JPH04131741A - 微小試験片の試験装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、材料の破壊靭性に関連する特性（遷移温度、
弾塑性破壊靭性等）を評価するために、微小試験片に衝
撃荷重を与える微小試験片の試験装置に関する。

［従来の技術］ 金属材料の劣化を示す指標の一つは、シャルピー衝撃試
験において吸収エネルギーの急減する温度、即ち延性−
脆性遷移温度（Ｄｕｃｔｉｌｃ−Ｂｒｉｔｔｌｅ−Ｔｒ
ａｎｓｉｔｉｏｎ−Ｔｅ１１ｐｅｒａｔｕｒｅ；以下、
ｒＤＢＴＴＪと略記す）である。

金属材料からなる構造物の余寿命を予測する際に、最も
重要な材料の破壊強度評価の精度を上げるためには、構
造物から直接に採取した試験片について衝撃試験を施し
、上記ＤＢＴＴを求める必要がある。

しかし、原子炉構造材や発電用ロータ材等においては採
取可能な試験片の体積が極めて少量に制限されるため、
衝撃試験に供される試験片は極力に小さくさせることが
好ましい。そこで近年は、極めて微小な試験片を用いた
小型パンチ（ｓｍａｌｌ　ｐｕｎｃｈ）試験方法が開発
されている。この試験方法では、微小試験片に対して圧
縮試験機により衝撃圧縮、即ち静的な衝撃荷重を与え、
これによる微小試験片の荷重と変位との関係を検出して
記録する。このようにして得られた荷重−変位曲線に対
する忍度依存性を解析することにより、ＤＢＴＴが予測
される。このような静的な小型パンチ試験（以下、静的
ＳＰ試験と称す）により予測されるＤＢＴＴは、シャル
ピー衝撃試験により得られるＤＢＴＴと良い相関関係を
示す。この静的ＳＰ試験については、日本原子力研究所
ＪＡＥＲＩ−ｍｅｍｏ　Ｅｉ２−１９３　　（１９８７
年５月）高橋秀明他著「小型ノくンチ（Ｓ　Ｐ）試験方
法（案）」に詳細に記載されている。

しかしながら、この静的ＳＰ試験により予測されるＤＢ
ＴＴの絶対値は、シャルピー衝撃試験によるものよりも
極めて小さい。そのため、特に高い靭性を有する材料の
場合には、静的ＳＰ試験によりＤＢＴＴを予測すること
は困難である。

このＤＢＴＴの絶対値の相違が生じる主な要因としては
、シャルピー衝撃試験と静的ＳＰ試験との試験片の変形
速度の相違が挙げられる。シャルピー衝撃試験における
ノ＼ンマー速度、即ち変形速度が５　Ｘ　１０　’　ｍ
ｍ／ｓ程度である。それに対し静的ＳＰ試験における変
形速度は、０．１〜１．０ｍｍ／ｓ（通例は、０．５ｍ
ｍ／ｓ）であり、非常に遅い。

そこで、シャルピー衝撃試験により得られるＤＢＴＴを
正確に予測可能とするために、試験片に対して動的な衝
撃荷重を与え、試験片の変形速度を高めることが検討さ
れている。

［発明が解決しようとする課題］ この場合、試験片の変形速度の高速化に対応するために
は、高速に変化する試験片の変位を高精度に測定するこ
とが要請される。

本発明は係る要請に応えるために成されたものであり、
その目的とするところは、微小試験片の変位を高精度に
測定可能な微小試験片の試験装置を提供することにある
。

［課題を達成するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係わる微小試験片
の試験装置は、材料の微小試験片に一端を当接される打
撃手段を備え、この打撃手段の他端に外力を与えること
により、上記試験片に対して衝撃荷重を負荷させるもの
において、上記打撃手段の外周に形成された反射面と、
この反射面にレーザビームを照射させ、この照射ビーム
に対する反射ビームを検出することにより、上記外力が
与えられた際の上記打撃手段の変位を検出するレーザ距
離計とを備えることを特徴とする。

［作用］ 上述の微小試験片の試験装置によれば、打撃手段の外周
に反射面を形成することにより、この反射面に対してレ
ーザビームを照射させ、反射させることができる。従っ
て、打撃手段の変位を検出する手段として、高いＩＴＩ
Ｉ距精度を有するレーザ距離＝１の採用が可能となった
。このレーザ距離計により測定された打撃手段の変位は
、試験片の変位に対応することから、試験片の変位を高
精度で測定できることになる。

［実施例コ 本発明に使用する微小試験片の形状としては、例えばｌ
０ＸＩＯＸ０．５　（または０．２５）ｍｍの角形試験
片、０．２５Ｘ３ｍｍφの透過電子顕微鏡用試験片等が
考えられる。以下の実施例では、ｌ０ＸＩＯＸ０．５ｍ
ｍの角形標準試験片を使用する場合について説明する。

第１図及び第２図において、台車２（第２図）には基台
４が搭載され、基台４の上には筐体６か設置されている
。筐体６の内部では、微小試験片が円筒状の金属製治具
１０に固定される。具体的には、第３図に示すように、
治具１０の下部構造をなす下部ダイ１０ｃの窪部１２に
微小試験片８を水平に装着する。窪部１２に接する試験
片８の下面は、好ましくはパフまたは電解研磨により滑
かに研磨し、研摩傷が試験片８の破壊発生に影響を及ぼ
さないように鏡面状態に仕上げておく。但し、結晶粒界
が現れないように研磨する。上記窪部１２は、第４図に
示すように、下部ダイ１０ｃの中央部に角状に形成され
、その各辺の幅は、例えば１０−０ｍｍ　〜１０＋０．
１ｍｍとする。この窪部１２の四隅には、試験片８の取
外しを容易にするために、穴１２ａを形成するのが好ま
しい。

更に、下部ダイ１０ｃの窪部１２の上方は、円筒状の四
部１０ｄとして形成されている。この凹部１０ｄには、
治具１０の上部構造をなす上部ダイ１０ａの凸部１０ｂ
が遊嵌される。そして、試験片８を窪部１２に装着した
状態で、上部ダイ１０ａと下部ダイ１０ｃとを、例えば
対角に配置された計４個の捩子穴１４ａにそれぞれ締結
捩子１４ｂを螺合させ、互いに締め付ける。これにより
、試験片８が治具１０に固定される。締結捩子１４ｂの
締め付けに際し、試験片８における不均一な応力分布を
防ぐように、４本の締結捩子１４ｂを均等に締め付ける
ためには、トルクレンチの使用が望ましい。また、治具
１０の外側には、円筒管状の金属製リング１６が嵌合さ
れている。このリング１６は、治具１０の横方向移動を
規制し、試験片８の位置の芯出しをなす。これにより試
験片８の位置が適性位置へ整合される。更に、このリン
グ１６の外周には後述のヒータ１８を取り付けてもよい
。

第１図に示す実施例においては、筐体６の内部に、耐熱
材で形成されたポット２０が治具１０を収容するように
設置されている。このポット２０には、冷却媒体や加熱
媒体を充填可能である。例えば、試験を低温下で実施さ
せる際には、ドライアイスや液体窒素、或いはこれらの
混合物等の冷媒が充填される。この場合、上記リング１
６が試験片８を冷媒から遮蔽するので、冷媒が試験片８
に直接に接触する不都合は生じない。そして、非加熱状
態のヒータ１８、リング１６及び治具１０を介する冷媒
からの熱伝導により、試験片８が冷却される。一方、試
験を高温下で実施させるには、ヒータ１８でリング１６
を過熱し、このリング１６及び治具１０の熱伝導により
試験片８を加熱させる。また、第１図に点線で示すよう
に、各種の媒体の供給源２２とポット２０とを配管２２
ａで接続し、ポット２０内へ所望の媒体、例えば高温ガ
スや低温ガスを供給させることも可能である。

何れの場合も試験片８の周囲の温度、即ち試験温度［’
　Ｃ（０Ｋ）］は、第３図及び第５図に示す温度検出器
２４により検出される。この温度検出器２４は、その温
度センサ２４ａが治具１０の上下ダイ１０ａ、１０ｂの
間の満１４に配置されている。この温度センサ２４ａに
よる検出温度は、温度検出器２４の表示器２４ｂに表示
される。

上記筐体６の上蓋２６の中央部には開口（図示せず）が
形成され、この上記開口からはインプットパー（打撃手
段）３０の上端の荷重受部３０ａが突出されている。こ
のインプットバー３０は、特に第５図に明らかなように
、上端の荷重受部３０ａと下端の打撃部３０ｃとが軸部
３０ｂで連結されてなる。荷重受部３０ａの上面は平坦
に形成されている。また、打撃部３０ｃの先端は半球状
に形成されている。或いは半球状の形成に代えて、打撃
部３０ｃの先端に鋼球を取り付けてもよい。

このインプットパー３０は、その打撃部３０ｃが試験片
８の上側水平面に当接した状態で直立姿勢に配置される
。この場合、軸部３０ｂが上部ダイ１０ａの案内孔１６
に挿通されることにより、インプットパー３０の上記配
置姿勢が保持された状態で静止される。

また、上記台車２には長尺な鉛直取付板４０が支持され
ている。取付板４０には、その鉛直方向に昇降可能なシ
リンダ４２を介して支持板４４が取り付けられている。

この支持板４４には、取付板４０に対して平行をなすよ
うに、且つインプットパー３０と同軸をなすようにバイ
ブロｏが支持されている。

このバイブロ０の内部には、例えば第６図に示すような
概ね円筒状のストライカバー１００が落下される。この
ストライカバー１００は、比較的に高重量の材質からな
る。また、その先端面（図示の下側）は、インプットバ
ー荷重受部３０ａの上面とほぼ同面積に、且つ平坦に形
成されている。

バイブロ０のインプットパー３０に対向する下端側は開
口され、ここでストライカバー１００がインプットバー
荷重受部３０ａと衝突する。

第７図に示すように、バイブロ０の上方における外壁６
０ａには、ストッパー挿通口６０ｂが形成されて、この
挿通口６０ｂには、ストライカバー保持用ストッパー８
０が挿通されている。ストッパー８０は通常はスプリン
グ８２の付勢によりバイブロ０の内部へ押し込まれ、ス
トライカバー１００を落下前の初期高さ位置に保持する
。この保持は、図示しない制御装置の指令によりソレノ
イド８４を駆動させ、ストッパー８０をスプリング８２
に抗して後退されることにより解除される。

この解除と同時にストライカバー１００がバイブロ０内
を下方へ発射、即ち落下される。このストッパー８０の
上方のバイブロ０の上端は、その外周に取付ブロック６
２を備えている。取付ブロック６２は、バイブロ０の内
部へ連通ずる連通孔６４を備えている。取付ブロック６
２には、パイプヘッド６６が装着され、両者に螺合され
た捩子６８により固定されている。パイプヘッド６６の
上面には、連通孔６４へ連通する管継手７０の下端が接
続されている。この管継手７０には、その上端側からバ
ルブ７２の下部が挿入されている。管継手７０から突出
したバルブ７２の側方には、ジヨイント７４が接続され
ている。ジヨイント７４からは、バイブロ０内へストラ
イカバー１００の落下速度を加速させるための圧縮空気
流が供給される。即ち、ストライカバー１００が落下す
る際には、ストライカバー１００の基端側に圧縮空気を
吹き付け、その押圧力により、ストライカバー１００の
落下速度を自然落下速度以上に加速できる。

ストライカバー１００の落下速度［■／ｓｅｅ］は、第
２図及び第５図に示すように、バイブロ０の異なる２個
所の高さ位置にそれぞれ配置された落下速度検出器９０
ａ、９０ｂにより測定される（第５図においては検出器
９０ａのみを示す）。これら検出器９０ａ、９０ｂの各
々は、発光素子９２と受光索子９４との一対の素子を備
えているこれら素子９２．９４はバイブロ０の内径を挾
むように対向して配置されている。また、バイブロｏの
外壁６０ａには、各検出器９０ａ、９０ｂの高さ位置の
各々について、その上方へ適宜な距離をもって圧縮空気
の逃し孔６０ｃ、６０ｄが形成されている。ここで、上
部側検出器９０ａ及び上部側逃し孔６０ｃは、比較的に
長尺な長さｇのストライカバー１００のために設けられ
、下部側検出器９０ｂ及び下部側逃し孔６０ｄは短尺な
長さｐ／２のストライカバー１００のために設けられて
いる。例えば長さΩのストライカバー１００が落下して
上部側素子９２．９４の配置位置を通過する際は、発光
素子９２から受光素子９４への光の伝達が遮断されるこ
とにより、受光素子９４が通過信号を発生する。その直
後に、圧縮空気が上部逃し孔６０ｃを通じてバイブロ０
の外部へ解放される。従って、落下速度が検出された後
に、ストライカバー１００がインプットバー３０に衝突
する際には、圧縮空気による押圧力がストライカバー１
００に作用する不都合が防止される。同様に長さＲ／２
のストライカバー１００が落下して下部側検出器９０ｂ
の配置位置を通過する際には、その受光素子が通過信号
を発生し、その直後に、圧縮空気が下部逃し孔６０ｄを
通じてバイブロ０の外部へ解放される。これらの通過信
号は、増幅器１１０で増幅された後、例えばメモリース
コープ１５０の表示部１５０ａに表示されると共に、メ
モリースコープ１５０に内蔵されたメモリー（図示せず
）に記憶される。そして、ストライカバー１００の落下
開始時からこれら通過信号が発生するまでの時間差、及
びストライカバー１００の初期高さ位置から上部側素子
または下部側素子までの距離に基づいて、ストライカバ
ー落下速度を演算により求め得る。

上記バイブロ０は、シリンダ４２の駆動により支持板４
４と一体的に取付板４０に沿って昇降可能である。即ち
、バイブロ０は、試験実行の際には第１図及び第２図に
示される下降位置におかれ、筐体６における試験片８の
着脱等の作業の際には、作業の妨げとならないように上
昇される。

シリンダ４２は、第８図に示すコンプレッサ４６が生成
する圧縮空気により駆動される。これらシリンダ４２と
コンプレッサ４６とを接続する管路４８には、シリンダ
４２の駆動圧を調整するための圧力計付き圧力調整器５
０ａ１シリンダ４２の上下動を切換えるための切換弁５
２、この切換えの際の騒音を抑制する消音器５４、及び
圧縮空気のシリンダ４２への供給量を制御し、パイブ６
０の昇降速度を制御するための逆止め弁付き流量制御弁
５６ａ、５６ｂが配置されている。ここで制御弁５６ａ
、５６ｂは、第１図においては取付板４０に取り付けら
れたスピードコントローラ５６ａ、５６ｂとして示され
ている。

また、コンプレッサ４６は、ジヨイント７４への圧縮空
気の供給源も兼ねる。コンプレッサ４６とジヨイント７
４とを接続する管路７６には、圧力計付き圧力調整器、
即ち落下速度調整器５０ｂ１管路７６を開閉するソレノ
イドバルブ７８が配置されている。ストライカバー１０
０の落下速度は、調整器５０ｂによる空気圧調整により
、任意に調整可能である。即ち、調整器５．Ｏｂによる
種々の調整圧力値に応じたストライカバー１００の落下
速度を速度検出器９０ａ、９０’ｂで測定することによ
り、圧力値と落下速度との相関関係が得られる。この相
関関係に基づいて調整器５０ｂを調整することにより、
所望の落下速度を設定できる。

例えば調整器５０ｂによる空気圧の調整範囲をＯ〜５　
Ｋｇｆ／ｃ１１２とすると、ストライカバー１００の落
下速度は、圧縮空気を使用しない自然落下（約３ｍ／ｓ
’）から１５ｍ／ｓまでの範囲で任意に設定できる。こ
のストライカバー１００の落下速度及び／または質量の
変更により、ストライカバー１００の運動エネルギーを
調整できる。

落下されたストライカバー１００がインプットパー３０
の荷重受部３０ａに衝突、即ち荷重受部３０ａに外力が
与えられると、打撃部３０ｃが試験片８を打撃し、試験
片８を変形させる。

ストライカバー１００とインプットパー３０との衝突の
際にインプットパー３０に生じる荷重は、インプットパ
ー３０の軸の上部に設けられた歪みゲージ３４により測
定される。この歪みゲージ３４は、インプットパー３０
の軸に対して対称に２個４を配置し、この２個の歪みゲ
ージ３４の出力の平均値を測定値とするのが好ましい。

これは、ストライカバー１００とインプットパー３０と
の片当たり等の影響を防ぎ、測定精度を向上させるため
である。この歪みゲージ３４の検出信号は増幅器１２０
で増幅された後、例えばメモリースコープ１５０の表示
部１５０ａに表示されると共に、上記内蔵メモリーに記
憶される。これにより歪みゲージ３４の検出信号の時間
変化が、例えば１０μＳｅｅ単位で計ＤＩされる。この
計測値εを次式、Ｐ■σＡ ■εＥＡ （ここで、Ｐは荷重、σは応力、Ａはインプットパー３
０の断面積［１１１１１２］、Ｅはヤング率［Ｋｇｆ／
ｍｌ１２］） に従って計算することにより、衝突の際にインプットパ
ー３０に生じる荷重［Ｋｇｆ’またはＮ］が求まる。

また、インプットパー３０の軸方向の変位［ｍｍｌは、
レーザ距離計３６（第１図及び第５図）により測定され
る。このレーザ距離計３６から照射されるレーザビーム
ＬＢは、インプットパー３０の荷重受部３０ａの外周に
形成された傾斜面３２を反射面として反射され、レーザ
距離計３６で受光される。このレーザビームＬＢの照射
と受光との時間差に基づいてインプットパー３０の軸方
向変位が測定される。ここで傾斜面３２の表面は、反射
効率を良くするために滑かに仕上げられている。このレ
ーザ距離計３６との検出出力は、増幅器１３０で増幅さ
れた後、メモリースコープデイスプレィ１５０ａに表示
され、且つ上記内臓メモリーに記憶される。尚、本実施
例における傾斜面３２は、インプットパー３０の軸に対
して下方に４５０をなしている。従ってインプットパー
３０の変位ｄは、レーザ距離計３６の測定値をＭとする
と、ｄ−ＭＪ２　　として算出される。

尚、インプットパー３０に反射面３２を形成し、レーザ
距離計３６によりインプットパー３０の変位を検出する
構成は、インプットパー３０に静的な衝撃荷重を与える
試験装置にも適用可能である。

上記変位ｄ１及びストライカバー１００の落下速度の算
出は、増幅器１１０，１３０またはメモリースコープ１
５０の出力を例えばマイクロコンピュータ等の演算装置
（図示せず）に与え、自動的に実行させてもよい。更に
、この演算装置やメモリースコープ１５０にプリンター
（図示せず）を接続して、各検出値や算出値を記録紙に
記録させる構成としてもよい。

上記のような試験装置による試験方法の実施手順は以下
の通りである。

（Ａ）試験片８を治具１０に装着する。

（Ｂ）インプットパー３０を上部ダイ１０ａの案内孔１
６に挿通ずる。

（Ｃ）室温以外の温度下で試験を実行する場合は、ポッ
ト２０に冷媒または加熱媒体を充填するか、ヒータ１６
による加熱を開始する。

（Ｄ）試験温度が設定温度に達したら上蓋２６を閉じ、
シリンダ４２の駆動によりバイブロ０を下降させる。

（Ｅ）パイプヘッド６６をバイブロ０の取付ブロック６
２から外し、バイブロ０にストライカバー１００を挿入
する。この場合、ストライカバー１００はストッパー８
０により初期位置に保持される。

（Ｆ）取付ブロック６２へ再びパイプヘッド６６を装着
し、固定する。

（Ｇ）メモリースコープ１５０等の記録機器を待機状態
にする。

（Ｈ）ソレノイド８４を駆動させ、ストッパー８０によ
るストライカバー１００の保持を解除させる。ここでス
トライカバー１００を重力加速度以上に加速させる場合
は、保持解除と同時にコンプレッサ４６からジヨイント
７４へ圧縮空気を供給させ、ストライカバー１００を加
速させる。

（１）ストライカバー１００の落下終了後、シリンダ４
２の駆動によりバイブロｏを上昇させる。

（Ｊ）ストライカバー１００をインプットパー３０の上
端から取り外し、試験片８を治具１ｏがら取り外す。

次に、上記試験装置による二つの試験例１，２について
説明する。

試験例１に用いた角形標準試験片は、Ｃｒ−ＭＯ材であ
り、その化学組成（ｖｔ％）を第１表に示す。

（％） 第１表 （％） 第２−１表 第２−２表 また、この試験例１に用いたストライカバー１００は重
ｉ１１５ｇｆであり、その落下速度を変化させた。測定
温度は室温（２２°）である。

第９図は試験例１の荷重と変位との時間的変化の測定結
果を示す。

ストライカバー１００の落下速度、即ち試験片の変形速
度■が、３．３８ｉ／ｓｅｃでは試験片に微小なりラッ
クが生じ、５．２２＋ｇ／ｓｅｃではクラックが貫通し
、更に５．２２ｉ／ｓｅｃではストライカバー１００が
試験片を貫通した。第９図の荷重の時間的変化から明ら
かなように、ストライカバー１００の落下速度が早くな
るにつれて荷重の脈動現象が少なくなり、７．３６ｉ／
ｓｅｃでは荷重の時間的変化が滑らかな曲線となった。

一方、変位の時間的変化を参照すると、落下速度が早く
なるにつれて変位が滑らかに増加している。また、これ
ら荷重と変位との時間的変化の挙動を比較すると、変形
速度が３．３８ｇ＋／ｓｅｃ及び５．２２ｉ／ｓｅｃの
場合、最大荷重以前に荷重が低下するときには、変位量
が時間と共に増大せず、はぼ一定値を与えていることが
観察される。この荷重の脈動は、ストライカバー１００
がインプットパー３０に衝突した後、跳ね返ることによ
り生じているものと推察される。しかしながら変位速度
を大きくすると、即ちストライカバー１００の運動エネ
ルギーを増大させると、前述の跳ね返りの影響を低減で
き、滑らかな荷重変位曲線を得ることができる。第１０
図に第９図の時間的変化に対応させて求めた荷重−変位
曲線を示す。荷重−変位曲線の下の面積が動的ＳＰエネ
ルギー、即ち上記の動的衝撃試験において試験片の破壊
までに費やされるエネルギーである。クラックが試験片
の板厚を貫通する変位速度５．２２ｍ／ｓｅｃと７゜３
６ｍ／ｓｅｃの条件下で得られた荷重−変位曲線は、は
ぼ近い挙動を示している。従ってストライカバー１００
の落下速度をインプットパー３０が試験片を貫通する速
度以上の値に設定すれば、妥当な動的ＳＰエネルギーを
決定できるものと判断される。

一方、試験例２では、実稼動のタービンから採取したシ
ャルピー衝撃試験片についてシャルピー衝撃試験を施し
た後、このシャルピー衝撃試験片から作成した角形標準
試験片について上記動的衝撃試験装置による動的衝撃試
験を施した。この試験例２に供した材料は、蒸気温度５
３ｏ０ｃで約１３万時間使用された２８類のタービンロ
ータ鋼Ｍ、Ｔであり、それらの化学組成と機械的性質を
第２−１表、第２−２表に示す。ここでロータ鋼のオー
ステナイト粒径は、ロータ鋼Ｍが約１７μｍ１０−タ鋼
Ｔが約１００μｍである。シャルピー衝撃試験片の加工
及び試験は、ＪＩＳ　　Ｚ２２０２及び２２４２に準拠
して実施した。微小試験片は、シャルピー衝撃試験後の
各試験片から角形標準試験片を採取し、上面を耐水研磨
紙１５００番で研磨し、下面は鏡面状態まで仕上げた。

また、試験温度は液体窒素温度（−１９８０）から８５
０までの範囲とした。試験終了後、試験片をエタノール
で洗浄してから走査型電子顕？＆鏡により破面を観察し
た。

第１１図にロータ鋼Ｍを用いた動的衝撃試験で得られた
荷重−変位曲線を示す。比較のため、従来の静的ＳＰ試
験で得られた荷重−変位曲線も併せて示す。動的衝撃試
験における変形速度は８×１０’　ｍｍ／ｓ　ｅ　ｃで
ある。動的衝撃試験で得られる荷重−変位曲線は、静的
ＳＰ試験で得られるものと類似の挙動を示し、試験温度
の上昇に伴い、最大荷重と変位の増加が見られる。

第１２図にロータ鋼Ｍ、Ｔの動的ＳＰエネルギーの遷移
曲線を示す。各温度において動的ＳＰエネルギーのばら
つきがみられる。特に粗粒なロータ鋼Ｔの延性−脆性遷
移温度域におけるデータのばらつきが著しい。

このロータ鋼Ｔの破面の走査型電子顕微鏡観察によれば
、−４０°では破面の大部分が粒界型脆性破面を示し、
−１００では延性破面を含む粒界型脆性破面を示し、２
２０　（室温）では１００％延性破面を示していた。こ
のような破面の観察からも延性−脆性遷移挙動は明らか
である。尚、Ｊ、Ｋａｉｅｄａ、Ｄ、Ｂｕｃｋ、Ｍａｔ
ｅｒｌａｌｓ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅ
ｅｒｌｉｎｇ、　８３（１９８８）２９）によれば、脆
性破壊を示す温度域においてＳＰエネルギーのばらつき
は粒界における不純物偏析と密接な関係があることが指
摘されており、これが本試験例におけるばらつきの原因
と考えられる。

第１３図及び第１４図は、それぞれロータ鋼Ｍ。

Ｔにおいて変形速度を３．　３　Ｘ　１０−’ｍｍ／　
ｓ　ｅｃｓ３．３ｍｍ／ｓｅｅ、８Ｘ１０−３ｍｍ／ｓ
ｅＣと変化させることにより求めたＳＰエネルギーの遷
移曲線である。これらに示す各温度からの実験点は第１
２図に示すように得られたばらつきを有するデータの各
温度での平均値である。第１３図によれば、ロータ鋼Ｍ
の動的ＳＰエネルギーのＤＢＴＴ　（以下、５ＰＤＢＴ
Ｔと称す）は、３゜３Ｘ１０−’ｍｍ／ｓｅｅのとき、
−１２３０Ｃであり、変形速度の上昇に従って、−９３
０Ｃ。

８５°Ｃまで上昇している。第１４図によれば、ロータ
鋼ＴのＳＰエネルギーのＤＢＴＴは、−１０５°Ｃから
一６３０Ｃ，−２００Ｃまで上昇している。変形速度を
約２．５Ｘ１０３倍にすることにより、ロータ鋼Ｍは８
００ＣのＤＢＴＴの上昇を示すのに対し、ロータ鋼Ｔで
は８５０Ｃの上昇効果を示す。この結果を用いて、第１
５図に示すようにＣｖ　Ｄ　Ｂ　ＴＴ　（シャルピーＶ
字切欠試験の場合のＤＢＴＴ）との相関関係を求めた。

ここで得られた５ＰＤＢＴＴとＣｖＤＢＴＴとの相関関
係は、「高橋秀明他、日本機械学会論文（Ａ編）５５　
（１９８９）１６１９Ｊにより、静的ｓｐ試験で既に得
られている関係、即ちＴＳＰ−α×ＴＣｖ（但し、ＴＳ
Ｐはｓｐ試験の温度、Ｔ　ＣｖはシャルピーＶ字切欠試
験の温度、α−０，３５）が成り立つことが確認された
。また、変形速度が１０３倍、２．５Ｘ１０’倍に増加
すると、ａ（Ｄ値が０．４５．０．５４に上がることを
示している。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の試験装置によれば、打撃手
段に反射面を形成することにより、高い測距精度を有す
るレーザ距離計の採用を可能としたので、試験片の変位
を高精度で測定できる。従って、変形速度が高速な衝撃
試験にも対応可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる試験装置が適用され
た動的衝撃試験装置の要部を破断して示す正面図、第２
図は第１図の装置の全体的構成を示す側面図、第３図は
第２図における試験片の装着状態を示す拡大断面図、第
４図は第３図における下部ダイの平面図、第５図は第１
図及び第２図の装置の検出系を示すブロック図、第６図
は第２図におけるストライカバーの斜視図、第７図は第
１図におけるパイプの上部構造の要部を破断して示す拡
大断面図、第８図は第１図の装置における圧縮空気の供
給系を示すエアー配管図、第９図は試験例１における荷
重と変位との時間的変化を示す線図、第１０図は試験例
１における荷重−変位曲線を示す線図、第１１図は試験
例２における荷重−変位曲線を示す線図、第１２図は試
験例２：；おける動的ＳＰエネルギーの遷移曲線を示す
線図、第１３図及び第１４図は試験例２において変形速
度を変化させた場合の動的ＳＰエネルギーの遷移曲線を
示す線図、第１５図は動的ＳＰエネルギーとＣｖＤＢＴ
Ｔとの相関関係を示す線図である。 ８・・・微小試験片、３０・・・インプットバー（打撃
手段）、３２・・・傾斜面（反射面）、３６・・・レー
ザ距離計 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 １ＩＬ（”Ｃ） 第 図 時ＦＪＩ　（ｕ　ｓｅｃ　） 第 図 Ｕ′３ １１イ′Ｌ（ｍｍ） 三ｉ晟（°Ｃ） 第１３図 １度（＠Ｃ） 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 材料の微小試験片に一端を当接される打撃手段を備え、
   この打撃手段の他端に外力を与えることにより、上記試
   験片に対して衝撃荷重を負荷させるものにおいて、 上記打撃手段の外周に形成された反射面と、この反射面
   にレーザビームを照射させ、この照射ビームに対する反
   射ビームを検出することにより、上記外力が与えられた
   際の上記打撃手段の変位を検出するレーザ距離計とを備
   えることを特徴とする微小試験片の試験装置。