JPH11194121A - 鋼の非金属介在物保証方法および非金属介在物が保証された鋼 - Google Patents
鋼の非金属介在物保証方法および非金属介在物が保証された鋼Info
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- JPH11194121A JPH11194121A JP10012086A JP1208698A JPH11194121A JP H11194121 A JPH11194121 A JP H11194121A JP 10012086 A JP10012086 A JP 10012086A JP 1208698 A JP1208698 A JP 1208698A JP H11194121 A JPH11194121 A JP H11194121A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 疲労強度が要求される部品設計の際に必要
な、所定体積中に存在が予想される鋼中の最大介在物の
大きさを保証する。 【解決手段】 顕微鏡観察により実測された基準面積Ｓ
0 、特に図１からＳ0 ＝５０ｍｍ2 以上、中の最大非金
属介在物の大きさを基準化変数ｙを用いて極値統計処理
し、それに基づいて算出される下記数式１に示す関係式
により鋼中非金属介在物を保証する。 【数１】√Areamax ＝ａｙ＋ｂ ただし、 √Areamax ：最大介在物の面積の平方根、
ｙ：基準化変数、ａ，ｂ：定数、基準面積Ｓ0 とは観察
を行う試料一つあたりの面積であり、ｎ個の試料の観察
行い、√Areamax の昇順に並べ替えたとき、ｊ番目の介
在物の大きさの√Areamax に対する基準化変数ｙは式
ｙ＝−ｌｎ［−ｌｎ｛ｊ／（ｎ＋１）｝］で表される。
な、所定体積中に存在が予想される鋼中の最大介在物の
大きさを保証する。 【解決手段】 顕微鏡観察により実測された基準面積Ｓ
0 、特に図１からＳ0 ＝５０ｍｍ2 以上、中の最大非金
属介在物の大きさを基準化変数ｙを用いて極値統計処理
し、それに基づいて算出される下記数式１に示す関係式
により鋼中非金属介在物を保証する。 【数１】√Areamax ＝ａｙ＋ｂ ただし、 √Areamax ：最大介在物の面積の平方根、
ｙ：基準化変数、ａ，ｂ：定数、基準面積Ｓ0 とは観察
を行う試料一つあたりの面積であり、ｎ個の試料の観察
行い、√Areamax の昇順に並べ替えたとき、ｊ番目の介
在物の大きさの√Areamax に対する基準化変数ｙは式
ｙ＝−ｌｎ［−ｌｎ｛ｊ／（ｎ＋１）｝］で表される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の疲労強度に大
きな影響を与える鋼中非金属介在物（以下、「介在物」
と称する。）に関する品質の保証方法ならびに介在物に
関する品質が保証された鋼に関する。
きな影響を与える鋼中非金属介在物（以下、「介在物」
と称する。）に関する品質の保証方法ならびに介在物に
関する品質が保証された鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、鋼の介在物評価法としてＪＩ
Ｓ法、ＡＳＴＭ法などが用いられている。これらの方法
では顕微鏡観察により、ある大きさの鋼中の介在物の個
数や介在物の占める割合等を算出し、鋼の清浄度を評価
している。しかし、繰返し応力を受け、疲労強度が要求
される部品に使用される鋼では介在物の個数や介在物の
占める割合では十分な品質保証にならず、これらの評価
結果のみに基づいて部品の設計を行うことができないと
いう問題点がある。
Ｓ法、ＡＳＴＭ法などが用いられている。これらの方法
では顕微鏡観察により、ある大きさの鋼中の介在物の個
数や介在物の占める割合等を算出し、鋼の清浄度を評価
している。しかし、繰返し応力を受け、疲労強度が要求
される部品に使用される鋼では介在物の個数や介在物の
占める割合では十分な品質保証にならず、これらの評価
結果のみに基づいて部品の設計を行うことができないと
いう問題点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、疲労強度が
要求される部品設計の際必要となる、所定体積中に存在
が予測される最大介在物の大きさを保証する方法ならび
にこの方法により鋼中最大介在物に関する品質が保証さ
れた鋼を提供することである。
要求される部品設計の際必要となる、所定体積中に存在
が予測される最大介在物の大きさを保証する方法ならび
にこの方法により鋼中最大介在物に関する品質が保証さ
れた鋼を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、顕微鏡観察
により実測された基準面積Ｓ0 中の最大非金属介在物の
大きさを基準化変数ｙを用いて極値統計処理し、それに
基づいて算出される下記数式１に示す関係式により鋼中
非金属介在物を保証する方法である。
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、顕微鏡観察
により実測された基準面積Ｓ0 中の最大非金属介在物の
大きさを基準化変数ｙを用いて極値統計処理し、それに
基づいて算出される下記数式１に示す関係式により鋼中
非金属介在物を保証する方法である。
【０００５】
【数１】√Areamax ＝ａｙ＋ｂ ただし、 √Areamax ：最大介在物の面積の平方根 ｙ ：基準化変数 ａ，ｂ ：定数 ここで、基準面積Ｓ0 とは観察を行う試料一つあたりの
面積であり、ｎ個の試料の観察行い√Areamax の昇順に
並べ替えたとき、ｊ番目の介在物の大きさの√Areamax
に対する基準化変数ｙj は、次の ｙj ＝−ｌｎ［−ｌｎ｛ｊ／（ｎ＋１）｝］ の式で表される。
面積であり、ｎ個の試料の観察行い√Areamax の昇順に
並べ替えたとき、ｊ番目の介在物の大きさの√Areamax
に対する基準化変数ｙj は、次の ｙj ＝−ｌｎ［−ｌｎ｛ｊ／（ｎ＋１）｝］ の式で表される。
【０００６】請求項２の発明では、最大介在物の予測を
行う面積Ｓをあらかじめ決定し、これに対応する基準化
変数ｙを請求項１記載と同様の手段により得られる数式
１に代入することで最大介在物の予測を行う面積Ｓ中に
存在が予測される√Areamaxを算出し、この値によって
鋼を評価選別して鋼中非金属介在物を保証する方法であ
る。 ここで、 ｙ＝−ｌｎ［−ｌｎ｛（Ｔ−１）／Ｔ｝］ Ｔ＝（Ｓ＋Ｓ0 ）／Ｓ0 とし、ｙは基準化変数であり、Ｔは再帰期間である。
行う面積Ｓをあらかじめ決定し、これに対応する基準化
変数ｙを請求項１記載と同様の手段により得られる数式
１に代入することで最大介在物の予測を行う面積Ｓ中に
存在が予測される√Areamaxを算出し、この値によって
鋼を評価選別して鋼中非金属介在物を保証する方法であ
る。 ここで、 ｙ＝−ｌｎ［−ｌｎ｛（Ｔ−１）／Ｔ｝］ Ｔ＝（Ｓ＋Ｓ0 ）／Ｓ0 とし、ｙは基準化変数であり、Ｔは再帰期間である。
【０００７】請求項３の発明では、請求項１記載の鋼中
非金属介在物を保証する方法において、基準面積Ｓ0 を
５０ｍｍ2 以上として数式１に示す関係式によって鋼中
非金属介在物を保証する方法である。
非金属介在物を保証する方法において、基準面積Ｓ0 を
５０ｍｍ2 以上として数式１に示す関係式によって鋼中
非金属介在物を保証する方法である。
【０００８】請求項４の発明では、請求項２記載の鋼中
非金属介在物を保証する方法において、基準面積Ｓ0 を
５０ｍｍ2 以上として鋼を評価選別して鋼中非金属介在
物を保証する方法である。
非金属介在物を保証する方法において、基準面積Ｓ0 を
５０ｍｍ2 以上として鋼を評価選別して鋼中非金属介在
物を保証する方法である。
【０００９】請求項５の発明では、請求項１記載の鋼中
非金属介在物を保証する方法によって鋼中非金属介在物
が保証された鋼である。
非金属介在物を保証する方法によって鋼中非金属介在物
が保証された鋼である。
【００１０】請求項６の発明では、請求項２記載の鋼中
非金属介在物を保証する方法によって鋼中非金属介在物
が保証された鋼である。
非金属介在物を保証する方法によって鋼中非金属介在物
が保証された鋼である。
【００１１】請求項７の発明では、請求項３記載の鋼中
非金属介在物を保証する方法によって鋼中非金属介在物
が保証された鋼である。
非金属介在物を保証する方法によって鋼中非金属介在物
が保証された鋼である。
【００１２】請求項８の発明では、請求項４記載の鋼中
非金属介在物を保証する方法によって鋼中非金属介在物
が保証された鋼である。
非金属介在物を保証する方法によって鋼中非金属介在物
が保証された鋼である。
【００１３】
【表１】
【００１４】ところで、請求項３、請求項４並びに請求
項７、請求項８の発明において、基準面積Ｓ0 を５０ｍ
ｍ2 以上とするのは次の理由に基づく。すなわち、請求
項１、請求項２の方法による√Areamax の予測値すなわ
ち予測される最大介在物の大きさが実際に疲労試験を行
った場合に観察される介在物の大きさに合わない場合が
ある。発明者らは図１のグラフに示すようにＳ0 を拡大
すると、√Areamax の予測値は増大し、あるＳ0 以上で
飽和することを知見した。表１に引張圧縮試験により調
査した各ｈｅａｔの７５４０００ｍｍ2 中の√Areamax
値および所定のＳ0 で極値統計処理して得られたＳ＝７
５４０００ｍｍ2 √Areamax の予測値を示す。
項７、請求項８の発明において、基準面積Ｓ0 を５０ｍ
ｍ2 以上とするのは次の理由に基づく。すなわち、請求
項１、請求項２の方法による√Areamax の予測値すなわ
ち予測される最大介在物の大きさが実際に疲労試験を行
った場合に観察される介在物の大きさに合わない場合が
ある。発明者らは図１のグラフに示すようにＳ0 を拡大
すると、√Areamax の予測値は増大し、あるＳ0 以上で
飽和することを知見した。表１に引張圧縮試験により調
査した各ｈｅａｔの７５４０００ｍｍ2 中の√Areamax
値および所定のＳ0 で極値統計処理して得られたＳ＝７
５４０００ｍｍ2 √Areamax の予測値を示す。
【００１５】表１によれば、√Areamax の飽和したＳ0
で予測を行うと予測値と実際の介在物の大きさが一致す
る。図１から√Areamax が飽和するのは少なくとも５０
ｍｍ2 以上、通常２００〜３００ｍｍ2 、大きくとも４
００ｍｍ2 程度で飽和することが多い。従って、Ｓ0 は
少なくとも５０ｍｍ2 以上、通常２００〜３００ｍｍ2
以上、望ましくは４００ｍｍ2 以上とする。
で予測を行うと予測値と実際の介在物の大きさが一致す
る。図１から√Areamax が飽和するのは少なくとも５０
ｍｍ2 以上、通常２００〜３００ｍｍ2 、大きくとも４
００ｍｍ2 程度で飽和することが多い。従って、Ｓ0 は
少なくとも５０ｍｍ2 以上、通常２００〜３００ｍｍ2
以上、望ましくは４００ｍｍ2 以上とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】圧延した棒鋼から試料を採取し、
基準面積Ｓ0 の範囲を顕微鏡観察してその中の√Ａｒｅ
ａmax を測定する。これを重複しない場所でｎ回線返
し、得られた√Ａｒｅａmax を昇順に並べかえて、ｊ番
目を√Ａｒｅａmax j とする。これにｙj ＝−ｌｎ［−
ｌｎ｛ｊ／（ｎ＋１）｝］を対応させ、最小二乗法によ
り、数式１の定数ａ，ｂを決定する。
基準面積Ｓ0 の範囲を顕微鏡観察してその中の√Ａｒｅ
ａmax を測定する。これを重複しない場所でｎ回線返
し、得られた√Ａｒｅａmax を昇順に並べかえて、ｊ番
目を√Ａｒｅａmax j とする。これにｙj ＝−ｌｎ［−
ｌｎ｛ｊ／（ｎ＋１）｝］を対応させ、最小二乗法によ
り、数式１の定数ａ，ｂを決定する。
【００１７】
【数１】√Areamax ＝ａｙ＋ｂ ただし、 √Areamax ：最大介在物の面積の平方根 ｙ ：基準化変数 ａ，ｂ ：定数
【００１８】次に、最大介在物の大きさの予測を行う面
積Ｓを任意に設定し、 基準化変数：ｙ＝−ｌｎ［−ｌｎ｛（Ｔ−１）／Ｔ｝］ 再帰期間 ：Ｔ＝（Ｓ＋Ｓ0 ）／Ｓ0 で得られる基準化変数ｙを数式１に代入して、最大介在
物の大きさの予測を行う面積Ｓ中に存在が予測される√
Ａｒｅａmax を算出する。
積Ｓを任意に設定し、 基準化変数：ｙ＝−ｌｎ［−ｌｎ｛（Ｔ−１）／Ｔ｝］ 再帰期間 ：Ｔ＝（Ｓ＋Ｓ0 ）／Ｓ0 で得られる基準化変数ｙを数式１に代入して、最大介在
物の大きさの予測を行う面積Ｓ中に存在が予測される√
Ａｒｅａmax を算出する。
【００１９】ここで、この最大介在物の大きさの予測を
行う面積Ｓは製造しようとする部品の中で疲労破壊の起
点となる危険性の高い部分の体積（以下、「危険体積」
と称する。）をもとに設定することで、部品の設計に利
用することができる。いま、観察を行う面を観察される
平均的な介在物の径の厚さを有する平板、例えば１０μ
ｍの厚さを有する平板であると見なすと、例えば部品の
危険体積が１００００ｍｍ3 であり、この危険体積中に
存在が予測される最大介在物の√Ａｒｅａmaxを予測し
たい場合、１００００００ｍｍ2 中に存在が予測される
√Ａｒｅａmaxを算出することで危険体積中の√Ａｒｅ
ａmax を得ることができる。一方、繰返し応力を受ける
材料の疲労強度は破壊の起点となる微小欠陥の大きさに
大きく影響されることが知られており、例えば「金属疲
労 微小欠陥と介在物の影響」（村上敬宜著、養賢堂）
には鋼の内部起点の疲労強度の評価式として、次の数式
２が提案されている。
行う面積Ｓは製造しようとする部品の中で疲労破壊の起
点となる危険性の高い部分の体積（以下、「危険体積」
と称する。）をもとに設定することで、部品の設計に利
用することができる。いま、観察を行う面を観察される
平均的な介在物の径の厚さを有する平板、例えば１０μ
ｍの厚さを有する平板であると見なすと、例えば部品の
危険体積が１００００ｍｍ3 であり、この危険体積中に
存在が予測される最大介在物の√Ａｒｅａmaxを予測し
たい場合、１００００００ｍｍ2 中に存在が予測される
√Ａｒｅａmaxを算出することで危険体積中の√Ａｒｅ
ａmax を得ることができる。一方、繰返し応力を受ける
材料の疲労強度は破壊の起点となる微小欠陥の大きさに
大きく影響されることが知られており、例えば「金属疲
労 微小欠陥と介在物の影響」（村上敬宜著、養賢堂）
には鋼の内部起点の疲労強度の評価式として、次の数式
２が提案されている。
【００２０】
【数２】
【００２１】従って、疲労する部分のビッカース硬さと
得られた√Ａｒｅａmax を数式２に代入することでその
部分の疲労限度が算出され、これに基づいて部品の設計
を行うことができる。
得られた√Ａｒｅａmax を数式２に代入することでその
部分の疲労限度が算出され、これに基づいて部品の設計
を行うことができる。
【００２２】
【実施例】まず、φ６５に圧延した鋼（ＳＣｒ４２０：
ｈｅａｔ６およびｈｅａｔ７）から試料を採取し、鏡面
研磨した。この試料を用いＳ0 ＝４００ｍｍ2 の面内の
√Ａｒｅａmax の測定を重複しない場所で１５回繰り返
した。この結果を極値統計処理し下記数式３、数式４の
関係式を得た。
ｈｅａｔ６およびｈｅａｔ７）から試料を採取し、鏡面
研磨した。この試料を用いＳ0 ＝４００ｍｍ2 の面内の
√Ａｒｅａmax の測定を重複しない場所で１５回繰り返
した。この結果を極値統計処理し下記数式３、数式４の
関係式を得た。
【００２３】
【数３】 ｈｅａｔ６：√Ａｒｅａmax ＝２．５３ｙ＋９．１６
【００２４】
【数４】 ｈｅａｔ７：√Ａｒｅａmax ＝２．２９ｙ＋８．６７
【００２５】これらの関係式によりｈｅａｔ６およびｈ
ｅａｔ７の鋼の鋼中介在物が保証される。
ｅａｔ７の鋼の鋼中介在物が保証される。
【００２６】一方、このｈｅａｔ６およびｈｅａｔ７に
ついて危険体積１５０８ｍｍ3 の引張圧縮試験を各５本
ずつ計１５０８×５＝７５４０ｍｍ3 の危険体積につい
て行い、実際に破面に現れる介在物の大きさを測定し
た。
ついて危険体積１５０８ｍｍ3 の引張圧縮試験を各５本
ずつ計１５０８×５＝７５４０ｍｍ3 の危険体積につい
て行い、実際に破面に現れる介在物の大きさを測定し
た。
【００２７】次に数式２、数式３より危険体積：７５４
０ｍｍ3 における最大介在物の大きさの予測値を算出し
た。ここで、顕微鏡観察では厚さ１０μｍの平板を観察
したものと見なし、最大介在物の大きさの予測を行う面
積：Ｓ＝７５４０００ｍｍ2 基準化変数：ｙ＝７．５４２ 再帰期間：Ｔ＝１８８６ として計算した。結果を以下の表２に示す。
０ｍｍ3 における最大介在物の大きさの予測値を算出し
た。ここで、顕微鏡観察では厚さ１０μｍの平板を観察
したものと見なし、最大介在物の大きさの予測を行う面
積：Ｓ＝７５４０００ｍｍ2 基準化変数：ｙ＝７．５４２ 再帰期間：Ｔ＝１８８６ として計算した。結果を以下の表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】この結果からｈｅａｔ６およびｈｅａｔ７
の保証としての数式２および数式３は妥当であり、部品
の設計に利用可能であることがわかる。
の保証としての数式２および数式３は妥当であり、部品
の設計に利用可能であることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の極値統計
処理による鋼中の最大非金属介在物の保証方法により、
鋼の所定体積中に存在する最大非金属介在物の大きさを
保証することができる。そしてこの方法により得られた
非金属介在物が保証された鋼を使用することにより、疲
労強度が求められる部品の設計が容易となる。
処理による鋼中の最大非金属介在物の保証方法により、
鋼の所定体積中に存在する最大非金属介在物の大きさを
保証することができる。そしてこの方法により得られた
非金属介在物が保証された鋼を使用することにより、疲
労強度が求められる部品の設計が容易となる。
【図１】ヒート１〜５における基準面積Ｓ0 とＳ＝７５
４０００ｍｍ2 における予測最大介在物の大きさの関係
を示すグラフである。
４０００ｍｍ2 における予測最大介在物の大きさの関係
を示すグラフである。
Claims (8)
- 【請求項１】 顕微鏡観察により実測された基準面積Ｓ
0 中の最大非金属介在物の大きさを基準化変数ｙを用い
て極値統計処理し、それに基づいて算出される下記数式
１に示す関係式により鋼中非金属介在物を保証する方
法。 【数１】√Areamax ＝ａｙ＋ｂ ただし、 √Areamax ：最大介在物の面積の平方根 ｙ ：基準化変数 ａ，ｂ ：定数 ここで、基準面積Ｓ0 とは観察を行う試料一つあたりの
面積であり、ｎ個の試料の観察行い√Areamax の昇順に
並べ替えたとき、ｊ番目の介在物の大きさの√Areamax
に対する基準化変数ｙj は、次の ｙj ＝−ｌｎ［−ｌｎ｛ｊ／（ｎ＋１）｝］ の式で表される。 - 【請求項２】 最大介在物の予測を行う面積Ｓをあらか
じめ決定し、これに対応する基準化変数ｙを請求項１と
同様の方法により得られる数式１に代入することで最大
介在物の予測を行う面積Ｓ中に存在が予測される√Area
max を算出し、この値によって鋼を評価選別して鋼中非
金属介在物を保証する方法。 ここで、 ｙ＝−ｌｎ［−ｌｎ｛（Ｔ−１）／Ｔ｝］ Ｔ＝（Ｓ＋Ｓ0 ）／Ｓ0 とし、ｙは基準化変数であり、Ｔは再帰期間である。 - 【請求項３】 請求項１記載の鋼中非金属介在物を保証
する方法において、基準面積Ｓ0 を５０ｍｍ2 以上とし
て数式１に示す関係式によって鋼中非金属介在物を保証
する方法。 - 【請求項４】 請求項２記載の鋼中非金属介在物を保証
する方法において、基準面積Ｓ0 を５０ｍｍ2 以上とし
て鋼を評価選別して鋼中非金属介在物を保証する方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の鋼中非金属介在物を保証
する方法によって鋼中非金属介在物が保証された鋼。 - 【請求項６】 請求項２記載の鋼中非金属介在物を保証
する方法によって鋼中非金属介在物が保証された鋼。 - 【請求項７】 請求項３記載の鋼中非金属介在物を保証
する方法によって鋼中非金属介在物が保証された鋼。 - 【請求項８】 請求項４記載の鋼中非金属介在物を保証
する方法によって鋼中非金属介在物が保証された鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10012086A JPH11194121A (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 鋼の非金属介在物保証方法および非金属介在物が保証された鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10012086A JPH11194121A (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 鋼の非金属介在物保証方法および非金属介在物が保証された鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11194121A true JPH11194121A (ja) | 1999-07-21 |
Family
ID=11795781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10012086A Pending JPH11194121A (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 鋼の非金属介在物保証方法および非金属介在物が保証された鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11194121A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7396378B2 (en) | 2000-06-05 | 2008-07-08 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Process for producing a high cleanliness steel |
| CN111879784A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-03 | 耐世特凌云驱动系统（芜湖）有限公司 | 钢材洁净度评价新方法 |
-
1998
- 1998-01-05 JP JP10012086A patent/JPH11194121A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7396378B2 (en) | 2000-06-05 | 2008-07-08 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Process for producing a high cleanliness steel |
| CN111879784A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-03 | 耐世特凌云驱动系统（芜湖）有限公司 | 钢材洁净度评价新方法 |
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