オックスフォード・インストゥルメンツー事業部ページ
拡張
NanoAnalysis | Blog
鋼材の清浄度分析で時間を無駄にしないために

7th July 2021 | Author: Dr Hui Jiang

クリーンな鋼材とは、介在物の数が最小限の鋼と定義することができます。介在物が鋼の特性にどのような悪影響を及ぼすかが分かってきたため、鋼の清浄度は近年注目されているテーマとなっています。自動車、船舶、建築などの産業では、クリーンな鋼材を使用することが重要です。

鋼の清浄度は、切り欠き感受性、クリープ、疲労特性の低下など、鋼の機械的特性に大きな影響を与える介在物の組成、大きさ、数、分布によって決定されます。 どのような種類の大きな非金属介在物も望ましくないですが、非常に微細な介在物は役に立つこともあれば有害なこともあります。 そのため、非金属介在物の迅速かつ正確な評価方法は、鋼の品質への影響を判断する上で重要な鍵となります。

介在物の種類や数を決める評価方法はいくつかあります。 これらは一般的に重症度で示され、いくつかの国内および国際的な基準に基づいて実行されます。 これらの方法のいくつかは、もともと光光学顕微鏡(LOM)を使って開発されたものです。 LOMを使用するには時間と専門知識が必要で、検出できる最小の介在物サイズが制限され、また化学的データもありません。

この要求には、エネルギー分散型X線分析(EDS)と専用の粒子解析ソフトウェアAZtecSteelを搭載した走査型電子顕微鏡(SEM)で対応するのが良いでしょう。 SEMやEDSを使用することで、マイクロスケールやナノスケールで形態を正確に把握することができ、さらに精度を高めることができます。 また化学的な情報も得られるので、形状からの推測だけでなく、直接介在物の種類を識別することができます。 これらのデータは完全に自動化された状態で収集することができ、オペレーターの使用上の注意を必要としません。 AZtecSteelでは、毎時30,000粒子を超える速度で処理を完了し、完全な形態および組成のスクリーニングを行うことができます。 再現性と正確性を備え、人の目による主観的なリスクを排除することができます。

実際に見てみましょう

この例では、AZtecSteelがEDSを使って鋼材の介在物を分析し、標準的な方法でレポートを作成しています。

SEMの後方散乱電子(BSE)検出器を使って試料の画像を収集します。 介在物は識別され、自動しきい値処理によって鋼の母材から分離されます。 そしてこのしきい値情報をもとに、EDS測定を行うべき場所を決定します。 形態もEDSも自動で瞬時に測定されます。

下の画像は、SCM420鋼を180mm2という広い面積でモンタージュしたものです。 粒子はその分類によって色分けされています。

結果として得られたEDSデータは分析され、要求された規格に対する介在物の適合性が評価されます。 以下の項目に関して、自動的にデータを処理します。:

  • デブリの除去 (例. 汚れやキズ)
  • EDSデータから母材の組成成分を除去
  • 選択された規格に従ってフィールドを生成
  • 介在物のタイプの決定
  • ストリンガー計算の実行
  • 選択した規格に沿ってデータを表示
  • 瞬時に結果を報告

複数のデータセットを同時に処理し、複合的な解析を行うことができます。

AZtecSteelでは、公表されている基準に基づいて鋼の清浄度を報告することができます。 例えば: ASTM E2142, DIN 50602, ISO 4967, SS111116, GBT 30834, JIS G0555, NV 10247, NF A04-106 , Pirelli Method

必要に応じて、同じデータセットを複数の規格に分類することも容易です。 この画像(左)は、規格の選択と分類設定のインターフェースを示しています。

厳しい評価の結果は、選択した規格によって異なります。ASTM E2142では厳しい評価とストリンガーの測定値が計算され、DIN 50602ではK値が決定されます。 結果は個々の規格に必要なフォーマットで生成され、ソフトウェアで表示され、Microsoft Excelにエクスポートされます。

以下の重要度評価の結果は、SCM420鋼のサンプルからISO 4967規格のために計算されたものです。このデータには、異なる介在物タイプに対する重要度評価と、ストリンガーの詳細を示す要約表が含まれています。

また、以下のような関連データも報告されます。:

  • 各介在物の形態、組成、介在物の種類の情報を含む、介在物リスト
  • 介在物の種類別の統計。A、B、C、D、窒化物、炭化物、ストリンガー。各フィールドに各タイプの介在物がどれだけ存在するかの平均計算も含まれています。
  • 特大サイズの介在物 - このテーブルには、AZtecSteelに記載されている粒子番号に対応するFeature IDが含まれているため、これらの介在物を特定し、詳細な分析のためにSEMビームの下に移動させることが簡単にできます。またこのテーブルには、介在物の面積サイズと介在物のタイプも含まれています。
  • ストリンガーに含まれる部材の介在物数とストリンガーの面積を含む、A、B、Cタイプのストリンガーの概要データ
  • 介在物の概要は、変形する介在物と変形しない介在物の関係を、介在物の数、長さ、面積で表したものです。

これらのISO用レポートの例を以下に示します。

(a) 統計サマリーレポートの例、(b) 特大サイズの介在物、(c) ストリンガーの概要、(d) ISO規格のSCM420鋼からの介在物概要。

この結果は、疲労強度、引張強度、降伏強度などの機械的特性に相関する鋼の清浄度レベルを評価します。

これでAZtecSteelで行われている介在物評価について理解していただけたと思います。 AZtecSteelがどのようにしてお客様の基準を満たすことができるかについては、今すぐ完全なソリューションをご覧ください。

Ask me a question Hui Jiang

Dr Hui Jiang
Senior Product Manager

このブログはお楽しみいただけましたか?こちらもご覧ください。

メールマガジンのご案内

オックスフォード・インストゥルメンツでは、新製品やウェビナー、セミナー、展示会等のイベント情報を定期的にご案内するメールマガジンを発行しています。
配信をご希望されるお客様は、下記の記載事項をご記入いただきお申込みください。

 
※当社のメールマガジンです。当社の新製品、ウェビナー、展示会などの最新情報をお届けしています。