JP2009092652A - Method for evaluating remaining life of metal material and method for evaluating deformation - Google Patents
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Abstract
【課題】材料寿命及び変形量を広範囲にわたり、高精度で安定して評価可能な金属材料の余寿命評価方法及び変形量評価方法を提供する。
【解決手段】試験材料の材料寿命の進行度に対する結晶方位分布を結晶方位分布計測手段が計測し、結晶方位分布を結晶方位分布定量化手段が定量化して、定量化した結晶方位分布と材料寿命の進行度との関係を表す第1のマスターカーブをマスターカーブ導出手段が導出してデータベースに格納する。続いて、試験材料と同じ材料からなる、余寿命評価を行う調査材料の結晶方位分布を結晶方位分布計測手段が計測し、結晶方位分布を結晶方位分布定量化手段が定量化する。続いて、データベースに格納した第1のマスターカーブのデータを余寿命判定手段が読み出して、第1のマスターカーブに、定量化した調査材料の結晶方位分布を当てはめて、調査材料の余寿命を判定する。
【選択図】図3The present invention provides a remaining life evaluation method and a deformation amount evaluation method for a metal material that can stably and accurately evaluate a material life and a deformation amount over a wide range.
The crystal orientation distribution measuring means measures the crystal orientation distribution with respect to the progress of material life of the test material, the crystal orientation distribution is quantified by the crystal orientation distribution quantifying means, and the quantified crystal orientation distribution and material life are measured. The first master curve representing the relationship with the degree of progress is derived by the master curve deriving means and stored in the database. Subsequently, the crystal orientation distribution measuring means measures the crystal orientation distribution of the investigation material that is made of the same material as the test material and performs the remaining life evaluation, and the crystal orientation distribution quantifying means quantifies the crystal orientation distribution. Subsequently, the data on the first master curve stored in the database is read by the remaining life determination means, and the quantified crystal orientation distribution of the survey material is applied to the first master curve to determine the remaining life of the survey material. To do.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、例えばガスタービンなどの機器部品を構成する金属材料の余寿命を評価する余寿命評価方法、変形量を評価する変形量評価方法に関する。 The present invention relates to a remaining life evaluation method for evaluating a remaining life of a metal material constituting an equipment component such as a gas turbine, for example, and a deformation amount evaluation method for evaluating a deformation amount.
従来、ガスタービンなどの機器部品を構成する金属材料としては、耐熱鋼やNi基耐熱合金などが用いられている。このような金属材料の余寿命を評価する方法としては、例えば、クリープ過程で生成する粒界上のボイドを評価するAパラメータ法、析出物の形態変化から余寿命を評価する金属組織学的手法、機器部品の一部からクリープ試験片を採取してクリープ試験を行い評価する機械試験法、材料の硬さの変化から評価する硬さ法、電気抵抗の変化から評価する電気抵抗法などがある。 Conventionally, heat-resistant steel, Ni-base heat-resistant alloys, and the like have been used as metal materials that constitute equipment parts such as gas turbines. As a method for evaluating the remaining life of such a metal material, for example, an A-parameter method for evaluating voids on grain boundaries generated in the creep process, and a metallographic method for evaluating the remaining life from a change in the form of precipitates There are mechanical testing methods that evaluate creep tests by collecting creep test specimens from parts of equipment, hardness methods that evaluate from changes in material hardness, and electrical resistance methods that evaluate from changes in electrical resistance. .
しかし、上述した評価方法では、以下に示すような問題がある。 However, the evaluation method described above has the following problems.
Aパラメータ法は、クリープボイドが発生、成長する寿命の最終段階でしか適用できず、クリープボイドの生じにくい材料では適用できない。金属組織学的手法は、析出物の形態変化が起こりにくい環境(析出物の形態変化がほとんど起こらない温度域)で使用されている材料については適用できず、急激に組織変化する環境(その材料にとって十分に高い温度域)で使用されている材料では計測誤差が大きくなり、さらには、析出物の生じない材料には適用できない。機械試験法は、試験に長時間を要し、機器部品からの試験片の採取は形状的な制約が多く、クリープ損傷が最も激しい部位からの試験片の採取が困難な場合がある。硬さ法は、材料の変形量に対する硬さの変化が小さい材料では計測誤差が大きくなる。電気抵抗法は、抵抗値の変化に敏感でノイズに左右されやすく、測定誤差が大きくなりやすい。 The A-parameter method can be applied only at the final stage of the lifetime in which creep voids are generated and grow, and cannot be applied to materials that are unlikely to generate creep voids. The metallographic method cannot be applied to materials used in an environment in which the precipitate morphology is unlikely to change (temperature range in which the precipitate morphology hardly changes). In the case of a material used in a sufficiently high temperature range), the measurement error becomes large, and furthermore, it cannot be applied to a material in which no precipitate is generated. The mechanical test method requires a long time for the test, and the collection of the test piece from the equipment part has many geometric restrictions, and it may be difficult to collect the test piece from the site where the creep damage is most severe. In the hardness method, a measurement error becomes large in a material having a small change in hardness with respect to the deformation amount of the material. The electrical resistance method is sensitive to changes in the resistance value, is susceptible to noise, and tends to increase measurement errors.
そこで、近年、例えば特許文献1に示すような余寿命評価方法が提案されている。この評価方法は、まず、事前に、特定材料の試験材料の材料寿命の加速試験(例えば疲労試験)を行い、一定の材料寿命の進行度に対する結晶方位差のデータを事前に採取し、材料寿命の進行度と結晶方位差との関係を表すマスターカーブを作成しておく。現実に材料寿命の進行が生じた試験材料と同種の調査材料の結晶方位差を測定し、この値を前記マスターカーブに代入して、調査材料の材料寿命の進行度を予測して、破断に至るまでの余寿命を予測する。
Therefore, in recent years, for example, a remaining life evaluation method as shown in
この評価方法は、結晶粒内における結晶方位差をEBSP(Electron Back-Scatter Diffraction Pattern:後方散乱電子回折像)法を用いて計測し、その値から導出されるKAM(Kernel Average Misorientation)値を材料寿命の進行度と関連付ける方法である。 In this evaluation method, the crystal orientation difference in a crystal grain is measured using an EBSP (Electron Back-Scatter Diffraction Pattern) method, and a KAM (Kernel Average Misorientation) value derived from the value is used as a material. It is a method of associating with the progress of life.
しかしながら、粒内の任意の2点間における結晶方位の角度差は、寿命末期の材料においても数度程度しかないため、材料の寿命末期でしか十分な評価精度が得られないばかりか、計測誤差の影響を受けやすく、データの安定性と信頼性の確保が難しい。
本発明の目的は、材料寿命及び変形量を広範囲にわたり、高精度で安定して評価可能な金属材料の余寿命評価方法及び変形量評価方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a remaining life evaluation method and a deformation amount evaluation method for a metal material that can be evaluated with high accuracy and stability over a wide range of material life and deformation amount.
本発明の一態様に係る金属材料の余寿命評価方法は、試験材料の材料寿命の進行度に対する結晶方位分布を結晶方位分布計測手段が計測し、計測された結晶方位分布を結晶方位分布定量化手段が定量化して、この定量化した結晶方位分布と材料寿命の進行度との関係を表す第1のマスターカーブをマスターカーブ導出手段が導出してデータベースに格納する格納ステップと、前記試験材料と同じ材料からなる、余寿命評価を行う調査材料の結晶方位分布を前記結晶方位分布計測手段が計測し、計測された結晶方位分布を結晶方位分布定量化手段が定量化する計測ステップと、前記格納ステップで格納した前記第1のマスターカーブのデータを余寿命判定手段がデータベースから読み出して、読み出した第1のマスターカーブに、前記計測ステップで定量化した前記調査材料の結晶方位分布を当てはめて、前記調査材料の余寿命を判定する判定ステップと、を具備することを特徴としている。 In the method for evaluating the remaining life of a metal material according to one aspect of the present invention, the crystal orientation distribution measuring unit measures the crystal orientation distribution with respect to the progress of the material life of the test material, and the measured crystal orientation distribution is quantified. A storage step in which the master curve derivation means derives a first master curve representing the relationship between the quantified crystal orientation distribution and the progress of the material life and stores it in the database; The crystal orientation distribution measuring means measures the crystal orientation distribution of the investigation material for the remaining life evaluation made of the same material, the crystal orientation distribution quantifying means quantifies the measured crystal orientation distribution, and the storage The data of the first master curve stored in the step is read from the database by the remaining life determination means, and the measurement step is added to the read first master curve. By applying a crystal orientation distribution of the quantified the investigated material flop, is characterized by comprising: a determination step of determining remaining life of the study material.
本発明の一態様に係る金属材料の変形量評価方法は、試験材料の変形量に対する結晶方位分布を結晶方位分布計測手段が計測し、計測された結晶方位分布を結晶方位分布定量化手段が定量化して、この定量化した結晶方位分布と試験材料の変形量との関係を表す第1のマスターカーブをマスターカーブ導出手段が導出してデータベースに格納する格納ステップと、前記試験材料と同じ材料からなる、変形量評価を行う調査材料の結晶方位分布を前記結晶方位分布計測手段が計測し、計測された結晶方位分布を結晶方位分布定量化手段が定量化する計測ステップと、前記格納ステップで格納した前記第1のマスターカーブのデータを変形量判定手段がデータベースから読み出して、読み出した第1のマスターカーブに、前記計測ステップで定量化した前記調査材料の結晶方位分布を当てはめて、前記調査材料の変形量を判定する判定ステップと、を具備することを特徴としている。 In the metal material deformation amount evaluation method according to one aspect of the present invention, the crystal orientation distribution measuring unit measures the crystal orientation distribution with respect to the deformation amount of the test material, and the crystal orientation distribution quantifying unit quantifies the measured crystal orientation distribution. The first master curve representing the relationship between the quantified crystal orientation distribution and the deformation amount of the test material is derived by the master curve deriving means and stored in the database; and from the same material as the test material The crystal orientation distribution measuring means measures the crystal orientation distribution of the investigation material for which the deformation amount is evaluated, and the measured crystal orientation distribution is quantified by the crystal orientation distribution quantifying means, and stored in the storing step. The first master curve data is read from the database by the deformation amount determining means, and the read first master curve is quantified in the measurement step. By fitting the crystal orientation distribution of the survey material is characterized by comprising: a determination step of determining the amount of deformation of the study material.
上記構成によれば、材料寿命及び変形量を広範囲にわたり、高精度で安定して評価することができる。 According to the above configuration, the material life and the deformation amount can be evaluated stably with high accuracy over a wide range.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて述べるが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, although embodiment of this invention is described below based on drawing, those drawings are provided for illustration and this invention is not limited to those drawings.
金属材料の結晶方位は、EBSP法によって計測することができる。EBSP法は、SEMの反射電子回折における菊池線のパターンを解析して、金属材料の任意の点における結晶方位を計測する方法である。この方法を利用した結晶方位の全自動解析システムとしてOIM(ORIENTATION IMAGING MICROSCOPY)システムが開発されている。OIMシステムは、金属材料の数μm間隔で規則的に配置された多数の測定点(通常、数万点〜数十万点)の結晶方位を計測するシステムである。これにより、観察面全体の結晶方位の情報を面情報として得ることができる。このOIMシステムを利用し、面心立方構造の固溶強化型Ni基耐熱超合金(ハステロイX、ハステロイは登録商標)を使って、クリープ損傷の進行と結晶方位分布の変化との関係を図1に示す。 The crystal orientation of the metal material can be measured by the EBSP method. The EBSP method is a method of measuring a crystal orientation at an arbitrary point of a metal material by analyzing a Kikuchi line pattern in SEM reflection electron diffraction. An OIM (ORIENTATION IMAGING MICROSCOPY) system has been developed as a fully automatic analysis system for crystal orientation using this method. The OIM system is a system that measures crystal orientations of a large number of measurement points (usually tens of thousands to hundreds of thousands) that are regularly arranged at intervals of several μm of a metal material. Thereby, the information of the crystal orientation of the whole observation surface can be obtained as surface information. Using this OIM system, the relationship between the progress of creep damage and the change in crystal orientation distribution is shown in Fig. 1 using a solid solution strengthened Ni-base heat-resistant superalloy (HASTELLOY X, HASTELLOY is a registered trademark) with a face-centered cubic structure. Shown in
図1は、クリープ寿命消費率が0%の試験材(新材)、クリープ寿命消費率が100%の試験材(クリープ破断材)及びそれらの間の寿命消費率の試験材(クリープ中断材)について、応力軸方向から見た逆極点図である。3つの各試験材について、評価対象部位から試験片を切り出し、研磨仕上げをしてSEMに配置し、OIMシステムで応力軸方向から見た結晶方位分布をそれぞれ計測したものである。クリープ寿命消費率は、破断寿命に対するクリープ時間の比から算出される。 Fig. 1 shows a test material with a creep life consumption rate of 0% (new material), a test material with a creep life consumption rate of 100% (creep fracture material), and a test material with a life consumption rate between them (creep interruption material) Is a reverse pole figure seen from the direction of the stress axis. For each of the three test materials, a test piece was cut out from the site to be evaluated, polished and placed on the SEM, and the crystal orientation distribution viewed from the stress axis direction was measured by the OIM system. The creep life consumption rate is calculated from the ratio of the creep time to the rupture life.
図1に示すように、新材、クリープ中断材、クリープ破断材の順にクリープ損傷が進行するにつれて、結晶方位分布が変化している。具体的には、応力軸方向に対して<101>の結晶方位をもつ結晶粒の比率が減少し、<111>の結晶方位をもつ結晶粒の比率が増加し、<001>の結晶方位をもつ結晶粒の比率が増加している。この結晶方位分布の変化は、シュミット因子と関係している。<101>近傍の結晶方位をもつ結晶粒は、変形に伴って結晶が回転し、その結果シュミット因子が増加して、さらに変形していく。この変形にともない、<101>近傍の結晶方位をもつ結晶粒は、優先的に変形して結晶方位が変化して、<101>近傍の結晶方位をもつ結晶粒が減少していく。 As shown in FIG. 1, the crystal orientation distribution changes as creep damage progresses in the order of new material, creep interrupted material, and creep rupture material. Specifically, the ratio of crystal grains having a <101> crystal orientation with respect to the stress axis direction is decreased, the ratio of crystal grains having a <111> crystal orientation is increased, and the crystal orientation of <001> is increased. The ratio of crystal grains is increasing. This change in crystal orientation distribution is related to the Schmid factor. A crystal grain having a crystal orientation in the vicinity of <101> rotates with the deformation, and as a result, the Schmitt factor increases and further deforms. With this deformation, crystal grains having a crystal orientation in the vicinity of <101> are preferentially deformed to change the crystal orientation, and crystal grains having a crystal orientation in the vicinity of <101> are reduced.
本発明者らは、このようなクリープ損傷の進行にともなう結晶方位分布の変化を定量化するパラメータとして、結晶方位分布パラメータP<u v w>, xを考案した。全測定点の数に対して、応力軸と特定の結晶方位<uvw>とのなす角度がX°以内である測定点の数の比率を結晶方位分布パラメータP<u v w>, xと定義する。 The present inventors have devised a crystal orientation distribution parameter P <uv w>, x as a parameter for quantifying the change in the crystal orientation distribution accompanying the progress of such creep damage. The ratio of the number of measurement points where the angle between the stress axis and the specific crystal orientation <uvw> is within X ° with respect to the number of all measurement points is defined as the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, x . .
ここで、応力軸方向に対する結晶方位が<101>の場合の結晶方位分布パラメータP<1 0 1>, xを、クリープ寿命消費率に対してプロットしたグラフを図2に示す。 Here, FIG. 2 shows a graph in which the crystal orientation distribution parameter P <1 0 1>, x when the crystal orientation with respect to the stress axis direction is <101> is plotted against the creep life consumption rate.
図2は、結晶方位分布パラメータP<1 0 1>, xと、クリープ寿命消費率との相関関係を示すマスターカーブである。図2と、シュミット因子の分布から、結晶方位分布パラメータP<1 0 1>, xにおける角度Xは15°前後であることが好ましい。以下、本実施形態では、角度Xを15°とする。 FIG. 2 is a master curve showing the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <1 0 1>, x and the creep life consumption rate. From FIG. 2 and the Schmitt factor distribution , the angle X in the crystal orientation distribution parameter P <1 0 1>, x is preferably about 15 °. Hereinafter, in this embodiment, the angle X is 15 °.
よって、事前に、試験材料の材料寿命の消費試験を行い、クリープ損傷の進行にともなう結晶方位分布の変化を結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15で定量化し、この結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープ寿命消費率(材料寿命の進行度)との相関関係を示すマスターカーブを予め作成しておけば、現実に材料寿命の進行が生じた測定すべき調査材料の結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15を計測して、これを前記マスターカーブに当てはめることで、調査材料のクリープ寿命消費率を推定し、材料の余寿命を予測することができる。 Therefore, a consumption life test of the test material is performed in advance, and the change in the crystal orientation distribution with the progress of creep damage is quantified by the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 , and this crystal orientation distribution parameter P < If a master curve showing the correlation between uv w>, 15 and creep life consumption rate (material life progress) is prepared in advance, the crystal orientation of the investigation material to be measured that actually caused the material life progress By measuring the distribution parameter P <uv w>, 15 and applying it to the master curve, it is possible to estimate the creep life consumption rate of the investigation material and predict the remaining life of the material.
[金属材料の余寿命評価方法]
以下、本実施形態に係る余寿命評価方法について説明するが、ここで、この評価方法で使用する余寿命評価装置について説明する。
[Method for evaluating remaining life of metal materials]
Hereinafter, the remaining life evaluation method according to this embodiment will be described. Here, a remaining life evaluation apparatus used in this evaluation method will be described.
図3は、本実施形態に係る余寿命評価方法で用いる余寿命評価装置である。 FIG. 3 is a remaining life evaluation apparatus used in the remaining life evaluation method according to the present embodiment.
余寿命評価装置10は、プログラムデータベース20に格納されたプログラムを制御手段30により実行するコンピュータ等によって構成される。
The remaining
制御手段30は、内部での種々の演算処理を実行するCPU等の演算手段、システム情報等が記憶されたROM等の不揮発性メモリや更新可能に情報を記憶するRAM等の半導体メモリで構成された記憶手段、および内部での種々の動作や外部との情報授受を司る制御手段等を有する。また、制御手段30は、入出力インターフェース40からの入力やインストールされたプログラムの内容等に応じて様々な情報処理を実行するものとなっており、後述の動作における各種演算の処理を実行したり、各構成部を制御する中核を担う。
The control means 30 is composed of arithmetic means such as a CPU that executes various arithmetic processes inside, a non-volatile memory such as a ROM that stores system information and the like, and a semiconductor memory such as a RAM that stores information that can be updated. Storage means, and various control operations inside and control means for controlling information exchange with the outside. Further, the control means 30 executes various information processing according to the input from the input /
また、余寿命評価装置10は、コンピュータ等が一般に備えられるキーボードやポインティング・デバイス等で構成される、使用者等による文字入力や選択入力等を受け付けて制御手段30等へ供給する入出力インターフェース40を備えている。さらに、余寿命評価装置10は、液晶ディスプレイやCRTディスプレイ等で構成される、制御手段30による制御の下で所定の情報表示をする表示手段60を備えている。また、余寿命評価装置10は、ハードディスク等の記憶手段で構成される、プログラムデータベース20や演算データベース50等を備えている。
In addition, the remaining
演算データベース50は、寿命評価に係る演算を実行するために必要なデータを収納し、例えば、後述するマスターカーブ導出手段24で導出された各種マスターカーブに関するデータ(例えば、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すデータなど)を格納している。なお、演算データベース50に収納されるデータはこれら以外のデータも必要に応じて収納することができる。
The
そして、上記した各構成部は、システムバス70で接続されている。
Each component described above is connected by a
次に、プログラムデータベース20に格納された各種機能手段について説明する。
Next, various functional means stored in the
プログラムデータベース20には、機能手段として、結晶方位分布計測手段21、GAM値計測手段22、結晶方位分布定量化手段23、マスターカーブ導出手段24、余寿命判定手段25が格納されている。
The
結晶方位分布計測手段21は、試験材料や調査材料の結晶方位分布を計測するものであり、EBSP法を利用したOIMシステムを備えている。SEMで取得した観察面全体の結晶方位の情報に基づいて、応力軸方向から見た特定の結晶方位<uvw>について結晶方位分布を計測する。 The crystal orientation distribution measuring means 21 measures the crystal orientation distribution of the test material and the investigation material, and includes an OIM system using the EBSP method. Based on the crystal orientation information of the entire observation surface acquired by SEM, the crystal orientation distribution is measured for a specific crystal orientation <uvw> viewed from the stress axis direction.
GAM値計測手段22は、試験材料や調査材料のGAM(Grain Average Misorientation)値を計測するものである。なお、通常、EBSP法を用いた計測機器においては、GAM値計測手段22もOIMシステムを備えている。よってGAM値計測手段22は、結晶方位分布計測手段21によって置き換えることもできる。 The GAM value measuring means 22 measures a GAM (Grain Average Misorientation) value of the test material or the investigation material. Normally, in a measuring instrument using the EBSP method, the GAM value measuring means 22 also includes an OIM system. Therefore, the GAM value measuring means 22 can be replaced by the crystal orientation distribution measuring means 21.
結晶方位分布定量化手段23は、結晶方位分布計測手段21によって計測された結晶方位分布を結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15で定量化するものである。 The crystal orientation distribution quantifying means 23 quantifies the crystal orientation distribution measured by the crystal orientation distribution measuring means 21 with crystal orientation distribution parameters P <uv w>, 15 .
マスターカーブ導出手段24は、結晶方位分布定量化手段23で定量化された結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15に基づいて、各種マスターカーブを導出するものであり、例えば、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すマスターカーブ、GAM値とクリープ寿命消費率との相関関係を表すマスターカーブを導出する。 The master curve deriving means 24 derives various master curves based on the crystal orientation distribution parameters P <uv w>, 15 quantified by the crystal orientation distribution quantifying means 23. A master curve representing the correlation between P <uv w>, 15 and the creep life consumption rate, and a master curve representing the correlation between the GAM value and the creep life consumption rate are derived.
余寿命判定手段25は、演算データベース50から、目的に応じたマスターカーブのデータ(例えば、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すデータなど)を読み出して、このマスターカーブのデータと、結晶方位分布定量化手段23で定量化された調査材料の結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とに基づいて、調査材料のクリープ寿命消費率を推定し、余寿命を判定するものである。
The remaining life determination means 25 reads master curve data (for example, data indicating the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the creep life consumption rate) from the
なお、上記した余寿命評価装置10における各種機能手段は、上記したように、メモリやHDD(Hard Disk Drive)などの適宜なプログラムデータベース20等の記憶装置に格納したプログラムとして実現してもよいし、ハードウェアとして実現してもよい。プログラムとして実現する場合には、余寿命評価装置10の制御手段30がプログラム実行に合わせてプログラムデータベース20より該当するプログラムを制御手段30のメモリ等に読み出して、これを実行することとなる。
Note that various functional means in the remaining
この余寿命評価装置10を用いて、本発明の一実施形態に係る金属材料の余寿命評価方法について図4を参照して説明する。図4は、本発明の一実施形態に係る余寿命評価方法の一例を説明するためのフローチャートである。 A method for evaluating the remaining life of a metal material according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of the remaining life evaluation method according to the embodiment of the present invention.
まず、試験材料として、面心立方構造の固溶強化型Ni基耐熱超合金(ハステロイX、ハステロイは登録商標)からなる新材、クリープ中断材、クリープ破断材を用意する。新材、クリープ中断材、クリープ破断材の各試験材について、評価対象部位から試験片をそれぞれ切り出し、研磨仕上げをして、SEMに配置し、観察面全体の結晶方位の情報を入出力インターフェース40に入力する。
First, as a test material, a new material made of a solid solution strengthened Ni-base heat-resistant superalloy having a face-centered cubic structure (Hastelloy X, Hastelloy is a registered trademark), a creep interruption material, and a creep rupture material are prepared. For each of the test materials, new material, creep interrupted material, and creep rupture material, a test piece is cut out from the evaluation target part, polished, and placed in the SEM, and the crystal orientation information of the entire observation surface is input /
続いて、余寿命評価装置10は、制御手段30によって結晶方位分布計測手段21を機能させ、結晶方位分布計測手段21が、入出力インターフェース40から取得した観察面全体の結晶方位の情報に基づいて、結晶方位分布を計測する(ステップS101)。図1で説明したように、応力軸方向に対して<101>の結晶方位をもつ結晶粒の比率が減少し、<111>の結晶方位をもつ結晶粒の比率が増加し、<001>の結晶方位をもつ結晶粒の比率が増加していることから、応力軸方向に対する結晶方位として<101>、<111>、<001>を選定する。
Subsequently, the remaining
余寿命評価装置10は、制御手段30によって結晶方位分布定量化手段23を機能させ、結晶方位分布定量化手段23が、3方位(<101>、<111>、<001>)の結晶方位分布を結晶方位分布パラメータP<1 0 1>, 15、結晶方位分布パラメータP<1 1 1>, 15、結晶方位分布パラメータP<0 0 1>, 15でそれぞれ定量化する(ステップS102)。
In the remaining
続いて、マスターカーブ導出手段24が、結晶方位分布定量化手段23によって定量化された結晶方位分布パラメータP<1 0 1>, 15、結晶方位分布パラメータP<1 1 1>, 15、結晶方位分布パラメータP<0 0 1>, 15に基づいて、クリープ寿命消費率との相関関係を示すマスターカーブ(図5、図6、図7参照)を導出する(ステップS103)。図5は、結晶方位分布パラメータP<1 0 1>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すグラフである。図6は、結晶方位分布パラメータP<1 1 1>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すグラフである。図7は、結晶方位分布パラメータP<0 0 1>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すグラフである。マスターカーブは、<101>、<111>、<001>のうち、少なくとも一つ以上について導出すればよいが、本実施形態のように、3方位全てのマスターカーブを導出しておくことが好ましい。マスターカーブ導出手段24で導出された結晶方位分布パラメータP<1 0 1>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すデータ、結晶方位分布パラメータP<1 1 1>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すデータ、結晶方位分布パラメータP<0 0 1>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すデータは、演算データベース50に格納される(ステップS104)。 Subsequently, the master curve deriving means 24 uses the crystal orientation distribution parameter P <1 0 1>, 15 , the crystal orientation distribution parameter P <1 1 1>, 15 quantified by the crystal orientation distribution quantifying means 23, the crystal orientation Based on the distribution parameters P <0 0 1>, 15 , a master curve (see FIGS. 5, 6, and 7) showing a correlation with the creep life consumption rate is derived (step S103). FIG. 5 is a graph showing the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <1 0 1>, 15 and the creep life consumption rate. FIG. 6 is a graph showing the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <1 1 1>, 15 and the creep life consumption rate. FIG. 7 is a graph showing the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <0 0 1>, 15 and the creep life consumption rate. The master curve may be derived for at least one of <101>, <111>, and <001>, but it is preferable to derive master curves in all three directions as in the present embodiment. . Data indicating the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <1 0 1>, 15 derived by the master curve deriving means 24 and the creep life consumption rate, the crystal orientation distribution parameter P <1 1 1>, 15 and the creep life consumption Data representing the correlation with the rate, and data representing the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <0 0 1>, 15 and the creep life consumption rate are stored in the calculation database 50 (step S104).
次に、上述した試験材料と同種の材料からなり、現実に材料寿命が進行している測定すべき調査材料の評価対象部位から試験片を切り出し、この試験片を樹脂(例えば導電性のSEM観察用樹脂)に埋め込み、研磨仕上げをして、SEMに配置して観察し、観察面全体の結晶方位の情報を入出力インターフェース40に入力する。評価対象部位から試験片を切り出す際には、主たる応力軸方向に対して垂直な面が観察面となるように切り出すことが好ましい。試験片の形状は、制限されず、例えば円筒状、直方体状、楔状のいずれでもよく、観察面として数mm×数mm程度の面積を備えていればよい。試験片の観察面が小さすぎると、計測対象となる結晶粒の個数が少なすぎて、計測したデータのばらつきが生じやすい。また、試験片に研磨仕上げをした場合、研磨時に試験片表面に与えるひずみが、結晶粒内に微小な結晶方位のずれを発生させる場合があるため、研磨した後に、試験片表面を酸などで溶出させることが好ましい。
Next, the test piece is made of the same kind of material as the test material described above, and the test piece is cut out from the evaluation target portion of the investigation material to be measured whose material life is actually progressing. Embedded in the resin), polished, and placed on the SEM for observation, and information on the crystal orientation of the entire observation surface is input to the input /
続いて、試験材料と同様にして、結晶方位分布計測手段21が、結晶方位分布を計測する(ステップS105)。試験材料と同様に、応力軸方向に対する結晶方位として、<101>、<111>、<001>を選定する。 Subsequently, similarly to the test material, the crystal orientation distribution measuring means 21 measures the crystal orientation distribution (step S105). Similar to the test material, <101>, <111>, <001> are selected as crystal orientations with respect to the stress axis direction.
続いて、試験材料と同様にして、結晶方位分布定量化手段23が、結晶方位分布計測手段21によって計測された調査材料の結晶方位分布を結晶方位分布パラメータP<1 0 1>, 15、結晶方位分布パラメータP<1 1 1>, 15、結晶方位分布パラメータP<0 0 1>, 15で定量化する(ステップS106)。 Subsequently, in the same manner as the test material, the crystal orientation distribution quantifying means 23 converts the crystal orientation distribution of the investigation material measured by the crystal orientation distribution measuring means 21 into crystal orientation distribution parameters P <1 0 1>, 15 , Quantification is performed using the orientation distribution parameter P <1 1 1>, 15 and the crystal orientation distribution parameter P <0 0 1>, 15 (step S106).
次に、余寿命判定手段25が、演算データベース50から、結晶方位分布パラメータP<1 0 1>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すデータ、結晶方位分布パラメータP<1 1 1>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すデータ、結晶方位分布パラメータP<0 0 1>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すデータを取得し、これらマスターカーブに結晶方位分布定量化手段23によって定量化された調査材料の結晶方位分布パラメータP<1 0 1>, 15、結晶方位分布パラメータP<1 1 1>, 15、結晶方位分布パラメータP<0 0 1>, 15をそれぞれ代入して、余寿命を判定する(ステップS107)。本実施形態では、<101>、<111>、<001>の3方位についてそれぞれマスターカーブを導出しているため、マスターカーブ上で、クリープ寿命消費率との相関が最もよいマスターカーブを1つ選んで、調査材料のクリープ寿命消費率を推定する。もしくは、相関の程度がいずれのマスターカーブも同程度の場合には、各マスターカーブから得られたクリープ寿命消費率を平均して推定する。
Next, the remaining life determination means 25 receives data indicating the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <1 0 1>, 15 and the creep life consumption rate from the
以上説明したように、本実施形態に係る金属材料の余寿命評価方法は、EBSP法を用いて結晶方位分布を計測し、これを結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15で定量化して、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すマスターカーブから、調査材料の材料寿命の進行度を推定するものである。 As described above, the remaining life evaluation method of the metal material according to the present embodiment measures the crystal orientation distribution using the EBSP method , and quantifies the crystal orientation distribution with the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 . The progress of the material life of the investigation material is estimated from the master curve representing the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the creep life consumption rate.
この評価方法によれば、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15は、寿命初期から中期においてクリープ寿命消費率との相関がよいため、寿命初期から中期の広範囲において、精度のよい余寿命を予測することができる。 According to this evaluation method, the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 has a good correlation with the creep life consumption rate from the early life to the middle life. Can be predicted.
また、調査材料の評価対象部位が複雑形状や薄肉部位であっても、試験片は数mm程度の大きさがあればよいため、試験片の採取は容易であり、材料の局所的な損傷状態も本発明の評価方法で評価することができる。 In addition, even if the evaluation target part of the investigation material is a complex shape or thin part, the test piece only needs to have a size of about several millimeters, so it is easy to collect the test piece, and the local damage state of the material Can also be evaluated by the evaluation method of the present invention.
なお、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を示すマスターカーブ(図5〜7参照)を用いて、調査材料の余寿命を評価したが、以下に示すように、GAM値を用いて評価することもできる。 The remaining life of the investigation material was evaluated using a master curve (see FIGS. 5 to 7) showing the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the creep life consumption rate. Thus, it can also evaluate using a GAM value.
図8は、GAM値とクリープ寿命消費率との相関関係を表すマスターカーブである。GAM値は、下記式:で定義される。
式中、Bkはk番目の結晶粒に含まれる全隣接2点間の方位差の平均値を表し、Akはk番目の結晶粒の面積を表し、Aは測定領域の全結晶粒の面積(ΣAk)を表し、mは結晶粒の数を表す。 In the formula, B k represents an average value of orientation differences between all adjacent two points included in the k th crystal grain, A k represents an area of the k th crystal grain, and A represents all crystal grains in the measurement region. The area (ΣA k ) is represented, and m represents the number of crystal grains.
GAM値は、寿命中期から末期においてクリープ寿命消費率との相関がよく、寿命中期から末期において、高精度で余寿命を推定することができる。 The GAM value has a good correlation with the creep life consumption rate from the middle to the end of the life, and the remaining life can be estimated with high accuracy from the middle to the end of the life.
上述したように、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15は、寿命初期から中期においてクリープ寿命消費率との相関がよいため、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とGAM値とを組み合わせることで、より広範囲の寿命範囲について高精度で評価できる。 As described above, since the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 has a good correlation with the creep life consumption rate from the beginning to the middle of the lifetime, the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the GAM value are expressed as follows. By combining, it is possible to evaluate with a high accuracy over a wider life span.
以下に、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とGAM値とを用いた余寿命評価方法について、図3の余寿命評価装置を使用し、図4を参照して説明する。結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15を用いた余寿命評価方法については、上述したとおりであるので、ここでは簡略もしくは一部省略して説明する。 Hereinafter, the remaining life evaluation method using the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the GAM value will be described with reference to FIG. 4 using the remaining life evaluation apparatus of FIG. Since the remaining life evaluation method using the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 is as described above, it will be described here with some simplification or some omission.
まず、試験材料として、新材、クリープ中断材、クリープ破断材を用意し、評価対象部位から試験片をそれぞれ切り出し、研磨仕上げをして、SEMに配置し、観察面全体の結晶方位の情報を入出力インターフェース40に入力する。
First, as a test material, a new material, a creep interruption material, and a creep rupture material are prepared, each test piece is cut out from the evaluation target portion, polished, and placed on the SEM, and information on the crystal orientation of the entire observation surface is obtained. Input to the input /
続いて、結晶方位分布計測手段21が、入出力インターフェース40から取得した観察面全体の結晶方位の情報に基づいて、結晶方位分布を計測する(ステップS101)。応力軸方向に対する結晶方位として<101>、<111>、<001>を選定する。
Subsequently, the crystal orientation
これら3方位の結晶方位をもつ結晶粒について、結晶方位分布定量化手段23が結晶方位分布を結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15で定量化し(ステップS102)、マスターカーブ導出手段24が結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を示すマスターカーブ(図5〜図7参照)を導出する(ステップS103)。<uvw>は、<101>、<111>、<001>に対応している。 With respect to the crystal grains having these three crystal orientations, the crystal orientation distribution quantifying means 23 quantifies the crystal orientation distribution with the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 (step S102), and the master curve deriving means 24 uses the crystals. A master curve (see FIGS. 5 to 7) showing the correlation between the orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the creep life consumption rate is derived (step S103). <Uvw> corresponds to <101>, <111>, and <001>.
続いて、GAM値計測手段22が、試験材料の試験片のGAM値を計測し、マスターカーブ導出手段24がGAM値とクリープ寿命消費率との相関関係を示すマスターカーブ(図8参照)を導出する。 Subsequently, the GAM value measuring means 22 measures the GAM value of the test piece of the test material, and the master curve deriving means 24 derives a master curve (see FIG. 8) indicating the correlation between the GAM value and the creep life consumption rate. To do.
結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を表すデータと、GAM値とクリープ寿命消費率との相関関係を表すデータは、演算データベース50に格納される(ステップS104)。 Data representing the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the creep life consumption rate, and data representing the correlation between the GAM value and the creep life consumption rate are stored in the calculation database 50 (step S104).
次に、調査材料の評価対象部位から試験片を切り出し、この試験片を樹脂(例えば導電性のSEM観察用樹脂)に埋め込み、研磨仕上げをして、SEMに配置し、観察面全体の結晶方位の情報を入出力インターフェース40に入力する。
Next, a test piece is cut out from the evaluation target portion of the investigation material, this test piece is embedded in a resin (for example, a conductive SEM observation resin), polished, placed in the SEM, and the crystal orientation of the entire observation surface Is input to the input /
続いて、試験材料と同様にして、結晶方位分布計測手段21が結晶方位分布を計測し(ステップS105)、結晶方位分布定量化手段23が結晶方位分布を結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15で定量化する(ステップS106)。 Subsequently, similarly to the test material, the crystal orientation distribution measuring means 21 measures the crystal orientation distribution (step S105), and the crystal orientation distribution quantifying means 23 converts the crystal orientation distribution into the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, Quantify with 15 (step S106).
続いて、試験材料と同様にして、GAM値計測手段22が調査材料のGAM値を計測する。 Subsequently, similarly to the test material, the GAM value measuring means 22 measures the GAM value of the investigation material.
次に、余寿命判定手段25が、演算データベース50から、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープ寿命消費率との相関関係を示すマスターカーブのデータ(図5〜図7参照)と、GAM値とクリープ寿命消費率との相関関係を示すマスターカーブのデータ(図8参照)を取得し、これらマスターカーブに結晶方位分布定量化手段23によって定量化された調査材料の結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15と、GAM値計測手段22で計測された調査材料のGAM値をそれぞれ代入して、調査材料のクリープ寿命消費率を推定し、余寿命を判定する(ステップS107)。調査材料を計測して得られた結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15が、予め作成した結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープ寿命消費率との相関を示すマスターカーブ(図5〜図7参照)上で、クリープ寿命消費率との相関が低い領域に位置した場合、GAM値とクリープ寿命消費率との相関を示すマスターカーブ(図8参照)で補完する。これによって、より広い寿命範囲での高精度の余寿命評価が可能となる。
Next, the remaining life determination means 25 receives, from the
[金属材料の変形量評価方法]
次に、本発明の一実施形態に係る金属材料の変形量評価方法について、図9の変形量評価装置を用いて説明する。図9の変形量評価装置100は、図3に示す余寿命評価装置とは、余寿命判定手段の代わりに、変形量判定手段26を備えた点以外は、図3とほぼ同様の構成であり、同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を簡略化または省略する。
[Method for evaluating deformation of metal material]
Next, a deformation amount evaluation method for a metal material according to an embodiment of the present invention will be described using the deformation amount evaluation apparatus shown in FIG. The deformation
マスターカーブ導出手段24は、ここでは、結晶方位分布定量化手段23で定量化された結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15に基づいて、例えば、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープひずみ量との相関関係を表すマスターカーブ、GAM値とクリープひずみ量との相関関係を表すマスターカーブを導出する。 Here, based on the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 quantified by the crystal orientation distribution quantifying means 23, the master curve deriving means 24, for example, the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 And a master curve representing the correlation between the creep strain amount and the GAM value and the creep strain amount.
変形量判定手段26は、演算データベース50から、目的に応じたマスターカーブのデータ(例えば、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープひずみ量との相関関係を表すデータなど)を読み出して、このマスターカーブのデータと、結晶方位分布定量化手段23で定量化された調査材料の結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とに基づいて、調査材料の変形量を判定するものである。
The deformation amount determination means 26 reads out master curve data (for example, data representing the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the creep strain amount) from the
この変形量評価装置100を用いた変形量評価方法について図10を参照して説明する。図10は、本発明の一実施形態に係る変形量評価方法の一例を説明するためのフローチャートである。変形量評価方法は、上述した余寿命評価方法とは、クリープ寿命消費率の代わりにクリープひずみ量を用いる点と、余寿命を評価する代わりに変形量を評価する点以外は、余寿命評価方法とほぼ同様であるため、同じ部分についてはその説明を簡略化または省略する。
A deformation amount evaluation method using the deformation
まず、試験材料として、新材、クリープ中断材、クリープ破断材を用意し、評価対象部位から試験片をそれぞれ切り出し、研磨仕上げをしてSEMに配置し、観察面全体の結晶方位の情報を入出力インターフェース40に入力する。
First, a new material, a creep interruption material, and a creep rupture material are prepared as test materials, each test piece is cut out from the evaluation target part, polished and placed on the SEM, and information on the crystal orientation of the entire observation surface is input. Input to the
続いて、結晶方位分布計測手段21が、入出力インターフェース40から取得した観察面全体の結晶方位の情報に基づいて、結晶方位分布を計測する(ステップS201)。応力軸方向に対する結晶方位として<101>、<111>、<001>を選定する。
Subsequently, the crystal orientation
これら3方位の結晶方位について、結晶方位分布定量化手段23が結晶方位分布を結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15で定量化し(ステップS202)、マスターカーブ導出手段24が結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープひずみ量との相関関係を示すマスターカーブ(図11、図12、図13参照)を導出する(ステップS203)。<uvw>は、<101>、<111>、<001>に対応する。 Regarding these three crystal orientations, the crystal orientation distribution quantifying means 23 quantifies the crystal orientation distribution with the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 (step S202), and the master curve deriving means 24 uses the crystal orientation distribution parameter P. A master curve (see FIGS. 11, 12, and 13) showing the correlation between <uv w>, 15 and the amount of creep strain is derived (step S203). <Uvw> corresponds to <101>, <111>, <001>.
結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープひずみ量との相関関係を示すデータは、演算データベース50に格納される(ステップS204)。 Data indicating the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the amount of creep strain is stored in the calculation database 50 (step S204).
次に、上述した試験材料と同種の材料からなる調査材料の評価対象部位から、試験片を切り出し、この試験片を樹脂(例えば導電性のSEM観察用樹脂)に埋め込み、研磨仕上げをして、SEMに配置し、観察面全体の結晶方位の情報を入出力インターフェース40に入力する。
Next, the test piece is cut out from the evaluation target portion of the investigation material made of the same kind of material as the test material described above, this test piece is embedded in a resin (for example, a conductive SEM observation resin), and polished. Arranged in the SEM, information on the crystal orientation of the entire observation surface is input to the input /
続いて、試験材料と同様にして、結晶方位分布計測手段21が調査材料の結晶方位分布を計測し(ステップS205)、結晶方位分布定量化手段23が結晶方位分布を結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15で定量化する(ステップS206)。 Subsequently, similarly to the test material, the crystal orientation distribution measuring means 21 measures the crystal orientation distribution of the investigation material (step S205), and the crystal orientation distribution quantifying means 23 converts the crystal orientation distribution into the crystal orientation distribution parameter P <uv. Quantify with w>, 15 (step S206).
次に、変形量判定手段26が、演算データベース50から、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープひずみ量との相関関係を示すマスターカーブのデータ(図11、図12、図13参照)を取得し、これらマスターカーブに結晶方位分布定量化手段23によって定量化された調査材料の結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15を代入して、調査材料のクリープひずみ量を推定し、変形量を判定する(ステップS207)。
Next, the deformation amount determination means 26 reads from the
本実施形態では、<101>、<111>、<001>の3方位についてそれぞれマスターカーブを導出しているため、マスターカーブ上で、クリープひずみ量との相関が最もよいマスターカーブを選んで、調査材料のクリープひずみ量を推定する。もしくは、相関の程度がいずれのマスターカーブも同程度の場合には、各マスターカーブから得られたクリープひずみ量を平均して推定する。 In the present embodiment, since the master curves are derived for each of the three directions <101>, <111>, and <001>, the master curve having the best correlation with the amount of creep strain is selected on the master curve, Estimate the amount of creep strain of the investigation material. Alternatively, when the degree of correlation is the same for all master curves, the creep strain amount obtained from each master curve is averaged and estimated.
以上説明したように、本実施形態に係る金属材料の変形量評価方法は、結晶方位分布の変化を結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15で定量化し、この結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープひずみ量との相関関係を示すマスターカーブを予め作成しておき、調査材料の結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15を計測して、これを前記マスターカーブに当てはめることで、調査材料の変形量を推定するものである。この評価方法によれば、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15は、高ひずみ域を除いた範囲でクリープひずみ量との相関がよいため、このような広い範囲で精度よく変形量を予測することができる。 As described above, the deformation evaluation method of the metal material according to the present embodiment quantifies the change in the crystal orientation distribution with the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 , and this crystal orientation distribution parameter P <uv w >, 15 and a master curve showing the correlation between the creep strain amount and a crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 of the investigation material are measured and applied to the master curve. The amount of deformation of the investigation material is estimated. According to this evaluation method, the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 has a good correlation with the creep strain amount in the range excluding the high strain region, so the deformation amount can be accurately predicted in such a wide range. can do.
なお、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープひずみ量との相関を示すマスターカーブ(図11〜図13参照)を用いて、変形量を評価したが、これに加えて、以下に示すように、GAM値を用いて評価することもできる。 In addition, although deformation amount was evaluated using the master curve (refer FIGS. 11-13) which shows the correlation with crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and a creep strain amount, As shown, it can also be evaluated using GAM values.
図14は、GAM値とクリープひずみ量との相関関係を示す図である。GAM値は高ひずみ域においてクリープひずみ量との相関がよい。一方、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15は、上述したように、高ひずみ域を除いた範囲でクリープひずみ量との相関がよい。このため、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とGAM値とを組み合わせることで、より広範囲について高精度で変形量を評価できる。 FIG. 14 is a diagram showing the correlation between the GAM value and the creep strain amount. The GAM value has a good correlation with the amount of creep strain in the high strain region. On the other hand, the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 has a good correlation with the amount of creep strain in the range excluding the high strain region as described above. Therefore, by combining the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the GAM value, the deformation amount can be evaluated with high accuracy over a wider range.
以下に、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とGAM値とを用いた変形量評価方法について図10を参照して説明する。結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15を用いた変形量評価方法については、上述したとおりであるので、ここでは簡略もしくは一部省略して説明する。 Hereinafter, a deformation amount evaluation method using the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the GAM value will be described with reference to FIG. Since the deformation amount evaluation method using the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 is as described above, it will be described here with some simplifications or some omissions.
まず、試験材料として、新材、クリープ中断材、クリープ破断材を用意し、評価対象部位から試験片をそれぞれ切り出し、研磨仕上げをしてSEMに配置し、観察面全体の結晶方位の情報を入出力インターフェース40に入力する。
First, a new material, a creep interruption material, and a creep rupture material are prepared as test materials, each test piece is cut out from the evaluation target part, polished and placed on the SEM, and information on the crystal orientation of the entire observation surface is input. Input to the
続いて、結晶方位分布計測手段21が、結晶方位分布を計測する(ステップS201)。応力軸方向に対する結晶方位として<101>、<111>、<001>を選定する。 Subsequently, the crystal orientation distribution measuring means 21 measures the crystal orientation distribution (step S201). <101>, <111>, <001> are selected as crystal orientations with respect to the stress axis direction.
これら3方位の結晶方位について、結晶方位分布定量化手段23が結晶方位分布を結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15で定量化し(ステップS202)、マスターカーブ導出手段24が結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープひずみ量との相関関係を示すマスターカーブ(図11〜図13参照)を導出する(ステップS203)。<uvw>は、<101>、<111>、<001>に対応する。 With respect to these three crystal orientations, the crystal orientation distribution quantifying means 23 quantifies the crystal orientation distribution with the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 (step S202), and the master curve deriving means 24 uses the crystal orientation distribution parameter P. A master curve (see FIGS. 11 to 13) showing the correlation between <uv w>, 15 and the amount of creep strain is derived (step S203). <Uvw> corresponds to <101>, <111>, <001>.
続いて、GAM値計測手段22が、試験材料の試験片のGAM値を計測し、マスターカーブ導出手段24がGAM値とクリープひずみ量との相関関係を示すマスターカーブ(図14参照)を導出する。 Subsequently, the GAM value measuring means 22 measures the GAM value of the test piece of the test material, and the master curve deriving means 24 derives a master curve (see FIG. 14) indicating the correlation between the GAM value and the creep strain amount. .
結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープひずみ量との相関関係を示すデータ(図11〜図13参照)と、GAM値とクリープひずみ量との相関関係を示すデータ(図14参照)は、演算データベース50に格納される(ステップS204) Data indicating the correlation between the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 and the creep strain amount (see FIGS. 11 to 13), and data indicating the correlation between the GAM value and the creep strain amount (see FIG. 14). Is stored in the calculation database 50 (step S204).
次に、調査材料の評価対象部位から、試験片を切り出し、この試験片を樹脂(例えば導電性のSEM観察用樹脂)に埋め込み、研磨仕上げをして、SEMに配置し、観察面全体の結晶方位の情報を入出力インターフェース40に入力する。
Next, a test piece is cut out from the evaluation target portion of the investigation material, this test piece is embedded in a resin (for example, a conductive SEM observation resin), polished, placed on the SEM, and a crystal on the entire observation surface. The direction information is input to the input /
続いて、試験材料と同様にして、結晶方位分布計測手段21が結晶方位分布を計測し(ステップS205)、結晶方位分布定量化手段23が結晶方位分布を結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15で定量化する(ステップS206)。 Subsequently, similarly to the test material, the crystal orientation distribution measuring means 21 measures the crystal orientation distribution (step S205), and the crystal orientation distribution quantifying means 23 converts the crystal orientation distribution to the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, Quantify at step 15 (step S206).
続いて、試験材料と同様にして、GAM値計測手段22が調査材料のGAM値を計測する。 Subsequently, similarly to the test material, the GAM value measuring means 22 measures the GAM value of the investigation material.
続いて、変形量判定手段26が、演算データベース50から、結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープひずみ量との相関関係を示すマスターカーブのデータ(図11〜図13参照)と、GAM値とクリープひずみ量との相関関係を示すマスターカーブのデータ(図14参照)を取得し、これらマスターカーブに結晶方位分布定量化手段23によって定量化された調査材料の結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15と、GAM値計測手段22で計測された調査材料のGAM値をそれぞれ代入して、調査材料のクリープひずみ量を判定する(ステップS207)。調査材料を計測して得られた結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15が、予め作成した結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15とクリープひずみ量との相関を示すマスターカーブ(図11〜図13参照)上で、クリープひずみ量との相関が低い領域に位置した場合、GAM値とクリープひずみ量との相関を示すマスターカーブ(図14参照)で補完する。これによって、より広い範囲で、高精度で変形量評価が可能となる。
Subsequently, the deformation
以上、本発明の金属材料の余寿命評価方法、変形量評価方法で説明したのは、材料の変形方向が既に知られているものであるが、調査材料の変形方向が不明である場合は、図15に示すような極点図を用いて変形方向を判定できる。この場合、図3の余寿命評価装置、もしくは図9の変形量評価装置において、プログラムデータベース20に機能手段として変形方向判定手段を加えて変形方向の判定に使用する。変形方向判定手段は、結晶方位分布計測手段21によって計測された結晶方位分布に基づいて、図15の極点図を導出し、この極点図から、調査材料の主たる変形方向を判定するものである。
As described above, the remaining life evaluation method of the metal material according to the present invention, the deformation amount evaluation method, the deformation direction of the material is already known, but when the deformation direction of the investigation material is unknown, The deformation direction can be determined using a pole figure as shown in FIG. In this case, in the remaining life evaluation apparatus of FIG. 3 or the deformation amount evaluation apparatus of FIG. 9, a deformation direction determination means is added as a function means to the
図15は、新材、クリープ破断材における{001}、{011}および{111}についての極点図である。ハステロイX(ハステロイは登録商標)からなる新材、クリープ破断材を用意し、評価対象部位から試験片をそれぞれ切り出し、研磨仕上げをしてSEMに配置し、観察面全体の結晶方位の情報を入出力インターフェース40に入力する。入出力インターフェース40から取得した観察面全体の結晶方位の情報に基づいて、結晶方位分布計測手段21が結晶方位分布を計測し、この結晶方位分布に基づいて、変形方向判定手段が図15に示すような極点図を導出する。図15のクリープ破断材において、{011}の強度が低く、{111}および{001}の強度が高い。このような方向は、極点図内のRD方向であり、この方向が主たるクリープ変形方向と判定できる。
FIG. 15 is a pole figure for {001}, {011} and {111} in the new material and the creep rupture material. Prepare new materials and creep rupture materials made of Hastelloy X (Hastelloy is a registered trademark), cut out test pieces from the evaluation target parts, polish them, place them on the SEM, and enter the crystal orientation information of the entire observation surface. Input to the
図15では、極点図内に顕著な分布が認められるが、このような分布が認められず、かつ、GAM値が小さい場合には、変形が少ないと推定できる。一方、GAM値が大きいにもかかわらず、{011}、{111}および{011}などの極点図内に顕著な分布が認められない場合は、多軸的な変形であると推定できる。ここでは、クリープ変形を例に挙げて説明したが、これ以外に、塑性変形(引張、圧縮、曲げなど)においても同様に適用できる。 In FIG. 15, a remarkable distribution is recognized in the pole figure. However, when such a distribution is not recognized and the GAM value is small, it can be estimated that the deformation is small. On the other hand, if no significant distribution is found in the pole figures such as {011}, {111}, and {011} despite the large GAM value, it can be estimated that the deformation is multiaxial. Here, creep deformation has been described as an example, but other than this, the present invention can be similarly applied to plastic deformation (tensile, compression, bending, etc.).
調査材料の変形方向が不明な場合に、調査材料の変形方向を推定することで、その方向に対する結晶方位分布を計測でき、これを定量化した結晶方位分布パラメータP<u v w>, 15の導出が可能となる。これにより、上述した余寿命評価方法、変形量評価方法を適用すれば、材料寿命の進行度や変形量を予測することができる。 When the deformation direction of the investigation material is unknown, by estimating the deformation direction of the investigation material, the crystal orientation distribution with respect to that direction can be measured , and derivation of the crystal orientation distribution parameter P <uv w>, 15 that is quantified Is possible. Thereby, if the remaining life evaluation method and the deformation amount evaluation method described above are applied, the progress of the material life and the deformation amount can be predicted.
次に他の実施形態にかかる金属材料の余寿命評価方法について説明する。この実施形態では、前述した実施形態における評価精度をさらに向上させることが可能となる。図3で示した、結晶方位分布とクリープ損傷の相関データについて、計測視野内で比較的大きな結晶粒と小さな結晶粒それぞれを抽出してデータ評価した結果を図16に示す。図16において、実線が大きな結晶粒の場合、点線が小さな結晶粒の場合を示している。この図16に示されるように、大きな結晶粒の方が、パラメータPがクリープ損傷に対して敏感に変化している。 Next, a method for evaluating the remaining life of a metal material according to another embodiment will be described. In this embodiment, the evaluation accuracy in the above-described embodiment can be further improved. FIG. 16 shows the results of data evaluation on the correlation data between the crystal orientation distribution and creep damage shown in FIG. 3 by extracting relatively large crystal grains and small crystal grains within the measurement field of view. In FIG. 16, when the solid line is a large crystal grain, the dotted line is a small crystal grain. As shown in FIG. 16, the parameter P changes more sensitively to creep damage in the larger crystal grains.
したがって、前述した実施形態において、ある特定の大きさの結晶粒のデータのみ(この場合、所定の大きさ以上の大きさの大きな結晶粒のデータのみ)を抽出してデータを評価することで、クリープ余寿命の評価精度を向上させることができる。前述のとおり、結晶方位分布の変化はシュミット因子に基づく特定のすべり系の活動に起因していると考えられるが、各結晶粒の変形は試験片全体の形状に起因した拘束(隣接する粒による形状的拘束)を受けており、必ずしもシュミット因子から決定される理想的なすべり系のみが活動するわけではない。ところで、発明者らの実施した研究結果では、比較的大きい結晶粒の方が、シュミット因子から決定される理想的なすべり系での変形が生じやすいことが判明した。このため、このケースでは、大きな結晶粒のデータを抽出してデータを評価することが望ましい。 Therefore, in the above-described embodiment, by extracting only data of crystal grains having a specific size (in this case, only data of crystal grains having a size larger than a predetermined size) and evaluating the data, The evaluation accuracy of the creep remaining life can be improved. As described above, the change in crystal orientation distribution is thought to be due to the activity of a specific slip system based on the Schmitt factor, but the deformation of each crystal grain is constrained by the shape of the entire specimen (depending on the adjacent grains). The ideal slip system determined by the Schmid factor is not necessarily active. By the way, as a result of research conducted by the inventors, it has been found that a relatively large crystal grain is more likely to be deformed in an ideal slip system determined from a Schmid factor. Therefore, in this case, it is desirable to extract data of large crystal grains and evaluate the data.
なお、図16では<101>の例を示したが、<001>および<111>についても同様に大きな結晶粒の方がパラメータPがクリープ損傷に対して敏感に変化する結果が得られた。また、クリープひずみとの相関においても同様に大きな結晶粒の方がパラメータPがクリープひずみに対して敏感に変化した。したがって、クリープひずみ量から変形量を評価する場合においても、ある特定の大きさの結晶粒のデータのみを抽出して評価することで、評価精度を向上させることができる。 Although FIG. 16 shows an example of <101>, for <001> and <111>, the result is that the parameter P changes more sensitively to creep damage in the same way for larger crystal grains. Similarly, in the correlation with the creep strain, the parameter P of the larger crystal grain changed more sensitively to the creep strain. Therefore, even when the deformation amount is evaluated from the creep strain amount, the evaluation accuracy can be improved by extracting and evaluating only the data of crystal grains having a specific size.
また、前述したように、GAM値から金属材料の余寿命評価、金属材料の変形量評価を行う場合も、以下のようにして評価精度を向上させることが可能となる。 Further, as described above, even when the remaining life evaluation of the metal material and the deformation amount evaluation of the metal material are performed from the GAM value, the evaluation accuracy can be improved as follows.
図8に示した、GAM値とクリープ寿命消費率の相関データについて、計測視野内で比較的大きな結晶粒と小さな結晶粒とそれぞれを抽出してデータ評価した結果を図17に示す。図17において、実線が小さな結晶粒の場合、点線が大きな結晶粒の場合を示している。この図16に示されるように、本例においては小さな結晶粒の方が、大きな結晶粒に比べて全体的に大きなGAM値を示していた。前述のとおりGAM値は絶対値が比較的小さく、計測誤差に影響を受け易い。従って、GAM値が大きくなる特定の大きさの結晶粒だけを抽出してデータを評価すれば、GAMの絶対値が大きくなる分相対的に誤差の影響が小さくなり、評価精度を向上させることができる。GAM値は粒内の微小な方位差の程度を示す指標であり、粒内方位差は転位などの格子欠陥の増加に起因していると考えられる。ところで、粒界近傍は転位の発生源であるとともに転位の蓄積し易い領域でもある。従って、小さい結晶粒の方が結晶粒面積に対する粒界近傍面積の比率が高くなるため、GAM値も大きくなるものと考えられる。すなわち、このケースでは、小さな結晶粒のデータを抽出してデータを評価することが望ましい。 FIG. 17 shows the results of data evaluation on the correlation data between the GAM value and the creep life consumption rate shown in FIG. 8 by extracting relatively large crystal grains and small crystal grains within the measurement field of view. In FIG. 17, when the solid line is a small crystal grain, the dotted line is a large crystal grain. As shown in FIG. 16, in this example, the smaller crystal grains generally showed larger GAM values than the larger crystal grains. As described above, the GAM value has a relatively small absolute value and is easily affected by measurement errors. Therefore, if only the crystal grains of a specific size that increases the GAM value are extracted and the data is evaluated, the influence of the error is relatively reduced as the absolute value of the GAM increases, and the evaluation accuracy can be improved. it can. The GAM value is an index indicating the degree of a small misorientation within a grain, and the misorientation within a grain is considered to be caused by an increase in lattice defects such as dislocations. By the way, the vicinity of the grain boundary is not only a source of dislocations but also a region where dislocations are likely to accumulate. Therefore, it is considered that the GAM value is increased because the ratio of the area near the grain boundary to the crystal grain area is higher in the smaller crystal grains. That is, in this case, it is desirable to extract data of small crystal grains and evaluate the data.
なお、図17ではクリープ余寿命評価について示したが、クリープひずみの評価においても同様に小さな結晶粒の方がGAM値が大きくなり誤差の影響を小さくできるので、前述したように、GAM値から金属材料の変形量評価を行う場合も、ある特定の大きさの結晶粒のデータのみ(この場合、所定の大きさ以下の大きさの小さな結晶粒のデータのみ)を抽出してデータを評価することで、金属材料の変形量評価の評価精度を向上させることができる。 FIG. 17 shows the evaluation of the remaining creep life, but in the evaluation of the creep strain, the smaller the grain size, the larger the GAM value becomes and the influence of the error can be reduced. Even when evaluating the amount of deformation of a material, only data for crystal grains of a specific size (in this case, only data for small crystal grains having a size smaller than a predetermined size) should be extracted and evaluated. Thus, the evaluation accuracy of the deformation amount evaluation of the metal material can be improved.
次に、さらに他の実施形態について説明する。この実施形態は、粒内方位差の線分析を用いて変形方向を推測するものである。図18に模式的に示すように、直線状に並んだ計測点(図中黒い丸印で示す。)において、各結晶粒内における全ての隣接2点間での方位差を平均したものをMlineと定義する。発明者らは、ハステロイX(ハステロイは登録商標)材のクリープ中断試験材においてMlineと変形方向とのなす各θを図19のように定義して、クリープ損傷材におけるMlineとθの関係を評価した結果、図20のような関係を見出した。 Next, still another embodiment will be described. In this embodiment, the deformation direction is estimated using line analysis of the intragranular orientation difference. As schematically shown in FIG. 18, at the measurement points arranged in a straight line (indicated by black circles in the figure), the average of the orientation differences between all two adjacent points in each crystal grain is M. Define as line . The inventors define each θ formed by the M line and the deformation direction in the creep interruption test material of Hastelloy X (Hastelloy is a registered trademark) as shown in FIG. 19, and the relationship between M line and θ in the creep damaged material. As a result, the relationship as shown in FIG. 20 was found.
図20に示す関係を用いて、主たるクリープ変形方向を推定する方法の例を以下に示す。ハステロイX(ハステロイは登録商標)材からなる評価対象機器部品の、評価対象部位から試験片を切り出して、EBSPによってMlineを評価する。このときEBSP試料のSEM内での方向と、当該試料が切り出される前の評価対象機器部品内での方向との関係を見失わないように留意する必要がある。この試料においてMlineを複数の方向について評価し、Mlineが最も高い方向を見出せば、すなわちそれが観察面内における主たるクリープ変形方向である。このようにして、変形方向を推測することができるので、前述した金属材料の余寿命評価方法及び変形量評価において調査材料の変形方向が不明である場合に、上記の工程を加えることにより、調査材料の変形方向を知ることができる。 An example of a method for estimating the main creep deformation direction is shown below using the relationship shown in FIG. A test piece is cut out from an evaluation target part of an evaluation target device part made of Hastelloy X (Hastelloy is a registered trademark), and M line is evaluated by EBSP. At this time, care must be taken not to lose sight of the relationship between the direction in the SEM of the EBSP sample and the direction in the device part to be evaluated before the sample is cut out. In this sample, M line is evaluated in a plurality of directions, and if the direction in which M line is the highest is found, that is, it is the main creep deformation direction in the observation plane. In this way, since the deformation direction can be estimated, when the deformation direction of the investigation material is unknown in the above-described remaining life evaluation method and deformation amount evaluation of the metal material, the investigation is performed by adding the above steps. It is possible to know the deformation direction of the material.
次に、他の実施形態について説明する。図8に示した、GAMとクリープ寿命消費率の相関データについて、応力軸に対してそれぞれ<101>、<001>および<111>近傍の結晶方位をもつ結晶粒を抽出してデータ評価した結果を図21に示す。図21に示した例においては、<001>近傍に比べて<101>および<111>近傍の結晶粒を抽出して評価したGAM値の方が、クリープ寿命消費率がより小さい範囲から、クリープ寿命消費率と良い相関を示している。すなわち、このケースでは、<101>および<111>近傍の結晶粒を抽出してデータを評価することで、より広い寿命消費率範囲でのクリープ余寿命評価が可能になる。 Next, another embodiment will be described. FIG. 8 shows the results of data evaluation by extracting crystal grains having crystal orientations near <101>, <001>, and <111> with respect to the stress axis for the correlation data between GAM and creep life consumption rate shown in FIG. Is shown in FIG. In the example shown in FIG. 21, the GAM value obtained by extracting and evaluating the crystal grains in the vicinity of <101> and <111> is smaller than that in the vicinity of <001>. It shows a good correlation with the lifetime consumption rate. That is, in this case, by evaluating the data by extracting crystal grains in the vicinity of <101> and <111>, it is possible to evaluate the remaining creep life in a wider range of lifetime consumption rate.
なお、図21ではクリープ余寿命評価について示したが、クリープひずみの評価においても同様に<001>近傍に比べて<101>および<111>近傍の結晶粒の方がGAM値とクリープひずみが、より広い範囲で相関するようになるので、前述したように、GAM値から金属材料の変形量評価を行う場合も、ある特定の結晶方位を持つ結晶粒のデータのみを抽出してデータを評価することで、より広い範囲での金属材料の変形量評価を行うことが可能となる。 Note that FIG. 21 shows the creep remaining life evaluation. Similarly, in the evaluation of the creep strain, the GAM value and creep strain of the crystal grains in the vicinity of <101> and <111> are similar to those in the vicinity of <001>. Since the correlation is made in a wider range, as described above, when evaluating the deformation amount of the metal material from the GAM value, only the data of the crystal grains having a specific crystal orientation is extracted and the data is evaluated. This makes it possible to evaluate the deformation amount of the metal material in a wider range.
ところで、前述した各実施形態における結晶方位分布の評価では、EBSP法を用いて評価する場合について説明した。このEBSP法では微小で済むものの機器部品からのサンプル採取が必要である。一方、このような結晶方位分布の評価を、X線回折法にて行えば、非破壊での結晶方位分布の計測が可能となり、前述した各実施形態を非破壊で行うことが可能となる。 By the way, in the evaluation of the crystal orientation distribution in each of the embodiments described above, the case where the evaluation is performed using the EBSP method has been described. Although this EBSP method requires only a small amount, it is necessary to collect a sample from equipment parts. On the other hand, if the evaluation of the crystal orientation distribution is performed by the X-ray diffraction method, the crystal orientation distribution can be measured nondestructively, and each of the above-described embodiments can be performed nondestructively.
なお、上述した各余寿命評価方法及び変形量評価方法では、面心立方構造の多結晶金属材料(ハステロイX)を用いて説明したが、体心立方構造や六方最密構造においても、これら評価方法を適用することができる。また、例えば単結晶材料や一方向凝固合金材料、内圧クリープのような多軸応力場における材料についても、結晶方位分布の変化が生じるものであれば、同様に適用できる。 In each of the remaining life evaluation method and the deformation amount evaluation method described above, the face-centered cubic structure polycrystalline metal material (Hastelloy X) has been described. However, these evaluations also apply to the body-centered cubic structure and the hexagonal close-packed structure. The method can be applied. Further, for example, a single crystal material, a unidirectionally solidified alloy material, and a material in a multiaxial stress field such as internal pressure creep can be similarly applied as long as the crystal orientation distribution changes.
10……余寿命評価装置、21……結晶方位分布計測手段、22……GAM値計測手段、23……結晶方位分布定量化手段、24……マスターカーブ導出手段、25……余寿命判定手段、26……変形量判定手段、100……変形量評価装置。
DESCRIPTION OF
Claims (30)
前記試験材料と同じ材料からなる、余寿命評価を行う調査材料の結晶方位分布を前記結晶方位分布計測手段が計測し、計測された結晶方位分布を前記結晶方位分布定量化手段が定量化する計測ステップと、
前記格納ステップで格納した前記第1のマスターカーブのデータを余寿命判定手段がデータベースから読み出して、読み出した第1のマスターカーブに、前記計測ステップで定量化した前記調査材料の結晶方位分布を当てはめて、前記調査材料の余寿命を判定する判定ステップと、
を具備することを特徴とする金属材料の余寿命評価方法。 The crystal orientation distribution measuring means measures the crystal orientation distribution with respect to the progress of material life of the test material, and the crystal orientation distribution quantifying means quantifies the measured crystal orientation distribution, and the quantified crystal orientation distribution and material life A storage step in which the master curve deriving means derives a first master curve representing the relationship with the degree of progress of the data and stores it in the database;
Measurement in which the crystal orientation distribution measuring means measures the crystal orientation distribution of the investigation material that is made of the same material as the test material and performs the remaining life evaluation, and the crystal orientation distribution quantifying means quantifies the measured crystal orientation distribution Steps,
The data of the first master curve stored in the storing step is read from the database by the remaining life determining means, and the crystal orientation distribution of the investigation material quantified in the measuring step is applied to the read first master curve. A determination step for determining the remaining life of the investigation material;
The remaining life evaluation method of the metal material characterized by comprising.
前記計測ステップのあとに、前記調査材料のGAM値を前記GAM値計測手段が計測するステップをさらに具備し、
前記判定ステップが、前記第2のマスターカーブのデータを前記寿命判定手段がデータベースから読み出して、読み出した第2のマスターカーブに、計測した前記調査材料のGAM値を当てはめて、前記調査材料の余寿命を判定することをさらに含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の金属材料の余寿命評価方法。 After the storing step, the GAM value measuring means measures the GAM value with respect to the progress of the material life of the test material, and the second master curve representing the relationship between the GAM value and the progress of the material life is the master curve. Further comprising the step of the derivation means deriving and storing in the database;
After the measuring step, the GAM value measuring means further includes a step of measuring the GAM value of the investigation material,
In the determination step, the data of the second master curve is read from the database by the life determination means, and the measured GAM value of the survey material is applied to the read second master curve, so that the surplus of the survey material is obtained. The remaining life evaluation method for a metal material according to any one of claims 1 to 3, further comprising determining a life.
前記試験材料と同じ材料からなる、変形量評価を行う調査材料の結晶方位分布を前記結晶方位分布計測手段が計測し、計測された結晶方位分布を結晶方位分布定量化手段が定量化する計測ステップと、
前記格納ステップで格納した前記第1のマスターカーブのデータを変形量判定手段がデータベースから読み出して、読み出した第1のマスターカーブに、前記計測ステップで定量化した前記調査材料の結晶方位分布を当てはめて、前記調査材料の変形量を判定する判定ステップと、
を具備することを特徴とする金属材料の変形量評価方法。 The crystal orientation distribution measurement means measures the crystal orientation distribution with respect to the deformation amount of the test material, and the crystal orientation distribution quantification means quantifies the measured crystal orientation distribution, and the quantified crystal orientation distribution and the deformation amount of the test material A storage step in which the master curve deriving means derives a first master curve representing the relationship with the data and stores it in the database;
A measurement step in which the crystal orientation distribution measuring means measures the crystal orientation distribution of the investigation material for which the deformation amount evaluation is made of the same material as the test material, and the crystal orientation distribution quantifying means quantifies the measured crystal orientation distribution. When,
The first master curve data stored in the storing step is read from the database by the deformation amount determining means, and the crystal orientation distribution of the investigation material quantified in the measuring step is applied to the read first master curve. A determination step of determining a deformation amount of the investigation material;
A method for evaluating a deformation amount of a metal material, comprising:
前記計測ステップのあとに、前記調査材料のGAM値を前記GAM値計測手段が計測するステップをさらに具備し、
前記判定ステップが、前記第2のマスターカーブのデータを前記変形量判定手段がデータベースから読み出して、読み出した第2のマスターカーブに、計測した前記調査材料のGAM値を当てはめて、前記調査材料の変形量を判定することをさらに含むことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の金属材料の変形量評価方法。 After the storing step, the GAM value measuring means measures the GAM value with respect to the deformation amount of the test material, and the master curve deriving means derives a second master curve representing the relationship between the GAM value and the test material. Further comprising storing in a database;
After the measuring step, the GAM value measuring means further includes a step of measuring the GAM value of the investigation material,
In the determination step, the deformation amount determination means reads the data of the second master curve from the database, applies the measured GAM value of the survey material to the read second master curve, and The method for evaluating a deformation amount of a metal material according to claim 6, further comprising determining a deformation amount.
計測視野内における大きさが特定の大きさの結晶粒の結晶方位分布のデータのみを抽出することを特徴とする請求項1、2、3、5のいずれか1項に記載の金属材料の余寿命評価方法。 When measuring the crystal orientation distribution by the crystal orientation distribution measuring means, and quantifying the measured crystal orientation distribution by the crystal orientation distribution quantifying means,
The remainder of the metal material according to any one of claims 1, 2, 3, and 5, wherein only data of crystal orientation distribution of crystal grains having a specific size in a measurement visual field is extracted. Life evaluation method.
計測視野内における大きさが特定の大きさの結晶粒の結晶方位分布のデータのみを抽出することを特徴とする請求項6乃至8、10、12のいずれか1項に記載の金属材料の変形量評価方法。 When measuring the crystal orientation distribution by the crystal orientation distribution measuring means, and quantifying the measured crystal orientation distribution by the crystal orientation distribution quantifying means,
The deformation of the metal material according to any one of claims 6 to 8, 10 and 12, wherein only data of crystal orientation distribution of crystal grains having a specific size in a measurement visual field is extracted. Quantity evaluation method.
前記試験材料と同じ材料からなる調査材料のMlineを、前記直線状に並んだ複数の計測点の方向を変えて複数回計測する工程と、
前記調査材料のMlineの計測結果を前記相関データに当てはめて、前記調査材料の変形方向を評価する工程と
を更に具備したことを特徴とする請求項1乃至5、13乃至19のいずれか1項に記載の金属材料の余寿命評価方法。 M line which is a value obtained by averaging the orientation difference between two adjacent measurement points among a plurality of measurement points arranged in a straight line in each crystal grain of the test material made of a deformed metal material, and the test material Obtaining in advance correlation data representing the correlation between the deformation direction and the angle between the direction of the plurality of measurement points arranged in a straight line; and
Measuring the M line of the investigation material made of the same material as the test material a plurality of times while changing the direction of the plurality of measurement points arranged in a straight line ;
The method further comprises a step of applying a measurement result of the M line of the investigation material to the correlation data and evaluating a deformation direction of the investigation material. The remaining life evaluation method of the metal material as described in the item.
前記試験材料と同じ材料からなる調査材料のMlineを、前記直線状に並んだ複数の計測点の方向を変えて複数回計測する工程と、
前記調査材料のMlineの計測結果を前記相関データに当てはめて、前記調査材料の変形方向を評価する工程と
を更に具備したことを特徴とする請求項6乃至10、20乃至26のいずれか1項に記載の金属材料の変形量評価方法。 M line which is a value obtained by averaging the orientation difference between two adjacent measurement points among a plurality of measurement points arranged in a straight line in each crystal grain of a test material made of a deformed metal material, Obtaining in advance correlation data representing the correlation between the deformation direction and the angle between the direction of the plurality of measurement points arranged in a straight line; and
Measuring the M line of the investigation material made of the same material as the test material a plurality of times while changing the direction of the plurality of measurement points arranged in a straight line ;
27. The method further comprises a step of applying a measurement result of the M line of the investigation material to the correlation data and evaluating a deformation direction of the investigation material. The deformation | transformation amount evaluation method of the metal material as described in a term.
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