Ｘ線による金属材料硬さの非接触小型評価装置の開発 − 非接触・非破壊で金属材料の硬さを評価−
■機械金属部 鷹合滋樹 安井治之 中島明哉
■(独)物質・材料研究機構 桜井健次
■金沢大学 佐々木敏彦 広瀬幸雄
機械部品の品質管理に用いる硬さ試験は，材料の引張強さの予測，熱処理品の評価に使われるなど，工業分野で多く利用されている。本研究では鉄鋼材料の生産ラインにおける全数検査を念頭に，硬さの非破壊検査化を目的とするため，X線回折を利用した手法の有効性を検討した。具体的には，熱処理した鉄鋼材料の硬さとX線半価幅の関係を系統的に調べ，空冷式X線とCCD検出器を組み合わせることで小型かつ低電力の硬さ評価装置を開発した。その結果，鉄鋼材料の硬さとX線半価幅の関係は変曲点を有する独特の相関性を示し，これらの波形は炭素量に依存することがわかった。また，高炭素クロム鋼(JISSUJ2)を用いて，予め作成した検量線から，硬さが精度よく求まることを明らかにした。さらに，開発した小型装置においても汎用装置と同等のＸ線半価幅データが得られることがわかった。
キーワード: 硬さ試験，非破壊検査，X線回折，X線半価幅，小型評価装置
Development of a Portable Instrument for Non-Destructive Hardness Testing of Metal Materials Using X-Ray Diffraction
- Non-Contact and Non-Destructive Evaluation for Hardness of Metal Material -
Shigeki TAKAGO, Haruyuki YASUI, Akichika NAKASHIMA, Kenji SAKURAI, Toshihiko SASAKI and Yukio HIROSE
A hardness test for the quality control of machine parts is widely used to estimate the strength of materials in industry. In the present study, the effectiveness of the non-destructive hardness test using X-ray diffraction was investigated in order to establish a complete inspection system for steelwork production lines. Specifically, the relationship between hardness of the heat-treated steel material and the X-ray full width at half maximum was systematically studied. In addition, a small-size hardness evaluation device with low electrical power consumption was developed by combining an air-cooled X-ray generator and a CCD (charge-coupled device) detector. As a result, it is understood that the relationship between hardness and X-ray half-value width of steel shows a particular correlativity having an inflection point, and this profile depends on carbon concentration. Moreover, hardness is clarified by X-ray data accuracy to high-carbon chromium bearing steel (JIS-SUJ2) using a calibration curve method. In addition, it was found that the X-ray half-value width data obtained from this newly developed portable instrument achieves the same accuracy level as that from a general Xray instrument.
Keywords : hardness, non-destructive inspection, X-ray diffraction, full width at half maximum, portable instrument
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