JPH04177160A - 材料の結晶粒度測定方法 - Google Patents
材料の結晶粒度測定方法Info
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- JPH04177160A JPH04177160A JP2302624A JP30262490A JPH04177160A JP H04177160 A JPH04177160 A JP H04177160A JP 2302624 A JP2302624 A JP 2302624A JP 30262490 A JP30262490 A JP 30262490A JP H04177160 A JPH04177160 A JP H04177160A
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Landscapes
- 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、鉄鋼や非鉄金属、セラミックスなどの製造工
程に用いられる材料の結晶粒度測定方法に関する。
程に用いられる材料の結晶粒度測定方法に関する。
〈従来の技術〉
鋼材などの結晶粒径あるいは結晶粒度は、その鋼材の機
械的性質と密接な関係にある。すなわち、結晶粒径が小
さいほど鋼材の引張強度は大きくなる。したがって、銅
帯の熱処理工程などにおいてオンラインで結晶粒径を測
定することができればその測定結果を製造・処理工程に
フィードバックしたり、製品コイルの機械的強度を全長
にわたって保証することが可能になる。
械的性質と密接な関係にある。すなわち、結晶粒径が小
さいほど鋼材の引張強度は大きくなる。したがって、銅
帯の熱処理工程などにおいてオンラインで結晶粒径を測
定することができればその測定結果を製造・処理工程に
フィードバックしたり、製品コイルの機械的強度を全長
にわたって保証することが可能になる。
従来、鋼材などの結晶粒径の測定には、工程品 □から
採取したサンプルを研磨、エツチングを行って結晶粒が
光学的に見える状態にして、顕微鏡により帆察する方法
がとられているのが一般的であス 〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前記した結晶粒径の測定方法は破壊検査
であることから、製品の全長にわたって検査を行うこと
や迅速に測定することを期待することができないという
問題があった。
採取したサンプルを研磨、エツチングを行って結晶粒が
光学的に見える状態にして、顕微鏡により帆察する方法
がとられているのが一般的であス 〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前記した結晶粒径の測定方法は破壊検査
であることから、製品の全長にわたって検査を行うこと
や迅速に測定することを期待することができないという
問題があった。
そこで、Ｘ線や電磁気、超音波などを用いてインライン
で非破壊的に測定しようとする方法がいくつか提案され
ている。
で非破壊的に測定しようとする方法がいくつか提案され
ている。
たとえば特開昭５１−７９８２号公報などに開示されて
いるＸ線を用いる方法では、ＸｗＡの強度の限界や計数
精度の問題から被測定体を停止するか極めてゆっくり移
動する必要があるという制約があり問題である。
いるＸ線を用いる方法では、ＸｗＡの強度の限界や計数
精度の問題から被測定体を停止するか極めてゆっくり移
動する必要があるという制約があり問題である。
また、特開昭６３−２１８８５３号公報には電磁気的な
方法が開示されているが、被測定体の電磁気特性やライ
ン速度など測定に影響を与える因子が多く、精度のよい
測定は困難と考えられる。
方法が開示されているが、被測定体の電磁気特性やライ
ン速度など測定に影響を与える因子が多く、精度のよい
測定は困難と考えられる。
さらに、超音波を利用する方法としては、たとえば文献
ｒＮｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒａｉｎ ５ｉｚｅ ｉｎ Ａｕ５
ｔｅｎｉｔｉｃ ５ｈｅｅｔ ｂｙ Ｕｌｔｒａｓｏｎ
ｉｃ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ、（ｂｙ Ａ、Ｈ
ｅｃｈｔ、 Ｒ，Ｔｈ１ｅｌ、 Ｅ、Ｎｅｕｍａｎ
□ｎ、 ａｎｄ Ｅ、Ｍｕｎｄｒｙ、 Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ、３９．Ｓｅ
ｐｔｅｍｂｅｒ、 １９８１． Ｐ、９３４） Ｊに示
されるように、超音波の減衰または後方散乱を利用した
ものが報告されている。
ｒＮｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒａｉｎ ５ｉｚｅ ｉｎ Ａｕ５
ｔｅｎｉｔｉｃ ５ｈｅｅｔ ｂｙ Ｕｌｔｒａｓｏｎ
ｉｃ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ、（ｂｙ Ａ、Ｈ
ｅｃｈｔ、 Ｒ，Ｔｈ１ｅｌ、 Ｅ、Ｎｅｕｍａｎ
□ｎ、 ａｎｄ Ｅ、Ｍｕｎｄｒｙ、 Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ、３９．Ｓｅ
ｐｔｅｍｂｅｒ、 １９８１． Ｐ、９３４） Ｊに示
されるように、超音波の減衰または後方散乱を利用した
ものが報告されている。
この方法の原理は、レーリー散乱領域では減衰定数αは
次式で近似されることを利用したものである。
次式で近似されることを利用したものである。
。＝ＢＤゴ ｆ’ −・・・−・−・・−−
−−−一・−・・・・・−（１）ここで、Ｄは結晶粒径
、ｆは超音波の周波数。
−−−一・−・・・・・−（１）ここで、Ｄは結晶粒径
、ｆは超音波の周波数。
Ｂは被測定体によって決まる定数である。
すなわち、超音波の減衰または散乱の大きさは、粒径の
３乗に比例することを利用するわけであるが、（１）式
の比例定数Ｂは被測定体の結晶組織の変化など多くの因
子の影響を受ける定数であり、この方法においても種々
の種類の被測定体に大して精度のよい測定を行うことは
困難であると思われる。
３乗に比例することを利用するわけであるが、（１）式
の比例定数Ｂは被測定体の結晶組織の変化など多くの因
子の影響を受ける定数であり、この方法においても種々
の種類の被測定体に大して精度のよい測定を行うことは
困難であると思われる。
本発明は、上記のような！１！題に鑑みなされたもので
あって、オンラインで高精度な材料の結晶粒度測定方法
を提供することを目的とする。
あって、オンラインで高精度な材料の結晶粒度測定方法
を提供することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉
本発明の第１の態様は、厚みがほぼ一定とされる被測定
体の複数箇所においてこの被測定体の音速を測定し、得
られた複数の音速測定値から統計的な標準偏差値を求め
、この音速の標準偏差値と音速を測定する際に用いる超
音波のビーム径と被測定体の板厚とから前記被測定体の
平均結晶粒径を求めることを特徴とする材料の結晶粒度
測定方法である。
体の複数箇所においてこの被測定体の音速を測定し、得
られた複数の音速測定値から統計的な標準偏差値を求め
、この音速の標準偏差値と音速を測定する際に用いる超
音波のビーム径と被測定体の板厚とから前記被測定体の
平均結晶粒径を求めることを特徴とする材料の結晶粒度
測定方法である。
また、本発明の第２の態様は、厚みがほぼ一定とされる
被測定体の複数箇所においてこの被測定体の音速を測定
し、得られた複数の音速測定値から統計的な標準偏差値
を求め、異なる板厚ごとに予め求めておいた標準偏差値
と結晶粒度との検量線を用いて前記標準偏差値から被測
定体の結晶粒度を求めることを特徴とする材料の結晶粒
度測定方法である。
被測定体の複数箇所においてこの被測定体の音速を測定
し、得られた複数の音速測定値から統計的な標準偏差値
を求め、異なる板厚ごとに予め求めておいた標準偏差値
と結晶粒度との検量線を用いて前記標準偏差値から被測
定体の結晶粒度を求めることを特徴とする材料の結晶粒
度測定方法である。
〈作 用〉
本発明者らは、上記した課題について鋭意実験・研究を
行った結果、超音波を用いて結晶粒度を測定する場合に
は、■それぞれの結晶粒の方位によって音速がことなる
こと、■超音波が多数の結晶粒を通過するときその音速
は通過した結晶粒の平均音速になること、■この平均音
速のバラツキの大きさは通過する結晶粒の数によって決
定されることの３点を見出し、本発明を完成させるに至
ったのである。
行った結果、超音波を用いて結晶粒度を測定する場合に
は、■それぞれの結晶粒の方位によって音速がことなる
こと、■超音波が多数の結晶粒を通過するときその音速
は通過した結晶粒の平均音速になること、■この平均音
速のバラツキの大きさは通過する結晶粒の数によって決
定されることの３点を見出し、本発明を完成させるに至
ったのである。
ここで、本発明の手順について具体的に説明する。
（１）被測定体の板厚はほぼ一定な値ｔであるとし、そ
の複数箇所ｎ個において被測定体の音速Ｖを測定する。
の複数箇所ｎ個において被測定体の音速Ｖを測定する。
（２）得られたｎ個の音速測定（！ｖ１ （ここで、ｉ
＝１〜ｎ）から、次式に従って統計的な標準偏差値δを
求める。
＝１〜ｎ）から、次式に従って統計的な標準偏差値δを
求める。
ｎ Ｉ“１
（３）音速測定時の超音波ビームの径をφ（μ＃Ｉ）と
して、被測定体の粒径ｄ（μｍｌ）を次式で計算する。
して、被測定体の粒径ｄ（μｍｌ）を次式で計算する。
２ ｋ”
ここで、ｋ；定数
（４） （４１式での定数には被測定体の種類に応し
てあらかじめサンプルを採取して破壊試験によって求め
ておく。
てあらかじめサンプルを採取して破壊試験によって求め
ておく。
（５）なお、（４）の代わりに被測定体の粒径ｄと標準
偏差値δの検量線をあらかじめ実験により求めておいて
もよい。
偏差値δの検量線をあらかじめ実験により求めておいて
もよい。
〈実施例〉
以下に、本発明の実施例について具体的に説明する。
第１図に示すように、本発明に係る結晶粒度測定装置は
、超音波探触子２およびパルスレシーバ３、時間間隔測
定装置４．演算装Ｗ５１表示装置６から構成される。
、超音波探触子２およびパルスレシーバ３、時間間隔測
定装置４．演算装Ｗ５１表示装置６から構成される。
まず、超音波探触子２において、パルスレシーバ３から
の電気パルス信号を超音波に変換して板厚ｔがほぼ一定
とされる被測定体１に超音波を発振してそのエコーを受
信すると、ふたたび電気的パルス信号に変換してパルス
レシーバ３を経て時間間隔測定装置４に送信する。
の電気パルス信号を超音波に変換して板厚ｔがほぼ一定
とされる被測定体１に超音波を発振してそのエコーを受
信すると、ふたたび電気的パルス信号に変換してパルス
レシーバ３を経て時間間隔測定装置４に送信する。
そして、時間間隔測定装置４においては、超音波が被測
定体１を伝播する時間ΔＴを測定してその信号を演算装
置５に入力しする。第２図は、超音波の伝播時間ΔＴを
模式的に示したもので、たとえば第１のバックエコーＢ
、と第２のバックエコーＢ２との時間間隔を測定するこ
とにより超音波の伝播時間ΔＴが得られる。
定体１を伝播する時間ΔＴを測定してその信号を演算装
置５に入力しする。第２図は、超音波の伝播時間ΔＴを
模式的に示したもので、たとえば第１のバックエコーＢ
、と第２のバックエコーＢ２との時間間隔を測定するこ
とにより超音波の伝播時間ΔＴが得られる。
ついで、演算装置５においては、超音波の伝播時間ΔＴ
と被測定体１の板厚ｔとから音速Ｖを演算し、これら複
数の音速測定値ｖ１から前記（２）。
と被測定体１の板厚ｔとから音速Ｖを演算し、これら複
数の音速測定値ｖ１から前記（２）。
（３）式を用いて標準偏差値δを求め、さらに（４）式
から結晶の平均粒径ｄを計算する。
から結晶の平均粒径ｄを計算する。
さらに、この結晶の平均粒径ｄの演算結果を表示装置６
に出力表示する。
に出力表示する。
なお、超音波探触子２は図示のように水が充満されるノ
ズル７内に取付けられており、超音波は水柱を介して被
測定体１に打ち込まれる。
ズル７内に取付けられており、超音波は水柱を介して被
測定体１に打ち込まれる。
また、被測定体１の板厚りはたとえばＸ線厚さ計などの
別のセンサで測定した値を用いることもできる。
別のセンサで測定した値を用いることもできる。
上記した本発明例の結晶粒度測定装置を用いて板厚０．
５＋＋＋＋ａとされる種々の粒度を有する鋼板１１枚を
対象にして、それぞれの異なる１０００点の場所の音速
を測定した。このとき用いた超音波の周波数を２０ＭＨ
ｚとし、超音波ビーム径を１００μＭに絞った。
５＋＋＋＋ａとされる種々の粒度を有する鋼板１１枚を
対象にして、それぞれの異なる１０００点の場所の音速
を測定した。このとき用いた超音波の周波数を２０ＭＨ
ｚとし、超音波ビーム径を１００μＭに絞った。
その結果得られた音速の標準偏差値δと綱板の平均結晶
粒径ｄとの関係を第３図に示した。この図から、両者は
よい対応を示していることがわかる。それ故、この特性
を検量線として用いることができる。
粒径ｄとの関係を第３図に示した。この図から、両者は
よい対応を示していることがわかる。それ故、この特性
を検量線として用いることができる。
また、得られた音速の標準偏差δから、定数ｋを２８５
．９として前出（４）式を用いて結晶粒径ｄを算出し、
その測定値と実測値とを対比した結果を第４図に示した
。この図から明らかなように本発明方式により、よい精
度で結晶粒径を測定できることがわかる。
．９として前出（４）式を用いて結晶粒径ｄを算出し、
その測定値と実測値とを対比した結果を第４図に示した
。この図から明らかなように本発明方式により、よい精
度で結晶粒径を測定できることがわかる。
なお、本発明は、鉄鋼プロセスに限定されるものではな
く、非鉄金属やセラミックスなどの製造工程にも通用し
得ることはいうまでもない。
く、非鉄金属やセラミックスなどの製造工程にも通用し
得ることはいうまでもない。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、走行している銅
帯などの被測定体からオンラインで平均結晶粒径に関す
る情報を得ることができるから、その結果を処理工程に
リアルタイムでフィードバンクすることが可能となり、
目的とする機械的強度を有する製品を安定して製造する
ことが可能となるとともに、製品の機械的強度の全長保
証を行うことができ、品質の向上に大いに寄与する。
帯などの被測定体からオンラインで平均結晶粒径に関す
る情報を得ることができるから、その結果を処理工程に
リアルタイムでフィードバンクすることが可能となり、
目的とする機械的強度を有する製品を安定して製造する
ことが可能となるとともに、製品の機械的強度の全長保
証を行うことができ、品質の向上に大いに寄与する。
第１図は本発明に係る結晶粒度測定装置の実施例を示す
ブロック図、第２図は超音波の伝播時間の測定の説明図
、第３図は音速の標準偏差値δとｓｋｉの平均結晶粒径
ｄとの関係を示す特性図、第４図は粒径の測定値と実測
値との関係を示す特性図である。 ■・・・被測定体、 ２・・・超音波探触子、 ３
・・・パルスレシーバ、 ４・・・時間間隔測定装置
、 ５・・・演算装置、 ６・・・表示装置。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 第１図 第２図
ブロック図、第２図は超音波の伝播時間の測定の説明図
、第３図は音速の標準偏差値δとｓｋｉの平均結晶粒径
ｄとの関係を示す特性図、第４図は粒径の測定値と実測
値との関係を示す特性図である。 ■・・・被測定体、 ２・・・超音波探触子、 ３
・・・パルスレシーバ、 ４・・・時間間隔測定装置
、 ５・・・演算装置、 ６・・・表示装置。 特許出願人 川崎製鉄株式会社 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、厚みがほぼ一定とされる被測定体の複数箇所におい
てこの被測定体の音速を測定し、得られた複数の音速測
定値から統計的な標準偏差値を求め、この音速の標準偏
差値と音速を測定する際に用いる超音波のビーム径と被
測定体の板厚とから前記被測定体の平均結晶粒径を求め
ることを特徴とする材料の結晶粒度測定方法。 ２、厚みがほぼ一定とされる被測定体の複数箇所におい
てこの被測定体の音速を測定し、得られた複数の音速測
定値から統計的な標準偏差値を求め、異なる板厚ごとに
予め求めておいた標準偏差値と結晶粒度との検量線を用
いて前記標準偏差値から被測定体の結晶粒度を求めるこ
とを特徴とする材料の結晶粒度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2302624A JPH04177160A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 材料の結晶粒度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2302624A JPH04177160A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 材料の結晶粒度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04177160A true JPH04177160A (ja) | 1992-06-24 |
Family
ID=17911227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2302624A Pending JPH04177160A (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 材料の結晶粒度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04177160A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100448599B1 (ko) * | 2000-12-23 | 2004-09-13 | 주식회사 포스코 | 래스 마르텐사이트강의 유효결정립 크기의 비파괴적 측정방법 |
| JP2007085949A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Non-Destructive Inspection Co Ltd | 超音波による組織変化の検出方法及び検出装置 |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP2302624A patent/JPH04177160A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100448599B1 (ko) * | 2000-12-23 | 2004-09-13 | 주식회사 포스코 | 래스 마르텐사이트강의 유효결정립 크기의 비파괴적 측정방법 |
| JP2007085949A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Non-Destructive Inspection Co Ltd | 超音波による組織変化の検出方法及び検出装置 |
| JP4679319B2 (ja) * | 2005-09-22 | 2011-04-27 | 非破壊検査株式会社 | 超音波による組織変化の検出方法及び検出装置 |
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