JPH01161144A - 円柱材の焼入硬化深度測定方法 - Google Patents
円柱材の焼入硬化深度測定方法Info
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- JPH01161144A JPH01161144A JP62319220A JP31922087A JPH01161144A JP H01161144 A JPH01161144 A JP H01161144A JP 62319220 A JP62319220 A JP 62319220A JP 31922087 A JP31922087 A JP 31922087A JP H01161144 A JPH01161144 A JP H01161144A
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Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は超音波の音速の変化を利用して円柱材の外表面
から非破壊的に硬化層の厚さを測定する方法に関する。
から非破壊的に硬化層の厚さを測定する方法に関する。
超音波の音速は内在欠陥、材質、組織、圧力、/11h
度等の要因によって変化するが、本願は熱処理による組
織の変化を超音波音速の変化として検出し、超音波伝播
経路の硬さの変化を測定する方法に関する。
度等の要因によって変化するが、本願は熱処理による組
織の変化を超音波音速の変化として検出し、超音波伝播
経路の硬さの変化を測定する方法に関する。
(従来の技術)
拐*Iの表層のめGこ焼入れを施して用いる鉄鋼+4料
は、その焼入表面が他の月相との接触によって磨耗する
場合が多い。このため表面の硬さのみならJ゛、内部の
硬さ分布も重要となってくる。例えば鋼板製造用の圧延
用ロールにおいては、外表面は摩耗及び使用中に発生す
る表面疵除去のだめの研削によって減肉するため、一定
の深さまで使用出来るように内部の硬さが保持されてい
る必要がある。この硬化された範囲か深いはと圧延ロー
ルの寿命が長くなる。
は、その焼入表面が他の月相との接触によって磨耗する
場合が多い。このため表面の硬さのみならJ゛、内部の
硬さ分布も重要となってくる。例えば鋼板製造用の圧延
用ロールにおいては、外表面は摩耗及び使用中に発生す
る表面疵除去のだめの研削によって減肉するため、一定
の深さまで使用出来るように内部の硬さが保持されてい
る必要がある。この硬化された範囲か深いはと圧延ロー
ルの寿命が長くなる。
従来、硬化深度を非破壊的に測定する方法としては、焼
入による組織変化を磁気的性質の変化として検出する方
法か特公昭45−28274号に開示されている。
入による組織変化を磁気的性質の変化として検出する方
法か特公昭45−28274号に開示されている。
また、別の方法として超音波伝播の音速を利用した方法
が特開昭53−32054号に開示されている。
が特開昭53−32054号に開示されている。
この方法の一例として、第8図示のように、表層に焼入
等による表面硬化層21−4を有する検体21の表面に
超音波発受信器24からの超音波パルス信号を送信探触
子22で入射させ、検体21の内部に超音波を伝播させ
る。この伝播した超音波は反対側の面に到達後、その一
部が反射して戻ってくる。この戻り超音波を受信探触子
23で受けて再び超音波パルス信号に変換し、前記超音
波発受信器24で受信して発信から受信までの時間Th
を測定する。これとは別に硬化層を有しない同じ材質、
同じ寸法の検体21゛ に同様な方法で超音波を伝播さ
せ、この場合の発信から受信までの時間Tnを測定する
。
等による表面硬化層21−4を有する検体21の表面に
超音波発受信器24からの超音波パルス信号を送信探触
子22で入射させ、検体21の内部に超音波を伝播させ
る。この伝播した超音波は反対側の面に到達後、その一
部が反射して戻ってくる。この戻り超音波を受信探触子
23で受けて再び超音波パルス信号に変換し、前記超音
波発受信器24で受信して発信から受信までの時間Th
を測定する。これとは別に硬化層を有しない同じ材質、
同じ寸法の検体21゛ に同様な方法で超音波を伝播さ
せ、この場合の発信から受信までの時間Tnを測定する
。
この両データに基づき、次式から表面硬化層の深さdを
求めていた。
求めていた。
(Th−Tn)/Tn= ()Ed/Et −1)d/
TEd:硬化層のヤング率 Et:非硬化層のヤング率 T :全体の厚さ (発明が解決しようとする問題点) 上述の従来例には次のような欠点がある。
TEd:硬化層のヤング率 Et:非硬化層のヤング率 T :全体の厚さ (発明が解決しようとする問題点) 上述の従来例には次のような欠点がある。
1)磁気的方法では表層近くの測定のみで、深さ90龍
(半径の30%)に及ぶ深い位置までの測定は困難であ
る。
(半径の30%)に及ぶ深い位置までの測定は困難であ
る。
2)超音波伝播方法では板材等には有効な方法であるが
、同一材質で同一寸法の別の検体が必要であり、厚板等
の場合には非硬化層に対して硬化層が薄く、変化率が小
さいので測定精度が低下するという欠点かある。
、同一材質で同一寸法の別の検体が必要であり、厚板等
の場合には非硬化層に対して硬化層が薄く、変化率が小
さいので測定精度が低下するという欠点かある。
本発明は上述の欠点を解決して、円柱材の表層部に焼入
れを施した材料の焼入れによる硬さ分布状態を外表面か
ら半径の約30%の深さまで、非破壊的に測定出来る方
法を提供することを目的とする。
れを施した材料の焼入れによる硬さ分布状態を外表面か
ら半径の約30%の深さまで、非破壊的に測定出来る方
法を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
本発明は上述の目的を達成するために、表層に焼入を施
した円柱材1の焼入による硬化層の厚さを非破壊的に測
定する方法において、円柱材1の一点からこの円柱材1
の断面に内接する各種の正多角形の一辺である弦方向に
超音波パルスを順次入射し、上記各種の多角形の辺に沿
って伝播して来た上記超音波パルスを上記入射点で順次
受信して各層の超音波音速を求め、この超音波音速が伝
播媒体である円柱材1の硬さと相関性があることを利用
して各層の硬さを測定することにより焼入された円柱材
1の硬化深度を測定する方法である。
した円柱材1の焼入による硬化層の厚さを非破壊的に測
定する方法において、円柱材1の一点からこの円柱材1
の断面に内接する各種の正多角形の一辺である弦方向に
超音波パルスを順次入射し、上記各種の多角形の辺に沿
って伝播して来た上記超音波パルスを上記入射点で順次
受信して各層の超音波音速を求め、この超音波音速が伝
播媒体である円柱材1の硬さと相関性があることを利用
して各層の硬さを測定することにより焼入された円柱材
1の硬化深度を測定する方法である。
(作用)
鋼の焼入れによる硬さ増加の主因は、鋼がオーステナイ
ト領域から急冷されることにより、γ鉄(f、c、c)
にて多量に固溶していた炭素をα鉄(b 、 c 。
ト領域から急冷されることにより、γ鉄(f、c、c)
にて多量に固溶していた炭素をα鉄(b 、 c 。
C)の炭素固溶量まで炭素を放出せずに炭素を固溶する
マルテンサイト変態と呼ばれる八面体中心に炭素を固溶
し、炭素原子が結晶格子を上下に歪ませるために発生す
るものと考えられている。この歪みは弾性定数の変化と
なり、これは波動方程式の基本式である(1)式に示さ
れるように、音速の変化となって現れる。
マルテンサイト変態と呼ばれる八面体中心に炭素を固溶
し、炭素原子が結晶格子を上下に歪ませるために発生す
るものと考えられている。この歪みは弾性定数の変化と
なり、これは波動方程式の基本式である(1)式に示さ
れるように、音速の変化となって現れる。
音速−ノ算便工り百度 ・・・・・(1)焼入れされた
円柱材の組織は、第2図に示すようにマルテンサイト含
有量が外表面に近いほど高い組織形態となり、その硬さ
はマルテンサイト含有量と比例している。同図で■はマ
ルテンサイh組織、■はヘイナイI組織、■はパーライ
ト組織、■はγ化したパーライト組織、■は焼入前組織
である。
円柱材の組織は、第2図に示すようにマルテンサイト含
有量が外表面に近いほど高い組織形態となり、その硬さ
はマルテンサイト含有量と比例している。同図で■はマ
ルテンサイh組織、■はヘイナイI組織、■はパーライ
ト組織、■はγ化したパーライト組織、■は焼入前組織
である。
材料の音速はマルテンサイトによって大きく変化するこ
とから、その含有量に比例して音速が変化し、音速と硬
さの関係はマルテンサイトの含有量によって定まること
になる。焼入れされたロールのシャルピー硬度(Hs)
と外表面からの深さ(mm)の関係を第3図に示した。
とから、その含有量に比例して音速が変化し、音速と硬
さの関係はマルテンサイトの含有量によって定まること
になる。焼入れされたロールのシャルピー硬度(Hs)
と外表面からの深さ(mm)の関係を第3図に示した。
又、その時のロール内を伝播する音速(m/5ec)と
外表面からの深さ(mm)の関係を第4図に示した。第
3図と第4図から得られるシャルピー硬度(Hs)と音
速(m/5ec)との関係は第5図に示すように、1l
s=70〜100の間では比例しており、この関係から
超音波音速分布により硬さ分布を推定することが可能で
ある。
外表面からの深さ(mm)の関係を第4図に示した。第
3図と第4図から得られるシャルピー硬度(Hs)と音
速(m/5ec)との関係は第5図に示すように、1l
s=70〜100の間では比例しており、この関係から
超音波音速分布により硬さ分布を推定することが可能で
ある。
測定された音速値は各伝播経路における平均音速である
ため、各点におりる音速値は正n角形と正11角形の平
均音速の比較による一次式の近似的方法によって求めら
れる。第6図において、距離Bの中心点BPにおける音
速は距離Mを通る正n角形の平均音速(VM)とほぼ等
しい。距離への中心点奸の音速は距離りにおける正ロー
1角形の平均音速(VL)から距離Bにおける正n角形
の平均音速(V門)を差し引いた音速として求められ、
点Pにおける召速(VP)はBP、 A11におりろ音
速と位置関係から(2)式によって求められる。
ため、各点におりる音速値は正n角形と正11角形の平
均音速の比較による一次式の近似的方法によって求めら
れる。第6図において、距離Bの中心点BPにおける音
速は距離Mを通る正n角形の平均音速(VM)とほぼ等
しい。距離への中心点奸の音速は距離りにおける正ロー
1角形の平均音速(VL)から距離Bにおける正n角形
の平均音速(V門)を差し引いた音速として求められ、
点Pにおける召速(VP)はBP、 A11におりろ音
速と位置関係から(2)式によって求められる。
VP=VM−1−(Aバ([、/V1.、)−(B/V
M))−VM)C(L十へ)/1.、 :l ・
(2)計算によって求められた各経路の音速VP及びV
llは、測定された全ての経路の位置と音速に対して近
似的なX12均処理を行うことにより、第4図に示す音
速分布図として求められる。
M))−VM)C(L十へ)/1.、 :l ・
(2)計算によって求められた各経路の音速VP及びV
llは、測定された全ての経路の位置と音速に対して近
似的なX12均処理を行うことにより、第4図に示す音
速分布図として求められる。
この結果、各層の硬度分布が第5図から求められる。
(実施例)
超音波は第1図に示すように、円柱材の断面に内接する
正n角形(nは4以上)の第1番目の辺である弦方向に
円柱材の外周の一点から超音波パルスを送信探触子7て
入射する。この超音波パル又は上記正12角形の辺に沿
って進行し円柱十Aの表面で内部反射を繰り返し、第n
番目の辺を通って元の入射点に戻−って来る。この超音
波パルスは入射点に前記正n角形の第r)番目の辺方向
に設りられている受信探触子9で受り、ごの間の伝播時
間を図示しない計測器で検出ずろ。
正n角形(nは4以上)の第1番目の辺である弦方向に
円柱材の外周の一点から超音波パルスを送信探触子7て
入射する。この超音波パル又は上記正12角形の辺に沿
って進行し円柱十Aの表面で内部反射を繰り返し、第n
番目の辺を通って元の入射点に戻−って来る。この超音
波パルスは入射点に前記正n角形の第r)番目の辺方向
に設りられている受信探触子9で受り、ごの間の伝播時
間を図示しない計測器で検出ずろ。
この操作を正n角形のnが4.5.6、・・・と必要な
回数だけ測定し、この測定データを図示しないマーイク
ロコンビフーーータによりai算処理して表示するもの
である。
回数だけ測定し、この測定データを図示しないマーイク
ロコンビフーーータによりai算処理して表示するもの
である。
上記送(1i探flpJ:了7、受信探触子9は第7図
示の構造の保持装置により保持されている。即ち、フレ
ーム2の中央部に水等の液体の媒体5を入れる媒体槽4
がフレーム2を貫通して設りられでいる。
示の構造の保持装置により保持されている。即ち、フレ
ーム2の中央部に水等の液体の媒体5を入れる媒体槽4
がフレーム2を貫通して設りられでいる。
フレーム2は脚2−1で媒体槽4の底の中火部が円柱材
1の表面に僅かに接触ずろよう乙こ保持されている。フ
レーム2には脚2−1が設けられている両側で固定され
、かつ、」二記媒体槽4の円柱材1との接触点を中心と
する円形のならい板3が設けられている。このならい板
3にはその両側面に摺動可能に2([iilの保持部材
8.8が設けられており、この保持部材8にしま−・方
には送信探触子7、他方には受信探触子9が]二記円柱
+A】との接触点に向けて固定されている。この保持部
材8の」一端には切り込み8−1が設6ノられており、
モータ9て駆動される角度調節ねじ6に螺合しているス
ライター11に植設したビンと係合している。角度調節
ねし6番ま中央を境として左右か逆方向のねじとなって
おり、回転により両保持部月8.8が同一角度て接近若
しくは離隔される。また、他端には角度検出器10が設
けられており、送信探触子7及び受信探触子9の円柱材
1に対する傾斜角が検出されるようになっている。
1の表面に僅かに接触ずろよう乙こ保持されている。フ
レーム2には脚2−1が設けられている両側で固定され
、かつ、」二記媒体槽4の円柱材1との接触点を中心と
する円形のならい板3が設けられている。このならい板
3にはその両側面に摺動可能に2([iilの保持部材
8.8が設けられており、この保持部材8にしま−・方
には送信探触子7、他方には受信探触子9が]二記円柱
+A】との接触点に向けて固定されている。この保持部
材8の」一端には切り込み8−1が設6ノられており、
モータ9て駆動される角度調節ねじ6に螺合しているス
ライター11に植設したビンと係合している。角度調節
ねし6番ま中央を境として左右か逆方向のねじとなって
おり、回転により両保持部月8.8が同一角度て接近若
しくは離隔される。また、他端には角度検出器10が設
けられており、送信探触子7及び受信探触子9の円柱材
1に対する傾斜角が検出されるようになっている。
次にこの装置の動作について説明する。
先ず、前記接触点を通る円柱材1の半径方向に対する各
探触子7.9の傾斜角θ(°)をjiij記n角形のn
の数値により次のように調整する。
探触子7.9の傾斜角θ(°)をjiij記n角形のn
の数値により次のように調整する。
ただしn −7の場合の角度はまるめである。
1、記のそれぞれの角度に調整した後、超音波パルスを
入射すれば、各n角形の経路の音速が測定され、第4図
の召速分布図が作成される。
入射すれば、各n角形の経路の音速が測定され、第4図
の召速分布図が作成される。
この音速分布図に基つき、第5図から外表面からの硬さ
分布が求められる。
分布が求められる。
(発明の効果)
本発明は上述のよ・うに、焼入れ済みの円柱材のめで表
面から中央方向にかりての硬さ分布が測定出来るので、
従来例のように焼入前の検体は必要としない。
面から中央方向にかりての硬さ分布が測定出来るので、
従来例のように焼入前の検体は必要としない。
また、測定可能な深さも円柱材の14i¥の約30%ま
てiil能であるので、従来例の場合より著しく深くま
で測定可能である。
てiil能であるので、従来例の場合より著しく深くま
で測定可能である。
第1図は超音波の伝播経路の説明図、第2図は焼入れに
よる組織変化の説明図、第3図は焼入れ後の硬さ分布図
、第4図は焼入れ後の音速分布図、第5図は高速と硬さ
の特性図、第6図は音速関係図、第7図は探触子保持装
置の構成図、第8図みよ従来の超音波方式の焼入れ硬化
深度測定方法の説門口である。 1:円柱材、 7:送信探触子、 9:受信探触子。 社 セ喰F
よる組織変化の説明図、第3図は焼入れ後の硬さ分布図
、第4図は焼入れ後の音速分布図、第5図は高速と硬さ
の特性図、第6図は音速関係図、第7図は探触子保持装
置の構成図、第8図みよ従来の超音波方式の焼入れ硬化
深度測定方法の説門口である。 1:円柱材、 7:送信探触子、 9:受信探触子。 社 セ喰F
Claims (1)
- 表層に焼入を施した円柱材の焼入による硬化層の厚さを
非破壊的に測定する方法において、円柱材の一点からこ
の円柱材の断面に内接する各種の正多角形の一辺である
弦方向に超音波パルスを順次入射し、上記各種の多角形
の辺に沿って伝播して来た上記超音波パルスを上記入射
点で順次受信して各層の超音波音速を求め、この超音波
音速が伝播媒体である円柱材の硬さと相関性があること
を利用して各層の硬さを測定することを特徴とする円柱
材の焼入硬化深度測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62319220A JPH0658356B2 (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 円柱材の焼入硬化深度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62319220A JPH0658356B2 (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 円柱材の焼入硬化深度測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01161144A true JPH01161144A (ja) | 1989-06-23 |
JPH0658356B2 JPH0658356B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=18107750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62319220A Expired - Lifetime JPH0658356B2 (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 円柱材の焼入硬化深度測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0658356B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012141211A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Non-Destructive Inspection Co Ltd | 超音波検査方法及び超音波検査装置 |
JP2012141213A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Non-Destructive Inspection Co Ltd | 超音波検査方法及び超音波検査装置 |
JP2019144036A (ja) * | 2018-02-19 | 2019-08-29 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | 超音波検査装置 |
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Also Published As
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---|---|
JPH0658356B2 (ja) | 1994-08-03 |
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