硬化検出方法および硬化検出システム
【課題】試料中の微視的構造による硬さのばらつきを考慮しつつ、簡易な方法で試料の硬化をモニタリングすること。
【解決手段】超微小硬さ測定装置１００が、鋼材の試験片に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う。また、情報処理装置２００が有する統計処理部２４３が、多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで、試験片における硬さの分布を計測する。また、情報処理装置２００が有する照射硬化検出部２４４が、硬さの分布の変化に基づいて試験片の照射硬化を検出する。
【解決手段】超微小硬さ測定装置１００が、鋼材の試験片に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う。また、情報処理装置２００が有する統計処理部２４３が、多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで、試験片における硬さの分布を計測する。また、情報処理装置２００が有する照射硬化検出部２４４が、硬さの分布の変化に基づいて試験片の照射硬化を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬化検出方法および硬化検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軽水炉の主要構造物である圧力容器は、中性子照射によって、圧力容器を形成する圧力容器鋼の脆化が進行することが知られている。この現象は照射脆化と呼ばれ、原子炉における主要な経年事象のひとつとして取り上げられている。かかる圧力容器の照射脆化を適切に管理することは、原子炉の健全な長期運用を実現するために不可欠である。
【０００３】
通常、圧力容器鋼の照射脆化は、定期的な監視試験により管理される。しかし、原子炉の長期運用を視野に入れた場合には、監視試験と並行して、簡易な方法で照射脆化をモニタリングすることが望ましい。そこで、例えば、中性子照射による鋼材の硬化である照射硬化と照射脆化とが相関することに着目して、硬さ試験によって圧力容器鋼の照射硬化をモニタリングすることが検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】電気技術規定原子力編「原子炉構造材料の監視試験方法」、ＪＥＡＣ４２０１−２００７、（社）日本電気協会、平成１９年
【非特許文献２】曽根田直樹、土肥謙次、野本明義、西田憲二、石野栞、「軽水炉圧力容器鋼材の照射脆化予測法の式化に関する研究−脆化予測法の開発−、電子力中央研究所報告、Ｑ０６０１９（２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的に、圧力容器鋼の硬さは、金属組織の影響によって大きくばらつく。このことから、金属組織の影響による硬さのばらつきを考慮しつつ、簡易な方法で鋼材の照射硬化をモニタリングする方法が求められていた。
【０００６】
なお、この課題は、圧力容器鋼の照射硬化を検出する場合に限って生じるものではなく、硬さが試料中の微視構造（例えば金属組織など）に依存してばらつき、かつ硬さの変化が微視構造に依存して異なる試料において、中性子照射を含む各種要因によって生じる硬化を検出する場合に同様に生じるものである。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、試料中の微視的構造による硬さのばらつきを考慮しつつ、簡易な方法で試料の硬化をモニタリングすることが可能な硬化検出方法および硬化検出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、試料の硬化を検出する硬化検出方法であって、前記試料に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行うステップと、前記多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで前記試料における硬さの分布を計測するステップと、前記硬さの分布の変化に基づいて前記試料の硬化を検出するステップとを含んだことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、超微小硬さ測定装置と情報処理装置とを有し、試料の硬化を検出する硬化検出システムであって、前記超微小硬さ測定装置が、前記試料に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う測定手段を備え、前記情報処理装置が、前記多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで前記試料における硬さの分布を計測する計測手段と、前記硬さの分布の変化に基づいて前記試料の硬化を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、試料中の微視的構造による硬さのばらつきを考慮しつつ、簡易な方法で試料の硬化をモニタリングすることが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施例に係る照射硬化検出システムの構成を示す構成図である。
【図２】図２は、本実施例に係る情報処理装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、本実施例に係るデータ良否判定部によって行われる良否判定を説明するための図（１）である。
【図４】図４は、本実施例に係るデータ良否判定部によって行われる良否判定を説明するための図（２）である。
【図５】図５は、本実施例に係るデータ良否判定部によって行われる良否判定を説明するための図（３）である。
【図６】図６は、本実施例に係る統計処理部によって算出される硬さの空間分布の一例を示す図である。
【図７】図７は、本実施例に係る統計処理部によって計測される硬さの相対度数分布の一例を示す図である。
【図８】図８は、本実施例に係る照射硬化検出部によって行われる照射硬化の検出を説明するための図（１）である。
【図９】図９は、本実施例に係る照射硬化検出部によって行われる照射硬化の検出を説明するための図（２）である。
【図１０】図１０は、本実施例に係る照射硬化検出部によって行われる照射硬化の検出を説明するための図（３）である。
【図１１】図１１は、本実施例に係る照射硬化検出システムによって行われる照射硬化検出の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る硬化検出方法および硬化検出システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、超微小硬さ測定装置と情報処理装置とを有する照射硬化検出システムに本発明を適用した場合について説明するが、本発明の実施例はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００１３】
まず、本実施例に係る照射硬化検出システムの構成について説明する。図１は、本実施例に係る照射硬化検出システムの構成を示す構成図である。図１に示すように、本実施例に係る照射硬化検出システムは、超微小硬さ測定装置１００と、情報処理装置２００とを有する。
【００１４】
超微小硬さ測定装置１００は、超微小硬さ試験を実施する装置である。例えば、超微小硬さ測定装置１００は、本体部１１０と、試料台１２０と、荷重負荷部１３０と、圧子変位測定部１４０と、撮像部１５０とを有する。
【００１５】
本体部１１０は、超微小硬さ測定装置１００が有する各部を支持する。例えば、本体部１１０は、上下方向に沿った断面の形状が概略Ｃ字状であり、両端部が対向するように形成されている。そして、本体部１１０において、下側端部の内側には、試料台１２０が設置され、上側端部の内側には、上端部の内側に荷重負荷部１３０、圧子変位測定部１４０および撮像部１５０が取り付けられている。
【００１６】
試料台１２０は、試料Ｓが置かれる台である。この試料台１２０は、本体部１１０によって水平方向へ移動可能に支持されており、荷重負荷部１３０の直下と撮像部１５０の直下との間で試料Ｓを移動する。
【００１７】
荷重負荷部１３０は、下端部に三角錐状に形成された圧子１３１を有し、試料台１２０に置かれた試料Ｓの表面に圧子１３１を押し付けることで、試料Ｓに荷重を負荷する。例えば、荷重負荷部１３０は、上下方向へ移動可能に支持され、本体部１１０に設けられた駆動部によって下方向へ移動することで、押し込み荷重が試験荷重に達するまで圧子１３１を押し付ける。
【００１８】
圧子変位測定部１４０は、圧子１３１の位置の変化を測定することで、試料Ｓへの圧子１３１の押し込み深さを計測する。
【００１９】
撮像部１５０は、圧子１３１が押し付けられることで試料Ｓに形成されるくぼみを撮像する。例えば、撮像部１５０は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラなどである。
【００２０】
本実施例では、超微小硬さ測定装置１００は、軽水炉の照射硬化をモニタリングするために炉内に置かれる鋼材の試験片を試料Ｓとして、超微小硬さ試験を行う。具体的には、超微小硬さ測定装置１００は、情報処理装置２００による制御のもと、鋼材の試験片に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う。そして、超微小硬さ測定装置１００は、多点測定を行った後に、試験片表面の各点で測定された押し込み荷重および押し込み深さを示す測定データを情報処理装置２００に送信する。
【００２１】
ここで、超微小硬さ試験とは、ミクロンオーダーの領域の硬さを低荷重で測定する試験である。この超微小硬さ試験では、試料Ｓである試験片に対して圧子１３１が押し込まれた際の押し込み荷重と押し込み深さとが計測される。例えば、超微小硬さ試験では、押し込み荷重が３０００ｍｇｆになるまで、試験片に圧子１３１が押し込まれる。
【００２２】
また、鋼材の試験片は、例えば、Ａ５３３Ｂｃｌ．１圧延材を材料とし、５ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの寸法に形成される。試験片は、照射硬化のモニタリングの対象となる軽水炉の材料と同様に焼き入れ、焼き戻し、および応力除去焼鈍処理が施された後に、厚さの１／４の位置からフルサイズシャルピー衝撃試験片に加工される。また、試験片の表面は、機械研磨された後にエメリー紙によって研磨され、さらに、表面変質層を除去するために５％過塩素酸および９５％酢酸の研磨液中で電圧５０Ｖが負荷されて電解研磨される。
【００２３】
情報処理装置２００は、各種情報を処理する装置である。本実施例では、情報処理装置２００は、超微小硬さ試験を行うよう超微小硬さ測定装置１００を制御する。また、情報処理装置２００は、照射硬化の検出に関する各種処理を実行する。図２は、本実施例に係る情報処理装置２００の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、具体的には、情報処理装置２００は、操作部２１０と、出力部２２０と、記憶部２３０と、制御部２４０とを有する。
【００２４】
操作部２１０は、各種指示や各種情報の入力を操作者から受け付けるデバイスである。例えば、操作部２１０は、キーボードやマウスなどである。出力部２２０は、各種情報を出力するデバイスである。例えば、出力部２２０は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタなどである。
【００２５】
記憶部２３０は、各種情報を記憶するデバイスである。例えば、記憶部２３０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や半導体メモリなどである。具体的には、記憶部２３０は、測定データ記憶部２３１と、統計データ記憶部２３２とを有する。測定データ記憶部２３１は、超微小硬さ測定装置１００により多点測定された押し込み荷重および押し込み深さを示す測定データを記憶する。統計データ記憶部２３２は、試験片における硬さの分布を示す統計データを記憶する。
【００２６】
制御部２４０は、各種処理を実行することで、超微小硬さ測定装置１００および情報処理装置２００全体の動作を制御する。例えば、制御部２４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などである。具体的には、制御部２４０は、硬さ測定制御部２４１と、データ良否判定部２４２と、統計処理部２４３と、照射硬化検出部２４４とを有する。
【００２７】
硬さ測定制御部２４１は、操作者から指示された試験条件に基づいて、鋼材の試験片に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行うよう超微小硬さ測定装置１００を制御する。そして、硬さ測定制御部２４１は、超微小硬さ試験を行った結果として硬さ測定装置１００から測定データが送信されると、送信された測定データを測定データ記憶部２３１に記憶させる。
【００２８】
データ良否判定部２４２は、多点測定における押し込み加重と押し込み深さとの関係に基づいて、測定データの良否を判定する良否判定を行う。具体的には、データ良否判定部２４２は、測定データ記憶部２３１に記憶されている全ての測定データについて、以下で説明する良否判定を行う。
【００２９】
図３〜５は、本実施例に係るデータ良否判定部２４２によって行われる良否判定を説明するための図である。図３は、超微小硬さ試験によって得られる押し込み荷重と押し込み深さとの関係を表す押し込み曲線を示している。図３に示すように、超微小硬さ試験では、材料が均質な場合には、圧子が試験片の表面に接触した後、押し込み変位が増加するとともに押し込み荷重は滑らかに増加する。また、押し込み荷重は、試験荷重に達した後には、押し込み変位の減少とともに直線的に減少する。
【００３０】
超微小硬さ試験では、この押し込み曲線に基づいて硬さが算出される。ここで、試験が正常に実施された場合には、図３に示したように滑らかな押し込み曲線が得られる。しかし、例えば、試験片の表面が十分に平滑でなかったり、結晶粒界や比較的大きな析出物との界面などの硬さが不連続な場所が押し込み位置に存在したりすると、滑らかな押し込み曲線が得られず、硬さが正確に算出されない。
【００３１】
ここで、例えば、押し込み荷重をＦ、押し込み深さをｈとした場合に、以下に示す式（１の関係が成り立つことが知られている。なお、式（１）において、ｍは定数である。
【００３２】
ｈ＝ｍ×√Ｆ ・・・（１）
【００３３】
すなわち、押し込み荷重Ｆと押し込み深さｈとの間には、図４に示すように、直線関係がある。これは、均質な材料では、安定した押し込みが行われれば、材料と圧子との接触面の応力が一定に保たれることを示している。一方、押し込み中に何らかの異常があった場合には、図５に示すように、押し込み荷重の負荷過程で、押し込み荷重Ｆと押し込み深さｈとの間で直線関係が成り立たない。
【００３４】
本実施例では、データ良否判定部２４２は、上述した押し込み加重と押し込み深さとの関係に基づいて、測定データの良否を判定する。例えば、データ良否判定部２４２は、押し込み曲線における荷重負荷過程での直線性を評価して、測定データの良否を判定する。具体的には、データ良否判定部２４２は、押し込み荷重の最大値の例えば２０％〜９０％の範囲における荷重負荷過程の測定データを式（１）で近似し、近似直線と測定データとの決定係数Ｒ2が一定値、例えば０．９９９以上となる測定データを良と判定する。また、データ良否判定部２４２は、近似直線と測定データとの決定係数Ｒ2が一定値、例えば０．９９９未満となる測定データを否と判定する。
【００３５】
統計処理部２４３は、多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで、試験片における硬さの分布を計測する。具体的には、統計処理部２４３は、測定データ記憶部２３１に記憶されている測定データを用いて統計処理を行うことで、硬さの分布を計測する。そして、統計処理部２４３は、計測した硬さの分布を示す統計データを生成し、生成した統計データを統計データ記憶部２３２に記憶させる。
【００３６】
なお、例えば、統計処理部２４３は、データ良否判定部２４２によって行われた良否判定において良であると判定された測定データを用いて統計処理を行う。具体的には、統計処理部２４３は、データ良否判定部２４２によって良である判定された全ての測定データを測定データ記憶部２３１から読み出し、各測定データについて硬さを算出する。例えば、統計処理部２４３は、インデンテーション硬さを算出する。インデンテーション硬さは、一般的に広く利用されているビッカース硬さに近い。そのため、インデンテーション硬さを用いることで、統計処理によって得られた結果をビッカース硬さに関する各種の基準値と比較することも可能になる。
【００３７】
図６は、本実施例に係る統計処理部２４３によって算出される硬さの空間分布の一例を示す図である。図６において、上下および左右に並ぶ複数の小円は、それぞれ試験片上の測定点を示している。また、小円の色の濃さは硬さの強度を示している。なお、図６において、小円が抜けている箇所は、データ良否判定部２４２によって否と判定された測定データに対応する測定点を示している。図６に示すように、鋼材の硬さは測定点ごとにばらつく。
【００３８】
また、例えば、統計処理部２４３は、硬さの相対度数分布を計測する。具体的には、統計処理部２４３は、データ良否判定部２４２によって良であると判定された測定データについて、硬さの相対度数分布を計測する。図７は、本実施例に係る統計処理部２４３によって計測される硬さの相対度数分布の一例を示す図である。図７に示す曲線７１のように、鋼材の試験片における硬さは、強度が大きくばらつくものの、明瞭なピークを有する分布となる。
【００３９】
照射硬化検出部２４４は、統計処理部２４３により計測された硬さの分布の変化に基づいて、試験片の照射硬化を検出する。具体的には、照射硬化検出部２４４は、統計処理部２４３によって統計データが生成されると、今回生成された統計データと、過去に生成された統計データとをそれぞれ統計データ記憶部２３２から読み出す。また、照射硬化検出部２４４は、読み出したそれぞれの測定データにおける硬さの分布の変化に基づいて、試験片の照射硬化の度合い示す指標値を検出する。そして、照射硬化検出部２４４は、検出した指標値を照射硬化の検出結果として出力部２２０に出力する。なお、照射硬化検出部２４４は、例えば、以下に示す方法で照射硬化を検出する。
【００４０】
図８〜１０は、本実施例に係る照射硬化検出部２４４によって行われる照射硬化の検出を説明するための図である。図８〜１０において、横軸は試験片の硬さを示しており、縦軸は硬さの相対度数を示している。また、図８〜１０において、実線で示す曲線８１、９１および１０１は、今回生成された統計データに対応し、点線で示す曲線８２、９２および１０２は、過去に生成された統計データに対応している。すなわち、曲線８２、９２および１０２に示す硬さの相対度数分布を有する鋼材は、それぞれ、曲線８１、９１および１０１に示す硬さの相対度数分布を有する鋼材と比べて、より多く中性子照射を受けたものである。
【００４１】
例えば、試験片に含まれる不純物の濃度分布が均一であった場合には、中性子照射によって試験片の全体が均一に硬化する。そのため、この場合には、図８に示す曲線８１および８２のように、硬さの相対度数分布を示す曲線は、硬さが高い側へ平行に移動する。
【００４２】
そこで、例えば、照射硬化検出部２４４は、硬さの相対度数分布において相対度数が最も高い硬さの変化に基づいて、試験片の照射硬化を検出する。この場合には、照射硬化検出部２４４は、例えば、中性子照射が行われる前の試験片における硬さの相対度数分布と、今回生成された統計データにおける相対度数分布とを比較し、相対度数が最も高い硬さの変化量を算出する。そして、照射硬化検出部２４４は、算出した変化量を、照射硬化の度合いを示す指標値として検出する。
【００４３】
また、例えば、試験片に含まれる不純物の濃度分布が均一でなかった場合には、中性子照射によって、不純物の濃度が高い箇所がより大きく硬化する。すなわち、中性子照射によって、不純物の濃度が高い箇所は大きく硬化する一方で、不純物の濃度が低い箇所はあまり硬化しない。言い換えると、中性子照射によって、初期に硬さが強かった箇所は大きく硬化する一方で、初期に硬さが弱かった箇所はあまり硬化しない。そのため、この場合には、図９に示す曲線９１および９２のように、硬さの相対度数分布を示す曲線において硬さの幅が広がることになる。
【００４４】
なお、一般的に、不純物の濃度が高い箇所では炭化物などの析出物の量が多くなる。そして、析出物が多い箇所は、析出硬化によって固くなることが知られている。また、析出物は、照射硬化への寄与が少ないことも知られている。これらのことから、例えば、初期に硬さが強い箇所であったとしても、その箇所が析出物に起因して固くなった箇所であった場合には、照射硬化によって大きく硬化しないことになる。すなわち、初期に他の箇所に比べて硬さが弱かった箇所が、照射硬化によって大きく硬化する場合もあり得る。この場合には、図１０に示す曲線１０１および１０２のように、硬さの相対度数分布を示す曲線において硬さの幅が縮まることになる。
【００４５】
そこで、例えば、照射硬化検出部２４４は、硬さの相対度数分布を示す曲線の形状の変化に基づいて、試験片の照射硬化を検出する。この場合には、照射硬化検出部２４４は、例えば、中性子照射が行われる前の試験片における硬さの相対度数分布と、今回生成された統計データにおける相対度数分布とを比較し、相対度数を示す曲線の変形量を算出する。そして、照射硬化検出部２４４は、算出した変形量を、照射硬化の度合いを示す指標値として検出する。
【００４６】
次に、本実施例に係る照射硬化検出システムによって行われる照射硬化検出の処理手順を説明する。図１１は、本実施例に係る照射硬化検出システムによって行われる照射硬化検出の処理手順を示すフローチャートである。
【００４７】
図１１に示すように、本実施例に係る照射硬化検出システムでは、硬さ測定制御部２４１によって照射硬化の検出を開始する指示が受け付けられた場合に（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、以下に示す処理手順が実行される。
【００４８】
まず、超微小硬さ測定装置１００が、鋼材の試験片に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う硬さの多点測定を実施する（ステップＳ１０２）。
【００４９】
続いて、データ良否判定部２４２が、多点測定における押し込み加重と押し込み深さとの関係に基づいて、測定データの良否を判定する良否判定を行う。その後、統計処理部２４３は、データ良否判定部２４２によって良であると判定された測定データを用いて統計処理を実施することで、試験片における硬さの分布を計測する（ステップＳ１０３）。
【００５０】
続いて、照射硬化検出部２４４が、統計処理部２４３により計測された硬さの分布の変化に基づいて、試験片の照射硬化を検出する（ステップＳ１０４）。そして、照射硬化検出部２４４は、照射硬化の検出結果を出力部２２０に出力する（ステップＳ１０５）。
【００５１】
上述したように、本実施例では、超微小硬さ測定装置１００が、鋼材の試験片に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う。また、情報処理装置２００が有する統計処理部２４３が、多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで、試験片における硬さの分布を計測する。また、情報処理装置２００が有する照射硬化検出部２４４が、硬さの分布の変化に基づいて試験片の照射硬化を検出する。
【００５２】
一般的に、圧力容器鋼などの鋼材には、硬さを増すために各種の不純物が添加される。そのため、鋼材は、数１０ミクロン単位で金属組織に不均一性が生じるような構造を有している。これに対し、本実施例に係る照射硬化検出システムは、超微小硬さ試験により試験片の硬さを測定するので、鋼材に含まれる金属組織の違いによる硬さの分布を精度よく計測することができる。さらに、超微小硬さ試験を用いることで、小さな試験片を繰り返し使用することができるので、照射硬化を簡易にモニタリングすることができる。また、本実施例に係る照射硬化検出システムは、統計処理によって計測された硬さの分布の変化に基づいて照射硬化を検出するので、金属組織の不均一性によって鋼材の試験片に硬さにばらつきが生じていた場合でも、中性子照射による硬さの変化を精度よく検出することができる。したがって、本実施例によれば、金属組織の影響による硬さのばらつきを考慮しつつ、簡易な方法で鋼材の照射硬化と照射脆化をモニタリングすることが可能になる。
【００５３】
また、本実施例では、統計処理部２４３が、硬さの相対度数分布を計測する。また、照射硬化検出部２４４が、硬さの相対度数分布において相対度数が最も高い硬さの変化に基づいて照射硬化を検出する。したがって、本実施例によれば、試験片に含まれる不純物の濃度分布が均一である場合でも、簡易な処理で鋼材の照射脆化を検出することができる。
【００５４】
また、本実施例では、統計処理部２４３が、硬さの相対度数分布を計測する。また、照射硬化検出部２４４が、硬さの相対度数分布を示す曲線の形状の変化に基づいて照射硬化を検出する。したがって、本実施例によれば、したがって、本実施例によれば、試験片に含まれる不純物の濃度分布に応じて、精度よく鋼材の照射硬化を検出することができる。
【００５５】
また、本実施例では、データ良否判定部２４２が、多点測定における押し込み加重と押し込み深さとの関係に基づいて測定データの良否を判定する。また、統計処理部２４３が、良否判定において良であると判定された測定データを用いて統計処理を行う。したがって、本実施例によれば、超微小硬さ試験が正常に行われた場合の測定データのみを用いて統計処理が行われるので、照射硬化をより精度よく検出することができる。
【００５６】
なお、本実施例のように試験片に対して硬さの多点測定を行う場合には、測定時間が長くなることが懸念される場合もある。そこで、例えば、複数の圧子を有する超微小硬さ測定装置など、複数の測定点を同時に測定可能な超微小硬さ測定装置を用いることで、測定時間を短縮するようにしてもよい。
【００５７】
また、本実施例では、圧力容器鋼の照射硬化を検出する照射硬化検出システムについて説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、金属組織などの微視構造に依存して硬さがばらつき、かつ硬さの変化が微視構造に依存して異なる他の試料の硬化を検出する場合でも、本発明を同様に適用することが可能である。また、中性子照射による照射硬化を検出する場合に限らず、熱処理や劣化などの他の要因によって生じる硬化を検出する場合でも本発明を同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 超微小硬さ測定装置
１１０ 本体部
１２０ 試料台
１３０ 荷重負荷部
１３１ 圧子
１４０ 圧子変位測定部
１５０ 撮像部
２００ 情報処理装置
２１０ 操作部
２２０ 出力部
２３０ 記憶部
２３１ 測定データ記憶部
２３２ 統計データ記憶部
２４０ 制御部
２４１ 硬さ測定制御部
２４２ データ良否判定部
２４３ 統計処理部
２４４ 照射硬化検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬化検出方法および硬化検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軽水炉の主要構造物である圧力容器は、中性子照射によって、圧力容器を形成する圧力容器鋼の脆化が進行することが知られている。この現象は照射脆化と呼ばれ、原子炉における主要な経年事象のひとつとして取り上げられている。かかる圧力容器の照射脆化を適切に管理することは、原子炉の健全な長期運用を実現するために不可欠である。
【０００３】
通常、圧力容器鋼の照射脆化は、定期的な監視試験により管理される。しかし、原子炉の長期運用を視野に入れた場合には、監視試験と並行して、簡易な方法で照射脆化をモニタリングすることが望ましい。そこで、例えば、中性子照射による鋼材の硬化である照射硬化と照射脆化とが相関することに着目して、硬さ試験によって圧力容器鋼の照射硬化をモニタリングすることが検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】電気技術規定原子力編「原子炉構造材料の監視試験方法」、ＪＥＡＣ４２０１−２００７、（社）日本電気協会、平成１９年
【非特許文献２】曽根田直樹、土肥謙次、野本明義、西田憲二、石野栞、「軽水炉圧力容器鋼材の照射脆化予測法の式化に関する研究−脆化予測法の開発−、電子力中央研究所報告、Ｑ０６０１９（２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的に、圧力容器鋼の硬さは、金属組織の影響によって大きくばらつく。このことから、金属組織の影響による硬さのばらつきを考慮しつつ、簡易な方法で鋼材の照射硬化をモニタリングする方法が求められていた。
【０００６】
なお、この課題は、圧力容器鋼の照射硬化を検出する場合に限って生じるものではなく、硬さが試料中の微視構造（例えば金属組織など）に依存してばらつき、かつ硬さの変化が微視構造に依存して異なる試料において、中性子照射を含む各種要因によって生じる硬化を検出する場合に同様に生じるものである。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、試料中の微視的構造による硬さのばらつきを考慮しつつ、簡易な方法で試料の硬化をモニタリングすることが可能な硬化検出方法および硬化検出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、試料の硬化を検出する硬化検出方法であって、前記試料に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行うステップと、前記多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで前記試料における硬さの分布を計測するステップと、前記硬さの分布の変化に基づいて前記試料の硬化を検出するステップとを含んだことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、超微小硬さ測定装置と情報処理装置とを有し、試料の硬化を検出する硬化検出システムであって、前記超微小硬さ測定装置が、前記試料に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う測定手段を備え、前記情報処理装置が、前記多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで前記試料における硬さの分布を計測する計測手段と、前記硬さの分布の変化に基づいて前記試料の硬化を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、試料中の微視的構造による硬さのばらつきを考慮しつつ、簡易な方法で試料の硬化をモニタリングすることが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施例に係る照射硬化検出システムの構成を示す構成図である。
【図２】図２は、本実施例に係る情報処理装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、本実施例に係るデータ良否判定部によって行われる良否判定を説明するための図（１）である。
【図４】図４は、本実施例に係るデータ良否判定部によって行われる良否判定を説明するための図（２）である。
【図５】図５は、本実施例に係るデータ良否判定部によって行われる良否判定を説明するための図（３）である。
【図６】図６は、本実施例に係る統計処理部によって算出される硬さの空間分布の一例を示す図である。
【図７】図７は、本実施例に係る統計処理部によって計測される硬さの相対度数分布の一例を示す図である。
【図８】図８は、本実施例に係る照射硬化検出部によって行われる照射硬化の検出を説明するための図（１）である。
【図９】図９は、本実施例に係る照射硬化検出部によって行われる照射硬化の検出を説明するための図（２）である。
【図１０】図１０は、本実施例に係る照射硬化検出部によって行われる照射硬化の検出を説明するための図（３）である。
【図１１】図１１は、本実施例に係る照射硬化検出システムによって行われる照射硬化検出の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る硬化検出方法および硬化検出システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、超微小硬さ測定装置と情報処理装置とを有する照射硬化検出システムに本発明を適用した場合について説明するが、本発明の実施例はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００１３】
まず、本実施例に係る照射硬化検出システムの構成について説明する。図１は、本実施例に係る照射硬化検出システムの構成を示す構成図である。図１に示すように、本実施例に係る照射硬化検出システムは、超微小硬さ測定装置１００と、情報処理装置２００とを有する。
【００１４】
超微小硬さ測定装置１００は、超微小硬さ試験を実施する装置である。例えば、超微小硬さ測定装置１００は、本体部１１０と、試料台１２０と、荷重負荷部１３０と、圧子変位測定部１４０と、撮像部１５０とを有する。
【００１５】
本体部１１０は、超微小硬さ測定装置１００が有する各部を支持する。例えば、本体部１１０は、上下方向に沿った断面の形状が概略Ｃ字状であり、両端部が対向するように形成されている。そして、本体部１１０において、下側端部の内側には、試料台１２０が設置され、上側端部の内側には、上端部の内側に荷重負荷部１３０、圧子変位測定部１４０および撮像部１５０が取り付けられている。
【００１６】
試料台１２０は、試料Ｓが置かれる台である。この試料台１２０は、本体部１１０によって水平方向へ移動可能に支持されており、荷重負荷部１３０の直下と撮像部１５０の直下との間で試料Ｓを移動する。
【００１７】
荷重負荷部１３０は、下端部に三角錐状に形成された圧子１３１を有し、試料台１２０に置かれた試料Ｓの表面に圧子１３１を押し付けることで、試料Ｓに荷重を負荷する。例えば、荷重負荷部１３０は、上下方向へ移動可能に支持され、本体部１１０に設けられた駆動部によって下方向へ移動することで、押し込み荷重が試験荷重に達するまで圧子１３１を押し付ける。
【００１８】
圧子変位測定部１４０は、圧子１３１の位置の変化を測定することで、試料Ｓへの圧子１３１の押し込み深さを計測する。
【００１９】
撮像部１５０は、圧子１３１が押し付けられることで試料Ｓに形成されるくぼみを撮像する。例えば、撮像部１５０は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラなどである。
【００２０】
本実施例では、超微小硬さ測定装置１００は、軽水炉の照射硬化をモニタリングするために炉内に置かれる鋼材の試験片を試料Ｓとして、超微小硬さ試験を行う。具体的には、超微小硬さ測定装置１００は、情報処理装置２００による制御のもと、鋼材の試験片に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う。そして、超微小硬さ測定装置１００は、多点測定を行った後に、試験片表面の各点で測定された押し込み荷重および押し込み深さを示す測定データを情報処理装置２００に送信する。
【００２１】
ここで、超微小硬さ試験とは、ミクロンオーダーの領域の硬さを低荷重で測定する試験である。この超微小硬さ試験では、試料Ｓである試験片に対して圧子１３１が押し込まれた際の押し込み荷重と押し込み深さとが計測される。例えば、超微小硬さ試験では、押し込み荷重が３０００ｍｇｆになるまで、試験片に圧子１３１が押し込まれる。
【００２２】
また、鋼材の試験片は、例えば、Ａ５３３Ｂｃｌ．１圧延材を材料とし、５ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの寸法に形成される。試験片は、照射硬化のモニタリングの対象となる軽水炉の材料と同様に焼き入れ、焼き戻し、および応力除去焼鈍処理が施された後に、厚さの１／４の位置からフルサイズシャルピー衝撃試験片に加工される。また、試験片の表面は、機械研磨された後にエメリー紙によって研磨され、さらに、表面変質層を除去するために５％過塩素酸および９５％酢酸の研磨液中で電圧５０Ｖが負荷されて電解研磨される。
【００２３】
情報処理装置２００は、各種情報を処理する装置である。本実施例では、情報処理装置２００は、超微小硬さ試験を行うよう超微小硬さ測定装置１００を制御する。また、情報処理装置２００は、照射硬化の検出に関する各種処理を実行する。図２は、本実施例に係る情報処理装置２００の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、具体的には、情報処理装置２００は、操作部２１０と、出力部２２０と、記憶部２３０と、制御部２４０とを有する。
【００２４】
操作部２１０は、各種指示や各種情報の入力を操作者から受け付けるデバイスである。例えば、操作部２１０は、キーボードやマウスなどである。出力部２２０は、各種情報を出力するデバイスである。例えば、出力部２２０は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタなどである。
【００２５】
記憶部２３０は、各種情報を記憶するデバイスである。例えば、記憶部２３０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や半導体メモリなどである。具体的には、記憶部２３０は、測定データ記憶部２３１と、統計データ記憶部２３２とを有する。測定データ記憶部２３１は、超微小硬さ測定装置１００により多点測定された押し込み荷重および押し込み深さを示す測定データを記憶する。統計データ記憶部２３２は、試験片における硬さの分布を示す統計データを記憶する。
【００２６】
制御部２４０は、各種処理を実行することで、超微小硬さ測定装置１００および情報処理装置２００全体の動作を制御する。例えば、制御部２４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などである。具体的には、制御部２４０は、硬さ測定制御部２４１と、データ良否判定部２４２と、統計処理部２４３と、照射硬化検出部２４４とを有する。
【００２７】
硬さ測定制御部２４１は、操作者から指示された試験条件に基づいて、鋼材の試験片に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行うよう超微小硬さ測定装置１００を制御する。そして、硬さ測定制御部２４１は、超微小硬さ試験を行った結果として硬さ測定装置１００から測定データが送信されると、送信された測定データを測定データ記憶部２３１に記憶させる。
【００２８】
データ良否判定部２４２は、多点測定における押し込み加重と押し込み深さとの関係に基づいて、測定データの良否を判定する良否判定を行う。具体的には、データ良否判定部２４２は、測定データ記憶部２３１に記憶されている全ての測定データについて、以下で説明する良否判定を行う。
【００２９】
図３〜５は、本実施例に係るデータ良否判定部２４２によって行われる良否判定を説明するための図である。図３は、超微小硬さ試験によって得られる押し込み荷重と押し込み深さとの関係を表す押し込み曲線を示している。図３に示すように、超微小硬さ試験では、材料が均質な場合には、圧子が試験片の表面に接触した後、押し込み変位が増加するとともに押し込み荷重は滑らかに増加する。また、押し込み荷重は、試験荷重に達した後には、押し込み変位の減少とともに直線的に減少する。
【００３０】
超微小硬さ試験では、この押し込み曲線に基づいて硬さが算出される。ここで、試験が正常に実施された場合には、図３に示したように滑らかな押し込み曲線が得られる。しかし、例えば、試験片の表面が十分に平滑でなかったり、結晶粒界や比較的大きな析出物との界面などの硬さが不連続な場所が押し込み位置に存在したりすると、滑らかな押し込み曲線が得られず、硬さが正確に算出されない。
【００３１】
ここで、例えば、押し込み荷重をＦ、押し込み深さをｈとした場合に、以下に示す式（１の関係が成り立つことが知られている。なお、式（１）において、ｍは定数である。
【００３２】
ｈ＝ｍ×√Ｆ ・・・（１）
【００３３】
すなわち、押し込み荷重Ｆと押し込み深さｈとの間には、図４に示すように、直線関係がある。これは、均質な材料では、安定した押し込みが行われれば、材料と圧子との接触面の応力が一定に保たれることを示している。一方、押し込み中に何らかの異常があった場合には、図５に示すように、押し込み荷重の負荷過程で、押し込み荷重Ｆと押し込み深さｈとの間で直線関係が成り立たない。
【００３４】
本実施例では、データ良否判定部２４２は、上述した押し込み加重と押し込み深さとの関係に基づいて、測定データの良否を判定する。例えば、データ良否判定部２４２は、押し込み曲線における荷重負荷過程での直線性を評価して、測定データの良否を判定する。具体的には、データ良否判定部２４２は、押し込み荷重の最大値の例えば２０％〜９０％の範囲における荷重負荷過程の測定データを式（１）で近似し、近似直線と測定データとの決定係数Ｒ2が一定値、例えば０．９９９以上となる測定データを良と判定する。また、データ良否判定部２４２は、近似直線と測定データとの決定係数Ｒ2が一定値、例えば０．９９９未満となる測定データを否と判定する。
【００３５】
統計処理部２４３は、多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで、試験片における硬さの分布を計測する。具体的には、統計処理部２４３は、測定データ記憶部２３１に記憶されている測定データを用いて統計処理を行うことで、硬さの分布を計測する。そして、統計処理部２４３は、計測した硬さの分布を示す統計データを生成し、生成した統計データを統計データ記憶部２３２に記憶させる。
【００３６】
なお、例えば、統計処理部２４３は、データ良否判定部２４２によって行われた良否判定において良であると判定された測定データを用いて統計処理を行う。具体的には、統計処理部２４３は、データ良否判定部２４２によって良である判定された全ての測定データを測定データ記憶部２３１から読み出し、各測定データについて硬さを算出する。例えば、統計処理部２４３は、インデンテーション硬さを算出する。インデンテーション硬さは、一般的に広く利用されているビッカース硬さに近い。そのため、インデンテーション硬さを用いることで、統計処理によって得られた結果をビッカース硬さに関する各種の基準値と比較することも可能になる。
【００３７】
図６は、本実施例に係る統計処理部２４３によって算出される硬さの空間分布の一例を示す図である。図６において、上下および左右に並ぶ複数の小円は、それぞれ試験片上の測定点を示している。また、小円の色の濃さは硬さの強度を示している。なお、図６において、小円が抜けている箇所は、データ良否判定部２４２によって否と判定された測定データに対応する測定点を示している。図６に示すように、鋼材の硬さは測定点ごとにばらつく。
【００３８】
また、例えば、統計処理部２４３は、硬さの相対度数分布を計測する。具体的には、統計処理部２４３は、データ良否判定部２４２によって良であると判定された測定データについて、硬さの相対度数分布を計測する。図７は、本実施例に係る統計処理部２４３によって計測される硬さの相対度数分布の一例を示す図である。図７に示す曲線７１のように、鋼材の試験片における硬さは、強度が大きくばらつくものの、明瞭なピークを有する分布となる。
【００３９】
照射硬化検出部２４４は、統計処理部２４３により計測された硬さの分布の変化に基づいて、試験片の照射硬化を検出する。具体的には、照射硬化検出部２４４は、統計処理部２４３によって統計データが生成されると、今回生成された統計データと、過去に生成された統計データとをそれぞれ統計データ記憶部２３２から読み出す。また、照射硬化検出部２４４は、読み出したそれぞれの測定データにおける硬さの分布の変化に基づいて、試験片の照射硬化の度合い示す指標値を検出する。そして、照射硬化検出部２４４は、検出した指標値を照射硬化の検出結果として出力部２２０に出力する。なお、照射硬化検出部２４４は、例えば、以下に示す方法で照射硬化を検出する。
【００４０】
図８〜１０は、本実施例に係る照射硬化検出部２４４によって行われる照射硬化の検出を説明するための図である。図８〜１０において、横軸は試験片の硬さを示しており、縦軸は硬さの相対度数を示している。また、図８〜１０において、実線で示す曲線８１、９１および１０１は、今回生成された統計データに対応し、点線で示す曲線８２、９２および１０２は、過去に生成された統計データに対応している。すなわち、曲線８２、９２および１０２に示す硬さの相対度数分布を有する鋼材は、それぞれ、曲線８１、９１および１０１に示す硬さの相対度数分布を有する鋼材と比べて、より多く中性子照射を受けたものである。
【００４１】
例えば、試験片に含まれる不純物の濃度分布が均一であった場合には、中性子照射によって試験片の全体が均一に硬化する。そのため、この場合には、図８に示す曲線８１および８２のように、硬さの相対度数分布を示す曲線は、硬さが高い側へ平行に移動する。
【００４２】
そこで、例えば、照射硬化検出部２４４は、硬さの相対度数分布において相対度数が最も高い硬さの変化に基づいて、試験片の照射硬化を検出する。この場合には、照射硬化検出部２４４は、例えば、中性子照射が行われる前の試験片における硬さの相対度数分布と、今回生成された統計データにおける相対度数分布とを比較し、相対度数が最も高い硬さの変化量を算出する。そして、照射硬化検出部２４４は、算出した変化量を、照射硬化の度合いを示す指標値として検出する。
【００４３】
また、例えば、試験片に含まれる不純物の濃度分布が均一でなかった場合には、中性子照射によって、不純物の濃度が高い箇所がより大きく硬化する。すなわち、中性子照射によって、不純物の濃度が高い箇所は大きく硬化する一方で、不純物の濃度が低い箇所はあまり硬化しない。言い換えると、中性子照射によって、初期に硬さが強かった箇所は大きく硬化する一方で、初期に硬さが弱かった箇所はあまり硬化しない。そのため、この場合には、図９に示す曲線９１および９２のように、硬さの相対度数分布を示す曲線において硬さの幅が広がることになる。
【００４４】
なお、一般的に、不純物の濃度が高い箇所では炭化物などの析出物の量が多くなる。そして、析出物が多い箇所は、析出硬化によって固くなることが知られている。また、析出物は、照射硬化への寄与が少ないことも知られている。これらのことから、例えば、初期に硬さが強い箇所であったとしても、その箇所が析出物に起因して固くなった箇所であった場合には、照射硬化によって大きく硬化しないことになる。すなわち、初期に他の箇所に比べて硬さが弱かった箇所が、照射硬化によって大きく硬化する場合もあり得る。この場合には、図１０に示す曲線１０１および１０２のように、硬さの相対度数分布を示す曲線において硬さの幅が縮まることになる。
【００４５】
そこで、例えば、照射硬化検出部２４４は、硬さの相対度数分布を示す曲線の形状の変化に基づいて、試験片の照射硬化を検出する。この場合には、照射硬化検出部２４４は、例えば、中性子照射が行われる前の試験片における硬さの相対度数分布と、今回生成された統計データにおける相対度数分布とを比較し、相対度数を示す曲線の変形量を算出する。そして、照射硬化検出部２４４は、算出した変形量を、照射硬化の度合いを示す指標値として検出する。
【００４６】
次に、本実施例に係る照射硬化検出システムによって行われる照射硬化検出の処理手順を説明する。図１１は、本実施例に係る照射硬化検出システムによって行われる照射硬化検出の処理手順を示すフローチャートである。
【００４７】
図１１に示すように、本実施例に係る照射硬化検出システムでは、硬さ測定制御部２４１によって照射硬化の検出を開始する指示が受け付けられた場合に（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、以下に示す処理手順が実行される。
【００４８】
まず、超微小硬さ測定装置１００が、鋼材の試験片に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う硬さの多点測定を実施する（ステップＳ１０２）。
【００４９】
続いて、データ良否判定部２４２が、多点測定における押し込み加重と押し込み深さとの関係に基づいて、測定データの良否を判定する良否判定を行う。その後、統計処理部２４３は、データ良否判定部２４２によって良であると判定された測定データを用いて統計処理を実施することで、試験片における硬さの分布を計測する（ステップＳ１０３）。
【００５０】
続いて、照射硬化検出部２４４が、統計処理部２４３により計測された硬さの分布の変化に基づいて、試験片の照射硬化を検出する（ステップＳ１０４）。そして、照射硬化検出部２４４は、照射硬化の検出結果を出力部２２０に出力する（ステップＳ１０５）。
【００５１】
上述したように、本実施例では、超微小硬さ測定装置１００が、鋼材の試験片に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う。また、情報処理装置２００が有する統計処理部２４３が、多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで、試験片における硬さの分布を計測する。また、情報処理装置２００が有する照射硬化検出部２４４が、硬さの分布の変化に基づいて試験片の照射硬化を検出する。
【００５２】
一般的に、圧力容器鋼などの鋼材には、硬さを増すために各種の不純物が添加される。そのため、鋼材は、数１０ミクロン単位で金属組織に不均一性が生じるような構造を有している。これに対し、本実施例に係る照射硬化検出システムは、超微小硬さ試験により試験片の硬さを測定するので、鋼材に含まれる金属組織の違いによる硬さの分布を精度よく計測することができる。さらに、超微小硬さ試験を用いることで、小さな試験片を繰り返し使用することができるので、照射硬化を簡易にモニタリングすることができる。また、本実施例に係る照射硬化検出システムは、統計処理によって計測された硬さの分布の変化に基づいて照射硬化を検出するので、金属組織の不均一性によって鋼材の試験片に硬さにばらつきが生じていた場合でも、中性子照射による硬さの変化を精度よく検出することができる。したがって、本実施例によれば、金属組織の影響による硬さのばらつきを考慮しつつ、簡易な方法で鋼材の照射硬化と照射脆化をモニタリングすることが可能になる。
【００５３】
また、本実施例では、統計処理部２４３が、硬さの相対度数分布を計測する。また、照射硬化検出部２４４が、硬さの相対度数分布において相対度数が最も高い硬さの変化に基づいて照射硬化を検出する。したがって、本実施例によれば、試験片に含まれる不純物の濃度分布が均一である場合でも、簡易な処理で鋼材の照射脆化を検出することができる。
【００５４】
また、本実施例では、統計処理部２４３が、硬さの相対度数分布を計測する。また、照射硬化検出部２４４が、硬さの相対度数分布を示す曲線の形状の変化に基づいて照射硬化を検出する。したがって、本実施例によれば、したがって、本実施例によれば、試験片に含まれる不純物の濃度分布に応じて、精度よく鋼材の照射硬化を検出することができる。
【００５５】
また、本実施例では、データ良否判定部２４２が、多点測定における押し込み加重と押し込み深さとの関係に基づいて測定データの良否を判定する。また、統計処理部２４３が、良否判定において良であると判定された測定データを用いて統計処理を行う。したがって、本実施例によれば、超微小硬さ試験が正常に行われた場合の測定データのみを用いて統計処理が行われるので、照射硬化をより精度よく検出することができる。
【００５６】
なお、本実施例のように試験片に対して硬さの多点測定を行う場合には、測定時間が長くなることが懸念される場合もある。そこで、例えば、複数の圧子を有する超微小硬さ測定装置など、複数の測定点を同時に測定可能な超微小硬さ測定装置を用いることで、測定時間を短縮するようにしてもよい。
【００５７】
また、本実施例では、圧力容器鋼の照射硬化を検出する照射硬化検出システムについて説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、金属組織などの微視構造に依存して硬さがばらつき、かつ硬さの変化が微視構造に依存して異なる他の試料の硬化を検出する場合でも、本発明を同様に適用することが可能である。また、中性子照射による照射硬化を検出する場合に限らず、熱処理や劣化などの他の要因によって生じる硬化を検出する場合でも本発明を同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 超微小硬さ測定装置
１１０ 本体部
１２０ 試料台
１３０ 荷重負荷部
１３１ 圧子
１４０ 圧子変位測定部
１５０ 撮像部
２００ 情報処理装置
２１０ 操作部
２２０ 出力部
２３０ 記憶部
２３１ 測定データ記憶部
２３２ 統計データ記憶部
２４０ 制御部
２４１ 硬さ測定制御部
２４２ データ良否判定部
２４３ 統計処理部
２４４ 照射硬化検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の硬化を検出する硬化検出方法であって、
前記試料に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行うステップと、
前記多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで前記試料における硬さの分布を計測するステップと、
前記硬さの分布の変化に基づいて前記試料の硬化を検出するステップと
を含んだことを特徴とする硬化検出方法。
【請求項２】
前記硬さの分布を計測するステップでは、前記硬さの相対度数分布を計測し、
前記硬化を検出するステップでは、前記硬さの相対度数分布において相対度数が最も高い硬さの変化に基づいて前記硬化を検出することを特徴とする請求項１に記載の硬化検出方法。
【請求項３】
前記硬さの分布を計測するステップでは、前記硬さの相対度数分布を計測し、
前記硬化を検出するステップでは、前記硬さの相対度数分布を示す曲線の形状の変化に基づいて前記硬化を検出することを特徴とする請求項１に記載の硬化検出方法。
【請求項４】
前記多点測定における押し込み加重と押し込み深さとの関係に基づいて前記測定データの良否を判定する良否判定を行うステップをさらに含み、
前記硬さの分布を計測するステップでは、前記良否判定において良であると判定された測定データを用いて前記統計処理を行うことを特徴とする請求項１、２または３に記載の硬化検出方法。
【請求項５】
超微小硬さ測定装置と情報処理装置とを有し、試料の硬化を検出する硬化検出システムであって、
前記超微小硬さ測定装置が、
前記試料に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う測定手段を備え、
前記情報処理装置が、
前記多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで前記試料における硬さの分布を計測する計測手段と、
前記硬さの分布の変化に基づいて前記試料の硬化を検出する検出手段と
を備えたことを特徴とする硬化検出システム。
【請求項１】
試料の硬化を検出する硬化検出方法であって、
前記試料に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行うステップと、
前記多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで前記試料における硬さの分布を計測するステップと、
前記硬さの分布の変化に基づいて前記試料の硬化を検出するステップと
を含んだことを特徴とする硬化検出方法。
【請求項２】
前記硬さの分布を計測するステップでは、前記硬さの相対度数分布を計測し、
前記硬化を検出するステップでは、前記硬さの相対度数分布において相対度数が最も高い硬さの変化に基づいて前記硬化を検出することを特徴とする請求項１に記載の硬化検出方法。
【請求項３】
前記硬さの分布を計測するステップでは、前記硬さの相対度数分布を計測し、
前記硬化を検出するステップでは、前記硬さの相対度数分布を示す曲線の形状の変化に基づいて前記硬化を検出することを特徴とする請求項１に記載の硬化検出方法。
【請求項４】
前記多点測定における押し込み加重と押し込み深さとの関係に基づいて前記測定データの良否を判定する良否判定を行うステップをさらに含み、
前記硬さの分布を計測するステップでは、前記良否判定において良であると判定された測定データを用いて前記統計処理を行うことを特徴とする請求項１、２または３に記載の硬化検出方法。
【請求項５】
超微小硬さ測定装置と情報処理装置とを有し、試料の硬化を検出する硬化検出システムであって、
前記超微小硬さ測定装置が、
前記試料に対して超微小硬さ試験により硬さの多点測定を行う測定手段を備え、
前記情報処理装置が、
前記多点測定により得られた測定データを用いて統計処理を行うことで前記試料における硬さの分布を計測する計測手段と、
前記硬さの分布の変化に基づいて前記試料の硬化を検出する検出手段と
を備えたことを特徴とする硬化検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２５２７２６（Ｐ２０１１−２５２７２６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５１６４（Ｐ２０１０−１２５１６４）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
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