WO1994000755A1

WO1994000755A1 - Method and apparatus for ultrasonic measurement

Info

Publication number: WO1994000755A1
Application number: PCT/JP1993/000554
Authority: WO
Inventors: Masaichi Koiwa
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-01-06
Also published as: EP0600093A1; EP0600093B1; DE69305052T2; EP0600093A4; US5533411A; DE69305052D1

Description

明細書超音波測定方法および超音波測定装置技術分野

この発明は、超音波測定方法および超音波測定装置に関し、詳しくは、いわゆる鼠銕鉄ゃ C V錡鉄，球状黒鉛銕鉄等の銕物について、その抗張力，伸び率あるいは黒鉛球状化率等の物理的特性値や状態分析値を超音波により非破壊で測定あるいは算出する銕物の測定方法に関し、さらにこの方法を実施するための超音波測定装置に鬨する。背景技術

一般に機械部品では製造者，利用者ともに = 5亥部ロロか間違いなく所定の材料で作られたものであるかどうかに重大な関心もつている。その理由は、材料を誤ったり、材料が不良であると、その部 ΠΡ 破壊による重大事故に直接つながる可能性が大きいからである。

そのため、製造者は原則として製造の都度、材料試験を行い、確かに当該部品が所定の材料で製造されたことを証明する材料試験成績表を発行し、これを保証するということをやっている。銕鉄品の場合で行われる材料試験には、引つ張り試験や硬さ試験などがある。球状黒鉛銕鉄ロロあつては、さらに黒鉛球状化率試験が付加される

一般に材料の証明はこのようなやり方で行われるのが基本であるが、製造者にあっては、材料試験は、試験片の加工等を含め 3 〜 4 日程度を要するため、もっと簡単に早く材料特性を推定できる方法の開発が望まれていた一方、利用者にあっては、当該部品が確かに所定の材料で製造されていることを現品について確認したレ、という欲求があるが、材料試験用試験片を採取するには現品を破壊せねばならず、なんとか非破壊的に引っ張り強さ等を推定できる方法はないか、とその開発が望まれていた。

これら材料試験の中で、球状黒鉛銕鉄の黒鉛球状化率試験については、 1 9 8 0 年代始め、黒鉛の形状に応じて音速（なお、この明細書では超音波伝播速度を音速と記す。 ) が変化することを利用して、黒鉛球状化率を間接的に求める超音波測定装置が開発された

； ΪΞ 曰波により銕物製被検体の音速を測定してその被検体の黒鉛球状化率を自動的に算出する超音波測定装置のブロック図を、第 1 6 図に示す。

> >

、 1 は超音波プロ—ブ、 2 は超音波探傷部、 3 は D / A変換回路、 4 はバスライン、 5 は R O M . らは R A M , 7 はキーボード（ K B D ) 、 8 は C R T , はマイクロフ。ロセッサ（ M P U ) である。なお、これらの間のィンターフェイス回路等の詳細についての図示は割愛する。

さらに、 5 1 は音速測定つ。ログラム、 5 2 は球状化率算出プログラム、 5 3 P は V - S 変換式、 5 4 p はメインプログラムであり、これらのプログラムは R 0 M 5 に記憶されていて M P U 9 により実行されて、それぞれに付与された機能を果たす。

音速測定プログラム 5 1 は、キーボード 7 を介して測定開始の指示を受けたメインプログラム 5 4 P によって起動され、ノくスライン 4 を介して超音波探傷部 2 を制御することにより被検体 1 a の音速を測定する。詳述すると、超音波プローブ 1 から送出された超音波は、被検体 1 a の表面で一部が反射され、残りがその内部に伝わつて被検体 1 a の底面でも反射される。この反射波を超音波アローブ 1 で検出して、この検出信号を受けた超音波探傷部 2 が、表面反射波検出時点から底面反射波検出までの時間を測る。この時間が D Z A変換回路 3 を介してデジタル値として M P U 9 に渡される。そして、この渡された時間は超音波が被検体 1 a 中を往復する時間であること力ゝら、そのデジタル値を、予め測定されてキーボ — ドアから入力済みの被検体 1 a の厚さの 2 倍の値で割り、その結果として被検体 1 a の音速が求められる。そして、この測定された音速値は、音速測定プログラム 5 1 によって、 R A M 6 の記憶域 V に記憶される。

球状化率算出プログラム 5 2 は、メインプログラム 5 4 P によって次に起動され、 V — S変換式 5 3 P に従う変換処理を行って、記憶域 Vの音速値から黒鉛球状化率を算出する。この算出された黒鉛球状化率は R A M 6 の記憶域 S に記憶される。

この V — S 変換式 5 3 P は、銕物についての音速と黒鉛球状化率との関係を示すものであり、実験的に求められた変換式である。具体的には、これは、例えば横軸に超音波測定による音速（ V ) を採り、縦軸に J I S ( 日本工業規格）に則った直接的測定手段による黒鉛球状化率（ S 〉を採り、複数の銕物についての測定結果を該当する座標位置にプロットして得られる回帰直線である（第 1 7 図の 5 3 a を参照）。

この実験式に基づいて算出された上記の記憶域 s の黒鉛球状化率が、測定の結果としてメインプログラム 5 4 により C R T 8 に表示される。

銕物の引張強さは、較正済みの引っ張り試験機で所定形状に加ェされた試験片が破断するときの荷重等を測定する試験いわゆる引っ張り試験により直接的に測定される。

しかし、引っ張り試験を行うには、試験片の準備，加ェ，試験等に時間がかかるので、材料の良否が判るまでに 3 〜 4 日かかる。そこで、もっと早く、銕物が銕込まれたらすぐに引張強さが判り、確かに所定の材料で銕物が製造されたことを知る方法が望まれて.いた

銕物の引張強さは、銕物の基地の引張強さと、その基地中に分布する微細黒鉛の形状に依存するから、基地の引張強さの代用値である硬さと、黒鉛形状を表す黒鉛球状化率との組み合わせで銕物の引張強さが推定できるであろうという考え方から、音速値と硬さから銕物の引張強さを間接的に求める方法が考えられている

第 2 0 図に、この間接的な方法を実施する装置として、超音波により銕物製被検体の音速を測定し、この音速と別途測定された硬さとから被検体の抗張力を自動的に算出する超音波測定装置のブロック図を示す , なお、図 1 6 と同一の構成要素は同一の符号で示す。

図において、 5 3 は分類プ π グラム、 5 4 は抗張力算出ァログラム、 5 5 はメインプログラムであるが、 - わらは新たなものである

これらのプログラムは R 〇 M 5 に記憶されていて M P U 9 により実行されてそれぞれに付与された機能を果たす。

先の例で説明済みの部分は一部簡略化して説明すると、先ず被検体 1 a の音速が求められ R A M 6 の記憶域 V に記憶される。次に実験式である V — S 変換式に従って記憶域 Vの音速値から黒鉛球状化率が算出され R A M 6 の記憶域 S に記憶される。この V — S 変換式は、具体的には、例えば横軸に超音波測定による音速（ V 〉を採り、縦軸に J I S に則った直接的測定手段による黒鉛球状化率（ S ) を採り、複数の錡物についての測定結果を該当する座標位置にプロットして得られる回帰直線である ( 第 1 7 図の 5 3 a参照）。

黒鉛球状化率（ S ) が求まると、分類プログラム 5 3 がメインプログラム 5 5 により起動され.る。そして、分類プログラム 5 3 により黒鉛球状化率（ S ) の値に応じて銕物組織状態の分類が行われて、ねずみ銕鉄（ F C 〉， C V黒鉛銕鉄（ F C V ) ，球状黒鉛銕鉄（ F C D ) 等の種別を示す値が記憶域（ F ) に書込まれる。なお、 J I S 規格による分類を第 1 8 図に示す。

次に、別途硬さ試験機で測定された被検体 1 a のブリネル硬さがキーボード 7 を介じて入力され、記憶域 H B に記憶される。そして、抗張力算出プログラム 5 4 がメインプログラム 5 5 により起動される。抗張力算出プグラム 5 4 は、音速 X硬さと抗張力との変換式に従って、被検体 1 a について測定された音速（ V ) とブリネル硬さ（ H B ) との積から抗張力を算出する。この算出された抗張力は R A M 6 の記憶域 B'に記憶される。

ここで、上述の抗張力への変換式には、銕物組織状態に応じた 3 つの式がある。 F C D 用変換式 5 4 a ， F C V用変換式 5 4 b ， F C 用変換式 5 4 c である。具体的には、これは、音速 X硬さ（ V X H B ) を横軸に採り、抗張力（ B ) を縦軸に採って、直接的に測定された複数の銕物についての測定結果を該当する座標位置にプロットして得られる回帰直線である（第 1 9 図の 5 4 a , 5 4 b , 5 4 c 参照）。

こうして求められた抗張力（ B ' 〉等が測定の結果としてメインプログラム 5 5 により C R T 8 に表示される所定の材料であることの特定のための特性値として、球状黒鉛銕鉄， C V黒鉛銕鉄では、伸び率を知ること必要である。

·¾·

、 ·_ の銕物の伸び率を測定する方法としては、所定の規格形状の試験片を用いた引張試験が従来から行われている。

しかしれを代替する簡便な間接的な方法は、従来

、開発されていなかつた。これまで述ベたように、銪鉄の材種を特定するのは、引っ張り試験等を含む材料試験によつ ½ られる材料特性値であるが、そのうち黒鉛球状化率及び引張強さについては、音速測定法による代替案が考えられてきたが、超音波測定装置を用いた音速測定にあつては、超音波プローブの特性のばらつき、超音波探傷部の特性のばらつき、 D A変換特性のばらつきといつた超音波測定装置に起因する測定結果のばらつきが付きまとう。さらには、被検体の厚さ測定のばらつき、超音波探傷部に対し'てのゲート設定等の調節のばらつさといつた測定者に起因する測定結果のばらつきも無視できない

のため .. 黒鉛球状化率でみると、ある超音波測定装置と測定者について得られた実験式（第 1 4 図の 5 3 a 参 ¾ ) と、他の超音波測定装置と測定者について得られた実験式 ( 第 1 5 図の 5 3 b 参照）とが、必ずしも一致一 b 一しない。黒鉛球状化率 7 0 %の錡物に対応すべき音速が一方は 5 . 5 6 K m Z s なのに対し、他方は 5 . 6 2

K m ./ s であり、大幅に異なってしまう。しかも、この鉛対生よの力かううな相違がしばしば発生する。このため、測定が非破壊で簡便ではあっても測定結果に信頼がなく、問題である

具体的問題点として黒鉛球状化率の測定に関してさらに説明する。従来の超音波測定方法および超音波測定装では、既成の実験式に従って音速から黒鉛球状化率の近似値を算出する。この間接的手段により、非破壊で銕物組織状態の分析を行なう。

しかし、音速と黒鉛球状化率との鬨係については、あり相関がよくない（第 1 7 図参照）。このため、この験式に従って得られた黒鉛球状化率の近似値あるいは物組織状態の分析結果は、誤差が大きくて、正規の黒球状化率を代用するものとしては実用に耐えない。このため、損傷を嫌う錡物製品等についての非破壊で出荷検査あるいは受入検査等にあつては、検査結果にする信頼性が低く、例え製造過程に何らかの障害が発した場合でもその悪影響を検出できずに見逃してしまということが多発する。

銕物の抗張力測定に関しても同様の問題がある。抗張への変換式が複数存在しており（第 1 9 図参照）、しも、これらの式は各種類に属する典型的な銕 ¾組織状についての測定結果に基づいて作成されている。これりの式を統一した汎用的な式や閲係等が未だ定めきれていないため、これらは銪物種類に応じて選択的に使用される：このため、典型的状態ではない中間状態の銪物については、何れに分類されたかによつて変換式が異なることから、算出された測定結果が大きくばらついてしまい、製品等を保証するものとしては実用に耐えない。

銕物の伸び率測定に関してもやはり課題がある。これは、現在では引っ張り試験による以外なく破壊測定であるため全製品を測定する訳には行かないこと、試験片形状が規格によって定められているため測定準備に数日程度の時間と費用が掛かること、専用の引張試験装置が必要なため装置を有する試験機鬨等の者以外の者は外部に依頼しないと測定できないこと等の短所がある。

この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、非破壊で簡便に銕物製被検体の状態分析値や特性値（黒鉛球状化率，状態分類，抗張力，伸び率等 ) を高い確度で測定あるいは算出する銪物の超音波測定方法および超音波測定装置を実現することにある。発明の開示

このような目的を達成するためのこの発明の銕物の超音波測定方法の第 1 の構成は、銕物製被検体内の音速を測定して前記音速と物理的な相関関係を有する前記被検体の物理的特性値を求める超音波測定方法において、前記被検体内の音速と前記被検体に対応する所定の金属内の音速との音速比（なお、この明細書では超音波伝播速度と超音波伝播速度との速度比を音速比と記す。）を得て、この音速比を音速比に関する実験式又は測定結に ^づく変換手段に従って求める物理量に変換することにより、前記被検体の前記物理的特性値を求めるものである

先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定装置の第 1 の構成は、銪物製被検体内の音速を測定して前記音速と物理的な相鬨関係を有する前記被検体の物理的特性値を測定する超音波測定装置において、

第 1 の物理直カゝら前記物理的特性値に相当する第 2 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量を前記物理的特性値に相当する第 2 の物理量に変換する変換手段と、鋼材を超音波測定して得られた音速を基準音速として発生する基準音速発生手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の音速と前記基準音速との音速比を前記第 1 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 2 の物理量を求め、これを前記物理的特性値として発生する特性値発生手段とを備え

前記第 1 の物理量は、同一の超音波測定装置によって測定されて得られた或る銕物内の音速と鋼材内の音速との音速比であり、前記第 2 の物理量は、前記或る銕物について測定される前記物理的特性値であって、超音波測定装置以外の測定装置により直接的に測定されるものであり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記或る銕物について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量との相関関係を示す特性関数、テーブル及び処理手順の何れかを保有しているものである。

銕物の物理特性を測定するこのようなこの発明の第 1 の構成の超音波測定方法および第 1 の構成の超音波測定装置にあつては、鋼材と銕物とについての音速比に対するその銕物の特性値の鬨係に基づいて実験式等が定められている。ここで、一般に、装置や測定者に依存した測定値の変動は装置等ごとに特定の傾向を有する。具体的には、同一装置等により測定された銕物と鋼材についての音速も同一傾向の変動分を有する。よって、これらの比を採ると、互いの変動分が相殺しあう。このため、鋼材と銕物との音速比は、装置等のばらつきに起因する影響を被ることが、ほとんどない。

そこで、音速比と特性値との相関鬨係に基づく実験式等は、その実験式等の決定のときの装置等以外の装置等に対しても有効な汎用のものとなる

また、この発明の銕物の物理特性を測定する超音波測定方法および超音波測定装置では、銕物製被検体の特性値の測定あるいは算出に当たっても、鋼材の音速を測定しておいて又はそれについての既測定の音速値を入力しておいて、測定された被検体の音速からこれと鋼材との音速比が算出される。この場合の音速比も、同一装置等によつて求められることから、ばらつきがほとんどないすなわち、直接的な特性値測定方法により求められた音速比と当該特性値との関係に基づく実験式等は、何れの超音波測定装置についても利用可能なばらつきのない汎用的なものとなり .. 一旦この実験式等が得られた後は、破壊を伴う測定は不要である。また、実製品としての銕物の物理特性の測定に際しても、銕物製品の音速を鋼材の音速で正規化して音速比とし、その実験式に従って、音速比から銕物製品の物理的特性値を算出する。これにより、この超音波測疋装置と測定者によるばらつきの影響をとり除くことができる

したがつて、物理的な特性値が、汎用の式に従って、ばらつきのない音速比から算出されるそこで、超音波測定装置や測定者の異同に起因する影響が小さくなるので、非破壊で簡便な超音波測疋によって、高い確度で、銕物製被検体に係る物理的特性値を測定あるいは算出することができる。

先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定方法の第 2 の構成は、銕物製被検体内の音速を測定して前記音速と物理的な相閬関係を有する前記被検体の銕物組織状態を分折する超音波測定方法において

m記被検体の炭素含有率と前言己被検体内の音速とを得ある銕物の炭素含有率と音速とから前記銪物組織状態に相当する分析値を得る実験式又は測定結果に基づく変換手段に従刖記被検体の炭素含有率と音速とに対応する B'J記分析値を得て、この分析値を以て前記被検体の銪物組織状態を分析するものである。

先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定装置の第 2 の構成は、炭素含有率が既知である銕物製被検体内の曰迷を測定して前記被検体の銕物組織状態を分析する超音波測定装置において

第 1 の物理量と第 2 の物理量から前記銕物組織状 ¾に相当する第 3 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理 Λ と第 2 の物理量を要素としてこれつを記銕物組織状に相当する第 3 の物理量に変換する変換手段と

刖記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の市

曰を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率刖 2 の物理量に相当するものとして前記実験式または B'J ΒΞ変換手段により前記第 3 の物理量を求め、これに応じて前記銪物組織状態を判定する状態判定手段備え

、 »

刖 1 の物理量は、ある鎵物内の音速であり、前記第 2 の物理量は、前記ある錡物の炭素含有率であり、前曰し -5f5 3 の物理量は、前記ある銕物について測定される前一 1 記銕物組織状態であって、超音波測定装置以外の測定装置により直接的に測定されるものであり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記ある銕物について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量との相関関係を示す特性関数、テーブル及び処理手順の何れかを保有しているものである。

先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定装置の第 3 の構成は、炭素含有率が既知である銕物製被検体内の音速を測定して前記被検体内の錡物組織状態を分析する超音波測定装置において、

第 1 の物理量と第 2 の物理量から前記鏡物組織状態に相当する第 3 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量と第 2 の物理量を要素としてこれらを前記錶物組織状態に相当する第 3 の物理量に変換する変換手段と、

鋼材を超音波測定して得られた音速を基準音速として発生する基準音速発生手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の音速と前記基準音速との音速比を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率を前記第 2 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 3 の物理量を求め、これに応じて前記銕物組織状態を判定する状態判定手段とを備え

前記第 1 の物理量は、同一の超音波測定装置によつて測定されて得られた或る銕物と鋼材との音速比であり、前記第 2 の物理量は、前記或る銃物の炭素含有率であり、前記第 3 の物理量は、前記或る錶物について測定される前記銕物組織状態であって、超音波測定装置以外の測定装置により直接的に測定されるものであり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記ある錡物につい測定された前記第 1 の物理量と記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量との相関関係を示す特性鬨数、テ一ブル及び処理手順の何れかを保有しているものである。

超音波測定により特に銕物を分類等すべく銕物組織状態を分析するこのようなこの発明の第 2 の構成の超音波測定方法および第 2 ，第 3 の構成の超音波測定装置にあつては、炭素含有率と、音速または音速比（以下、音速等と略記する。）と、に基づいて分析が行われる。このために、炭素含有率と音速等に対するその銕物組織状態が直接的手段等により測定されて、これらの関係を示す式や変換手段が実験的に定められている。このように音速等ばかりでなく炭素含有率にも基づいて状態分類を行つたことにより、従来区分け困難であつた錡物組織状態、 ¾に黒 ίπ形態等に関する銕物組織状態が明瞭に区分けできることとなった。

そして、直接的な測定方法により求められたこの表等に従って超音波測定された被検体の音速等と炭素含有率とから被検体の銕物組織状態の判定がなされる。このように音速等の他に炭素含有率にも基づいて緻密な分析が行われるので、間接的な分析でありながらも、従来よりも緻密に、より正確に銕物組織状態を推定することがでさる。

したがつて、非破壊で簡便な超音波測定によって、高い確度で、銕物製被検体に係る銕物組織状態を測定あるいは分析することができる。

先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定方法の第 3 の楕成は、銕物製被検体内の音速を測定して前記被検体の抗張力を求める超音波測定方法であって、

前記被検体の炭素含有率と硬さと音速とを得て、ある錡物の炭素含有率と硬さと音速とから抗張力を得る実験式又は測定結果に基づく変換手段に従って、前記被検体の炭素含有率と硬さと音速とから前記被検体の抗張力を求めるものである。

先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定装置の第 4 の構成は、炭素含有率が既知である銹物製被検体内の音速を測定して前記被検体の抗張力を測定する超音波測定装置であって

第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量から前記抗張力に相当する第 4 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量.を要素としてこれらを前記抗張力に相当する第 4 の物理量に変換する変換手段と、

m si被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の音速を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 4 の物理量を求め、これを前記抗張力の値とする抗張力算出手段とを備え m s 第 1 の物理量は、ある銕物内の音速であり、前記第 2 の物理量は、前記ある錶物の炭素含有率であり、前記第 3 の物理量は、前記ある銕物の硬さであり、前記第 4 の物理量は、前記ある銕物について超音波測定装置以外の直接的な抗張力測定手段により測定された抗張力であり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記ある錶物について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量との相鬨関係を示す特性関数、テ一フ"ノレ及び処理手順の何れかを保有しているものである。

先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定装置の第 5 の構成は、炭素含有率が既知である錡物製被検体内の音速を測定して前記被検体の抗張力を測定する超音波測定装置であって、炭素含有率が既知である銕物製被検体内の音速を測定して前記被検体の抗張力を測定する超音波測定装置であつて、

第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量から前記抗張力に相当する第 4 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量を要素としてこれらを刖記張力に相当する第 4 の物理量に変換する変換手段と、

lw材を超音波測定して得られた音速を基準音速として発生する基準音速発生手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の音速と前記基準音速との音速比を前記第 1 の物理量に相当するものとし sd灰素含有率を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 4 の物理量を求め、これを前記抗張力の値とする抗張力算出手段とを備え、

前記第 1 の物理量は、同一の超音波測定装置によって測定されて得られた或'る錡物內の音速と鋼材内の音速との音速比であり、前記第 2 の物理量は、前記ある銕物の炭素含有率であり、刖第 3 の物理量は、前記ある銕物の硬さであり、前記第 4 の物理量は、前記ある錢物について超音波測定装置以外の直接的な抗張力測定手段により測定された抗張力であり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記ある銕物について測定された前記第

5 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量との相関関係を示す特性関数、テープル及び処理手順の何れかを保有しているものである。

超音波測定により特に銕物の抗張力を算出するこのようなこの発明の第 3 の構成の超音波測定方法および第 4 ，第 5 の構成の超音波測定装置にあっては、炭素含有率と、硬さと、音速または音速比と、に基づいて抗張力算出が行われる。この算出等を行うために、炭素含有率と硬さと音速等に対するその銕物の抗張力が直接的手段等により測定されて、これらの関係を示す式又は変換手段が予め実験的に定められている。

このように音速と硬さばかりでなく炭素含有率にも基づいて抗張力との対応付けを行ったことにより、典型的な状態ばかりでなく中間状態の銕物についても、抗張力の測定データが重複するということがなくなり、測定対象データと算出対象データとが明瞭に対応付けられることとなつた。この実験式等に従って、銕物製被検体の炭素含有率と硬さと音速等から、その被検体の抗張力を算出することにより、間接的な分析としては、従来よりも緻密に、より正確に銕物の K張力を推定することができる。

したがって、非破壊で簡便な超音波測定によって、高い確度で、銕物製被検体の特性値の 1 つとしての抗張力を測定あるいは算出することができる。

先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定方法の第 4 の構成は、銕物製被検体内の音速を測定して前記被検体の伸び率を求める超音波測定方法であって、

前記被検体の炭素含有率と硬さと音速とを得て、ある銪物の炭素含有率と硬さと音速とから伸び率を得る実験式又は測定結果に基づく変換手段に従って、前記被検体の炭素含有率と硬さと音速とから前記被検体の伸び率を求めるものである

先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定装置の第 6 の構成は、炭素含有率が既知である銕物製被検体内の音速を測定して前記被検体の伸び率を測定する超音波測定装置であつて、

第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量から前記伸び率に相当する第 4 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量を要素としてこれらを前記伸び率に相当する第 4 の物理量に変換する変換手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の音速を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 4 の物理量を求め、これを前記伸び率の値とする伸び率算出手段とを備え前記第 1 の物理量は、ある銪物内の音速であり第 2 の物理量は、前記ある銕物の炭素含有率であ刖記第 3 の物理量は、前記ある錡物の硬さであり前記第一己 4 の物理量は、前記ある銪物について超音波装置以外の直接的な伸び率測定手段により測定された伸び率であり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記ある銕物について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量との相閲閬係を示す特性関数、テーブル及び処理手順の何れかを保有しているものである。先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定装置の第 7 の構成は、炭素含有率が既知である銕物製被検体内の音速を測定して前記被検体の伸び率を測定する超音波測定装置であって、

第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量から前記伸び率に相当する第 4 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量を要素としてこれらを前記伸び率に相当する第 4 の物理量に変換する変換手段と

Ηϋ g己被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の音速と前記基準音速との音速比を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 4 の物理量を求め、これを前記伸び率の値とする伸び率算出手段とを備え、

前記第 1 の物理量は、同一の超音波測定装置によって測定されて得られた或る銕物内の音速と鋼材内の音速との音速比であり、前記第 2 の物理量は、前記ある銕物の炭素含有率であり、前記第 3 の物理量は、前言己ある銕物の硬さであり、前記第 4 の物理量は、 m 5己ある銕物について超音波装置以外の直接的な伸び率測定手段により測定された伸び率であり、前記実験式または m sfi変換手段は、複数の前記ある銕物について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量との相関関係を示す特性関数、テ一ブル及び処理手順の何れかを保有しているものである。先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定方法の第 5 の構成は、錡物製被検体内の音速を測定して前記被検体の伸び率を求める銕物の超音波測定方法であって前記被検体が銅入り銕鉄であり、前記被検体の銅含有率と炭素含有率と硬さと音速とを得て、ある銕物の銅含有率と炭素含有率と硬さと音速とから伸び率を得る閲数 , 表又はその他の変換手段に従って、前記被検体の銅含有率と炭素含有率と硬さと音速とから前記被検体の伸び率を求めるものである。

先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定装置の第 8 の構成は、銅含有率および炭素含有率が既知である銅入り銕鉄製被検体内の音速を測定して前記被検体の伸び率を測定する超音波測定装置であって、

第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量と第 4 の物理量から前記伸び率に相当する第 5 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量と第 4 の物理量を要素としてこれらを前記伸び率に相当する第 5 の物理量に変換する変換手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の音速を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとし前記銅含有率を前記第 4 の物理量に相当するものとして、前記実験式または前記変換手段により前記第 5 の物理量を求め、これを前記伸び率の値とする伸び率算出手段とを備え前記第 1 の物理量は、或る銅入り銕鉄内の音速であり前記第 2 の物理量は、前記或る銅入り銪鉄の炭素含有

9 率であり、前記第 3 の物理量は、 m g己或る銅入り錶鉄の硬さであり、前記第 4 の物理量は、 m 己或る銅入り銕鉄の銅含有率であり、前記第 5 の物理量は、前記或る銅入り銕鉄について超音波装置以外の直接的な伸び率測定手段により測定された伸び率であり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記或る銅入り銕鉄について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量と前記第 5 の物理量との相鬨鬨係を示す特性関数、テーブルおよび処理手順の何れかを保有しているものである。

先の目的を達成するためのこの発明の超音波測定装置の第 9 の構成は、銅含有率および炭素含有率が既知である銅入り銕鉄製被検体内の音速を測定して前記被検体の伸び率を測定する超音波測定装置であって、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の音速と前記基準音速との音速比を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとし前記銅含有率を前記第 4 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 5 の物理量を求め、これを前記伸び率の値とする伸び率算出手段とを備え、前記第 1 の物理量は、同一の超音波測定装置によって測定されて得られた或る銅入り銕鉄内の音速と鋼材内の音速との音速比であり、前記第 2 の物理量は、前記或る銅入り銪鉄の炭素含有率であり、前記第 3 の物理量は、前記或る銅入り銕鉄の硬さであり、前記第 4 の物理量は、前記或る銅入り銕鉄の銅含有率であり、前記第 5 の物理量は、前記或る銅入り銕鉄について超音波装置以外の直接的な伸び率測定手段により測定された伸び率であり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記或る銅入り錡鉄について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量と前記第 5 の物理量との相鬨関係を示す特性関数、テープル及び処理手順の何れかを保有しているものである

超音波測定により特に銕物の伸び率を算出するこのようなこの発明の第 4 ，第 5 の構成の超音波測定方法及び第 6 ，第 7 ，第 8 , 第 9 の構成の超音波測定装置にあつては、炭素含有率と、硬さと、音速または音速比と、（又はこれらと銅含有率と）に基づいて銕物の伸び率算 ts が行われる。この算出等を行うために、炭素含有率と硬さと音速等（又はこれらと銅含有率）に対するその銕物の伸び率が直接的手段等により測定されて、これらの鬨係を示す式又は変換手段が予め実験的に定められているこのように音速と硬さばかりでなく炭素含有率（又はこれらと銅含有率）にも基づいて伸び率との対応付けを行ったことにより、従来対応付けされていなかった測定対象データと算出対象データとが明瞭に対応付けられることとなった。この実験式等に従って、銕物製被検体の炭素含有率と硬さと音速等（又はこれらと銅含有率）からその被検体の伸び率を算出することにより、銕物の伸び率を推定することができる。すなわち従来不可能であつた鏡物の伸び率を間接的に測定することができる。

したがつて、非破壊で簡便な超音波測定によって、高い確度で、銕物製被検体の特性値の 1 つとしての伸び率を測定あるいは算出することができる。

また、炭素含有率の他に銅含有率をも加味することにより、特に銕物が銅入り銕鉄の場合でも、銪物の伸び率測定が非破壊で簡便に行えるという効果がある。

なお、上記の全ての超音波測定方法および超音波測定装置に閲し、炭素含有率の代わりに炭素当量を用いてもよい ,

十、、上記の実験式又は変換手段は特性関数やテープル，処理手順を保有するが、この特性関数やテーブルの概念には、例えば、図や図表，表，近似式，コンビユータプログラムに係るいわゆる配列，マップ，テーブル，アドレステーブル等が含まれ、さらに処理手順の概念には、それらを利用した又は変形した算出手順，演算，手続き等の変換手段をも含む。

、この発明で必要とされる炭素含有率（又はこれと銅含有率）については、銪物材料成分比率の設定者である製造側はもちろん、通常は受入側も発注条件の 1 つとしてそれを知りうる状態にあるので、研究的実験的に出所不明の銕物を分析する特殊な場合は別として、実用上この発明実施の障害とはならない。また、被検体の硬さ測定についても、操作の簡単な硬さ測定機を用いて測定できるので、不都合はない。図面の簡単な説明第 1 図は、この発明の楕成の超音波測定装置の第 1 の実施例であって、銕物の物理的特性値の 1 つの黒鉛球状化率を自動算出する装置のブロック図である。

第 2 図は、この発明の楕成の超音波測定装置の第 2 の実施例であって、銕物組織状態を自動分析する装置のブロック図である。

第 3 図は、第 2 の実施例に鬨し、その変換マップの一例である

第 4 図は、この発明の構成の超音波測定装置の第 3 の実施例であって、銕物の抗張力を自動測定あるいは自動算出する装置のブロック図である

第 5 図は、第 3 の実施例に関し、算出さ.れた銕物の指標値ひ ' ( 横軸）と、実測された硬さ係数 m ( 縦軸）との対応図である。

第 6 図第 3 の実施例に関し、算出された抗張力 σ B ' ( 横軸 ) と実測された抗張力 Β ( 縦軸）との対応図である

第 7 図は、この発明の構成の超音波測定装置の第 4 の実施例であって、銪物の伸び率を自動測定あるいは自動算出する装置のブロック図である。

第 8 図は、第 4 の実施例に関するものであり、算出された指標値 α ' ( 横軸）と、抗張力び Β 'と伸び率 e との積（び B ' X ε ) ( 縦軸）との対応図である。

第 9 図は、第 4 の実施例に関するものであり、算出された伸び率 ε ' ( 横軸）と、実測された伸び率 e との対応図である。

第 1 0 図は、この発明の構成の超音波測定装置の第 5 の実施例に閬するものであり、銅入り銕鉄について錶物の伸び率を自動測定あるいは自動算出する装置のプロック図である。

第 1 1 図は、第 5 の実施例に鬨し、算出された値〈 £ ' ( 2 X C u ) ) ( 横軸）と、実測された伸び率 ε ( 縦軸）との対応図である。

第 1 2 図は、第 5 の実施例に鬨し、算出された伸び率 ε " ( 横軸）と、実測された伸び率 e との対応図である第 1 3 図は、銕物の黒鉛についての形態を例示する図である。

第 1 4 図は、銕物の音速と黒鉛球状化率との相関関係を示す一例である。

第 1 5 図は、銕物の音速と黒鉛球状化率との相関関係を示す他の例である。

第 1 6 図は、従来の黒鉛球状化率測定装置のブロック図である。

第 1 7 図は、銕物の音速と黒鉛球状化率との相関関係を示す別の例である。

第 1 8 図は、鎵物の黒鉛の形態および分類を例示する図である。

第 1 9 図は、音速 X 硬さと、抗張力との対応図である第 2 0 図は、従来の銕物の抗張力測定装置のブロック図である。 ' 発明を実施するための最良の形態

• この発明の第 1 の実施例について図面を参照して詳雜に説明する。第 1 図に、この発明の銕物の物理特性を測定する超音波測定方法を実施する装置として、超音波により銕物製被検体の音速を測定してその被検体の黒鉛球状化率を自動的に算出する超音波測定装置のプロック図を示す。

ここで、 1 は超音波プローブ、 2 は超音波探傷部、 3 は D / A変換回路、 4 はノくスライン、 5 は R 0 M 、 6 は R A M 、 7 はキーボード（ K B D ) 、 8 は C R T 、 9 はマイクロァロセッサ（ M P U ) である。なお、これらの間のィンターフヱィス回路等の詳細についての図示は割愛する。

さらに、 5 1 は音速測定ァログラム、 5 1 1 は鐧音速設定プログラム、 5 1 2 曰速正規化プ口グラム、 5 2 3 は球状化率算出プログラム、 5 3 0 は ( V / V m ) — S 変換式、 5 5 0 はメィンァログラムであり、これらのプログラムは R 0 M 5 に記憶されて Μ P U 9 により実行処理が行われてその機能を果たす。

なお、超音波プロ一ブ 1 ~7イク πフ。ロセッサ 9 ，音速測定プログラム 5 1 は、従来と同様の構成なので同一の符号をもつて示し、その再度の説明は割愛する。

メィンプ口グラム 5 5 0 は、測定全体の管理プ口グラムであり、選択可能な 2 つのモ一ド、つまり第 1 のモードとしての鋼 ^ <≠=f

曰 s又 £モードと第 2 のモードとしての銕物の黒鉛球状化率測定モードとを有し、このモ— ドに対応して他のプログラムを起動し、その実行順序を制御する。

鋼音速プログラム 5 1 1 は、基準値としての鋼の音速を設定するサブプログラムであり、音速測定プログラム 5 1 によって測定されて記憶域 V に保持される音速値を、 R A M 6 の記憶域 V m に移し、鋼音速として設定する音速正規化プログラム 5 1 2 は、音速比を算出するサブプ口グラムであり、音速測定プログラム 5 1 によつ測定されて記憶域 V に保持される音速値を、記憶域 V m に保持されている基準値としての鋼音速によって除 tレ，、これにより算出された音速比を R A M 6 の記憶域（ V / V m ) にお < 。

球状化率算出プログラム 5 2 3 は、黒鉛球状化率を算出するサブプログラムであり、（ V Z V m ) — S変換式 5 3 0 に従う変換処理を行って、記憶域（ V / V m ) の音速比の値から黒鉛球状化率を算出する。この算出された黒鉛球状化率は R A M 6 の記憶域 S に記憶される

この（ V / V m ) 一 S 変換式 5 3 0 は、予め実験的に求められている変換式であり、鋼と銕物との音速比 ( ( V V m ) ) に対する黒鉛球状化率（ S ) の関係を示すものである

具体的には、先ず、なるべく同一の形状の多数の銕物と 1 つ以上の鋼材とを準備する。そして、これらの銕物と鋼材についての音速を超音波測定装置により測定し、これらの音速比を算出する。さらに、各々の銕物について、 J I s 規格に則つた又はそれに準じた直接的な方法により黒鉛球状化率を測定する。なお、この一連の破壊測定は、変動の傾向が一致するように、できるだけ同一の超音波測定装置および同一の測定者によつて行われることが望ましい。

また、この直接的な測定には手間がかかるので、他の複数の銪物と 1 つ以上の鋼材と超音波測定装置と測定者しの別の組により、並行して、他の一連の測定を行うことにより多数の測定結果を得るとよい。

これらの多数の測定結果について、例えば、横軸に音速比（（ V / V m ) ) を採り、縦軸に直接的測定手段による黒鉛球状化率（ S ) を採りその測定結果の対応する座標位置にフ。口ッ卜をする。

のとき横軸に正規化された音速としての音速比が採られて、装置や測定者に起因する影響が除去されているので、上記—連の測定果と他の一連の測定結果とを 1 つの図表上に表記して不都合がない。そこで、多数の測定結果がフ。口ッ卜さて統計的信頼性の向上した分布図についての、その回直線や折れ線近似として、（ V / V m ) ― S変換式 0 が定められる。この変換式 5 3 0 は、同じ理由から定の装置に限定されるものではなく、一旦算出されたは何れの超音波測定装置についてもそのまま使用可能ある。

れ帰特後で準記のムおもるグ 35

このような構成の下で銕物の黒鉛球状化率を測定するには、先ず、モ一ド' 1 鋼音速設定モード）で鋼材の音速を一旦測定しておき次に、モード 2 ( 銪物の黒鉛球状化率測定モード ) で物製品を次々に処理する。

詳述すると、先ず、なベく銕物製品と同一の形状の鋼材を被検体 1 a として備する。そして、メインプログラム 5 5 0 にモート' 1 処理を指示する。このモード 1 では、メインフ'口グラ 5 5 0 によって音速測定プログラム 5 1 が起動されて憶域 V に鋼材の音速が得られる。そして、メインフ。 D ラム 5 5 0 によって起動された鋼音速設定フ°口グラム 1 1 が、その鋼材の音速を記憶域 V m に設定する。な、前日等に同一条件の鋼音速が測定済みの場合には、の測定を省略して記憶域 V m にキ一ボ一ド 7 から入力した既定値の鋼音速を設定してょい。

次に、銕物製品の 1 つを被検体 l a とする。そしてメィンプ口グラム 5 5 0 にモード 2 の処理を指示するのモード 2 では、メインフ'ログラム 5 5 0 によつて音測定プログラム 5 1 が起動されて、記憶域 V にその銕物製品の音速が得られる。それから、メインプログラム 5 5 〇によって起動された音速正規化プログラム 5 1 2 が、その銕物製品の音速（ V ) と鋼音速（ V m ) から音比を算出して記憶域 ( V / V m ) に設定する。

引き続き球状化率算出プログラム 5 2 3 が起動され、のプログラム 5 2 3 が（ V / V m ) 一 S 変換式 5 3 0 に従う変換処理を行つて、記憶域（ V ./ V m ) の音速比の値から黒鉛球状化率 ( S ) を算出する。この算出された黒鉛球状化率は R A M 6 の記憶域 S に記憶される。

この正規化された実験式 5 3 0 に基づいて正規化された音速比から算出された信頼できる黒鉛球状化率が、測の結果としてメインフ。口グラム 5 5 0 により C R T 8 表示される。

このようにして、非破壊で容易に、 1 つの銕物についての黒鉛球状化率の近似値の測定が高い信頼性で行われる

鋼材についての音速測定は一度行つておけばよいので以後は、次々と残りの鎮物製品を被検体 1 a として、それらについての黒鉛球状化率の測定を行うことができる

なお、黒鉛球状化率は銕物の物理特性についての 1 つの特性値としての例示であり、鋼音速による正規化の作用効果は銕物の他の物理的特性値について同様であるこの発明の第 2 の実施例について図面を参照して詳耙に説明する。第 2 図に、この発明の錶物組織状態分析方法を実施する装置として、超音波により錡物製被検体の速を測定してその被検体の銪物組織状態を自動的に分析する超音波測定装置のプロック図を示す。

第 1 図と相違する構成要素について説明すると、球状化率算出プログラム 5 2 3 に代わって状態判定プ口グラム 5 2 3 P が設けられ、（ V / V m ) — S 変換マップ 5

3 0 に代わって（（ V / V m ) , C ) - S ' 変換マツァ

5 3 0 が設けられ、プログラムは R 0 M 5 に記憶されて M P U 9 により実行処理が行われて、その機能を果たすメィンァログラム 5 5 〇は、第 1 のモードとしての鋼音速設定モードと第 2 のモードとしての銕物組織状態分析モードとを有し、このモードに対応して他のプログラムを起動し、その実行順序を制御する。

状態判定プログラム 5 2 3 P は、銕物組織状態を判定するサブプ口グラムであり、（（ V Z V m ) , C ) - S ' 変換マップ 5 3 0 p に従う変換処理を行って、記憶域 ( V / V m ) の音速比の値と記憶域 C の炭素含有率の値とから銪物組織状態を判定する。この判定された銕物組織態は R A M 6 の記憶域 S ' に記憶される。

この ( ( V / V m ) ， C ) 一 S ' 変換マップ 5 3 〇 P は、予め実験的に求められている変換マップであり、鋼と銕物との音速比（（ V / V m ) ) と、その鏡物の炭素含有率と、に対する銕物組織状態（ S ' ) の関係を示すものである。

具体的には、先ず、なるべく同一の形状で炭素含有率の異なる多数の銕物と 1 つ以上の鋼材とを準備する。そして、これらの錡物と鋼材についての音速を超音波測定装置により測定し、これらの音速比を算出する。さらに、各々の銕物について、 J I S規格に則った又はそれに準じた直接的な方法により銕物組織状態、例えば黒鉛粒の形態が片状か芋虫状か球状か（ F C F C V , F C D ) 等を測定する。なお、この一連の破壊測定は、変動の傾向が一致するように、できるだけ同一の超音波測定装置および同一の測定者によって行われることが望ましいまた、この直接的な測定には手間がかかるので、他の複数の錡物と 1 つ以上の鋼材と超音波測定装置と測定者との別の組により、並行して、他の一連の測定を行うことにより多数の測定結果を得るとよい。

これらの多数の測定結果について、例えば、横軸に音速比（（ V Z V m ) ) を採り、縦軸に炭素含有率（ C ) を採り、直接的測定手段による錡物組織状態（ F C , F C V F C D ) をその測定時の音速比と炭素含有率とに ¾ 応する座標位置に設定する ( 第 3 図参照）。

このとき、横軸に音速比を採用すると、装置や測定者に起因する影響が除去されて、単に音速を採用した場合よりも一層確度が向上する。

なお、この設定される銕物組織状態としては、なる、ベく多数の測定結果から多数決や平均化，局所平均化回帰分析等の統計処理によつて変動成分の除去されたものを採用するのがよい。また、銕物組織状態の具体的なものとしては、硬さ係数 mや上記の黒鉛粒の形態分類（ F C , F C V , F C D 〉の他に J I S ( 日本工業規格〉の規定に則つた黒鉛球状化率を採用してょい。

この音速と炭素含有率とに基づくマツァの採用により、従来の音速のみに基づく分類では一部重なっていた各領域が、明瞭に区分けできる。さらに、これに加

F C 領域と F C V領域との中間領域の錡物組織状態までをも分類することができる（第 3 図の領域 F C ' 参照）このような構成の下で銕物組織状態を測定するには、先ずモ一ド 1 ( 鋼音速設定モード ) で鋼材の音速を一旦測定しておき、次にモド 2 ( 銕物の黒鉛球状化率測定モード ) で銕物製品を次々に処理する。

上述の例と一部重複すが詳述すると、先ず、なるベく銕物製品と同一の形状鋼材を被検体 l a として準備する。そして、メインプグラム 5 5 0 にモード 1 の処理を指示する。このモー 1 では、メインプログラム 5 5 0 によつて音速測定プグラム 5 1 が起動されて記憶域 V に鋼材の音速が得らる。そして、メインプロダラム 5 5 〇によつて起動さた鋼音速設定プログラム 5 1 れれ記の速てるロ口 mスにをド

1 が、その鋼材の音速を憶域 V m に設定する。なお、前日等に同一条件の鋼音が測定済みの場合には、この測定を省略して記憶域 V にキーボード 7 から入力した既定値の鋼音速を設定しもよい。

次に、錡物製品の 1 つ被検体 1 a とする。そして、メインプ口グラム 5 5 0 モード 2 の処理を指示する、. このモード 2 では、第 1 テツプとして、銕物被検体 1 a の炭素含有率 ( これは造時のデータの 1 つとして既知である ) がキ一ボード 7 を介して入力され、記憶域（ C ) に設定される。なおこの入力を省略すると、直前の被検体のものと同一炭含有率として処理される。続く第 2 スアツフとして、メインプログラム 5 5 0 によつて音速測定ァログラム 5 が起動されて、記憶域 V にその銕物製品の音速が得られる。それから第 3 ステップとして、メィンプログラム 5 5 〇によって起動された音速正規化プ口グラム 5 1 2 が、その銕物製品の音速（ V ) と鋼音速 ( V m ) とから速比を算出して記憶域（ V / V m ) に設定する。

引き続き第 4 ステッフ°として、状態判定プログラム 5

2 3 P が起動され、このフ°口グラム 5 2 3 p が ( ( V /

V m ) , C ) - S ' 変換マップ 5 3 0 P に従う変換処理を行って、 §d憧域 ( V / V m ) の音速比の値と記憶域（ C ) の炭素含有率の値とから対 hbするマップ位置の値を以て銕物組織状態を判定する。この判定された銕物組織状態は R A M 6 の記憶域 S に記憶される

この変換マップ 5 3 0 p に基づいて音速化と灰茶含有率とに対する緻密な区分けよって判定された信頼性のおける銕物組織状態が、測定分析の結果としてメィンプログラム 5 5 0 により C R T 8 に表示される。例ん d.

性の大きい球状黒鉛銕鉄を製造すベくその成分等を調整したものが、処理時間の遅れ等の結果として靱性の足りない C V錡鉄ゃ片状銕鉄となったことなどを（第 3 図の 5 2 0 f , 5 3 0 g の矢印参照）、確実に非破壊で検出できる。

このようにして、非破壊で容易に、 1 つの銕物についての銕物組織状態の分析が高い信頼性で行われる。

鋼材についての音速測定は一度行っておけばよいので、以後は、次々と残りの錡物製品を被検体 1 a として、それらについての銕物組織状態の分析を行うことができる。

この発明の第 3 の実施例について図面を参照して詳細に説明する。第 4 図に、超音波により錡物製被検体の音速を測定してその被検体の抗張力を自動的に算出する超音波測定装置のブロック図を示す。

これの構成は、上述した第 2 の実施例における状態判定プログラム 5 2 3 が新たな抗張力算出プログラム 5 4 0 によつて置換されたこととその関連部分を除いて、基本的には第 2 の実施例に似た構成である。

第 2 図と相違する構成要素について説明すると、抗張力算出フ。口グラム 5 4 0 は、銕物の抗張力を算出するサブフ。口グラムであり、所定の変換処理を行って、記憶域 ( V / V m ) の音速比の値と記憶域 C の炭素含有率の値し 1¾域 H B のブリネル硬さの値とから銕物の抗張力を算出する。そして、算出された銪物の抗張力は R A M 6 の記憶域び B'に §己憶される

< 」での所定の変換処理は、予め実験的に求められている算出手順であり、鋼と銕物との音速.比（（ V Z V m ) ) と、その銕物の炭素含有率（ C ) と、その錶物のブリネル硬 e ( H B ) と、に対する銕物の抗張力（ B ) の関係に基づいて、それらから銕物の抗張力（ cr B' ) を算出する手順である

この算出手順は、主として、 α ' 算出手順 5 4 0 a と

、 m 算出手順 5 4 O b と、 B'算出手順 5 4 0 c とからなる。この例では、抗張力算出プログラム 5 4 0 の一部としてそれに組み込まれており、この順に実行される a ' 算出手順 5 4 0 a は、音速比（（ V Z V m ) ) と炭素含有率（ C ) とに対する錡物組織状態（ F C D ， F C V , F C ) の閬係を示すべく定められている。

実際にこの算出手順を定めるには、先ず、なるべく同一の形状で炭素含有率の異なる多数の銪物と 1 つ以上の鋼材とを準備する。そして、これらの鏡物と鐧材についての音速を超音波測定装置により測定し、これらの音速比を算出する。さらに、各々の銕物について、 J I S 規格に則った又はそれに準じた直接的な方法により銕物組織状態、例えば黒鉛粒の形態が片状か芋虫状か球状か〈 F C , F C V , F C D ) 等をその中間状態に関しても測定する。なお、この一連の破壊測定は、変動の傾向が一致するように、できるだけ同一の超音波測定装置および同一の測定者によって行われることが望ましい。

また、この直接的な測定には手間がかかるので、他の複数の銕物と 1 つ以上の鋼材と超音波測定装置と測定者との別の組により、並行して、他の一連の測定を行うことにより多数の測定結果を得るとよい。

なお、この設定される銕物組織状態の指標値としては

、なるべく多数の測定結果から多数決や平均化，局所平均化，回帰分析等の統計処理によって変動成分の除去されたものを採用するのがよい。

この指標値算出の具体例としての《 ' 算出手順 5 4 0 a は、音速比（（ V Z V m ) ) と炭素含有率（ C ) とに基づいて、

式 o = 8 . 4 3 5 — 0 . 3 7 4 X ( C )

により密度 P を算出し、

式 f g = l . 0 9 5 — 0 1 3 9 5 X

により黒鉛面積率を算出し、

式 « ' = ( ( V / V m ) X ( 7 8 6 )

- 1 ) / f g

により α ' を算出するものである。なお、上記の 7 . 8 6 は鋼材又は銕物マトリックス（基地）の比重に相当する値である。

このようにして算出された α ' は、銕物の黒鉛粒の形態分類（ F C ， F C V ， F C D ) に基づく銕物組織状態の指標値であって、しかもその中間状態をも明瞭に示すことのできるものである（第 5 図の横軸《 ' と測定データの分布を参照）。

IT1 ' 算出手順 5 4 0 b は、指標値 α ' から硬さ係数 m ' を算出する手順である。硬さ係数 m ' は、硬さ係数 m すなわち ( 抗張力 C B Z硬さ H B ) の推定値であり、予め実験的に確認された指標値《 ' と硬さ係数 m との関係に従つて、指標値 α ' から求められる。この関係を、横軸に指標値、縦軸に硬さ係数 m を採って第 5 図に示す。第 5 図における α ' と m とには、強い相関関係が存在するので、この閲係を折れ線等で近似することが可能である。

具体例としての m ' 算出手順 5 4 0 b は、

a < 3 . 1 5 の場合は、

式 m = 0 . 3 9 2 0 - 0 . 0 5 1 2 X « '

3 . 1 5 ≤ « ' ≤ 4 . 0 0 の場合は、

式 m = 0 . 2 3 0 6

4 . 0 0 < a ' の場合は、 .

式 m = 0 . 3 0 0 0 - 0 . 0 1 7 3 X « ' により硬さ係数 m ' を算出するものである、.. この式により算出された硬さ係数 m ' は実際の硬さ係数 m のとても良い推定値である

び B '算出手順 5 4 0 c は、硬さ係数 m の定義式すなわち（ m = B U B ) に基づいて、抗張力 Β の推定値としての抗張力び Β 'を、硬さ Η Β と硬さ係数 m ' とから算出する。具体的には、式び B ' = m ' X H B により抗張力 B 'を算出する。

この硬さ係数 mは、面倒な真の黒鉛球状化率の測定を、それよりは容易な引っ張り破壊試験に基づく算出あるいは推定によって代用せんとするものである。この実施例では、実験結果に基づいてその役割が拡張され、その関係から上記の如く抗張力 σ Β 'が算出される。

このような構成の下で、銪物の抗張力を測定するには、先ず、モード 1 ( 鋼音速設定モード）で鋼材の音速を一旦測定しておき、次に、モード 2 ( 銕物の抗張力測定モード）で銕物製品を次々に処理する。

モード 1 は上述の例の全く同様なのでその詳細な説明は割愛するが、モード 1 では鋼材の音速が記憶域 V m に設定される。

次に、銕物製品の 1 つを被検体 1 a とする。そしてメィンプログラム 5 5 0 にモード 2 の処理を指示する。

このモード 2 では、第 1 ステップとして、錡物被検体 1 a の炭素含有率（これは銕造時のデータの 1 つとして既知である。）がキーボード 7 を介して入力され、記憶域（ C ) に設定される。なお、この入力を省略すると、直前の被検体のものと同一炭素含有率として処理される続く第 2 ステップとして、メインブログラム 5 5 0 によって音速測定プログラム 5 1 が起動されて、記憶域 V にその銕物製品の音速が得られる。なお、被検体 1 a が銕放し状態の場合はこのままでよいが、例えば、焼鈍が施された錡物の場合には 1 3 0 ( m / s ) を、焼準が施された銕物の場合には例えば 4 0 0 ( m / s ) を補正値として記憶域 Vの音速値に加算する。この補正により算出値の確度が一層向上する

それから第 3 ステップとして、メインプ口 7 フム 5

0 によって起動された音速正規化プログラム 5 1 2 がその銕物製品の音速（ V ) と鋼音速（ V m ) とから音速比を算出して記憶域（ V / V m ) に設定する。

引き続き第 4 ステップとして、別途硬さ試験機で測定された被検体 1 a のブリネル硬さがキーボード 7 を介して入力され、記憶域 H B に設定される。そして、抗張力算出プ口グラム 5 4 0 がメインプログラム 5 5 0 により起動される。

抗張力算出ァログラム 5 4 0 は、 ' 算出手順 5 4 0 a 、 m ' 算出手順 5 4 0 b 、び B '算出手順 5 4 ◦ c をこの順に実行して、被検体 1 a について測定された音速比 ( V / V m ) と炭素含有率（ C ) とブリネル硬さ（ H B ) とから ί几 51力を算出する。この算出された抗張力は R A M 6 の記憶域び B 'に記憶される。

第 4 ステップを詳述すると、先ず、《 ' 算出手順 5 4 0 a により音速比（ V Z V m ) と炭素含有率（ C ) とから指標 fe ' が算出される。なお、この α ' 算出に際し、 C < ( 9 . 0 4 9 5 - 7 . 1 1 8 ( V V m ) ) の場合に、

式 8 . 7 9 9 5 - 7 . 1 1 8 9 X ( V / V m ) の値により炭素含有率（ C ) を置き換えておく。上記の条件は、 m ^鉄（ F C ) の中でも特に典型的なものに該当する場合であり、この C についての補正により算出値の確度が一層向上する

次に、 ΠΊ ' 算出手順 5 4 0 b により、硬さ係数 m ' が上記の力ら算出される。そして、上記で判定済みの鼠銕鉄の場合を除いて、指標値《 ' 又は硬さ係数 m ' の値に基づいて銕物組織状態の分類が行われる。例えば、 m ' に応じて

0 . 2 7 m であれば球状黒鉛銕鉄（ F C D と判定

0 つつ ≤ m ' < 0 . 2 7 であれば芋虫状黒鉛錶鉄（ F C V ) と判定し、 m ぐ 0 . 2 2 であれば片状黒鉛銕鉄（ F C D ) と判定する。

最後に、び B '算出手順 5 4 0 c により上記の硬さ係数 m ' とブリネル硬さ（ H B ) とから抗張力（び B ' ) が算出される

このようにして算出された抗張力（び Β ' ) と、引っ張り試験により直接測定された抗張力（（7 Β ) との対応関係を第 6 図に示す。この図からも明らかなように、この超音波測定装置により算出された銕物の抗張力は、極めて高い確度を有するものである。例えば、分散に基づく推定精度は 2 . 1 5 ( k g f / mm ² ) であり、これは、鋼を用いた設計において広く使用されている鋼の焼準 . 焼鈍材における推定精度 1 . 9 3 ( k g ί / mm ² ) に匹敵し、やはり広く使用されている鋼の焼入焼戻し材における推定精度 3 · 4 1 ( k g f mm · よりも大幅に優れている

この抗張力（ σ· B ' ) が銕物組織状態（ F C D , F C V , F C ) とともに、測定分析の結果としてメインプログラム 5 5 0 により C R T 8 に表示される。

これにより、例えば、抗張力ゃ靱性の大きい球状黒鉛銕鉄を製造すべくその成分等を調整したものが、処理時間の遅れ等の結果として、抗張力が不足していることや

、 ^ 口によっては強度の足りない C V錡鉄ゃ片状錡鉄となったことなどを、確実に非破壊で検出することができる。

このようにして、非破壊で容易に、 1 つの銕物についての錡物の抗張力の測定あるいは算出が高い信頼性で行われる。

また、鋼材についての音速測定は一度行っておけばよいの以後は次々と残りの銃物製品を被検体 1 a として、それらについての錡物組織状態の分析ゃ抗張力の測定行うことができる。

の発明の第 4 の実施例について図面を参照して詳細に説明する第 7 図に、この発明の銕物の伸び率測定方法を実施する装置として、超音波により錡物製被検体の音速を測定してその被検体の伸び率を自動的に算出する超音波測定装置のブロック図を示す。

れの構成は、上述した第 3 の実施例における抗張力算出フ。口グラム 5 4 0 が新たな伸び率算出プログラム 5 4 2 によつて置換されたこととその関連部分を除いて、基本的に第 3 の実施例と同様の構成である。

第 4 図と相違する点を中心に説明すると、伸び率算出フ。口グラム 5 4 2 は、基本的な構成や位置付けは上述の抗張力算出プログラム 5 4 〇のそれとほぼ同様であり、所定の測定と所定の変換処理を行つ、錡物の伸び率を算出するサブプログラムである。しかも、その具体的な構成も、 a 算出手順 5 4 0 a. と m 出手順 5 4 Q b と。 B '算出手順 5 4 0 c とを有しれをこの順に実行するところまで同様である。ただれに加えて ε ' 算出手順 5 4 0 d を有し、最終的に伸び率を算出するという点で抗張力算出プログラム 5 4 0 と異なる。すなわち、所定の変換処瑪を行つて、記憶域（ V / V m ) の音速比の値と記憶域 C の炭素含有率の値と記憶域 H Β のブリネル硬さの値とから銪物の伸び率を算出する。この算出された鏡物の伸び率は R A M 6 の記憶域 £ に記憶される

の所定の変換処理は、予め実験的に求められている算出手順であり、鋼と錡物との音速比（（ V Ζ V m ) ) と、その銕物の炭素含有率（ C ) と、その錡物のブリネル硬さ（ H B ) と、に対する銕物の伸び率（ ε ) の関係に基づいて、それらから銕物の伸び率（ ε ' ) を算出する手順である。

この算出手順は、主として、算出手順 5 4 0 a と、 m ' 算出手順 5 4 0 b と、 B'算出手順 5 4 0 c と、 ε ' 算出手順 5 4 0 d とからなり、この順に実行されるるが、 ε ' 算出手順 5 4 0 d 以外は既に説明したので再度の説明は割愛する。

ε ，算出手順 5 4 0 d は、指標値《 ' と推定抗張力とび B 'から伸び率 e ' を算出する手順である。伸び率 ε· ' は、実際の伸び率 e の推定値であり、予め実験的に確認された指標値 α ' と抗張力び Β 'と引張試験で求められた伸び率 e との関係に従って、指標値《 ' 及びこれに基づいて算出された抗張力び B'から求められる。この関係を、横軸に指標値 α ' 、縦軸に抗張力 cr Β 'と伸び率 ε との積（び Β' Χ ε 〉を採って第 8 図に示す。第 8 図における ' と（び B ' X ε ) とには強い相閲鬨係が存在するので、この鬨係を折れ線等で近似することが可能である。具体例としての ε ' 算出手順 5 4 0 d は、

a ' < 2 . 6 8 の場合は、

式 e ' = ( 3 0 8 5 — 1 0 3 5 . 6 X

/ び B'

' ≥ 2 . 6 8 の場合は、

式 ε ' = ( 6 7 6 . 3 - 1 3 7 . 2 Χ α

/ cr Β'

により伸び率 e ' を算出するものである（単位は % ) ,. なお、この式において抗張力び B 'を上述の指標値 a に基づく式に展開すれば、容易に指標値 α ' だけに基づく伸び率 ε の算出式が得られることは明らかである。こうして算出された伸び率 ε ' は実際の伸び率 ε の良い推定値となる。

このような構成の下で、銕物の伸び率を測定するには、先ず、モード 1 ( 鋼音速設定モ一ド）で鋼材の音速を一旦測 7Ε. しておき次に、モード 2 ( 銪物の伸び率測定モード ) で銕物製品を次々に処理する。

詳細は、やはり第 3 の実施例とほぼ同様なので、重複部分の再度の説明は割愛する。第 3 の実施例と異なるのは、モ一ド 2 において、銕物の抗張力の算出に留まらず、伸び率算出プログラム 5 4 2 によって錡物の特性値の 1 つとしての伸び率が（ ε ' ) 算出され、これが測定分析の結果とされることである。

この点を詳述する。モ一ド 2 において、伸び率算出プ口グラム 5 4 2 は、抗張力算出プログラム 5 4 0 と同様にして a 算出手順 5 4 0 a、 m ' 算出手順 5 4 0 b 、 B '算出手順 5 4 0 c をこの順に実行して、被検体 1 a について測定された音速比 ( V V m ) と炭素含有率（ C ) とブリネル硬さ ( Η Β ) とから指標値 ( a ) と ί几張力（ α Β ' ) とを算出する。続けて、 ε ' 算出手順 5 4 0 d により上記の指標値（ a ' ) と抗張力 ( c? B ' ) とから伸び率（ ε ' ) が算出される。

このようにして算出された伸び率（ ε ' ) と、引張試験により直接測定された伸び率（ e ) との対応関係を第 9 図に示す。この図からも明らかなように、この超音波測定装置により算出された銕物の伸び率は、かなり高い確度を有するものである。

この伸び率 " ' ) が銕物組織状態（ F C D , F C V ， F C ) とともに、測定分折の結果としてメィンァログラム 5 5 0 により C R T 8 に表示される。

これにより、例えば、伸び率の大きい銕鉄を製造すベくその成分等を調整したものが、処理との不適合等の結果として、伸び率が不足していることなどを、確実に非破壊で検出することができる。

このようにして、非破壊で容易に、 1 つの銕物についての銕物の伸び率の測定あるいは算出が高い信頼性で行われる。

また、鋼材についての音速測定は一度行っておけばよいので、以後は、次々と残りの銪物製品を被検体 1 a として、それらについての錶物組織状態の分析や伸び率の測定を行うことができる。

この発明の第 5 の実施例について説明する。第 1 0 図に、超音波測定装置のブロック図を示す。これは、特に銅入り銪鉄に対して好適なものである。抗張力を特に高めるために 1 %前後の有意水準の銅を錢物に含有させることがあり、かかる銅入り錡鉄の場合は、上述の例の場合と実験式が多少異なり、銅含有率による修正が必要である。

これの構成は、上述した第 4 の実施例で伸び率算出プログラムにおける ε ' 算出手順が新たな ε " 算出手順によって置換されたこととその関連部分を除いて、基本的には第 4 の実施例と同様の構成である。

第 7 図との相違する点 *：中心に説明する。伸び率算出プログラム 5 4 1 は、基本的な構成や位置付けは上述の伸び率算出ァログラム 5 4 0 のそれとほぼ同様であり、所定の測定と所定の変換処理を行って錶物の伸び率を算出するサブプログラムである。ただし、測定対象の銕物が特に銅入り銪鉄であり、記憶域（ V V m ) の音速比の値と記憶域 C の炭素含有率の値と記憶域 H B のブリネル硬さの値だけからでなく、これらに銅含有率（単位は % ) をも加えたものから銪物の伸び率を算出する点で、伸び率算出プログラム 5 4 0 と相違する。この算出された銕物の伸び率は、 R A M 6 の記憶域 ε ' に記憶されるの所定の変換処理は、予め実験的に求められている算出手順であり、鋼と銕物との音速比（（ V / V m ) ) と、その銕物の炭素含有率 ( C ) と、その錢物のブリネル硬さ（ H B ) と、その錡物の銅含有率（ C u ) と、に対する銕物の伸び率 ( ε ) の関係に基づいて、それらから錡物の伸び率（ ε ' ) を算出する手順である。

の算出手順は、主として既述の α ' 算出手順 5 4

0 a と m ' 算出手順 5 4 0 b と c Β '算出手順 5 4 0 c と、新たな e " 算出手順 5 4 1 d とからなる。この例では、伸び率算出フ°口グラム 5 4 1 の一部としてそれに組み込まれており、この順に実行される。

' 算出手順 5 4 0 a と m ' 算出手順 5 4 0 b と算出手順 5 4 0 c は、再度の説明を割愛するが既述の如音速比（ ( V Ζ V m ) ) と炭素含有率（ C ) とブリネル硬さ（ H Β ) とから、それぞ ti a ' と m ' とび B 'を算出する。

" 算出手順 5 4 d は、指標値 α ' と推定抗張力び

B 'と銅含有率 ( C u ) とから、実際の伸び率 e の推定値としての伸び率 ε " を算出する手順である。伸び率 e は、指檩値 α ' と推定抗張カ B 'とから算出された上述の例の伸び率 ε ' を銅含有率（ C u ) で修正して値 ( ε ( 2 X C u ) ) を求め、この値（ ε ' / ( 2 X C u

) ) と引張試験で求められた伸び率 ε との鬨係に従つ求められる。この閲係を、横軸に値（ e ' / ( 2 X C u ) ) を採り、縦軸に伸び率 ε を採って第 1 1 図に示す。第 1 1 図における（ e ' / ( 2 X C u ) ) と ε とには、良い相関関係が存在するので、この関係を折れ線等で近似することが可能である。

具体例としての e " 算出手順 5 4 1 d は、伸び率 ε ' を指標値《 ' と抗張力 B 'とで展開して、以下の如く指標値ひ ' と抗張力 B'と銅含有率（ c u , 単位は％ ) とから求められる。

a < 2 . 6 8 の場合は、

式 e " = ( 0 . 1 6 5 X

( 3 0 8 5 - 1 0 3 5 . 6 X a ' ) ( び B' X U ) ) 十 2 . 3

2 6 8 の場合は、

式 ε = ( 0 . 1 6 5 X

( 6 7 6 . 3 - 1 3 7 . 2 X ' ) び B' X U ) ) + 2 . 3

により伸び率 e " を算出するものである ( 単位は％ ) なお、この式において抗張力 c? B'を上述の指標値 α ' に基づく式に展開すれば、容易に、指標値 a ' と銅含有率 ( C u 〉だけに基づく伸び率 e " の算出式が得られることは明らかである。

こうして算出された伸び率 e " は、銅入り銕鉄に関して、実際の伸び率 _e のかなり良い推定値となる（第 1 2 図参照）。

このような構成の下で、銕物の伸び率を測定するには、先ず、モード 1 ( 鋼音速設定モード）で鋼材の音速を一旦測定しておき、次に、モード 2 ( 銕物の伸び率測定モード〉で銕物製品を次々に処理する。細は、やはり既述の実施例とほぼ同様なので、重複部分の再度の説明は割愛する。既述の実施例と異なるのは、モード 2 において、銕物被検体 l a の炭素含有率の入力に加えて、銕物被検体 1 a の銅含有率（これも鏡造時のデータの 1 つとして既知である）がキーボード 7 を介して入力され、記憶域（ C u ) に設定されることであるなお、この入力を省略すると、直前の被検体のものと同一銅含有率として処理される。

そして、伸び率算出プログラム 5 4 1 によって算出された伸び率が R A M 6 の記憶域 £ " に記憶され、この伸び率 ( ε " ) が測定分析の結果としてメインプログラム 5 5 0 により C R T 8 に表示される。

れにより、例えば、抗張力の大きい銕鉄を製造すベく銅を入れてその成分等を調整したものが、処理との不適合等の結果として伸び率が不足していることなどを簡単に非破壊で検出することができる。

のようにして、鏡物が銅入り銕鉄であっても、非破壊で容易に、 1 つの銕物についての銕物の伸び率の測定ゃ算出が高い信頼性で行われる。

なお、上述の全ての実施例に鬨し、音速正規化のための基準値は、いわゆる銕物のマトリックス（基地）と同じ状態の鋼材についてのものが望ましいが、算出手順作成時と実測定時とで統一がとれていれば、他の金属であつてもよい。

また、音速比をベースにするのではなく音速をベースにする場合すなわち炭素含有率と硬さと音速と（又はこれらと銅含有率）に基づいて分析や算出を行う場合には音速設定プログラム 5 1 1 や音速正規化プログラム

5 1 2 等は必要がなく、上述の実施例から鋼に関する処理等を除けばよいので、その詳細な説明は割愛する。産業上の利用可能性

以上のように、この発明の超音波測定方法および超音波測定装置は、銕物について、信頼性のおける黒鉛球状化率ゃ抗張力，伸び率等の物理的特性値や状態分析値を非破壊で簡単に求めるのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 銕物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記超音波伝播速度と物理的な相関関係を有する前記被検体の物理的特性値を求める超音波測定方法において、

前記被検体内の超音波伝播速度と前記被検体に対応する所定の金属内の超音波伝播速度との速度比を得て、この速度比を速度比に関する実験式又は測定結果に基づく変換手段に従って求める物理量に変換することにより、前記被検体の前記物理的特性値を求める超音波測定方法

2 . 錡物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記超音波伝播速度と物理的な相関関係を有する前記被検体の物理的特性値を測定する超音波測定装置において、

第 1 の物理量から前記物理的特性値に相当する第 2 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量を前記物理的特性値に相当する第 2 の物理量に変換する変換手段と、鋼材を超音波測定して得られた超音波伝播速度を基準超音波伝播速度として発生する基準超音波伝播速度発生手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度と前記基準超音波伝播速度との速度比を前記第 1 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 2 の物理量を求め、これを前記物理的特性値として発生する特性値発生手段とを備え、

前記第 1 の物理量は、同一の超音波測定装置によって測定されて得られた或る銪物内の超音波伝播速度と鋼材内の超音波伝播速度との速度比であり、前記第 2 の物理量は、前記或る錡物について測定される前記物理的特性値であって、超音波測定装置以外の測定装置により直接的に測定されるものであり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記或る銪物について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量との相関関係を示す特性関数、テーブル及び処理手順の何れかを保有している超音波測定装置。

3 . 銕物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記超音波伝播速度と物理的な相鬨関係を有する前記被検体の銕物組織状態を分析する超音波測定方法において、

前記被検体の炭素含有率（又は炭素当量）と前記被検体内の超音波伝播速度とを得て、ある錶物の炭素含有率 ( 又は炭素当量）と超音波伝播速度とから記銪物組織状態に相当する分析値を得る実験式又は測定結果に基づく変換手段に従って前記被検体の炭素含有率 ( 又は炭素当量）と超音波伝播速度とに対応する前記分析値を得て、この分析値を以て前記被検体の銕物組織状態を分析する超音波測定方法。

4 . 炭素含有率（又は炭素当量）が既知である銕物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の銪物組織状態を分析する超音波測定装置において

第 1 の物理量と第 2 の物理量から前記銕物組織状態に相当する第 3 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量と第 2 の物理量を要素としてこれらを前記銕物組織状態に相当する第 3 の物理量に変換する変換手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率（又は前記炭素当量）を前記第 2 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 3 の物理量を求め、これに応じて前記銕物組織状態を判定する状態判定手段とを備え、

前記第 1 の物理量は、ある銕物内の超音波伝播速度であり、前記第 2 の物理量は、有 ϋ 己ある銪物の炭素含有率 ( 又は炭素当量）であり、前記第 3 の物理量は、前記ある銕物について測定される前記銪物組織状態であって、超音波測定装置以外の測定装置により直接的に測定されるものであり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記ある銕物について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量との相閬鬨係示す特性関数、テ一ブル及び処理手順の何れかを保有している超音波測定装置。

5 . 炭素含有率（又は炭素当量）が既知である錢物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体内の銕物組織状態を分析する超音波測定装置において、

第 1 の物理量と第 2 の物理量から前記鎊物組織状態に相当する第 3 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量と第 2 の物理量を要素としてこれらを前記銕物組織状-態に相当する第 3 の物理量に変換する変換手段と、

鋼材を超音波測定して得られた超音波伝播速度を基準超音波伝播速度として発生する基準超音波伝播速度発生手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度と (ί記基準超音波伝播速度との速度比を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率（又は前記炭素当量）を前記第 2 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 3 の物理量を求め、これに応じて前記銕物組織状態を判定する状態判定手段とを備え、前記第 1 の物理量は、同一の超音波測定装置によつ測定されて得られた或る銕物と鋼材との速度比であり、前記第 2 の物理量は、前記或る銕物の炭素含有率 ( 又は前記炭素当量）であり、前記第 3 の物理量は、前記或る銕物について測定される前記銹物組織状態であつて、超音波測定装置以外の測定装置により直接的に測定されるものであり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記ある銕物について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量との相鬨閬係を示す特性関数、テーブル及び処理手順の何れかを保有している超音波測定装置。

6 . 銕物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の抗張力を求める超音波測定方法であって

前記被検体の炭素含有率 ( 又は炭素当量）と硬さと超音波伝播速度とを得て、ある銕物の炭素含有率 ( 又は炭素当量）と硬さと超音波伝播速度とから抗張力を得る実験式又は測定結果に基づく変換手段に従つて、前記被検体の炭素含有率（又は炭素当量）と硬さと超音波伝播速度とから前記被検体の抗張力を求める超音波測定方法。

7 . 炭素含有率（又は炭素が既知である銕物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の抗張力を測定する超音波測定装置であつて、

第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量から前記抗張力に相当する第 4 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量を要素としてこれらを前記抗張力に相当する第 4 の物理量に変換する変換手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度を前記第 1 の物理量に相当するものとし刖 5己灰茶含有率（又は前記炭素当量）を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 4 の物理量を求め、これを前記抗張力の値とする抗張力算出手段とを備え、

前記第 1 の物理量は、ある銕物内の超音波伝播速度であり、前記第 2 の物理量は、前記ある錶物の炭素含有率 ( 又は炭素当量）であり、前記第 3 の物理量は、前記ある銕物の硬さであり、前記第 4 の物理量は、前記ある銕物について超音波測定装置以外の直接的な抗張力測定手段により測定された抗張力であり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記ある銕物について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量との相関関係を示す特性関数、テ一ブル及び処理手順の何れかを保有している超音波測定装置。

8 . 炭素含有率（又は炭素当量）が既知である銕物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の抗張力を測定する超音波測定装置であって、

第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量から前記抗張力に相当する第 4 の物理量を求める実験式又は第 1 の物理量と第 2 の物理量と第 3 の物理量を要素としてこれらを前記抗張力に相当する第 4 の物理量に変換する変換手段と

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度と前記基準超音波伝播速度との速度比を

1 一前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率（又は前記炭素当量）を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 4 の物理量を求め、これを前記抗張力の値とする抗張力算一 ¾c

出手段とを備え、

前記第 1 の物理量は、同一の超音波測定装置によって測定されて得られた或る錡物内の超音波伝播速度と鋼材内の超音波伝捲速度との速度比であり、前記第 2 の物理里に、 H'J §己める銕物の炭素含有率 ( 又は炭素当量）であ

0 記第 3 の物理量は、前 §己める銕物の硬さであり、前記第 4 の物理量は、前記ある錡物について超音波測定装置以外の直接的な抗張力測定手段により測定された抗張力であり、前記実験式または前記変換手段は、複数の m記める銕物について測定された前記第 1 の物理量と前 δしの物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量との相関関係を示す特性関数、テ―ブル及び処理手順の何れかを保有している超音波測定

9 . 炭素含有率（又は炭素当量）が既知である銕鉄製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の抗張力を測定する超音波測定装置であつて、

第 1 の変数を C とし第 2 の変数を R とし第 3 の変数を Η としたときに、第 1 め中間値 Ρ が式 /o = 8 . 4 3 5 - 0 . 3 7 4 X c により算出され、第 2 の中間値 f g が式 f g = 1 . 0 9 5 - 0 . 1 3 9 5 X P により算出され、第 3 の中間値 a が ' な ' = ( R - ² X ( 7 . 8 6 / ) - 1 ) により算出され、第 4 の中間値 m ' が所定の条件で選択的に適用される実験式 m = 0 . 3 9 2 0 一 0 . 0 5 1 2 X ' ， m ' = 〇 . 2 3 0 6 ， m ' = 0

. 3 0 0 0 - 0 . 0 1 7 3 x « ' のいずれかに従って算出され、求める鬨数値が式 m ' X H により算出される閲数又は前記各式と同等な式に基づくその他の変換手段と前記被検体を超音波測定して得られた鋼材内の超音波伝播速度を基準超音波伝播速度とする基準超音波伝播速度設定手段と、

入力された前記被検体の炭素含有率（又は炭素当量）を前記第 1 の変数 C の値とし、前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度と前記基準超音波伝播 ¾度との速度比を前記第 2 の変数 Rの値とし、入力された又は測定された前記被検体の硬さを前記第

3 の変数 H の値として .. 前記関数又は前記変換手段により前記被検体の抗張力を算出する抗張力算出手段と、を備える超音波測定装置

1 0 . 銕物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の伸び率を求める超音波測定方法であって、

前記被検体の炭素含有率 ( 又は炭素当量）と硬さと超音波伝播 is度とを得て、ある銕物の炭素含有率（又は炭素当量）と硬さと超音波伝播速度とから伸び率を得る実験式又は測定結果に基づく変換手段に従って、前記被検体の炭素含有率 ( 又は炭素当量）と硬さと超音波伝播速度とから前記被検体の伸び率を求める超音波測定方法 -, 1 1 · 炭素含有率（又は炭素当量）が既知である銕物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の伸び率を測定する超音波測定装置であって、

.

m記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度を前記第 1 の物理量に相当するものとし m 5己灰含有率（又は前記炭素当量）を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 4 の物理量を求め、これを前記伸び率の値とする伸び率算出手段とを備え

刖記第 1 の物理量は、ある銕物内の超音波伝播速度であり、前記第 2 の物理量は、 B'J 5己ある鎵物の炭素含有率 ( 又は炭素当量〉であり、前記第 3 の物理量は、言己ある銕物の硬さであり、前記第 4 の物理量は、舌己ある銕物について超音波装置以外の直接的な伸び率測定手段により測定された伸び率であり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記ある銕物について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量との相関関係を示す特性関数、テ一ブル及び処理手順の何れかを保有している超音波測定装置

1 2 . 炭素含有率（又は炭素当量）が既知である銕物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の伸び率を測定する超音波測定装置であって、

鋼材を超音波測定して得られた超音波伝播速度を基準

4 超音波伝播速度として発生する基準超音波伝播速度発生手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度と前記基準超音波伝播速度との速度比を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率（又は前記炭素当量）を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 4 の物理量を求め、これを前記伸び率の値とする伸び率算出手段とを備え、

前記第 1 の物理量は、同一の超音波測定 ¾5 ¾によつ " 測定されて得られた或る銕物内の超音波伝播速度と鋼材内の超音波伝播速度との速度比であり、前 aL· ^ の物理量は、前記ある銕物の炭素含有率（又は炭素当量 ) であり、前記第 3 の物理量は、前記ある銕物の硬さであり、前記第 4 の物理量は、前記ある銕物について超音波装置以外の直接的な伸び率測定手段により測定された伸び率であり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記ある銕物について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量との相関鬨係を示す特性関数、テ一ブル及び処理手順の何れかを保有している超音波測定装置。

1 3 . 炭素含有率（又は炭素当量〉が既知である銕鉄製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の伸び率を測定する超音波測定装置であって、

第 1 の変数を C とし第 2 の変数を R とし第 3 の変数を H としたときに、第 1 の中間値 P が式 P = 8 . 4 3 5 - 0 . 3 7 4 X C により算出され、第 2 の中間値 ί g が式 f g = 1 . 0 9 5 — ひ . 1 3 9 5 により算出され、第 3 の中間値 fs* ^ a = \ R - ² X ( 7 . 8 6 ,/ p ) - 1 ) / f g により算出され、第 4 の中間値 m ' が所定の条件で選択的に適用される実験式 m ' = 0 . 3 9 2 0 - 0 . 0 5 1 2 X « ' ， m ' = 0 • 2 3 0 6 , m ' = 0 . 3 0 0 0 - 0 . 0 1 7 3 X « ' の何れかに従って算出され、第 5 の中間値び B 'が式 m ' X H により算出され、求める鬨数値 £ ' が所定の条件で選択的に適用される実験式 ε ' = ( 3 0 8 5 - 1 0 3 5 • 6 X ひ ' ) . -■' B ' , ε ' = ( 6 7 6 . 3 - 1 3 7 . 2 X a ' ) / び B'の何れかに従って算出される関数又は前記各式と同等な式に基づくその他の変換手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた鋼材内の超音液伝播速度を基準超音波伝播速度とする基準超音波伝播速度設定手段と

入力された前記被検体の炭素含有率（又は炭素当量）を前記第 1 の変数 C の値とし、前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度と前記基準超音波伝播速度との速度比を前記第 2 の変数 Rの値とし、入力された又は測定された前記被検体の硬さを前記第 3 の変数 Η の値として、前記関数又は前記変換手段により前記被検体の伸び率を算出する伸び率算出手段と、を備える超音波測定装置。

1 4 . 銪物製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の伸び率を求める銕物の超音波測定方法であって前記被検体が銅入り銕鉄であり、前記被検体の銅含有率と炭素含有率（又は炭素当量）と硬さと超音波伝播速度とを得て、ある錡物の銅含有率と炭素含有率（又は炭素当量）と硬さと超音波伝播速度とから伸び率を得る実験式又は測定結果に基づく変換手段に従って、前記被検体の銅含有率と炭素含有率（又は炭素当量）と硬さと超音波伝播速度とから前記被検体の伸び率を求める超音波測定方法。

1 5 . 銅含有率および炭素含有率（又は炭素当量）が既知である銅入り銕鉄製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の伸び率を測定する超音波測定装置であつて、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率（又は前記炭素当量）を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとし前記銅含有率を前記第 4 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 5 の物理量を求め、これを前記伸び率の値とする伸び率算出手段とを備え、

前記第 1 の物理量は、或る銅入り銕鉄内の超音波伝播速度であり、前記第 2 の物理量は、前記或る銅入り銕鉄の炭素含有率（又は炭素当量）であり、前記第 3 の物理量は、前記或る銅入り錡鉄の硬さであり、 H'J 第 4 の物理量は、前記或る銅入り銕鉄の銅含有率であり、前記第 5 の物理量は、前記或る銅入り錡鉄について超音波装置以外の直接的な伸び率測定手段により測定された伸び率であり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記或る銅入り錶鉄について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量と前記第 5 の物理量との相関関係を示す特性閬数、テ一ブル及び処理手順の何れかを保有している超音波測定

1 6 . 銅含有率および炭素含有率（又は炭素当量）が既知である銅入り銕鉄製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の伸び率を測定する超音波測定装置であつて、

前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度と前記基準超音波伝播速度との速度比を前記第 1 の物理量に相当するものとし前記炭素含有率（又は前記炭素当量）を前記第 2 の物理量に相当するものとし前記被検体の硬さを前記第 3 の物理量に相当するものとし前記銅含有率を前記第 4 の物理量に相当するものとして前記実験式または前記変換手段により前記第 5 の物理量を求め、これを前記伸び率の値とする伸び率算出手段とを備え、

前記第 1 の物理量は、同一の超音波測定装置によって測定されて得られた或る銅入り銕鉄内の超音波伝播速度と鋼材内の超音波伝播速度との速度比であり、前記第 2 の物理量は、前記或る銅入り銕鉄の炭素含有率（又は炭素当量）であり、前記第 3 の物理量は、前記或る銅入り銕鉄の硬さであり、前記第 4 の物理量は、前記或る銅入り錡鉄の銅含有率であり、前記第 5 の物理量 Βϋ §己或る銅入り銕鉄について超音波装置以外の直接的な伸び率測定手段により測定された伸び率であり、前記実験式または前記変換手段は、複数の前記或る銅入り銕鉄について測定された前記第 1 の物理量と前記第 2 の物理量と前記第 3 の物理量と前記第 4 の物理量と前記第 5 の物理量0 との相関関係を示す特性関数、テープル及び処理手順の何れかを保有している超音波測定装置

1 7 . 銅含有率および炭素含有率（又は炭素当量）が既知である銅入り銪鉄製被検体内の超音波伝播速度を測定して前記被検体の伸び率を測定する超音波測定装置であ5 つ

1 の変数を C とし第 2 の変数を R とし第 3 の変数を

Η とし第 4 の変数を C u としたときに、第 1 の中間値 Ρ が式 P = 8 . 4 3 5 - 0 . 3 7 4 X C により算出され、第 2 の中間値 ί g 式： f g = 1 . 0 5 - 0 . 1 3 9 50 X Ρ により算出され、第 3 の中間値 α ' が式 a = ( R 一 ² X ( 7 . 8 6 / P ) - 1 ) f g により算出され、第

4 の中間値 m ' が所定の条件で選択的に ½用される実験式 m ' = 0 . 3 9 2 0 - 0 . 0 5 1 2 X ' , m = 0 . 2 3 0 6 , m ' = 0 . 3 0 0 0 - 0 . 0 1 7 3 X a 'δ の何れかに従つて算出され、第 5 の中間値 ΰ B 'が式 m '

X H により算出され、求める鬨数値 e " が所定の条件で選択的に適用される実験式 £ " = ( 0 . 1 6 5 X ( 3 0

8 5 - 1 0 3 5 . 6 X α ' ) / ( び B ' X C u

3 , ε " = ( 0 . 1 6 5 X ( 6 7 6 . 3 一 1 3 7 . 2 > ■ ) / ( B ' X C u ) ) 十 2 . 3 の何れかに従って算出される関数又は前記各式と同等な式に基づくその他の変換手段と、

前記被検体を超音波測定して得られた鋼材内の超音波伝播速度を基準超音波伝播速度とする基準超音波伝播速度設定手段と、

入力された前記被検体の炭素含有率（又は炭素当量）を前記第 1 の変数 C の値とし、前記被検体を超音波測定して得られた前記被検体内の超音波伝播速度と前記基準超音波伝播速度との速度比を前記第 2 の変数 Rの値とし、入力された又は測定された前記被検体の硬さを前記第 3 の変数 Hの値とし、入力された前記被検体の銅含有率を前記第 4 の変数 C u の値として、前記関数又は前記変換手段により前記被検体の伸び率を算出する伸び率算出手段と、

を備える超音波測定装置。