JP2000310620A - 清浄度の評価を付した金属材料 - Google Patents
清浄度の評価を付した金属材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 最近の冶金技術の向上による鋼などの金属材
料の清浄度の大幅な改善に対応し、信頼できる清浄度の
評価が付された金属材料を提供することを課題とする。 【解決手段】 金属材料の所定部分に設定したｎ個の検
査部位毎の超音波探傷法により走査・検出した最大非金
属介在物径データａj （ｊ＝１，ｎ）から下記式（１）
および（１’）により算出の該金属材料全体中の推定最
大非金属介在物径ａmax に基づき清浄度の評価を付した
金属材料とする。
料の清浄度の大幅な改善に対応し、信頼できる清浄度の
評価が付された金属材料を提供することを課題とする。 【解決手段】 金属材料の所定部分に設定したｎ個の検
査部位毎の超音波探傷法により走査・検出した最大非金
属介在物径データａj （ｊ＝１，ｎ）から下記式（１）
および（１’）により算出の該金属材料全体中の推定最
大非金属介在物径ａmax に基づき清浄度の評価を付した
金属材料とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、清浄度の評価を付
した金属材料に関するものである。より詳しくは、超音
波探傷法により、検査対象の金属材料の所定の検査部位
を走査して、そこに含まれる非金属介在物のデータを取
り、これらのデータから所定の式により当該金属材料全
体中の推定最大非金属介在物径を算出して、この推定最
大非金属介在物径に基づき清浄度の評価を付した金属材
料に関するものである。
した金属材料に関するものである。より詳しくは、超音
波探傷法により、検査対象の金属材料の所定の検査部位
を走査して、そこに含まれる非金属介在物のデータを取
り、これらのデータから所定の式により当該金属材料全
体中の推定最大非金属介在物径を算出して、この推定最
大非金属介在物径に基づき清浄度の評価を付した金属材
料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の冶金技術の向上から、鋼などの金
属材料の清浄度が大幅に改善され、２０ミクロンを越え
る中型〜大型の金属材料中非金属介在物は一段と少なく
なり、かつ、金属材料中非金属介在物の大きさも小さく
なっている。このような中で、偶発的に、あるいはきわ
めて低い確率で発生する大型介在物の存在が重要な問題
となっている。
属材料の清浄度が大幅に改善され、２０ミクロンを越え
る中型〜大型の金属材料中非金属介在物は一段と少なく
なり、かつ、金属材料中非金属介在物の大きさも小さく
なっている。このような中で、偶発的に、あるいはきわ
めて低い確率で発生する大型介在物の存在が重要な問題
となっている。
【０００３】ところが、本発明の如き、最大介在物径を
意識して清浄度の評価を付した金属材料は従来提供され
ていない。
意識して清浄度の評価を付した金属材料は従来提供され
ていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
高清浄度の金属材料を原料としてこれを加工する業界に
おいては、原料金属材料の高清浄度を前提として厳しい
加工工程が設計されるが、原料金属材料の清浄度にバラ
ツキがあると、不良品の多発など、生産性の大幅な低下
を招く。
高清浄度の金属材料を原料としてこれを加工する業界に
おいては、原料金属材料の高清浄度を前提として厳しい
加工工程が設計されるが、原料金属材料の清浄度にバラ
ツキがあると、不良品の多発など、生産性の大幅な低下
を招く。
【０００５】例えば、高負荷のかかるベアリング鋼、ば
ね鋼、駆動力伝達シャフト用鋼、ギア−用鋼などではあ
る大きさ以上の介在物の存在で早期破損が発生する。こ
のため、このような業界においては、原料金属材料の高
清浄度の評価の付された、あるいは、一定の高清浄度が
ある程度保証された原料金属材料製品の提供が要望され
ている。
ね鋼、駆動力伝達シャフト用鋼、ギア−用鋼などではあ
る大きさ以上の介在物の存在で早期破損が発生する。こ
のため、このような業界においては、原料金属材料の高
清浄度の評価の付された、あるいは、一定の高清浄度が
ある程度保証された原料金属材料製品の提供が要望され
ている。
【０００６】そこで、本発明者は、最近の冶金技術の向
上による鋼などの金属材料の清浄度の大幅な改善に対応
し、清浄度の評価を付した金属材料を提供せんと企図し
たものである。
上による鋼などの金属材料の清浄度の大幅な改善に対応
し、清浄度の評価を付した金属材料を提供せんと企図し
たものである。
【０００７】まず本発明者は、ある金属材料に含まれる
最大介在物径が当該金属材料の基本的加工性能を決定付
けるものと考えた。
最大介在物径が当該金属材料の基本的加工性能を決定付
けるものと考えた。
【０００８】しかし、１ｋｇ〜２ｔのロットあるいはそ
れ以上（例えば２〜２００ｔ）というようなロットの大
きい金属材料中の最大介在物径を特定することは、従来
からの光学顕微鏡による方法などによってはきわめて困
難である。
れ以上（例えば２〜２００ｔ）というようなロットの大
きい金属材料中の最大介在物径を特定することは、従来
からの光学顕微鏡による方法などによってはきわめて困
難である。
【０００９】そこで本発明者は、ある金属材料全体中の
最大介在物径を精度良く推定することによって、清浄度
の評価を付した金属材料を提供することに想到したもの
である。
最大介在物径を精度良く推定することによって、清浄度
の評価を付した金属材料を提供することに想到したもの
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決する手段を提供するものであり、その要旨は特許請求
の範囲に記載の通りである。以下、詳述する。
決する手段を提供するものであり、その要旨は特許請求
の範囲に記載の通りである。以下、詳述する。
【００１１】本願請求項１に記載の発明は、「金属材料
の所定部分に設定したｎ個の検査部位毎の超音波探傷法
により走査・検出した最大非金属介在物径データａ
j （ｊ＝１，ｎ）から下記式（１）および（１’）によ
り算出の該金属材料全体中の推定最大非金属介在物径ａ
max に基づき清浄度の評価を付したことを特徴とする金
属材料。」である。 ［式１］ 最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）と基
準化変数ｙj ( ｊ＝１，ｎ）の一次回帰式 ａ＝ｔｙ＋ｕ・・・・・・・・・・・（１） ただし、ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)｝] （ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式１’］金属材料全体中の推定最大非金属介在物径ａ
max の算出式（回帰式) ａmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（１’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/
Ｔ｝] まず本発明者は、種々の研究の結果、２０ミクロンを越
える金属材料中非金属介在物が一段と少なくなり、か
つ、大きさも小さくなっている状況で、偶発的に、ある
いはきわめて低い確率で発生する大型介在物を検出する
ことは、実際上、顕微鏡観察による方法では到底困難で
あるとの結論に至った。このような大型介在物は被検面
に現れるとは限らず、むしろ隠れて観察されない場合が
多いものと考えられた。
の所定部分に設定したｎ個の検査部位毎の超音波探傷法
により走査・検出した最大非金属介在物径データａ
j （ｊ＝１，ｎ）から下記式（１）および（１’）によ
り算出の該金属材料全体中の推定最大非金属介在物径ａ
max に基づき清浄度の評価を付したことを特徴とする金
属材料。」である。 ［式１］ 最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）と基
準化変数ｙj ( ｊ＝１，ｎ）の一次回帰式 ａ＝ｔｙ＋ｕ・・・・・・・・・・・（１） ただし、ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)｝] （ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式１’］金属材料全体中の推定最大非金属介在物径ａ
max の算出式（回帰式) ａmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（１’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/
Ｔ｝] まず本発明者は、種々の研究の結果、２０ミクロンを越
える金属材料中非金属介在物が一段と少なくなり、か
つ、大きさも小さくなっている状況で、偶発的に、ある
いはきわめて低い確率で発生する大型介在物を検出する
ことは、実際上、顕微鏡観察による方法では到底困難で
あるとの結論に至った。このような大型介在物は被検面
に現れるとは限らず、むしろ隠れて観察されない場合が
多いものと考えられた。
【００１２】このため、顕微鏡観察による方法を利用し
て、十分に信頼できる清浄度の評価が付された大量の金
属材料を得ようとすることは、実際上適当ではないと考
えられた。
て、十分に信頼できる清浄度の評価が付された大量の金
属材料を得ようとすることは、実際上適当ではないと考
えられた。
【００１３】そこで本発明者は種々検討の結果、まず超
音波探傷法、とくに高周波焦点型装置を利用することに
想到したものである。超音波探傷法は基本的に非破壊検
査法であり、ラフな試料調整大体積検査，迅速検査とい
った利点が期待できるものであった。
音波探傷法、とくに高周波焦点型装置を利用することに
想到したものである。超音波探傷法は基本的に非破壊検
査法であり、ラフな試料調整大体積検査，迅速検査とい
った利点が期待できるものであった。
【００１４】この超音波探傷法を基本的に採用したこと
により、従来の１０００倍から数万倍の体積の、信頼に
足る清浄度を評価した金属材料を得ることができる。
により、従来の１０００倍から数万倍の体積の、信頼に
足る清浄度を評価した金属材料を得ることができる。
【００１５】また、本発明の次の特徴は、金属材料の所
定部分に、超音波探傷するｎ個の検査部位を設定される
点にある。
定部分に、超音波探傷するｎ個の検査部位を設定される
点にある。
【００１６】検査部位の設定は、例えば、図１に示すよ
うに、金属材料、例えば連続鋳造鋼片のトップ、ミド
ル、ボトムに設定するなど、金属材料の性質に合わせて
大型非金属介在物の発生しやすい部位に設定する。設定
した検査部位からは同じ形状の試験片を複数個（例えば
３個）採取することが好ましい。これにより、全部位を
効率的に検査することができるのである。また、金属材
料、例えば連続鋳造鋼片のトップ、ミドル、ボトムの全
部位に検査部位（検査試料）を設定すれば、鋳造の初
期、中期、末期に対応する部位を検査することができ
る。
うに、金属材料、例えば連続鋳造鋼片のトップ、ミド
ル、ボトムに設定するなど、金属材料の性質に合わせて
大型非金属介在物の発生しやすい部位に設定する。設定
した検査部位からは同じ形状の試験片を複数個（例えば
３個）採取することが好ましい。これにより、全部位を
効率的に検査することができるのである。また、金属材
料、例えば連続鋳造鋼片のトップ、ミドル、ボトムの全
部位に検査部位（検査試料）を設定すれば、鋳造の初
期、中期、末期に対応する部位を検査することができ
る。
【００１７】検査部位（検査試料）毎の超音波探傷によ
り走査する面積は、例えば、最大面積７００×７００ｍ
ｍ2 から最小面積１．０×１．０ｍｍ2 といった範囲が
可能である。また、探傷深さは、０．１ｍｍから５ｍｍ
程度が通常である（平均深さ約１ｍｍ）。
り走査する面積は、例えば、最大面積７００×７００ｍ
ｍ2 から最小面積１．０×１．０ｍｍ2 といった範囲が
可能である。また、探傷深さは、０．１ｍｍから５ｍｍ
程度が通常である（平均深さ約１ｍｍ）。
【００１８】よって、本発明の金属材料における常用走
査面積を（２０〜１００ｍｍ）×（２０〜１００ｍｍ）
＝４００〜１００００ｍｍ2 ／個とし、検査部位（検査
試料）数ｎ＝３０〜６０個とすると、チャージあたりの
走査検査面積は１２０００〜６０００００ｍｍ2 ／チャ
ージ、深さを考慮して体積換算（×１００倍・層）を求
めると、１．２×１０6〜６０×１０6mm3 ／チャージと
なる。したがって、例えば、光学顕微鏡では多くても検
査面積は１０００ｍｍ2 ／チャージであるが、これに比
べて千〜数万倍の検査を実施したことになるのである。
査面積を（２０〜１００ｍｍ）×（２０〜１００ｍｍ）
＝４００〜１００００ｍｍ2 ／個とし、検査部位（検査
試料）数ｎ＝３０〜６０個とすると、チャージあたりの
走査検査面積は１２０００〜６０００００ｍｍ2 ／チャ
ージ、深さを考慮して体積換算（×１００倍・層）を求
めると、１．２×１０6〜６０×１０6mm3 ／チャージと
なる。したがって、例えば、光学顕微鏡では多くても検
査面積は１０００ｍｍ2 ／チャージであるが、これに比
べて千〜数万倍の検査を実施したことになるのである。
【００１９】次に本発明では、上記各検査部位毎の最大
非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を検出する。最大非
金属介在物径ａj の検出方法には、個々に異なった部位
からｎ個検査する方法、１ケの大きい試片を分割する方
法などがある。
非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を検出する。最大非
金属介在物径ａj の検出方法には、個々に異なった部位
からｎ個検査する方法、１ケの大きい試片を分割する方
法などがある。
【００２０】各検査部位又は検査試料における最大非金
属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を求める方法としては、
超音波波高データ同士を比較して超音波波高データの最
大値を求め、この超音波波高データの最大値から換算し
て最大非金属介在物径を求める方法と、超音波波高デー
タを換算して非金属介在物径データＤi を算出し、非金
属介在物径データＤi 中から最大非金属介在物径を求め
る方法の、いずれの方法でもよい。
属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を求める方法としては、
超音波波高データ同士を比較して超音波波高データの最
大値を求め、この超音波波高データの最大値から換算し
て最大非金属介在物径を求める方法と、超音波波高デー
タを換算して非金属介在物径データＤi を算出し、非金
属介在物径データＤi 中から最大非金属介在物径を求め
る方法の、いずれの方法でもよい。
【００２１】次に、このようにして検出した各検査部位
毎の最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）から上記式
（１）および（１’）により被検対象金属材料中の推定
最大非金属介在物径ａmax を算出する。
毎の最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）から上記式
（１）および（１’）により被検対象金属材料中の推定
最大非金属介在物径ａmax を算出する。
【００２２】この式は鋼中の介在物を酸溶解で抽出し、
あるいは削り込んで顕微鏡で観察して寸法を求めたもの
であり、超音波波高と直径を対応させることによって、
被検対象金属材料の一部のデータから被検対象金属材料
全体中の最大非金属介在物径ａmax を極めて精度良く推
定することに成功したものである。
あるいは削り込んで顕微鏡で観察して寸法を求めたもの
であり、超音波波高と直径を対応させることによって、
被検対象金属材料の一部のデータから被検対象金属材料
全体中の最大非金属介在物径ａmax を極めて精度良く推
定することに成功したものである。
【００２３】しかして、本発明の金属材料には、このよ
うにして求めた推定最大非金属介在物径に基づいて、例
えば、次のような評価を付される。
うにして求めた推定最大非金属介在物径に基づいて、例
えば、次のような評価を付される。
【００２４】
【表１】
【００２５】本願請求項２に記載の発明は、「金属材料
の所定部分に設定したｎ個の検査部位毎の非金属介在物
からの超音波反射波の最大値データＩj （ｊ＝１，ｎ）
から下記式（２）および（２’）により算出の該金属材
料全体中の推定最大超音波反射波高Ｉmax から求めた推
定最大非金属介在物径に基づき清浄度の評価を付したこ
とを特徴とする金属材料。」である。 ［式２］最大非金属介在物からの超音波反射波高データ
Ｉj （ｊ＝１，ｎ）と基準化変数ｙj ( ｊ＝１，ｎ）の
一次回帰式 Ｉ＝ｔｙ＋ｕ・・・・・・・・・・・・・・（２） ただし、 ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)｝] （ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式２’］金属材料全体中の推定最大非金属介在物から
の超音波反射波高データＩmax の算出式 Ｉmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（２’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/
Ｔ｝] 上記のように、非金属介在物径と非金属介在物からの超
音波反射波高データとの間には相関関係があるため、ま
ず非金属介在物からの超音波反射波高データから、上記
式により被検対象金属中の推定最大非金属介在物からの
超音波反射波高データＩmax を算出し、次いで、該推定
最大超音波反射波高データＩmax から推定最大非金属介
在物径を換算して求める手順としても良いのである。
の所定部分に設定したｎ個の検査部位毎の非金属介在物
からの超音波反射波の最大値データＩj （ｊ＝１，ｎ）
から下記式（２）および（２’）により算出の該金属材
料全体中の推定最大超音波反射波高Ｉmax から求めた推
定最大非金属介在物径に基づき清浄度の評価を付したこ
とを特徴とする金属材料。」である。 ［式２］最大非金属介在物からの超音波反射波高データ
Ｉj （ｊ＝１，ｎ）と基準化変数ｙj ( ｊ＝１，ｎ）の
一次回帰式 Ｉ＝ｔｙ＋ｕ・・・・・・・・・・・・・・（２） ただし、 ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)｝] （ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式２’］金属材料全体中の推定最大非金属介在物から
の超音波反射波高データＩmax の算出式 Ｉmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（２’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/
Ｔ｝] 上記のように、非金属介在物径と非金属介在物からの超
音波反射波高データとの間には相関関係があるため、ま
ず非金属介在物からの超音波反射波高データから、上記
式により被検対象金属中の推定最大非金属介在物からの
超音波反射波高データＩmax を算出し、次いで、該推定
最大超音波反射波高データＩmax から推定最大非金属介
在物径を換算して求める手順としても良いのである。
【００２６】本願請求項３に記載の発明は、「金属材料
の所定部分に設定したｎ個の検査部位の数ｎが２０以上
であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに
記載の金属材料。」である。
の所定部分に設定したｎ個の検査部位の数ｎが２０以上
であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに
記載の金属材料。」である。
【００２７】検査部位の数ｎについては、デ−タのばら
つきの少ない金属材料についてはｎ＝２０以上で信頼性
のある評価が得られ、統計計算的には、一般的にｎ＝３
０〜６０が好ましい。なお、上限は作業負担などを考慮
して定めることができる。
つきの少ない金属材料についてはｎ＝２０以上で信頼性
のある評価が得られ、統計計算的には、一般的にｎ＝３
０〜６０が好ましい。なお、上限は作業負担などを考慮
して定めることができる。
【００２８】本発明の金属材料としては、Ｍｇ合金、Ａ
ｌ合金、Ｔｉ合金、Ｃｒ合金、Ｆｅ合金、Ｃｏ合金、Ｎ
ｉ合金、Ｃｕ合金、Ｚｎ合金、Ａｇ合金、Ａｎ合金をは
じめとする各種金属材料が広く挙げられるが、好適なも
のとしてＦｅ合金、Ｎｉ合金などが挙げられ、特に好適
なものとして金属材料がＡｌ≧０．００５ｗｔ％含有の
高清浄度鋼などが挙げられる。
ｌ合金、Ｔｉ合金、Ｃｒ合金、Ｆｅ合金、Ｃｏ合金、Ｎ
ｉ合金、Ｃｕ合金、Ｚｎ合金、Ａｇ合金、Ａｎ合金をは
じめとする各種金属材料が広く挙げられるが、好適なも
のとしてＦｅ合金、Ｎｉ合金などが挙げられ、特に好適
なものとして金属材料がＡｌ≧０．００５ｗｔ％含有の
高清浄度鋼などが挙げられる。
【００２９】すなわち、本願請求項４に記載の発明は、
「金属材料がＡｌ≧０．００５ｗｔ％含有の高清浄度鋼
であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の金属材料。」である。
「金属材料がＡｌ≧０．００５ｗｔ％含有の高清浄度鋼
であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の金属材料。」である。
【００３０】金属材料がＡｌ≧０．００５ｗｔ％含有の
高清浄度鋼である場合は、アルミキルド鋼等、気泡を抑
えたり、介在物の元となる酸素を下げるため、脱酸を意
図してアルミを添加した鋼種あるいは合金を対象とす
る。
高清浄度鋼である場合は、アルミキルド鋼等、気泡を抑
えたり、介在物の元となる酸素を下げるため、脱酸を意
図してアルミを添加した鋼種あるいは合金を対象とす
る。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。な
お実施例は鋼材によるもので示すが、本発明の金属材料
はこれに限定されるものではない。
お実施例は鋼材によるもので示すが、本発明の金属材料
はこれに限定されるものではない。
【００３２】〔実施例１〕 １．被検対象金属材料およびその処理 被検対象金属材料として、連続鋳造法により製造した、
チャージ当たり１６５ｔの高炭素Ｃｒ軸受鋼（棒管用）
を圧延した丸棒状鋼片から採取した９個の部位の試料を
用い、以下のようにして、清浄度の評価を付した本発明
実施例の金属材料を製造した。
チャージ当たり１６５ｔの高炭素Ｃｒ軸受鋼（棒管用）
を圧延した丸棒状鋼片から採取した９個の部位の試料を
用い、以下のようにして、清浄度の評価を付した本発明
実施例の金属材料を製造した。
【００３３】図１に示すように、前記丸棒状鋼片に示す
〜の部分に、それぞれ３か所又は４か所の検査部位
を設定し、圧鍛比９で圧鍛して、各検査部位から７０×
７０×１２ｍｍの試験片計３０個を切り出した。次に、
各試験片の表面に湿式研磨を実施し、Rmax≦ 4.0μm 以
下とした。このようにして７０×７０×１２ｍｍの試験
片を得、７０×７０ｍｍ面を走査面とした。 ２．検査データの採取 上記のように処理した各試験片について、走査面の外周
４ｍｍを除く６２×６２ｍｍの部分を測定部分とし、探
傷試験は深さ約１．５ｍｍの所で深さ方向で約１．０ｍ
ｍの間に存在する介在物について実施した。探触子が基
準面積相当部を走査するときに超音波探傷を行い、その
反射波高を測定してさらに反射強度距離補正係数により
補正を加え（図３）データとして記録した。超音波探傷
には、焦点型探触子を用い、５０〜１２５ＭＨｚの条件
で走査した。図４に、超音波探傷時の模式図を示す。
〜の部分に、それぞれ３か所又は４か所の検査部位
を設定し、圧鍛比９で圧鍛して、各検査部位から７０×
７０×１２ｍｍの試験片計３０個を切り出した。次に、
各試験片の表面に湿式研磨を実施し、Rmax≦ 4.0μm 以
下とした。このようにして７０×７０×１２ｍｍの試験
片を得、７０×７０ｍｍ面を走査面とした。 ２．検査データの採取 上記のように処理した各試験片について、走査面の外周
４ｍｍを除く６２×６２ｍｍの部分を測定部分とし、探
傷試験は深さ約１．５ｍｍの所で深さ方向で約１．０ｍ
ｍの間に存在する介在物について実施した。探触子が基
準面積相当部を走査するときに超音波探傷を行い、その
反射波高を測定してさらに反射強度距離補正係数により
補正を加え（図３）データとして記録した。超音波探傷
には、焦点型探触子を用い、５０〜１２５ＭＨｚの条件
で走査した。図４に、超音波探傷時の模式図を示す。
【００３４】各々の検査試料からの超音波反射波高値を
大きい順に５個まで個別評価し、同時に＜介在物反射波
高値（％）、検出位置（ｘ、ｙ、ｚ座標）、反射波特性
（波形反転有無−すなわち空洞／介在物識別）＞の組合
せデータとして求めた。その結果を表２に示す。
大きい順に５個まで個別評価し、同時に＜介在物反射波
高値（％）、検出位置（ｘ、ｙ、ｚ座標）、反射波特性
（波形反転有無−すなわち空洞／介在物識別）＞の組合
せデータとして求めた。その結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】実際にはＣスコープ画像を分割指定し、 ス
タートポイントを指定して走査した。計算後ワークシー
ト作成し、メモリーに読込んだ。 ５個のデータ採取数は
試験後測定値の異常有無を確認し最適値を取捨選択して
解を求めるための予備データを含むものである。
タートポイントを指定して走査した。計算後ワークシー
ト作成し、メモリーに読込んだ。 ５個のデータ採取数は
試験後測定値の異常有無を確認し最適値を取捨選択して
解を求めるための予備データを含むものである。
【００３７】各検査部位毎に最適値を取捨選択し、各検
査部位毎の最大反射波高値を選択した。
査部位毎の最大反射波高値を選択した。
【００３８】次いで、各検査部位毎の最大反射波高値か
ら、検量線（介在物反射波高値−介在物直径の関係）に
より最大非金属介在物径ａj（ｊ＝１，ｎ）を求めた。 ３．被検対象金属材料中の最大非金属介在物径の推定 上記のようにして求めた、３０個の各試験片（検査部
位）毎の最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）から推
定最大非金属介在物径ａmax を求めた。
ら、検量線（介在物反射波高値−介在物直径の関係）に
より最大非金属介在物径ａj（ｊ＝１，ｎ）を求めた。 ３．被検対象金属材料中の最大非金属介在物径の推定 上記のようにして求めた、３０個の各試験片（検査部
位）毎の最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）から推
定最大非金属介在物径ａmax を求めた。
【００３９】まず表面波エコーや空洞波形など異常値を
除外して求めた各試験片（検査部位）毎の最適な最大反
射波高値と検量線により求めた最大非金属介在物径ａを
最小値から順に並べ、小さい順にａ1 、ａ2 、・・・ａ
j と定義した。
除外して求めた各試験片（検査部位）毎の最適な最大反
射波高値と検量線により求めた最大非金属介在物径ａを
最小値から順に並べ、小さい順にａ1 、ａ2 、・・・ａ
j と定義した。
【００４０】ここで試料の順位を表わす１、２、・・・
ｊを対数で２回計算したものが、［式１］但し書きにあ
る基準化変数ｙjである。このｊ、ａj 、ｙjの一例が表
３である。介在物径を横軸にとり、この基準化変数を縦
軸とし、介在物径の小さいもの（即ちａ1 ）から順にプ
ロットしたものが図５の●印である。そしてこの●を一
次回帰したものが図５の右側の右上がりの直線である。
ｊを対数で２回計算したものが、［式１］但し書きにあ
る基準化変数ｙjである。このｊ、ａj 、ｙjの一例が表
３である。介在物径を横軸にとり、この基準化変数を縦
軸とし、介在物径の小さいもの（即ちａ1 ）から順にプ
ロットしたものが図５の●印である。そしてこの●を一
次回帰したものが図５の右側の右上がりの直線である。
【００４１】
【表３】
【００４２】ここで超音波探傷試験による各試験片内の
最大介在物を小さい順に並べている。極値確率用紙に印
すと図５のように表され、縦軸の基準化変数ｙは、試料
の累積分布（確率）を２回対数をとり、直線化すること
で求められる。ある体積Ｖに対し、その領域内に含まれ
る最大径介在物ａmax を予測するには、先に求められた
基準化変数ｙの直線に基づき、その体積Ｖに相当する縦
軸（基準化変数）の値から、対応する介在物径を求めれ
ば良い。予測を行う体積Ｖに対する基準化変数であるｙ
maxは、再帰期間Ｔ（＝（Ｖ＋Ｖ0）／Ｖ0）から求める
ことができる。すなわち、この換算式が［式１’］で、
［式１’］但し書きにあるＴ（再帰期間）で予測したい
その体積Ｖに相当する縦軸（基準化変数）の値を求めれ
ば良い。
最大介在物を小さい順に並べている。極値確率用紙に印
すと図５のように表され、縦軸の基準化変数ｙは、試料
の累積分布（確率）を２回対数をとり、直線化すること
で求められる。ある体積Ｖに対し、その領域内に含まれ
る最大径介在物ａmax を予測するには、先に求められた
基準化変数ｙの直線に基づき、その体積Ｖに相当する縦
軸（基準化変数）の値から、対応する介在物径を求めれ
ば良い。予測を行う体積Ｖに対する基準化変数であるｙ
maxは、再帰期間Ｔ（＝（Ｖ＋Ｖ0）／Ｖ0）から求める
ことができる。すなわち、この換算式が［式１’］で、
［式１’］但し書きにあるＴ（再帰期間）で予測したい
その体積Ｖに相当する縦軸（基準化変数）の値を求めれ
ば良い。
【００４３】例えば図５の場合、予測したい体積２７万
ｍｍ3 に対し、右側の右上がりの直線が示す最大介在物
径は３０．３μｍとなる。体積２７万ｍｍ3 は重量に換
算すると２１２０ｇになる。また超音波探傷で厚さ１．
０ｍｍ程度を測定したものとみなすと、５２０ｍｍ四方
の面内に存在する最大介在物径を推定したことになる。
再帰期間Ｔは、この場合求められる介在物径に等しいか
それよりも大きい数値が見出されるに要する平均の観測
回数を与えるものである。 ４．被検対象金属材料の清浄度の評価 被検対象金属材料の清浄度の評価は、推定最大介在物
径：ａmax 、検査基準体積：Ｖ0 ｍｍ3 、予測を行う体
積：Ｖｍｍ3 として与えることができる。
ｍｍ3 に対し、右側の右上がりの直線が示す最大介在物
径は３０．３μｍとなる。体積２７万ｍｍ3 は重量に換
算すると２１２０ｇになる。また超音波探傷で厚さ１．
０ｍｍ程度を測定したものとみなすと、５２０ｍｍ四方
の面内に存在する最大介在物径を推定したことになる。
再帰期間Ｔは、この場合求められる介在物径に等しいか
それよりも大きい数値が見出されるに要する平均の観測
回数を与えるものである。 ４．被検対象金属材料の清浄度の評価 被検対象金属材料の清浄度の評価は、推定最大介在物
径：ａmax 、検査基準体積：Ｖ0 ｍｍ3 、予測を行う体
積：Ｖｍｍ3 として与えることができる。
【００４４】本実施例１では、被検対象金属材料である
丸棒状鋼塊の清浄度の評価は、推定最大介在物径：ａ
max ＝３０．３μｍ、検査基準体積：Ｖo ＝３８００ｍ
ｍ3 、予測を行う体積：Ｖ＝２７００００ｍｍ3 となっ
た。
丸棒状鋼塊の清浄度の評価は、推定最大介在物径：ａ
max ＝３０．３μｍ、検査基準体積：Ｖo ＝３８００ｍ
ｍ3 、予測を行う体積：Ｖ＝２７００００ｍｍ3 となっ
た。
【００４５】以上のようにして推定最大介在物径の評価
が付された高炭素Ｃｒ軸受鋼を得た。
が付された高炭素Ｃｒ軸受鋼を得た。
【００４６】以上の高炭素Ｃｒ軸受鋼を、酸溶解抽出に
よる介在物調査を行ったところ、最大介在物径は３５．
０μｍであり、本発明の金属材料の評価の精度の高さが
実証された。
よる介在物調査を行ったところ、最大介在物径は３５．
０μｍであり、本発明の金属材料の評価の精度の高さが
実証された。
【００４７】〔実施例２〕ばね鋼（ＪＩＳ鋼種 ＳＵＰ
１０）を電気炉で１５０ｔｏｎ溶解した。これをＲＨ脱
ガス後連続鋳造で断面が３８０×４５０ｍｍの鋳片（ブ
ルーム）に鋳造した。そして分塊圧延しφ１６７ｍｍで
重量が２ｔｏｎのビレットを得た。このビレットから試
料を切出し、上述の実施例１と同様にして、試料調整、
超音波探傷、評価を行ったところ、このバネ加工に供し
た圧延材約２ｔｏｎ中に存在し得る最大介在物径は６３
μｍであると推定された。
１０）を電気炉で１５０ｔｏｎ溶解した。これをＲＨ脱
ガス後連続鋳造で断面が３８０×４５０ｍｍの鋳片（ブ
ルーム）に鋳造した。そして分塊圧延しφ１６７ｍｍで
重量が２ｔｏｎのビレットを得た。このビレットから試
料を切出し、上述の実施例１と同様にして、試料調整、
超音波探傷、評価を行ったところ、このバネ加工に供し
た圧延材約２ｔｏｎ中に存在し得る最大介在物径は６３
μｍであると推定された。
【００４８】次に、このビレットを圧延し、φ５の弁バ
ネに加工した。このバネを使用試験したところ、使用中
に破断したので、破断部を調査すると６０μｍ介在物が
確認された。
ネに加工した。このバネを使用試験したところ、使用中
に破断したので、破断部を調査すると６０μｍ介在物が
確認された。
【００４９】〔実施例３〕超音波探傷法により超音波反
射波の最大値データＩj（ｊ＝１，ｎ）を得て、［式
２］および［式２’］により清浄度の評価をした以外
は、実施例１と同様の条件で、推定最大介在物径の評価
が付された高炭素Ｃｒ軸受鋼を得た。
射波の最大値データＩj（ｊ＝１，ｎ）を得て、［式
２］および［式２’］により清浄度の評価をした以外
は、実施例１と同様の条件で、推定最大介在物径の評価
が付された高炭素Ｃｒ軸受鋼を得た。
【００５０】〔実施例４〕ＪＩＳ ＳＣＭ鋼（Ａｌ＝
０．０２５％）を用いた以外は、実施例１に準じて求め
られた推定最大非金属介在物径、および各試料片を酸溶
解して得られた介在物の最大径の実測値を、以下に示
す。
０．０２５％）を用いた以外は、実施例１に準じて求め
られた推定最大非金属介在物径、および各試料片を酸溶
解して得られた介在物の最大径の実測値を、以下に示
す。
【００５１】
【表４】
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、高精度の、高い信頼性
を持った清浄度評価を付した金属材料を提供することが
できる。
を持った清浄度評価を付した金属材料を提供することが
できる。
【００５３】また、最近の鋼などの金属材料の清浄度の
大幅な向上に対応し、一段と要望が強くなっている清浄
度の評価を付した金属材料を提供するものであり、当業
界のニーズに答える極めて有用な発明である。
大幅な向上に対応し、一段と要望が強くなっている清浄
度の評価を付した金属材料を提供するものであり、当業
界のニーズに答える極めて有用な発明である。
【図１】被検対象金属材料における検査部位の設定の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２】非金属介在物からの超音波反射波高強度と非金
属介在物径との対比検量線を示す図である。
属介在物径との対比検量線を示す図である。
【図３】焦点型超音波探触子による超音波探傷におけ
る、非金属介在物の焦点位置からのずれと超音波反射波
の状況を示す模式図である。
る、非金属介在物の焦点位置からのずれと超音波反射波
の状況を示す模式図である。
【図４】焦点型超音波探触子による超音波探傷の状況を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図５】最大介在物径の推定における光学顕微鏡法と本
発明における方法とを比較して示した図である。
発明における方法とを比較して示した図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 金属材料の所定部分に設定したｎ個の検
査部位毎の超音波探傷法により走査・検出した最大非金
属介在物径データａj （ｊ＝１，ｎ）から下記式（１）
および（１’）により算出の該金属材料全体中の推定最
大非金属介在物径ａmax に基づき清浄度の評価を付した
ことを特徴とする金属材料。 ［式１］ 最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）と基
準化変数ｙj ( ｊ＝１，ｎ）の一次回帰式 ａ＝ｔｙ＋ｕ・・・・・・・・・・・（１） ただし、ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)｝] （ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式１’］金属材料全体中の推定最大非金属介在物径ａ
max の算出式（回帰式) ａmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（１’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/
Ｔ｝] - 【請求項２】 金属材料の所定部分に設定したｎ個の検
査部位毎の非金属介在物からの超音波反射波の最大値デ
ータＩj （ｊ＝１，ｎ）から下記式（２）および
（２’）により算出の該金属材料全体中の推定最大超音
波反射波高Ｉmax から求めた推定最大非金属介在物径に
基づき清浄度の評価を付したことを特徴とする金属材
料。 ［式２］最大非金属介在物からの超音波反射波高データ
Ｉj （ｊ＝１，ｎ）と基準化変数ｙj ( ｊ＝１，ｎ）の
一次回帰式 Ｉ＝ｔｙ＋ｕ・・・・・・・・・・・・・・（２） ただし、 ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)｝] （ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式２’］金属材料全体中の推定最大非金属介在物から
の超音波反射波高データＩmax の算出式 Ｉmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（２’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/
Ｔ｝] - 【請求項３】 金属材料の所定部分に設定したｎ個の検
査部位の数ｎが２０以上であることを特徴とする請求項
１または２のいずれかに記載の金属材料。 - 【請求項４】 金属材料がＡｌ≧０．００５ｗｔ％含有
の高清浄度鋼であることを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載の金属材料。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11119789A JP2000310620A (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 清浄度の評価を付した金属材料 |
| US09/470,993 US6318178B1 (en) | 1999-01-20 | 1999-12-23 | Cleanliness evaluation method for metallic materials based on ultrasonic flaw detection and metallic material affixed with evaluation of cleanliness |
| SE0000152A SE517971C2 (sv) | 1999-01-20 | 2000-01-19 | Förfarande för bedömning av renheten hos metalliska material baserat på felbestämning med ultraljud och metalliska material försedda med renhetsbedömning |
| DE2000102344 DE10002344B4 (de) | 1999-01-20 | 2000-01-20 | Auf Ultraschallfehlererfassung basierendes Verfahren zum Bestimmen des Reinheitsgrades von Metallmaterialien |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11119789A JP2000310620A (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 清浄度の評価を付した金属材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000310620A true JP2000310620A (ja) | 2000-11-07 |
Family
ID=14770273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11119789A Pending JP2000310620A (ja) | 1999-01-20 | 1999-04-27 | 清浄度の評価を付した金属材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000310620A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6318178B1 (en) * | 1999-01-20 | 2001-11-20 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Cleanliness evaluation method for metallic materials based on ultrasonic flaw detection and metallic material affixed with evaluation of cleanliness |
| CN108072747A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-05-25 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种高温合金夹杂面积定量估算方法 |
-
1999
- 1999-04-27 JP JP11119789A patent/JP2000310620A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6318178B1 (en) * | 1999-01-20 | 2001-11-20 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Cleanliness evaluation method for metallic materials based on ultrasonic flaw detection and metallic material affixed with evaluation of cleanliness |
| CN108072747A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-05-25 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种高温合金夹杂面积定量估算方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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