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公開番号2025150320
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024051139
出願日2024-03-27
発明の名称介在物評価方法
出願人大同特殊鋼株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 3/08 20060101AFI20251002BHJP(測定;試験)
要約【課題】試験片における観察面を大きくすることができるため、所望の鋼材に含まれる疲労破壊の原因となる非金属介在物の大きさ、種類を、短時間かつ低コストで正確に計測することができる、介在物評価方法の提供。
【解決手段】内部硬さが400HV超かつ表層硬さが250～400HVである前駆体金属片に水素を侵入させてなる試験片に対して引張試験を行うことで、侵入した水素の影響を受けた非金属介在物を起点とした破壊を発生させ、その破壊起点となった前記非金属介在物の寸法の測定および/または種類の同定を行う介在物評価方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内部硬さが４００ＨＶ超かつ表層硬さが２５０～４００ＨＶである前駆体金属片に水素を侵入させてなる試験片に対して引張試験を行うことで、侵入した水素の影響を受けた非金属介在物を起点とした破壊を発生させ、その破壊起点となった前記非金属介在物の寸法の測定および／または種類の同定を行う介在物評価方法。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
前記試験片に含まれる水素量が０．５０～６．００ｐｐｍである、請求項１に記載の介在物評価方法。
【請求項３】
前記前駆体金属片は、熱処理前鋼片を熱処理した後、その表面を厚さ方向にαｍｍ、除去して得られるものであり、
前記熱処理前鋼片は試験用鋼材を、その表面を厚さ方向にβｍｍ、除去して得られるものであり、
前記試験片における観察面の面積は、それよりもα＋βｍｍの厚さ分だけ広い前記試験用鋼材の断面の面積の６２％以上である、請求項１または２に記載の介在物評価方法。
【請求項４】
前記試験片における評価部の断面直径が１０ｍｍ超である、請求項１または２に記載の介在物評価方法。
【請求項５】
前記前駆体金属片を負極とし、白金電極を陽極とし、濃度０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上のクエン酸ナトリウム緩衝液を用いて電解水素チャージング法を行うことで、前記前駆体金属片に水素を侵入させる、請求項１または２に記載の介在物評価方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は介在物評価方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、いくつかの介在物評価方法が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、評価対象の鋼材から危険体積４００ｍｍ
3
以上の試験片を複数本採取し、これらの試験片に水素をチャージした後、次いで各試験片に超音波振動による応力を負荷して試験片を破断させ、破断された各試験片の破面の破壊起点である非金属介在物の直径を測定する手順で行なわれる、超音波疲労試験による鋼材中の最大介在物径の予測のための、破壊起点である非金属介在物の直径の測定方法が記載されている。
【０００４】
例えば特許文献２には、水素を侵入させた金属材料製の試験片に対して引張試験を行い、前記水素の影響を受けた非金属介在物を起点とする破壊を前記試験片に生じさせた後に、前記試験片の危険体積中に存在する前記破壊の起点となった非金属介在物の種類を同定するとともに寸法を測定して、その非金属介在物の寸法の分布関数を求め、この分布関数により前記金属材料の清浄度を評価することを特徴とする介在物評価方法が記載されている。
【０００５】
例えば非特許文献１には超音波疲労試験方法について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－６０４２８号公報
特開２０１０－２１７０７６号公報
【非特許文献】
【０００７】
古谷佳之、日本機械学会論文集 A編、(2007)、73、pp.957-964
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
介在物の評価方法として、例えばＪＩＳＧ０５５５（付属書１）の点算法があるが、この方法は試験片の（２次元）断面の光学顕微鏡観察による方法であるため、鋼材体積中（３次元中）に含まれる最大介在物を評価することは難しい。また、観察できる視野数は工数による制限があるため、例えば、ばね鋼のように清浄度が高く、大型の介在物の存在頻度が低い場合には、特に評価精度が不足する可能性がある。
【０００９】
超音波疲労試験方法（例えば非特許文献１）による方法は、評価体積は点算方法よりは大きくなるものの、超音波疲労試験機の超音波出力の限界から、水素チャージする等の工夫を凝らしても（特許文献１）８００ｍｍ
3
程度であり、十分に大きいとは言えない。また、超音波疲労試験は、試験片の共振周波数を装置の加振周波数（多くは２０ｋＨｚ）に一致させる必要があるため、試験部分の直径は共振のための重りとなる部分が必要となり、材料の表面近傍を評価できない。
【００１０】
そこで、近年は水素を侵入させた金属材料製の試験片に対して引張試験を行い、前記水素の影響を受けた非金属介在物を起点とする破壊を前記試験片に生じさせた後に、前記試験片の危険体積中に存在する前記破壊の起点となった非金属介在物の種類を同定するとともに寸法を測定して、その非金属介在物の寸法の分布関数を求め、この分布関数により前記金属材料の清浄度を評価することを特徴とする介在物評価方法（特許文献２）がある。
しかし、この方法は試験荷重の制約は少ないものの、鋼塊断面全面の評価を考え、圧延材から試験片を製造しようとすると、試験片を太くする必要があり、それによる水素チャージ時間の延長と、電解液による腐食に由来する表面粗さの悪化から、圧延加工前における鋼塊の表面近傍にあたる部分の評価は実施困難である。
（【００１１】以降は省略されています）

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