The fatigue crack growth behavior of AISI 4140 steel is investigated. Particular emphasis is devoted to examine the influence of mean stress (or stress ratio) on crack growth rate. It is found that the exponent "m" in Paris equation is not affected by stress ratio. Raising the stress ratio from R =0.1 to 0.4 increases the crack growth rate by a factor of 1.6. The difference in growth rate between R = 0.4 and 0.7 is negligible.
The crack growth retardation appears when the loading condition is changed. This phenomenon is clearly shown in the low stress intensity factor region.
The nature of the threshold stress intensity factor, Kth, below which fatigue crack propagation becomes insignificant is discussed.
The indirect technique (COD calibration method) is used to measure the crack length and compared with direct measurement (travelling microscope). It is concluded that COD calibration method is more recommendable.
고강도 합금강 AISI 4140의 피로균열성장거동을 실험을 통하여 해석하였다. 평균응력이 균열전파에 미치는 영향을 조사하기 위하 여 세가지 응력비 R= 0.1, 0.4, 0.7에 대해 실험하고 이를 비교하였다. 응력비의 효과는 응력확대계수가 높은 C구역에서 가장 현저하였다. 그러나 응력확대계수가 낮은 A구역 내지 B구역에서는 응력비가 R= 0.1에서 R= 0.7로 증가함에 따라 균열전파속도(da/dN)는 1.6배 증가하는데 그쳤다. Paris식의 지수 m은 응력비 R의 변화에 관계없이 일정하였다.
과부하를 받게 되면 균열성장의 초기에 항상 균열전파 지연현상이 나타났다. 또한 한 하중상태에서 다른 하중상태로 바뀔 때에도 균열전파의 지연현상이 나타났다.
균열길이의 측정은 Sullivan의 COD Calibration 방법을 이용하였으며 현미경 측정치와 비교하여 COD Calibration 방법이 보다 타당하다는 결론을 얻었다.
