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JP6904890B2 - Fracture cause estimation method and estimation system, and stress level estimation method and estimation system - Google Patents
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Description

本開示は、金属材料の破壊原因の推定方法および推定システム、並びに金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法および推定システムに関する。 The present disclosure relates to a method and an estimation system for estimating the cause of fracture of a metallic material, and a method and an estimation system for estimating a stress level at the time of fatigue fracture of a metallic material.

従来、金属材料が破損した場合に破壊原因を推定するために、目視又は光学顕微鏡などにより破面状態を観察することが行われていた。しかし、実際に破損した金属材料は、破面の表面が酸化していたりつぶれていたりするので、破面状態を観察することが困難な場合が多い。また、ストライエーションのような疲労破壊特有の破面状態を観察できない金属材料は、破面状態を観察しても破壊原因の推定が困難である。 Conventionally, in order to estimate the cause of destruction when a metal material is damaged, the state of the fracture surface has been observed visually or by an optical microscope or the like. However, it is often difficult to observe the fracture surface state of the actually damaged metal material because the surface of the fracture surface is oxidized or crushed. Further, for a metal material such as striation in which the fracture surface condition peculiar to fatigue fracture cannot be observed, it is difficult to estimate the cause of fracture even by observing the fracture surface condition.

近年、例えば、電子後方散乱回折像法(EBSD法)を用いて破面の深さ方向における金属材料中の結晶方位を計測し、該結晶方位に基づいて結晶の方位差分布を分析することで、金属材料の破壊原因を推定することが行われている(例えば、特許文献1)。なお、結晶方位はEBSD法の他にもX線回折法などを用いることでも取得することができる。 In recent years, for example, the electron backscatter diffraction image method (EBSD method) is used to measure the crystal orientation in a metal material in the depth direction of the fracture surface, and the crystal orientation difference distribution is analyzed based on the crystal orientation. , The cause of destruction of metal materials has been estimated (for example, Patent Document 1). The crystal orientation can also be obtained by using an X-ray diffraction method or the like in addition to the EBSD method.

特許文献1には、破面からの深さおよび結晶方位差の平均値から取得した方位差曲線と、破壊原因が分かっている標準試料を用いて求めた標準方位差曲線と、を比較することにより金属材料の破壊原因を推定する方法が記載されている。特許文献1における結晶方位差の平均値は、複数の計測視野範囲を計測した後、計測面を破面からの深さ方向において所定間隔毎に複数に区分した際の、区分毎の結晶方位差を平均することで算出される値である。 In Patent Document 1, the orientation difference curve obtained from the average value of the depth from the fracture surface and the crystal orientation difference is compared with the standard orientation difference curve obtained by using a standard sample whose fracture cause is known. Describes a method for estimating the cause of destruction of a metal material. The average value of the crystal orientation difference in Patent Document 1 is the crystal orientation difference for each division when a plurality of measurement visual field ranges are measured and then the measurement surface is divided into a plurality of measurement surfaces at predetermined intervals in the depth direction from the fracture surface. It is a value calculated by averaging.

特許第5855881号公報Japanese Patent No. 58558881

特許文献1に記載の金属材料の破壊原因推定方法では、破損した金属材料の方位差曲線や標準試料の標準方位差曲線を取得するために、複数の計測視野範囲を計測する必要があり、複数の計測視野範囲の計測には時間がかかるので、破損した金属材料の破壊原因の特定に時間がかかるという問題がある。また、破面からの深さ1mm以下の破面近傍で発現する方位差特性が取得できておらず、金属材料の破壊原因の推定を誤る可能性がある。 In the method for estimating the cause of destruction of a metal material described in Patent Document 1, it is necessary to measure a plurality of measurement field ranges in order to obtain an orientation difference curve of a damaged metal material and a standard orientation difference curve of a standard sample. Since it takes time to measure the measurement field range of the above, there is a problem that it takes time to identify the cause of destruction of the damaged metal material. In addition, the orientation difference characteristic that appears in the vicinity of the fracture surface at a depth of 1 mm or less from the fracture surface cannot be obtained, and there is a possibility that the estimation of the cause of fracture of the metal material may be erroneous.

本発明者らは、鋭意検討の結果、金属材料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分により、金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを推定できることを見出した。また、本発明者らは、鋭意検討の結果、金属材料と同じ材料から形成された試料についての、応力拡大係数パラメータと、試料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分と、の間に相関関係があること、および該相関関係に基づいて金属材料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分により、金属材料の応力拡大係数パラメータを推定できることを見出した。ここで、応力拡大係数パラメータとは応力拡大係数や応力拡大係数範囲などを含むものである。 As a result of diligent studies, the present inventors have determined that whether or not the fracture cause of the metal material is fatigue fracture can be estimated from the difference in crystal orientation difference between two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the metal material. I found it. In addition, as a result of diligent studies, the present inventors have conducted a stress intensity factor parameter for a sample formed from the same material as the metal material, and the difference in crystal orientation between two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the sample. The stress intensity factor parameter of the metal material is estimated from the difference between the difference and the difference in crystal orientation difference between two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the metal material based on the correlation. I found out what I could do. Here, the stress intensity factor parameter includes a stress intensity factor, a stress intensity factor range, and the like.

上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、短期間で高精度な推定が可能な金属材料の破壊原因の推定方法および推定システム、並びに金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法および推定システムを提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of at least one embodiment of the present invention is an estimation method and an estimation system for the cause of fracture of a metal material capable of highly accurate estimation in a short period of time, and a stress level at the time of fatigue fracture of the metal material. To provide an estimation method and an estimation system for the above.

(1)本発明の少なくとも一実施形態にかかる金属材料の破壊原因の推定方法は、
金属材料の破壊原因の推定方法であって、
前記金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測し、前記一計測視野範囲に含まれる複数の計測点における結晶方位を取得するステップと、
取得した前記結晶方位に基づいて前記複数の計測点における結晶方位差を取得する結晶方位差取得ステップと、
前記破面からの深さが所定以下である破面近傍位置における前記結晶方位差である第1結晶方位差と、前記破面近傍位置よりも前記破面からの深さが大きい破面遠方位置における前記結晶方位差である第2結晶方位差と、の差分である第1差分を取得する第1差分取得ステップと、
前記第1差分に基づいて前記金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを推定する第1推定ステップと、を備える。
(1) The method for estimating the cause of destruction of a metal material according to at least one embodiment of the present invention is
It is a method of estimating the cause of destruction of metal materials.
A step of measuring one measurement field of view including at least a part of the fracture surface of the metal material and acquiring crystal orientations at a plurality of measurement points included in the one measurement field of view.
A crystal orientation difference acquisition step for acquiring a crystal orientation difference at a plurality of measurement points based on the acquired crystal orientation, and a crystal orientation difference acquisition step.
The first crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at the position near the fracture surface where the depth from the fracture surface is less than a predetermined value, and the position far from the fracture surface, where the depth from the fracture surface is larger than the position near the fracture surface. The first difference acquisition step for acquiring the first difference, which is the difference between the second crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference in
It includes a first estimation step of estimating whether or not the fracture cause of the metallic material is fatigue fracture based on the first difference.

上述したように、本発明者らは、鋭意検討の結果、金属材料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分により、金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを推定できることを見出した。より具体的には、金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲に含まれる破面近傍位置と破面遠方位置とにおける結晶方位差の差分である第1差分により、金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを推定することができる。 As described above, as a result of diligent studies, the present inventors have determined whether or not the fracture cause of the metal material is fatigue fracture due to the difference in crystal orientation difference between two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the metal material. It was found that it can be estimated. More specifically, the first difference, which is the difference in crystal orientation between the fracture surface near position and the fracture surface distant position included in one measurement viewing range including at least a part of the fracture surface of the metal material, is used to obtain the metal material. It is possible to estimate whether or not the cause of fracture is fatigue fracture.

上記(1)の方法によれば、上述した結晶方位を取得するステップ、結晶方位差取得ステップおよび第1差分取得ステップを経ることで第1差分を取得することができ、第1推定ステップで第1差分により金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを高精度で推定することができる。また、上記の方法によれば、金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測すればよいので、計測や計測結果の処理にかかる時間が少なく、短期間で金属材料の破壊原因の推定を行うことができる。 According to the method (1) described above, the first difference can be acquired by going through the steps of acquiring the crystal orientation, the crystal orientation difference acquisition step, and the first difference acquisition step described above, and the first estimation step is the first. From one difference, it is possible to estimate with high accuracy whether or not the fracture cause of the metal material is fatigue fracture. Further, according to the above method, since it is sufficient to measure one measurement field of view including at least a part of the fracture surface of the metal material, the time required for measurement and processing of the measurement result is short, and the metal material is destroyed in a short period of time. The cause can be estimated.

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の方法において、
前記第1推定ステップでは、前記第1差分が所定値以上の場合には前記金属材料の破壊原因が疲労破壊であると推定し、前記第1差分が所定値に満たない場合には前記金属材料の破壊原因が疲労破壊ではないと推定する。
(2) In some embodiments, in the method of (1) above,
In the first estimation step, when the first difference is equal to or more than a predetermined value, it is estimated that the cause of fracture of the metal material is fatigue fracture, and when the first difference is less than the predetermined value, the metal material is said to be fractured. It is presumed that the cause of the fracture is not fatigue fracture.

上記(2)の方法によれば、第1差分により金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを定量的に推定できるので、第1推定ステップにおける推定にかかる時間を少なくできる。 According to the method (2) above, it is possible to quantitatively estimate whether or not the fracture cause of the metal material is fatigue fracture by the first difference, so that the time required for the estimation in the first estimation step can be reduced.

(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の方法において、
前記金属材料の破壊原因の推定方法は、
前記結晶方位を取得するステップの後、且つ、前記結晶方位差取得ステップの前に、前記破面の線形回帰直線の傾きが所定角度以上の場合には、前記線形回帰直線を第1座標軸とし、且つ、前記線形回帰直線に直交する前記破面の深さ方向に沿うような直線を第2座標軸とする直交座標系に座標変換を行う傾き調整ステップをさらに備える。
(3) In some embodiments, in the method (1) or (2) above,
The method for estimating the cause of destruction of the metal material is
If the inclination of the linear regression line of the fracture surface is equal to or greater than a predetermined angle after the step of acquiring the crystal orientation and before the step of acquiring the crystal orientation difference, the linear regression line is set as the first coordinate axis. Further, a tilt adjusting step of performing coordinate conversion to an orthogonal coordinate system having a straight line along the depth direction of the fracture surface orthogonal to the linear regression straight line as a second coordinate axis is further provided.

上記(3)の方法によれば、破面の線形回帰直線の傾きが所定角度以上の場合には、一計測視野範囲を計測した際の計測座標系を用いると破面の深さ方向の誤差が大きくなる。このため、上述した線形回帰直線の傾きが所定角度以上の場合には、直交座標系に座標変換をすることで、破面の深さ方向における誤差を少なくすることができる。 According to the method (3) above, when the slope of the linear regression line of the fracture surface is equal to or greater than a predetermined angle, an error in the depth direction of the fracture surface can be obtained by using the measurement coordinate system when one measurement visual field range is measured. Becomes larger. Therefore, when the inclination of the linear regression line described above is equal to or greater than a predetermined angle, it is possible to reduce the error in the depth direction of the fracture surface by performing coordinate conversion to the Cartesian coordinate system.

(4)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(3)の方法において、
前記第1結晶方位差は、前記破面近傍位置における前記破面の深さ方向に直交する方向に沿って配列される前記複数の計測点の前記結晶方位差の統計値を含み、
前記第2結晶方位差は、前記破面遠方位置における前記破面の深さ方向に直交する方向に沿って配列される前記複数の計測点の前記結晶方位差の統計値を含む。
(4) In some embodiments, in the methods (1) to (3) above,
The first crystal orientation difference includes statistical values of the crystal orientation difference of the plurality of measurement points arranged along a direction orthogonal to the depth direction of the fracture surface at a position near the fracture surface.
The second crystal orientation difference includes statistical values of the crystal orientation difference of the plurality of measurement points arranged along a direction orthogonal to the depth direction of the fracture surface at a position far from the fracture surface.

金属材料には破面から深い位置に局所的に結晶方位差の大きい部分が存在することがある。上記(4)の方法によれば、第1結晶方位差や第2結晶方位差は、各々所定位置における破面の深さ方向に直交する方向に沿って配列される複数の計測点の結晶方位差の統計値を含んでいるので、上述した局所的に結晶方位差が大きい部分が及ぼす影響を少なくできるため、金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを高精度で推定することができる。 In the metal material, a portion having a large crystal orientation difference may be locally present at a position deep from the fracture surface. According to the method (4) above, the first crystal orientation difference and the second crystal orientation difference are the crystal orientations of a plurality of measurement points arranged along a direction orthogonal to the depth direction of the fracture surface at a predetermined position. Since the statistical value of the difference is included, the influence of the above-mentioned locally large crystal orientation difference can be reduced, so it is possible to estimate with high accuracy whether or not the cause of the fracture of the metal material is fatigue fracture. can.

(5)本発明の少なくとも一実施形態にかかる金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法は、
金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法であって、
前記金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測し、前記一計測視野範囲に含まれる複数の計測点における結晶方位を取得するステップと、
取得した前記結晶方位に基づいて前記複数の計測点における結晶方位差を取得する結晶方位差取得ステップと、
前記破面からの深さが所定以下である破面近傍位置における前記結晶方位差である第1結晶方位差と、前記破面近傍位置よりも前記破面からの深さが大きい破面遠方位置における前記結晶方位差である第2結晶方位差と、の差分である第1差分を取得する第1差分取得ステップと、
前記金属材料と同じ材料から形成された試料についての、応力拡大係数パラメータと、前記第1差分に対応する深さ位置における結晶方位差の差分である第2差分との相関関係を取得するステップと、
取得された前記相関関係に基づいて、前記第1差分から前記金属材料の応力拡大係数パラメータを推定し、推定した前記応力拡大係数パラメータから前記金属材料の疲労破壊時における応力レベルを推定する第2推定ステップと、を備える。
(5) The method for estimating the stress level at the time of fatigue fracture of a metal material according to at least one embodiment of the present invention is
It is a method of estimating the stress level at the time of fatigue failure of metallic materials.
A step of measuring one measurement field of view including at least a part of the fracture surface of the metal material and acquiring crystal orientations at a plurality of measurement points included in the one measurement field of view.
A crystal orientation difference acquisition step for acquiring a crystal orientation difference at a plurality of measurement points based on the acquired crystal orientation, and a crystal orientation difference acquisition step.
The first crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at the position near the fracture surface where the depth from the fracture surface is less than a predetermined value, and the position far from the fracture surface, where the depth from the fracture surface is larger than the position near the fracture surface. The first difference acquisition step for acquiring the first difference, which is the difference between the second crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference in
A step of acquiring a correlation between a stress intensity factor parameter and a second difference, which is a difference in crystal orientation difference at a depth position corresponding to the first difference, for a sample formed from the same material as the metal material. ,
Based on the acquired correlation, the stress intensity factor parameter of the metal material is estimated from the first difference, and the stress level at the time of fatigue failure of the metal material is estimated from the estimated stress intensity factor parameter. It comprises an estimation step.

上述したように、本発明者らは、鋭意検討の結果、金属材料と同じ材料から形成された試料についての、応力拡大係数パラメータと、試料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分と、の間に相関関係があること、および該相関関係に基づいて金属材料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分により、金属材料の応力拡大係数パラメータを推定できることを見出した。 As described above, as a result of diligent studies, the present inventors have found that the stress intensity factor parameter of a sample formed from the same material as the metal material and the crystals at two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the sample. The stress intensity factor of the metal material is due to the correlation between the difference in orientation and the difference in crystal orientation at two different depth positions on the surface of the fracture surface of the metal material based on the correlation. We found that the parameters can be estimated.

上記(5)の方法によれば、第1差分に対応する深さ位置における結晶方位差の差分である第2差分と応力拡大係数パラメータとの相関関係に基づいて、上述した結晶方位を取得するステップ、結晶方位差取得ステップおよび第1差分取得ステップを経ることで取得される第1差分により、金属材料の応力拡大係数パラメータを高精度で推定することができる。そして、金属材料の応力拡大係数パラメータから金属材料の疲労破壊時における応力レベルを推定することができる。また、上記の方法によれば、上述した相関関係を取得するとともに、金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測すればよいので、計測や計測結果の処理にかかる時間が少なく、短期間で金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定を行うことができる。 According to the method (5) above, the above-mentioned crystal orientation is acquired based on the correlation between the second difference, which is the difference in crystal orientation difference at the depth position corresponding to the first difference, and the stress intensity factor parameter. The stress intensity factor parameter of the metal material can be estimated with high accuracy from the first difference acquired through the step, the crystal orientation difference acquisition step, and the first difference acquisition step. Then, the stress level at the time of fatigue fracture of the metal material can be estimated from the stress intensity factor parameter of the metal material. Further, according to the above method, it is sufficient to acquire the above-mentioned correlation and measure one measurement visual field range including at least a part of the fracture surface of the metal material, so that it takes time to measure and process the measurement result. It is possible to estimate the stress level at the time of fatigue fracture of a metal material in a short period of time.

(6)幾つかの実施形態では、上記(5)の方法において、
前記応力拡大係数パラメータは、前記試料に対して疲労き裂進展試験を実施することにより取得され、
前記第2差分は、前記疲労き裂進展試験が実施された前記試料の複数の計測点における結晶方位を取得し、取得した前記結晶方位に基づいて前記複数の計測点における結晶方位差を取得するとともに、前記疲労き裂進展試験において生成された破面からの深さが所定以下である破面近傍位置における前記結晶方位差である第3結晶方位差と、前記破面近傍位置よりも前記破面からの深さが大きい破面遠方位置であって、前記破面からの深さが100μm以下である破面遠方位置における前記結晶方位差である第4結晶方位差と、の差分である。
(6) In some embodiments, in the method of (5) above,
The stress intensity factor parameters are obtained by performing a fatigue crack growth test on the sample.
For the second difference, the crystal orientations at a plurality of measurement points of the sample subjected to the fatigue crack growth test are acquired, and the crystal orientation differences at the plurality of measurement points are acquired based on the acquired crystal orientations. At the same time, the third crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at the position near the fracture surface where the depth from the fracture surface generated in the fatigue crack growth test is equal to or less than a predetermined value, and the fracture at the position near the fracture surface. It is a difference from the fourth crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at the fracture surface distant position where the depth from the plane is large and the depth from the fracture surface is 100 μm or less.

上記(6)の方法によれば、応力拡大係数パラメータを取得するために疲労き裂進展試験が実施された試料について第2差分が取得されるので、応力拡大係数パラメータと第2差分との間の相関関係の精度を向上させることができる。また、試料の第3結晶方位差や第4結晶方位差は、金属材料の第1結晶方位差や第2結晶方位差に対応しているので、試料の第2差分を金属材料の第1差分に精度よく対応させることができる。また、上記の方法によれば、破面近傍位置、および破面近傍位置よりも破面からの深さが大きく、且つ、破面からの深さが100μm以下である破面遠方位置、における結晶方位差に基づいて第2差分が取得されるので、破面近傍位置および破面遠方位置を含む一計測視野範囲の大きさを小さくすることができる。そして、一計測視野範囲を小さくすることで、計測や計測結果の処理にかかる時間を少なくすることができる。 According to the method (6) above, the second difference is obtained for the sample subjected to the fatigue crack growth test in order to obtain the stress intensity factor parameter, so that the difference between the stress intensity factor parameter and the second difference is obtained. The accuracy of the correlation can be improved. Further, since the third crystal orientation difference and the fourth crystal orientation difference of the sample correspond to the first crystal orientation difference and the second crystal orientation difference of the metal material, the second difference of the sample is the first difference of the metal material. Can be accurately associated with. Further, according to the above method, crystals at a position near the fracture surface and a position far from the fracture surface where the depth from the fracture surface is larger than the position near the fracture surface and the depth from the fracture surface is 100 μm or less. Since the second difference is acquired based on the orientation difference, the size of one measurement field range including the position near the fracture surface and the position far from the fracture surface can be reduced. Then, by reducing one measurement field of view range, it is possible to reduce the time required for measurement and processing of measurement results.

(7)幾つかの実施形態では、上記(5)又は(6)の方法において、
前記応力拡大係数パラメータは、応力拡大係数、応力拡大係数範囲、および有効応力拡大係数範囲の少なくとも一つを含む。
上記(7)の方法によれば、第1差分により、応力拡大係数、応力拡大係数範囲、又は有効応力拡大係数範囲を推定することができるので、応力拡大係数などを用いて金属材料の疲労破壊時における応力レベルを推定することができる。
(7) In some embodiments, in the method (5) or (6) above,
The stress intensity factor parameter includes at least one of a stress intensity factor, a stress intensity factor range, and an effective stress intensity factor range.
According to the method (7) above, the stress intensity factor, the stress intensity factor range, or the effective stress intensity factor range can be estimated from the first difference. The stress level at time can be estimated.

(8)本発明の少なくとも一実施形態にかかる金属材料の破壊原因の推定システムは、
金属材料の破壊原因の推定システムであって、
前記金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測可能な計測装置であって、前記一計測視野範囲に含まれる複数の計測点における結晶方位を取得可能な計測装置と、
前記計測装置が取得した前記結晶方位に基づいて前記複数の計測点における結晶方位差を取得可能な解析装置と、
前記解析装置が取得した前記破面からの深さが所定以下である破面近傍位置における前記結晶方位差である第1結晶方位差と、前記解析装置が取得した前記破面近傍位置よりも前記破面からの深さが大きい破面遠方位置における前記結晶方位差である第2結晶方位差と、の差分である第1差分を取得可能な演算装置と、を備える。
(8) The system for estimating the cause of destruction of a metallic material according to at least one embodiment of the present invention is
It is a system for estimating the cause of destruction of metallic materials.
A measuring device capable of measuring one measurement visual field range including at least a part of a fracture surface of the metal material, and a measuring device capable of acquiring crystal orientations at a plurality of measurement points included in the one measurement visual field range.
An analysis device capable of acquiring crystal orientation differences at a plurality of measurement points based on the crystal orientation acquired by the measuring device, and an analysis device capable of acquiring crystal orientation differences at the plurality of measurement points.
The first crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at a position near the fracture surface where the depth from the fracture surface acquired by the analyzer is equal to or less than a predetermined value, and the position near the fracture surface acquired by the analyzer. A computing device capable of acquiring a first difference, which is a difference between the second crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at a position far from the fracture surface having a large depth from the fracture surface, is provided.

上述したように、本発明者らは、鋭意検討の結果、金属材料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分により、金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを推定できることを見出した。より具体的には、金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲に含まれる破面近傍位置と破面遠方位置とにおける結晶方位差の差分である第1差分により、金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを推定することができる。 As described above, as a result of diligent studies, the present inventors have determined whether or not the fracture cause of the metal material is fatigue fracture due to the difference in crystal orientation difference between two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the metal material. It was found that it can be estimated. More specifically, the first difference, which is the difference in crystal orientation between the fracture surface near position and the fracture surface distant position included in one measurement viewing range including at least a part of the fracture surface of the metal material, is used to obtain the metal material. It is possible to estimate whether or not the cause of fracture is fatigue fracture.

上記(8)の構成によれば、金属材料の破壊原因の推定システムは、上述した結晶方位を取得可能な計測装置、上述した結晶方位差を取得可能な解析装置、および上述した第1差分を取得可能な演算装置を備えるので、上述した第1差分を取得することができる。このため、取得した第1差分により金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを高精度で推定することができる。また、上記の構成によれば、計測装置は金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測すればよいので、計測や計測結果の処理にかかる時間が少なく、金属材料の破壊原因の推定システムは、短期間で金属材料の破壊原因の推定を行うことができる。 According to the configuration of the above (8), the estimation system of the cause of destruction of the metal material uses the above-mentioned measuring device capable of acquiring the crystal orientation, the above-mentioned analysis device capable of acquiring the crystal orientation difference, and the above-mentioned first difference. Since the arithmetic unit that can be acquired is provided, the above-mentioned first difference can be acquired. Therefore, it is possible to estimate with high accuracy whether or not the fracture cause of the metal material is fatigue fracture from the acquired first difference. Further, according to the above configuration, since the measuring device only needs to measure one measurement field of view including at least a part of the fracture surface of the metal material, the time required for the measurement and the processing of the measurement result is short, and the metal material is destroyed. The cause estimation system can estimate the cause of destruction of a metallic material in a short period of time.

(9)本発明の少なくとも一実施形態にかかる金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システムは、
金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システムであって、
前記金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測可能な計測装置であって、前記一計測視野範囲に含まれる複数の計測点における結晶方位を取得可能な計測装置と、
前記計測装置が取得した前記結晶方位に基づいて前記複数の計測点における結晶方位差を取得可能な解析装置と、
前記解析装置が取得した前記破面からの深さが所定以下である破面近傍位置における前記結晶方位差である第1結晶方位差と、前記解析装置が取得した前記破面近傍位置よりも前記破面からの深さが大きい破面遠方位置における前記結晶方位差である第2結晶方位差と、の差分である第1差分を取得可能な演算装置と、
前記金属材料と同じ材料から形成された試料についての、応力拡大係数パラメータと、前記第1差分に対応する深さ位置における結晶方位差の差分である第2差分との相関関係を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された前記相関関係に基づいて、前記第1差分から前記金属材料の前記応力拡大係数パラメータを推定する推定装置と、を備える。
(9) The stress level estimation system at the time of fatigue fracture of a metal material according to at least one embodiment of the present invention is
A system for estimating stress levels during fatigue failure of metallic materials.
A measuring device capable of measuring one measurement visual field range including at least a part of a fracture surface of the metal material, and a measuring device capable of acquiring crystal orientations at a plurality of measurement points included in the one measurement visual field range.
An analysis device capable of acquiring crystal orientation differences at a plurality of measurement points based on the crystal orientation acquired by the measuring device, and an analysis device capable of acquiring crystal orientation differences at the plurality of measurement points.
The first crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at a position near the fracture surface where the depth from the fracture surface acquired by the analyzer is equal to or less than a predetermined value, and the position near the fracture surface acquired by the analyzer. An arithmetic device capable of acquiring the first difference, which is the difference between the second crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at a position far from the fracture surface having a large depth from the fracture surface, and
A storage device that stores the correlation between the stress intensity factor parameter and the second difference, which is the difference in crystal orientation at the depth position corresponding to the first difference, for a sample formed from the same material as the metal material. When,
An estimation device for estimating the stress intensity factor parameter of the metal material from the first difference based on the correlation stored in the storage device is provided.

上述したように、本発明者らは、鋭意検討の結果、金属材料と同じ材料から形成された試料についての、応力拡大係数パラメータと、試料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分と、の間に相関関係があること、および該相関関係に基づいて金属材料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分により、金属材料の応力拡大係数パラメータを推定できることを見出した。 As described above, as a result of diligent studies, the present inventors have found that the stress intensity factor parameter of a sample formed from the same material as the metal material and the crystals at two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the sample. The stress intensity factor of the metal material is due to the correlation between the difference in orientation and the difference in crystal orientation at two different depth positions on the surface of the fracture surface of the metal material based on the correlation. We found that the parameters can be estimated.

上記(9)の構成によれば、金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システムは、上述した金属材料の結晶方位を取得可能な計測装置、上述した金属材料の結晶方位差を取得可能な解析装置、および上述した第1差分を取得可能な演算装置を備えるので、上述した金属材料の第1差分を取得することができる。また、金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システムは、上述した相関関係を記憶する記憶装置、および記憶装置に記憶された相関関係に基づいて第1差分から金属材料の応力拡大係数パラメータを推定する推定装置をさらに備えるので、上述した第1差分の値から、金属材料の応力拡大係数パラメータを高精度で推定することができる。そして、金属材料の応力拡大係数パラメータから金属材料の疲労破壊時における応力レベルを推定することができる。また、上記の構成によれば、上述した相関関係を記憶装置に記憶しておくとともに、計測装置が金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測すればよいので、計測や計測結果の処理にかかる時間が少なく、金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システムは、短期間で金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定を行うことができる。 According to the configuration of (9) above, the stress level estimation system at the time of fatigue fracture of the metal material can acquire the above-mentioned measuring device capable of acquiring the crystal orientation of the metal material and the above-mentioned difference in crystal orientation of the metal material. Since the analysis device and the calculation device capable of acquiring the above-mentioned first difference are provided, the first difference of the above-mentioned metal material can be acquired. Further, the stress level estimation system at the time of fatigue failure of the metal material uses a storage device that stores the above-mentioned correlation and a stress intensity factor parameter of the metal material from the first difference based on the correlation stored in the storage device. Since the estimation device for estimation is further provided, the stress intensity factor parameter of the metal material can be estimated with high accuracy from the value of the first difference described above. Then, the stress level at the time of fatigue fracture of the metal material can be estimated from the stress intensity factor parameter of the metal material. Further, according to the above configuration, the above-mentioned correlation may be stored in the storage device, and the measuring device may measure one measurement field range including at least a part of the fracture surface of the metal material. The processing time for processing the measurement results is short, and the stress level estimation system at the time of fatigue failure of the metal material can estimate the stress level at the time of fatigue failure of the metal material in a short period of time.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、短期間で高精度な推定が可能な金属材料の破壊原因の推定方法および推定システム、並びに金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法および推定システムが提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, a method and an estimation system for estimating the cause of fracture of a metal material capable of highly accurate estimation in a short period of time, and a method and an estimation system for estimating a stress level at the time of fatigue failure of the metal material Provided.

本発明の一実施形態にかかる金属材料の破壊原因の推定方法の一例を示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the method of estimating the cause of destruction of a metal material which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる金属材料の破壊原因の推定方法を実施するための推定システムの構成の一例を概略的に示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows typically an example of the structure of the estimation system for carrying out the method of estimating the cause of destruction of a metal material which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における計測に用いられる試料を示す図である。It is a figure which shows the sample used for the measurement in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における複数の計測点の配置を説明するための配置図である。It is a layout drawing for demonstrating the arrangement of a plurality of measurement points in one Embodiment of this invention. 本発明の他の一実施形態における複数の計測点の配置を説明するための配置図である。It is a layout drawing for demonstrating the arrangement of a plurality of measurement points in another embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における試料であって、疲労破壊した金属材料から形成された試料の一計測視野範囲における結晶方位の分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distribution of the crystal orientation in one measurement field of view of the sample which is the sample in one Embodiment of this invention and was formed from the metal material which was fatigue fractured. 本発明の一実施形態における試料であって、疲労破壊した金属材料から形成された試料の一計測視野範囲における結晶方位差の分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distribution of the crystal orientation difference in one measurement visual field range of the sample which is the sample in one Embodiment of this invention and was formed from the metal material which was fatigue fractured. 本発明の一実施形態における試料であって、引張破壊した金属材料から形成された試料の結晶方位差と破面からの距離との関係を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the relationship between the crystal orientation difference of the sample which is the sample in one Embodiment of this invention and formed from the tensile fracture metal material, and the distance from a fracture surface. 本発明の一実施形態における試料であって、疲労破壊した金属材料から形成された試料の結晶方位差と破面からの距離との関係を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the relationship between the crystal orientation difference of the sample which is the sample in one Embodiment of this invention, and was formed from the metal material which was fatigue-broken, and the distance from a fracture surface. 本発明の他の一実施形態にかかる金属材料の破壊原因の推定方法の一例を示すフロー図であって、図1に示すフロー図の一部を拡大して示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the method of estimating the cause of destruction of a metal material which concerns on another Embodiment of this invention, and is the flow chart which shows a part of the flow chart shown in FIG. 1 enlarged. 本発明の他の一実施形態における試料であって、疲労破壊した金属材料から形成された試料の一計測視野範囲における破面と、破面の線形回帰直線とを併せて示す図である。It is a figure which shows the fracture surface in one measurement field of view of the sample which is the sample in another embodiment of this invention and was formed from the metal material which was fatigue fracture, and the linear regression line of the fracture surface. 本発明の一実施形態にかかる金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法の一例を示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the method of estimating the stress level at the time of fatigue fracture of the metal material which concerns on one Embodiment of this invention. 疲労き裂進展試験を説明するための図であって、疲労き裂進展試験の構成と疲労き裂進展試験に用いられる試験片とを概略的に示す図である。It is a figure for demonstrating the fatigue crack growth test, and is the figure which shows roughly the structure of the fatigue crack growth test, and the test piece used for the fatigue crack growth test. 本発明の一実施形態における試料であって、疲労破壊した金属材料と同じ材料から形成された試料の一計測視野範囲における結晶方位差の分布を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distribution of the crystal orientation difference in one measurement visual field range of the sample which is the sample in one Embodiment of this invention and was formed from the same material as the metal material which was fatigue fractured. 試料についての、試料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分と、応力拡大係数と、の相関関係を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the correlation between the difference of the crystal orientation difference of two different depth positions in the surface layer of the fracture surface of a sample, and the stress intensity factor for a sample. 試料についての、試料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分と、応力拡大係数範囲と、の相関関係を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the correlation between the difference of the crystal orientation difference of two different depth positions in the surface layer of the fracture surface of a sample, and the stress intensity factor range. 試料についての、試料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分と、有効応力拡大係数範囲と、の相関関係を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the correlation between the difference of the crystal orientation difference of two different depth positions in the surface layer of the fracture surface of a sample, and the effective stress intensity factor range.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」および「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同様の符号を付し説明を省略することがある。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, and are merely explanatory examples. do not have.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, the expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or chamfering within a range where the same effect can be obtained. The shape including the part and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.
The same components may be designated by the same reference numerals and the description thereof may be omitted.

図1は、本発明の一実施形態にかかる金属材料の破壊原因の推定方法の一例を示すフロー図である。図2は、本発明の一実施形態にかかる金属材料の破壊原因の推定方法を実施するための推定システムの構成の一例を概略的に示す概略構成図である。以下、金属材料の破壊原因の推定方法10を実施するための、金属材料の破壊原因の推定システム1の構成を先に説明する。 FIG. 1 is a flow chart showing an example of a method for estimating a cause of destruction of a metal material according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram schematically showing an example of the configuration of an estimation system for implementing the method for estimating the cause of destruction of a metal material according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the metal material destruction cause estimation system 1 for carrying out the metal material destruction cause estimation method 10 will be described first.

図2に示されるように、金属材料の破壊原因の推定システム1は、EBSD検出装置2と、情報処理装置3と、SEM制御ユニット12と、ステージ制御ユニット13と、カメラ制御ユニット14と、を備えている。情報処理装置3は、EBSD検出装置2、SEM制御ユニット12、ステージ制御ユニット13、およびカメラ制御ユニット14に電気的に接続されており、装置間における信号の送受信が可能に構成されている。 As shown in FIG. 2, the estimation system 1 of the cause of destruction of the metal material includes an EBSD detection device 2, an information processing device 3, an SEM control unit 12, a stage control unit 13, and a camera control unit 14. I have. The information processing device 3 is electrically connected to the EBSD detection device 2, the SEM control unit 12, the stage control unit 13, and the camera control unit 14, and is configured to enable transmission and reception of signals between the devices.

情報処理装置3は、金属材料の破壊原因の推定システム1を構成する構成要素を制御可能に構成されている。具体的には、情報処理装置3は、入出力装置31(入出力インターフェース)、記憶装置32(ROM、RAM)、表示装置33(ディスプレイ)および演算装置34(CPU)を含むマイクロコンピュータから構成されているが、一般的な構成および制御については適宜割愛することとする。 The information processing device 3 is configured to be able to control the components constituting the estimation system 1 of the cause of destruction of the metal material. Specifically, the information processing device 3 is composed of a microcomputer including an input / output device 31 (input / output interface), a storage device 32 (ROM, RAM), a display device 33 (display), and an arithmetic unit 34 (CPU). However, general configurations and controls will be omitted as appropriate.

情報処理装置3の入出力装置31は、金属材料の破壊原因の推定システム1において用いられる各構成要素(EBSD検出装置2など)からの各種情報が入力され、且つ、演算結果などに基づく各種情報を上述した各構成要素に出力する。また、入出力装置31は、キーボードやマウスなどを含んでいる。記憶装置32は、入力された各種情報や制御実施のために必要な各種プログラムや演算結果などを記憶可能に構成されている。演算装置34は、上述した各種情報に基づいて演算処理を行う。表示装置33は、入力された各種情報や上述した演算装置34による演算結果などの情報を表示する。 The input / output device 31 of the information processing device 3 is input with various information from each component (EBSD detection device 2 or the like) used in the estimation system 1 of the cause of destruction of the metal material, and various information based on the calculation result or the like. Is output to each of the above-mentioned components. Further, the input / output device 31 includes a keyboard, a mouse, and the like. The storage device 32 is configured to be able to store various input information, various programs necessary for performing control, calculation results, and the like. The arithmetic unit 34 performs arithmetic processing based on the various information described above. The display device 33 displays information such as various input information and the calculation result by the above-mentioned arithmetic unit 34.

EBSD検出装置2(結晶方位検出装置)は、破損した金属材料から形成された第1試料5における複数の計測点Pの結晶方位を電子後方散乱回折像法により計測可能に構成されている。具体的には、EBSD検出装置2は、図2に示されるように、走査電子顕微鏡4(SEM)を少なくとも含んでいる。走査電子顕微鏡4は、第1試料5の組織観察が可能に構成されているとともに、任意の視野について所定のステップ間隔で計測可能に構成されている。また、走査電子顕微鏡4は、図2に示されるように、金属材料から形成された第1試料5を固定可能な試料ステージ41と、試料ステージ41を収納する試料室42と、第1試料5に電子線を照射可能な電子銃43と、を備えている。なお、EBSD検出装置2や走査電子顕微鏡4が備える一般的な構成および制御については適宜割愛することとする。 The EBSD detection device 2 (crystal orientation detection device) is configured to be capable of measuring the crystal orientations of a plurality of measurement points P in the first sample 5 formed of a damaged metal material by an electron backscatter diffraction image method. Specifically, the EBSD detector 2 includes at least a scanning electron microscope 4 (SEM), as shown in FIG. The scanning electron microscope 4 is configured so that the tissue of the first sample 5 can be observed and can be measured at predetermined step intervals for an arbitrary field of view. Further, as shown in FIG. 2, the scanning electron microscope 4 has a sample stage 41 capable of fixing the first sample 5 formed of a metal material, a sample chamber 42 for accommodating the sample stage 41, and the first sample 5. It is equipped with an electron gun 43 capable of irradiating an electron beam. The general configuration and control of the EBSD detection device 2 and the scanning electron microscope 4 will be omitted as appropriate.

SEM制御ユニット12は、演算装置34の制御下において、電子銃43による電子線の照射量、照射タイミングや走査方向などを含む電子線の照射動作を制御可能に構成されている。ステージ制御ユニット13は、演算装置34の制御下において、試料ステージ41に設けられた不図示の多軸モータと該多軸モータにより駆動される不図示の駆動装置を制御することで、試料ステージ41の位置や傾きを調整可能に構成されている。 The SEM control unit 12 is configured to be able to control the electron beam irradiation operation including the electron beam irradiation amount, irradiation timing, scanning direction, etc. by the electron gun 43 under the control of the arithmetic unit 34. The stage control unit 13 controls a multi-axis motor (not shown) provided in the sample stage 41 and a drive device (not shown) driven by the multi-axis motor under the control of the arithmetic unit 34, thereby controlling the sample stage 41. The position and tilt of the are adjustable.

EBSD検出装置2は、図2に示されるように、試料室42の内部に設けられるとともに電子銃43が第1試料5に電子線を照射することで生じる電子後方散乱回折像(菊池パターン)を投影するスクリーン21と、スクリーン21に投影された電子後方散乱回折像を撮像するためのカメラ22と、をさらに含んでいる。カメラ22は、高感度カメラを含み、試料室42の内部において電子線の照射方向に対して直交する方向に沿って設けられる。カメラ制御ユニット14は、演算装置34の制御下において、カメラ22の撮影タイミングなどの制御を行うように構成されている。 As shown in FIG. 2, the EBSD detection device 2 is provided inside the sample chamber 42 and displays an electron backscatter diffraction image (Kikuchi pattern) generated by the electron gun 43 irradiating the first sample 5 with an electron beam. It further includes a screen 21 for projection and a camera 22 for capturing an electron backscatter diffraction image projected on the screen 21. The camera 22 includes a high-sensitivity camera and is provided inside the sample chamber 42 along a direction orthogonal to the electron beam irradiation direction. The camera control unit 14 is configured to control the shooting timing of the camera 22 and the like under the control of the arithmetic unit 34.

以下、金属材料の破壊原因の推定方法10について詳細に説明する。図1に示されるように、幾つかの実施形態にかかる金属材料の破壊原因の推定方法10は、金属材料の少なくとも破面51の一部を含む一計測視野範囲6を計測して結晶方位を取得する計測ステップS101と、取得した結晶方位に基づいて結晶方位差を取得する結晶方位差取得ステップS102と、破面近傍位置55における結晶方位差である第1結晶方位差OD1と、破面近傍位置55よりも破面51からの深さが大きい破面遠方位置56における結晶方位差である第2結晶方位差OD2と、の差分である第1差分D1を取得する第1差分取得ステップS103と、第1差分D1に基づいて金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを推定する第1推定ステップS104と、を備えている。 Hereinafter, the method 10 for estimating the cause of destruction of the metal material will be described in detail. As shown in FIG. 1, in the method 10 for estimating the cause of destruction of a metal material according to some embodiments, one measurement field range 6 including at least a part of a fracture surface 51 of the metal material is measured to determine the crystal orientation. The measurement step S101 to be acquired, the crystal orientation difference acquisition step S102 to acquire the crystal orientation difference based on the acquired crystal orientation, the first crystal orientation difference OD1 which is the crystal orientation difference at the position near the fracture surface 55, and the vicinity of the fracture surface. The first difference acquisition step S103 for acquiring the first difference D1 which is the difference between the second crystal orientation difference OD2 which is the crystal orientation difference at the fracture surface distant position 56 where the depth from the fracture surface 51 is larger than the position 55. A first estimation step S104 is provided for estimating whether or not the fracture cause of the metallic material is fatigue fracture based on the first difference D1.

図3は、本発明の一実施形態における計測に用いられる試料を示す図である。計測ステップS101では、破損した金属材料から形成された第1試料5の計測が行われる。第1試料5は、図3に示されるように、破損した金属材料から破面51を含むように切り出された金属構成部53と、破面51を保護するために例えばエポキシ樹脂などを固めた樹脂構成部54であって、金属構成部53とは破面51に対して反対側に設けられる樹脂構成部54と、を含んでいる。第1試料5は、計測前に破面51に対して垂直な面である計測面52が研磨装置などにより研磨される。 FIG. 3 is a diagram showing a sample used for measurement in one embodiment of the present invention. In the measurement step S101, the measurement of the first sample 5 formed from the damaged metal material is performed. As shown in FIG. 3, the first sample 5 is formed by solidifying a metal component 53 cut out from a damaged metal material so as to include a fracture surface 51, and for example, an epoxy resin or the like to protect the fracture surface 51. The resin constituent portion 54 includes a resin constituent portion 54 provided on the opposite side of the fracture surface 51 from the metal constituent portion 53. In the first sample 5, the measurement surface 52, which is a surface perpendicular to the fracture surface 51, is polished by a polishing device or the like before measurement.

具体的には、計測ステップS101では、図2に示されるように、第1試料5を試料ステージ41に固定する。ステージ制御ユニット13は、第1試料5が試料ステージ41に固定された後に、不図示の多軸モータや不図示の駆動装置を制御して、試料ステージ41を水平に対して70°程度に傾斜させる。 Specifically, in the measurement step S101, the first sample 5 is fixed to the sample stage 41 as shown in FIG. After the first sample 5 is fixed to the sample stage 41, the stage control unit 13 controls a multi-axis motor (not shown) and a drive device (not shown) to tilt the sample stage 41 at about 70 ° with respect to the horizontal. Let me.

情報処理装置3の演算装置34は、記憶装置32に記録された結晶方位を計測するためのプログラム(ソフトウェア)を動作させる。演算装置34は、上述した結晶方位を計測するためのプログラムに基づいて、SEM制御ユニット12を制御し、電子銃43から照射される電子線を計測面52上に走査させ、電子線を所定ピッチ毎に離れた複数の計測点P(図4A参照)に照射させる。図4Aは結晶方位計測座標(データ抽出座標)として六角格子の場合を示したが、図4Bは正方格子の場合を示している。 The arithmetic unit 34 of the information processing device 3 operates a program (software) for measuring the crystal orientation recorded in the storage device 32. The arithmetic unit 34 controls the SEM control unit 12 based on the above-mentioned program for measuring the crystal orientation, scans the electron beam emitted from the electron gun 43 on the measurement surface 52, and scans the electron beam at a predetermined pitch. A plurality of measurement points P (see FIG. 4A) separated from each other are irradiated. FIG. 4A shows the case of a hexagonal lattice as the crystal orientation measurement coordinates (data extraction coordinates), while FIG. 4B shows the case of a square lattice.

ここで、EBSD検出装置2は、図3に示されるように、一回の計測において、第1試料5の少なくとも破面51の一部を含む一計測視野範囲6を計測する。一計測視野範囲6は、第1試料5の計測面52を互いに直交するX軸とY軸とを有する基準面と規定した際に、X軸寸法が1000μm以下およびY軸寸法が600μm以下である。一計測視野範囲6は、好ましくはX軸寸法が500μm以下およびY軸寸法が500μm以下であり、さらに好ましくはX軸寸法が300μm以下およびY軸寸法が100μm以下である。ここで、Y軸は、破面51の線形回帰直線LR(図10参照)との間の傾きがX軸よりも大きくなるような、破面51の深さ方向に向かう軸である。なお、一計測視野範囲6のX軸寸法およびY軸寸法は、演算装置34が上述した結晶方位を計測するためのプログラムを実行することにより変更可能に構成されている。 Here, as shown in FIG. 3, the EBSD detection device 2 measures one measurement visual field range 6 including at least a part of the fracture surface 51 of the first sample 5 in one measurement. One measurement visual field range 6 has an X-axis dimension of 1000 μm or less and a Y-axis dimension of 600 μm or less when the measurement surface 52 of the first sample 5 is defined as a reference surface having an X-axis and a Y-axis orthogonal to each other. .. One measurement field of view 6 preferably has an X-axis dimension of 500 μm or less and a Y-axis dimension of 500 μm or less, and more preferably an X-axis dimension of 300 μm or less and a Y-axis dimension of 100 μm or less. Here, the Y-axis is an axis toward the depth of the fracture surface 51 so that the inclination of the fracture surface 51 with the linear regression line LR (see FIG. 10) is larger than the X-axis. The X-axis dimension and the Y-axis dimension of one measurement field of view range 6 are configured to be changeable by executing the program for measuring the crystal orientation described above by the arithmetic unit 34.

図4Aは、本発明の一実施形態における複数の計測点の配置を説明するための配置図である。図4Aに示されるように、複数の計測点Pは、計測格子である六角格子の中心に設けられるとともに、第1試料5の計測面52を互いに直交するX軸とY軸とを有する基準面と規定した際に、他の計測点Pに対してX軸方向に0.5XS、Y軸方向に0.5XS×tan(π/3)だけ離れた位置に設けられている。XSは互いにX軸方向に沿って並んだ2つの計測点Pの間隔であり、一例としては1.6μmである。なお、XSは、演算装置34が上述した結晶方位を計測するためのプログラムを実行することにより変更可能に構成されている。また、計測格子の形状も四角格子などに変更可能である。 FIG. 4A is a layout diagram for explaining the arrangement of a plurality of measurement points in one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4A, a plurality of measurement points P are provided at the center of a hexagonal lattice, which is a measurement lattice, and a reference surface having an X-axis and a Y-axis orthogonal to each other on the measurement surface 52 of the first sample 5. Is provided at positions separated from the other measurement points P by 0.5XS in the X-axis direction and 0.5XS × tan (π / 3) in the Y-axis direction. XS is the distance between two measurement points P arranged along the X-axis direction with each other, and is 1.6 μm as an example. The XS is configured to be changeable by the arithmetic unit 34 executing the program for measuring the crystal orientation described above. In addition, the shape of the measurement grid can be changed to a square grid or the like.

図4Bは、本発明の他の一実施形態における複数の計測点の配置を説明するための配置図である。図4Bに示される実施形態では、複数の計測点Pは、計測格子である正方格子の中心に設けられるとともに、第1試料5の計測面52を互いに直交するX軸とY軸とを有する基準面と規定した際に、他の計測点Pに対してX軸方向およびY軸方向に上述したXSだけ離れた位置に設けられている。 FIG. 4B is a layout diagram for explaining the arrangement of a plurality of measurement points in another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 4B, a plurality of measurement points P are provided at the center of a square grid, which is a measurement grid, and a reference having an X-axis and a Y-axis in which the measurement surfaces 52 of the first sample 5 are orthogonal to each other. When defined as a surface, it is provided at a position separated from another measurement point P by the above-mentioned XS in the X-axis direction and the Y-axis direction.

電子線は、一計測視野範囲6の範囲内に設けられる複数の計測点Pに照射され、該電子線の照射により生じる電子後方散乱回折像(菊池パターン)がスクリーン21上に投影される。スクリーン21上に投影された電子後方散乱回折像は、計測点P毎にカメラ22により撮像される。カメラ22は、計測点P毎に撮像した電子後方散乱回折像の画像データ(画像信号)を、カメラ制御ユニット14および入出力装置31を介して、記憶装置32に送信する。 The electron beam is irradiated to a plurality of measurement points P provided within the range of one measurement field of view 6, and an electron backscatter diffraction image (Kikuchi pattern) generated by the irradiation of the electron beam is projected on the screen 21. The electron backscatter diffraction image projected on the screen 21 is imaged by the camera 22 at each measurement point P. The camera 22 transmits the image data (image signal) of the electron backscatter diffraction image captured at each measurement point P to the storage device 32 via the camera control unit 14 and the input / output device 31.

図2に示されるように、情報処理装置3の演算装置34は、画像処理装置35を含んでいる。画像処理装置35は、計測点P毎に撮像された電子後方散乱回折像の画像データを画像処理することで、計測点P毎に結晶方位を取得する。ここで、上述した画像処理は、記憶装置32に記憶されている例えばTLS社製の「OIM」などの解析用プログラムにより行われる。計測点P毎に取得された結晶方位の情報は、計測点Pの位置情報(位置座標)とともに、記憶装置32に記憶される。 As shown in FIG. 2, the arithmetic unit 34 of the information processing device 3 includes an image processing device 35. The image processing device 35 acquires the crystal orientation at each measurement point P by performing image processing on the image data of the electron backscatter diffraction image captured at each measurement point P. Here, the above-mentioned image processing is performed by an analysis program such as "OIM" manufactured by TLS, which is stored in the storage device 32. The crystal orientation information acquired for each measurement point P is stored in the storage device 32 together with the position information (position coordinates) of the measurement point P.

また、画像処理装置35は、記憶装置32に記憶された計測点P毎の結晶方位の情報および計測点Pの位置情報に基づいて、結晶方位の分布マップが形成される。図5は、本発明の一実施形態における試料であって、疲労破壊した金属材料から形成された試料の一計測視野範囲における結晶方位の分布を説明するための図である。図5においては、同様の結晶方位を有する結晶粒には同じハッチングが施されている。 Further, the image processing device 35 forms a distribution map of the crystal orientation based on the crystal orientation information for each measurement point P and the position information of the measurement point P stored in the storage device 32. FIG. 5 is a diagram for explaining the distribution of crystal orientation in one measurement field of view of a sample formed from a fatigue-fractured metal material, which is a sample according to an embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same hatching is applied to the crystal grains having the same crystal orientation.

次に、結晶方位差取得ステップS102では、上述した計測ステップS101で取得した結晶方位に基づいて計測点P毎の結晶方位差を取得する。結晶方位差としては局所方位差(KAM)などが用いられる。ここで、局所方位差は、図4A、4Bに示されるような、対象となる計測点Pの結晶方位と、該対象となる計測点Pに隣接して配置される複数の計測点Pと、の差を平均した平均値を対象となる計測点Pの結晶方位差とする。具体的には、情報処理装置3の演算装置34は、図2に示されるように、解析装置36を含んでいる。解析装置36は、例えば上述したTLS社製の「OIM」などの解析用プログラムを実行することで、結晶方位に基づいて計測点P毎の結晶方位差を取得する。なお、結晶方位差として、局所方位差(KAM)以外を用いてもよい。例えば、結晶粒における隣接計測点間の方位差の平均値で定義される局所方位差粒平均(GAM)、局所方位差の領域平均である局所方位差領域平均、同一結晶粒内で計測点Pと結晶の平均方位との方位差で定義される粒内方位差(GROD)、同一結晶粒内における計測点Pの他の計測点Pに対する方位差を平均化した値で定義される粒内方位差粒平均(GOS)、局所方位差粒平均や粒内方位差粒平均の領域平均である粒内方位差領域平均などを用いてもよい。 Next, in the crystal orientation difference acquisition step S102, the crystal orientation difference for each measurement point P is acquired based on the crystal orientation acquired in the measurement step S101 described above. As the crystal orientation difference, a local orientation difference (KAM) or the like is used. Here, the local orientation difference includes the crystal orientation of the target measurement point P as shown in FIGS. 4A and 4B, and a plurality of measurement points P arranged adjacent to the target measurement point P. The average value obtained by averaging the differences between the two is used as the crystal orientation difference of the target measurement point P. Specifically, the arithmetic unit 34 of the information processing device 3 includes the analysis device 36 as shown in FIG. The analysis device 36 acquires the crystal orientation difference for each measurement point P based on the crystal orientation by executing an analysis program such as the above-mentioned "OIM" manufactured by TLS. As the crystal orientation difference, a value other than the local orientation difference (KAM) may be used. For example, the local orientation difference grain average (GAM) defined by the average value of the orientation differences between adjacent measurement points in the crystal grain, the local orientation difference region average which is the region average of the local orientation difference, and the measurement points P within the same crystal grain. Intra-grain orientation difference (GROD) defined by the orientation difference between and the average orientation of the crystal, and the intra-grain orientation defined by the average value of the orientation differences of the measurement point P in the same crystal grain with respect to other measurement points P. You may use the difference grain average (GOS), the local orientation difference grain average, the intra-grain orientation difference region average which is the region average of the intra-grain orientation difference grain average, and the like.

図6は、本発明の一実施形態における試料であって、疲労破壊した金属材料から形成された試料の一計測視野範囲における結晶方位差の分布を説明するための図である。図6においては、結晶方位差が大きい部分にドットが打たれている。図6に示されるように、疲労破壊した金属材料から形成された第1試料5は、破面51の近傍が、破面51から離れた部分に比べて、広範囲にわたりドットが打たれている。 FIG. 6 is a diagram for explaining the distribution of the crystal orientation difference in one measurement field of view of a sample formed from a fatigue-fractured metal material, which is a sample according to an embodiment of the present invention. In FIG. 6, dots are struck in the portion where the crystal orientation difference is large. As shown in FIG. 6, in the first sample 5 formed from the fatigue-fractured metal material, dots are struck in a wider area in the vicinity of the fracture surface 51 than in a portion away from the fracture surface 51.

図6に示されるように、破面51からの深さが所定以下である破面近傍位置55と、破面近傍位置55よりも破面51からの深さが大きい破面遠方位置56と、を規定している。図6中点線は破面近傍位置55と破面51からの深さが同じ位置を繋ぐ線であり、図6中二点鎖線は破面遠方位置56と破面51からの深さが同じ位置を繋ぐ線である。ここで、破面近傍位置55は、破面51からの深さが50μm以下である。破面近傍位置55は、好ましくは破面51からの深さが40μm以下であり、さらに好ましくは破面51からの深さが20μm以下である。また、破面遠方位置56は、破面51からの深さが400μm以下である。また、破面遠方位置56は、好ましくは破面51からの深さが200μm以下であり、さらに好ましくは破面51からの深さが100μm以下である。 As shown in FIG. 6, the fracture surface near position 55 in which the depth from the fracture surface 51 is equal to or less than a predetermined value, and the fracture surface distant position 56 in which the depth from the fracture surface 51 is larger than the fracture surface near position 55. Is stipulated. The middle dotted line in FIG. 6 is a line connecting the position near the fracture surface 55 and the position having the same depth from the fracture surface 51, and the alternate long and short dash line in FIG. It is a line connecting. Here, the depth near the fracture surface 55 is 50 μm or less from the fracture surface 51. The depth near the fracture surface 55 is preferably 40 μm or less from the fracture surface 51, and more preferably 20 μm or less from the fracture surface 51. Further, the depth of the fracture surface far position 56 from the fracture surface 51 is 400 μm or less. Further, the depth of the fracture surface far position 56 is preferably 200 μm or less from the fracture surface 51, and more preferably 100 μm or less from the fracture surface 51.

第1差分取得ステップS103では、図2に示されるように、破面近傍位置55における結晶方位差である第1結晶方位差OD1と、破面遠方位置56における結晶方位差である第2結晶方位差OD2と、の差分である第1差分D1が取得される。具体的には、情報処理装置3の演算装置34は、図2に示されるように、差分演算装置37を含んでいる。差分演算装置37は、記憶装置32に記憶された第1結晶方位差OD1および第2結晶方位差OD2を取得し、第1結晶方位差OD1および第2結晶方位差OD2から第1差分D1を算出する。 In the first difference acquisition step S103, as shown in FIG. 2, the first crystal orientation difference OD1 which is the crystal orientation difference at the fracture surface near position 55 and the second crystal orientation difference which is the crystal orientation difference at the fracture surface distant position 56. The first difference D1 which is the difference between the difference OD2 and the difference OD2 is acquired. Specifically, the arithmetic unit 34 of the information processing apparatus 3 includes the difference arithmetic unit 37 as shown in FIG. The difference calculation device 37 acquires the first crystal orientation difference OD1 and the second crystal orientation difference OD2 stored in the storage device 32, and calculates the first difference D1 from the first crystal orientation difference OD1 and the second crystal orientation difference OD2. do.

図7は、本発明の一実施形態における試料であって、引張破壊した金属材料から形成された試料の結晶方位差と破面からの距離との関係を説明するためのグラフである。図8は、本発明の一実施形態における試料であって、疲労破壊した金属材料から形成された試料の結晶方位差と破面からの距離との関係を説明するためのグラフである。図7に示されるように、引張破壊した金属材料から形成された試料は、結晶方位差が破面からの距離に関わらず一様であるという傾向がある。これに対して、図8に示されるように、疲労破壊した金属材料から形成された試料は、破面から離れた部分は結晶方位差が一様であるが、破面に近づくにつれて結晶方位差が指数関数的に増加するという傾向がある。 FIG. 7 is a graph for explaining the relationship between the crystal orientation difference of a sample formed from a tensilely fractured metal material and the distance from a fracture surface, which is a sample according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a graph for explaining the relationship between the crystal orientation difference of the sample formed from the fatigue-broken metal material and the distance from the fracture surface, which is the sample according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, a sample formed from a tensilely fractured metal material tends to have a uniform crystal orientation difference regardless of the distance from the fracture surface. On the other hand, as shown in FIG. 8, in the sample formed from the fatigue-fractured metal material, the crystal orientation difference is uniform in the portion away from the fracture surface, but the crystal orientation difference increases as the fracture surface approaches. Tends to increase exponentially.

第1推定ステップS104では、図2に示されるように、第1差分D1に基づいて金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを推定する。 In the first estimation step S104, as shown in FIG. 2, it is estimated whether or not the fracture cause of the metallic material is fatigue fracture based on the first difference D1.

上述したように、幾つかの実施形態にかかる金属材料の破壊原因の推定方法は、図1に示されるように、上述した計測ステップS101と、上述した結晶方位差取得ステップS102と、上述した第1差分取得ステップS103と、上述した第1推定ステップS104と、を備えている。 As described above, the methods for estimating the cause of destruction of the metal material according to some embodiments are the above-mentioned measurement step S101, the above-mentioned crystal orientation difference acquisition step S102, and the above-mentioned first method, as shown in FIG. It includes one difference acquisition step S103 and the above-mentioned first estimation step S104.

上述したように、本発明者らは、鋭意検討の結果、金属材料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分により、金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを推定できることを見出した。より具体的には、金属材料の少なくとも破面51の一部を含む一計測視野範囲6に含まれる破面近傍位置55と破面遠方位置56とにおける結晶方位差(第1結晶方位差OD1、第2結晶方位差OD2)の差分である第1差分D1により、金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを推定することができる。 As described above, as a result of diligent studies, the present inventors have determined whether or not the fracture cause of the metal material is fatigue fracture due to the difference in crystal orientation difference between two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the metal material. It was found that it can be estimated. More specifically, the crystal orientation difference between the fracture surface near position 55 and the fracture surface distant position 56 included in one measurement viewing range 6 including at least a part of the fracture surface 51 of the metal material (first crystal orientation difference OD1, From the first difference D1 which is the difference of the second crystal orientation difference OD2), it is possible to estimate whether or not the fracture cause of the metal material is fatigue fracture.

上記の方法によれば、上述した計測ステップS101、結晶方位差取得ステップS102および第1差分取得ステップS103を経ることで第1差分D1を取得することができ、第1推定ステップS104で第1差分D1により金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを高精度で推定することができる。また、上記の方法によれば、金属材料の少なくとも破面51の一部を含む一計測視野範囲6を計測すればよいので、計測にかかる時間が少なく、短期間で金属材料の破壊原因の推定を行うことができる。 According to the above method, the first difference D1 can be acquired by passing through the above-mentioned measurement step S101, crystal orientation difference acquisition step S102, and first difference acquisition step S103, and the first difference in the first estimation step S104. With D1, it is possible to estimate with high accuracy whether or not the fracture cause of the metal material is fatigue fracture. Further, according to the above method, since it is sufficient to measure one measurement visual field range 6 including at least a part of the fracture surface 51 of the metal material, the measurement takes less time and the cause of destruction of the metal material can be estimated in a short period of time. It can be performed.

幾つかの実施形態では、図1に示されるように、上述した第1推定ステップS104において、第1差分D1が閾値D0(所定値)以上の場合には(S141で「YES」の場合)、金属材料の破壊原因が疲労破壊であると推定し(S142)、第1差分D1が閾値D0(所定値)に満たない場合には(S141で「NO」の場合)、金属材料の破壊原因が疲労破壊ではないと推定する(S143)。閾値D0は、記憶装置32に記憶されており、金属材料毎に異なる値を用いてもよい。上記の方法によれば、第1差分D1により金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを定量的に推定できるので、第1推定ステップS104における推定にかかる時間を少なくできる。 In some embodiments, as shown in FIG. 1, in the first estimation step S104 described above, when the first difference D1 is equal to or greater than the threshold value D0 (predetermined value) (when “YES” in S141), If the cause of fracture of the metal material is presumed to be fatigue fracture (S142) and the first difference D1 is less than the threshold value D0 (predetermined value) (when “NO” in S141), the cause of fracture of the metal material is It is presumed that it is not fatigue fracture (S143). The threshold value D0 is stored in the storage device 32, and a different value may be used for each metal material. According to the above method, it is possible to quantitatively estimate whether or not the fracture cause of the metal material is fatigue fracture by the first difference D1, so that the time required for estimation in the first estimation step S104 can be reduced.

図9は、本発明の他の一実施形態にかかる金属材料の破壊原因の推定方法の一例を示すフロー図であって、図1に示すフロー図の一部を拡大して示すフロー図である。図9に示されるように、幾つかの実施形態では、上述した金属材料の破壊原因の推定方法10は、上述した計測ステップS101の後、且つ、上述した結晶方位差取得ステップS102の前に、線形回帰直線LRの傾きを調整する傾き調整ステップS123をさらに備えている。 FIG. 9 is a flow chart showing an example of a method for estimating the cause of destruction of the metal material according to another embodiment of the present invention, and is an enlarged flow chart showing a part of the flow chart shown in FIG. .. As shown in FIG. 9, in some embodiments, the method 10 for estimating the cause of destruction of the metal material described above is performed after the above-mentioned measurement step S101 and before the above-mentioned crystal orientation difference acquisition step S102. The slope adjustment step S123 for adjusting the slope of the linear regression line LR is further provided.

具体的には、図9に示されるように、計測ステップS101の後、且つ、結晶方位差取得ステップS102の前に、破面座標を取得する破面座標取得ステップS121と、破面51の線形回帰直線LRを作成する線形回帰直線作成ステップS122と、上述した傾き調整ステップS123と、を備えている。なお、破面座標取得ステップS121は、上述した計測ステップS101よりも前に行われてもよく、また、計測ステップS101と同時に行われてもよい。 Specifically, as shown in FIG. 9, after the measurement step S101 and before the crystal orientation difference acquisition step S102, the fracture surface coordinate acquisition step S121 for acquiring the fracture surface coordinates and the alignment of the fracture surface 51 The linear regression line creation step S122 for creating the regression line LR and the inclination adjustment step S123 described above are provided. The fracture surface coordinate acquisition step S121 may be performed before the above-mentioned measurement step S101, or may be performed at the same time as the measurement step S101.

破面座標取得ステップS121では、第1試料5の一計測視野範囲6の範囲内における破面51の位置座標を取得する。具体的には、上述した金属材料の破壊原因の推定システム1の情報処理装置3は、上述した計測ステップS101において、結晶方位だけでなく計測点Pにおける信頼性指数(方位同定確度、CI値)を取得するようになっている。第1試料5の樹脂構成部54は、CI値が正となる金属構成部53とは異なりCI値が零や負となるので、情報処理装置3は、演算装置34により、金属構成部53と樹脂構成部54との境界である破面51の計測面52における位置座標を推定し、推定された位置座標は記憶装置32に記憶される。 In the fracture surface coordinate acquisition step S121, the position coordinates of the fracture surface 51 within the range of one measurement visual field range 6 of the first sample 5 are acquired. Specifically, in the above-mentioned measurement step S101, the information processing apparatus 3 of the above-mentioned metal material destruction cause estimation system 1 has a reliability index (direction identification accuracy, CI value) not only at the crystal orientation but also at the measurement point P. Is supposed to be obtained. The resin component 54 of the first sample 5 has a CI value of zero or negative, unlike the metal component 53 having a positive CI value. Therefore, the information processing device 3 is combined with the metal component 53 by the arithmetic unit 34. The position coordinates on the measurement surface 52 of the fracture surface 51, which is the boundary with the resin component 54, are estimated, and the estimated position coordinates are stored in the storage device 32.

図10は、本発明の他の一実施形態における試料であって、疲労破壊した金属材料から形成された試料の一計測視野範囲における破面と、破面の線形回帰直線とを併せて示す図である。線形回帰直線作成ステップS122では、上述した破面座標取得ステップS121で取得した破面座標から、図10に示されるような破面51の線形回帰直線LRを作成する。 FIG. 10 is a diagram of a sample according to another embodiment of the present invention, in which a fracture surface of a sample formed from a fatigue-broken metal material in one measurement field of view and a linear regression line of the fracture surface are shown together. Is. In the linear regression line creation step S122, the linear regression line LR of the fracture surface 51 as shown in FIG. 10 is created from the fracture surface coordinates acquired in the fracture surface coordinate acquisition step S121 described above.

図10に示されるように、複数の計測点Pの位置情報として、一計測視野範囲6を計測した際の計測座標系(X軸、Y軸)における位置座標を用いる場合において、例えば第1試料5の設置時における位置ずれなどにより、破面51の線形回帰することで取得した線形回帰直線LRが、X軸に対して傾きθ1を有することがある。傾きθ1は、一例として5°である所定角度θ0(閾値)以上の場合には、実際の破面の深さとY軸の値との間の誤差が大きくなる。 As shown in FIG. 10, when the position coordinates in the measurement coordinate system (X-axis, Y-axis) when one measurement field range 6 is measured are used as the position information of the plurality of measurement points P, for example, the first sample. The linear regression line LR obtained by linearly retreating the fracture surface 51 may have an inclination θ1 with respect to the X axis due to a misalignment at the time of installation of 5. When the inclination θ1 is equal to or greater than a predetermined angle θ0 (threshold value) which is 5 ° as an example, the error between the actual depth of the fracture surface and the value on the Y axis becomes large.

上述した傾き調整ステップS123では、図9に示されるように、破面51の線形回帰直線LRの傾きθ1が所定角度θ0以上の場合には(S124で「YES」の場合)、線形回帰直線LRを第1座標軸(X1軸)とし、且つ、線形回帰直線LRに直交する破面51の深さ方向に沿った直線を第2座標軸(Y1軸)とする直交座標系に座標変換を行う(座標変換ステップS125)。なお、他の幾つかの実施形態では、傾きθ1の大きさに関わらず、X1軸とY1軸を有する直交座標系に座標変換を行ってもよい。 In the inclination adjustment step S123 described above, as shown in FIG. 9, when the inclination θ1 of the linear regression line LR of the fracture surface 51 is equal to or greater than the predetermined angle θ0 (when “YES” in S124), the linear regression line LR Is used as the first coordinate axis (X1 axis), and a straight line along the depth direction of the fracture surface 51 orthogonal to the linear regression straight line LR is used as the second coordinate axis (Y1 axis). Conversion step S125). In some other embodiments, coordinate conversion may be performed on a Cartesian coordinate system having an X1 axis and a Y1 axis regardless of the magnitude of the inclination θ1.

上記の方法によれば、破面51の線形回帰直線LRの傾きθ1が所定角度θ0以上の場合には、一計測視野範囲6を計測した際の計測座標系(X軸、Y軸)を用いると破面51の深さ方向の誤差が大きくなる。このため、上述した線形回帰直線LRの傾きθ1が所定角度θ0以上の場合には、上述した直交座標系(X1軸、Y1軸)に座標変換をすることで、破面の深さ方向における誤差を少なくすることができる。 According to the above method, when the slope θ1 of the linear regression line LR of the fracture surface 51 is a predetermined angle θ0 or more, the measurement coordinate system (X-axis, Y-axis) when one measurement visual field range 6 is measured is used. And the error in the depth direction of the fracture surface 51 becomes large. Therefore, when the slope θ1 of the linear regression line LR described above is equal to or greater than the predetermined angle θ0, the coordinates are converted to the Cartesian coordinate system (X1 axis, Y1 axis) described above to obtain an error in the depth direction of the fracture surface. Can be reduced.

幾つかの実施形態では、上述した第1結晶方位差OD1は、破面近傍位置55における破面51の深さ方向に直交する方向に沿って配列される複数の計測点Pの結晶方位差の統計値を含み、上述した第2結晶方位差OD2は、破面遠方位置56における破面51の深さ方向に直交する方向に沿って配列される複数の計測点Pの結晶方位差の統計値を含む。 In some embodiments, the first crystal orientation difference OD1 described above is the crystal orientation difference of a plurality of measurement points P arranged along a direction orthogonal to the depth direction of the fracture surface 51 at a position near the fracture surface 55. The second crystal orientation difference OD2 described above includes statistical values, and the above-mentioned second crystal orientation difference OD2 is a statistical value of the crystal orientation difference of a plurality of measurement points P arranged along a direction orthogonal to the depth direction of the fracture surface 51 at the fracture surface far position 56. including.

第1結晶方位差OD1の統計値は、図6中点線で示される線上に位置するような、破面近傍位置55と破面51からの深さが同じである複数の計測点Pの統計値である。また、第2結晶方位差OD2の統計値は、図6中二点鎖線で示される線上に位置するような、破面遠方位置56と破面51からの深さが同じである複数の計測点Pの統計値である。ここで、統計値には、平均値や標準偏差、パーセンタイル値などが含まれる。なお、第1結晶方位差OD1や第2結晶方位差OD2の統計値を、上述したX軸やX1軸に沿った直線上の複数の計測点Pの統計値とすると、破面51の凹凸形状が顕著な場合に深さが同じである複数の計測点Pの統計値に比べて、誤差が大きくなる。 The statistical value of the first crystal orientation difference OD1 is a statistical value of a plurality of measurement points P having the same depth from the fracture surface 51 and the fracture surface vicinity position 55 as located on the line indicated by the dotted line in FIG. Is. Further, the statistical value of the second crystal orientation difference OD2 is a plurality of measurement points having the same depth from the fracture surface distant position 56 and the fracture surface 51, such as those located on the line indicated by the alternate long and short dash line in FIG. It is a statistical value of P. Here, the statistical value includes an average value, a standard deviation, a percentile value, and the like. If the statistical values of the first crystal orientation difference OD1 and the second crystal orientation difference OD2 are the statistical values of a plurality of measurement points P on a straight line along the X-axis and the X1 axis described above, the uneven shape of the fracture surface 51 When is remarkable, the error becomes larger than the statistical value of a plurality of measurement points P having the same depth.

図6に示されるように、金属材料には破面51から深い位置に局所的に結晶方位差の大きい部分(極値部分57)が存在することがある。上記の方法によれば、第1結晶方位差OD1や第2結晶方位差OD2は、各々所定位置における破面の深さ方向に直交する方向に沿って配列される複数の計測点Pの結晶方位差の統計値を含んでいるので、上述した局所的に結晶方位差が大きい部分(極値部分57)が及ぼす影響を少なくできるため、金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを高精度で推定することができる。 As shown in FIG. 6, the metal material may have a portion (extreme value portion 57) having a large crystal orientation difference locally at a position deep from the fracture surface 51. According to the above method, the first crystal orientation difference OD1 and the second crystal orientation difference OD2 are crystal orientations of a plurality of measurement points P arranged along a direction orthogonal to the depth direction of the fracture surface at a predetermined position. Since the statistical value of the difference is included, the influence of the above-mentioned locally large crystal orientation difference (extreme value portion 57) can be reduced. It can be estimated with accuracy.

幾つかの実施形態にかかる金属材料の破壊原因の推定システム1は、図2に示されるように、金属材料の少なくとも破面51の一部を含む一計測視野範囲6を計測可能な計測装置11であって、一計測視野範囲6に含まれる複数の計測点Pにおける結晶方位を取得可能な計測装置11と、計測装置11が取得した結晶方位に基づいて複数の計測点Pにおける結晶方位差を取得可能な上述した解析装置36と、解析装置36が取得した上述した破面近傍位置55の第1結晶方位差OD1と、解析装置36が取得した上述した破面遠方位置56の第2結晶方位差OD2と、の差分である第1差分D1を取得可能な上述した差分演算装置37(演算装置)と、を備えている。 As shown in FIG. 2, the estimation system 1 of the cause of destruction of the metal material according to some embodiments is a measuring device 11 capable of measuring one measurement viewing range 6 including at least a part of the fracture surface 51 of the metal material. The measurement device 11 capable of acquiring the crystal orientations at the plurality of measurement points P included in one measurement field range 6 and the crystal orientation difference at the plurality of measurement points P based on the crystal orientations acquired by the measurement device 11 are obtained. The above-mentioned analysis device 36 that can be acquired, the first crystal orientation difference OD1 of the above-mentioned fracture surface near position 55 acquired by the analysis device 36, and the second crystal orientation of the above-mentioned fracture surface distant position 56 acquired by the analysis device 36. The above-mentioned difference calculation device 37 (calculation device) capable of acquiring the first difference D1 which is the difference between the difference OD2 and the difference OD2 is provided.

計測装置11は、図2に示されるように、EBSD検出装置2、SEM制御ユニット12、ステージ制御ユニット13、カメラ制御ユニット14、および情報処理装置3の画像処理装置35を少なくとも含んでいる。 As shown in FIG. 2, the measuring device 11 includes at least an EBSD detection device 2, an SEM control unit 12, a stage control unit 13, a camera control unit 14, and an image processing device 35 of the information processing device 3.

上記の構成によれば、金属材料の破壊原因の推定システム1は、上述した結晶方位を取得可能な計測装置11、上述した結晶方位差を取得可能な解析装置36、および上述した第1差分D1を取得可能な差分演算装置37を備えるので、上述した第1差分D1を取得することができる。このため、取得した第1差分D1により金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを高精度で推定することができる。また、上記の構成によれば、計測装置11は金属材料の少なくとも破面51の一部を含む一計測視野範囲6を計測すればよいので、計測や計測結果の処理にかかる時間が少なく、金属材料の破壊原因の推定システム1は、短期間で金属材料の破壊原因の推定を行うことができる。 According to the above configuration, the estimation system 1 of the cause of destruction of the metal material includes the measurement device 11 capable of acquiring the above-mentioned crystal orientation, the analysis device 36 capable of acquiring the above-mentioned crystal orientation difference, and the above-mentioned first difference D1. Since the difference calculation device 37 capable of acquiring the above-mentioned first difference D1 can be acquired. Therefore, it is possible to estimate with high accuracy whether or not the fracture cause of the metal material is fatigue fracture from the acquired first difference D1. Further, according to the above configuration, since the measuring device 11 only needs to measure one measurement visual field range 6 including at least a part of the fracture surface 51 of the metal material, the time required for the measurement and the processing of the measurement result is short, and the metal The material destruction cause estimation system 1 can estimate the metal material destruction cause in a short period of time.

図11は、本発明の一実施形態にかかる金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法の一例を示すフロー図である。図11に示されるように、幾つかの実施形態にかかる金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法70は、上述した計測ステップS101と、上述した結晶方位差取得ステップS102と、上述した第1差分取得ステップS103と、金属材料と同じ材料から形成された第2試料8(試料)についての、応力拡大係数パラメータと、第1差分D1に対応する深さ位置における結晶方位差の差分である第2差分D2との相関関係を取得する相関関係取得ステップS204と、取得された相関関係に基づいて、第1差分D1から金属材料の応力拡大係数パラメータを推定し、推定した応力拡大係数パラメータから金属材料の疲労破壊時における応力レベルを推定する第2推定ステップS205と、を備えている。ここで、図2に示されるように、金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法70を実施するための、金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システム7は、上述した金属材料の破壊原因の推定システム1と同様の構成を備えている。 FIG. 11 is a flow chart showing an example of a method for estimating a stress level at the time of fatigue fracture of a metal material according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the stress level estimation method 70 at the time of fatigue failure of the metal material according to some embodiments includes the above-mentioned measurement step S101, the above-mentioned crystal orientation difference acquisition step S102, and the above-mentioned first. 1 This is the difference between the stress intensity factor parameter and the difference in crystal orientation at the depth position corresponding to the first difference D1 for the difference acquisition step S103 and the second sample 8 (sample) formed of the same material as the metal material. Based on the correlation acquisition step S204 for acquiring the correlation with the second difference D2 and the acquired correlation, the stress intensity factor parameter of the metal material is estimated from the first difference D1 and the stress intensity factor parameter of the metal material is estimated from the estimated stress intensity factor parameter. It includes a second estimation step S205 for estimating the stress level at the time of fatigue failure of the metal material. Here, as shown in FIG. 2, the stress level estimation system 7 at the time of fatigue fracture of the metal material for carrying out the method 70 of estimating the stress level at the time of fatigue fracture of the metal material is the above-mentioned metal material. It has the same configuration as the destruction cause estimation system 1.

相関関係取得ステップS204よりも前に、金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法70の推定対象である金属材料と同じ材料から試験片9が作成される。図12は、疲労き裂進展試験を説明するための図であって、疲労き裂進展試験の構成と疲労き裂進展試験に用いられる試験片とを概略的に示す図である。試験片9は、図12に示されるように、図12中紙面垂直方向に厚さを有する板状に切欠91が形成されたCT試験片と呼称されるものであり、一対の貫通孔92の各々に挿入される不図示のピンを介して、不図示の試験治具に連結されることにより、不図示の材料試験機における試験位置に配置される。そして、材料試験機により繰り返し荷重が負荷される。ここで、図12に示されるように、コンプライアンス法によりき裂長さaを算出する際の試験片幅Wは、貫通孔92の中心から切欠91が形成された側とは反対側の端部までの距離である。 Prior to the correlation acquisition step S204, the test piece 9 is prepared from the same material as the metal material to be estimated by the stress level estimation method 70 at the time of fatigue fracture of the metal material. FIG. 12 is a diagram for explaining a fatigue crack growth test, and is a diagram schematically showing a configuration of the fatigue crack growth test and a test piece used for the fatigue crack growth test. As shown in FIG. 12, the test piece 9 is called a CT test piece in which a plate-shaped notch 91 having a thickness in the vertical direction of the paper surface in FIG. 12 is formed, and is a pair of through holes 92. It is arranged at a test position in a material tester (not shown) by being connected to a test jig (not shown) via a pin (not shown) inserted into each. Then, a material tester repeatedly applies a load. Here, as shown in FIG. 12, the test piece width W when calculating the crack length a by the compliance method is from the center of the through hole 92 to the end on the side opposite to the side where the notch 91 is formed. Distance.

試験片9は、図12に示されるように、切欠91が形成された側とは反対側の端部には背面ひずみゲージ93が設けられている。背面ひずみゲージ93は計測機94に接続されており、計測したひずみの値を計測機94に伝達する。また、図12に示されるように、試験片9の上端および下端の2点には電流源95が接続されており、直流の電流が付与される。電流の値は計測機94に伝達される。また、図12に示されるように、試験片9の切欠91を挟んだ2点には、計測機94が接続されており、2点間における電位差が計測される。計測機94は、疲労き裂進展試験時に、背面ひずみゲージ93が計測したひずみ、上述した電流の値、および上述した電位差の変化挙動を記憶するようになっている。上述した計測機94に記憶されたデータから第2試料8の応力拡大係数パラメータが推定される。 As shown in FIG. 12, the test piece 9 is provided with a back strain gauge 93 at an end opposite to the side on which the notch 91 is formed. The rear strain gauge 93 is connected to the measuring device 94, and transmits the measured strain value to the measuring device 94. Further, as shown in FIG. 12, a current source 95 is connected to two points at the upper end and the lower end of the test piece 9, and a direct current is applied. The value of the current is transmitted to the measuring instrument 94. Further, as shown in FIG. 12, a measuring instrument 94 is connected to two points sandwiching the notch 91 of the test piece 9, and the potential difference between the two points is measured. The measuring device 94 stores the strain measured by the back strain gauge 93, the above-mentioned current value, and the above-mentioned change behavior of the potential difference during the fatigue crack growth test. The stress intensity factor parameter of the second sample 8 is estimated from the data stored in the measuring instrument 94 described above.

第2試料8は、図3に示されるように、疲労き裂進展試験により疲労して破断した試験片9から、破面81を含むように切り出された金属構成部83と、破面81を保護するために例えばエポキシ樹脂などを固めた樹脂構成部84であって、金属構成部83とは破面81に対して反対側に設けられる樹脂構成部84と、を含んでいる。第2試料8は、破面81に対して垂直な面である計測面82が計測前に研磨装置などにより研磨されている。 As shown in FIG. 3, the second sample 8 has a metal component 83 cut out so as to include a fracture surface 81 and a fracture surface 81 from a test piece 9 that has been fatigued and fractured by a fatigue crack growth test. A resin component 84 made of, for example, an epoxy resin, which is hardened for protection, includes a resin component 84 provided on the opposite side of the fracture surface 81 from the metal component 83. In the second sample 8, the measurement surface 82, which is a surface perpendicular to the fracture surface 81, is polished by a polishing device or the like before measurement.

第2試料8は、上述した第1試料5と同様に、上述した計測ステップS101および上述した結晶方位差取得ステップS102と同様のステップを経て、一計測視野範囲6に含まれる複数の計測点Pの、計測点P毎の結晶方位の情報、計測点Pの位置座標および計測点P毎の結晶方位差などが記憶装置32に記憶される。 The second sample 8 is subjected to the same steps as the above-mentioned measurement step S101 and the above-mentioned crystal orientation difference acquisition step S102, similarly to the above-mentioned first sample 5, and a plurality of measurement points P included in one measurement field range 6. Information on the crystal orientation for each measurement point P, the position coordinates of the measurement point P, the crystal orientation difference for each measurement point P, and the like are stored in the storage device 32.

図13は、本発明の一実施形態における試料であって、疲労破壊した金属材料と同じ材料から形成された試料の一計測視野範囲における結晶方位差の分布を説明するための図である。図13に示されるように、破面81からの深さが所定以下である破面近傍位置85と、破面近傍位置85よりも破面81からの深さが大きい破面遠方位置86と、を規定している。図13中点線は破面近傍位置85と破面81からの深さが同じ位置を繋ぐ線であり、図13中二点鎖線は破面遠方位置86と破面81からの深さが同じ位置を繋ぐ線である。ここで、破面近傍位置85は、破面81からの深さが80μm以下である。破面近傍位置85は、好ましくは破面81からの深さが40μm以下であり、さらに好ましくは破面81からの深さが20μm以下である。また、破面遠方位置86は、破面81からの深さが400μm以下である。破面遠方位置86は、好ましくは破面81からの深さが200μm以下であり、さらに好ましくは破面81からの深さが100μm以下である。 FIG. 13 is a diagram for explaining the distribution of the crystal orientation difference in one measurement field of view of a sample formed from the same material as the fatigue-fractured metal material in the sample according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, a fracture surface near position 85 in which the depth from the fracture surface 81 is equal to or less than a predetermined value, and a fracture surface distant position 86 in which the depth from the fracture surface 81 is larger than the fracture surface near position 85. Is stipulated. The alternate long and short dash line in FIG. 13 connects the position near the fracture surface 85 and the depth from the fracture surface 81, and the alternate long and short dash line in FIG. It is a line connecting. Here, the depth near the fracture surface 85 is 80 μm or less from the fracture surface 81. The depth near the fracture surface 85 is preferably 40 μm or less from the fracture surface 81, and more preferably 20 μm or less from the fracture surface 81. Further, the depth of the fracture surface far position 86 from the fracture surface 81 is 400 μm or less. The depth from the fracture surface 81 is preferably 200 μm or less, and more preferably 100 μm or less from the fracture surface 81.

そして、破面近傍位置85における結晶方位差である第3結晶方位差OD3と、破面遠方位置86における結晶方位差である第4結晶方位差OD4と、の差分である第2差分D2を算出する。ここで、第3結晶方位差OD3や第4結晶方位差OD4は、第1結晶方位差OD1や第2結晶方位差OD2と同様に統計値であってもよい。 Then, the second difference D2, which is the difference between the third crystal orientation difference OD3, which is the crystal orientation difference at the position 85 near the fracture surface, and the fourth crystal orientation difference OD4, which is the crystal orientation difference at the position 86 far from the fracture surface, is calculated. do. Here, the third crystal orientation difference OD3 and the fourth crystal orientation difference OD4 may be statistical values like the first crystal orientation difference OD1 and the second crystal orientation difference OD2.

図14は、試料についての、試料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分と、応力拡大係数と、の相関関係を説明するためのグラフである。図15は、試料についての、試料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分と、応力拡大係数範囲と、の相関関係を説明するためのグラフである。図16は、試料についての、試料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分と、有効応力拡大係数範囲と、の相関関係を説明するためのグラフである。 FIG. 14 is a graph for explaining the correlation between the difference in crystal orientation difference between two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the sample and the stress intensity factor for the sample. FIG. 15 is a graph for explaining the correlation between the difference in crystal orientation difference between two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the sample and the stress intensity factor range for the sample. FIG. 16 is a graph for explaining the correlation between the difference in crystal orientation difference between two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the sample and the effective stress intensity factor range for the sample.

図14〜16に示されるように、金属材料と同じ材料から形成された第2試料8についての、応力拡大係数K、応力拡大係数範囲ΔKおよび有効応力拡大係数範囲ΔKeffを含む応力拡大係数パラメータと、第2差分D2と、の間には相関関係がある。なお、記憶装置32は、第2試料8についての上述した相関関係を表す数値データ、グラフや式、表などを前もって記憶していてもよい。 As shown in FIGS. 14 to 16, the stress intensity factor parameters including the stress intensity factor K, the stress intensity factor range ΔK, and the effective stress intensity factor range ΔKeff for the second sample 8 formed from the same material as the metal material. , There is a correlation between the second difference D2 and. The storage device 32 may store numerical data, graphs, formulas, tables, and the like representing the above-mentioned correlation with respect to the second sample 8 in advance.

上述した相関関係取得ステップS204では、記憶装置32から、第2試料8についての、応力拡大係数パラメータと、第1差分D1に対応する深さ位置における結晶方位差の差分である第2差分D2との相関関係を取得する。 In the correlation acquisition step S204 described above, the stress intensity factor parameter for the second sample 8 and the second difference D2, which is the difference in the crystal orientation difference at the depth position corresponding to the first difference D1, are obtained from the storage device 32. Get the correlation of.

上述した第2推定ステップS205は、図11に示されるように、相関関係取得ステップS204において取得された相関関係に基づいて、第1差分D1から金属材料の応力拡大係数パラメータを推定するステップS206と、上述したステップS206において取得された金属材料の応力拡大係数パラメータから金属材料の疲労破壊時における応力レベルを推定するステップS207と、を含んでいる。 As shown in FIG. 11, the second estimation step S205 described above is the same as the step S206 for estimating the stress intensity factor parameter of the metal material from the first difference D1 based on the correlation acquired in the correlation acquisition step S204. Includes step S207, which estimates the stress level at the time of fatigue failure of the metal material from the stress intensity factor parameter of the metal material acquired in step S206 described above.

上述したように、幾つかの実施形態にかかる金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法70は、図11に示されるように、上述した計測ステップS101と、上述した結晶方位差取得ステップS102と、上述した第1差分取得ステップS103と、上述した相関関係取得ステップS204と、上述した第2推定ステップS205と、を備えている。 As described above, the method 70 for estimating the stress level at the time of fatigue failure of the metal material according to some embodiments is the above-mentioned measurement step S101 and the above-mentioned crystal orientation difference acquisition step S102, as shown in FIG. The first difference acquisition step S103 described above, the correlation acquisition step S204 described above, and the second estimation step S205 described above are provided.

上述したように、本発明者らは、鋭意検討の結果、金属材料と同じ材料から形成された試料についての、応力拡大係数パラメータと、試料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分と、の間に相関関係があること、および該相関関係に基づいて金属材料の破面の表層における異なる2つの深さ位置の結晶方位差の差分により、金属材料の応力拡大係数パラメータを推定できることを見出した。 As described above, as a result of diligent studies, the present inventors have found that the stress intensity factor parameter of a sample formed from the same material as the metal material and the crystals at two different depth positions on the surface layer of the fracture surface of the sample. The stress intensity factor of the metal material is due to the correlation between the difference in orientation and the difference in crystal orientation at two different depth positions on the surface of the fracture surface of the metal material based on the correlation. We found that the parameters can be estimated.

上記の方法によれば、第1差分D1に対応する深さ位置における結晶方位差の差分である第2差分D2と応力拡大係数パラメータとの相関関係に基づいて、上述した計測ステップS101、結晶方位差取得ステップS102および第1差分取得ステップS103を経ることで取得される第1差分D1により、金属材料の応力拡大係数パラメータを高精度で推定することができる。そして、金属材料の応力拡大係数パラメータから金属材料の疲労破壊時における応力レベルを推定することができる。また、上記の方法によれば、上述した相関関係を取得するとともに、金属材料の少なくとも破面51の一部を含む一計測視野範囲6を計測すればよいので、計測や計測結果の処理にかかる時間が少なく、短期間で金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定を行うことができる。 According to the above method, the measurement step S101 and the crystal orientation described above are based on the correlation between the second difference D2, which is the difference in the crystal orientation difference at the depth position corresponding to the first difference D1, and the stress intensity factor parameter. The stress intensity factor parameter of the metal material can be estimated with high accuracy by the first difference D1 acquired through the difference acquisition step S102 and the first difference acquisition step S103. Then, the stress level at the time of fatigue fracture of the metal material can be estimated from the stress intensity factor parameter of the metal material. Further, according to the above method, it is sufficient to acquire the above-mentioned correlation and measure one measurement visual field range 6 including at least a part of the fracture surface 51 of the metal material, so that the measurement and the processing of the measurement result are performed. It takes less time and can estimate the stress level at the time of fatigue fracture of a metal material in a short period of time.

幾つかの実施形態では、上述したように、応力拡大係数パラメータは、第2試料8(試料)に対して疲労き裂進展試験を実施することにより取得され、第2差分D2は、疲労き裂進展試験が実施された第2試料8の複数の計測点Pにおける結晶方位を取得し、取得した結晶方位に基づいて複数の計測点Pにおける結晶方位差を取得するとともに、疲労き裂進展試験において生成された破面81からの深さが所定以下である破面近傍位置85における結晶方位差である第3結晶方位差OD3と、破面近傍位置85よりも破面81からの深さが大きい破面遠方位置86であって、破面81からの深さが100μm以下である破面遠方位置86における結晶方位差である第4結晶方位差OD4と、の差分である。 In some embodiments, as described above, the stress intensity factor parameter is obtained by performing a fatigue crack growth test on the second sample 8 (sample) and the second difference D2 is the fatigue crack. The crystal orientations at a plurality of measurement points P of the second sample 8 in which the growth test was carried out are acquired, and the crystal orientation differences at the plurality of measurement points P are acquired based on the acquired crystal orientations, and in the fatigue crack growth test. The third crystal orientation difference OD3, which is the crystal orientation difference at the fracture surface vicinity position 85 where the depth from the generated fracture surface 81 is less than a predetermined value, and the depth from the fracture surface 81 are larger than the fracture surface vicinity position 85. This is the difference from the fourth crystal orientation difference OD4, which is the crystal orientation difference at the fracture surface distant position 86 and the depth from the fracture surface 81 is 100 μm or less.

上記の方法によれば、応力拡大係数パラメータを取得するために疲労き裂進展試験が実施された第2試料8(試料)について第2差分D2が取得されるので、応力拡大係数パラメータと第2差分D2との間の相関関係の精度を向上させることができる。また、第2試料8の第3結晶方位差OD3や第4結晶方位差OD4は、金属材料の第1結晶方位差OD1や第2結晶方位差OD2に対応しているので、第2試料8の第2差分D2を金属材料の第1差分D1に精度よく対応させることができる。また、上記の方法によれば、破面近傍位置85、および破面近傍位置85よりも破面81からの深さが大きく、且つ、破面81からの深さが100μm以下である破面遠方位置86、における結晶方位差に基づいて第2差分D2が取得されるので、破面近傍位置85および破面遠方位置86を含む一計測視野範囲6の大きさを小さくすることができる。そして、一計測視野範囲6を小さくすることで、計測や計測結果の処理にかかる時間を少なくすることができる。 According to the above method, since the second difference D2 is obtained for the second sample 8 (sample) in which the fatigue crack growth test is carried out in order to obtain the stress intensity factor parameter, the stress intensity factor parameter and the second sample are obtained. The accuracy of the correlation with the difference D2 can be improved. Further, since the third crystal orientation difference OD3 and the fourth crystal orientation difference OD4 of the second sample 8 correspond to the first crystal orientation difference OD1 and the second crystal orientation difference OD2 of the metal material, the second sample 8 The second difference D2 can be accurately made to correspond to the first difference D1 of the metal material. Further, according to the above method, the depth from the fracture surface 81 is larger than the fracture surface vicinity position 85 and the fracture surface vicinity position 85, and the depth from the fracture surface 81 is 100 μm or less. Since the second difference D2 is acquired based on the crystal orientation difference at the position 86, the size of one measurement viewing range 6 including the fracture surface near position 85 and the fracture surface distant position 86 can be reduced. Then, by reducing the one measurement field of view range 6, the time required for measurement and processing of the measurement result can be reduced.

幾つかの実施形態では、上述した応力拡大係数パラメータは、応力拡大係数K、応力拡大係数範囲ΔK、および有効応力拡大係数範囲ΔKeffの少なくとも一つを含んでいる。上記の方法によれば、第1差分D1により、応力拡大係数K、応力拡大係数範囲ΔK、または有効応力拡大係数範囲ΔKeffを推定することができるので、応力拡大係数Kなどを用いて金属材料の疲労破壊時における応力レベルを推定することができる。 In some embodiments, the stress intensity factor parameters described above include at least one of a stress intensity factor K, a stress intensity factor range ΔK, and an effective stress intensity factor range ΔKeff. According to the above method, the stress intensity factor K, the stress intensity factor range ΔK, or the effective stress intensity factor range ΔKeff can be estimated from the first difference D1, so that the stress intensity factor K or the like can be used to estimate the stress intensity factor K or the like. The stress level at the time of fatigue failure can be estimated.

幾つかの実施形態にかかる金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システム7は、図2に示されるように、金属材料の少なくとも破面51の一部を含む一計測視野範囲6を計測可能な計測装置11であって、一計測視野範囲6に含まれる複数の計測点Pにおける結晶方位を取得可能な上述した計測装置11と、計測装置11が取得した結晶方位に基づいて複数の計測点Pにおける結晶方位差を取得可能な上述した解析装置36と、解析装置36が取得した上述した破面近傍位置55の第1結晶方位差OD1と、解析装置36が取得した上述した破面遠方位置56の第2結晶方位差OD2と、の差分である第1差分D1を取得可能な上述した差分演算装置37(演算装置)と、金属材料と同じ材料から形成された第2試料8(試料)についての、応力拡大係数パラメータと第1差分D1に対応する深さ位置における結晶方位差の差分である第2差分D2との相関関係を記憶する上述した記憶装置32と、記憶装置32に記憶された相関関係に基づいて、第1差分D1から金属材料の応力拡大係数パラメータを推定する推定装置38と、を備えている。図2に示されるように、演算装置34は推定装置38を含んでいる。 As shown in FIG. 2, the stress level estimation system 7 at the time of fatigue failure of the metal material according to some embodiments can measure one measurement field range 6 including at least a part of the fracture surface 51 of the metal material. The above-mentioned measuring device 11 capable of acquiring crystal orientations at a plurality of measuring points P included in one measurement field range 6, and a plurality of measuring points based on the crystal orientations acquired by the measuring device 11. The above-mentioned analysis device 36 capable of acquiring the crystal orientation difference in P, the first crystal orientation difference OD1 of the above-mentioned fracture surface vicinity position 55 acquired by the analysis device 36, and the above-mentioned fracture surface distant position acquired by the analysis device 36. The above-mentioned difference calculation device 37 (calculation device) capable of acquiring the first difference D1 which is the difference between the second crystal orientation difference OD2 of 56 and the second sample 8 (sample) formed of the same material as the metal material. The above-mentioned storage device 32 and the storage device 32 store the correlation between the stress expansion coefficient parameter and the second difference D2, which is the difference in crystal orientation difference at the depth position corresponding to the first difference D1. It is provided with an estimation device 38 that estimates the stress expansion coefficient parameter of the metal material from the first difference D1 based on the correlation. As shown in FIG. 2, the arithmetic unit 34 includes an estimation device 38.

上記の構成によれば、金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システム7は、上述した金属材料の結晶方位を取得可能な計測装置11、上述した金属材料の結晶方位差を取得可能な解析装置36、および上述した第1差分D1を取得可能な差分演算装置37を備えるので、上述した金属材料の第1差分D1を取得することができる。また、金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システム7は、上述した相関関係を記憶する記憶装置32、および記憶装置32に記憶された相関関係に基づいて第1差分D1から金属材料の応力拡大係数パラメータを推定する推定装置38をさらに備えるので、上述した第1差分D1の値から、金属材料の応力拡大係数パラメータを高精度で推定することができる。そして、金属材料の応力拡大係数パラメータから金属材料の疲労破壊時における応力レベルを推定することができる。また、上記の構成によれば、上述した相関関係を記憶装置32に記憶しておくとともに、計測装置11が金属材料の少なくとも破面51の一部を含む一計測視野範囲6を計測すればよいので、計測や計測結果の処理にかかる時間が少なく、金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システムは、短期間で金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定を行うことができる。 According to the above configuration, the stress level estimation system 7 at the time of fatigue failure of the metal material is the measuring device 11 capable of acquiring the crystal orientation of the metal material described above, and the analysis capable of acquiring the crystal orientation difference of the metal material described above. Since the device 36 and the difference calculation device 37 capable of acquiring the above-mentioned first difference D1 are provided, the first difference D1 of the above-mentioned metal material can be acquired. Further, the stress level estimation system 7 at the time of fatigue failure of the metal material has a storage device 32 that stores the above-mentioned correlation and a stress of the metal material from the first difference D1 based on the correlation stored in the storage device 32. Since the estimation device 38 for estimating the expansion coefficient parameter is further provided, the stress intensity factor parameter of the metal material can be estimated with high accuracy from the value of the first difference D1 described above. Then, the stress level at the time of fatigue fracture of the metal material can be estimated from the stress intensity factor parameter of the metal material. Further, according to the above configuration, the above-mentioned correlation may be stored in the storage device 32, and the measuring device 11 may measure one measurement field range 6 including at least a part of the fracture surface 51 of the metal material. Therefore, the time required for measurement and processing of the measurement results is short, and the stress level estimation system at the time of fatigue failure of the metal material can estimate the stress level at the time of fatigue failure of the metal material in a short period of time.

なお、上述した幾つかの実施形態では、画像処理装置35、解析装置36、差分演算装置37および推定装置38は、情報処理装置3の演算装置34に含まれていたが、これらの装置は、演算装置34や情報処理装置3とは別に設けられる例えばマイクロコンピュータなどであってもよい。 In some of the above-described embodiments, the image processing device 35, the analysis device 36, the difference calculation device 37, and the estimation device 38 are included in the calculation device 34 of the information processing device 3. For example, a microcomputer provided separately from the arithmetic unit 34 and the information processing device 3 may be used.

また、上述した幾つかの実施形態では、EBSD検出装置2(結晶方位検出装置)は、電子後方散乱回折像法により複数の計測点Pの結晶方位を計測するようになっていたが、X線回折法などの電子後方散乱回折像法以外の方法で結晶方位を取得するようにしてもよい。 Further, in some of the above-described embodiments, the EBSD detection device 2 (crystal orientation detection device) measures the crystal orientations of a plurality of measurement points P by the electron backscatter diffraction image method, but X-rays are used. The crystal orientation may be acquired by a method other than the electron backscatter diffraction image method such as a diffraction method.

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these embodiments as appropriate.

1 金属材料の破壊原因の推定システム
10 金属材料の破壊原因の推定方法
12 SEM制御ユニット
13 ステージ制御ユニット
14 カメラ制御ユニット
2 EBSD検出装置
21 スクリーン
22 カメラ
3 情報処理装置
31 入出力装置
32 記憶装置
33 表示装置
34 演算装置
35 画像処理装置
36 解析装置
37 差分演算装置
38 推定装置
4 走査電子顕微鏡
41 試料ステージ
42 試料室
43 電子銃
5 第1試料
51 破面
52 計測面
53 金属構成部
54 樹脂構成部
55 破面近傍位置
56 破面遠方位置
57 極値部分
6 一計測視野範囲
7 金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システム
70 金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法
8 第2試料
81 破面
82 計測面
83 金属構成部
84 樹脂構成部
85 破面近傍位置
86 破面遠方位置
9 試験片
11 計測装置
D0 結晶方位差の差分の閾値
D1 第1差分
D2 第2差分
LR 線形回帰直線
OD1 第1結晶方位差
OD2 第2結晶方位差
OD3 第3結晶方位差
OD4 第4結晶方位差
1 System for estimating the cause of destruction of metal materials 10 Method for estimating the cause of destruction of metal materials 12 SEM control unit 13 Stage control unit 14 Camera control unit 2 EBSD detection device 21 Screen 22 Camera 3 Information processing device 31 Input / output device 32 Storage device 33 Display 34 Computing device 35 Image processing device 36 Analytical device 37 Difference computing device 38 Estimating device 4 Scanning electron microscope 41 Sample stage 42 Sample room 43 Electron gun 5 First sample 51 Fracture surface 52 Measuring surface 53 Metal component 54 Resin component 55 Fracture surface near position 56 Fracture surface distant position 57 Extreme value part 6 1 Measurement field range 7 Stress level estimation system at the time of fatigue failure of metal material 70 Method of estimating stress level at the time of fatigue failure of metal material 8 Second sample 81 Fracture surface 82 Measurement surface 83 Metal component 84 Resin component 85 Fracture surface near position 86 Fracture surface distant position 9 Specimen 11 Measuring device D0 Crystal orientation difference difference threshold D1 First difference D2 Second difference LR Linear regression line OD1 1st crystal orientation difference OD2 2nd crystal orientation difference OD3 3rd crystal orientation difference OD4 4th crystal orientation difference

Claims (9)

金属材料の破壊原因の推定方法であって、
前記金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測し、前記一計測視野範囲に含まれる複数の計測点における結晶方位を取得するステップと、
取得した前記結晶方位に基づいて前記複数の計測点における結晶方位差を取得する結晶方位差取得ステップと、
前記破面からの深さが所定以下である破面近傍位置における前記結晶方位差である第1結晶方位差と、前記破面近傍位置よりも前記破面からの深さが大きい破面遠方位置における前記結晶方位差である第2結晶方位差と、の差分である第1差分を取得する第1差分取得ステップと、
前記第1差分に基づいて前記金属材料の破壊原因が疲労破壊であるか否かを推定する第1推定ステップと、を備える
金属材料の破壊原因の推定方法。
It is a method of estimating the cause of destruction of metal materials.
A step of measuring one measurement field of view including at least a part of the fracture surface of the metal material and acquiring crystal orientations at a plurality of measurement points included in the one measurement field of view.
A crystal orientation difference acquisition step for acquiring a crystal orientation difference at a plurality of measurement points based on the acquired crystal orientation, and a crystal orientation difference acquisition step.
The first crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at the position near the fracture surface where the depth from the fracture surface is less than a predetermined value, and the position far from the fracture surface, where the depth from the fracture surface is larger than the position near the fracture surface. The first difference acquisition step for acquiring the first difference, which is the difference between the second crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference in
A method for estimating the cause of fracture of a metal material, comprising: a first estimation step of estimating whether or not the cause of fracture of the metal material is fatigue fracture based on the first difference.
前記第1推定ステップでは、前記第1差分が所定値以上の場合には前記金属材料の破壊原因が疲労破壊であると推定し、前記第1差分が所定値に満たない場合には前記金属材料の破壊原因が疲労破壊ではないと推定する
請求項1に記載の金属材料の破壊原因の推定方法。
In the first estimation step, when the first difference is equal to or more than a predetermined value, it is estimated that the cause of fracture of the metal material is fatigue fracture, and when the first difference is less than the predetermined value, the metal material is said to be fractured. The method for estimating the cause of fracture of a metal material according to claim 1, wherein the cause of fracture is not fatigue fracture.
前記金属材料の破壊原因の推定方法は、
前記結晶方位を取得するステップの後、且つ、前記結晶方位差取得ステップの前に、前記破面の線形回帰直線の傾きが所定角度以上の場合には、前記線形回帰直線を第1座標軸とし、且つ、前記線形回帰直線に直交する前記破面の深さ方向に沿うような直線を第2座標軸とする直交座標系に座標変換を行う傾き調整ステップをさらに備える
請求項1又は2に記載の金属材料の破壊原因の推定方法。
The method for estimating the cause of destruction of the metal material is
If the inclination of the linear regression line of the fracture surface is equal to or greater than a predetermined angle after the step of acquiring the crystal orientation and before the step of acquiring the crystal orientation difference, the linear regression line is set as the first coordinate axis. The metal according to claim 1 or 2, further comprising a tilt adjustment step of performing coordinate conversion to an orthogonal coordinate system having a straight line along the depth direction of the fracture surface orthogonal to the linear regression straight line as a second coordinate axis. How to estimate the cause of material destruction.
前記第1結晶方位差は、前記破面近傍位置における前記破面の深さ方向に直交する方向に沿って配列される前記複数の計測点の前記結晶方位差の統計値を含み、
前記第2結晶方位差は、前記破面遠方位置における前記破面の深さ方向に直交する方向に沿って配列される前記複数の計測点の前記結晶方位差の統計値を含む
請求項1乃至3の何れか1項に記載の金属材料の破壊原因の推定方法。
The first crystal orientation difference includes statistical values of the crystal orientation difference of the plurality of measurement points arranged along a direction orthogonal to the depth direction of the fracture surface at a position near the fracture surface.
The second crystal orientation difference includes the statistical value of the crystal orientation difference of the plurality of measurement points arranged along the direction orthogonal to the depth direction of the fracture surface at the position far from the fracture surface. The method for estimating the cause of destruction of a metallic material according to any one of 3.
金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法であって、
前記金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測し、前記一計測視野範囲に含まれる複数の計測点における結晶方位を取得するステップと、
取得した前記結晶方位に基づいて前記複数の計測点における結晶方位差を取得する結晶方位差取得ステップと、
前記破面からの深さが所定以下である破面近傍位置における前記結晶方位差である第1結晶方位差と、前記破面近傍位置よりも前記破面からの深さが大きい破面遠方位置における前記結晶方位差である第2結晶方位差と、の差分である第1差分を取得する第1差分取得ステップと、
前記金属材料と同じ材料から形成された試料についての、応力拡大係数パラメータと、前記第1差分に対応する深さ位置における結晶方位差の差分である第2差分との相関関係を取得するステップと、
取得された前記相関関係に基づいて、前記第1差分から前記金属材料の応力拡大係数パラメータを推定し、推定した前記応力拡大係数パラメータから前記金属材料の疲労破壊時における応力レベルを推定する第2推定ステップと、を備える
金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法。
It is a method of estimating the stress level at the time of fatigue failure of metallic materials.
A step of measuring one measurement field of view including at least a part of the fracture surface of the metal material and acquiring crystal orientations at a plurality of measurement points included in the one measurement field of view.
A crystal orientation difference acquisition step for acquiring a crystal orientation difference at a plurality of measurement points based on the acquired crystal orientation, and a crystal orientation difference acquisition step.
The first crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at the position near the fracture surface where the depth from the fracture surface is less than a predetermined value, and the position far from the fracture surface, where the depth from the fracture surface is larger than the position near the fracture surface. The first difference acquisition step for acquiring the first difference, which is the difference between the second crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference in
A step of acquiring a correlation between a stress intensity factor parameter and a second difference, which is a difference in crystal orientation difference at a depth position corresponding to the first difference, for a sample formed from the same material as the metal material. ,
Based on the acquired correlation, the stress intensity factor parameter of the metal material is estimated from the first difference, and the stress level at the time of fatigue failure of the metal material is estimated from the estimated stress intensity factor parameter. An estimation step and a method of estimating the stress level at the time of fatigue failure of a metallic material.
前記応力拡大係数パラメータは、前記試料に対して疲労き裂進展試験を実施することにより取得され、
前記第2差分は、前記疲労き裂進展試験が実施された前記試料の複数の計測点における結晶方位を取得し、取得した前記結晶方位に基づいて前記複数の計測点における結晶方位差を取得するとともに、前記疲労き裂進展試験において生成された破面からの深さが所定以下である破面近傍位置における前記結晶方位差である第3結晶方位差と、前記破面近傍位置よりも前記破面からの深さが大きい破面遠方位置であって、前記破面からの深さが100μm以下である破面遠方位置における前記結晶方位差である第4結晶方位差と、の差分である
請求項5に記載の金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法。
The stress intensity factor parameters are obtained by performing a fatigue crack growth test on the sample.
For the second difference, the crystal orientations at a plurality of measurement points of the sample in which the fatigue crack growth test is performed are acquired, and the crystal orientation differences at the plurality of measurement points are acquired based on the acquired crystal orientations. At the same time, the third crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at the position near the fracture surface where the depth from the fracture surface generated in the fatigue crack growth test is equal to or less than a predetermined value, and the fracture at the position near the fracture surface. Claimed to be the difference from the fourth crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at the fracture surface distant position where the depth from the plane is large and the depth from the fracture surface is 100 μm or less. Item 5. The method for estimating the stress level at the time of fatigue failure of the metal material according to Item 5.
前記応力拡大係数パラメータは、応力拡大係数、応力拡大係数範囲、および有効応力拡大係数範囲の少なくとも一つを含む
請求項5又は6に記載の金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定方法。
The method for estimating a stress level at the time of fatigue failure of a metal material according to claim 5 or 6, wherein the stress intensity factor parameter includes at least one of a stress intensity factor, a stress intensity factor range, and an effective stress intensity factor range.
金属材料の破壊原因の推定システムであって、
前記金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測可能な計測装置であって、前記一計測視野範囲に含まれる複数の計測点における結晶方位を取得可能な計測装置と、
前記計測装置が取得した前記結晶方位に基づいて前記複数の計測点における結晶方位差を取得可能な解析装置と、
前記解析装置が取得した前記破面からの深さが所定以下である破面近傍位置における前記結晶方位差である第1結晶方位差と、前記解析装置が取得した前記破面近傍位置よりも前記破面からの深さが大きい破面遠方位置における前記結晶方位差である第2結晶方位差と、の差分である第1差分を取得可能な演算装置と、を備える
金属材料の破壊原因の推定システム。
It is a system for estimating the cause of destruction of metallic materials.
A measuring device capable of measuring one measurement visual field range including at least a part of a fracture surface of the metal material, and a measuring device capable of acquiring crystal orientations at a plurality of measurement points included in the one measurement visual field range.
An analysis device capable of acquiring crystal orientation differences at a plurality of measurement points based on the crystal orientation acquired by the measuring device, and an analysis device capable of acquiring crystal orientation differences at the plurality of measurement points.
The first crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at a position near the fracture surface where the depth from the fracture surface acquired by the analyzer is equal to or less than a predetermined value, and the position near the fracture surface acquired by the analyzer. Estimating the cause of destruction of a metal material provided with an arithmetic device capable of acquiring the first difference, which is the difference between the second crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at a position far from the fracture surface having a large depth from the fracture surface. system.
金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システムであって、
前記金属材料の少なくとも破面の一部を含む一計測視野範囲を計測可能な計測装置であって、前記一計測視野範囲に含まれる複数の計測点における結晶方位を取得可能な計測装置と、
前記計測装置が取得した前記結晶方位に基づいて前記複数の計測点における結晶方位差を取得可能な解析装置と、
前記解析装置が取得した前記破面からの深さが所定以下である破面近傍位置における前記結晶方位差である第1結晶方位差と、前記解析装置が取得した前記破面近傍位置よりも前記破面からの深さが大きい破面遠方位置における前記結晶方位差である第2結晶方位差と、の差分である第1差分を取得可能な演算装置と、
前記金属材料と同じ材料から形成された試料についての、応力拡大係数パラメータと、前記第1差分に対応する深さ位置における結晶方位差の差分である第2差分との相関関係を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された前記相関関係に基づいて、前記第1差分から前記金属材料の前記応力拡大係数パラメータを推定する推定装置と、を備える
金属材料の疲労破壊時における応力レベルの推定システム。
A system for estimating stress levels during fatigue failure of metallic materials.
A measuring device capable of measuring one measurement visual field range including at least a part of a fracture surface of the metal material, and a measuring device capable of acquiring crystal orientations at a plurality of measurement points included in the one measurement visual field range.
An analysis device capable of acquiring crystal orientation differences at a plurality of measurement points based on the crystal orientation acquired by the measuring device, and an analysis device capable of acquiring crystal orientation differences at the plurality of measurement points.
The first crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at a position near the fracture surface where the depth from the fracture surface acquired by the analyzer is equal to or less than a predetermined value, and the position near the fracture surface acquired by the analyzer. An arithmetic device capable of acquiring the first difference, which is the difference between the second crystal orientation difference, which is the crystal orientation difference at a position far from the fracture surface having a large depth from the fracture surface, and
A storage device that stores the correlation between the stress intensity factor parameter and the second difference, which is the difference in crystal orientation at the depth position corresponding to the first difference, for a sample formed from the same material as the metal material. When,
A system for estimating a stress level at the time of fatigue failure of a metal material, comprising an estimation device for estimating the stress intensity factor parameter of the metal material from the first difference based on the correlation stored in the storage device.
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