INFLUENCE OF HYDROSTATIC STRESS ON THE PLASTIC DEFORMATION OF POLYCRYSTALLINE METAL SUBJECTED TO CYCLIC STRESSING

In a series of studies on the influence of hydrostatic stress on the plastic deformation of polycrystalline metals subjected to cyclic stressing, in the present paper, the experimental studies on low-cycle-torsional pulsating of 0.15 per cent carbon steel under hydrostatic pressure at room temperature were presented. It was concluded that cycle-dependent plastic deformation of the metal under combined stress cycling aildhydrostatic pressure was remarkably larger than that in atmosphere. In order to elucidate the difference of the behavior of plastic deformation of the metal subjected to cyclic stressing under hydrostatic pressure and that under atmospheric pressure, the unified correlation between Bauschinger effect of the material and the influence of hydrostatic stress was discussed.It was obviously öbserved that Bauschinger strain under combined stress cycling and hydrostatic pressure was larger than that under atmospheric pressure. Therefore, it was considered that the Bauschinger effect of the material subjected to low-cycle-torsional stressing was more remarkably occured under combined hydrostatic pressure than that under atmospheric pressure. From these facts, it was suggested that the barriers against the movement of dislocations was decreased by combined subjection of hydrostatic stress when the direction of applied stress was changed during one cycle of stressing.多結晶金属材料の塑性変形挙動におよぼすひずみ履歴の影響に関する研究の一環として，これまでに応力繰返しに伴う塑性変形の機構をひずみ履歴との関連のもとに，主として降伏問題として研究を進めてきた。その中で，応カの繰返し負荷を含む一般負荷のもとにおける多結晶金属材料の非弾性挙動の取扱いのためには，一般負荷のもとでの同材料の構造変化，および材料空間における徴視的応力，およびひずみ分布の不均一性を考慮に入れる必要のあることを指摘した。他方，材料の降伏条件におよぼす静水圧応力の影響に対する検証の必要性が，微視的立場での塑性変形(microplasticity)や，格子欠陥を含む材料空間を対象とする塑性変形に関する一般連続体力学(mechanics of generalized continua)の研究とかかわって指摘されてきた。したがって，応力繰返しに伴う塑性変形挙動については，静水圧応力の影響との関連においても考察する必要があるものと考えられる。静水圧応力が，金属材料のカ学的挙動に種々の影響をもたらすことについては，金属材料のより正確な塑性法則あるいは破壊法則を確立すること，および高圧下の塑性加工の基礎資料を得ることを目的として，近年広範囲な研究および報告がなされている。すなわち，静水圧力下での金属材料の静的塑性変形において著しく延性を増すこと，さらには常温，高温を問わず，金属材料のクリープ現象にも，静水圧力の影響が明らかに存在することが認められている。また，材料の塑性変形挙動におよぽす静水圧応力の微視的玄場からの研究として，筆者らは塑性変形を受けた多結晶アルミニウムの静水手力処理(pressure soaking)に伴う材料の構造変化，および静子圧力下における同材料の塑性変形に伴う構埠変化をX線的に観察した結果，液圧処理によって材料内の転位密度はほとんど変化しないが，転位の配列の変化すなわち再配列の可能性が観察され，静水圧力下の塑性変形においても同様の傾向が観察された。また，静水圧力処理後の引張再負荷時に加工軟化現象（本稿中の図10に示すように降伏応力の過渡的低下）の生ずることが観察された。すなわち，これらの実験結果から静水圧応力は転位の易動度に影響を与えることが明らかになった。本研究では，多結晶金属材料の応力繰返しに伴う塑性変形挙動におよぽす静水圧応力の影響を考察するために，静水圧力下における低炭素鋼のねじり応力繰返し実験を行った。金属材料の疲れ寿命におよぼす静水圧力の影響については，今までにCrossland，BurnsとParryおよびTulerとRuoffらによるねじり疲れ，White，CrosslandおよびMorrisonらによる引張―圧縮疲れ，中沢らによる低サイクル疲れ強さなどの実験結果が報告されているが，繰返し負荷に伴う塑性変形挙動に関する報告はきわめて少ないように思われる。先に述べたように，静水圧応力が転位の易動度に影響を与えるとするならば，静水圧力下において負荷応力の方向の変化する条件のもとでは，静水圧力下の静的一方向変形とは異なった変形挙動を呈することが考えられる。本論文では，静水圧応力の転位の易動度に及ぼす影響に関する考察をふまえて，静水圧力下における片振りねじり応力繰返しに伴う金属材料の塑性変形挙動を考察した。なお，片振り応力繰返し負荷としてねじりを採用したことは，後述するように，応力繰返し中静水圧応力成分の変動しない条件下で，材料のバウシンガー効果におよぼす重畳静水圧力の影響を検証することを意図した理由によるものである