JPH03108658A - 高炭素鋼中の非金属介在物の検出方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高炭素鋼中の非金属介在物を超音波探傷法に
より検出する方法に関する。

〔従来の技術〕

高炭素鋼は高強度の状態で加工または使用される事が多
いため、微小な介在物の存在が品質を劣化させ、たとえ
ば、スチールコード用線材の伸線時または撚線時の破断
原因となる。そのため品質管理上、種々の非金属介在物
検査が行われている。

従来、かかる検査方法として、光学顕微鏡を用いるＪ　
Ｉ　Ｓ　（Ｊ　Ｉ　Ｓ　ＧＯ５５５）およびＡ　Ｓ　Ｔ
　Ｍの規定による方法、酸あるいは電気分解により非金
属介在物を分離定量するスライム抽出法、あるいは非破
壊検査法である超音波探傷法が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来法にはそれぞれ次記の問題点がある。

光学顕微鏡を用いるＪＩＳ法においては、非金属介在物
を４００倍の倍率で６０視野にわたり検査を行うもので
、１μｍ程度の微小な介在物も検査可能であるが、作業
能率が低いという欠点があった。また酸あるいは電気分
解によるスライム抽出法等は、−度に１〜２ｋｇ程度の
大量の検査が可能であるが、測定に熟練を要し、ことに
高炭素鋼では炭化物が残存するため炭化物の除去を行う
必要があり、作業能率が低下する。また超音波探傷法で
は、一般に作業能率は高いが、検査精度が低い。

ことに高炭素鋼を超音波探傷する場合、通常の熱間圧延
または鍛造ままでは、たとえ検査精度の高い点集束型探
触子を用いても、微小の非金属介在物と未圧着のザク疵
とを混同しがちである。また、周波数が高いと超音波の
減衰が大きく、周波数が低いと減衰は小さいものの検出
精度が低下する。

結局従来法では第１表のように、長所もあるが、各法と
も大きな短所を宿している。なお、先頭観察とは、光学
顕微鏡による観察を示す。

第　　１　　表 そこで本発明の主たる目的は、高炭素鋼中の微小な非金
属介在物の高精度での検出が可能で、高炭素鋼の品質評
価に優れた、高炭素鋼中の非金属介在物の検出方法を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 上記課題は、炭素含有量０．６％以上の鋼材試料に超音
波を入射して鋼材内の非金属介在物からの反射波を検出
することにより前記試料の探傷をする際、探傷前処理と
して試料を圧下比２０〜２００で圧下し、この試料に焼
入れまたは球状化処理を施した後、超音波探触子として
周波数が１０〜３０ＭＨ７の点集束型探触子を用いて超
音波探傷することで解決される。

〔作　用〕

本発明では、超音波探傷の前処理として、検査試料たる
高炭素鋼の圧下比を２０〜２００とするから、鋼材のザ
ク疵を圧着でき、しかも非金属介在物の大きさを検出に
適当な大きさとすることができるから、ザク疵と非金属
介在物との混同を避けることができる。

しかも、試料に予め焼入れまたは球状化熱処理するので
、超音波の減衰を防止できる。

また、周波数が１０〜３０ＭＨ７の点集束型探触子を用
いることから、検出精度を高め、微小な非金属介在物の
探傷力く可能となる。

〔発明の具体的構成〕

以下本発明をさらに具体的に説明する。

本発明は非金属介在物を超音波探傷法により検出するに
あたり、探傷の前処理として、試料を圧下比２０〜２０
０で圧延する。この範囲としたのは、圧下比２０未満で
は、介在物とともに未圧着部分が検出されてしまうから
である。また、圧下比が２００を超えると、介在物の微
細化が進んでしまいその検出が困難になるからである。

焼入れまたは球状化の熱処理をするのは、超音波の減衰
を低下せしめるためである。

圧下比について、微小な非金属介在物とザク疵との弁別
を行い、かつ非金属介在物の過度の変形を防ぐため、圧
下比としてより好ましくは３０〜６０、特に４０〜５０
が好ましい。また、焼入れ熱処理においては、焼割れを
防ぐため、焼入れ後の焼戻しを施すことが好ましい。

前記焼入れまたは球状化焼鈍のヒートパターン例として
は、たとえば第１図（焼入れ）、第２図（球状化焼鈍）
に示したものを用いることができる。

また本発明による超音波探傷においては、超音波探触子
として、周波数が１０〜３０ＭＨ７，の点集束型探触子
を用いる。周波数１０ＭＨ２未満では検出精度が劣るか
らであり、周波数３０ＭＨｚを超えると、たとえ先に熱
処理を施しても、音波の減衰が大きくなり、探傷が困難
となるからである。

探触子を点集束型としたのは、精度を向上するためであ
る。

〔実施例〕

次に実施例により本発明の効果を明らかにする。

まず第２表の組成からなる連鋳ブルーム（３００Ｘ４０
０ｍｍ断面）を熱間圧延して、３０口角、５０胴角およ
び１００ｍｍ角のビレットを製造した。

次に、各ビレットの中央部より、試験片を切り出し後、
熱処理（焼入れおよび球状化焼鈍）を行った。焼入れ時
の試験片厚さは焼入れ性の事前調査により１５ｍｍとし
、第１図のように、８６０°Ｃにて３０分保持後、油冷
（ＯＱ）にて焼入れし、２００℃にて６０分保持後、水
冷（ＷＣ）にて焼戻した。また球状化焼鈍時の試験片形
状は、前記焼入れ材と同一とし、第２図のように、７５
０°Ｃにて６０分保持と７００°Ｃにて６０分保持を２
回繰り返した後６００℃まで徐冷し、その後空冷（ＡＣ
）した。

前記熱処理後、厚み方向に研削して酸化層を除去し、１
４ｍｍ厚みとした。また５０ｍｍ角ビレツトから１４ｍ
ｍ厚みの試験片を切り出し、圧延まま（熱処理なし）の
試験片も作成した。第３表に前記５種の試験片を示す。

次に第４表に示す探傷条件で、点集束型探触子を用いて
の水浸超音波探傷を行い、欠陥判定基準としての閾値を
Ｓ／Ｎ比が４以上となるように設定し、第５表に示す探
傷結果を得た。

第　　４　　表 第５表から判るように、熱処理を行わない場合（第３表
のイ）にはノイズが高いため、微小な欠陥の検出は不能
である。また圧下比が小さい場合（第３表の二）、未圧
着のザク疵も検出してしまう。なお、圧下比が大きな場
合（第３表の口）には介在物の微細化もすすみ、検出頻
度は低下する。

他方、欠陥の大きさの確認を、１４Ｘ３０ｍｍ面のミク
ロ観察により行った。第６表に閾値と欠陥エコー高さと
の比を大、中、小に分類し、ミクロ観察面上の超音波伝
播方向と直交する方向での介在物径および鋼材中の介在
物の位置を超音波入射面からの距離として示すが、本発
明によると、０、０２　ｍｍ以上の非金属介在物を検出
できることが判る。

なお、第６表における非金属介在物の位置は使用した探
触子の焦点近傍に相当するが、異なる位置の非金属介在
物を検出する場合、水距離の調整または被検材の研削に
よる厚み調整により可能であることを知見している。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、高炭素鋼中の微小な非金
属介在物を高精度で検出でき、高炭素鋼の品質評価に優
れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における焼入れのヒートパターン例、第
２図は球状化焼鈍のヒートパターン例をそれぞれ示す図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素含有量０．６％以上の鋼材試料に超音波を入
   射して鋼材内の非金属介在物からの反射波を検出するこ
   とにより前記試料の探傷をする際、探傷前処理として試
   料を圧下比２０〜２００で圧下し、この試料に焼入れま
   たは球状化処理を施した後、超音波探触子として周波数
   が１０〜３０ＭＨｚの点集束型探触子を用いて超音波探
   傷することを特徴とする高炭素鋼中の非金属介在物の検
   出方法。