疲労破壊と熱処理の関係についての質問

　疲労回数は設計予測が何回を想定して、試験結果が何回になったのでしょうか？
　文面から見ると疲労限度を超えた所を狙うのではなくＳ－Ｎ曲線の傾斜部から疲労破壊回数を推定し、製品の耐久年数ではその回数に到らないため使用可との考えのように感じます。（違う場合は読み飛ばしてください）
　この場合、予測回数が少ないほどＳ－Ｎ曲線と実際の試験結果のバラツキが大きくなります。
　また、実際に生産ロットに流したときに試験した部品と同一の品質を維持できるか？などの点も心配です。生産ラインの部品検査の中で「疲労に対し良品」と判断するのは難しいと思います。
　単発や小ロットの製品ならば、「同一ロットの部品の中から抜き取り試験をして残りを使う」などの方が確実かもしれません。
　実機運転では、試験機より過酷な荷重変化も想定されます。半分私の失敗談（＾＾；ですが、疲労限度を推定して製品寿命までは持つとの設計にはご注意下さい。

残留応力の影響はどうですか？
熱処理の結果、部材表面に引張り側の応力が
発生しているなら、それがオフセット荷重と
同様に作用して寿命を下げます。

素材の素性がわからないのでなんともいえませんが、私の経験したことで言うと、硬度は出ていても、組織が希望するものでなかったことがあります。こうなると、強度を維持するための硬度管理も全然意味が無いです。

ご記載のとおりならば、衝撃は関与しないと思います。dannさんが指摘されているように表面状態は、大変大きなポイントです。ちょっとまとめてみます。
１）一般には硬さ、引張り強さが高いほど、疲れ強さの低下は大きい。
２）表面粗さに対しては鏡面仕上げに対して引張り強さ５０ｋｇ／ｍｍ＾２の場合、鋳物肌の材料では疲れ強さは半減するというデータがあります。引張り強さが１５０ｋｇ／ｍｍ＾２になると１／５にも低減します。

これもｄａｎｎさんのご指摘ですが、
応力集中係数の評価も大きなポイントです。特に強い材料の場合は疲れ強さは応力集中係数に敏感になります。

上記を勘案して、同じ形状、硬度では寿命は変わらないでしょうね。ただし、寿命値は確率のぶれを持っているのでここはご承知ください。衝撃荷重に対してはまた別の評価法があると思います。

衝撃を考えるのであれば、試験で衝撃荷重がかかるようなことになっているかどうかですが。かかっていないのであれば、考えなくてもいいと思います。

それよりまずは、表面状態が抜けていると思います。
あと、部品であれば、ほんとうに応力集中係数はあっているかですね。

「応力比」という言葉が気になりますので、よろしければ補足説明お願いします。あとS-Nと試験、どちらが長寿命なのでしょうか。