JP6104445B1 - Preparation method and characteristic evaluation method of metal material characteristic evaluation sample - Google Patents

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Abstract

【課題】金属材料の熱劣化をより適切に評価し得る、金属材料の特性評価用試料の作製方法及び特性評価方法を提供する。【解決手段】金属材料の特性評価用試料の作製方法は、金属材料の加工硬化が回復するように前記金属材料を熱処理するステップと、熱処理された前記金属材料の冷却速度の閾値を決定するステップと、熱処理された前記金属材料を、少なくとも一部の温度領域において、前記閾値以下の冷却速度で冷却して、特性評価用試料を形成するステップと、を備え、前記閾値を決定するステップは、前記金属材料と同一材料の金属により構成される複数の試料を熱処理し、熱処理後の前記複数の試料を複数の冷却速度の下でそれぞれ冷却し、前記冷却速度と冷却後の前記試料の導電率指標との相関関係から、前記冷却速度の第1範囲よりも冷却速度が小さく、且つ、前記導電率指標の前記冷却速度に対する傾きの絶対値が前記第1範囲よりも小さい前記冷却速度の第2範囲の冷却速度を前記閾値として決定する。【選択図】 図3A method for producing a metal material property evaluation sample and a property evaluation method capable of more appropriately evaluating the thermal degradation of the metal material. A method for producing a sample for evaluating characteristics of a metal material includes a step of heat-treating the metal material so that work hardening of the metal material is recovered, and a step of determining a cooling rate threshold value of the heat-treated metal material. And cooling the heat-treated metal material at a cooling rate equal to or lower than the threshold value in at least a part of the temperature range, and forming a sample for characteristic evaluation, and determining the threshold value, Heat treating a plurality of samples made of a metal of the same material as the metal material, cooling the plurality of samples after the heat treatment under a plurality of cooling rates, respectively, and cooling rate and conductivity of the sample after cooling From the correlation with the index, the cooling rate is smaller than the first range of the cooling rate, and the absolute value of the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is smaller than the first range. The cooling rate of the second range of serial cooling rate is determined as the threshold value. [Selection] Figure 3

Description

本開示は金属材料の特性評価用試料の作製方法及び特性評価方法に関する。   The present disclosure relates to a method for producing a sample for property evaluation of a metal material and a property evaluation method.

一般に、合金などの金属材料は、熱履歴に応じて結晶構造等の性状が変化する。よって、高温かつ長時間などの特別な条件下で使用される金属製品については、その条件下での金属製品の使用前後における材料金属の性状の変化を考慮して材料特性評価が行われる。   In general, metal materials such as alloys change in properties such as crystal structure according to the thermal history. Therefore, for metal products that are used under special conditions such as high temperature and for a long time, the material properties are evaluated in consideration of changes in the properties of the metal materials before and after the use of the metal products under those conditions.

例えば、使用済燃料を輸送又は貯蔵するための金属キャスクは、使用済核燃料を内部に長期間(例えば60年)貯蔵した後、再処理施設等に輸送される。すなわち、使用済燃料を貯蔵している長期にわたり、金属キャスク及びその構造部材は使用済核燃料(発熱体)の崩壊熱により熱曝露を受ける。このような金属キャスクについて、例えば輸送中のキャスク落下時の安全評価を行う際には、実際の使用時における長時間の熱曝露による構成部材の熱劣化等の性状変化を模擬した試料を用いてキャスク構成部材の健全性評価(材料特性評価)が行われている。   For example, a metal cask for transporting or storing spent fuel is transported to a reprocessing facility or the like after storing spent nuclear fuel therein for a long period (for example, 60 years). That is, the metal cask and its structural members are exposed to heat due to the decay heat of the spent nuclear fuel (heating element) over a long period of storing the spent fuel. For such a metal cask, for example, when performing safety evaluation when the cask falls during transportation, a sample simulating the property change such as thermal deterioration of the component due to long-term heat exposure during actual use is used. The soundness evaluation (material characteristic evaluation) of the cask constituent member is performed.

例えば、非特許文献1には、金属キャスクの構成部材(例えばアルミニウム合金製バスケット)について、該構成部材が熱曝露を受ける際の温度(例えば200℃)またはそれよりも少し高い温度(例えば250℃)で長時間(例えば10000時間)の過時効処理をサンプルに施したうえで該サンプルについて材料特性評価(例えば強度試験)を行うことが記載されている。   For example, Non-Patent Document 1 describes a component of a metal cask (for example, an aluminum alloy basket) at a temperature at which the component is exposed to heat (for example, 200 ° C.) or slightly higher (for example, 250 ° C.). ) For a long time (for example, 10,000 hours), and then a material property evaluation (for example, a strength test) is performed on the sample.

また、特許文献1には、金属キャスク等の実製品において起こり得る析出物の粗大化等の熱劣化現象をより適切に模擬するため、金属材料を熱処理した後、過飽和固溶の状態を回避しつつ添加成分等を析出可能であるとともに析出物の粗大化を促進可能な冷却速度、すなわち、冷却速度に対する導電率指標の傾き等が所定値以下となる冷却速度で冷却して、材料特性評価用の試料を作製することが記載されている。   Further, in Patent Document 1, in order to more appropriately simulate a thermal deterioration phenomenon such as coarsening of precipitates that may occur in an actual product such as a metal cask, a state of supersaturated solid solution is avoided after heat-treating the metal material. While cooling the additive component, etc. while cooling it at a cooling rate that can accelerate the coarsening of the precipitate, that is, the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is below a predetermined value, for material property evaluation It is described that a sample is prepared.

特許第5960335号公報Japanese Patent No. 5960335

日本機械学会編 「使用済燃料貯蔵施設規格 金属キャスク構造規格 2007年版」、2008年2月発行The Japan Society of Mechanical Engineers, "Spent Fuel Storage Facility Standard, Metal Cask Structure Standard 2007 Edition", published in February 2008

特許文献1に開示される作成方法により、実製品において起こり得る熱劣化現象を模擬した試料を作製可能であると期待される。
しかし、本発明者による鋭意検討の結果、金属材料の化学成分組成によっては、熱処理後に冷却した金属材料の導電率指標の傾きが比較的小さくなる冷却速度の範囲が複数存在し得ることが明らかとなった。したがって、特許文献1に記載されるように、冷却速度に対する導電率指標の傾きが所定値以下になるとの条件のみで決定された冷却速度の閾値を採用したのでは、必ずしも適切な材料特性評価を行うことができない場合があると考えられる。
With the preparation method disclosed in Patent Document 1, it is expected that a sample simulating a thermal deterioration phenomenon that can occur in an actual product can be prepared.
However, as a result of intensive studies by the present inventors, it is clear that depending on the chemical composition of the metal material, there can be multiple cooling rate ranges in which the slope of the conductivity index of the metal material cooled after the heat treatment becomes relatively small. became. Therefore, as described in Patent Document 1, if the threshold value of the cooling rate determined only under the condition that the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is equal to or less than a predetermined value, an appropriate material property evaluation is not necessarily performed. It may be impossible to do this.

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、金属材料の熱劣化をより適切に評価し得る、金属材料の特性評価用試料の作製方法及び特性評価方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention aims to provide a method for producing a metal material property evaluation sample and a property evaluation method, which can more appropriately evaluate the thermal degradation of the metal material. To do.

(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る金属材料の特性評価用試料の作製方法は、
金属材料の加工硬化が回復するように前記金属材料を熱処理するステップと、
熱処理された前記金属材料の冷却速度の閾値を決定するステップと、
熱処理された前記金属材料を、少なくとも一部の温度領域において、前記閾値以下の冷却速度で冷却して、特性評価用試料を形成するステップと、を備え、
前記閾値を決定するステップは、
前記金属材料と同一材料の金属により構成される複数の試料を熱処理し、
熱処理後の前記複数の試料を複数の冷却速度の下でそれぞれ冷却し、
前記冷却速度と冷却後の前記試料の導電率指標との相関関係から、前記冷却速度の第1範囲よりも冷却速度が小さく、且つ、前記導電率指標の前記冷却速度に対する傾きの絶対値が前記第1範囲よりも小さい前記冷却速度の第2範囲の冷却速度を前記閾値として決定する
ことを含む。
(1) A method for producing a sample for evaluating characteristics of a metal material according to at least one embodiment of the present invention includes:
Heat treating the metal material so that work hardening of the metal material is restored;
Determining a cooling rate threshold for the heat treated metal material;
Cooling the heat-treated metal material at a cooling rate equal to or lower than the threshold in at least a part of the temperature range, and forming a sample for characteristic evaluation,
Determining the threshold comprises:
Heat treating a plurality of samples made of the same metal as the metal material;
Cooling the plurality of samples after heat treatment under a plurality of cooling rates,
From the correlation between the cooling rate and the conductivity index of the sample after cooling, the cooling rate is smaller than the first range of the cooling rate, and the absolute value of the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is Determining a cooling rate in a second range of the cooling rate smaller than the first range as the threshold value.

本発明者の鋭意検討の結果、金属材料の化学成分組成によっては(例えば、合金中の不純物の含有量が少ない場合等)、熱処理後に冷却した金属材料の導電率指標の傾きが比較的冷却速度が大きい領域ではほぼ一定の値を示す範囲が存在し、更に冷却速度を小さくするにつれて、一旦増加した後、該傾きが減少に転じてほぼ一定の値に収束する場合があることが明らかになった。この場合、前記傾きがほぼ一定値に収束する冷却速度範囲よりも大きな冷却速度範囲においても、前記傾きが比較的小さい値になり得る。
したがって、冷却速度に対する導電率指標の傾きが所定値以下になるとの条件のみで決定された冷却速度の閾値を採用した場合、前記傾きがほぼ一定値に収束する冷却速度範囲よりも大きな冷却速度を閾値として誤って決定してしまう可能性がある。そして、冷却速度が比較的大きい領域の冷却速度を閾値として用いて、熱処理された金属材料を該閾値以下の冷却速度で冷却すると、金属材料において、添加成分の過飽和固溶が生じたり、析出物の粗大化が十分に進まない等、実製品において起こり得る熱劣化現象を意図したとおりに模擬できない可能性がある。このようにして得られた金属材料を用いたのでは、必ずしも適切な材料特性評価を行うことができない場合がある。
As a result of intensive studies by the inventor, depending on the chemical composition of the metal material (for example, when the content of impurities in the alloy is low), the slope of the conductivity index of the metal material cooled after the heat treatment is relatively slow. It is clear that there is a range that shows a substantially constant value in a region where the value is large, and once the cooling rate is further reduced, it increases once, and then the slope starts to decrease and converges to a substantially constant value. It was. In this case, the inclination can be a relatively small value even in a cooling rate range larger than the cooling rate range in which the inclination converges to a substantially constant value.
Therefore, when the cooling rate threshold value determined only under the condition that the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is equal to or less than the predetermined value is adopted, the cooling rate is larger than the cooling rate range in which the slope converges to a substantially constant value. There is a possibility that the threshold value is erroneously determined. Then, using the cooling rate of the region where the cooling rate is relatively high as a threshold value, when the heat-treated metal material is cooled at a cooling rate less than the threshold value, supersaturated solid solution of additive components occurs in the metal material, or precipitates There is a possibility that the thermal deterioration phenomenon that may occur in the actual product cannot be simulated as intended, such as the coarsening of the product does not proceed sufficiently. If the metal material obtained in this way is used, it may not always be possible to perform an appropriate material property evaluation.

この点、上記(1)の方法によれば、冷却速度に対する導電率指標の傾きが比較的大きい第1範囲よりも冷却速度が小さい冷却速度の領域において、冷却速度に対する導電率指標の傾きが第1範囲よりも小さい第2範囲の冷却速度を閾値として決定する。これにより、第1範囲よりも冷却速度が大きい冷却速度の領域においても、冷却速度に対する導電率指標の傾きが比較的小さい冷却速度の範囲(第3範囲)が存在する場合であっても、前記傾きがほぼ一定に収束する第2範囲の冷却速度を閾値として適切に設定することができる。
よって、熱処理後の金属材料を該閾値以下の冷却速度で冷却することにより、より確実に、冷却中の各温度での平衡状態に近い状態で金属材料が冷却された特性評価用試料を得ることができる。すなわち、より確実に、特性評価用試料において、過飽和固溶の状態を回避しつつ添加成分等を析出させることができるとともに、析出物の粗大化を十分に進行させることができる。よって、上記(1)の方法によれば、実製品の長期にわたる使用期間において起こり得る熱劣化を十分に考慮した金属材料の特性評価をより確実に行うことができる。
In this regard, according to the above method (1), the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is the first in the region where the cooling rate is smaller than the first range where the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is relatively large. A cooling rate in the second range smaller than the first range is determined as a threshold value. Thereby, even in the region of the cooling rate where the cooling rate is larger than the first range, even when there is a cooling rate range (third range) where the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is relatively small, The cooling rate in the second range in which the inclination converges substantially constant can be appropriately set as the threshold value.
Therefore, by cooling the metal material after the heat treatment at a cooling rate below the threshold, it is possible to obtain a sample for characteristic evaluation in which the metal material is cooled in a state close to an equilibrium state at each temperature during cooling. Can do. That is, in the sample for characteristic evaluation, it is possible to precipitate the added components and the like while avoiding the supersaturated solid solution state, and to sufficiently advance the coarsening of the precipitate. Therefore, according to the above method (1), it is possible to more reliably perform the evaluation of the characteristics of the metal material in consideration of the thermal degradation that may occur during the long period of use of the actual product.

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の方法において、
前記閾値を決定するステップでは、
前記金属材料に含まれる不純物の含有量が規定値以下であるとき、前記第2範囲の冷却速度を前記閾値として決定する。
(2) In some embodiments, in the method of (1) above,
In the step of determining the threshold value,
When the content of impurities contained in the metal material is equal to or less than a specified value, the cooling rate in the second range is determined as the threshold value.

本発明者の鋭意検討の結果、金属材料に含まれる不純物が比較的少ない場合、冷却速度を小さくするにつれて、熱処理後に冷却した金属材料の導電率指標の傾きが一旦増加した後、該傾きが減少に転じてほぼ一定の値に収束する場合があることが明らかになった。この場合、前記傾きがほぼ一定値に収束する冷却速度範囲よりも大きな冷却速度範囲においても、前記傾きが比較的小さい値になり得る。
これは、以下の理由によると考えられる。すなわち、不純物元素の含有量が比較的多い金属材料に比べ、不純物が比較的少ない金属材料では、添加成分が析出するための核となる不純物元素の含有量が比較的少ない。このため、熱処理ステップで熱処理された金属材料に含まれる添加成分は、該金属材料の冷却時に比較的析出し難い。また、冷却速度が大きいほど、熱処理ステップで熱処理された金属材料を平衡状態に維持しながら冷却することは難しく、該金属材料に含まれる添加成分は析出し難くなる。
この点、上記(2)の方法によれば、金属材料に含まれる不純物の含有量が規定値以下であるときに、熱処理された金属試料を上述の第2範囲の冷却速度以下の速度で冷却する。よって、金属材料に含まれる不純物の含有量が規定値以下であるときに、より確実に、過飽和固溶の状態を回避しつつ添加成分等が析出されるとともに、析出物の粗大化が十分に進んだ状態の特性評価用試料を得ることができる。
As a result of intensive studies by the inventor, when the impurities contained in the metal material are relatively small, as the cooling rate is reduced, the slope of the conductivity index of the metal material cooled after the heat treatment once increases and then the slope decreases. It became clear that there was a case where it converged to an almost constant value. In this case, the inclination can be a relatively small value even in a cooling rate range larger than the cooling rate range in which the inclination converges to a substantially constant value.
This is considered to be due to the following reason. That is, compared with a metal material having a relatively large impurity element content, a metal material having a relatively small amount of impurities has a relatively small content of an impurity element serving as a nucleus for precipitation of an additive component. For this reason, the additive component contained in the metal material heat-treated in the heat treatment step is relatively difficult to precipitate when the metal material is cooled. In addition, as the cooling rate increases, it is more difficult to cool the metal material heat-treated in the heat treatment step while maintaining the equilibrium state, and the additive components contained in the metal material are less likely to precipitate.
In this regard, according to the above method (2), when the content of impurities contained in the metal material is equal to or lower than the specified value, the heat-treated metal sample is cooled at a rate equal to or lower than the cooling rate in the second range. To do. Therefore, when the content of impurities contained in the metal material is not more than the specified value, the additive components and the like are more reliably precipitated while avoiding the supersaturated solid solution state, and the precipitate is sufficiently coarsened. A sample for property evaluation in an advanced state can be obtained.

(3)幾つかの実施形態では、上記(2)の方法において、
前記金属材料は、添加成分としてマグネシウム又はマンガンの少なくとも一方を含むアルミニウム合金であり、
前記閾値を決定するステップでは、
前記マグネシウムおよび前記マンガン以外の成分である前記不純物の含有量が0.8質量%以下であるとき、前記第2範囲の冷却速度を前記閾値として決定する。
(3) In some embodiments, in the method of (2) above,
The metal material is an aluminum alloy containing at least one of magnesium or manganese as an additive component,
In the step of determining the threshold value,
When the content of the impurity, which is a component other than the magnesium and the manganese, is 0.8% by mass or less, the cooling rate in the second range is determined as the threshold value.

本発明者の知見によれば、マグネシウム又はマンガンを含むアルミニウム合金において、マグネシウムおよびマンガン以外の成分である不純物の含有量が0.8質量%以下であるとき、上述したように、前記傾きがほぼ一定値に収束する冷却速度範囲よりも大きな冷却速度範囲においても、前記傾きが比較的小さい値になり得る。その結果、冷却速度に対する導電率指標の傾きが所定値以下になるとの条件のみで決定された冷却速度の閾値を採用した場合、前記傾きがほぼ一定値に収束する冷却速度範囲よりも大きな冷却速度を閾値として誤って決定してしまう可能性がある。
この点、上記(3)の方法によれば、上述の不純物の含有量が0.8質量%以下である場合に第2範囲の冷却速度を閾値として決定するようにしたので、過飽和固溶の状態を回避しつつ添加成分等が析出されるとともに、析出物の粗大化が十分に進んだ状態の特性評価用試料を得ることができる。
According to the inventor's knowledge, in the aluminum alloy containing magnesium or manganese, when the content of impurities other than magnesium and manganese is 0.8% by mass or less, as described above, the inclination is almost equal. Even in a cooling rate range larger than the cooling rate range that converges to a constant value, the slope can be a relatively small value. As a result, when the cooling rate threshold value determined only under the condition that the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is equal to or less than the predetermined value is adopted, the cooling rate is larger than the cooling rate range in which the slope converges to a substantially constant value. May be erroneously determined as a threshold value.
In this regard, according to the method of (3) above, the cooling rate in the second range is determined as the threshold when the content of the impurity is 0.8% by mass or less. It is possible to obtain a sample for characteristic evaluation in a state where the additive components and the like are precipitated while avoiding the state and the coarsening of the precipitate has sufficiently progressed.

(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの方法において、
前記閾値を決定するステップでは、前記第2範囲に属する前記冷却速度のうち、前記冷却速度に対する前記導電率指標の傾きの絶対値が所定値以下となる冷却速度を前記閾値として決定する。
(4) In some embodiments, in any of the above methods (1) to (3),
In the step of determining the threshold value, a cooling rate at which an absolute value of the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is equal to or less than a predetermined value among the cooling rates belonging to the second range is determined as the threshold value.

上記(4)の方法によれば、第2範囲に属する冷却速度のうち前記傾きの絶対値が所定値以下となる冷却速度を閾値として決定するようにしたので、第2範囲内において前記傾きの絶対値にばらつきが存在する場合であっても、冷却速度の閾値を適切に設定することができる。
これにより、冷却中の各温度での平衡状態に近い状態で金属材料が冷却された特性評価用試料を得ることができるため、特性評価用試料において、過飽和固溶の状態を回避しつつ添加成分等を析出させることができる。また、上述のように決定された閾値以下の冷却速度で金属材料を冷却するので、析出物の粗大化が十分に進んだ状態の特性評価用試料を得ることができる。よって、上記(4)の方法によれば、実製品の長期にわたる使用期間において起こり得る熱劣化を十分に考慮した金属材料の特性評価を行うことができる。
According to the above method (4), the cooling rate at which the absolute value of the gradient is equal to or less than a predetermined value among the cooling rates belonging to the second range is determined as a threshold value. Even when there are variations in absolute values, the threshold value of the cooling rate can be set appropriately.
As a result, it is possible to obtain a characteristic evaluation sample in which the metal material is cooled in a state close to an equilibrium state at each temperature during cooling. Therefore, in the characteristic evaluation sample, an additive component is avoided while avoiding a supersaturated solid solution state. Etc. can be deposited. In addition, since the metal material is cooled at a cooling rate equal to or less than the threshold value determined as described above, it is possible to obtain a sample for property evaluation in a state in which the coarsening of the precipitate has sufficiently progressed. Therefore, according to the above method (4), it is possible to perform the characteristic evaluation of the metal material sufficiently considering the thermal degradation that can occur in the long-term use period of the actual product.

(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の方法において、
前記試料の前記導電率指標は、前記試料の導電率、電気抵抗又は熱伝導率のうち少なくとも一つである。
(5) In some embodiments, in the above methods (1) to (4),
The conductivity index of the sample is at least one of conductivity, electrical resistance, or thermal conductivity of the sample.

上記(5)の方法によれば、金属材料の導電率を示す導電率指標として一般的な導電率、電気抵抗又は熱伝導率の少なくとも一つを用いて金属材料の冷却速度の閾値を決定することができる。このようにして決定した閾値以下の冷却速度で金属材料を冷却することにより、より適切な評価が可能な特性評価用試料を作製することができる。   According to the method of (5) above, the threshold value of the cooling rate of the metal material is determined using at least one of general conductivity, electrical resistance, or thermal conductivity as the conductivity index indicating the conductivity of the metal material. be able to. By cooling the metal material at a cooling rate equal to or lower than the threshold value determined in this manner, a sample for characteristic evaluation capable of more appropriate evaluation can be produced.

(6)本発明の少なくとも一実施形態に係る金属材料の特性評価方法は、
上記(1)乃至(5)の何れかに記載の方法により前記特性評価用試料を作成するステップと、
得られた前記特性評価用試料を用いて前記金属材料の材料特性評価を行うステップと、
を備える。
(6) The metal material property evaluation method according to at least one embodiment of the present invention includes:
Creating the characteristic evaluation sample by the method according to any one of (1) to (5) above;
Performing the material property evaluation of the metal material using the obtained sample for property evaluation;
Is provided.

上記(6)の方法によれば、冷却速度に対する導電率指標の傾きが比較的大きい第1範囲よりも冷却速度が小さい冷却速度の領域において、冷却速度に対する導電率指標の傾きが第1範囲よりも小さい第2範囲の冷却速度を閾値として決定する。これにより、第1範囲よりも冷却速度が大きい冷却速度の領域においても、冷却速度に対する導電率指標の傾きが比較的小さい冷却速度の範囲が存在する場合であっても、前記傾きがほぼ一定に収束する第2範囲の冷却速度を閾値として適切に設定することができる。
よって、熱処理後の金属材料を該閾値以下の冷却速度で冷却することにより、より確実に、冷却中の各温度での平衡状態に近い状態で金属材料が冷却された特性評価用試料を得ることができる。すなわち、より確実に、特性評価用試料において、過飽和固溶の状態を回避しつつ添加成分等を析出させることができるとともに、析出物の粗大化を十分に進行させることができる。よって、上記(6)の方法によれば、実製品の長期にわたる使用期間において起こり得る熱劣化を十分に考慮した金属材料の特性評価をより確実に行うことができる。
According to the method of (6) above, the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is smaller than that of the first range in the cooling rate region where the cooling rate is smaller than the first range where the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is relatively large. The cooling rate in the second range that is also smaller is determined as the threshold value. As a result, even in a cooling rate region where the cooling rate is higher than the first range, even if there is a cooling rate range in which the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is relatively small, the slope is substantially constant. It is possible to appropriately set the cooling rate of the second range that converges as a threshold value.
Therefore, by cooling the metal material after the heat treatment at a cooling rate below the threshold, it is possible to obtain a sample for characteristic evaluation in which the metal material is cooled in a state close to an equilibrium state at each temperature during cooling. Can do. That is, in the sample for characteristic evaluation, it is possible to precipitate the added components and the like while avoiding the supersaturated solid solution state, and to sufficiently advance the coarsening of the precipitate. Therefore, according to the method (6), it is possible to more reliably evaluate the characteristics of the metal material in consideration of the thermal degradation that may occur in the actual product over a long period of use.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、金属材料の熱劣化をより適切に評価し得る、金属材料の特性評価用試料の作製方法及び特性評価方法が提供される。   According to at least one embodiment of the present invention, there are provided a method for producing a metal material property evaluation sample and a property evaluation method, which can more appropriately evaluate the thermal degradation of the metal material.

一実施形態に係る金属材料の特性評価用試料の作製方法の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the preparation methods of the sample for the characteristic evaluation of the metal material which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る金属材料の特性評価用試料の作製過程における金属材料の温度の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the temperature of a metal material in the preparation process of the sample for the characteristic evaluation of the metal material which concerns on one Embodiment. 熱処理後の金属材料の冷却速度の閾値を決定するステップ(S3)のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the step (S3) which determines the threshold value of the cooling rate of the metal material after heat processing. あるアルミニウム合金の状態図の一部を模擬的に示す図である。It is a figure which shows a part of state diagram of a certain aluminum alloy in simulation. ある金属材料から形成された試料について、冷却速度と冷却後の試料の導電率との相関関係の一例を模擬的に示す図である。It is a figure which shows an example of the correlation of the cooling rate and the electrical conductivity of the sample after cooling about the sample formed from a certain metal material. ある金属材料から形成された試料について、冷却速度と冷却後の試料の導電率との相関関係の一例を模擬的に示す図である。It is a figure which shows an example of the correlation of the cooling rate and the electrical conductivity of the sample after cooling about the sample formed from a certain metal material. 不純物の含有量が異なるアルミニウム合金から形成された冷却速度検討用試料について、冷却速度と冷却後の試料の導電率との相関関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the correlation with a cooling rate and the electrical conductivity of the sample after cooling about the sample for cooling rate examination formed from the aluminum alloy from which content of an impurity differs.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。   Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.

まず、一実施形態に係る金属材料の特性評価用試料の作製方法の概要について説明する。図1は、一実施形態に係る金属材料の特性評価用試料の作製方法の概要を示すフローチャートである。また、図2は、一実施形態に係る金属材料の特性評価用試料の作製過程における金属材料の温度の時間変化を示す図である。図2のグラフにおいて、横軸は時間tを表し、縦軸は金属材料の温度Tを表す。   First, an outline of a method for producing a metal material property evaluation sample according to an embodiment will be described. FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a method for producing a sample for evaluating characteristics of a metal material according to an embodiment. Moreover, FIG. 2 is a figure which shows the time change of the temperature of a metal material in the preparation process of the sample for the characteristic evaluation of the metal material which concerns on one Embodiment. In the graph of FIG. 2, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents the temperature T of the metal material.

図1に示すように、一実施形態に係る金属材料の特性評価用試料(以降において単に「評価用試料」とも称する)の作製方法では、まず、評価対象の金属材料を評価用試料の形状に成形する(S1)。図2に示す図では、ステップS1における成形温度はTである。また、この試料用に成形された金属材料を後のステップS4で熱処理する際の熱処理温度Tを含む熱処理条件を決定するとともに(S2)、ステップS5で熱処理後の金属材料を冷却する際の冷却条件を決めるための冷却速度の閾値Cthを決定する(S3)。そして、ステップS1で成形した金属材料をステップS2で決定した熱処理条件で熱処理し(S4)、その後、ステップS3で決定した閾値Cth以下の冷却速度で金属材料を冷却して評価用試料を得る(S5)。図2には、ステップS4において熱処理温度Tで金属材料の熱処理を行い、ステップS5において熱処理温度Tから室温Tまで一定の冷却速度で金属材料を冷却した場合の金属材料の温度変化が示されている。 As shown in FIG. 1, in the method for producing a metal material property evaluation sample (hereinafter, also simply referred to as “evaluation sample”) according to an embodiment, first, the metal material to be evaluated is formed into the shape of the evaluation sample. Mold (S1). In the figure shown in FIG. 2, the molding temperature in step S1 is TF . Further, the determined heat treatment conditions including a heat treatment temperature T H at the heat treatment of a metallic material molded to the sample after in step S4 (S2), at the time of cooling the metal material after the heat treatment in step S5 A threshold Cth of the cooling rate for determining the cooling condition is determined (S3). Then, the metal material molded in step S1 is heat-treated under the heat treatment conditions determined in step S2 (S4), and then the metal material is cooled at a cooling rate equal to or lower than the threshold value Cth determined in step S3 to obtain an evaluation sample. (S5). In FIG. 2, a heat treatment of metal material in the heat treatment temperature T H in step S4, the temperature change of the metal material when cooling the metallic material at a constant cooling rate from the annealing temperature T H to room T R at step S5 It is shown.

なお、上述の熱処理条件及び冷却速度の閾値を決定するステップS2及びS3を、それぞれ、金属材料を熱処理及び冷却するステップS4及びS5よりも前に行うとともに、金属材料を試料形状に成形するステップS1、成形した金属材料を熱処理及び冷却するステップS4及びS5をこの順に行う限りにおいて、ステップS1〜S5を行う順序は上記に限定されない。例えば、金属材料の熱処理条件を決定するステップS2又は冷却速度の閾値を決定するステップS3は、金属材料を成形するステップS1より前もって行ってもよい。
以下に、上述の各ステップS1〜S5についてより詳細に説明する。
Steps S2 and S3 for determining the heat treatment conditions and the cooling rate threshold are performed before steps S4 and S5 for heat treating and cooling the metal material, respectively, and the metal material is formed into a sample shape. As long as steps S4 and S5 for heat-treating and cooling the formed metal material are performed in this order, the order in which steps S1 to S5 are performed is not limited to the above. For example, step S2 for determining the heat treatment condition of the metal material or step S3 for determining the threshold value of the cooling rate may be performed prior to step S1 of forming the metal material.
Hereinafter, each of the above-described steps S1 to S5 will be described in more detail.

金属材料を成形するステップS1では、特性評価対象の金属材料を、試料形状(例えば実製品と同じ形状)に成形する。
金属材料を試料形状に成形する方法は特に限定されず、実製品を同様の条件及び方法により金属材料を成形してもよい。例えば、押出成形、射出成型、鋳造又は鍛造等の方法によって金属材料を試料形状に成形してもよい。
金属材料を成形する際の温度T(図2参照)は、材料金属や成型方法によって異なる。例えば、アルミニウム合金を押出成形により成形する場合、例えば450℃〜550℃程度の温度でアルミニウム合金を押出成形することにより金属材料を試料形状に成形してもよい。
In step S1 of forming the metal material, the metal material to be evaluated is formed into a sample shape (for example, the same shape as the actual product).
The method for forming the metal material into the sample shape is not particularly limited, and the actual material may be formed using the same conditions and method. For example, the metal material may be formed into a sample shape by a method such as extrusion molding, injection molding, casting or forging.
The temperature T F (see FIG. 2) at the time of molding the metal material differs depending on the material metal and the molding method. For example, when an aluminum alloy is formed by extrusion, the metal material may be formed into a sample shape by extruding the aluminum alloy at a temperature of about 450 ° C. to 550 ° C., for example.

金属材料の熱処理条件を決定するステップS2では、ステップS1で試料形状に形成した金属材料を後のステップS4で熱処理する際の温度(熱処理温度T)及び時間(熱処理時間t)を含む熱処理条件を決定する。 In step S2 for determining the heat treatment condition of the metal material, the heat treatment including the temperature (heat treatment temperature T H ) and time (heat treatment time t H ) when the metal material formed into the sample shape in step S1 is heat treated in the subsequent step S4. Determine the conditions.

実製品の使用時には、長時間の熱曝露を受ける際、加工硬化が回復して転移(歪)の解放が生じ、この際に転移が核となり、再結晶組織が生成する。ステップS2では、金属材料においてこのような再結晶組織を生成することができる温度を、熱処理温度Tとして決定する。 When the actual product is used, when it is exposed to heat for a long time, the work hardening is recovered and the transition (strain) is released. At this time, the transition becomes a nucleus and a recrystallized structure is generated. In step S2, a temperature capable of generating such recrystallization texture in the metal material, is determined as the heat treatment temperature T H.

ステップS2では、ステップS1で試料形状に成形された金属材料と同一材料の金属により構成される熱処理温度検討用試料(以降において単に「温度検討用試料」とも称する)を複数用意し、これら複数の温度検討用試料を熱処理温度が互いに異なる複数の熱処理条件の下でそれぞれ熱処理し、熱処理によって形成された各温度検討用試料の金属組織を観察することにより、適切な熱処理温度Tを決定してもよい。 In step S2, a plurality of heat treatment temperature examination samples (hereinafter simply referred to as “temperature examination samples”) made of the same metal material as the metal material formed in step S1 are prepared. A temperature examination sample is heat-treated under a plurality of heat treatment conditions having different heat treatment temperatures, and an appropriate heat treatment temperature TH is determined by observing the metal structure of each temperature examination sample formed by the heat treatment. Also good.

熱処理温度Tは、ステップS1における金属材料の成形温度(あるいは実製品の成形温度)付近の温度としてもよい。実製品の使用中において、成形温度よりも高温に曝されることは通常想定されないが、仮に、実製品が実際に受けると想定される熱履歴における温度を大幅に超えた温度で金属材料の熱処理を行うと、金属材料の組織が、実際の熱履歴により得られる組織とは異なるものとなってしまう場合がある。一方、実際の金属材料(あるいは実製品)の成形温度以下の温度では、熱処理後の組織が安定化しない場合も考えられる。よって、金属材料(あるいは実製品)の成形温度付近の温度を熱処理温度Tとすることで、実際の熱履歴を考慮した熱処理を行うことができるとともに、熱処理後の組織が安定化された金属試料を得ることができる。
例えば、ステップS1における金属材料の成形温度が500℃である場合、400℃〜600℃の範囲内の温度を熱処理温度Tとしてもよい。
The heat treatment temperature T H can be temperature near (molding temperature or the actual products) molding temperature of the metal material in step S1. During actual product use, it is not normally assumed that the product will be exposed to a temperature higher than the molding temperature. However, if the actual product is actually subjected to heat treatment, the metal material will be heat-treated at a temperature that greatly exceeds the temperature in the thermal history. As a result, the structure of the metal material may be different from the structure obtained by the actual thermal history. On the other hand, the structure after heat treatment may not be stabilized at a temperature lower than the molding temperature of the actual metal material (or actual product). Metal Thus, by setting the temperature near the molding temperature of the metal material (or actual products) and heat treatment temperature T H, it is possible to perform the heat treatment in consideration of the actual thermal history, which after heat treatment the tissue is stabilized A sample can be obtained.
For example, if the molding temperature of the metal material in step S1 is 500 ° C., a temperature in the range of 400 ° C. to 600 ° C. may be the heat treatment temperature T H.

また、熱処理温度Tは、実製品の使用時の温度(例えば、アルミニウム合金で形成された金属キャスク用バスケットの場合は200℃程度)より高い温度としてもよい。このような温度を熱処理温度Tで熱処理することで、実製品の使用時には比較的低温で長時間の間に生じる加工硬化の回復を、より短時間で生じさせることができる。 The heat treatment temperature T H is the temperature at the time of use of the real product (for example, in the case of baskets metal cask formed of aluminum alloy 200 about ° C.) may be a temperature higher than the. Such temperature by heat treatment at a heat treatment temperature T H, the relatively restoration work hardening that occurs during prolonged low temperature when using the actual product can give a shorter time to occur.

また、熱処理温度Tは、異常粒成長が発生する温度よりも低い温度としてもよい。異常粒成長が発生するほどの高温で金属材料を熱処理すると、実製品において熱曝露の結果得られるであろう再結晶組織が金属材料において壊れてしまう。そこで、上述のように異常粒成長が発生する温度よりも低い熱処理温度Tで熱処理を行うことで、実製品において得られるはずの再結晶組織が壊れていない状態の金属材料を得ることができる。 The heat treatment temperature T H can be a temperature lower than the temperature at which abnormal grain growth occurs. When the metal material is heat-treated at such a high temperature that abnormal grain growth occurs, the recrystallized structure that may be obtained as a result of heat exposure in the actual product is broken in the metal material. Therefore, the heat treatment is performed at the abnormal grain growth occurring low heat treatment temperature than the temperature T H, as described above, it is possible to obtain a metal material in a state in which recrystallization structure is not broken should give the actual product .

金属材料の熱処理条件を決定するステップS2では、金属材料を後のステップS4で熱処理する際の熱処理条件として、熱処理温度Tに加えて、熱処理時間tを決定してもよい。この場合、金属材料を熱処理温度Tで熱処理することにより、実製品の使用時における長時間の熱曝露等により生成するであろう再結晶組織が、金属材料において十分に生成される時間を熱処理時間tとして決定する。
例えば、複数の温度検討用試料を、熱処理時間が互いに異なる複数の熱処理条件の下でそれぞれ熱処理した結果に基づいて、ステップS4における金属試料の熱処理に適した熱処理時間を熱処理時間tとして決定してもよい。
あるいは、経験によって熱処理に必要な時間が既知であるときには、そのような時間を熱処理時間tとして決定してもよい。
Step S2 determines the heat treatment conditions of the metal material, as the heat treatment conditions for the heat treatment in step S4 after the metal material, in addition to the heat treatment temperature T H, may determine the heat treatment time t H. In this case, by heat-treating the metal material at the heat-treatment temperature TH , the time during which the recrystallized structure that would be generated by long-time heat exposure during the use of the actual product is sufficiently generated in the metal material is heat-treated. Determine as time t H.
For example, a plurality of temperature studied sample, based on a result of the heat treatment each under different heat treatment conditions heat treatment time from one another, to determine the heat treatment time that is suitable for heat treatment of the metal sample in step S4 as the heat treatment time t H May be.
Alternatively, when experienced by a known time required for the heat treatment may be determined such time as the heat treatment time t H.

なお、このように決定された熱処理温度T及び熱処理時間tは、後述のステップS3において、冷却速度検討用試料(試料)を熱処理する際の熱処理条件としても用いられる。 The heat treatment temperature T H and the heat treatment time t H determined in this way are also used as heat treatment conditions when heat-treating the cooling rate examination sample (sample) in Step S3 described later.

図3は、熱処理後の金属材料の冷却速度の閾値Cthを決定するステップS3のフローを示す図である。ステップS3では、ステップS4で熱処理された金属材料を後のステップS5で冷却する際の冷却速度の閾値Cthを決定する。 FIG. 3 is a diagram showing the flow of step S3 for determining the threshold value Cth of the cooling rate of the metal material after the heat treatment. In step S3, the threshold value Cth of the cooling rate when the metal material heat-treated in step S4 is cooled in the subsequent step S5 is determined.

熱処理後の金属材料の冷却速度の閾値Cthを決定するステップS3では、まず、前記金属材料と同一材料の金属により構成される複数の冷却速度検討用試料(試料)を熱処理する(S302)。
この際の熱処理条件は、上述のステップS2で決定した熱処理温度T及び/又は熱処理時間tを含む熱処理条件であってもよい。このような熱処理条件で金属材料を熱処理することにより、加工硬化の回復が進んで再結晶組織が生じた試料が得られる。
In step S3 for determining the threshold Cth of the cooling rate of the metal material after the heat treatment, first, a plurality of cooling rate examination samples (samples) made of the same metal as the metal material are heat-treated (S302).
The heat treatment conditions at this time may be heat treatment conditions including the heat treatment temperature T H and / or the heat treatment time t H determined in step S2. By heat-treating the metal material under such a heat treatment condition, a sample in which the recovery of work hardening progresses and a recrystallized structure is generated can be obtained.

次に、S302で熱処理した複数の冷却速度検討用試料を複数の冷却速度の下でそれぞれ冷却し(S304)、ステップS304での冷却速度と冷却後の冷却速度検討用試料の導電率指標との相関関係を求める(S306)。ステップS306では、冷却後の冷却速度検討用試料の各々について、規定温度(例えば室温)における導電率指標を取得し、該導電率指標に基づいて、冷却速度と導電率指標との相関関係を取得する。
そして、この相関関係に基づいて、ステップS5で金属材料を冷却する際の冷却速度の閾値Cthを決定する(S308)。すなわち、S308では、冷却速度検討用試料の冷却速度の第1範囲よりも冷却速度が小さく、且つ、導電率指標の冷却速度に対する傾きの絶対値が第1範囲よりも小さい冷却速度の第2範囲の冷却速度を、ステップS5で用いる冷却速度の閾値Cthとして決定する。
Next, the plurality of cooling rate examination samples heat-treated in S302 are respectively cooled under the plurality of cooling rates (S304), and the cooling rate in step S304 and the conductivity index of the cooling rate examination sample after cooling are determined. A correlation is obtained (S306). In step S306, a conductivity index at a specified temperature (for example, room temperature) is acquired for each of the cooling rate examination samples after cooling, and a correlation between the cooling rate and the conductivity index is acquired based on the conductivity index. To do.
And based on this correlation, threshold value Cth of the cooling rate at the time of cooling a metal material by step S5 is determined (S308). That is, in S308, the cooling rate is smaller than the first range of the cooling rate examination sample, and the second range of the cooling rate in which the absolute value of the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is smaller than the first range. Is determined as the cooling rate threshold C th used in step S5.

冷却速度検討用試料の導電率指標は、冷却速度検討用試料の導電率を示す指標である。
冷却速度検討用試料の導電率は、該試料に含まれる添加成分(例えば合金における添加成分)の固溶量と相関性を有し、試料中において添加成分の固溶量が多いほど、電気抵抗が上昇するため導電率及び導電率指標は小さくなる。すなわち、冷却速度検討用試料の導電率指標は、添加成分の固溶量を示す指標である。
よって、ステップS306で冷却速度検討用試料の冷却速度と導電率指標との相関関係を求めることで、冷却速度と固溶量との相関関係を把握することができる。
冷却速度検討用試料の導電率指標としては、例えば、冷却速度検討用試料の導電率、電気抵抗又は熱伝導率のうち少なくとも一つを用いることができる。
The conductivity index of the cooling rate examination sample is an index indicating the conductivity of the cooling rate examination sample.
The conductivity of the sample for examining the cooling rate has a correlation with the solid solution amount of the additive component (for example, additive component in the alloy) contained in the sample. The greater the solid solution amount of the additive component in the sample, the greater the electrical resistance. Increases the conductivity and conductivity index. That is, the conductivity index of the cooling rate examination sample is an index indicating the solid solution amount of the additive component.
Therefore, by obtaining the correlation between the cooling rate of the cooling rate examination sample and the conductivity index in step S306, the correlation between the cooling rate and the solid solution amount can be grasped.
As the conductivity index of the cooling rate examination sample, for example, at least one of the conductivity, electrical resistance, and thermal conductivity of the cooling rate examination sample can be used.

ここで、図4は、あるアルミニウム合金の状態図の一部を模擬的に示す図である。図4の状態図において、横軸はアルミニウム合金の化学成分組成を表し、原点においてアルミニウムが100%であり、正方向に行くに従いアルミニウムの含有量が少なくなるとともに、添加成分の含有量が多くなる。また、図4の状態図において縦軸は温度Tを表す。また、図4の状態図において、点K、M、Nを通る曲線は固相線であり、点M、Q、S、Tを通る曲線は固溶限を示す曲線L(固溶線)である。
また、図5及び図6は、それぞれ、ある金属材料から形成された試料について、上述のステップS302〜S306を行うことにより得られる、冷却速度と冷却後の試料の導電率との相関関係の一例を模擬的に示す図である。
Here, FIG. 4 is a diagram schematically showing a part of a phase diagram of an aluminum alloy. In the state diagram of FIG. 4, the horizontal axis represents the chemical composition of the aluminum alloy, aluminum is 100% at the origin, the aluminum content decreases and the additive component content increases in the positive direction. . In the state diagram of FIG. 4, the vertical axis represents the temperature T. In the state diagram of FIG. 4, the curves passing through the points K, M, and N are solid lines, and the curves passing through the points M, Q, S, and T are curves L (solid solution lines) indicating the solid solubility limit. .
5 and 6 are examples of the correlation between the cooling rate and the conductivity of the sample after cooling, which are obtained by performing the above steps S302 to S306 for a sample formed from a certain metal material. FIG.

冷却速度検討用試料の冷却速度が比較的大きいと、試料は冷却前の高温での平衡状態での組織の状態が維持されたまま冷却されるため、試料において添加成分が過飽和固溶した状態となりやすい。図4を用いて説明すると、例えば、化学成分組成がXの点Pの状態(固溶体)であるアルミニウム合金は、比較的大きな冷却速度で急冷されると、点Qを通って点Uの過飽和固溶の状態に向かって移行する。
一方、冷却速度が比較的小さいと、試料は冷却中の各温度での平衡状態により近づきながら冷却されるため、試料において添加成分の過飽和固溶の状態が緩和されるとともに、添加成分の析出が進む。図4を用いて説明すると、例えば、化学成分組成がXの点Pの状態(固溶体)であるアルミニウム合金は、十分小さな冷却速度で徐冷されると、点Qから固溶限を示す曲線に沿って平衡状態に近い状態を保ちながら点Sに向かって状態が移行する。
そして、冷却速度を十分小さくすることで、試料を冷却中の各温度で平衡状態に十分近づけることができ、この場合、それ以上冷却速度を小さくしても、冷却後の試料において固溶及び析出の状態に大きな変化は現れないため、冷却後の試料の導電率指標はほとんど変化しなくなる。すなわち、冷却速度に対する導電率指標の傾きの絶対値は小さくなる。
If the cooling rate of the sample for examining the cooling rate is relatively large, the sample is cooled while maintaining the state of the structure in the equilibrium state at a high temperature before cooling, so that the additive component in the sample is in a supersaturated solid solution state. Cheap. Referring to FIG. 4, for example, an aluminum alloy chemical compositions is in the state of point P X 1 (solid solution), when quenched in a relatively large cooling rate, the point U through the point Q supersaturation It moves toward the state of solid solution.
On the other hand, if the cooling rate is relatively low, the sample is cooled while approaching the equilibrium state at each temperature during cooling, so that the supersaturated solid solution state of the additive component is relaxed in the sample, and the precipitation of the additive component is prevented. move on. Referring to FIG. 4, for example, the curve showing the aluminum alloy is a chemical component composition of the point P of X 1 state (solid solution), when gradually cooled at a sufficiently small cooling rate, the solubility limit from the point Q The state shifts toward the point S while maintaining a state close to the equilibrium state along.
By making the cooling rate sufficiently low, the sample can be brought close to the equilibrium state at each temperature during cooling. In this case, even if the cooling rate is further reduced, solid solution and precipitation occur in the sample after cooling. Since no significant change appears in this state, the conductivity index of the sample after cooling hardly changes. That is, the absolute value of the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is small.

例えば、図5に示すように、冷却速度が比較的大きい冷却速度の第1範囲では、冷却速度が小さくなるにつれて、導電率は増加するので、冷却速度に対する導電率の傾きが比較的大きい。これは、第1範囲では、冷却速度を小さくするにつれて、平衡状態により近づいた状態で試料を冷却することができ、添加成分の析出がより進んだ状態とすることができるためである。これに対し、冷却速度が比較的小さい第2範囲では、冷却速度を小さくしても、導電率はほとんど変化しておらず、導電率の傾きの絶対値が小さい。よって、第2範囲の冷却速度で試料を冷却すれば、試料を冷却中の各温度で平衡状態に十分近づいた状態としながら、試料を冷却することができる。   For example, as shown in FIG. 5, in the first range of the cooling rate with a relatively high cooling rate, the conductivity increases as the cooling rate decreases, so the slope of the conductivity with respect to the cooling rate is relatively large. This is because in the first range, as the cooling rate is reduced, the sample can be cooled in a state closer to the equilibrium state, and the precipitation of the additive component can be further advanced. On the other hand, in the second range where the cooling rate is relatively small, even when the cooling rate is reduced, the conductivity hardly changes and the absolute value of the slope of the conductivity is small. Therefore, if the sample is cooled at the cooling rate in the second range, the sample can be cooled while the sample is sufficiently close to the equilibrium state at each temperature during cooling.

ここで、本発明者の鋭意検討の結果、金属材料の化学成分組成によっては、熱処理後に冷却した金属材料の導電率指標の傾きが比較的冷却速度が大きい領域ではほぼ一定の値を示す範囲が存在し、更に冷却速度を小さくするにつれて、一旦増加した後、該傾きが減少に転じて、ほぼ一定の値に収束する場合があることが明らかになった。この場合、導電率指標の傾きがほぼ一定値に収束する冷却速度範囲(上述の第2範囲)よりも大きな冷却速度範囲においても、導電率指標の傾きが比較的小さい値になり得る。すなわち、図6に示すように、第1範囲よりも冷却速度が小さい第2範囲のみならず、第1範囲よりも冷却速度が大きい領域にも、冷却速度に対して導電率指標があまり変化せず、導電率指標の傾きが第1範囲よりも小さくなる第3範囲が存在する場合がある。   Here, as a result of intensive studies by the present inventors, depending on the chemical composition of the metal material, there is a range in which the slope of the conductivity index of the metal material cooled after the heat treatment shows a substantially constant value in a region where the cooling rate is relatively high. It has been found that as the cooling rate is further decreased and the cooling rate is further decreased, the gradient is once decreased and then the gradient is decreased to converge to a substantially constant value. In this case, the slope of the conductivity index can be a relatively small value even in a cooling speed range larger than the cooling speed range (the second range described above) in which the slope of the conductivity index converges to a substantially constant value. That is, as shown in FIG. 6, the conductivity index does not change much with respect to the cooling rate not only in the second range where the cooling rate is lower than the first range, but also in the region where the cooling rate is higher than the first range. There may be a third range in which the slope of the conductivity index is smaller than the first range.

したがって、冷却速度に対する導電率指標の傾きが所定値以下になるとの条件のみで決定された冷却速度の閾値をステップS5における冷却速度として採用した場合、導電率指標傾きがほぼ一定値に収束する冷却速度範囲(第2範囲)よりも大きな冷却速度(第3範囲の冷却速度)を閾値として誤って決定してしまう可能性がある。そして、冷却速度が比較的大きい領域(第3範囲)の冷却速度を閾値として用いて、熱処理された金属材料を該閾値以下の冷却速度(例えば第3範囲又は第1範囲に属する冷却速度)で冷却すると、金属材料において、添加成分の過飽和固溶が生じたり、析出物の粗大化が十分に進まない等、実製品において起こり得る熱劣化現象を意図したとおりに模擬できない可能性がある。このようにして得られた金属材料を用いたのでは、必ずしも適切な材料特性評価を行うことができない場合がある。   Accordingly, when the threshold value of the cooling rate determined only under the condition that the gradient of the conductivity index with respect to the cooling rate is equal to or less than the predetermined value is adopted as the cooling rate in step S5, the cooling in which the conductivity index gradient converges to a substantially constant value. There is a possibility that a cooling rate (cooling rate in the third range) larger than the speed range (second range) is erroneously determined as a threshold value. And using the cooling rate of the region (third range) where the cooling rate is relatively high as a threshold, the heat-treated metal material is cooled at a cooling rate (for example, the cooling rate belonging to the third range or the first range) below the threshold. When cooled, there is a possibility that the thermal degradation phenomenon that may occur in the actual product cannot be simulated as intended, such as supersaturated solid solution of the additive component in the metal material, or the coarsening of the precipitate does not proceed sufficiently. If the metal material obtained in this way is used, it may not always be possible to perform an appropriate material property evaluation.

そこで、第1範囲よりも冷却速度が小さく、かつ、第1範囲よりも導電率指標の傾きの絶対値が小さい第2範囲に属する冷却速度を閾値Cthとして決定し、閾値Cth以下の冷却速度でステップS5にて金属材料を冷却することで、冷却中の各温度での平衡状態に近い状態で金属材料を冷却することができ、過飽和固溶の状態を回避しつつ添加成分等を析出させた状態の評価用試料を得ることができる。 Therefore, small cooling rate than the first range and the cooling rate belonging to the second range has a small absolute value of the slope of the conductivity indication than the first range determined as a threshold C th, following cooling the threshold C th By cooling the metal material at step S5 at a speed, the metal material can be cooled in a state close to the equilibrium state at each temperature during cooling, and the added components and the like are precipitated while avoiding a supersaturated solid solution state. A sample for evaluation in a state of being allowed to be obtained can be obtained.

このような冷却速度の第2範囲を特定するため、ステップS304では、上述の第1範囲の冷却速度及び上述の第2範囲の冷却速度の両方が「複数の冷却速度」に含まれるようにするため、「複数の冷却速度」を比較的広範な冷却速度の範囲から選択するようにしてもよい。
このような冷却速度の範囲(すなわち、第1範囲の冷却速度及び第2範囲の冷却速度の両方を含み得る冷却速度の範囲)は、金属材料の種類によって異なるが、例えばアルミニウム合金の場合、ステップS304では、0.1℃/h〜10℃/hの範囲内の複数の冷却速度の下で冷却度速度検討用試料を冷却してもよい。
In order to specify the second range of the cooling rate, in step S304, both the cooling rate of the first range and the cooling rate of the second range are included in the “plurality of cooling rates”. Therefore, the “plural cooling rates” may be selected from a relatively wide range of cooling rates.
Such a range of cooling rates (ie, a range of cooling rates that can include both the first range of cooling rates and the second range of cooling rates) depends on the type of metal material, but for example in the case of an aluminum alloy, the step In S304, the cooling rate examination sample may be cooled under a plurality of cooling rates within a range of 0.1 ° C./h to 10 ° C./h.

ステップS4では、上述のステップS2で決定した熱処理温度Tを含む熱処理条件下においてS1で成形した金属材料を熱処理する。
また、ステップS5では、S4で熱処理された金属材料を、少なくとも一部の温度領域において、ステップS3で決定した閾値Cth以下の冷却速度で冷却して、金属材料の特性評価に用いる評価用試料を形成する。
In step S4, heat treating the molded metal material in S1 in the heat treatment under conditions including a heat treatment temperature T H determined in step S2 described above.
In step S5, the metal sample heat-treated in step S4 is cooled at a cooling rate equal to or lower than the threshold value Cth determined in step S3 in at least a part of the temperature region, and used for evaluation of the characteristics of the metal material. Form.

ステップS5では、冷却開始温度(例えば熱処理温度T付近の温度)から冷却終了温度(例えば室温)までの全温度領域又は一部の温度領域にて、ステップS3で決定した閾値Cth以下の一定の冷却速度で金属材料を冷却してもよい。この場合、金属材料を冷却する際の金属材料の温度は、図2に示すように、冷却開始温度(例えば熱処理温度T付近の温度)から冷却終了温度(例えば室温T)まで、直線的に低下する。 In step S5, in the entire temperature region, or a portion of the temperature region from the cooling start temperature (e.g. a temperature in the region of the heat treatment temperature T H) to a cooling end temperature (e.g. room temperature), the threshold C th following constant determined in step S3 The metal material may be cooled at a cooling rate of In this case, the temperature of the metallic material during cooling the metal material, as shown in FIG. 2, the cooling start temperature (e.g. a temperature in the vicinity of the heat treatment temperature T H) to a cooling end temperature (eg, room temperature T R), linear To drop.

あるいは、ステップS5では、閾値Cth以下の範囲内で冷却速度を適宜変化させて金属材料を冷却してもよい。
あるいは、ステップS5では、一部の温度領域(例えば、添加成分の析出温度を含む温度領域)ではステップS3で決定した閾値Cth以下の冷却速度で金属材料を冷却するとともに、他の一部の温度領域では閾値Cthよりも大きい冷却速度で金属材料を冷却するようにしてもよい。
Alternatively, in step S5, the metal material may be cooled by appropriately changing the cooling rate within the range of the threshold value Cth or less.
Alternatively, in step S5, the metal material is cooled at a cooling rate equal to or lower than the threshold value Cth determined in step S3 in a part of the temperature range (for example, a temperature range including the precipitation temperature of the additive component), In the temperature region, the metal material may be cooled at a cooling rate larger than the threshold value Cth .

以上説明したステップS1〜S5を含む方法によれば、金属材料の冷却速度の閾値Cthを決定するステップS3において、冷却速度に対する温度検討用試料の導電率指標の傾きが比較的大きい第1範囲よりも冷却速度が小さい冷却速度の領域において、冷却速度に対する温度検討用試料の導電率指標の傾きが第1範囲よりも小さい第2範囲の冷却速度を閾値Cthとして決定する。これにより、第1範囲よりも冷却速度が大きい冷却速度の領域においても、冷却速度に対する温度検討用試料の導電率指標の傾きが比較的小さい冷却速度の範囲(上述の第3範囲)が存在する場合であっても、冷却速度に対する温度検討用試料の導電率指標の傾きがほぼ一定に収束する第2範囲の冷却速度を閾値Cthとして適切に設定することができる。
そして、ステップS5において、ステップS3で決定された閾値Cth以下の冷却速度で金属材料を冷却することにより、冷却中の各温度での平衡状態に近い状態で金属材料を冷却するので、金属材料において過飽和固溶の状態を回避しつつ添加成分等を析出させることができるとともに、析出物の粗大化が十分に進んだ状態の特性評価用試料を得ることができる。よって、上述のステップS1〜S5を含む方法で得られた特性評価用試料を用いることで、実製品の長期にわたる使用期間において起こり得る熱劣化を十分に考慮した金属材料の特性評価を行うことができる。
例えば、アルミニウム合金製のバスケットを構成部材とする金属キャスク落下試験を行う際に、該バスケットと同一の材料を用いて上述のステップS1〜S5を含む方法で得られた評価用試料を用いて落下試験を行うことで、金属キャスク(実製品)の長期にわたる使用期間において起こり得る熱劣化を十分に考慮した特性評価を行うことができる。
According to the method comprising the steps S1~S5 described above, in step S3 for determining a threshold C th of the cooling rate of the metallic material, the slope is relatively large first range of conductivity indication of temperature studied sample against cooling rate In the region of the cooling rate where the cooling rate is lower than that, the cooling rate in the second range in which the slope of the conductivity index of the temperature examination sample with respect to the cooling rate is smaller than the first range is determined as the threshold value Cth . As a result, even in the cooling rate region where the cooling rate is higher than the first range, there exists a cooling rate range (the above-described third range) in which the slope of the conductivity index of the temperature examination sample with respect to the cooling rate is relatively small. Even in this case, the cooling rate in the second range in which the slope of the conductivity index of the temperature examination sample with respect to the cooling rate converges substantially constant can be appropriately set as the threshold value Cth .
In step S5, the metal material is cooled at a cooling rate equal to or lower than the threshold value Cth determined in step S3, thereby cooling the metal material in a state close to an equilibrium state at each temperature during cooling. In addition, it is possible to precipitate added components and the like while avoiding a supersaturated solid solution state, and it is possible to obtain a sample for property evaluation in a state where the coarsening of the precipitate has sufficiently progressed. Therefore, by using the sample for property evaluation obtained by the method including the above-described steps S1 to S5, it is possible to perform the property evaluation of the metal material sufficiently considering the thermal degradation that may occur in the long-term use period of the actual product. it can.
For example, when performing a metal cask drop test using an aluminum alloy basket as a constituent member, a drop using an evaluation sample obtained by the method including steps S1 to S5 described above using the same material as the basket. By performing the test, it is possible to perform the characteristic evaluation that sufficiently considers the thermal deterioration that may occur in the long-term use period of the metal cask (actual product).

上述したステップS3(冷却速度の閾値Cthを決定するステップ)において、ステップS308では、第2範囲に属する冷却速度のうち、冷却速度に対する温度検討用試料の導電率指標の傾きの絶対値が所定値以下となる冷却速度を閾値Cthとして決定してもよい。
この場合、第2範囲に属する冷却速度のうち、温度検討用試料の導電率指標の傾きの絶対値が所定値以下となる冷却速度を閾値Cthとして決定するようにしたので、第2範囲内において温度検討用試料の導電率指標の傾きの絶対値にばらつきが存在する場合であっても、冷却速度の閾値を適切に設定することができる。
In step S3 (step of determining the cooling rate threshold Cth ) described above, in step S308, the absolute value of the slope of the conductivity index of the temperature examination sample with respect to the cooling rate among the cooling rates belonging to the second range is predetermined. A cooling rate that is less than or equal to the value may be determined as the threshold value C th .
In this case, among the cooling rates belonging to the second range, the cooling rate at which the absolute value of the slope of the conductivity index of the temperature examination sample is equal to or less than a predetermined value is determined as the threshold value C th . In this case, even if there is a variation in the absolute value of the slope of the conductivity index of the temperature examination sample, the threshold value of the cooling rate can be set appropriately.

一実施形態では、冷却温度検討用試料の導電率指標として、冷却温度検討用試料の導電率を用いる。
この場合、第2範囲に属する冷却速度のうち、導電率の傾きの絶対値が1.0%IACS/(℃/h)以下となる冷却速度、又は、導電率の傾きの絶対値が0.5%IACS/(℃/h)以下となる冷却速度を閾値Cthとして決定してもよい。
あるいは、この場合、導電率の傾きの絶対値が所定値(例えば1.0%IACS/(℃/h)又は0.5%IACS/(℃/h))以下となる冷却速度は、金属材料の種類等によって異なるが、例えば、マグネシウム含有アルミニウム合金又はマンガン含有アルミニウム合金の場合、2.0℃/h以下の冷却速度、又は、1.0℃/h以下の冷却速度を閾値Cthとして設定してもよい。
In one embodiment, the conductivity of the cooling temperature examination sample is used as the conductivity index of the cooling temperature examination sample.
In this case, among the cooling rates belonging to the second range, the cooling rate at which the absolute value of the conductivity gradient is 1.0% IACS / (° C./h) or less, or the absolute value of the conductivity gradient is 0. You may determine the cooling rate used as 5% IACS / (degreeC / h) or less as the threshold value Cth .
Alternatively, in this case, the cooling rate at which the absolute value of the slope of conductivity is equal to or lower than a predetermined value (for example, 1.0% IACS / (° C./h) or 0.5% IACS / (° C./h)) is a metal material. For example, in the case of a magnesium-containing aluminum alloy or a manganese-containing aluminum alloy, a cooling rate of 2.0 ° C./h or less, or a cooling rate of 1.0 ° C./h or less is set as the threshold value C th May be.

上述のステップS1〜S5を含む特性評価用試料の作製方法は、金属材料に含まれる不純物の含有量が規定値以下であるときに採用してもよい。
すなわち、冷却速度の閾値Cthを決定するステップS3では、金属材料に含まれる不純物の含有量が規定値以下であるとき、第2範囲の冷却速度を閾値Cthとして決定するようにしてもよい。
The method for producing a characteristic evaluation sample including steps S1 to S5 described above may be employed when the content of impurities contained in the metal material is not more than a specified value.
That is, in step S3 for determining the threshold value C th of the cooling rate, the cooling rate in the second range may be determined as the threshold value C th when the content of impurities contained in the metal material is not more than a specified value. .

ここで、図7は、不純物の含有量が異なるアルミニウム合金から形成された冷却速度検討用試料(試料1及び試料2)について上述のステップS302〜S306を行うことにより得られる、冷却速度と冷却後の試料の導電率との相関関係の一例を示す図である。   Here, FIG. 7 shows the cooling rate obtained after performing the above-described steps S302 to S306 on the cooling rate examination samples (sample 1 and sample 2) formed from aluminum alloys having different impurity contents. It is a figure which shows an example of the correlation with the electrical conductivity of this sample.

試料1及び試料2の化学成分組成は下記の表1に示すとおりである。すなわち、試料1は、工業生産される金属キャスクの実製品とほぼ同様の化学成分組成を有し、添加成分としてマンガン(Mn)及びマグネシウム(Mg)を含み、不純物としてケイ素(Si)、鉄(Fe)及び銅(Cu)を含むアルミニウム合金から形成された試料である。一方、試料2は、試料1と同程度の量の添加成分(マンガン(Mn)及びマグネシウム(Mg))を含むが、不純物の量が低減されたアルミニウム合金から形成された試料である。   The chemical composition of Sample 1 and Sample 2 is as shown in Table 1 below. That is, the sample 1 has almost the same chemical component composition as the actual product of a metal cask that is industrially produced, contains manganese (Mn) and magnesium (Mg) as additive components, silicon (Si), iron (as impurities) It is a sample formed from an aluminum alloy containing Fe) and copper (Cu). On the other hand, sample 2 is a sample formed of an aluminum alloy containing the same amount of additive components (manganese (Mn) and magnesium (Mg)) as sample 1, but with a reduced amount of impurities.

Figure 0006104445
Figure 0006104445

本発明者の鋭意検討の結果、金属材料に含まれる不純物が比較的少ない場合、熱処理後に冷却した金属材料の導電率指標の傾きが比較的冷却速度が大きい領域ではほぼ一定の値を示す範囲が存在し、更に冷却速度を小さくするにつれて、一旦増加した後、該傾きが減少に転じてほぼ一定の値に収束する場合があることが明らかになった。この場合、前記傾きがほぼ一定値に収束する冷却速度範囲よりも大きな冷却速度範囲においても、前記傾きが比較的小さい値になり得る。   As a result of intensive studies by the inventor, when the impurities contained in the metal material are relatively small, there is a range in which the slope of the conductivity index of the metal material cooled after the heat treatment shows a substantially constant value in a region where the cooling rate is relatively large. It has been found that as the cooling rate is further decreased and the cooling rate is further decreased, the slope may decrease and then converge to a substantially constant value. In this case, the inclination can be a relatively small value even in a cooling rate range larger than the cooling rate range in which the inclination converges to a substantially constant value.

図7を用いてより具体的に説明すると、不純物の含有量が比較的多い試料1の場合、冷却速度を小さくするにつれて、熱処理後に冷却した金属材料の導電率の傾きは、はじめ比較的大きく、ある冷却速度において(図7の例では約1℃/hにおいて)導電率の傾きが減少に転じてほぼ一定の値に収束している。一方、不純物の含有量が比較的少ない試料2の場合、冷却速度を小さくするにつれて、熱処理後に冷却した金属材料の導電率の傾きは、はじめ比較的小さく(上述の第3範囲)、ある冷却速度において(図7の例では約30℃/hにおいて)導電率の傾きが一旦増加し(上述の第1範囲)、その後、ある冷却速度において(図7の例では約1℃/hにおいて)導電率の傾きが減少に転じてほぼ一定の値に収束している(上述の第2範囲)。   More specifically, referring to FIG. 7, in the case of the sample 1 having a relatively large impurity content, as the cooling rate is decreased, the slope of the conductivity of the metal material cooled after the heat treatment is relatively large at first. At a certain cooling rate (at about 1 ° C./h in the example of FIG. 7), the slope of the conductivity starts to decrease and converges to a substantially constant value. On the other hand, in the case of the sample 2 having a relatively small impurity content, as the cooling rate is reduced, the slope of the conductivity of the metal material cooled after the heat treatment is initially relatively small (the above-mentioned third range), and a certain cooling rate. In FIG. 7 (at about 30 ° C./h in the example of FIG. 7), the conductivity slope once increases (the above-mentioned first range), and then at a certain cooling rate (at about 1 ° C./h in the example of FIG. 7). The slope of the rate starts to decrease and converges to a substantially constant value (the second range described above).

このように、金属材料に含まれる不純物の含有量が比較的少ない場合、冷却速度に対する導電率の傾きがほぼ一定値に収束する冷却速度範囲(第2範囲)よりも大きな冷却速度範囲(第3範囲)においても、導電率の傾きが比較的小さい値になり得る。   Thus, when the content of impurities contained in the metal material is relatively small, a cooling rate range (third range) that is larger than the cooling rate range (second range) in which the slope of conductivity with respect to the cooling rate converges to a substantially constant value. (Range), the slope of the conductivity can be a relatively small value.

これは、以下の理由によると考えられる。すなわち、上述したマンガン及びマグネシウムを含むアルミニウム合金においては、添加成分であるマンガン又はマグネシウムは、不純物元素であるケイ素又は鉄等を析出核として析出し易い。
ここで、上述の試料1のように、不純物元素であるケイ素又は鉄の含有量が比較的多い場合、熱処理された金属材料(アルミニウム合金)に含まれる添加成分であるマンガン又はマグネシウムは、金属材料中に存在する不純物元素(ケイ素、鉄)を析出核として比較的容易に析出する。
一方、上述の試料2のように、不純物元素であるケイ素又は鉄の含有量が少ない場合、熱処理された金属材料(アルミニウム合金)に含まれる添加成分であるマンガン又はマグネシウムは、金属材料中に存在する析出核が少ないため、該金属材料の冷却時に比較的析出し難い。また、冷却速度が大きいほど、熱処理された金属材料を平衡状態に維持しながら冷却することはより難しく、該金属材料に含まれる添加成分(マンガン又はマグネシウム)は析出し難くなる。
This is considered to be due to the following reason. That is, in the above-described aluminum alloy containing manganese and magnesium, manganese or magnesium as an additive component is likely to be precipitated using silicon or iron as an impurity element as a precipitation nucleus.
Here, when the content of silicon or iron as an impurity element is relatively large as in Sample 1 described above, manganese or magnesium as an additive component contained in a heat-treated metal material (aluminum alloy) is a metal material. It precipitates relatively easily with the impurity elements (silicon, iron) present therein as precipitation nuclei.
On the other hand, when the content of silicon or iron as an impurity element is small as in Sample 2 described above, manganese or magnesium as an additive component contained in a heat-treated metal material (aluminum alloy) is present in the metal material. Since there are few precipitation nuclei to be formed, it is relatively difficult to precipitate when the metal material is cooled. In addition, as the cooling rate increases, it is more difficult to cool the heat-treated metal material while maintaining the equilibrium state, and the additive component (manganese or magnesium) contained in the metal material is less likely to precipitate.

そこで、上述したように、金属材料に含まれる不純物の含有量が規定値以下であるときに、熱処理された金属試料を上述の第2範囲の冷却速度以下の速度で冷却することにより、金属材料に含まれる不純物の含有量が規定値以下であるときに、より確実に、過飽和固溶の状態を回避しつつ添加成分等が析出されるとともに、析出物の粗大化が十分に進んだ状態の特性評価用試料を得ることができる。   Therefore, as described above, when the content of impurities contained in the metal material is equal to or less than the specified value, the metal sample is cooled by cooling the heat-treated metal sample at a rate equal to or lower than the cooling rate in the second range. When the content of impurities contained in is less than or equal to the specified value, the additive components are more reliably precipitated while avoiding the supersaturated solid solution state, and the coarsening of the precipitate is sufficiently advanced. A sample for characteristic evaluation can be obtained.

上述の不純物の含有量の規定値は、金属材料の種類及び不純物の種類によって異なる。
例えば、金属材料は、添加成分としてマグネシウム又はマンガンの少なくとも一方を含むアルミニウム合金であってもよい。
この場合、マグネシウムおよびマンガン以外の成分である不純物(例えば、ケイ素、鉄、及び銅等)の含有量が0.8質量%以下であるとき、上述の第2範囲の冷却速度を、金属材料の冷却速度の閾値Cthとして決定するようにしてもよい。あるいは、上述のアルミニウム合金の場合、不純物としてのケイ素の含有量が0.05質量%以下であるとき、又は、不純物としての鉄の含有量が0.20質量%以下であるとき、第2範囲の冷却速度を閾値Cthとして決定するようにしてもよい。
The specified value of the content of impurities described above varies depending on the type of metal material and the type of impurity.
For example, the metal material may be an aluminum alloy containing at least one of magnesium and manganese as an additive component.
In this case, when the content of impurities other than magnesium and manganese (for example, silicon, iron, and copper) is 0.8% by mass or less, the cooling rate in the second range described above is set to The cooling rate threshold Cth may be determined. Alternatively, in the case of the above-mentioned aluminum alloy, when the content of silicon as an impurity is 0.05% by mass or less, or when the content of iron as an impurity is 0.20% by mass or less, the second range. The cooling rate may be determined as the threshold value Cth .

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, The form which added the deformation | transformation to embodiment mentioned above and the form which combined these forms suitably are included.

本明細書において、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
In this specification, the expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also includes a tolerance or the same function. It also represents a state in which a difference exists.
In this specification, the expression “comprising”, “including”, or “having” one constituent element is not an exclusive expression for excluding the existence of another constituent element.

Claims (6)

金属材料の加工硬化が回復するように前記金属材料を熱処理するステップと、
熱処理された前記金属材料の冷却速度の閾値を決定するステップと、
熱処理された前記金属材料を、少なくとも一部の温度領域において、前記閾値以下の冷却速度で冷却して、特性評価用試料を形成するステップと、を備え、
前記閾値を決定するステップは、
前記金属材料と同一材料の金属により構成される複数の試料を熱処理し、
熱処理後の前記複数の試料を複数の冷却速度の下でそれぞれ冷却し、
前記冷却速度と冷却後の前記試料の導電率指標との相関関係から、前記冷却速度の第1範囲よりも冷却速度が小さく、且つ、前記導電率指標の前記冷却速度に対する傾きの絶対値が前記第1範囲よりも小さい前記冷却速度の第2範囲の冷却速度と、前記第1範囲よりも冷却速度が大きく、且つ、前記絶対値が前記第1範囲よりも小さい前記冷却速度の第3範囲の冷却速度とのうち、前記第2範囲の冷却速度を前記閾値として選択する
ことを含むことを特徴とする金属材料の特性評価用試料の作製方法。
Heat treating the metal material so that work hardening of the metal material is restored;
Determining a cooling rate threshold for the heat treated metal material;
Cooling the heat-treated metal material at a cooling rate equal to or lower than the threshold in at least a part of the temperature range, and forming a sample for characteristic evaluation,
Determining the threshold comprises:
Heat treating a plurality of samples made of the same metal as the metal material;
Cooling the plurality of samples after heat treatment under a plurality of cooling rates,
From the correlation between the cooling rate and the conductivity index of the sample after cooling, the cooling rate is smaller than the first range of the cooling rate, and the absolute value of the slope of the conductivity index with respect to the cooling rate is A cooling rate in a second range of the cooling rate smaller than the first range, and a third rate of the cooling rate in which the cooling rate is larger than the first range and the absolute value is smaller than the first range. A method for producing a sample for evaluating characteristics of a metal material, comprising: selecting a cooling rate in the second range as the threshold among the cooling rates .
記金属材料に含まれる不純物の含有量が規定値以下であ
とを特徴とする請求項1に記載の金属材料の特性評価用試料の作製方法。
Ru Der content below the specified value of an impurity in the prior SL metallic material
The method for manufacturing a characteristic evaluation sample of a metal material according to claim 1, wherein the this.
前記金属材料は、添加成分としてマグネシウム又はマンガンの少なくとも一方を含むアルミニウム合金であり、
前記閾値を決定するステップでは、
前記マグネシウムおよび前記マンガン以外の成分である前記不純物の含有量が0.8質量%以下であるとき、前記第2範囲の冷却速度を前記閾値として決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の金属材料の特性評価用試料の作製方法。
The metal material is an aluminum alloy containing at least one of magnesium or manganese as an additive component,
In the step of determining the threshold value,
The cooling rate in the second range is determined as the threshold value when the content of the impurity that is a component other than the magnesium and the manganese is 0.8 mass% or less. A method for producing a sample for evaluating characteristics of a metal material.
前記閾値を決定するステップでは、前記第2範囲に属する前記冷却速度のうち、前記冷却速度に対する前記導電率指標の傾きの絶対値が所定値以下となる冷却速度を前記閾値として決定することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の金属材料の特性評価用試料の作製方法。   In the step of determining the threshold value, a cooling rate at which an absolute value of an inclination of the conductivity index with respect to the cooling rate is equal to or less than a predetermined value among the cooling rates belonging to the second range is determined as the threshold value. A method for producing a sample for property evaluation of a metal material according to any one of claims 1 to 3. 前記試料の前記導電率指標は、前記試料の導電率、電気抵抗又は熱伝導率のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の金属材料の特性評価用試料の作製方法。   The characteristic of the metal material according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductivity index of the sample is at least one of conductivity, electrical resistance, or thermal conductivity of the sample. A method for producing a sample for evaluation. 請求項1乃至5の何れか一項に記載の方法により前記特性評価用試料を作成するステップと、
得られた前記特性評価用試料を用いて前記金属材料の材料特性評価を行うステップと、
を備えることを特徴とする金属材料の特性評価方法。
Creating the sample for property evaluation by the method according to claim 1;
Performing the material property evaluation of the metal material using the obtained sample for property evaluation;
A method for evaluating characteristics of a metal material, comprising:
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