　relation　is　found　for　the　other　fatiguestrengths，　but　with　some　dependence　on　rnicrostτuc－tures．　In　gase　of　HTTM　steels，　the　following　ratios　toHy　may　be　used　for　rough　estimation　of　fatiguestrengths：　　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　　400300200く・・1・｛△▽◇S25CS35C、　S45C．　S55CSMn438，　SMn443SCr440，　SCM435，　SCM440SNC63ユ．SNCM439，　SNCM447SUS3｛〕4SUS430SUS403ノ〆【】勉的♂　　　θo　o　　oooo　　　　　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8006004002000Fatiguc　Limit　Lineこ＼ミ　　’　　　　　　　　、　、　　　　　　　　　　　　800　　　　　　　　　　700　　　　　　　490＋　S25C・l　S35C，　S45C，　S55C　SMn438，　SMn443。｛△▽《〉gOO　1000SCr4401　SCM435，SCM440SNC631，SNCM439，　SNCM447SUS304SUS430SUS403　　Tensile　Strength　　1100N／mm2Yield　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5004003002001oo琴＋口口口・移。　El◇　　　　　　　。o　　　　　庵8も　　。、盛口　　　　Qロ　ロoo＋　S25C　lS35C・S45C、S55COiSMn438．　SMn443。i　　SCr44〔｝，　SCM435．SCM440　　SNC631．SNCM439、　SNCM447△　SUS304▽　SUS43〔｝◇　 SUS4〔⊃3200　　　　　　　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．800ρ已　600葺、）省4GOヨ＝鳥厳く　　200認臼あFatiguc　Limit　LineにFig．2700、、’、黶@200140、250＋　S25C・l　　S35C．　S45C，　S55C　　SMn438．　SMn443　　SCr440，　SCM435，　SCM440・l　　SNC63玉．SNCM439．　SNCM447ム　SUS304▽　SUS430◇　SUS403　　　　Vickers　Hardness300　　　350Yield　Limlt　LlneEig．29　　　200　　　　　　40G　　　　　　600　　　　　800　　　　　．1000　　　　　1200　　　　　　　　　Mea轟Stressσ血（N／mm2）Fatlgue　llm呈t　diagram　relating　amplitudeσゑand　meanσ血of　materials　at　dlfferent　hardness　levels．verse（至tension－compression　are　plotte（i　in　Figs．25　and26，　respectively，　against　rotating　bending　fatiguestrength．　Here　again　the　behabior　is　slightly　differe慌for　steels　with　di£ferent　microstructures．　　Figure　27　gives　the　relation　between　fatigurestrengths　under　repeated　tension　and　under　reversedtenslon－compresslon．　A　general　ratio　of　O．78　is　foun（ifor　HTTM　steels　of　higher　strengths，　while　it　isvariable　for　steels　of　lower　strengths　and　higherductilities，　　The　same　data　is　expressed　as　Haigh’s　diagram，Fig．28，in　relation　of　amplitude　to　mean　stress　of　fatiguelimit　for　different　strength　levels　of　steels．　In　thisdiagram，　fatigue　limit　hnes　are　combined　to　yield　limitlines，　indica重ing之hat　the　materials　can　be　used　withoutfailure　in　zones　under　each　curve．　The　lowest　curvelabeled　490　N／mm2　in　tensile　strength　represents　thetrend　for　S25C　steels．　　Figure　29　is．　again　the　same　data　but　expressed　fofdifferent　hardness　levels　of　steels．　　The　slope　of　fatigue　limit　lines　for　HTTM　steels　isO．267　0n　average．　　It　is　to　note　here　that　the　austenitic　stainless　steelSUS304　can　be　heated－up　when　cyclically　Ioaded　athigh　frequencies．　The　fatigue　data　refered　above　wasobtained　at　enough　low　cyclic　rates　to　keep　specimensat　r・・m　temperature28）．4．3　Cychc　Parameters　　In　parallel　to　the　high－cycle　fatigue　tests　for　FDSprogram，　strain－controled　low－cycle　fatigue　propertywas　investigated　for　some　materials　conditions29）．　Theresults　were　not　included　in　the　referred　FDS　as　the　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，Basic　Fatigue　Propertles　of　JIS　Steels　for　Machine　Structuτal　Use 17ρ霞躍≧憶召む器bの逗、2・裁鼠Q8006004002000÷　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　　09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　prehminarydata　for　the　succeeding　serles　of　FDS　program．　Morecomprehensive　data　can　be　found孟n　other　FDSpublication17）一22），　which　w孟ll　be　subject　to　anotherFDS　TechnicaI　Documents　in　preparation．　　It　is　already　known　that　the　cyclic　stress－strainrelationship　in　low－cycle　regime　is　of　substantialimportance　to　characterize　fatigue　of　materials．　Infact，　well－annealed　materials　is　easy　to　be　deformed，as　the　dislocation　density　is　low　in　the　matrix．　By　theapPlication　of　cyclic　strains，　the　density　is　increased　inmatrix　and　stabilized　at　a　state　reHecting　the　range　ofstrains．　The　materials　is　then　cyclicaHy　hardened　to　adegree　characteristic　to　the　dislocation　structures．　　On　the　contrary，　apPlication　of　cyclic　strains　candecrease　the　dislocation　density，　when　it　was　initiallyat　very　high　stages　as　in　quenched　or　severelycold－worked　materials．The　materials　is　then　cyclicallysoftened．　The　stable　densities　of　dis夏ocations　in　bothcases　are　characteristic　to　the　strain　range，　andparticularly　to　the　metallurgical　structure　of　materials．The　stress－strain　relationship　of　cyclically　stabilizedmaterials　ls　therefore　a　key　property　reHecting　thedislocation　mobility　in　matrix，　and　thus　the　fatiguebehavior　of　the　materials．　　St「ess－strain　response　of　cyclically　stabilized　mate＿rials　is　determined　by　the　incremental　step　test　in　thepresent　paper．　Mateials，　experimental　conditions　andana玉yzed　results　are　reported　in　an　earlier　paper29）．Here　wi玉l　be　discussed　only　about　the　relationshipbetween　fatigue　strength　and　cyclic　yield　strength，σyc，de行ned　as　O．2％offset　stress　on　the　stress－strain　curveat　cyclically　stabilized　state．　　Figure　30　shows　first　the　relatlon　of　cyclic　yieldstrength　to　tensile　strength　of　test　materials．　Cyclicyield　was　determined　only　for　materlals　conditionswhere　axial　fatigue　properties　were　investigated．　Asseen　in　the　盒gure，　there　is　a　proportional　re董ationbetween　the　two　as　a　whole．　In　closer　view，　however，the　coef費cient　of　proportionality童s　somewhat　higherfor　three　stainless　steels，詑．　ferritlc　SUS430，　austeniticSUS304，　and　martensitic　SUS403，　than　the　otherHTTM　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　systematicallylower　than　the　cyclic　yield　strength　with　varyingdegrees　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，　thatthe　cyclic　yield　strength　is　dependent　on　the　monoto－nic　tensile　strength，　and　that　the　fatigue　strength　isdetermined　by　the　cyclic　yield　strength，　are　cons孟一dered　to　be　the　cause　of　many　correlations　betweeHdifferent　monQton孟。　and　cycl孟。　properties．5。　Factors　Affect韮聡g　Fatig聡e　Propert韮esHere　w圭ll　be　discussed　two　important　factors　which18 Satoshi　N王sHIJIMAoften　de蝕itively　affect　fatigue　properties　of　mate－rials．　One　is毛he　chemical　composition　governing　thehardness　after　quench，　and　therefore　de触ing　mecha－nical　properties　of　HTTM　s乾tels．　The　other　is　thepresence　of　non－meta且ic　inclusions　in　the　matrixwhich　provides　the　initiation　site　of　fatigue　cracksthrough　stress　concentration　effect．5．】L　Quench　Hardenability　of　Steels　　The　hardness　of　a　steel　after　quench　is　basica11yde負ned　by　lts　chemical　composition．　Higher　contentsof　carbon，　chromium，　nickel，　etc，，　are　favorable　forquench　hardening．　It　is　also　de負nitive玉y　affected　bythe　cooling　rate　a毛the　quench，　More　the　cooling　rateis　fast，　rnore　the　hardening　is　effective，　in　general．The　core　part　of　thick　materials　is　often　found　to　benot　perfectly　hardened　even　by　rapid　cooling．　This　isknown　as　the　mass　effect　in　quenching，　　The　quench　hardenabiHty　can　be　expressed　by　anindex　Z）1　caUed　ideal　critical　diameter，　It　is　animaginary　size　of　cylindrical　specimen，　having　lengtha£4times　of　its　diameter，　presenting　a　core　structurewith　50％martensite　by　an　ideal　quenching　at　enoughhigh　cooling　rate　at　materials　surf孕ce．　The　idealcritical　diameter　is　one　o負he　parameters　intrinsic　tothe　materials　quality　and　independent　of　its　size　andquenching　conditions．　　Ideal　critical　diameter　of　low　alloy　steels　can　bepredicted　in　general　by　the　primary　austenite　grainsize　number　GS，　carbon　content　C，　and　hardenabilitycoef負cient　f（．）of　each　element　in　the　steel．　Note　thatthe　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≦2．80where　the　amount　of　alloy童ng　element　is　evaluated　inmass％．Factors　in　each　equation　of　the　hardenabilitycoef負cient　are　derived　by　least　squares且tting　of　datain　the　table　A30f　ASTM　A255　standard30）．　　Table　4　compares　typical　values　of　the　ideal　criticalTab且e　4．　Ideal　Cr圭tical　Diameter　for　Low　Alloy　Steels　TestedSteeI Typ圭cal　cQmposition　　　　　DI （mm）S25C 025C 4S35C 0．35C 5S45C 0．45C 5S55C G55C 6SMn438 038C－15Mn 35SMn443 0．43C－15Mn 37SCr440 0．40C－1Cr 72SCM435 0．35C－1Cr－0．2Mo 98SCM440 0．40C－1Cr－0．2Mo 110SNC631 0．31C－2．7Ni－G．8Cr 78SNCM439 G．39G1．8Nl－0．8Cr－0．2Mo 150SNCM447 0，47C－1．8Ni－0．8Cr－0．2Mo 165800ミ600塗茎量曇400200　　　　　　　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．　Grainsize　number　GS　is　assumed　constant　for　si．mplicity　andset　as　GS＝8．　It　is　clear　that　the　carbon　steels　are　farinferior　to　the　other　low　alloy　steels，　while　SNCMsteels　are　superior，　in　the　ideal　critical　diameter．　It　isto　note　that　this　table　gives　only　an　information　tounderstand　general　trend　of　quench　hardenability　fordifferent　steels　and　does　not　provide　quantitativeindex　allowing　to　predict　their賑ardness．　　Figure　32　shows，　as　an　example，　the　actual　situationfor　three　grades　of　steels　in　the　present　work．　It　showsVickers　hardness　distributions　of　steels　after　qugnchdetermined　along　an　ax童s　perpendicular　to　and　atmid－length　of　the　cylindrical　bar　stock　of　200　mmlong，　Carbon　steel　S35C　and　Cr－Mo　steel　SCM　435reveal　a　same　high　hardness　at　the　surface，　as　theyhε≒ve　sarne　carbon　content　of　O・35％，　but　presentBasic　Fatigロe　Properties　Qf　JIS　Stee互s　for　Machine　Structural　Usedifferent　lower　hardness　values　near　the　centeraccording　to　their　ideal　critical　diameters．　Anothersteel　SCM440，　containing　O．40％of　carbon，　gives　ahigher　and　nat　hardness　distribution，　proving　itshigher　carbon　content　and　therefore　larger　idealcritical　diameter．　　The　different　hardness　after　quench　is　in　generalinherited　after　tempering，．　and　thus　causes　differencein　mechanical　properties．　In　the　present　work，　thegrain　size　was　not　greatly　different　between　testmaterials　regardless　of　steel　grades　and　heats／lotsfrom　different　companies，　as　described　earlier　in　2．2．The　heat－to－heat　variation　of　quench　hardenabilitywas　found　dependent　almost　on　the　variation　in　thecontent　of　carbon　and　other　alloying　elements．　　It　would　not　become　possible，　however，　to　predictfinal　mechanical　properties　only　from　the　chemicalcomposition，　because．　there　are　still　many　otherinHuencing　factors，　such　as　size　and　surface　conditionswhich　also　affect　the　cooling　rate．　The　problem　isparticularly　complex　for　the　fatigue　performance，which　could　definitely　be　changed　by　the　presence　ofnon一肌etallic　inclusions，　as　described　next．5．2　Ef6ect　of　Non・Metallic　Inclusions　　As　shown　earlier　in　4．2，．　fatigue　str．ength　increasesin　general　with　increasing　monotonic　strength，　inapProximately　proportional　way．　However，　by　morecareful　observation，　the　scatter　of　fatigue．strength　atgiven　monotonic　strength　is　found　to　be　asymmetric，as　can　be　seen　for　example　in　the　relation　of　fatiguelimit　to　hardness，　Fig，24．　There　are　more　data　lying191ower　outside．　of　the　confidence　band．　The　reason　forthis　occasional　drop　in　fatigue　strength　of　someheats／lots　is　explained．by　the　harmful　effect　ofnOn－metalliC　inCIUSiOnS．　　In　fact，　special　steels　as　investigated　in　this　FDSprogram　contain　generally　small　amount　of　non－metallic　inclusions．　Type，　size　and　quantity　of　non－metallic　inclusions　are　variable　according　to　the　steelmaking　process　and　steel　grades．　The　presence　ofinclusions　is　in　principle　harmful　especially　for　high－cycle　fatigue　performance，　as　they　can　be　the　initia－tion　source　of　fatigue　cracks　through　their　stressconcentration　eff6ct．　　Photo　l　is　a　typical　example　of　fatigue　crackinitiated　at　a　non－metallic　inclusion．　It　shows　thefracture　surface　of　rotating　bending　fatigue　specimenof　SMn438　steel　tested　at　400　N／mm2　and　failed　at3．46×105cycles．　On　low　magnification　view　at　theleft，　radial　lines－like　feature　tells　that　the　fractureinitiated　from　a　defect　at　the　top　surface　of　thespecimen；at　high　magnification　on　the　right，　thisdefect　is　found　to　be　a　globular　composite　ofnOn－metalliC　inCIUSiOnS．　　For　carbon　and　low　alloy　steels　tested　in　thisprogram，　the　nQn－metallic　inclusions　found　at　theorigin　of　fatigue　fracture　are　found　normally　as　theglobular　mixture　of　oxides　of　Al，　Si　and　Ca．，　and　othercompounds　such　as　MnS．　These　elements　are　consi－dered　to　have　come　into　the　steel　during　steel　makingprocess，　as　they　are　used　as　de－oxidation　agents　or　forrefractory　materials．野響町己．．汐F．．．．叩．．．．■．：．甲－．．．．．．’一’．．．．麟．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　L100μm　　　　　　　　　　　　　　ト一且10μmPhoto．1　Typical　fractogr駐phy　showing　non－nletallic　inclusion　at　fatigue　crack　initiation　site．20 Sa宅oshi　NlsHIJIMA1．9亀　1・8蚤b一ヨ　1．7ぎ2あ　　1．6呂艶’捲賑L5蜜量髭1・4L3●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　35boSMn438，　SMn443●　SNC631画趣言竈。き　　　　　　　　　　　　　　つウ　　　　　　　　　　　　無縫　　　　　　　　　　　　o瀦←　　　　　　　　　　　　　　■　　、Regressedresults　Hv　230　　　　290　　　350、　　、　　、、、　o　　　　、、　o　　　　　、　　　　230　　　　290Estimated　fesultsF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　relativefatigue　strength　is　decreasing　with　increasing　size　andnumber　of　these　non－metallic　particles．　In　v孟ew　of倉且ding　quantitative　lnformation，　an　extensive　SEManalysis　was　conducted　on　the　failed　specimens　ofvar孟ous　steel　grades　tested　at　low　stress　levels　underrotat藍ng　bending．　　F量gure　33　shows　the　results　by　plotting　relativefatigue　strength　to　V孟ckers　hardness　against　defectsize31）．　Here　the　defect　size　is　evaluated　by　averagingthe　largest　three　diameters　of　non－metallic孟nclusionsfound　for　a　given　heat／lot　of　steel　resgardless　oftempering　temperatures．　This　is　because　the　size　ofinclus孟ons　contained　in　a　specimen　should　vary　bychance，　whereas　the　fatigue　l童mit　is　determined　withseveral　specimens　as　an　averaged　behavior．　The　datais　plotted　tentatively　at　20μm　position，　for　steelsrevealing　no　inclus重on　at　crack　init玉ation　site，　　The　relative　fatigue　strength　is　found　to　be　1．707　asmean　for　steels　without　inclusions，　and　with　O。038　asits　standard　deviation．　For　horizontal　part　of　the　datain　the　hgure，　solid　and　broken　Hnes　are　traced　usingthese　data　without　inclusion，　representing　mean　and95％　con負dence　intervals，　respectively，　It　can　bejudge（i　that　the　dec畜ease　of　strength　begins　at　the　sizeof　45μm．　The　inclined　solid　and　broken　lines　areobtained　by　multi－variables　analysis　of　data　beyond　45　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ノμm，by　pooling　them　into　three　groups　according　toVickers　hardness　of　mater孟als，　as　below　260，　above．320，and　in　between，　Hardness　values　of　230，290　and350are　labeled　to　each豆ines　to　represent　the　three9「oups・　　Dash－dotted　lines　in　the負gure　are　the　predictionsby　linear　fracture　mechanics　theory　assuming　ahardness　dependence　of　fatigue　threshold31）．　Theagreement　of　prediction　to　observation　is　not　satisfac－tory，　because　of　the　incertitude　of　the　hardnessdependence　of　threshold　data　use（i　in　the　analysis．Similar　analyses　have　been　attempted　since　then　bydifferent　authors　giving　substantially　the　same　trends．　　It重s　also　to　be　noted　that　the　steel　SNC631　showsobviously　a　higher　fatigue　strength　in　Fig．33．　Thissteel　has　nominal　composition　of　O．31C－2．7Ni－0．8Crand　presents　a　better　quench　hardenability　as　com－pared　to　the　other　steels　at　the　same　carbon　contentlevel．　　NOn－metalliC　inCIUSiOnS　in　SteelS　are　generallyevaluated　by　a　microscopic　test　method　in　JIS．　Themethod　is　in　principle　the　area　proport孟on　counting　ona　metallurgical　section　of　samples．　Inclusions　areclassified　in　three　categories：type　A　for　thosedeformed　by　plastic　work　such　as　sul且de　or　silicate，type　B　for　those　appearing　in　discontinuous　arrayslike　alumina，　and　type　C　for　those　found　isolated　as　incase　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　threetypes．　No　correlation　was　found　between　these　valuesand　relative　fatigue　strength　described　above．　It　isclear　that　the　size　of　豆arge　inclusions　should　beevaluated　for　better　quah負cation　of　steels　fromfatigue　point　6f　v童ew．　One　of　the　attempts　for　this　isfound　ln　a　new　standard　of　non－metallic　inclusions　testmethod　for　spring　steels32）．6．　Concluding　Rem3rks　　From　NRIM　FDS　publlcations　the　data　have　beenextracted　and　co11ectively　analyzed　in　view　of　provid－ing　standard　reference　values　on　basic　high－cyclefatigue　properties　of　Japanese　steels　for　machinestructural　use．　Although　the　most　of　original　datawere　obtained　in　1975－1980，　the　statistical　facts　and行ndings　are　believed　to　be　valid　and　apPlicable　to　avariety　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　thehot　rolled　bars　of　19－22　mm　in　diameter，　heat　treatedat　this　size，　and　fatigue　tested　as　standard　smoothspecimens　at　room　temperature　in　air．　It　is　recom－mended　to　refer　the　fatigue　properties　in　relativevalues　to　monotonic　ones，　as　the　effect　of　heattreatment　may　not　be　unique　for　different　materialsshape　and　size。　Tables　AI　to　A4　in　Appendix　can　beserved　for　this　purpose．　　There　was　a　rapid　evolution　in　steel　makingprocesses　in　early　1980’s　in　this　country．　Traditionalingot　casting　has　been　replace（i　by　the　continuouscasting　in　most　of　companies．　Secondary　re負ning　hasbecome　familiar　today　for　high　quality　special　steels．Therefore　the　information　may　not　be　the　same　asreported　here，　regarding　the　distribution　in　size　andtypes　of　non－metallic　inclusions．　The　present　paper　is　an　extraction　of　the　formerpublication　in　Japanese24）．　Comprehensive　results　ofanalys孟s　are　to　be　found　there　and　direct　reference　ofthe　or重ginal　FDS　will　give　further　possibility　of　new負ndings．　The　FDS　data　is　available　through　an　on－lineservice　of　the　factual　materials　databases　by　JapanInformation　Center　of　Science　and　Technology．Acknowledgments　The　author　is　greatly　indebted　to　many　colleaguesof　the　National　Research　Institute　for　Metals　whoshared　this　enormous　task　of　Fatigue　Data　SheetProject．　He　apPreciates　the　effort　of　his　co－workerAkira　Ishii　who　made　all　the　related　statisticalanalysis．Symbo且sA　：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　：APPENDIXSlope　of　3一ハ／curve　on　韮09－log　co－ordinatesCoefficient　of　variatior…　in　fatiguc　streng毛h，　％Knee　poiRt　on　5一〈1　curve，　log／＞、γIdeal　CritlCal　dlameter，　mmU－notch　Char影）y　impact　value，　J／cm2V－notch　Charpy　気mpact　value，」／cm2Nurnber　of　cyclcs　to　fa玉lureKnee　point　on　5－／V　curve，　number　of　cyclesWork　hardening　exponcntTempering　temperature，℃E圭ongation，％Uni£Orm　elOngatiOn，％TenSile　Strength，　N／mm2UpPer　yield　strength，　N／mm2True　fracture　strength，　N／mm2Fatigue韮imit　under　repeated　tenslon，　N／mm2Fatigue　limit　under　reversed　tension－compression，　N／mm2Fatigue　limit　under　rotating　bendlng，　N／mm2Cyclic　yield　strength，　N／mm20．2％prooξstress，　NIInm2fatigue　hmit　under　reversed　torsion，　N／mm2Re（玉uction　 in　 area，　％22 Satoshl　N［SHu麗ATable　A1（玉）． Mechanical茎）roperties　of　JIS　steels　for　machine　structural　use，　expressed　as　mean（upPer）and　standard　deviation（lower）Tensile　propeτties Impact　valueSteeliNo．　of?ｅａｔ）Temper狽?ｍｐ?i℃）Up　yield唐狽窒?ｎｇｔｈ?iN／mm2）　Proof@streSSiN／mm2）Tensile唐狽窒?ｎｇｔｈ?iN／mm2）rue　frac唐狽窒?ｎｇｔｈ?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?ＳS25C（P1）�ormal－　@lzed�633U�292P�892T�803R�6．63D4�7．82D3�3．52D1�，2540CGIG�344O�一�42　V50�755Q�685Q�504R�469　S6�0．71D2�2．32D3�7．13D8�，1920CG25�882W�｝�471T35C（奄Q）�00�253W�193W�972W�443　R7�2．01DG�5．11D9�0．22D2�2040C018�132R�一�271P50�034P�873S�502V�407　S5�4．01D0�8．11D3�192D0�，2／60C017�332Q�｝�08　@850－6T0�355R�255S�995R�439　S9�2．31D7�5．33D0�9．73D4�，204GC022�123P�｝�272O50�969V�939V�625W�550　T2�．41D1�0．91D8�2．13T�，1620C04G�．223Q�一�801X45C（P1）�00� 307X�257U�894O�，505　@40�0．60D8�3．21T�5．52D3�，1760C032�5／3O�一�551T50�756P�655R�182U�455　S1�2．5GD7�6．61D1�851D6�，1910CG22�742T�～�321O5G－6T0�349S�289R�907R�504　@59�0．81T�3．62D8�5．43D6�，！760C034�493U�　�552T50�988S�988O�493R�589　@44�．00D8�8．91D5�7．02D9�，1300C036�61O�一�061R55C（P1）�00�096R�G86^�501D9�517　Q0�．80D4�2．11D．4�092D3�，1460C028�181W�　�75　@950�375P�264S�611R�450　Q／�1．80D6�5．31D1�4．／1D6�，165GC020�461V�一�46　@75（レ6T0�129R�119S�538P�519　U5�．91D7�2．13D0�G．73D7�，1470C032�！62X�一�762U50�883P．�276Q�664V�594　S6�．30D8�9．31T�3．33S�，1360C0／8�422T�722T�831SMn438（V）�00�565P�555P�983R�541　R9�．91D1�2．01D6�6．31D9�，1560C017�682R�971W�591Q50　　　　’�202V�013R�372V�515　R4�L7GD6�4．81D2�9．21D7�，1720C014�952O�261X�39　@95〔ト6T0�434S�627Q�016S�548　T0�0．01D6�2．22D7�6．53D3�，1550C022�683P�993O�602QBasic　Fatigue　Propertles　of　JIS　Steels£or　Machlne　Structural　Use　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Tab藍e　A1（2）23Tensilc　proper£les Impact　valueSteeliNo．　o至?ｅａｔ）Temperhempi。C）Up　yleld唐狽窒?ｎｇ£ｈ?iN／mm2）　Proof@S£reSSiN／mm2）Tensile唐狽窒?ｎｇｔｈ?iN／mm2）rue　frac唐狽窒?ｎｇｔｈ?iN／mm2）Uniform?ｌｏｎｇ’tn@　（％）Elon一@　．№￥d…oni％）Reductlon撃氏@area@　（％）　Work?ａｒｄｅ’ng?ｘｐｏｎｅｎ重V－notchbharpyiJ／cm2）U－notchbharpyi」／cm2）Vickeぎs?ａｒｄ－@neSS55G851T9829U4951S81640@　3882O．718．8P．360．2Q．70，114O，014108P7B1Q53G5P0SMn443i12）600743T6738T6861S21575@289．6O．621．2P．463．2Q．4G，139O，G12134Q0163Q2277P0650679S8664S7785R61543@　381L6O524．5P．166．8P．90，1．6王O，014166P8玉95P8250P0550－U50749W7742W7865WG1585@539．8P．621．6Q．663．4R50，138O，G23136R0163R4277Q5550919P9957R91054@351756@　3569O．616．9O．960．6Q．7α088O，OG698P5117QG335P1SCr440i8）600854Q4840R1956Q9玉．662@　378．4O．819．3O．963．1Q20，113O，005128P8146P8304@　965G753P8753P9874P61640@　3310．1O．721．3O．566．7P．50，133O，OG6157P6181．P6277@　4550－U50790U4850X0961V91686@618．5P519．2Q．063．4R．30，1玉1O，G19127Q9148R2305Q555G1022@　341G17@37歪G96@4玉．18王8@507．王O．616．6P．G6L9Q．50，078O，OG611烹Q7歪32RG352P0SCM435i14）600897R9886S0982R51741@508．2O．818．7k265．5Q．8G，1GOf，007145Q5174Q9318@　9650782R4777R6885R11710@4810．1k121．4P．369．1Q．70，127O，007189Q7214R1285@　9550－U50852X9893P06987X41756@　678．5P518．9Q．365．5S．GG，101O，021148S1173S5318Q95501055@221G80@311164@341863@536．8O．7圭6．1P．059．2Q．60，074O，00483P7109Q1371@　8SCM440i15）600936Q7950R01047@33王775@447．8P．G17．9P．262．3Q．30，096O，005115P9145Q5335@　7650826Q4823Q3926Q41691@　639．8P．42G．9P．165．8P．70，125O，006156Q4188P9298@　7550－U50898X2950P091046P021776@898．1P．618．3Q．362．5R50，099f，022118R6147R9335R124 Satoshi　NISHIHMATable　A1（3）　　　　「．senslle　propert蓋es Impact　va墨ueSteeliNo．　of?ｅａｔ）Temper狽?ｍｐ?i。C）Up　yleld唐狽窒?ｎｇｔｈ?iN／mm2）　Proof@streSSiN／mm2）Tenslle唐狽窒?ｎｇｔｈ?iN／mm2）rue　frac唐狽窒?ｎｇｔｈ?iN／mm2）Uniform?ｌｏｎｇ’tn@　（％）Elon一@　■№≠萩ﾊoni％）Reduct呈on撃氏@area@　（％）　Work?ａｒｄｅ’ng?ｘｐｏｎｅｎ?V－notchbharpyiJ／cm2）U－notchbharpyi」／cm2）Vickers?ａｒｄ－@neSS550912R2925R61001@371751@427．1O．518．9P．164．7Q．30，088f，009123Q5148R6316P1SNC631i1G）600813Q1832S2924S01704@328．3O．621．0P．367．2P．90，114O，011152Q0176R2292P1650746Q4736Q4849Q31678@301G．Of．523．4O．8702P50，146O，009183P9213Q9267@7550－U50807V3830W5924V11710@4685P．321．1Q．167．4Q．90，117O，026153R3179S2292Q25801021@261033@351114@351830@447．1O．417．2P．G60．5P．50，090O，00998P1116P3351P0SNCM439i14）630926R7916R81003@341750@408．4O．519．6P．363．4P．6G，116O，OG7125P4152P8317P068G820Q7779P7874Q01669@3210．6f．522．9P566．8P．70，145O，007152P5186I7278@5580－U30905W3908P09996P031749@768．7P519．9Q．763．6R．1G，117O，024125Q6151R3315R15801032@311037@251131@331844@247．1O．2175P．458．6R50，090O，00788P5106P7358@7SNCM447i6）630920P6912P81013@271767@　198．6O．22G3P．662．6Q．3G，117ｿOG5114Q0140Q2321@5680830Q2793P1889P91656@32105f．223．4P．664．6R．00，141O，008142Q0173Q2286@　4580－U80906V9914PG21011P031754@828．7P．420．4Q．961．9R．80，115O，022116Q91．40R4322R0700 一一583Q1727P91449@608．4O．724．O戟D170．8Q．0G，112f，015一…229R7238@　6SUS403i11）750 　～508Q1676P51426@5G11．3O．927．3P．772．4P．40，126O，010｝｝271．Q5221@　670G－V50一一545S3701R11438@569．9P．725．7Q271．7k90，119f，014一一250R823GP1SUS43Gi9）Anneal－@　ed306Q6301Q5494Q01208@94215R．139フQ．475．7R．00，206O，G21一一135P08170P0SUS304i11）Solufn買ﾑeated一一257P7614R21937P3462．0R．172．1R．380．8P．60238O，021一｝ 　一154P1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Basic　Fatigue　Properties　of　JIS　S毛eels　for　Macbine　Structural　Use　　　　　　　　　　　　　　25Tab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）SteeliNo，　of?ｅａｔ）Temper狽?ｍｐ?i。C）κγ　　σBiN／mm2）　　σ～vbiN／mm2）q．b辜my妬bﾐBπvgγ細σB ㌃σwb 妬Hy 馬σB 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Satoshi　NIsHIJIMATab監e　A2（2）Hyαvb ％b 筑v 恥 恥 妬 妬 妬SteeliNo．　of?ｅａｔ）Temper狽?ｍｐ?i。C）　　σBiN／mm2）　　σwbiN／mm2） Hy σB Hy σB σwb Hレ「qvﾐB σwb 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Reversed　torsionSteeliNo．　of撃?ａｔ）Temper狽?ｍｐ?i℃）Tensile唐狽窒?ｎｇｔｈ?iN／mm2）Number盾?∫一Ｎ@curveSlope@オFatigue撃奄高奄買ﾐ雨biN／mm2）Knee@　・垂盾高煤@DCoeff，魔≠窒奄≠煤fni％）Number盾?　3－N@curveSlope@孟Fatigue?ｍｉｔτ宙iN／mm2）Knee　　．polnt@DCoeff，魔≠窒奄≠煤fni％）S25Ci11）Normal－@ized4892Q3．8110．0540O．00472425P4．16，596O，1001．92O．7840，0702　　　145．0O．0024　　　　　5．玉．6，794O．玉．274．99O．73550 750．3R8．8120．0610O．0玉．63409．8Q0．76，049O，0753．91Q．2340．0402O．0214265．0@　9，66242O，0765．79S．97600 6966Q4．9120．0589O．0132384．0P9．06，071O，1763．87k9240．0410O．0082248．3@　6．66，148O，469652R．77S35Ci亙2） 650 649．6Q4．8120．0549O．OG93350．9Q0．66，222O2213．62P．6640．0369O．0179226．8@7．16，394O，3695．62R．27550－U50698．8T1．0360．0583O．013138ユ．6R1．36，114O，1813．80H．90120．0394O．O153246．7P7．86，261．O33工．5．98R．70550 861．．9T7．4110．0647O．0137472．4R0β5，879O，1843．23P．9140．0326O．01．月．313．0@　456，627O，3914．．10Q．34600 789．7R9．0110．0561O．0101434．5Q1．96，026O，1843．08P．7140．0350O．01522865@5．06，420O，0393．92P．91S45Ci11） 650 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王G12．8@28，320．G322O．0062555．G@2．86，130O，0992．16O．432G．0290O．G177435．O@　I．46，035Oβ751．76O．63SUS403i11）700 726．8P9540．0297f．0057413．3ﾊ5．36，123O，2982．17O．9740．0499O．0140316．8P1．85，947f，276296O．30SUS430i9）Anneaレ@　ed493．9Q0．030．G18Gn．0025299．7@　8，46，513O，4222．03O．4130．0481O．G372222．0P3．G6，445O，1142．77O．63SUS304i11）Solut’n狽窒?ａｔｅ?613．9R2．740．0701O．0281229．3P1．45，178O，2163．44O．6G40．1499O．0747203つP1．55，653f，1134．22P553132 Satoshi　NIsHIJIMATable　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　hardnessStee1iNo．　of№?ａｔ）Temper狽?ｍｐ?iQC）Loadingモ盾獅р沿黶@　，@tlonNumber盾?　dataSlope@AFatiguepimlt@σ／σhKnee@　■oOlnt@DCoeff．魔≠窒奄≠煤fni％）Slope@AFatigue撃奄高縁dﾐ／HγKnee　　，pomt@DCoeff．魔≠窒奄≠煤fni％）S25C Normal－@izedRot．　bendsorsionsens．　comp．yero　Tens，207V0U6U2G．0596O．0642O．0767O．0413⑪5061．O．3034O．44G2O．3785（～．3981U．9050T．8533U．58546，457T，511T，842S2340．G555O．G669O．0688O．04661．7253P．0241k5玉．66P．264165059U．9250T．9156U．71034987U，405S565T，0！3S35C55〔｝一650T50－650@　　600@　　60GRot，　bendsorsionsens．　comp．yero　Tens．745Q13T9U10．G630O．0453O．0469O．05830．5516ｿ3642O．4938f．38655．9902T9362T5955U．04535，971V，786U，4！8T，1780．0638O．0479O．G523O．06781．6988P．0995P．5025P，171．95．9965T．9888T．5729U．OG366338W，413V，395U，746S45C550－650T5〔レ650@　　600@　　600Rot，　bendsorsionsens．　comp．yero　Tens．667Q11T8U20．0509O．G389O．05G7O．08G205598O．3678O5187O．40i46．0827U．2866T．3256T57284，495U，351V，232T，401G．0505O．0406O．0445O．G5361．7074P．1377P．6280P．24666．0745U．2392T．3247T．83934，655V，183U，176T，209S55C550－650T5〔｝一650@　　600@　　600Rot．　bendsorsionsens．　comp．yero　Tens．652Q14U0U00．0632O．0379O．G371O．05G205396O．3634O．5303O．42686．0326U．3783T．8277T．55763bOOS，717V，123S，401．0．0644O．0368O．0376O．02961．6792P．．1，169P．615／P．29675．975iU．4943U．0054U．12503，454T，459V，！75R，822SMn438550－650T50－650@　　600@　　600RQt．　beadsorsionsens．　comp．yero　Tens．405P66T0S10．0689O．0421O．0508O．G70205247O．3709O5214O，4B46．1613U．1752T．7385T．62196，779U，646P0，643U，4900．07G2f．0428O．0501O．0673i．．6446P．1333P5999P．26086．0696U．2285T．7437T．69867，152V，010P0，366T，872SMn443550－650T50－650@　　600@　　600Rot．　bendsors孟onsens，　comp．yero　Tens．685Q10U8T70．0692O．0362O．0462O．G440G5270f．3610O5233O．41716．1067U．3754T．6182T．89665，021T，824U，694T，8670．G701O．〔〕369f．0527O．05061．6533P．1289D1．6413P．30806．0868U．3628T5705T．80995，877U，26GV．5i．0U，935SCr440550－650T50－650@　　600@　　600Rot．　bendsorslon．sens．　comp．yero　Tens．453P55S9S9G．0800O．0396O．0403O．G42905312O．3652O5355O．43975．9819U．5428T．6353T50664，808T，090T，101T，7210．G815O．0427f．0444O．04351．6649P．1443堰D6431P．32395，996U5205T．7166T．90665，144U，122T，829T，231SCM435550－650T50－65G@　　600@　　600Rot．　bendsorslonsens．　cOmp，yero　Tens．829Q77W2V8G．0950O．0400O．0405Oつ4930．5310f．3680O5385O．43玉15．89G6U5353T．9839T．81535，378T，346T，579T，2720，G91．8O．0388O．0391f．05111．6442P．1325P．6334P．30715．9318U5715U．1589T．92315，747T，172T，700T，661SCM440550－650T50め50@　　60G@　　600Rot，　bendsorsionsens．　comp．yero　Tens．897Q8GW1W10．0925f．0642O．0419O．048105273O3608f．5364O．42645．866GU．0746T．9277T．86676，193W，291U，344U，2060．0873O．0584O．0452O．04641．6362P．1200P．6684P．30915．9442U．1150T9200U．06496，164U，238U，699T，923SNC63158〔｝一680T80－68G@　　63G@　　630Rot．　bendsorsionsens．　comp．yero　Tens，581P72S5S70．G801f．0475f．0320O．041205613O．3619f．565フO．44655．9933U．4441．U．3249T．815工4，012R，864Q992S，0050．0821O．G475O．G315O．03881．7892P．1453P．78／2k40945．9522U．4437U3860T．88064，112R，900Q，912R，651Basic　Fatlg蟻e　Propertles　of　JIS　Steels　for　MachiRe　Structural　Use 33Tab韮e　A4（2）RelatiVe　tO　tenSi韮e　Strength Relative　to　Vickαs　hardnessSteeliNo．　of?ｅａｔ）Temper狽?ｍｐ?i。C）Loadingモ盾獅р堰|@tionNumber盾?　dataSlope@AFa宅igue撃奄黒EO1σ倉Knee　　・POmt@DCOef£．魔≠窒奄＜rni％）Slope@AFatigue撃奄高撃買ﾐ／HyKnee　　■POInt@DCoe££．魔≠窒奄≠煤fni％）SNCM439580－680T80－68G@　　630@　　630Rot．　bendsorsio罰sens．　comp．yero　Tens．800Q13U8U30．0797O．0418f．0298O．038005356f．3704O．5625O．43836．0506U．3279U．1766T．76G85，018S，466Q，758Q，390G．0783O．0399O．G403O．04041．6840P．1653P．7919P．377160848U．3942T．8127T．79534，734S，043Q，980R，016SNCM44758G－680T80－680@　　63G@　　630Rot．　bendsorslonsens．　comp．yero　Tens．355P13R3R10．0831O．0457O．0486f．026105259O．3561O．5446O．429360109U．4738T．9261U．06706，712U，175T，085Q，5950．0800f．0464O．0344O．G2591．6495P．1216P．7363P．35556．G482U．4254U．0805U．07725，903S，831Q，817Q，305SUS40370G－750V00－750@　　70G@　　　700Rot．　bendsors星onsens．　comp．yero　Tens．315P32T6T60．G600ｿ0380O．0307O．0480058玉．6O．3836O．5724O．439563234U．6910U．2157T．98853，042R，286Q，330R，2380．0608f．0378O．03G9O．05011．7748P．1511P．7289P326G6．3390U．8165U．1599T．95913，399R，479Q，464R，897SUS430 Anneaレ@　edRot．　bendsorslonsens．　co組P・yero　Tens，ま38T0R9R90．G587O．0455O．0203O．05420．6114O．4447O．6169f．458367337V．0002U．4798U．29604，553S，01GS，001S，2230．0658O．0544f．0026O．05661．7666P．2547P．7470s．．30676．7196U．9269U．4824U．31066，956V，895T，342T，435SUS304 Solut’nﾑreatedRot．　bendsorsionsens．　com碧．yero　Tens．141R5T2T50．0574O．G360O．0587O．12090．4921O2629O．3754O．32935．4363T．7347T．3394T．75015，636T，915R，293S，1150．0612O．0389f．0562O．12361．9661P．0182P4545P．28465．4133T．8252T511GT．75296，268S，486U，133V，G83Refbrences1）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【MA16）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　UsebySatoshi　NISHIJIMANRIM　Special　Report　（Technical　Report）　　　　　No．93一｛）2Date　of　issue：31　March，1993　　　　　Editorial　Colnmittee：　Norio　NAGATA＿＿Cha廿manSaburo　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　Metals2－3－12，Nakameguro，　Meguroku，　Tokyo　153，　JapanPhone十81－3－3719－2271　　　Fax十81－3－3792－3337　　　　　　　Copyright◎1993　　　　　　　　　　　　byNational　Research　Institute　for　MetalsDirector－General　Dr．】くazuyoshi　NIIP盛nted　by　Tokyo　Press　Co．，Ltd．Basic　Fatigue　Properties　of　JIS　Steels　for　Machine　Structural　UsebySatoshi　NISH：IJIMANRIM　Special　Report　（Technical　Report）　　　　　　No．93－02ContentsAbstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．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　810101113131316171719202133