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JP7610467B2 - Metal fatigue evaluation device, method and program - Google Patents
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Description

本発明は、回折環を用いて金属疲労の程度を評価する金属疲労評価装置、金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムに関する。 The present invention relates to a metal fatigue evaluation device, a metal fatigue evaluation method, and a metal fatigue evaluation program that use a diffraction ring to evaluate the degree of metal fatigue.

金属疲労による装置の損傷は、プロセスの不意な停止や事故等に繋がる虞があるため、金属疲労の程度を評価することは、重要であり、要望されている。この金属疲労の程度を評価する技術は、例えば、特許文献1に開示されている。 Evaluating the degree of metal fatigue is important and desirable because damage to equipment due to metal fatigue can lead to abrupt process shutdowns and accidents. Technology for evaluating the degree of metal fatigue is disclosed, for example, in Patent Document 1.

この特許文献1では、マルテンサイトへの組織変化による腐食部を観察によって特定した疲労部についてX線回折が行われ、マルテンサイトの半価幅の変化量および残留オーステナイトの変化量が測定され、その測定結果から疲労度が求められている。 In this patent document, X-ray diffraction is performed on fatigued areas identified by observing the corroded areas due to the structural change to martensite, and the amount of change in the half-width of martensite and the amount of change in retained austenite are measured, and the degree of fatigue is calculated from the measurement results.

一般に、結晶の周期性が高い場合、その周期間隔および周期方向で規定される方向に強い回折波(ブラッグ反射波)が発生する。一方、金属疲労は、金属結晶中に転位を生成するので、金属結晶の格子の周期性を乱す。このため、ブラッグ反射波の反射方向に広がりが生じる結果、回折波の半価幅(ピーク位置からの広がり)が変化する。よって、結晶格子でのブラッグ反射による回折波の半価幅を評価することで、前記特許文献1のように、金属疲労の程度が評価できると推察される。 Generally, when the periodicity of a crystal is high, strong diffracted waves (Bragg reflected waves) are generated in a direction defined by the periodic interval and periodic direction. On the other hand, metal fatigue generates dislocations in the metal crystal, disrupting the periodicity of the metal crystal lattice. This causes the Bragg reflected waves to spread in the reflection direction, resulting in a change in the half-width of the diffracted waves (spread from the peak position). Therefore, it is presumed that the degree of metal fatigue can be evaluated by evaluating the half-width of the diffracted waves due to Bragg reflection in the crystal lattice, as in Patent Document 1.

特開2009-41993号公報JP 2009-41993 A

そこで、疲労試験によって、損傷度0[%]、10[%]、30[%]、50[%]および100[%]それぞれの疲労損傷を与えた各試料に対し、CrKαのX線を入射角0度で入射したX線回折が行われ、回折環の各半価幅が測定された。その結果、これら損傷度0[%]から100[%]に至るまで回折環の各半価幅は、略一定であった。これは、各試料の表層に加工損傷層が存在し、その影響と考察された。このため、母材の結晶を露出させるために、表層の加工損傷層を電解研磨処理(EP)によって除去した試料が作成され、同様に、回折環の半価幅が測定された。その結果、損傷度0[%]から100[%]に至る損傷度の増大に伴って半価幅の増加が確認された。したがって、回折環の半価幅には、疲労損傷の情報が含まれることが確認できた。 Therefore, X-ray diffraction was performed on each sample with fatigue damage of 0%, 10%, 30%, 50%, and 100% by fatigue testing, using CrKα X-rays at an incidence angle of 0 degrees, and the half-width of each diffraction ring was measured. As a result, the half-width of each diffraction ring was almost constant from damage degree 0% to 100%. This was considered to be due to the presence of a processing damage layer on the surface of each sample. For this reason, in order to expose the crystal of the base material, samples were created in which the processing damage layer on the surface was removed by electrolytic polishing (EP), and the half-width of the diffraction ring was measured in the same manner. As a result, it was confirmed that the half-width increased with increasing damage degree from 0% to 100%. Therefore, it was confirmed that the half-width of the diffraction ring contains information on fatigue damage.

しかしながら、その変化量は、初期値(損傷度0[%]における半価幅の値)に対し最終値(損傷度100[%]における半価幅の値)で約11[%]であった。電解研磨処理によって疲労損傷に伴う半価幅の変化が捉えられていると推察されるが、測定箇所による測定誤差も想定される状況で約11[%]の変化量は、疲労損傷の程度を的確に識別できるほどの有意な差とは言い切れず、X線回折による金属疲労の程度を評価する評価方法には、改善の余地がある。 However, the amount of change was approximately 11% from the initial value (half width at a damage level of 0%). It is presumed that the electrolytic polishing process captured the change in half width due to fatigue damage, but in a situation where measurement errors due to the measurement location are expected, a change of approximately 11% cannot be said to be a significant difference that allows accurate identification of the degree of fatigue damage, and there is room for improvement in the evaluation method for evaluating the degree of metal fatigue using X-ray diffraction.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より適切に金属疲労の程度を評価できる金属疲労評価装置、金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムを提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a metal fatigue evaluation device, a metal fatigue evaluation method, and a metal fatigue evaluation program that can more appropriately evaluate the degree of metal fatigue.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる金属疲労評価装置は、金属の評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求める装置であって、前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環全体を表す回折環データを取得するデータ取得部と、前記データ取得部で取得した回折環データに基づいて前記回折環全体におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を前記評価指標として求める指標処理部とを備える。好ましくは、上述の金属疲労評価装置において、前記データ取得部は、外部の機器との間でデータを入出力するインターフェース回路であり、前記外部の機器は、前記回折環データを記憶した記憶媒体である。好ましくは、上述の金属疲労評価装置において、前記データ取得部は、外部の機器との間でデータを入出力するインターフェース回路であり、前記外部の機器は、前記回折環データを記録した記録媒体からデータを読み込むドライブ装置である。好ましくは、上述の金属疲労評価装置において、前記データ取得部は、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であって、前記外部の機器は、ネットワークを介して前記通信インターフェース回路に接続され、前記回折環データを管理するサーバ装置である。
As a result of various investigations, the inventors have found that the above object can be achieved by the present invention described below. That is, a metal fatigue evaluation device according to one aspect of the present invention is a device for determining an evaluation index representing the degree of metal fatigue in a metal evaluation object, and includes a data acquisition unit that acquires diffraction ring data representing an entire diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having a diffracting property, and an index processing unit that determines, as the evaluation index, a uniformity index representing the degree of uniformity of peak intensity in the entire diffraction ring based on the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit. Preferably, in the above-mentioned metal fatigue evaluation device, the data acquisition unit is an interface circuit that inputs and outputs data to and from an external device, and the external device is a storage medium that stores the diffraction ring data. Preferably, in the above-mentioned metal fatigue evaluation device, the data acquisition unit is an interface circuit that inputs and outputs data to and from an external device, and the external device is a drive device that reads data from a storage medium that records the diffraction ring data. Preferably, in the above-mentioned metal fatigue evaluation device, the data acquisition unit is a communication interface circuit that transmits and receives communication signals with an external device, and the external device is a server device that is connected to the communication interface circuit via a network and manages the diffraction ring data.

金属の評価対象が初期状態である場合、X線照射領域における結晶粒の数が不足するため、回折環は、スポッティな形状であるが、金属疲労が進行すると、転位増殖に伴う結晶粒の微細化(セル組織化)によって結晶粒の数が増え、回折環は、均一化すると考えられる。実際に後述のように金属疲労の進行に伴い回折環は、均一化する。上記金属疲労評価装置は、回折環データに基づいて前記回折環におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を、金属疲労の程度を表す評価指標として求めるので、より適切に金属疲労の程度を評価できる。 When the metal being evaluated is in its initial state, the number of crystal grains in the X-ray irradiated area is insufficient, resulting in a spotty diffraction ring; however, as metal fatigue progresses, the number of crystal grains increases due to the refinement of crystal grains (cell organization) accompanying dislocation proliferation, and it is believed that the diffraction ring becomes more uniform. In fact, as metal fatigue progresses, as described below, the diffraction ring becomes more uniform. The metal fatigue evaluation device determines a uniformity index that indicates the degree of uniformity of the peak intensity in the diffraction ring based on the diffraction ring data as an evaluation index that indicates the degree of metal fatigue, and therefore can more appropriately evaluate the degree of metal fatigue.

他の一態様では、上述の金属疲労評価装置において、前記標処理部は、方位角に対する回折環の強度分布における標準偏差を前記均一性指標として求める。
In another aspect, in the metal fatigue evaluation device described above, the index processing unit obtains, as the uniformity index, a standard deviation in the intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle.

これによれば、方位角に対する回折環の強度分布における標準偏差を前記均一性指標、すなわち、前記評価指標として求める金属疲労評価装置が提供できる。 This makes it possible to provide a metal fatigue evaluation device that determines the standard deviation in the intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle as the uniformity index, i.e., the evaluation index.

他の一態様では、上述の金属疲労評価装置において、前記データ取得部は、前記ビームを照射する照射部と、前記評価対象に前記照射部によって前記ビームを照射することによって形成された回折環全体を撮像し、前記回折環全体を表す回折環データを生成する撮像部とを備える。好ましくは、前記金属疲労評価装置において、前記撮像部は、イメージングプレートを備える。
In another aspect, in the above-mentioned metal fatigue evaluation device, the data acquisition unit includes an irradiation unit that irradiates the beam, and an imaging unit that images an entire diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with the beam by the irradiation unit, and generates diffraction ring data representing the entire diffraction ring. Preferably, in the metal fatigue evaluation device, the imaging unit includes an imaging plate.

このような金属疲労評価装置は、データ取得部によって回折環データを生成して取得するので、評価対象の現場で金属疲労を評価できる。 This type of metal fatigue evaluation device generates and acquires diffraction ring data using a data acquisition unit, making it possible to evaluate metal fatigue at the site of the evaluation target.

本発明の他の一態様にかかる金属疲労評価方法は、金属の評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求める方法であって、前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環全体を表す回折環データを取得するデータ取得工程と、前記データ取得工程で取得した回折環データに基づいて前記回折環全体におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を前記評価指標として求める指標処理工程とを備える。
Another aspect of the present invention is a metal fatigue evaluation method for determining an evaluation index representing the degree of metal fatigue in a metal evaluation object, and includes a data acquisition step of acquiring diffraction ring data representing the entire diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having diffractive properties, and an index processing step of determining, as the evaluation index, a uniformity index representing the degree of uniformity of peak intensity throughout the entire diffraction ring based on the diffraction ring data acquired in the data acquisition step.

本発明の他の一態様にかかる金属疲労評価プログラムは、金属の評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求めるプログラムであって、コンピュータに、前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環全体を表す回折環データを取得するデータ取得工程と、前記データ取得工程で取得した回折環データに基づいて前記回折環全体におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を前記評価指標として求める指標処理工程と、を実行させるためのプログラムである。 Another aspect of the metal fatigue evaluation program of the present invention is a program for obtaining an evaluation index representing the degree of metal fatigue in a metal evaluation object, and causes a computer to execute a data acquisition process for obtaining diffraction ring data representing the entire diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having diffracting properties, and an index processing process for obtaining, as the evaluation index, a uniformity index representing the degree of uniformity of peak intensity throughout the entire diffraction ring based on the diffraction ring data obtained in the data acquisition process.

このような金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムは、回折環データに基づいて前記回折環におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を、金属疲労の程度を表す評価指標として求めるので、より適切に金属疲労の程度を評価できる。 This metal fatigue evaluation method and metal fatigue evaluation program uses the diffraction ring data to determine a uniformity index that indicates the degree of uniformity of the peak intensity in the diffraction ring as an evaluation index that indicates the degree of metal fatigue, allowing for a more appropriate evaluation of the degree of metal fatigue.

本発明にかかる金属疲労評価装置、金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムは、より適切に金属疲労の程度を評価できる。 The metal fatigue evaluation device, metal fatigue evaluation method, and metal fatigue evaluation program of the present invention can more appropriately evaluate the degree of metal fatigue.

実施形態における金属疲労評価装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a metal fatigue evaluation device in an embodiment. 前記金属疲労評価装置におけるデータ取得部の一例の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an example of a data acquisition unit in the metal fatigue evaluation device. 金属疲労の進行に伴う回折環の変化の様子を説明するための図である。10 is a diagram for explaining the state of change in the diffraction ring accompanying the progression of metal fatigue. FIG. 一例として、回折環、前記回折環の方位角に対する強度分布、その平均値およびその標準偏差を示す図である。FIG. 2 shows, as an example, a diffraction ring, the intensity distribution of said diffraction ring versus azimuthal angle, its mean value and its standard deviation. 前記金属疲労評価装置の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation of the metal fatigue evaluation device. 一例として、金属疲労の程度と強度分布の標準偏差との関係を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining, as an example, the relationship between the degree of metal fatigue and the standard deviation of the strength distribution. 一例として、金属疲労の程度と回折環の半価幅との関係を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the degree of metal fatigue and the half-value width of a diffraction ring, as an example.

以下、図面を参照して、本発明の1または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 One or more embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments. Note that components with the same reference numerals in each drawing are the same components, and their description will be omitted as appropriate. In this specification, when referring to a general term, a reference numeral without a subscript is used, and when referring to an individual component, a reference numeral with a subscript is used.

実施形態における金属疲労評価装置は、金属の評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求める装置である。この金属疲労評価装置は、前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環を表す回折環データを取得するデータ取得部と、前記データ取得部で取得した回折環データに基づいて前記回折環におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を前記評価指標として求める指標処理部とを備える。このような金属疲労評価装置について、以下、より具体的に説明する。 The metal fatigue evaluation device in the embodiment is a device that determines an evaluation index that represents the degree of metal fatigue in a metal evaluation object. This metal fatigue evaluation device includes a data acquisition unit that acquires diffraction ring data that represents a diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam that has diffracting properties, and an index processing unit that determines, as the evaluation index, a uniformity index that represents the degree of uniformity of peak intensity in the diffraction ring based on the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit. Such a metal fatigue evaluation device will be described in more detail below.

図1は、実施形態における金属疲労評価装置の構成を示すブロック図である。図2は、前記金属疲労評価装置におけるデータ取得部の一例の構成を示すブロック図である。図3は、金属疲労の進行に伴う回折環の変化の様子を説明するための図である。図4は、一例として、回折環、前記回折環の方位角に対する強度分布、その平均値およびその標準偏差を示す図である。 Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a metal fatigue evaluation device in an embodiment. Figure 2 is a block diagram showing the configuration of an example of a data acquisition unit in the metal fatigue evaluation device. Figure 3 is a diagram for explaining the change in a diffraction ring with the progression of metal fatigue. Figure 4 is a diagram showing, as an example, a diffraction ring, the intensity distribution with respect to the azimuth angle of the diffraction ring, the average value, and the standard deviation.

実施形態における金属疲労評価装置Dは、例えば、図1に示すように、データ取得部1と、制御処理部2と、記憶部3と、入力部4と、出力部5と、インターフェース部(IF部)6とを備える。 The metal fatigue evaluation device D in the embodiment includes, for example, a data acquisition unit 1, a control processing unit 2, a memory unit 3, an input unit 4, an output unit 5, and an interface unit (IF unit) 6, as shown in FIG. 1.

データ取得部1は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、金属(合金を含む)の評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環を表す回折環データを取得する装置である。データ取得部1は、例えば、外部の機器との間でデータを入出力するインターフェース回路であり、前記外部の機器は、前記回折環データを記憶した、例えばUSB(Universal Serial Bus)メモリおよびSDカード(登録商標)等の記憶媒体である。あるいは、例えば、データ取得部1は、外部の機器との間でデータを入出力するインターフェース回路であり、前記外部の機器は、前記回折環データを記録した、例えばCD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD-R(Compact Disc Recordable)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)およびDVD-R(Digital Versatile Disc Recordable)等の記録媒体からデータを読み込むドライブ装置である。あるいは、例えば、データ取得部1は、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であって、前記外部の機器は、ネットワーク(WAN(Wide Area Network、公衆通信網を含む))あるいはLAN(Local Area Network)を介して前記通信インターフェース回路に接続され、前記回折環データを管理するサーバ装置である。なお、データ取得部1がインターフェース回路や通信インターフェース回路である場合では、データ取得部1は、IF部6と兼用されても良い(すなわち、IF部6がデータ取得部1として用いられても良い)。 The data acquisition unit 1 is connected to the control processing unit 2, and is a device that acquires diffraction ring data representing diffraction rings formed by irradiating a metal (including alloy) evaluation target with a beam having diffracting properties according to the control of the control processing unit 2. The data acquisition unit 1 is, for example, an interface circuit that inputs and outputs data to and from an external device, and the external device is, for example, a storage medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory or an SD card (registered trademark) that stores the diffraction ring data. Alternatively, for example, the data acquisition unit 1 is an interface circuit that inputs and outputs data between an external device, and the external device is a drive device that reads data from a recording medium, such as a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a CD-R (Compact Disc Recordable), a DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), or a DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable), on which the diffraction ring data is recorded. Alternatively, for example, the data acquisition unit 1 is a communication interface circuit that transmits and receives communication signals to and from an external device, and the external device is a server device that is connected to the communication interface circuit via a network (WAN (Wide Area Network, including a public communication network)) or LAN (Local Area Network) and manages the diffraction ring data. Note that when the data acquisition unit 1 is an interface circuit or a communication interface circuit, the data acquisition unit 1 may also be used as the IF unit 6 (i.e., the IF unit 6 may be used as the data acquisition unit 1).

本実施形態では、データ取得部1は、前記ビームを照射する照射部と、前記評価対象に前記照射部によって前記ビームを照射することによって形成された回折環を撮像し、前記回折環を表す回折環データを生成する撮像部とを備える。 In this embodiment, the data acquisition unit 1 includes an irradiation unit that irradiates the beam, and an imaging unit that images a diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with the beam by the irradiation unit, and generates diffraction ring data representing the diffraction ring.

より具体的には、データ取得部1は、図2に示すように、高圧電源11、冷却部12、制御部13、X線照射部14および撮像部15を備える。 More specifically, as shown in FIG. 2, the data acquisition unit 1 includes a high-voltage power supply 11, a cooling unit 12, a control unit 13, an X-ray irradiation unit 14, and an imaging unit 15.

高圧電源11は、電子線加速用の高電圧をX線照射部14に供給する装置である。冷却部12は、X線照射部14を冷却する装置である。制御部13は、データ取得部1全体の動作を制御する装置である。なお、制御部13は、制御処理部2に機能的に構成される後述の制御部21と兼用されてよい。 The high-voltage power supply 11 is a device that supplies a high voltage for accelerating the electron beam to the X-ray irradiation unit 14. The cooling unit 12 is a device that cools the X-ray irradiation unit 14. The control unit 13 is a device that controls the operation of the entire data acquisition unit 1. The control unit 13 may also serve as the control unit 21 (described later) that is functionally configured in the control processing unit 2.

X線照射部14は、電子線をターゲットに衝突させてX線を発生させるX線発生装置と、発生したX線を細束のX線ビームとして評価対象Obに照射するX線照射管とを備える。前記X線発生装置は、例えば、電子線を高電圧で加速して陽極に衝突させCrKα特性X線を発生させるためのX線管球(真空管)である。前記X線照射管は、例えば、発生したX線を細い平行ビームに絞り照射するピンホールコリメータである。 The X-ray irradiation unit 14 includes an X-ray generator that generates X-rays by colliding an electron beam with a target, and an X-ray irradiation tube that irradiates the generated X-rays as a thin X-ray beam to the evaluation object Ob. The X-ray generator is, for example, an X-ray tube (vacuum tube) that accelerates an electron beam with high voltage and causes it to collide with an anode to generate CrKα characteristic X-rays. The X-ray irradiation tube is, for example, a pinhole collimator that narrows the generated X-rays into a thin parallel beam and irradiates it.

評価対象Obの表面とX線ビームとのなす角(照射角)は、0°を上回りかつ180°を下回る範囲で設定可能であるが、例えば30°~45°(または-30°~-45°)が望ましい。照射角90°は、特別な意味を持ち、いわゆる剪断応力τxz、τyzを求めることに適している。照射角-30°~-45°は、いわゆる応力σzを求めることに適している。 The angle (irradiation angle) between the surface of the evaluation object Ob and the X-ray beam can be set in the range above 0° and below 180°, but for example, 30° to 45° (or -30° to -45°) is desirable. An irradiation angle of 90° has a special meaning and is suitable for determining the so-called shear stresses τxz and τyz. An irradiation angle of -30° to -45° is suitable for determining the so-called stress σz.

照射されるX線ビームの直径は、1~2mmよりも細くてよく、例えば数100μm以下の細さでもよい。 The diameter of the irradiated X-ray beam may be smaller than 1-2 mm, for example, smaller than a few hundred microns.

なお、評価対象Obに対し回折する性質を持つビーム(回折光)として、ここでは、X線を用いる例を説明するが、回折の性質を持つビームには、X線に限らず、電磁波(可視光、紫外線、γ線を含む)、中性子線、電子線等が含まれる。 Here, an example will be described in which X-rays are used as a beam (diffracted light) that has the property of diffracting toward the evaluation object Ob, but beams that have the property of diffraction are not limited to X-rays and include electromagnetic waves (including visible light, ultraviolet light, and gamma rays), neutron beams, electron beams, etc.

撮像部15は、評価対象ObにX線照射部14によってビームを照射することによって形成された回折環を撮像し、前記回折環を表す回折環データを生成する装置である。撮像部15は、例えば、いわゆるイメージングプレートを備えて構成される。このイメージングプレートには、輝尽性蛍光発光現象が利用されている。大略、輝尽性蛍光体を塗布したフィルムがX線によって露光され、露光されたフィルムにレーザ光を照射して生じた蛍光の発光量が計測される。蛍光は、X線の露光量に応じた発光量で発光するので、発光量を計測することで、X線像が得られる。 The imaging unit 15 is a device that images a diffraction ring formed by irradiating the evaluation object Ob with a beam by the X-ray irradiation unit 14, and generates diffraction ring data representing the diffraction ring. The imaging unit 15 is configured, for example, with a so-called imaging plate. This imaging plate utilizes the phenomenon of photostimulable fluorescence. In general, a film coated with a photostimulable phosphor is exposed to X-rays, and the amount of fluorescence generated by irradiating the exposed film with laser light is measured. The fluorescence emits light with an amount of light corresponding to the amount of exposure to X-rays, so an X-ray image can be obtained by measuring the amount of light emitted.

図1に戻って、入力部4は、制御処理部2に接続され、評価開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば金属疲労評価装置Dによって評価される評価対象の名称(例えばシリアル番号等)等の、金属疲労評価装置Dの稼働を行う上で必要な各種データを金属疲労評価装置Dに入力する装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。出力部5は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、入力部4から入力されたコマンドやデータ、データ取得部1で取得された回折環データで表される回折環、および、金属疲労評価装置Dによって求められた評価指標等を出力する装置であり、例えばCRTディスプレイ、LCD(液晶表示装置)および有機ELディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。 Returning to FIG. 1, the input unit 4 is connected to the control processing unit 2 and is a device that inputs various commands, such as a command to start the evaluation, and various data required for operating the metal fatigue evaluation device D, such as the name of the evaluation target to be evaluated by the metal fatigue evaluation device D (e.g., serial number, etc.), to the metal fatigue evaluation device D, and is, for example, a plurality of input switches, a keyboard, a mouse, etc., each assigned with a specific function. The output unit 5 is connected to the control processing unit 2 and is a device that outputs commands and data input from the input unit 4, diffraction rings represented by the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit 1, and evaluation indices calculated by the metal fatigue evaluation device D, in accordance with the control of the control processing unit 2, and is, for example, a display device such as a CRT display, LCD (liquid crystal display device), or organic EL display, or a printing device such as a printer.

IF部6は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるRS-232Cのインターフェース回路、Bluetooth(登録商標)規格を用いたインターフェース回路、および、USB規格を用いたインターフェース回路等である。また、IF部6は、例えば、データ通信カードや、IEEE802.11規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であっても良い。 The IF unit 6 is connected to the control processing unit 2 and is a circuit that inputs and outputs data to and from, for example, an external device according to the control of the control processing unit 2, such as an interface circuit for RS-232C, which is a serial communication method, an interface circuit using the Bluetooth (registered trademark) standard, and an interface circuit using the USB standard. The IF unit 6 may also be a communication interface circuit that transmits and receives communication signals to and from an external device, such as a data communication card or a communication interface circuit conforming to the IEEE 802.11 standard.

記憶部3は、制御処理部2に接続され、制御処理部2の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、制御処理プログラムが含まれ、前記制御処理プログラムには、金属疲労評価装置Dの各部1、3~6を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、データ取得部1で取得した回折環データに基づいて回折環におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を評価指標として求める指標処理プログラム等が含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば前記回折環データ等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。このような記憶部3は、例えば不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等を備える。そして、記憶部3は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部2のワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等を含む。なお、記憶部3は、比較的大容量となる学習データを記憶するために、大容量を記憶可能なハードディスク装置を備えてもよい。 The memory unit 3 is connected to the control processing unit 2 and is a circuit that stores various predetermined programs and various predetermined data according to the control of the control processing unit 2. The various predetermined programs include, for example, a control processing program, which includes a control program that controls each of the parts 1, 3 to 6 of the metal fatigue evaluation device D according to the function of each part, and an index processing program that obtains a uniformity index that represents the degree of uniformity of the peak intensity in the diffraction ring as an evaluation index based on the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit 1. The various predetermined data include data necessary for executing each of these programs, such as the diffraction ring data. Such a memory unit 3 includes, for example, a ROM (Read Only Memory) that is a non-volatile memory element, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) that is a rewritable non-volatile memory element, and the like. The storage unit 3 includes a RAM (Random Access Memory) that serves as a so-called working memory for the control processing unit 2, which stores data generated during execution of the specified program. The storage unit 3 may also include a hard disk device capable of storing large amounts of data in order to store relatively large amounts of learning data.

制御処理部2は、金属疲労評価装置Dの各部1、3~6を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求めるための回路である。制御処理部2は、例えば、CPU(Central Processing Unit)およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部2には、前記制御処理プログラムが実行されることによって、制御部21および指標処理部22が機能的に構成される。 The control processing unit 2 is a circuit that controls each of the units 1, 3 to 6 of the metal fatigue evaluation device D according to the function of each unit, and determines an evaluation index that represents the degree of metal fatigue in the evaluation target. The control processing unit 2 is configured, for example, with a CPU (Central Processing Unit) and its peripheral circuits. In the control processing unit 2, a control unit 21 and an index processing unit 22 are functionally configured by executing the control processing program.

制御部21は、金属疲労評価装置Dの各部1、3~6を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、金属疲労評価装置D全体の制御を司るものである。 The control unit 21 controls each of the parts 1, 3 to 6 of the metal fatigue evaluation device D according to the function of each part, and is responsible for controlling the entire metal fatigue evaluation device D.

指標処理部22は、データ取得部1で取得した回折環データに基づいて回折環におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を評価指標として求めるものである。 The index processing unit 22 calculates a uniformity index representing the degree of uniformity of the peak intensity in the diffraction ring as an evaluation index based on the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit 1.

図3には、一例として、金属疲労の進行に伴う回折環の変化の様子が示されている。図3には、引張試験によって、損傷度0[%]、10[%]、30[%]、50[%]および100[%]それぞれの疲労損傷を与えた各試料に対し、CrKαのX線を入射角0度で入射したX線回折が行われ、その結果得られた各回折環画像が示されている。前記引張試験には、通常の振動加重印加の疲労試験機が用いられ、破断したときのサイクル数が損傷度100[%]とされ、損傷度0[%]、10[%]、30[%]および50[%]は、これに対するサイクル数の比率である。試料は、一例として、ボイラ管に使用される一般規格の鋼管材料である。図3の上段は、電解研磨処理を実施していない各試料の各回折環画像であり、その下段は、電解研磨処理を実施している各試料の各回折環画像である。平面視にて、左から右へ順に、損傷度0[%]、10[%]、30[%]、50[%]および100[%]の各試料の各回折環画像である。 Figure 3 shows, as an example, the change in the diffraction ring with the progression of metal fatigue. In Figure 3, X-ray diffraction was performed on each sample with fatigue damage of 0% (damage), 10% (damage), 30% (damage), 50% (damage), and 100% (damage), with CrKα X-rays incident at an angle of 0 degrees, and the diffraction ring images obtained as a result are shown. A fatigue testing machine with a normal vibration load was used for the tensile test, and the number of cycles at the time of breakage was set to a damage degree of 100% (damage degree), and the damage degrees of 0% (damage degree), 10% (damage degree), 30% (damage degree), and 50% (damage degree) are the ratio of the number of cycles to this. As an example, the sample is a steel pipe material of a general standard used for boiler pipes. The upper row of Figure 3 shows the diffraction ring images of each sample that has not been subjected to electrolytic polishing, and the lower row shows the diffraction ring images of each sample that has been subjected to electrolytic polishing. From left to right, the diffraction ring images are of samples with damage levels of 0% (planar), 10% (planar), 30% (planar), 50% (planar), and 100% (planar).

図3を左から右へ順に観察すると、回折環は、ピーク強度が周方向の各位置で異なるスポッティ状の初期状態の形状から、金属疲労の増加に伴い徐々に前記ピーク強度が周方向の各位置で略均一な形状に変化している様子が分かる。この変化をTEM(透過型電子顕微鏡)の観察結果(不図示)と対比すると、疲労損傷の蓄積に伴う転位増殖によって微細なセル組織が数多く形成されていく過程と、回折環が均一化する変化とが関連しているものと推察される。 Looking at Figure 3 from left to right, it can be seen that the diffraction rings change from an initial spotty shape in which the peak intensity varies at each circumferential position to a shape in which the peak intensity becomes approximately uniform at each circumferential position as metal fatigue increases. Comparing this change with the results of TEM (transmission electron microscope) observations (not shown), it is inferred that the process in which numerous fine cell structures are formed due to dislocation proliferation accompanying the accumulation of fatigue damage is related to the change in the diffraction rings to become uniform.

一般に、X線の照射領域に十分な数の結晶粒が存在している場合、均一な回折環が得られる。図3に示す結果は、初期状態において、X線照射領域における結晶粒の数が不足する結果、スポッティ状の回折環の形状であったものが、転位増殖に伴う結晶粒の微細化(セル組織化)によって結晶粒の数が増えたため、回折環の均一化に寄与したものと推察される。残留応力測定を含むX線回折を用いた評価手法において、測定精度の低下を避けるために、試料の平均結晶粒径は、30[μm]以下であることが推奨されているが、この指針と比較すると、図3の試料の初期状態におけるフェライト粒径は、大きいもので50~60[μm]程度であり、X線回折の計測的には、粗大な部類に入り、上記考察と合致する。 In general, when there are a sufficient number of crystal grains in the X-ray irradiation area, a uniform diffraction ring is obtained. The results shown in Figure 3 are presumably due to the fact that in the initial state, the number of crystal grains in the X-ray irradiation area was insufficient, resulting in a spotty diffraction ring shape, but the number of crystal grains increased due to the refinement of the crystal grains (cell organization) associated with dislocation proliferation, which contributed to the uniformity of the diffraction ring. In evaluation methods using X-ray diffraction, including residual stress measurement, it is recommended that the average crystal grain size of the sample be 30 μm or less to avoid a decrease in measurement accuracy. Compared to this guideline, the ferrite grain size in the initial state of the sample in Figure 3 is as large as 50 to 60 μm, which is in the coarse category in terms of X-ray diffraction measurement, and is consistent with the above consideration.

以上から、疲労損傷の蓄積に伴う回折環の均一化現象は、第1に、転位増殖(セル組織形成)による組織微細化、および、第2に、その微視組織の方位変化の2点に起因するものと結論づけることができ、回折環の凹凸は、その微視組織変化を端的に表す物理量と考えられ、回折環におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標は、金属疲労の程度を表す新たな評価指標として用いることができる。 From the above, it can be concluded that the phenomenon of the diffraction ring becoming uniform due to the accumulation of fatigue damage is caused by two factors: first, microstructural refinement due to dislocation proliferation (cell structure formation), and second, a change in the orientation of the microstructural structure. The unevenness of the diffraction ring is considered to be a physical quantity that succinctly represents the change in the microstructural structure, and the uniformity index, which indicates the degree of uniformity of the peak intensity in the diffraction ring, can be used as a new evaluation index to indicate the degree of metal fatigue.

前記均一性指標(=評価指標)は、例えば、回折環の方位角に対する最大ピーク強度と最小ピーク強度との差や、ピークの半値幅の変化等を用いてもよいが、本実施形態では、方位角に対する回折環のピークの強度における標準偏差が前記均一性指標として用いられる。その一例が図4に示されている。図4Aは、回折環を示し、図4Bは、図4Aに示す回折環における方位角αに対する強度分布(回折環の周方向における各位置でのピーク強度)、その平均値μおよびその標準偏差σを示す。図4Bの横軸は、0°から360°までの方位角α[deg]であり、その縦軸は、回折強度(Diffraction Intensity[counts])である。方位角αは、図4Aに示すように、回折環の中心位置Oを通るベースライン(Baseline)を基準0°とした場合に、時計回りに回折環の周方向に、前記ベースラインからの角度である。前記均一性指標(=評価指標)としての標準偏差σが相対的に大きい場合には、回折環の周方向における各位置でのピーク強度は、ばらついており、金属疲労は、相対的に小さい。一方、前記標準偏差σが相対的に小さい場合には、回折環の周方向における各位置でのピーク強度は、略均一であり(ばらつきが小さく)、金属疲労は、相対的に大きい。 The uniformity index (=evaluation index) may be, for example, the difference between the maximum peak intensity and the minimum peak intensity with respect to the azimuth angle of the diffraction ring, the change in the half-width of the peak, etc., but in this embodiment, the standard deviation of the intensity of the peak of the diffraction ring with respect to the azimuth angle is used as the uniformity index. An example is shown in FIG. 4. FIG. 4A shows a diffraction ring, and FIG. 4B shows the intensity distribution (peak intensity at each position in the circumferential direction of the diffraction ring) with respect to the azimuth angle α in the diffraction ring shown in FIG. 4A, its average value μ and its standard deviation σ. The horizontal axis of FIG. 4B is the azimuth angle α [deg] from 0° to 360°, and the vertical axis is the diffraction intensity (Diffraction Intensity [counts]). The azimuth angle α is the angle from the baseline in the circumferential direction of the diffraction ring in a clockwise direction, when the baseline (Baseline) passing through the center position O of the diffraction ring is set as the reference 0°, as shown in FIG. 4A. When the standard deviation σ as the uniformity index (= evaluation index) is relatively large, the peak intensity at each position in the circumferential direction of the diffraction ring varies, and metal fatigue is relatively small. On the other hand, when the standard deviation σ is relatively small, the peak intensity at each position in the circumferential direction of the diffraction ring is approximately uniform (the variation is small), and metal fatigue is relatively large.

これら制御処理部2、記憶部3、入力部4、出力部5およびIF部6は、例えば、デスクトップ型やノート型やタブレット型等のコンピュータによって構成可能である。なお、データ取得部1がインターフェース回路や通信インターフェース回路である場合には、IF部6は、データ取得部1と兼用できるので、データ取得部1も含めて、金属疲労評価装置Dは、コンピュータによって構成可能である。 The control processing unit 2, memory unit 3, input unit 4, output unit 5, and IF unit 6 can be configured, for example, by a desktop, notebook, tablet, or other type of computer. If the data acquisition unit 1 is an interface circuit or a communication interface circuit, the IF unit 6 can also be used as the data acquisition unit 1, so the metal fatigue evaluation device D, including the data acquisition unit 1, can be configured by a computer.

次に、本実施形態の動作について説明する。図5は、前記金属疲労評価装置の動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of this embodiment will be described. Figure 5 is a flowchart showing the operation of the metal fatigue evaluation device.

このような構成の金属疲労評価装置Dは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部2には、その制御処理プログラムの実行によって、制御部21および指標処理部22が機能的に構成される。 When the metal fatigue evaluation device D configured in this way is powered on, it initializes the necessary parts and starts its operation. In the control processing unit 2, a control unit 21 and an index processing unit 22 are functionally configured by executing the control processing program.

評価開始が入力されると、図5において、まず、金属疲労評価装置Dは、データ取得部1から回折環データを取得し、記憶する(S1)。より具体的には、本実施形態では、データ取得部1は、制御部13の制御によりX線照射部14から評価対象ObにX線ビームを照射し、制御部13の制御により撮像部15で回折環を撮像し、前記回折環を表す回折環データを生成する。そして、データ取得部1は、この回折環データを制御処理部2へ出力する。 When a command to start the evaluation is input, in FIG. 5, the metal fatigue evaluation device D first acquires and stores diffraction ring data from the data acquisition unit 1 (S1). More specifically, in this embodiment, the data acquisition unit 1 irradiates the evaluation object Ob with an X-ray beam from the X-ray irradiation unit 14 under the control of the control unit 13, images the diffraction ring with the imaging unit 15 under the control of the control unit 13, and generates diffraction ring data representing the diffraction ring. The data acquisition unit 1 then outputs this diffraction ring data to the control processing unit 2.

次に、金属疲労評価装置Dは、制御処理部2の指標処理部22によって、前記均一性指標を、評価対象Obの評価指標として求め、記憶する(S2)。より具体的には、本実施形態では、指標処理部22は、方位角αに対する回折環の強度分布における標準偏差σを前記均一性指標、すなわち、前記評価指標として求める。 Next, the metal fatigue evaluation device D uses the index processing unit 22 of the control processing unit 2 to determine and store the uniformity index as an evaluation index for the evaluation object Ob (S2). More specifically, in this embodiment, the index processing unit 22 determines the standard deviation σ in the intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle α as the uniformity index, i.e., the evaluation index.

そして、金属疲労評価装置Dは、制御処理部2によって、この求めた評価指標としての標準偏差σを出力部5から出力し、本処理を終了する(S3)。なお、必要に応じて、前記評価指標は、IF部6から外部の機器へ出力されてもよい。 Then, the metal fatigue evaluation device D causes the control processing unit 2 to output the standard deviation σ as the evaluation index from the output unit 5, and ends this process (S3). Note that, if necessary, the evaluation index may be output from the IF unit 6 to an external device.

図6は、一例として、金属疲労の程度と強度分布の標準偏差との関係を説明するための図である。図6の横軸は、疲労損傷の損傷度(Fatigue damage N/Nr[%])であり、その縦軸は、標準偏差(不均一性(Non-uniformity[counts]))である。図7は、一例として、金属疲労の程度と回折環の半価幅との関係を説明するための図である。図7の横軸は、疲労損傷の損傷度(Fatigue damage N/Nr[%])であり、その縦軸は、半価幅(Averaged FWHM[deg])である。 Figure 6 is a diagram for explaining, as an example, the relationship between the degree of metal fatigue and the standard deviation of the strength distribution. The horizontal axis of Figure 6 is the degree of fatigue damage (Fatigue damage N/Nr [%]), and the vertical axis is the standard deviation (non-uniformity [counts]). Figure 7 is a diagram for explaining, as an example, the relationship between the degree of metal fatigue and the half-width of the diffraction ring. The horizontal axis of Figure 7 is the degree of fatigue damage (Fatigue damage N/Nr [%]), and the vertical axis is the half-width (Average FWHM [deg]).

比較例として、損傷度0[%]、10[%]、30[%]、50[%]および100[%]それぞれの疲労損傷を与えた各試料(未電荷研磨処理試料)に対する、CrKαのX線を入射角0度で入射したX線回折でられた回折環の各半価幅は、図7に●で示すように、損傷度0[%]から100[%]に至るまで、略一定であった。これは、上述したように、各試料の表層に加工損傷層が存在し、その影響と考えられる。表層の加工損傷層を電解研磨処理(EP)によって除去した各損傷度の各試料(電荷研磨処理試料)に対する、同様なX線回折で得られた回折環の各半価幅は、図7に■で示すように、損傷度0[%]から100[%]に至る損傷度の増大に伴って半価幅の増加が確認された。したがって、回折環の半価幅には、疲労損傷の情報が含まれることが確認できた。しかしながら、上述したように、その変化量は、初期値に対し最終値で約11[%]であった。電解研磨処理によって疲労損傷に伴う半価幅の変化が捉えられていると推察されるが、測定箇所による測定誤差も想定される状況で約11[%]の変化量は、疲労損傷の程度を的確に識別できるほどの有意な差とは言い切れない。 For comparative examples, the half-widths of the diffraction rings obtained by X-ray diffraction using CrKα X-rays incident at an angle of 0 degrees for each sample (untreated samples) with fatigue damage of 0%, 10%, 30%, 50%, and 100% were approximately constant from 0% to 100%, as shown by ● in Figure 7. This is thought to be due to the presence of a processing damage layer on the surface of each sample, as described above. For each sample (treated samples) with each degree of damage in which the processing damage layer on the surface was removed by electrolytic polishing (EP), the half-widths of the diffraction rings obtained by similar X-ray diffraction were confirmed to increase with the increase in the degree of damage from 0% to 100%, as shown by ■ in Figure 7. Therefore, it was confirmed that the half-width of the diffraction ring contains information on fatigue damage. However, as mentioned above, the change was about 11% from the initial value to the final value. It is presumed that the electrolytic polishing process captured the change in half-width associated with fatigue damage, but in a situation where measurement errors due to the measurement location are expected, it cannot be said that the change of about 11% is a significant difference that allows accurate identification of the degree of fatigue damage.

これに対し、上述の比較例と同様な各損傷度の各試料に対する、本実施形態における金属疲労評価装置Dで求めた前記評価指標としての標準偏差が図6に示されている。図6に示す●は、各未電解研磨処理試料の各結果を示し、図6に示す■は、各電解研磨処理試料の各結果を示す。図6から、未電解研磨処理試料および電解研磨処理試料のいずれも、損傷度の増加に伴い標準偏差σが小さくなり、不均一度が減少する傾向(均一度が増加する傾向)が確認できる。前記減少の割合は、未電解研磨処理試料の場合、初期値に対し最大で-71[%]であり、電解研磨処理試料の場合、初期値に対し最大で-83[%]であり、したがって、比較例の半価幅を評価指標とした場合の変化幅と比べ、十分に大きい。測定位置によるばらつきは、電解研磨処理試料の損傷度0[%]において最大21[%]であり、改善の余地があるものの、このばらつきを踏まえても疲労損傷に伴う評価指標の変化は、識別することができる。疲労損傷に伴う評価指標の変化率は、70~90[%]程度であり、金属疲労を評価する有用な評価指標になり得る。 In contrast, FIG. 6 shows the standard deviation as the evaluation index obtained by the metal fatigue evaluation device D in this embodiment for each sample of each damage level similar to the comparative example described above. ● in FIG. 6 shows the results of each non-electrolytically polished sample, and ■ in FIG. 6 shows the results of each electrolytically polished sample. From FIG. 6, it can be confirmed that the standard deviation σ decreases with increasing damage level and the non-uniformity decreases (the uniformity increases) for both the non-electrolytically polished sample and the electrolytically polished sample. The rate of decrease is a maximum of -71 [%] from the initial value in the case of the non-electrolytically polished sample, and a maximum of -83 [%] from the initial value in the case of the electrolytically polished sample, and therefore is sufficiently large compared to the change range when the half-width of the comparative example is used as the evaluation index. The variation due to the measurement position is a maximum of 21 [%] at a damage level of 0 [%] for the electrolytically polished sample, and although there is room for improvement, even taking this variation into account, the change in the evaluation index due to fatigue damage can be identified. The rate of change in the evaluation index due to fatigue damage is approximately 70 to 90%, and it can be a useful evaluation index for evaluating metal fatigue.

以上説明したように、実施形態における金属疲労評価装置Dならびにこれに実装された金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムは、回折環データに基づいて回折環におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を、金属疲労の程度を表す評価指標として求めるので、より適切に金属疲労の程度を評価できる。 As described above, the metal fatigue evaluation device D in the embodiment and the metal fatigue evaluation method and metal fatigue evaluation program implemented therein calculate a uniformity index that indicates the degree of uniformity of the peak intensity in the diffraction ring based on the diffraction ring data as an evaluation index that indicates the degree of metal fatigue, thereby enabling a more appropriate evaluation of the degree of metal fatigue.

上記金属疲労評価装置D、金属疲労評価方法および金属疲労評価プログラムは、データ取得部1によって回折環データを生成して取得するので、評価対象の現場で金属疲労を評価できる。 The metal fatigue evaluation device D, metal fatigue evaluation method, and metal fatigue evaluation program generate and acquire diffraction ring data using the data acquisition unit 1, making it possible to evaluate metal fatigue at the site of the evaluation target.

本実施形態によれば、方位角αに対する回折環の強度分布における標準偏差σを前記均一性指標、すなわち、前記評価指標として求める金属疲労評価装置Dが提供できる。 According to this embodiment, a metal fatigue evaluation device D can be provided that determines the standard deviation σ in the intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle α as the uniformity index, i.e., the evaluation index.

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been described above adequately and sufficiently through the embodiments with reference to the drawings. However, it should be recognized that a person skilled in the art can easily modify and/or improve the above-mentioned embodiments. Therefore, unless the modification or improvement implemented by a person skilled in the art is at a level that deviates from the scope of the claims described in the claims, the modification or improvement is interpreted as being included in the scope of the claims.

D 金属疲労評価装置
1 データ取得部
2 制御処理部
11 高圧電源
12 冷却部
13、21 制御部
14 X線照射部
15 撮像部
22 指標処理部
D Metal fatigue evaluation device 1 Data acquisition unit 2 Control processing unit 11 High voltage power supply 12 Cooling unit 13, 21 Control unit 14 X-ray irradiation unit 15 Imaging unit 22 Index processing unit

Claims (5)

金属の評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求める金属疲労評価装置であって、
前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環全体を表す回折環データを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部で取得した回折環データに基づいて前記回折環全体におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を前記評価指標として求める指標処理部とを備える、
金属疲労評価装置。
A metal fatigue evaluation device that calculates an evaluation index that represents a degree of metal fatigue in a metal evaluation object, comprising:
a data acquisition unit that acquires diffraction ring data representing an entire diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having a diffractive property;
and an index processing unit that calculates, as the evaluation index, a uniformity index that indicates a degree of uniformity of peak intensity over the entire diffraction ring based on the diffraction ring data acquired by the data acquisition unit.
Metal fatigue evaluation device.
前記標処理部は、方位角に対する回折環の強度分布における標準偏差を前記均一性指標として求める、
請求項1に記載の金属疲労評価装置。
The index processing unit calculates a standard deviation in the intensity distribution of the diffraction ring with respect to the azimuth angle as the uniformity index.
The metal fatigue evaluation device according to claim 1 .
前記データ取得部は、
前記ビームを照射する照射部と、
前記評価対象に前記照射部によって前記ビームを照射することによって形成された回折環全体を撮像し、前記回折環全体を表す回折環データを生成する撮像部とを備える、
請求項1または請求項2に記載の金属疲労評価装置。
The data acquisition unit is
an irradiation unit that irradiates the beam;
an imaging unit that captures an image of an entire diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with the beam by the irradiation unit, and generates diffraction ring data representing the entire diffraction ring;
The metal fatigue evaluation device according to claim 1 or 2.
金属の評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求める金属疲労評価方法であって、
前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環全体を表す回折環データを取得するデータ取得工程と、
前記データ取得工程で取得した回折環データに基づいて前記回折環全体におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を前記評価指標として求める指標処理工程とを備える、
金属疲労評価方法。
A metal fatigue evaluation method for determining an evaluation index representing a degree of metal fatigue in a metal evaluation object, comprising the steps of:
a data acquisition step of acquiring diffraction ring data representing an entire diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having a diffractive property;
and an index processing step of determining, as the evaluation index, a uniformity index representing a degree of uniformity of peak intensity over the entire diffraction ring based on the diffraction ring data acquired in the data acquisition step.
Metal fatigue evaluation method.
金属の評価対象における金属疲労の程度を表す評価指標を求める金属疲労評価プログラムであって、
コンピュータに、
前記評価対象に回折する性質を持つビームを照射することによって形成された回折環全体を表す回折環データを取得するデータ取得工程と、
前記データ取得工程で取得した回折環データに基づいて前記回折環全体におけるピーク強度の均一の程度を表す均一性指標を前記評価指標として求める指標処理工程と、
を実行させるための金属疲労評価プログラム。
A metal fatigue evaluation program for determining an evaluation index representing a degree of metal fatigue in a metal evaluation object, comprising:
On the computer,
a data acquisition step of acquiring diffraction ring data representing an entire diffraction ring formed by irradiating the evaluation object with a beam having a diffractive property;
an index processing step of determining, as the evaluation index, a uniformity index representing the degree of uniformity of peak intensity over the entire diffraction ring based on the diffraction ring data acquired in the data acquisition step;
A metal fatigue evaluation program to carry out the above.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007248390A (en) 2006-03-17 2007-09-27 Ihi Corp Breakage life evaluation device
JP2014013188A (en) 2012-07-04 2014-01-23 Ntn Corp Method and device for inspecting bearing component
JP2017083325A (en) 2015-10-29 2017-05-18 新日鐵住金株式会社 Method for predicting remaining life of metallic materials
JP2018072214A (en) 2016-10-31 2018-05-10 新日鐵住金株式会社 Method for evaluating crystal grain size of metal materials
JP2018087738A (en) 2016-11-29 2018-06-07 新日鐵住金株式会社 Method for evaluating remaining life of metal material

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5756742A (en) * 1980-09-22 1982-04-05 Hitachi Ltd Method for foreseeing life of metallic material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007248390A (en) 2006-03-17 2007-09-27 Ihi Corp Breakage life evaluation device
JP2014013188A (en) 2012-07-04 2014-01-23 Ntn Corp Method and device for inspecting bearing component
JP2017083325A (en) 2015-10-29 2017-05-18 新日鐵住金株式会社 Method for predicting remaining life of metallic materials
JP2018072214A (en) 2016-10-31 2018-05-10 新日鐵住金株式会社 Method for evaluating crystal grain size of metal materials
JP2018087738A (en) 2016-11-29 2018-06-07 新日鐵住金株式会社 Method for evaluating remaining life of metal material

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
平 修二,X 線回折による金属材料強度の研究,材料,1965年,14巻、147号,pp924-933,https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsms1963/14/147/14_147_924/_pdf/-char/ja,DOI: https://doi.org/10.2472/jsms.14.924

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