JP2854249B2 - 応力センサー - Google Patents
応力センサーInfo
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- JP2854249B2 JP2854249B2 JP6238695A JP23869594A JP2854249B2 JP 2854249 B2 JP2854249 B2 JP 2854249B2 JP 6238695 A JP6238695 A JP 6238695A JP 23869594 A JP23869594 A JP 23869594A JP 2854249 B2 JP2854249 B2 JP 2854249B2
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- stress sensor
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/125—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using magnetostrictive means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物に負荷されて
いる応力を磁気的な手法を用いてその場で非破壊的に検
出するために、被測定物に貼り付けて使用する応力セン
サーに関する。
いる応力を磁気的な手法を用いてその場で非破壊的に検
出するために、被測定物に貼り付けて使用する応力セン
サーに関する。
【０００２】
【従来の技術】建築物，鉄道レール，橋梁等を構成する
構造材料には、風力や温度の変化や自重等により局所的
に圧縮や引っ張りの応力が発生する。この応力が限界値
を超えると、構造材料の破損や湾曲が発生し、建築物の
倒壊や列車の脱線等の人命に関わる災害につながる場合
が多い。このために、自然環境から受ける変化を考慮し
た構造設計及び施工が行われているが、これらに加え
て、構造材料に発生している応力を測定し、それを管理
することによって安全性を確保する試みが行われ、一部
においては実用化されている。
構造材料には、風力や温度の変化や自重等により局所的
に圧縮や引っ張りの応力が発生する。この応力が限界値
を超えると、構造材料の破損や湾曲が発生し、建築物の
倒壊や列車の脱線等の人命に関わる災害につながる場合
が多い。このために、自然環境から受ける変化を考慮し
た構造設計及び施工が行われているが、これらに加え
て、構造材料に発生している応力を測定し、それを管理
することによって安全性を確保する試みが行われ、一部
においては実用化されている。
【０００３】従来から、構造材料に負荷される応力を磁
気的な方法によって測定する技術開発が行われている。
磁気的な方法とは、励磁ヘッドと検出ヘッドからなる磁
気ヘッドを用いて、被測定物の磁気的性質を反映した磁
気信号を検出し、特に応力の負荷で生ずる磁気信号の変
化を捉えることにより、被測定物に負荷される応力を測
定するものである。
気的な方法によって測定する技術開発が行われている。
磁気的な方法とは、励磁ヘッドと検出ヘッドからなる磁
気ヘッドを用いて、被測定物の磁気的性質を反映した磁
気信号を検出し、特に応力の負荷で生ずる磁気信号の変
化を捉えることにより、被測定物に負荷される応力を測
定するものである。
【０００４】例えば、応力測定のために提案されている
具体的な公知例としては、被測定物の保磁力が応力によ
って変化することを利用した特公昭５２−１４９８６号
公報に記載の非接触式応力測定装置があげられる。ま
た、クロスセンサを用いた被測定物の磁気異方性の分
布，変化の測定方法として特公昭６１−３１８２８号公
報に記載の磁気異方性パターンの測定方法が提案されて
いる。
具体的な公知例としては、被測定物の保磁力が応力によ
って変化することを利用した特公昭５２−１４９８６号
公報に記載の非接触式応力測定装置があげられる。ま
た、クロスセンサを用いた被測定物の磁気異方性の分
布，変化の測定方法として特公昭６１−３１８２８号公
報に記載の磁気異方性パターンの測定方法が提案されて
いる。
【０００５】最近では磁化の不連続性に起因するバルク
ハウゼン信号を用いた方法が注目されている。強磁性体
を励磁すると、該強磁性体の内部では磁壁の移動によっ
て磁化が変化する。この磁壁の移動は析出物，結晶粒
界，歪の存在する領域で不連続に動き、この不連続な変
化に対応した比較的周波数の高いパルス状の電圧信号が
検出コイルに誘起される。このパルス状の電圧信号をバ
ルクハウゼン信号と言い、応力の負荷に伴い信号強度が
変化するので、応力測定への応用が可能であり、以下の
ものが開示されている。例えば、具体的な応用例として
は、特開昭５９−１１２２５７号公報記載の強磁性材料
の非破壊検査方法及び装置があげられる。ここでは、従
来の検出コイルの電磁誘導によるバルクハウゼン信号の
検出に加え、同時に発生する弾性波に含まれるバルクハ
ウゼン信号を圧電素子等のセンサで検出することによ
り、より高い精度の応力測定が可能であることを示して
いる。また、特開昭６０−５７２４７号公報記載の応力
および欠陥検出装置用センサは、磁気ヘッドコアのフェ
ライトコアの先端に丸みをつけたことを特徴とし、被測
定物の表面形状に影響されずに信号を検出できることか
ら、容易に応力を測定できる磁気ヘッドとして提案され
ている。
ハウゼン信号を用いた方法が注目されている。強磁性体
を励磁すると、該強磁性体の内部では磁壁の移動によっ
て磁化が変化する。この磁壁の移動は析出物，結晶粒
界，歪の存在する領域で不連続に動き、この不連続な変
化に対応した比較的周波数の高いパルス状の電圧信号が
検出コイルに誘起される。このパルス状の電圧信号をバ
ルクハウゼン信号と言い、応力の負荷に伴い信号強度が
変化するので、応力測定への応用が可能であり、以下の
ものが開示されている。例えば、具体的な応用例として
は、特開昭５９−１１２２５７号公報記載の強磁性材料
の非破壊検査方法及び装置があげられる。ここでは、従
来の検出コイルの電磁誘導によるバルクハウゼン信号の
検出に加え、同時に発生する弾性波に含まれるバルクハ
ウゼン信号を圧電素子等のセンサで検出することによ
り、より高い精度の応力測定が可能であることを示して
いる。また、特開昭６０−５７２４７号公報記載の応力
および欠陥検出装置用センサは、磁気ヘッドコアのフェ
ライトコアの先端に丸みをつけたことを特徴とし、被測
定物の表面形状に影響されずに信号を検出できることか
ら、容易に応力を測定できる磁気ヘッドとして提案され
ている。
【０００６】磁気的な方法を用いる場合には、被測定物
が強磁性体に制限されるという問題があったが、非磁性
体の表面に強磁性体のセンサーを付与することによって
非磁性体でも磁気的な方法で応力測定が可能であるとい
う方法が提案されている。特開昭６１−２５８１６１号
公報に記載の無接触磁気応力および温度検知器では、２
つの磁気層を非強磁性物体表面に接着し、それぞれの層
から発生する大バルクハウゼン信号の発生時間の差から
応力や温度が測定できる検知器が提案されている。
が強磁性体に制限されるという問題があったが、非磁性
体の表面に強磁性体のセンサーを付与することによって
非磁性体でも磁気的な方法で応力測定が可能であるとい
う方法が提案されている。特開昭６１−２５８１６１号
公報に記載の無接触磁気応力および温度検知器では、２
つの磁気層を非強磁性物体表面に接着し、それぞれの層
から発生する大バルクハウゼン信号の発生時間の差から
応力や温度が測定できる検知器が提案されている。
【０００７】さて、磁気的な方法を用いて高い精度の応
力測定を行うためには、応力以外に磁気信号へ影響を及
ぼす他の因子の分離が必要である。強磁性体はキュリー
温度を持つので、磁化量，透磁率，保磁力およびバルク
ハウゼン信号の磁気的な性質は温度の影響を受け易い。
このことから、高精度な応力測定を行うためには、温度
によって影響される分を磁気信号から差し引き、補正す
ることによって、温度の影響を取り除かなければならな
い。従来では、被測定物の温度を測定し磁気信号を補正
することによって応力値を測定しているが、被測定物毎
に磁気信号の温度依存性が異なることや、磁気信号の温
度依存性が必ずしも線形性を持たないことから、補正の
ために膨大な数の検量線データが必要となる。さらに、
測定や解析に多大な時間を必要とし、迅速な応力測定が
できなくなる原因ともなっている。
力測定を行うためには、応力以外に磁気信号へ影響を及
ぼす他の因子の分離が必要である。強磁性体はキュリー
温度を持つので、磁化量，透磁率，保磁力およびバルク
ハウゼン信号の磁気的な性質は温度の影響を受け易い。
このことから、高精度な応力測定を行うためには、温度
によって影響される分を磁気信号から差し引き、補正す
ることによって、温度の影響を取り除かなければならな
い。従来では、被測定物の温度を測定し磁気信号を補正
することによって応力値を測定しているが、被測定物毎
に磁気信号の温度依存性が異なることや、磁気信号の温
度依存性が必ずしも線形性を持たないことから、補正の
ために膨大な数の検量線データが必要となる。さらに、
測定や解析に多大な時間を必要とし、迅速な応力測定が
できなくなる原因ともなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】バルクハウゼン信号を
発生する素子を応力センサーとして被測定物に貼り付
け、この応力センサ−に励磁ヘッドと検出ヘッドを結合
し、検出ヘッドで得られるバルクハウゼン信号から応力
測定する場合には、従来の応力センサーではバルクハウ
ゼン信号は温度の影響を受ける。そのために、温度変化
に対する膨大な数の検量線データを用意しなければなら
ないことと、それに伴い測定時間が増加することが従来
技術の問題点であった。
発生する素子を応力センサーとして被測定物に貼り付
け、この応力センサ−に励磁ヘッドと検出ヘッドを結合
し、検出ヘッドで得られるバルクハウゼン信号から応力
測定する場合には、従来の応力センサーではバルクハウ
ゼン信号は温度の影響を受ける。そのために、温度変化
に対する膨大な数の検量線データを用意しなければなら
ないことと、それに伴い測定時間が増加することが従来
技術の問題点であった。
【０００９】本発明は、応力測定のために構造物へ貼り
付ける、バルクハウゼン信号を発生する応力センサーで
あって、検出されるバルクハウゼン信号が使用温度範囲
で実質上温度に影響されないものを提供することを目的
とする。
付ける、バルクハウゼン信号を発生する応力センサーで
あって、検出されるバルクハウゼン信号が使用温度範囲
で実質上温度に影響されないものを提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の、応力測定を行
うために被測定物に貼り付ける、バルクハウゼン信号を
発生する応力センサーは、元素Ｍ、ＭはＦｅ，Ａｌ，
Ｂ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｓ
ｉ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｚｒの内少なくとも一種
類の元素、とＣおよび不可避不純物から構成される鉄鋼
材料でなり、α−Ｆｅ結晶粒内にＭとＣからなる粒子状
炭化物が析出している組織を持つことを特徴とする。
うために被測定物に貼り付ける、バルクハウゼン信号を
発生する応力センサーは、元素Ｍ、ＭはＦｅ，Ａｌ，
Ｂ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｓ
ｉ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｚｒの内少なくとも一種
類の元素、とＣおよび不可避不純物から構成される鉄鋼
材料でなり、α−Ｆｅ結晶粒内にＭとＣからなる粒子状
炭化物が析出している組織を持つことを特徴とする。
【００１１】その組織に析出した粒子状炭化物の平均粒
径は０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であり、粒度分布
の標準偏差は０．１４μｍ以上２．０μｍ以下であるこ
とを特徴としている。また、粒子状炭化物の平均粒径が
１．０μｍ超３．０μｍ以下であることを特徴としてい
る。
径は０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であり、粒度分布
の標準偏差は０．１４μｍ以上２．０μｍ以下であるこ
とを特徴としている。また、粒子状炭化物の平均粒径が
１．０μｍ超３．０μｍ以下であることを特徴としてい
る。
【００１２】炭化物がＭ3Ｃ化合物である場合には、特
に優れた特性の応力センサーが得られる。
に優れた特性の応力センサーが得られる。
【００１３】
【作用】本発明の応力センサーは、応力測定対象である
構造物に付与され、−３０〜３０ｋｇ／ｍｍ2の測定ダ
イナミックレンジで温度に実質上影響されずに応力測定
が可能である。該応力センサーの形状としては板状が望
ましく、例えば０．０５ｍｍ程度から数ｃｍの厚みのも
のが適当である。構造物への付与は接着剤を用いる接
着、アーク放電等を用いる溶接によって行うことができ
る。ただし、溶接法では溶接部の組織が変わってしまう
ので、該応力センサーの大きさは、信号を検出するため
に使用する磁気ヘッドの大きさよりも熱影響部の大きさ
分だけ大きくする必要がある。
構造物に付与され、−３０〜３０ｋｇ／ｍｍ2の測定ダ
イナミックレンジで温度に実質上影響されずに応力測定
が可能である。該応力センサーの形状としては板状が望
ましく、例えば０．０５ｍｍ程度から数ｃｍの厚みのも
のが適当である。構造物への付与は接着剤を用いる接
着、アーク放電等を用いる溶接によって行うことができ
る。ただし、溶接法では溶接部の組織が変わってしまう
ので、該応力センサーの大きさは、信号を検出するため
に使用する磁気ヘッドの大きさよりも熱影響部の大きさ
分だけ大きくする必要がある。
【００１４】構造物に付与された該応力センサーからバ
ルクハウゼン信号を検出し、応力を求める方法について
以下に述べる。まず大要では、応力センサ−には、電磁
鋼板やフェライトをコアとする励磁コイルで磁界を加
え、応力センサ−が発生するバルクハウゼン信号をパー
マロイ検出ヘッドあるいは空心検出コイルで検出する。
励磁コイルを応力センサ−又は構造物に結合して、数Ｈ
ｚから数十ｋＨｚの励磁周波数で交流励磁し、応力セン
サ−に結合した検出コイルに誘起される磁気信号からバ
ンドパスフィルターによって所定周波数の信号成分をフ
ィルタリングすることによってバルクハウゼン信号が得
られる。そして事前に用意した検量線を用いて、バルク
ハウゼン信号の大きさから構造物に生じた応力を決定す
る。ここで、磁気信号としてバルクハウゼン信号を用い
る理由は、特に効率良くまた高い精度で応力測定ができ
るからである。例えば、応力測定を行うとき、励磁周波
数が数Ｈｚの場合には、数百Ｈｚから数百ｋＨｚまでの
バルクハウゼン信号成分を利用している。
ルクハウゼン信号を検出し、応力を求める方法について
以下に述べる。まず大要では、応力センサ−には、電磁
鋼板やフェライトをコアとする励磁コイルで磁界を加
え、応力センサ−が発生するバルクハウゼン信号をパー
マロイ検出ヘッドあるいは空心検出コイルで検出する。
励磁コイルを応力センサ−又は構造物に結合して、数Ｈ
ｚから数十ｋＨｚの励磁周波数で交流励磁し、応力セン
サ−に結合した検出コイルに誘起される磁気信号からバ
ンドパスフィルターによって所定周波数の信号成分をフ
ィルタリングすることによってバルクハウゼン信号が得
られる。そして事前に用意した検量線を用いて、バルク
ハウゼン信号の大きさから構造物に生じた応力を決定す
る。ここで、磁気信号としてバルクハウゼン信号を用い
る理由は、特に効率良くまた高い精度で応力測定ができ
るからである。例えば、応力測定を行うとき、励磁周波
数が数Ｈｚの場合には、数百Ｈｚから数百ｋＨｚまでの
バルクハウゼン信号成分を利用している。
【００１５】本発明の応力センサーの特長は、磁気的な
手法を用いても温度に実質上影響されることなく構造材
の応力を測定することを可能とすることである。このた
めに従来に比べて温度依存性に関する膨大なデータベー
スを用意する必要もなく、短時間で応力を測定でき、効
率的な応力診断を可能とする。
手法を用いても温度に実質上影響されることなく構造材
の応力を測定することを可能とすることである。このた
めに従来に比べて温度依存性に関する膨大なデータベー
スを用意する必要もなく、短時間で応力を測定でき、効
率的な応力診断を可能とする。
【００１６】以下に、本発明の応力センサ−の組織限定
の理由を述べる。本発明による応力センサーは、α−Ｆ
ｅ結晶粒内に粒子状の炭化物が析出した組織を持つ鉄鋼
材料である。構成元素はＭ（Ｆｅ，Ａｌ，Ｂ，Ｃｏ，Ｃ
ｒ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｔ
ｉ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｚｒの内、少なくとも一種類の元素）
とＣであるが、Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｓ，Ｈ等の不可避不純物を
含んでも良い。析出する粒子状の炭化物はＭとＣから構
成される。析出する炭化物にはマトリクス相であるα−
Ｆｅに比べて飽和磁化の低いものが望ましいが、上記の
元素Ｍから構成される炭化物はその条件を満足してい
る。また、炭化物がＭ3Ｃ化合物の場合には、炭化物の
粒径や粒度分布を制御し易いので、優れた温度特性の応
力センサーを容易に得ることができる。代表的なＭ3Ｃ
化合物としては、ＭがＦｅであるセメンタイトが挙げら
れる。
の理由を述べる。本発明による応力センサーは、α−Ｆ
ｅ結晶粒内に粒子状の炭化物が析出した組織を持つ鉄鋼
材料である。構成元素はＭ（Ｆｅ，Ａｌ，Ｂ，Ｃｏ，Ｃ
ｒ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ｔ
ｉ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｚｒの内、少なくとも一種類の元素）
とＣであるが、Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｓ，Ｈ等の不可避不純物を
含んでも良い。析出する粒子状の炭化物はＭとＣから構
成される。析出する炭化物にはマトリクス相であるα−
Ｆｅに比べて飽和磁化の低いものが望ましいが、上記の
元素Ｍから構成される炭化物はその条件を満足してい
る。また、炭化物がＭ3Ｃ化合物の場合には、炭化物の
粒径や粒度分布を制御し易いので、優れた温度特性の応
力センサーを容易に得ることができる。代表的なＭ3Ｃ
化合物としては、ＭがＦｅであるセメンタイトが挙げら
れる。
【００１７】炭化物の形状は粒子状であり、α−Ｆｅ結
晶粒内に析出することが応力感受性の点で望ましい。例
えばパーライト組織の様なセメンタイトが板状の場合に
は、バルクハウゼン信号の応力依存性は極めて小さく、
応力センサーに供することはできない。また、粒子状の
炭化物がα−Ｆｅ結晶粒界のみに析出している場合に
は、１〜３ｋｇ／ｍｍ2程度の小さな応力でバルクハウ
ゼン信号の変化が飽和してしまうので、実用的な測定ダ
イナミックレンジを確保できないからである。
晶粒内に析出することが応力感受性の点で望ましい。例
えばパーライト組織の様なセメンタイトが板状の場合に
は、バルクハウゼン信号の応力依存性は極めて小さく、
応力センサーに供することはできない。また、粒子状の
炭化物がα−Ｆｅ結晶粒界のみに析出している場合に
は、１〜３ｋｇ／ｍｍ2程度の小さな応力でバルクハウ
ゼン信号の変化が飽和してしまうので、実用的な測定ダ
イナミックレンジを確保できないからである。
【００１８】本発明の特長である、優れた温度特性すな
わち温度変化に対する検出信号レベルの安定性は、粒子
状炭化物の粒径を以下のように限定することによって可
能になることを見い出した。すなわち、粒子状炭化物の
平均粒径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下の場合にそ
の粒度分布の標準偏差が０．１４μｍ以上２．０μｍ以
下であること、あるいは平均粒径が１．０μｍ超３．０
μｍ以下の場合には、粒度分布を特に規定しなくても温
度特性の優れた応力センサーを得ることが可能である。
平均粒径が０．０５μｍ未満または３．０μｍ超の場合
には、バルクハウゼン信号の強度が低下するために実用
上好ましくない。
わち温度変化に対する検出信号レベルの安定性は、粒子
状炭化物の粒径を以下のように限定することによって可
能になることを見い出した。すなわち、粒子状炭化物の
平均粒径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下の場合にそ
の粒度分布の標準偏差が０．１４μｍ以上２．０μｍ以
下であること、あるいは平均粒径が１．０μｍ超３．０
μｍ以下の場合には、粒度分布を特に規定しなくても温
度特性の優れた応力センサーを得ることが可能である。
平均粒径が０．０５μｍ未満または３．０μｍ超の場合
には、バルクハウゼン信号の強度が低下するために実用
上好ましくない。
【００１９】粒度分布に関するさらに詳細な説明を以下
に示す。本発明者は、バルクハウゼン信号の温度による
変化が炭化物の粒度分布に依存していることを、平均粒
径と粒度分布を種々変えて行った実験の結果から見いだ
し、温度に影響されないための平均粒径と粒度分布を特
定した。
に示す。本発明者は、バルクハウゼン信号の温度による
変化が炭化物の粒度分布に依存していることを、平均粒
径と粒度分布を種々変えて行った実験の結果から見いだ
し、温度に影響されないための平均粒径と粒度分布を特
定した。
【００２０】具体的には平均粒径が０．０５μｍ以上
１．０μｍ以下の場合に、標準偏差で表した粒度分布が
０．１４μｍ以上２．０μｍ以下であるとバルクハウゼ
ン信号は温度に影響を受けなくなる。標準偏差が０．１
４μｍ未満の場合には、炭化物の粒径が揃いすぎて、バ
ルクハウゼン信号は温度に影響され易くなる。また、粒
度分布の標準偏差が２．０μｍを超える場合には、粒度
分布は平坦でなくやはり温度の影響を受け易い。そこ
で、平均粒径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下の場合
には、標準偏差を０．１４μｍ以上２．０μｍ以下に限
定した。
１．０μｍ以下の場合に、標準偏差で表した粒度分布が
０．１４μｍ以上２．０μｍ以下であるとバルクハウゼ
ン信号は温度に影響を受けなくなる。標準偏差が０．１
４μｍ未満の場合には、炭化物の粒径が揃いすぎて、バ
ルクハウゼン信号は温度に影響され易くなる。また、粒
度分布の標準偏差が２．０μｍを超える場合には、粒度
分布は平坦でなくやはり温度の影響を受け易い。そこ
で、平均粒径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下の場合
には、標準偏差を０．１４μｍ以上２．０μｍ以下に限
定した。
【００２１】他方、粒子状の炭化物の平均粒径が１．０
μｍ超３．０μｍ以下の場合には、粒度分布に関係なく
温度に実質上影響されない応力センサーを得ることがで
きる。これは、次の理由による。該応力センサーから発
生するバルクハウゼン信号は主に励磁時に磁壁が析出し
た粒子状の炭化物で引っかかり、磁化変化が不連続にな
ることから生じる。バルクハウゼン信号の強さはこの炭
化物のピニング力で決まる。平均粒径が１．０μｍ超
３．０μｍ以下では、磁壁のピニング力が温度に影響さ
れにくくなるからである。
μｍ超３．０μｍ以下の場合には、粒度分布に関係なく
温度に実質上影響されない応力センサーを得ることがで
きる。これは、次の理由による。該応力センサーから発
生するバルクハウゼン信号は主に励磁時に磁壁が析出し
た粒子状の炭化物で引っかかり、磁化変化が不連続にな
ることから生じる。バルクハウゼン信号の強さはこの炭
化物のピニング力で決まる。平均粒径が１．０μｍ超
３．０μｍ以下では、磁壁のピニング力が温度に影響さ
れにくくなるからである。
【００２２】粒子状の炭化物をα−Ｆｅ結晶粒内に析出
させる手段としては、次の方法を用いることができる。
例えば炭化物がＦｅ3Ｃ化合物であるセメンタイトの場
合には、炭素鋼材をγ相領域温度に一定時間保持し、水
中にて焼き入れ急冷し、引き続きγ相領域より下の温度
で焼き戻し処理を行う方法である。本発明の粒度分布と
するためには、焼き戻し温度を６５０℃以上にすること
が望ましく、特にγ相領域の直下温度で行うと短時間で
得ることが可能である。他方、焼き入れを行わずに本発
明の応力センサーを得ることは、Ａ１点温度の上下を約
±２０℃繰り返し加熱冷却する方法によって可能であ
る。
させる手段としては、次の方法を用いることができる。
例えば炭化物がＦｅ3Ｃ化合物であるセメンタイトの場
合には、炭素鋼材をγ相領域温度に一定時間保持し、水
中にて焼き入れ急冷し、引き続きγ相領域より下の温度
で焼き戻し処理を行う方法である。本発明の粒度分布と
するためには、焼き戻し温度を６５０℃以上にすること
が望ましく、特にγ相領域の直下温度で行うと短時間で
得ることが可能である。他方、焼き入れを行わずに本発
明の応力センサーを得ることは、Ａ１点温度の上下を約
±２０℃繰り返し加熱冷却する方法によって可能であ
る。
【００２３】当該応力センサーの成分は鋼中のＣ量が
０．０５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下の範囲が望まし
い。該応力センサーの応力感受性はＣ量が少ないほど高
い。しかしながら、Ｃ量が０．０５ｗｔ％未満の場合に
は、析出する粒子状の炭化物数が少なくなる。そのた
め、この様な材料では、応力感受性は高いが、１〜３ｋ
ｇ／ｍｍ2の応力印加でバルクハウゼン信号の変化が飽
和してしまうので、実用的な測定ダイナミックレンジを
確保でき難くなる。他方、Ｃ量が２．０ｗｔ％を超える
と材料の繰り返し応力負荷による疲労強度が低下するの
みならず、溶接で被測定物（構造物）に貼り付ける場合
には、溶接性が悪くなる。そこでＣ量は２．０ｗｔ％以
下であることが望ましい。さらに好ましい成分は、鋼中
Ｃ量が０．１ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下である。０．
１ｗｔ％未満であると測定ダイナミックレンジが３０ｋ
ｇ／ｍｍ2程度まで確保できないので、実用的なＣ量の
下限は０．１ｗｔ％以上が望ましい。また、より高い疲
労特性や溶接性を確保するためにＣ量の上限は１．２ｗ
ｔ％が望ましい。
０．０５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下の範囲が望まし
い。該応力センサーの応力感受性はＣ量が少ないほど高
い。しかしながら、Ｃ量が０．０５ｗｔ％未満の場合に
は、析出する粒子状の炭化物数が少なくなる。そのた
め、この様な材料では、応力感受性は高いが、１〜３ｋ
ｇ／ｍｍ2の応力印加でバルクハウゼン信号の変化が飽
和してしまうので、実用的な測定ダイナミックレンジを
確保でき難くなる。他方、Ｃ量が２．０ｗｔ％を超える
と材料の繰り返し応力負荷による疲労強度が低下するの
みならず、溶接で被測定物（構造物）に貼り付ける場合
には、溶接性が悪くなる。そこでＣ量は２．０ｗｔ％以
下であることが望ましい。さらに好ましい成分は、鋼中
Ｃ量が０．１ｗｔ％以上１．２ｗｔ％以下である。０．
１ｗｔ％未満であると測定ダイナミックレンジが３０ｋ
ｇ／ｍｍ2程度まで確保できないので、実用的なＣ量の
下限は０．１ｗｔ％以上が望ましい。また、より高い疲
労特性や溶接性を確保するためにＣ量の上限は１．２ｗ
ｔ％が望ましい。
【００２４】当該応力センサーは−１０℃以上１００℃
以下の温度領域で使用可能であり、バルクハウゼン信号
の温度変動は１０％以下である。この温度領域は通常の
構造物が暴露される温度範囲を包含しており、実用上十
分使用可能である。
以下の温度領域で使用可能であり、バルクハウゼン信号
の温度変動は１０％以下である。この温度領域は通常の
構造物が暴露される温度範囲を包含しており、実用上十
分使用可能である。
【００２５】
〔実施例１〕０．７ｗｔ％Ｃの炭素鋼材（Ｍｎ，Ｃｒ含
有）から４５ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍの薄板を２枚切り
出した。それらをＡｒガス中においてγ相領域である９
００℃で１Ｈｒ焼鈍し、その後水冷することによって焼
き入れた。引き続き、γ相領域より低い温度である６５
０℃および７００℃で３Ｈｒそれぞれを焼き戻し、速度
１０℃／ｍｉｎで冷却した。これらの試料の組織を走査
型電子顕微鏡を用いて観察した。それぞれの試料はα−
Ｆｅ結晶粒内に粒子状のセメンタイトが析出した組織で
ある。表１に粒子状のセメンタイトの平均粒径と粒度分
布の標準偏差について調べた結果を示す。
有）から４５ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍの薄板を２枚切り
出した。それらをＡｒガス中においてγ相領域である９
００℃で１Ｈｒ焼鈍し、その後水冷することによって焼
き入れた。引き続き、γ相領域より低い温度である６５
０℃および７００℃で３Ｈｒそれぞれを焼き戻し、速度
１０℃／ｍｉｎで冷却した。これらの試料の組織を走査
型電子顕微鏡を用いて観察した。それぞれの試料はα−
Ｆｅ結晶粒内に粒子状のセメンタイトが析出した組織で
ある。表１に粒子状のセメンタイトの平均粒径と粒度分
布の標準偏差について調べた結果を示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】焼き戻し温度が６５０℃の試料では、表１
の標準偏差からわかるように、α−Ｆｅ結晶粒内に比較
的粒度の揃った粒子状のセメンタイトが観察された。こ
の６５０℃材は本発明範囲には入っていない。７００℃
で焼き戻した試料は、析出したセメンタイトの粒径の標
準偏差は０．１４μｍ以上２．０μｍ以下であり、本発
明の範囲に入っている。上記の焼き戻し材からバルクハ
ウゼン信号を検出し、バルクハウゼン信号の温度依存性
を調べた。
の標準偏差からわかるように、α−Ｆｅ結晶粒内に比較
的粒度の揃った粒子状のセメンタイトが観察された。こ
の６５０℃材は本発明範囲には入っていない。７００℃
で焼き戻した試料は、析出したセメンタイトの粒径の標
準偏差は０．１４μｍ以上２．０μｍ以下であり、本発
明の範囲に入っている。上記の焼き戻し材からバルクハ
ウゼン信号を検出し、バルクハウゼン信号の温度依存性
を調べた。
【００２８】励磁ヘッドコアには、珪素鋼板を積層した
Ｕ字型のものを用いた。励磁は励磁ヘッドに巻いたコイ
ルに周波数が２．５Ｈｚの正弦波電流を入力して行っ
た。検出コイルには、アクリル製の芯材にエナメル細線
を巻き付けた空芯コイルを用いた。空芯コイルは、検出
面が被測定面（応力センサ−の平面）と平行になるよう
にし、励磁ヘッドの両脚部の間に設置した。検出コイル
に誘起された電圧信号を電圧増幅器で増幅し、さらに周
波数フィルタ回路において１ｋＨｚ以上５ｋＨｚ以下の
バルクハウゼン信号を検出した。バルクハウゼン信号の
波形解析にはデジタルオシロスコープを用いた。
Ｕ字型のものを用いた。励磁は励磁ヘッドに巻いたコイ
ルに周波数が２．５Ｈｚの正弦波電流を入力して行っ
た。検出コイルには、アクリル製の芯材にエナメル細線
を巻き付けた空芯コイルを用いた。空芯コイルは、検出
面が被測定面（応力センサ−の平面）と平行になるよう
にし、励磁ヘッドの両脚部の間に設置した。検出コイル
に誘起された電圧信号を電圧増幅器で増幅し、さらに周
波数フィルタ回路において１ｋＨｚ以上５ｋＨｚ以下の
バルクハウゼン信号を検出した。バルクハウゼン信号の
波形解析にはデジタルオシロスコープを用いた。
【００２９】図１に６５０℃の焼き戻し材（比較例）お
よび７００℃で焼き戻した本発明の応力センサーから得
られるバルクハウゼン信号の実効値電圧の温度依存性を
示す。温度は室温から１２０℃付近まで上昇させた。６
５０℃焼き戻し材では実効値電圧は温度上昇にともない
急激に減少する。他方、本発明の応力センサーでは７０
℃近くまでほとんど実効値電圧は変化せず、８０℃を超
えて９％程度減少したに過ぎない。
よび７００℃で焼き戻した本発明の応力センサーから得
られるバルクハウゼン信号の実効値電圧の温度依存性を
示す。温度は室温から１２０℃付近まで上昇させた。６
５０℃焼き戻し材では実効値電圧は温度上昇にともない
急激に減少する。他方、本発明の応力センサーでは７０
℃近くまでほとんど実効値電圧は変化せず、８０℃を超
えて９％程度減少したに過ぎない。
【００３０】以上の結果より、本発明の応力センサーを
用いることによって、測定温度に実質上影響されないで
被測定物の応力を正確に測ることが可能になった。
用いることによって、測定温度に実質上影響されないで
被測定物の応力を正確に測ることが可能になった。
【００３１】〔実施例２〕応力センサーを鋼材に貼り付
け、それを圧縮試験機を用いて圧縮した状態でバルクハ
ウゼン信号を測定し、圧縮応力との関係を調べた。その
際、試験材と温度を変えて、その影響について調べた。
け、それを圧縮試験機を用いて圧縮した状態でバルクハ
ウゼン信号を測定し、圧縮応力との関係を調べた。その
際、試験材と温度を変えて、その影響について調べた。
【００３２】０．７ｗｔ％Ｃの炭素鋼材から４５ｍｍ×
２０ｍｍ×２ｍｍの板材を３枚切り出した。その内、２
枚をＡｒガス中においてγ相領域である９００℃で１Ｈ
ｒ焼鈍し、その後水冷することによって焼き入れた。引
き続き、γ相領域より低い温度である５００℃および７
００℃で３Ｈｒそれぞれを焼き戻し、速度１０℃／ｍｉ
ｎで冷却した。残りの１枚についてはＡｒ中で９００℃
で１Ｈｒ焼鈍し、その後速度１０℃／ｍｉｎで冷却し
た。これらの試料について、組織観察した結果を表２に
示す。
２０ｍｍ×２ｍｍの板材を３枚切り出した。その内、２
枚をＡｒガス中においてγ相領域である９００℃で１Ｈ
ｒ焼鈍し、その後水冷することによって焼き入れた。引
き続き、γ相領域より低い温度である５００℃および７
００℃で３Ｈｒそれぞれを焼き戻し、速度１０℃／ｍｉ
ｎで冷却した。残りの１枚についてはＡｒ中で９００℃
で１Ｈｒ焼鈍し、その後速度１０℃／ｍｉｎで冷却し
た。これらの試料について、組織観察した結果を表２に
示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】７００℃で焼き戻した試料は実施例１で示
したように本発明範囲の組織を有する。５００℃で焼き
戻した試料では、α−Ｆｅ結晶粒内に粒度の揃った粒子
状のセメンタイトが観察され、標準偏差が０．１４μｍ
未満であるので本発明の範囲に入らない。９００℃から
徐冷した試料では板状のセメンタイトが層状に析出する
パーライト組織が観察された。
したように本発明範囲の組織を有する。５００℃で焼き
戻した試料では、α−Ｆｅ結晶粒内に粒度の揃った粒子
状のセメンタイトが観察され、標準偏差が０．１４μｍ
未満であるので本発明の範囲に入らない。９００℃から
徐冷した試料では板状のセメンタイトが層状に析出する
パーライト組織が観察された。
【００３５】それぞれの板状試料を１００ｍｍ×１００
ｍｍ×３００ｍｍの角型鋼材にアーク放電法にて溶接し
た。ここで試料の長手方向が鋼材の長手方向と一致する
ように鋼材側面に溶接した。鋼材には長手方向へ圧縮応
力を負荷し、その際ヒータで鋼材を加熱し、鋼材の温度
を変えて両者の相関を調べた。磁気ヘッドと信号解析シ
ステムには実施例１と同じものを用い、１ｋＨｚから５
ｋＨｚまでの周波数領域のバルクハウゼン信号を検出し
た。この時、励磁方向は応力方向と一致させた。
ｍｍ×３００ｍｍの角型鋼材にアーク放電法にて溶接し
た。ここで試料の長手方向が鋼材の長手方向と一致する
ように鋼材側面に溶接した。鋼材には長手方向へ圧縮応
力を負荷し、その際ヒータで鋼材を加熱し、鋼材の温度
を変えて両者の相関を調べた。磁気ヘッドと信号解析シ
ステムには実施例１と同じものを用い、１ｋＨｚから５
ｋＨｚまでの周波数領域のバルクハウゼン信号を検出し
た。この時、励磁方向は応力方向と一致させた。
【００３６】図２，図３および図４に、それぞれ７００
℃焼き戻し材、５００℃焼き戻し材および９００℃徐冷
材のバルクハウゼン信号の圧縮応力依存性を示す。図２
に示すように本発明の応力センサー（７００℃焼き戻し
材）では、バルクハウゼン信号の実効値電圧は応力に直
線相関を持ち、かつ測定温度を２６℃から７６℃へ上昇
させてもその相関は変化しない。これに対して図３に示
すように５００℃で焼き戻した試料では、バルクハウゼ
ン信号の実効値電圧の応力相関は直線的であるが、温度
が上昇すると応力との相関関係も変化してしまう。ま
た、９００℃より徐冷した試料では、図４に示すように
バルクハウゼン信号の応力感受性が著しく小さいことが
わかる。
℃焼き戻し材、５００℃焼き戻し材および９００℃徐冷
材のバルクハウゼン信号の圧縮応力依存性を示す。図２
に示すように本発明の応力センサー（７００℃焼き戻し
材）では、バルクハウゼン信号の実効値電圧は応力に直
線相関を持ち、かつ測定温度を２６℃から７６℃へ上昇
させてもその相関は変化しない。これに対して図３に示
すように５００℃で焼き戻した試料では、バルクハウゼ
ン信号の実効値電圧の応力相関は直線的であるが、温度
が上昇すると応力との相関関係も変化してしまう。ま
た、９００℃より徐冷した試料では、図４に示すように
バルクハウゼン信号の応力感受性が著しく小さいことが
わかる。
【００３７】以上の結果より、本発明の応力センサーで
はバルクハウゼン信号の応力依存性が直線的であり、さ
らに、その応力依存性が温度に影響されないことから応
力センサーとして使用可能であることがわかった。
はバルクハウゼン信号の応力依存性が直線的であり、さ
らに、その応力依存性が温度に影響されないことから応
力センサーとして使用可能であることがわかった。
【００３８】〔実施例３〕応力センサーを鋼材に貼り付
け、それを引っ張り試験機を用いて引っ張った状態でバ
ルクハウゼン信号を測定し、引っ張り応力との関係を調
べた。その際、試験材と温度を変えて、その影響につい
て調べた。
け、それを引っ張り試験機を用いて引っ張った状態でバ
ルクハウゼン信号を測定し、引っ張り応力との関係を調
べた。その際、試験材と温度を変えて、その影響につい
て調べた。
【００３９】０．３ｗｔ％Ｃの炭素鋼材から４５ｍｍ×
２０ｍｍ×２ｍｍの板材を１枚切り出した。Ａｒガス中
においてγ相領域である９５０℃で１Ｈｒ焼鈍し、その
後水冷することによって焼き入れた。引き続き、γ相領
域より低い温度である６５０℃で３Ｈｒそれぞれを焼き
戻し、速度１０℃／ｍｉｎで冷却した。組織観察の結
果、粒子状のセメンタイトがα−Ｆｅ結晶粒内に析出し
ており、平均粒径は１．２６μｍであり、粒度分布の標
準偏差は０．４６μｍであることから、本発明の範囲に
入ることがわかった。
２０ｍｍ×２ｍｍの板材を１枚切り出した。Ａｒガス中
においてγ相領域である９５０℃で１Ｈｒ焼鈍し、その
後水冷することによって焼き入れた。引き続き、γ相領
域より低い温度である６５０℃で３Ｈｒそれぞれを焼き
戻し、速度１０℃／ｍｉｎで冷却した。組織観察の結
果、粒子状のセメンタイトがα−Ｆｅ結晶粒内に析出し
ており、平均粒径は１．２６μｍであり、粒度分布の標
準偏差は０．４６μｍであることから、本発明の範囲に
入ることがわかった。
【００４０】この板状試料を６０ｍｍ×６０ｍｍ×１０
００ｍｍの角型鋼材にアーク放電法にて溶接した。ここ
で試料の長手方向が鋼材の長手方向と一致するように鋼
材側面に溶接した。鋼材には長手方向へ引っ張り応力を
負荷し、引っ張り応力とバルクハウゼン信号の関係を調
べた。この際ヒータで鋼材を加熱し、温度依存性も調べ
た。磁気ヘッドと信号解析システムには実施例１と同じ
ものを用い、１ｋＨｚから５ｋＨｚまでの周波数領域の
バルクハウゼン信号を検出した。この時、励磁方向は応
力方向と一致させた。
００ｍｍの角型鋼材にアーク放電法にて溶接した。ここ
で試料の長手方向が鋼材の長手方向と一致するように鋼
材側面に溶接した。鋼材には長手方向へ引っ張り応力を
負荷し、引っ張り応力とバルクハウゼン信号の関係を調
べた。この際ヒータで鋼材を加熱し、温度依存性も調べ
た。磁気ヘッドと信号解析システムには実施例１と同じ
ものを用い、１ｋＨｚから５ｋＨｚまでの周波数領域の
バルクハウゼン信号を検出した。この時、励磁方向は応
力方向と一致させた。
【００４１】図５にバルクハウゼン信号の引っ張り応力
依存性を測定温度を変えて調べた結果を示す。バルクハ
ウゼン信号の実効値電圧は引っ張り応力が増加すると増
加し、引っ張り応力に対して直線相関を持つ。かつ測定
温度を２１℃から７６℃へ上昇させてもその相関は変化
しないことがわかる。
依存性を測定温度を変えて調べた結果を示す。バルクハ
ウゼン信号の実効値電圧は引っ張り応力が増加すると増
加し、引っ張り応力に対して直線相関を持つ。かつ測定
温度を２１℃から７６℃へ上昇させてもその相関は変化
しないことがわかる。
【００４２】以上の結果より、本発明の応力センサーを
用いることによって、温度の影響を受けること無く、引
っ張り応力の測定が精度良くできることがわかる。
用いることによって、温度の影響を受けること無く、引
っ張り応力の測定が精度良くできることがわかる。
【００４３】〔実施例４〕Ｃ量を変えた試料を用いて、
バルクハウゼン信号の温度依存性を調べた。表３に示す
各Ｃ量の鋼材から５ｍｍ×５ｍｍ×５０ｍｍの角材を切
り出し、Ａｒガス中においてγ相領域である９００℃か
ら１０００℃の温度で１Ｈｒ焼鈍し、その後水冷するこ
とによって焼き入れた。引き続き、γ相領域より低い温
度（５００℃から７１０℃）で３Ｈｒそれぞれを焼き戻
し、速度１０℃／ｍｉｎで冷却した。
バルクハウゼン信号の温度依存性を調べた。表３に示す
各Ｃ量の鋼材から５ｍｍ×５ｍｍ×５０ｍｍの角材を切
り出し、Ａｒガス中においてγ相領域である９００℃か
ら１０００℃の温度で１Ｈｒ焼鈍し、その後水冷するこ
とによって焼き入れた。引き続き、γ相領域より低い温
度（５００℃から７１０℃）で３Ｈｒそれぞれを焼き戻
し、速度１０℃／ｍｉｎで冷却した。
【００４４】恒温槽の中で温度を制御させながらバルク
ハウゼン信号の測定を行った。バルクハウゼン信号の検
出には実施例１と同じ磁気ヘッドと信号解析システムを
用いた。表３に各試料の組織観察した結果と−１０℃〜
８０℃の温度変化に対する信号変動量を示す。
ハウゼン信号の測定を行った。バルクハウゼン信号の検
出には実施例１と同じ磁気ヘッドと信号解析システムを
用いた。表３に各試料の組織観察した結果と−１０℃〜
８０℃の温度変化に対する信号変動量を示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】Ｃ量が０．０１ｗｔ％未満の場合には組織
中にはセメンタイトは析出しておらず、他方圧縮応力に
よる信号の変化が３ｋｇ／ｍｍ2程度の応力で飽和する
ことがわかった。NO.２〜６の試料では粒子状のセメン
タイトがα−Ｆｅ結晶粒内に析出しても、粒度分布の標
準偏差が０．１４μｍ未満であった。そして、これらの
試料では温度変化に伴うバルクハウゼン信号の変化が大
きい。NO.７〜１１の試料の組織は本発明の範囲に入っ
ており、バルクハウゼン信号の温度変化はNO.２〜６の
試料に比べて著しく小さいことがわかった。
中にはセメンタイトは析出しておらず、他方圧縮応力に
よる信号の変化が３ｋｇ／ｍｍ2程度の応力で飽和する
ことがわかった。NO.２〜６の試料では粒子状のセメン
タイトがα−Ｆｅ結晶粒内に析出しても、粒度分布の標
準偏差が０．１４μｍ未満であった。そして、これらの
試料では温度変化に伴うバルクハウゼン信号の変化が大
きい。NO.７〜１１の試料の組織は本発明の範囲に入っ
ており、バルクハウゼン信号の温度変化はNO.２〜６の
試料に比べて著しく小さいことがわかった。
【００４７】以上の結果より、本発明の応力センサーで
はバルクハウゼン信号の温度の影響が小さいので、精度
の高い圧縮応力測定ができることがわかる。
はバルクハウゼン信号の温度の影響が小さいので、精度
の高い圧縮応力測定ができることがわかる。
【００４８】〔実施例５〕１．０ｗｔ％Ｃ、０．２８ｗ
ｔ％Ｓｉ、０．４１ｗｔ％Ｍｎ、１．５０ｗｔ％Ｃｒの
成分系を持つ高炭素・高クロム鋼材を用いて、バルクハ
ウゼン信号の温度依存性を調べた。
ｔ％Ｓｉ、０．４１ｗｔ％Ｍｎ、１．５０ｗｔ％Ｃｒの
成分系を持つ高炭素・高クロム鋼材を用いて、バルクハ
ウゼン信号の温度依存性を調べた。
【００４９】該鋼材から５ｍｍ×５ｍｍ×５０ｍｍの角
材を切り出し、Ａｒガス中において８００℃まで昇温さ
せ、その後炉冷させてα−Ｆｅ結晶粒内に粒子状の炭化
物を析出させた。構造解析の結果、析出した炭化物はＦ
ｅ3Ｃ化合物にＣｒが固溶したものであった。組織観察
の結果、粒子状の炭化物の平均粒径が１．３μｍであ
り、粒度分布の標準偏差は０．５μｍであることがわか
った。したがって、当該試料が本発明範囲の組織を持つ
ことが確認された。
材を切り出し、Ａｒガス中において８００℃まで昇温さ
せ、その後炉冷させてα−Ｆｅ結晶粒内に粒子状の炭化
物を析出させた。構造解析の結果、析出した炭化物はＦ
ｅ3Ｃ化合物にＣｒが固溶したものであった。組織観察
の結果、粒子状の炭化物の平均粒径が１．３μｍであ
り、粒度分布の標準偏差は０．５μｍであることがわか
った。したがって、当該試料が本発明範囲の組織を持つ
ことが確認された。
【００５０】恒温槽の中で温度を制御させながらバルク
ハウゼン信号の測定を行った。バルクハウゼン信号の検
出には実施例１と同じ磁気ヘッドと信号解析システムを
用いた。その結果、−１０℃〜８０℃の温度変化に対す
るバルクハウゼン信号の信号変動量は１．５％であり、
温度変化に対して十分な精度を確保できることが確認で
きた。
ハウゼン信号の測定を行った。バルクハウゼン信号の検
出には実施例１と同じ磁気ヘッドと信号解析システムを
用いた。その結果、−１０℃〜８０℃の温度変化に対す
るバルクハウゼン信号の信号変動量は１．５％であり、
温度変化に対して十分な精度を確保できることが確認で
きた。
【００５１】なお、その他元素Ａｌ，Ｂ，Ｃｏ，Ｃｕ，
Ｍｏ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｕ，Ｖ，Ｗを含
有する鋼材についても同様な実験を行ったが、本発明範
囲の粒子状の炭化物が析出した試料では、バルクハウゼ
ン信号が温度に影響を受けないことがわかった。
Ｍｏ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｕ，Ｖ，Ｗを含
有する鋼材についても同様な実験を行ったが、本発明範
囲の粒子状の炭化物が析出した試料では、バルクハウゼ
ン信号が温度に影響を受けないことがわかった。
【００５２】〔実施例６〕０．０９ｗｔ％Ｃ、０．５０
ｗｔ％Ｓｉ、０．４８ｗｔ％Ｍｎ、１２．３ｗｔ％Ｃ
ｒ、０．１７ｗｔ％Ａｌの成分系を持つステンレス鋼材
を用いて、バルクハウゼン信号の温度依存性を調べた。
該鋼材を鍛造後、５ｍｍ×５ｍｍ×５０ｍｍの角材を切
り出し、Ａｒガス中において８００℃まで昇温させ、そ
の後炉冷させてα−Ｆｅ結晶粒内に粒子状の炭化物を析
出させた。Ｘ線回折より該炭化物は（Ｃｒ，Ｆｅ）23Ｃ
6であることが同定された。炭化物の平均粒径は０．４
μｍであり、粒度分布の標準偏差は０．４μｍであっ
た。
ｗｔ％Ｓｉ、０．４８ｗｔ％Ｍｎ、１２．３ｗｔ％Ｃ
ｒ、０．１７ｗｔ％Ａｌの成分系を持つステンレス鋼材
を用いて、バルクハウゼン信号の温度依存性を調べた。
該鋼材を鍛造後、５ｍｍ×５ｍｍ×５０ｍｍの角材を切
り出し、Ａｒガス中において８００℃まで昇温させ、そ
の後炉冷させてα−Ｆｅ結晶粒内に粒子状の炭化物を析
出させた。Ｘ線回折より該炭化物は（Ｃｒ，Ｆｅ）23Ｃ
6であることが同定された。炭化物の平均粒径は０．４
μｍであり、粒度分布の標準偏差は０．４μｍであっ
た。
【００５３】恒温槽の中で温度を制御させながらバルク
ハウゼン信号の測定を行った。バルクハウゼン信号の検
出には実施例１と同じ磁気ヘッドと信号解析システムを
用いた。その結果、−１０℃〜８０℃の温度変化に対す
るバルクハウゼン信号の信号変動量は１．１％であり、
温度変化に対して十分な精度を確保できることが確認で
きた。
ハウゼン信号の測定を行った。バルクハウゼン信号の検
出には実施例１と同じ磁気ヘッドと信号解析システムを
用いた。その結果、−１０℃〜８０℃の温度変化に対す
るバルクハウゼン信号の信号変動量は１．１％であり、
温度変化に対して十分な精度を確保できることが確認で
きた。
【００５４】以上のように、炭化物がクロムカーバイド
の場合にも粒度が本発明範囲内であるならば、バルクハ
ウゼン信号の温度依存性がないことがわかった。また、
他種鋼材を用いてクロムカーバイド以外に、モリブデン
カーバイド，ニオブカーバイド，チタンカーバイド，バ
ナジウムカーバイド，タングステンカーバイド，ジルコ
ニウムカーバイドの粒子状の炭化物を析出させた試料を
用意し実験を行ったが、粒度が本発明範囲にある場合に
は同様に温度特性の優れた応力センサーが得られた。
の場合にも粒度が本発明範囲内であるならば、バルクハ
ウゼン信号の温度依存性がないことがわかった。また、
他種鋼材を用いてクロムカーバイド以外に、モリブデン
カーバイド，ニオブカーバイド，チタンカーバイド，バ
ナジウムカーバイド，タングステンカーバイド，ジルコ
ニウムカーバイドの粒子状の炭化物を析出させた試料を
用意し実験を行ったが、粒度が本発明範囲にある場合に
は同様に温度特性の優れた応力センサーが得られた。
【００５５】
【発明の効果】以上の結果より、本発明の応力センサー
を用いることによって測定温度に影響されること無く被
測定物の応力測定が可能であることがわかる。したがっ
て、予め本発明の応力センサーの検量線を求めておけ
ば、被測定物によらず応力測定が可能になる。かつ，検
量線が温度によって変化しないために、温度に関する検
量線が不要となり、これにより、膨大な数の検量線デー
タを用意する必要がなくなると同時に、かつ測定に要す
る時間も大幅に短縮できる。
を用いることによって測定温度に影響されること無く被
測定物の応力測定が可能であることがわかる。したがっ
て、予め本発明の応力センサーの検量線を求めておけ
ば、被測定物によらず応力測定が可能になる。かつ，検
量線が温度によって変化しないために、温度に関する検
量線が不要となり、これにより、膨大な数の検量線デー
タを用意する必要がなくなると同時に、かつ測定に要す
る時間も大幅に短縮できる。
【図１】 本発明の一実施例の応力センサ−と一比較例
の、バルクハウゼン信号の温度依存性を示すグラフであ
る。
の、バルクハウゼン信号の温度依存性を示すグラフであ
る。
【図２】 本発明の一実施例の応力センサ−の、バルク
ハウゼン信号の圧縮応力依存性を示すグラフである。
ハウゼン信号の圧縮応力依存性を示すグラフである。
【図３】 一比較例（５００℃焼き戻し材）の、バルク
ハウゼン信号の圧縮応力依存性を示すグラフである。
ハウゼン信号の圧縮応力依存性を示すグラフである。
【図４】 一比較例（９００℃除冷材）の、バルクハウ
ゼン信号の圧縮応力依存性を示すグラフである。
ゼン信号の圧縮応力依存性を示すグラフである。
【図５】 本発明の一実施例の応力センサ−の、バルク
ハウゼン信号の引っ張り応力依存性を示すグラフであ
る。
ハウゼン信号の引っ張り応力依存性を示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−171825（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−249081（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−372853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−258161（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−184907（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01L 1/12 G01L 1/00 G01N 27/72 C22C 38/00
Claims (3)
- 【請求項１】応力測定を行うために被測定物に貼り付け
て使用する応力センサーであって、元素Ｍ、ＭはFe, A
l, B, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Nb, Ni, Si, Sn, Ti, U,
V, W, Zrの内、少なくとも一種類の元素とCおよび不可
避不純物から構成される鉄鋼材料であり、α-Fe結晶粒
内にＭとＣからなる粒子状炭化物が析出しており、該粒
子状炭化物の平均粒径が0.05μm以上1.0μm以下で、粒
度分布の標準偏差が0.14μm以上2.0μm以下であること
を特徴とする、バルクハウゼン信号を発生する応力セン
サ。 - 【請求項２】応力測定を行うために被測定物に貼り付け
て使用する応力センサーであって、元素Ｍ、ＭはFe, A
l, B, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Nb, Ni, Si, Sn, Ti, U,
V, W, Zrの内、少なくとも一種類の元素とCおよび不可
避不純物から構成される鉄鋼材料であり、α-Fe結晶粒
内にＭとＣからなる粒子状炭化物が析出しており、該粒
子状炭化物の平均粒径が1.0μm超3.0μm以下であること
を特徴とするバルクハウゼン信号を発生する応力セン
サ。 - 【請求項３】炭化物がM3C系化合物であることを特徴と
する、請求項１または請求項２に記載の応力センサ。
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