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表面処理材（めっき・コーティング・PVD/CVD・窒化・浸炭拡散）は、
膜応力・熱応力・成長応力・拡散変形 が複合した応力状態となります。
基材との膨張係数差、硬化層の形成により、
表層には加工材とは異なる応力が発生します。
当センターでは cosα法 を用いて、
表面処理層の残留応力、主応力方向、硬化層の影響（半価幅）を評価します。
AI作成版であり間違いを含んでいます。実行の際、コンサルトの場合は、誤りを訂正して実行します。
めっきやPVD/CVD膜は、
成長応力
化学的析出
温度履歴
により、膜自体に固有の応力が存在します。
膜厚が薄い場合も、
表層応力として明確に測定されます。
基材と膜の膨張係数が異なるため、
冷却時に 引張／圧縮の熱応力 が表層に残ります。
特に
窒化
CVD
など高温処理では顕著です。
拡散処理では
窒素・炭素の侵入
組織変化
が起こり、表層に圧縮残留応力が形成されます。
半価幅増加が材料硬化の指標になります。
膜の剥離・クラックは、
膜応力が過大な場合に発生しやすく、
X線残留応力測定は品質管理に有効です。
cosα法では、表面処理層から得られるデバイ環を
2次元X線検出器で記録し、方向別ひずみを解析することで
残留応力を算出します。
表面処理材には以下の利点があります。
表面処理層は基材よりも硬度が高く、
ひずみ応答が異なるため、
cosα法のひずみ分布解析により
膜応力の特徴が現れます。
窒化・浸炭・PVD等では、
加工硬化や組織変化が半価幅に反映されます。
拡散層の硬化 → 半価幅増大
再結晶 → 半価幅減少
成膜応力 → 特定方向の応力偏り
品質評価に不可欠です。
成膜方向・回転成膜など、
製造方法によって膜応力に方向性がある場合、
主応力方向が明瞭に現れます。
表層に引張膜応力
半価幅は比較的安定
→ めっき応力の管理に使用
主方向に偏った応力
半価幅は成膜条件に依存
→ コーティング品質の比較に有効
表層に強い圧縮残留応力
半価幅増大 → 硬化層の形成
→ 窒化条件の最適化に使用
高温成膜のため熱応力が支配的
冷却後に引張応力が残る場合あり
→ 剥離リスク評価に有効
膜の成長応力や熱応力が数値化されます。
PVDなどで発生する方向性の偏りを評価できます。
拡散処理や成膜条件の強度が半価幅に反映されます。
膜応力が過大なケースでは応力異常として検出されます。
表面処理の種類（めっき／PVD／CVD／窒化／浸炭）
処理条件（温度・時間）
膜厚
測定部位
測定方向
測定部位・方向の設定
cosα法によるデバイ環測定
主応力・主方向の算出
半価幅解析
レポート作成
A. 膜応力が表層ひずみとして現れるため、多くのケースで測定可能です。
A. 半価幅の増大が硬化層の状態を反映します。
A. 引張方向の膜応力が大きい場合、剥離のリスクを判断できます。
A. 表層応力は膜の影響が強く、部位比較で基材との差異を把握できます。
0270 板材
0273 溶接部
0274 加工表面
0275 歯車
0276 ショット処理面
0278 段差部・コーナー部（次ページ予定）