WO2010061969A1 - 鋼の凝固組織検出方法 - Google Patents

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福永新一
岩崎潤哉
平田剛毅
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    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20—Metals
    • G01N33/204—Structure thereof, e.g. crystal structure

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting a solidified structure of steel, and more particularly to a method for detecting a solidified structure of steel capable of revealing a solidified structure even in a low carbon steel having a carbon content of 0.01% by mass or less. is there.
  • detecting the solidification structure of the cast slab which is a steel material after casting, evaluates internal defects such as macro segregation such as crack occurrence and center segregation of the slab, and guarantees quality in the subsequent process. Important to do. In addition, it is important to judge the presence or absence of abnormalities in the casting process and casting equipment from the occurrence of these internal defects in the slab, and to correct and maintain it in an appropriate state to prevent internal defects from occurring. . Furthermore, it is important to estimate the flow state of the internal molten steel during solidification and the cooling rate of the slab from the inclination and interval of the dendritic structure called dendrites in order to optimize the operating conditions.
  • the solidified structure of the slab can be observed by polishing the sample cross section of the slab, bringing the polished surface into contact with a corrosive liquid, and revealing the solidified structure.
  • the manifestation of steel structure due to corrosion is roughly divided into two in principle.
  • the first is an electrochemical corrosion method using a potential difference caused by a solute concentration difference at each position in a sample.
  • the second is a chemical corrosion method utilizing a chemical potential difference of crystal grains depending on phases having different chemical potentials or crystal orientations on the surface.
  • the first electrochemical corrosion method is used, for example, to detect dendritic structures, internal cracks, and center segregation using concentration differences due to segregation of solute elements during solidification.
  • Examples of the second chemical corrosion method include observation of a pearlite structure using a chemical potential difference between Fe 3 C and ferrite, macro corrosion using a chemical potential difference depending on the surface orientation of coarse ferrite grains, and the like. Therefore, in order to reveal and detect the solidified structure of the slab by corrosion, it is necessary to suppress the second chemical corrosion and cause the first electrochemical corrosion.
  • Non-patent Document 1 a method of corroding a sample surface using a corrosive solution containing picric acid as a main component is generally implemented.
  • an etch print method has been proposed as a method for recording the revealed solidified structure (Patent Documents 1 to 5).
  • the etch print method is a method in which the polished surface of the sample is brought into contact with a corrosive solution to corrode the polished surface, and then the sample is washed and dried, and abrasive powder is embedded in the corrosive holes on the corroded polished surface, and the surface is transparent.
  • an adhesive tape is applied, and the abrasive powder in the corrosion holes is adhered to the transparent adhesive tape, then the tape is peeled off, and then the tape is attached to a white mount.
  • the abrasive powder embedded in the corrosion holes is transferred to the tape, and the tape is affixed on the mount, whereby a solidified structure is revealed on the mount.
  • Japanese Patent Publication No. 64-2212 JP 61-170581 A Japanese Patent Laid-Open No. 1-227943 JP-A-7-198565 JP-A-6-213786
  • Non-Patent Document 1 if the solute element concentration in the steel is not so low, solidification is in progress. Since the concentration difference due to segregation of solute elements is not small, a clear solidified structure can be revealed. On the other hand, the low solute element concentration in the steel, especially in the low carbon steel with a carbon concentration of 0.01% by mass or less, the concentration difference due to segregation of the solute element during solidification is small, so that the solidified structure is clearly revealed. It turned out to be difficult.
  • the present invention has a low solute element concentration in steel, and it has been difficult to detect a clear solidified structure by conventional steel types, particularly low carbon steel having a carbon concentration of 0.01% by mass or less. It is an object of the present invention to provide a method of revealing a solidified structure by means of this and thereby detecting the solidified structure of steel.
  • This invention is made
  • the place made into the summary is as follows. (1) It is characterized by polishing a cross section of a sample of steel slab, with the polished surface of the sample facing downward, and by immersing the polished surface of the sample in a corrosive solution within 10 mm, and corroding the polished surface.
  • the present invention polishes a cross section of a sample of a steel slab, corrodes the polished surface with the polished surface of the sample facing downward, and the immersion depth of the polished surface of the sample in the corrosive liquid is within 10 mm.
  • the corrosive liquid tank 4 is filled with the corrosive liquid 3.
  • the polished surface 2 of the sample 1 is immersed in the corrosive liquid 3. In either case, the polishing surface 2 is disposed below the liquid surface 5 of the corrosive liquid.
  • an aqueous solution containing 20 g / liter of picric acid, 5 g / liter of cupric chloride, and 20 g / liter of a surfactant can be used as a corrosive solution that reveals a solidified structure of steel.
  • a surfactant for example, a commercially available product under the trade name Rypon F can be used.
  • Specimen is cut out from the slab to detect the solidified structure.
  • polishing is performed on the cross section of the sample where the solidified structure is to be detected.
  • the polishing conditions are preferably a finished surface of about # 240 to # 1000 after flattening and rough polishing the cross section to be polished.
  • the size of the sample is preferably such that the surface to be polished and corroded (corroded surface) has a vertical width of 200 to 500 mm, a horizontal width of 300 to 2100 mm, and a thickness of 50 to 200 mm. By setting it as such a size, it is possible to reveal the solidified structure within a range in which the sample can be easily handled and using a wide surface as a corroded surface.
  • the polishing surface 2 of the sample 1 faces downward and the corrosive liquid 3 on the polishing surface 2 of the sample 1 is placed.
  • the dipping depth d is set to 10 mm or less, and the polished surface 2 is corroded.
  • a portion of the sample 1 that is more than 10 mm away from the polishing surface 2 is not attacked by the corrosive liquid 3 and is exposed on the corrosive liquid bath. This makes it possible to reveal the solidified structure by corrosion even in the case of steel types that have conventionally been difficult to detect a clear solidified structure, particularly low-carbon steel having a carbon concentration of 0.01% by mass or less.
  • the coagulated tissue can be detected.
  • the electrochemical corrosion effective for detecting the solidified structure is a corrosion using a potential difference due to a difference in solute concentration at each position in the sample, and a current loop is formed at a portion where the solute concentration is high and a portion where the solute concentration is low.
  • a solid and solid solidified structure is revealed.
  • the polished surface is corroded while ultrasonically vibrating one or both of the sample and the corrosive liquid.
  • the example shown in FIG. 1B is an example in which the sample 1 is ultrasonically vibrated by bringing the ultrasonic vibrator 6 into contact with the sample 1.
  • the polishing surface 2 of the sample is faced downward and immersed in the corrosive liquid, by applying ultrasonic vibration to one or both of the sample and the corrosive liquid, It is considered that the removal is further promoted, the corrosion easily proceeds, and the clarity of the solidified structure is further improved.
  • the same effect can be obtained by a similar method without being limited to ultrasonic vibration. It is also effective to promote the removal of waste products generated on the corroded surface by vibrating the corrosive liquid itself, or in combination with the vibration of the sample.
  • the composition of the corrosive liquid in the case of applying ultrasonic vibration is not limited to the above composition, and any corrosive liquid that acts as an electrochemical corrosive liquid using a potential difference due to a solute concentration difference at each position in the sample may be used. The same effect can be obtained.
  • an etch print method can be used.
  • the polished surface of the sample is brought into contact with a corrosive liquid to corrode the polished surface, then the sample is washed and dried, and abrasive powder is embedded in the corroded holes on the corroded polished surface, and the transparent adhesive tape is applied to the polished surface. Is applied, and the abrasive powder in the corrosion holes is adhered to the transparent adhesive tape, and then the tape is peeled off, and then the tape is attached to a white mount. The abrasive powder embedded in the corrosion holes is transferred to the tape, and the tape is affixed on the mount, so that the density of the abrasive powder transferred to the tape corresponds to the solidified structure. It is revealed in
  • the steel solidification structure detection method of the present invention can be applied to a wide range of steel components to reveal the solidification structure.
  • the present invention was applied using an ultra-low carbon steel for automobiles having a carbon concentration of 0.001 mass%, a low-carbon steel sheet for cold rolling of 0.01 mass%, and a medium carbon steel sheet for thick plates of 0.1 mass%.
  • the size of the sample cut out from the slab was the full height in the slab, the half width in the width direction, and the thickness was 50 mm or 100 mm.
  • the corroded surface was in the range of 250 mm in length and 500 to 700 mm in width.
  • aqueous solution containing 20 g / liter of picric acid, 5 g / liter of cupric chloride and 20 g / liter of surfactant was used.
  • surfactant a commercial product under the trade name Raipon F was used.
  • the temperature of the corrosive liquid was 25 ° C., and the corrosion time was 60 minutes.
  • Etch printing was used as a method for recording the solidified structure after corrosion.
  • the polished surface of the sample is brought into contact with a corrosive liquid to corrode the polished surface, and then the sample is washed and dried, and polishing powder is embedded in the corrosive holes of the corroded polished surface, and the transparent adhesive tape is applied to the polished surface. Is applied, and the abrasive powder in the corrosion holes is adhered to the transparent adhesive tape, and then the tape is peeled off, and then the tape is attached to a white mount.
  • Table 1 shows the test conditions and evaluation results.
  • the polishing surface 2 of the sample 1 When the polishing surface 2 of the sample 1 is brought into contact with the corrosive liquid 3, as shown in FIG. 1 (a), the polishing surface 2 of the sample 1 faces downward and the polishing surface 2 of the sample 1 is used.
  • the polishing surface 2 was corroded by setting the immersion depth d to 5 mm or 10 mm.
  • the entire sample 1 is immersed in the corrosive liquid 3, or the immersion depth d of the polished surface 2 of the sample in the corrosive liquid 3 is 15 to 50 mm. did.
  • the direction of the polished surface of the sample in the comparative example was both upward and downward.
  • the ultrasonic vibrator 6 having a frequency of 40 kHz and 100 W was brought into contact with the upper surface of the corroded sample 1 to vibrate the sample 1 ultrasonically.
  • Comparative Examples 1 to 3 in which the entire corroded surface is faced upward and immersed in the corrosive liquid, and Comparative Examples in which the corroded surface is faced downward and immersed in the corrosive liquid have an immersion depth of more than 10 mm.
  • Comparative Examples 10 to 12 in which 4 to 9 and the entire sample were immersed in a corrosive solution, the solidified structure after corrosion was unclear.
  • the carbon concentration was relatively large due to solidification segregation and the carbon concentration was 0.1% by mass, center segregation could be detected to some extent clearly, but in Comparative Examples 3, 9, and 12, the internal cracks and the inclination of the dendritic structure Although the interval was confirmed, it was unclear.
  • Comparative Example 6 where the immersion depth was 15 mm, although a slight improvement tendency was recognized, it was not sufficient. Further, when the carbon concentration having a relatively small solute concentration difference due to solidification segregation is 0.01% by mass or 0.001% by mass, Comparative Examples 4 and 5 in which the immersion depth is 15 mm as in the case of 0.1% by mass. However, as shown in Comparative Examples 1, 2, 7, 8, 10, and 11, the existence itself cannot be identified from the inclination and interval of the dendritic structure, internal cracks, and center segregation. It was.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed without changing the gist of the present invention. For example, some or all of the above-described embodiments and modifications are possible.
  • the method of detecting the solidification structure of steel of the present invention by combining the above is also included in the scope of the right of the present invention.
  • the present invention is a steel type in which the concentration difference due to segregation of solute elements during solidification, in which the solidification structure is difficult to detect by a simple process, in particular, the carbon concentration is 0.01% by mass or less. Since the solidification structure of low carbon steel can be detected clearly, it is extremely useful in industry.

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Abstract

　鋼鋳片の試料の断面を研磨し、試料１の研磨面２を下向きにして、かつ、試料の研磨面２の腐食液３ への浸漬深さｄを１０ｍｍ以内として、研磨面２を腐食することを特徴とする鋼の凝固組織検出方法で ある。好ましくは試料と腐食液の一方又は両方を超音波振動させながら研磨面を腐食する。試料の研磨 面（腐食面）を含む試料の一部のみを腐食液中に浸漬して腐食を行うことにより、従来は凝固組織の顕 出が困難であった鋼種、特に炭素濃度が０．０１質量％以下の低炭素鋼についても、凝固組織を顕出で きる。

Description

鋼の凝固組織検出方法
　本発明は、鋼の凝固組織検出方法に関するものであり、特に炭素含有量が０．０１質量％以下の低炭素鋼においても凝固組織を顕出することのできる鋼の凝固組織検出方法に関するものである。
　鋼の製造工程において、鋳造後の鋼材である鋳片の凝固組織を検出することは、鋳片の割れ発生状況や中心偏析などのマクロ偏析等の内部欠陥を評価し後工程への品質保証を行う上で重要である。また、鋳片におけるこれらの内部欠陥の発生状況から、鋳造工程及び鋳造装置の異常の有無を判断し、適正な状態に修正、整備し、内部欠陥の発生を未然に防止する上でも重要である。さらに、デンドライトと呼ばれている樹枝状組織の傾きや間隔から凝固中の内部溶鋼の流動状況や鋳片の冷却速度を推定することは、操業条件の適正化を行う上で重要である。
　鋳片の凝固組織は、鋳片の試料断面を研磨した上で、研磨面を腐食液に接触させ、凝固組織を顕出させることによって観察可能となる。腐食による鋼材組織の顕在化は、原理上二つに大別される。第１は、試料中の各位置による溶質濃度差に起因する電位差を利用した電気化学的腐食法である。第２は、化学ポテンシャルの異なる相や表面の結晶方位による結晶粒の化学ポテンシャル差を利用した化学的腐食方法である。第１の電気化学的腐食方法は、例えば、凝固中の溶質元素の偏析による濃度差を利用して樹枝状組織や内部割れ、中心偏析の検出に用いられている。第２の化学的腐食方法には、Ｆｅ３Ｃとフェライトとの化学的ポテンシャル差を利用したパーライト組織の観察や粗大フェライト粒の表面方位による化学ポテンシャル差を利用したマクロ腐食等がある。従って、鋳片の凝固組織を腐食によって顕在化し検出するためには、上記第２の化学的腐食を抑制し、第１の電気化学的腐食を生じさせる必要がある。
　鋳片の凝固組織を顕出する方法として、ピクリン酸を主成分とする腐食液等を用いて、試料表面を腐食する方法が一般に実施されている（非特許文献１）。また、顕出された凝固組織を記録する方法として、エッチプリント法が提案されている（特許文献１~５）。エッチプリント法とは、試料の研磨面を腐食液に接触させて研磨面を腐食した後、試料を洗浄、乾燥し、腐食した研磨面表面の腐食孔に研磨粉を埋め込み、研磨面表面に透明粘着テープを貼り、透明粘着テープに腐食孔中の研磨粉を粘着せしめた後、テープをはがし、次いでテープを白色の台紙上に貼りつける方法である。腐食孔中に埋め込まれた研磨粉がテープに転写され、テープを台紙上に貼りつけることによって凝固組織が台紙上に顕出される。
特公昭６４−２２１２号公報 特開昭６１−１７０５８１号公報 特開平１−２２７９４３号公報 特開平７−１９８５６５号公報 特開平６−２１３７８６号公報
日本鉄鋼協会編、第３版鉄鋼便覧Ｉ基礎編、第２０５頁
　非特許文献１に記載の、ピクリン酸を主成分とする腐食液を用いて鋳片の凝固組織を顕出する方法については、鋼中の溶質元素濃度がさほど低くない鋼種であれば、凝固中の溶質元素の偏析による濃度差が小さくないので、明瞭な凝固組織を顕出することができる。それに対し、鋼中の溶質元素濃度が低く、特に炭素濃度が０．０１質量％以下の低炭素鋼においては、凝固中の溶質元素の偏析による濃度差も小さくなるので、明瞭に凝固組織を顕出させることが困難であることがわかった。
　本発明は、鋼中の溶質元素濃度が低く、従来であれば明瞭な凝固組織を検出することが困難であった鋼種、特に炭素濃度が０．０１質量％以下の低炭素鋼についても、腐食で凝固組織を顕出し、それによって鋼の凝固組織を検出する方法を提供することを目的とする。
　従来、凝固組織を顕出するために試料の研磨面を腐食するに際しては、試料の全体を腐食液中に浸漬することが行われていた。それに対し、試料の研磨面（腐食面）を含む試料の一部のみを腐食液中に浸漬して腐食を行うことにより、従来は凝固組織の顕出が困難であった鋼種、特に炭素濃度が０．０１質量％以下の低炭素鋼についても、凝固組織を顕出できることが明らかになった。この場合、腐食面を下にして腐食液に浸漬することとなる。
　本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）鋼鋳片の試料の断面を研磨し、試料の研磨面を下向きにして、かつ、試料の研磨面の腐食液への浸漬深さを１０ｍｍ以内として、研磨面を腐食することを特徴とする鋼の凝固組織検出方法。
（２）試料と腐食液の一方又は両方を超音波振動させながら研磨面を腐食することを特徴とする上記（１）に記載の鋼の凝固組織検出方法。
（３）試料の研磨面を腐食液に接触させて研磨面を腐食した後、試料を洗浄、乾燥し、腐食した研磨面表面の腐食孔に研磨粉を埋め込み、研磨面表面に透明粘着テープを貼り、透明粘着テープに腐食孔中の研磨粉を粘着せしめた後、テープをはがし、次いでテープを台紙上に貼りつけることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の鋼の凝固組織検出方法。
（４）鋼鋳片の炭素含有量が０．０１質量％以下であることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の鋼の凝固組織検出方法。
（５）前記試料の大きさは、腐食面の縦幅２００~５００ｍｍ、横幅３００~２１００ｍｍ、厚さ５０~２００ｍｍであることを特徴とする上記（１）~（４）のいずれかに記載の鋼の凝固組織検出方法。
　本発明は、鋼鋳片の試料の断面を研磨し、試料の研磨面を下向きにして、かつ、試料の研磨面の腐食液への浸漬深さを１０ｍｍ以内として、研磨面を腐食することにより、従来であれば明瞭な凝固組織を検出することが困難であった鋼種、特に炭素濃度が０．０１質量％以下の低炭素鋼についても、腐食で凝固組織を顕出し、それによって鋼の凝固組織を検出することが可能となる。
腐食液への試料の浸漬状況を示す図であり、（ａ）は研磨面を下向きにして試料の一部のみを浸漬させた例、（ｂ）はさらに超音波振動子を接触させた例、（ｃ）は研磨面を下向きにして試料の全体を浸漬させた例、（ｄ）は研磨面を上にして試料の全体を浸漬させた例である。
　図１に示すように、腐食液槽４に腐食液３を満たす。試料１の研磨面２を腐食液３に浸漬させる。いずれの場合も、研磨面２を腐食液の液面５よりも下方に配置する。
　鋼の凝固組織を顕出する腐食液として、例えばピクリン酸を２０ｇ／リットル、塩化第ＩＩ銅を５ｇ／リットル、界面活性剤を２０ｇ／リットル含有する水溶液を用いることができる。界面活性剤としては、例えば商品名ライポンＦの市販品を用いることができる。
　凝固組織を検出しようとする鋳片から試料を切り出す。次いで、試料のうち凝固組織を検出したい断面について研磨を行う。研磨条件は、研磨する断面を平削、粗研磨した後、♯２４０~♯１０００程度の仕上げ面とするとよい。試料の大きさは、研磨して腐食させる面（腐食面）を縦幅２００~５００ｍｍ、横幅３００~２１００ｍｍ程度とし、厚みを５０~２００ｍｍの範囲とすると良い。このような大きさとすることにより、試料の取り扱いが容易な範囲内であって、なおかつ広い面を腐食面として凝固組織を顕出することが可能となる。
　本発明においては、鋼鋳片の試料の断面を研磨した後、図１（ａ）に示すように、試料１の研磨面２を下向きにして、かつ、試料１の研磨面２の腐食液３への浸漬深さｄを１０ｍｍ以内として、研磨面２を腐食することを特徴とする。試料１のうち、研磨面２から１０ｍｍを超えて離れた部分については、腐食液３に侵食せず、腐食液浴の上に露出させることになる。これにより、従来であれば明瞭な凝固組織を検出することが困難であった鋼種、特に炭素濃度が０．０１質量％以下の低炭素鋼についても、腐食で凝固組織を顕出し、それによって鋼の凝固組織を検出することができる。
　上記のように研磨面２（腐食面）を下向きにし、腐食液３への浸漬深さｄを１０ｍｍ以内として腐食するとことで、腐食面２に優先して電流ループが形成されるのに加えて、腐食によって腐食面に生成した老廃物が除去されやすくなり腐食能の高い腐食液が腐食面に供給され、凝固組織の明瞭度が向上したものと考えられる。一方、腐食液３への浸漬深さｄについては、本発明者らの実験結果では、腐食液への浸漬深さｄが１０ｍｍを超えると凝固組織の明瞭度が低下しはじめた。この理由は、下向きの該腐食面と側面との間で形成される電流ループの寄与が大きくなり、該腐食面の凝固組織の明瞭度が劣化したものと推定される。
　本発明が対象とする鋼の凝固組織検出方法においては、試料中の各位置による溶質濃度差による電位差を利用した電気化学的腐食が効率的に促進される。その理由は、凝固組織検出に有効な電気化学的腐食は、試料中の各位置による溶質濃度差による電位差を利用した腐食であり、溶質濃度の高い部分と低い部分で電流ループを形成するような局部的な電池反応が生じると濃淡のはっきりした凝固組織が顕出される。
　このとき、従来のように試料の全体を腐食液に浸漬する場合（図１（ｃ）（ｄ））には、凝固組織を顕出させたい面（腐食面）以外も導通状態にあると腐食面以外にも電流が流れるため、肝心の腐食面において凝固組織の濃淡がぼやけることになる。
　一方、本発明の鋼の凝固組織検出方法においては、主に凝固組織を顕出させたい面のみを腐食液に浸漬し、凝固組織を顕出させたい面のみでの局部電池反応すなわち電気化学的腐食を効率的に促進するため、凝固中の溶質元素の偏析による濃度差が比較的小さな鋼種とくに炭素濃度が０．０１質量％以下の低炭素鋼のように、従来凝固組織の顕出が困難であった鋼種でも明瞭な凝固組織を顕出させ得ることになる。
　上記本発明の鋼の凝固組織検出方法においては、前記試料と腐食液の一方又は両方を超音波振動させながら研磨面を腐食することとするとより好ましい。図１（ｂ）に示す例は、試料１に超音波振動子６を接触させることによって試料１を超音波振動させている例である。本発明では試料の研磨面２を下向きにして腐食液に浸漬しているので、試料と腐食液の一方又は両方に超音波振動を付与することで、前記腐食によって腐食面に生成した老廃物の除去がさらに促進され、腐食が進み易くなり凝固組織の明瞭度がさらに向上したものと考えられる。試料を振動させる目的は、前記したように腐食で生じた老廃物の除去促進であるので、超音波振動に限定されず類似の方法でも同様の効果が得られる。また、腐食液自体を振動させ腐食面に生成した老廃物の除去を促進することや試料の振動と組み合わせることも同様に有効である。超音波振動を付与する場合の腐食液の組成についても、前記組成に限定されるものでなく試料中の各位置による溶質濃度差による電位差を利用した電気化学的腐食液として作用する腐食液であれば同様の効果が得られる。
　腐食面に凝固組織を顕出させた後、凝固組織を記録する。腐食によって凝固組織を顕出させた腐食面を直接写真撮影することとしても良い。より好ましくは、エッチプリント法を用いることができる。この方法は、試料の研磨面を腐食液に接触させて研磨面を腐食した後、試料を洗浄、乾燥し、腐食した研磨面表面の腐食孔に研磨粉を埋め込み、研磨面表面に透明粘着テープを貼り、透明粘着テープに腐食孔中の研磨粉を粘着せしめた後、テープをはがし、次いでテープを白色の台紙上に貼りつける方法である。腐食孔中に埋め込まれた研磨粉がテープに転写され、テープを台紙上に貼りつけることによって、テープに転写された研磨粉の濃淡が凝固組織に対応することとなり、その結果凝固組織が台紙上に顕出される。
　本発明の鋼の凝固組織の検出方法は、広い範囲の鋼成分について適用し、凝固組織を顕出させることができる。特に、従来の方法では凝固組織を顕出させることが困難であった成分系、即ち炭素含有量が０．０１質量％以下の低炭素鋼についても、本発明を用いて凝固組織の検出を行うことができるので好ましい。
　炭素濃度が０．００１質量％の自動車用極低炭素鋼、０．０１質量％の冷延用低炭素鋼板および０．１質量％の厚板用中炭素鋼板を用い、本発明を適用した。鋳片から切り出す試料の大きさは、鋳片の高さ方向全高さと、幅方向は半幅とし、厚さを５０ｍｍ、または１００ｍｍとした。その結果、腐食面が縦幅２５０ｍｍ、横幅５００~７００ｍｍの範囲となった。
　腐食液として、ピクリン酸を２０ｇ／リットル、塩化第ＩＩ銅を５ｇ／リットル、界面活性剤を２０ｇ／リットル含有する水溶液を用いた。界面活性剤としては、商品名ライポンＦの市販品を用いた。腐食液の温度は２５℃、腐食時間は６０分とした。
　腐食後の凝固組織の記録方法として、エッチプリント法を用いた。この方法は、試料の研磨面を腐食液に接触させて研磨面を腐食した後、試料を洗浄、乾燥し、腐食した研磨面表面の腐食孔に研磨粉を埋め込み、研磨面表面に透明粘着テープを貼り、透明粘着テープに腐食孔中の研磨粉を粘着せしめた後、テープをはがし、次いでテープを白色の台紙上に貼りつける方法である。
　試験条件、評価結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　試料１の研磨面２を腐食液３に接触させるに際し、本発明例については、図１（ａ）に示すように、試料１の研磨面２を下向きにして、かつ、試料１の研磨面２の腐食液３への浸漬深さｄを５ｍｍ又は１０ｍｍとして、研磨面２を腐食した。比較例については、図１（ｃ）（ｄ）に示すように試料１の全体を腐食液３に浸漬し、あるいは試料の研磨面２の腐食液３への浸漬深さｄを１５~５０ｍｍとした。比較例における試料の研磨面の向きは上向きと下向きの両方を行った。
　超音波振動を付与する水準においては、図１（ｂ）に示すように腐食中の試料１の上面に４０ｋＨｚ、１００Ｗの超音波振動子６を接触させ、試料１を超音波振動させた。
　凝固組織を検出するに際し、中心偏析、内部割れ、樹枝状組織について検出を行った。各々、◎：極めて明瞭、○：明瞭、△：存在は確認できるが不明瞭、×：存在自体識別不可として評価した。凝固組織の検出程度は、中心偏析→内部割れ→樹枝状組織の順に難しくなる。
　図１（ｄ）に示すように腐食面を上向きにして全体を腐食液に浸漬した比較例１~３、および腐食面を下向きして腐食液に浸漬したが浸漬深さが１０ｍｍ超の比較例４~９及び試料全体を腐食液に浸漬した比較例１０~１２（図１（ｃ））は、腐食後の凝固組織が不明瞭であった。元々凝固偏析による溶質濃度差が比較的大きな炭素濃度が０．１質量％の場合、中心偏析はある程度明瞭に検出できたが、比較例３，９，１２では内部割れや樹枝状組織の傾きや間隔は存在は確認できるが不明瞭であった。ただし、浸漬深さが１５ｍｍの比較例６では若干改善される傾向が認められたものの十分ではなかった。また、凝固偏析による溶質濃度差が比較的小さな炭素濃度が０．０１質量％や０．００１質量％の場合、０．１質量％の場合と同様に浸漬深さが１５ｍｍの比較例４，５では若干改善される傾向が認められたものの、比較例１，２，７，８，１０，１１に示すように、樹枝状組織の傾きや間隔、内部割れ、中心偏析とも存在自体を識別できなかった。
　一方、図１（ａ）に示すように腐食面２を下向きにして腐食液３への浸漬深さｄを１０ｍｍ以下とした本発明例１~１２では、凝固偏析による溶質濃度差が比較的小さな炭素濃度が０．０１質量％や０．００１質量％の場合でも樹枝状組織の傾きや間隔、内部割れ、中心偏析の存在を確認できるレベル以上に改善された。とくに、図１（ｂ）に示すように浸漬深さ５ｍｍとして超音波振動を付与した本発明例７，８では、内部割れ、中心偏析を明瞭に判別できるレベルまで改善した。また、元々凝固偏析による溶質濃度差が比較的大きな炭素濃度が０．１質量％の場合も同様に改善し、浸漬深さ５ｍｍとして超音波振動を付与した本発明例９では樹枝状組織の傾きや間隔、内部割れ、中心偏析とも極めて明瞭に判別できるようになった。
　本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の鋼の凝固組織の検出方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
　以上述べたように、本発明は、簡単な処理で、凝固組織の検出が困難であった凝固中の溶質元素の偏析による濃度差が比較的小さな鋼種とくに炭素濃度が０．０１質量％以下の低炭素鋼の凝固組織を明瞭に検出できるため、産業上極めて有用である。
　１　試料
　２　研磨面（腐食面）
　３　腐食液
　４　腐食液槽
　５　液面
　６　超音波振動子
　ｄ　浸漬深さ

Claims (5)

  1. 　鋼鋳片の試料の断面を研磨し、試料の研磨面を下向きにして、かつ、試料の研磨面の腐食液への浸漬深さを１０ｍｍ以内として、研磨面を腐食することを特徴とする鋼の凝固組織検出方法。
  2. 　前記試料と腐食液の一方又は両方を超音波振動させながら研磨面を腐食することを特徴とする請求項１に記載の鋼の凝固組織検出方法。
  3. 　試料の研磨面を腐食液に接触させて研磨面を腐食した後、試料を洗浄、乾燥し、腐食した研磨面表面の腐食孔に研磨粉を埋め込み、研磨面表面に透明粘着テープを貼り、透明粘着テープに腐食孔中の研磨粉を粘着せしめた後、テープをはがし、次いでテープを台紙上に貼りつけることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼の凝固組織検出方法。
  4. 　鋼鋳片の炭素含有量が０．０１質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鋼の凝固組織検出方法。
  5. 　前記試料の大きさは、腐食面の縦幅２００~５００ｍｍ、横幅３００~２１００ｍｍ、厚さ５０~２００ｍｍであることを特徴とする請求項１~４のいずれかに記載の鋼の凝固組織検出方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102284685A (zh) * 2010-06-18 2011-12-21 中国科学院金属研究所 一种70t级至600t级钢锭质量与组织、性能解剖检验方法
CN115452693A (zh) * 2022-10-11 2022-12-09 宜特(昆山)检测技术服务有限公司 磷青铜腐蚀性检测试剂及检测方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101235610B1 (ko) 2010-10-28 2013-02-21 현대제철 주식회사 금속 내 후크 조직 분석 방법과 이를 위한 에칭액 조성물
JP5743717B2 (ja) * 2011-05-31 2015-07-01 新日鐵住金株式会社 鋼の凝固組織の検出方法
KR101778431B1 (ko) 2016-03-17 2017-09-14 주식회사 포스코 금속조직 현출감지장치 및 금속조직 현출시점 판단방법
KR102120394B1 (ko) * 2018-06-25 2020-06-09 현대위아(주) 스테인리스강의 결정입도 현출용 조성물 및 이를 이용한 결정입도 현출방법
JP7610226B2 (ja) * 2022-03-30 2025-01-08 福島県 エッチング処理方法及びエッチング処理装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06172958A (ja) * 1991-07-09 1994-06-21 Air Prod And Chem Inc 基板の耐食耐摩耗性の改善法
JP2004250753A (ja) * 2003-02-20 2004-09-09 Nippon Steel Corp 電解銅箔製造用カソード電極に用いるチタン合金及びその製造方法
JP2005030846A (ja) * 2003-07-10 2005-02-03 Sumitomo Chem Co Ltd クリープボイドの検出方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06172958A (ja) * 1991-07-09 1994-06-21 Air Prod And Chem Inc 基板の耐食耐摩耗性の改善法
JP2004250753A (ja) * 2003-02-20 2004-09-09 Nippon Steel Corp 電解銅箔製造用カソード電極に用いるチタン合金及びその製造方法
JP2005030846A (ja) * 2003-07-10 2005-02-03 Sumitomo Chem Co Ltd クリープボイドの検出方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHIN'YA KITAMURA: "Tei S-ko Oyobi Ca Tenkako no Chushin Henseki Kensaho (Henseki Etch Print-ho) no Kaihatsu", TETSU TO HAGANE, vol. 68, no. 4, 5 March 1982 (1982-03-05), pages S217 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102284685A (zh) * 2010-06-18 2011-12-21 中国科学院金属研究所 一种70t级至600t级钢锭质量与组织、性能解剖检验方法
CN102284685B (zh) * 2010-06-18 2013-04-10 中国科学院金属研究所 一种70t级至600t级钢锭质量与组织、性能解剖检验方法
CN115452693A (zh) * 2022-10-11 2022-12-09 宜特(昆山)检测技术服务有限公司 磷青铜腐蚀性检测试剂及检测方法

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