JPH02247556A - 脱炭層検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋼材の表層部に発生する脱炭層の検出方法及び
装置に関する。

〔従来の技術〕

鋼材の表層部に発生する脱炭層は局所的に炭素量が少な
いため、周囲の組織よりも強度が低く、該脱炭層を含む
鋼材を強度部材に用いることができない。

前記脱炭層を検出する方法としては、鋼材に近接配置さ
れたコイルのインピーダンス変化を検出する電磁誘導法
及び鋼材を磁化したときの保磁力。

バルクハウゼン雑音等の磁気特性を測定し、その変化を
検出する磁気特性測定方法が用いられている。

例えば特開昭５２−９６５８８号公報に開示された脱炭
層の検出方法及び装置においては、鋼材を低周波及び高
周波の２周波数にて磁化し、これらの浸透深さの差に基
づき低周波では鋼材内部の組成に起因する磁気特性を検
出し、また高周波では鋼材表層部の組成に起因する磁気
特性を検出し、前記高周波を用いた検出結果を低周波を
用いた検出結果で補正し、この補正された磁気特性検出
結果により鋼材表層部の炭素含有量を測定する。第７図
はその検出方法を示す模式図である。図中２０は高周波
又は低周波の２周波数の信号を発振する２周波磁化電源
であり、該２周波磁化電源より発振される高、低周波信
号はコイル２１を通流し、鋼材１に密着する２つの脚部
２２１，２２２を有しこの脚部２２１と脚部２２２との
間の範囲を磁化する鉄心２２を通じて鋼材ｌを磁化する
。高周波信号により磁化される場合は表皮効果により鋼
材１において磁束が破線で示す如く鋼材の表層部に集中
し、また低周波信号により磁化される場合は磁力が減衰
されにくいため鋼材ｌにおいて一点鎖線で示す如く鋼材
１の内部にまで磁束が浸透する。そして、鉄心２２内に
埋め込まれたホール素子２３にて鉄心２２内の磁束量を
測定することにより前記脚部２２１と脚部２２２との間
の範囲の鋼材１の磁束量を測定する。この測定結果によ
り鋼材ｌの組成によって異なる磁気特性を検出し、該磁
気特性より前記脚部２２１と脚部２２２との間の範囲の
鋼材１の炭素含有量を求め、この範囲の脱炭層を検出す
る。

このようにして鉄心２２は鋼材１への密着、離脱を繰り
返しつつ移動し、鋼材１の全面の脱炭層検出を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

脱炭層は鋼材において局所的に発生する場合が多く、こ
のような脱炭層を検出するためには、被検査材である鋼
材の全面を微小領域に分割して検出する必要がある。し
かしながら前述の如き従来の方法及び装置においては、
磁化される範囲内の脱炭層の存否を検出するのみであっ
て、この範囲は脱炭層が存在する微小領域に対して広過
ぎ、またこの範囲は第７図における鉄心２２の脚部２２
１．２２２間の距離より狭く出来ないため微小領域を測
定することが困難であり、また装置を連続的に移動させ
つつ検出が行えないため鋼材全面の検出を高速にて行え
ないという問題があり、そしてこのような脱炭層の検出
装置は高価である等の問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、鋼材
の磁化による漏洩磁場の分布を計測することにより局所
的な脱炭層を高速で検出することが可能であって製造価
格が安価である脱炭層検出方法及び装置を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る脱炭層検出方法は、鋼材の表層部を磁化し
、この鋼材の近傍の磁場を計測することにより鋼材の脱
炭層を検出する脱炭層検出方法において、前記鋼材の表
面に対して相対移動しつつ該表面に対して平行な磁場と
垂直な磁場とを検出し、これらの検出結果より鋼材の脱
炭層を検出することを特徴とする。

また本発明の脱炭層検出装置は、鋼材の表層部を磁化し
、この鋼材の近傍の磁場を計測することにより鋼材の脱
炭層を検出する脱炭層検出装置において、前記鋼材の表
面に対して平行に相対移動しつつ該表面に対して平行な
磁場と垂直な磁場との強さを検出する磁場検出手段と、
これらの手段による検出信号の波形を表示する手段と、
該波形の振幅を検出する手段とを備え、前記波形及びそ
の振幅より脱炭層の存否及び深さを検出したことを特徴
とする。

〔作用〕

鋼材の表面に脱炭層が存在すると鋼材表面の磁場の分布
が局所的に窪んだ形となり、鋼材と相対移動する磁場検
出手段によりこの磁場の鋼材表面に対する平行方向及び
垂直方向の強さを検出すると、脱炭層の近傍の空間磁場
の強さが変化する。

この磁場の強さを前記平行方向と垂直方向との２方向に
て検出することにより脱炭層と欠陥との弁別を精度良く
行う。また、この磁場を検出した信号波形の変化幅、即
ち振幅は脱炭層の深さと比例関係があるため、この振幅
を検出し、これより脱炭層の深さを求める。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。

第１図は本発明に係る脱炭層検出装置の構成を示すブロ
ック図であり、第２図はその磁場検出器の配置方法を示
す模式図である。

図中２は平置された鋼材１を磁化する磁化器である。磁
化器２は鉄心２２、これに巻回されたコイル２１、該コ
イル２１に交、流電流を供給する磁化電源２５よりなり
、磁化電源２５よりコイル２１へ通電することにより鉄
心２２を介して綱材１の磁化を行う。

また、３１は平置された鋼材１の表面に対して平行な方
向の磁場の強さを検出するＳＭＤの如き感磁面に異方性
がある水平方向磁場検出器、３２は鋼材１の表面に対し
て垂直方向の磁場の強さを検出する水平方向磁場検出器
３１と同様の性質の垂直方向磁場検出器である。水平方
向磁場検出器３１及び垂直方向磁場検出器３２は夫々の
感磁面が鋼材１の表面に対して平行方向及び垂直方向を
向くように鋼材１の表面近傍に配置される。そして以上
の如く設けられた磁化器２、水平方向磁場検出器３１、
垂直方向磁場検出器３２に対して非接触状態で鋼材ｌを
配し、白抜矢符にて示す如（綱材１を平行移動させるこ
とにより、磁化された鋼材１の表面の漏洩磁場を連続的
に検出する。前記水平方向磁場検出器３１及び垂直方向
磁場検出器３２は電源３３の給電により作動し、鋼材１
の近傍の磁場を検出し、検出信号を同期検波器４１．４
２へ入力させる。同期検波器４１．４２では入力された
前記検出信号を同期検波し、同期がとれた信号を波形成
形器５１　、５２へ夫々入力させる。波形成形器５１．
５２では入力された信号の雑音を除去して信号波形を整
える。このうち波形成形器５１にて波形成形された水平
方向磁場検出信号は脱炭層の鋼材ｌの表面よりの深さを
定量的に検出する定量評価器７及び前記水平方向磁場検
出器３１と垂直方向磁場検出器３２との検出信号の波形
を表示する検出波形表示器６へ入力される。

また前記波形成形器５２にて波形成形された垂直方向磁
場検出信号は検出波形表示器６のみへ出力される。検出
波形表示器６では作業者がこれを用いて後述する脱炭層
の判定方法により脱炭層を検出し、定量評価器７では入
力される水平方向磁場検出信号の振幅を計測し、この計
測結果より脱炭部の深さを検出する。

次に前述の如く構成された脱炭層検出装置を用い、脱炭
層の存在及びその深さを検出する原理及び検出方法につ
いて説明する。

第３図は鋼材１に表面欠陥が存在する場合に鋼材１表面
に発生する漏、洩磁場を示す模式図であり、第４図は鋼
材１に脱炭層が存在する場合に鋼材１表面に発生する漏
洩磁場を示す模式図である。第３図において鋼材１に表
面欠陥１１が存在する場合、表面欠陥１１に比べてこの
周囲の鋼材１の比透磁率が高いため鋼材ｌの表面に漏洩
磁束が発生し、磁束分布は図中矢符にて示す如く表面欠
陥の外側近傍の空間に突出した形となる。

一方、第４図に示す如く鋼材１に局所的な脱炭部１２が
存在する場合、該脱炭部１２は周囲よりも比透磁率が高
いため脱炭部１２近傍の磁束分布は図中矢符にて示す如
く表面欠陥１１の場合とは逆に脱炭部１２の外側近傍の
空間が局所的に窪んだ形となる。

このように表面欠陥１１及び脱炭部１２により発生する
漏洩磁束の強さを前記脱炭層検出装置により検出すると
、第５図及び第６図に示される検出波形が得られる。第
５図は垂直方向磁場検出器３２により検出される欠陥及
び局所的脱炭部の検出波形を示す波形図であり、第６図
は水平方向磁場検出器３１により検出される欠陥及び局
所的脱炭部の検出波形を示す波形図である。第５図にお
いて（ａ）の波形は表面開口部が狭い割れ疵、（ｂ）は
局所的脱炭部、（Ｃ）は表面開口部が広いカブレ疵を検
出した波形であり、同様に第６図の（ｄ）は割れ疵、（
ｅｔ）は局所的脱炭部、（ｆ）はカブレ疵の検出波形で
ある。第５図から明らかな如く垂直方向磁場検出器３２
の検出波形にて割れ疵、カブレ疵等の欠陥と局所的脱炭
部との弁別が可能であるが、鋼材１に存在する欠陥の形
状は多様であり、垂直方向磁場計測器３２の検出結果の
みでは弁別不可能となる場合がある。

本発明においては、第６図に示す如き水平方向磁場検出
器３１による検出波形と前記垂直方向磁場検出器３２に
よる検出波形とを検出波形表示器６に表示し、作業者が
これを目視し、水平方向及び垂直方向の検出波形を予め
定められた基準波形と比較することにより局所的脱炭部
の検出を行う。また、水平方向磁場検出器３１により検
出される局所的脱炭部の検出波形の最大値と最小値との
差である電位差Ｖは局所的脱炭部の深さとは比例関係が
あるため、前記定量評価器７では予め前記電位差■と局
所的脱炭部の深さとΦ関係を関数化して入力しておき、
水平方向磁場検出器３１の計測結果より電位差Ｖを求め
れば局所的脱炭部の深さが定量的に求められる。

前述した如き脱炭層検出装置では、磁化器２、水平方向
磁場検出器３１、垂直方向磁場検出器３２に対して適宜
手段を用いて鋼材１を平行移動させ、脱炭層の検出を連
続的に行うことができるため鋼材１の脱炭層を高速にて
検出することが可能である。

また、従来の漏洩磁束探傷装置では鋼材表面に対して垂
直方向のみの磁場の強度を検出することにより鋼材の探
傷を行っていたが、本発明装置は従来の漏洩磁束探傷装
置を、鋼材表面に平行する方向の磁場が検出可能である
ように磁場検出器の配置換えをし、信号処理系を改造す
ることにより製作可能であるため、製造費が安価である
。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る脱炭層の検出装置及び方
法においては、鋼材の磁化による漏洩磁場を検出するこ
とにより局所的な脱炭層を高速で検出することが可能と
なり、また、装置の製造に従来の漏洩磁束探傷装置を流
用することができるため、価格が安価となる等本発明は
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る脱炭層検出装置の構成を示すブロ
ック図、第２図はその磁場検出器の配置方法を示す模式
図、第３図は鋼材に表面欠陥が存在する場合に発生する
漏洩磁場を示す模式図、第４図は脱炭層が存在する場合
に発生する漏洩磁場を示す模式図、第５図は垂直方向磁
場検出器により検出される欠陥及び脱炭部の検出信号の
波形図、第６図は水平方向磁場検出器によるその波形図
、第７図は従来の脱炭層の検出装置の模式図である。 ■・・・鋼材　２・・・磁化器　６・・・検出波形表示
器７・・・定量評価器　３１・・・水平方向磁場検出器
３２・・・垂直方向磁場検出器 特　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　河　　野　　登　　夫（ａ）ｖＩれ疵 （ｂ）局所的脱炭部 （Ｃ）カフ“し疵 糸 （ｄ）會つれ範 （ｅ）局所的隈炭郭 （ｆ）カフ１配 ！ 纂 記

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼材の表層部を磁化し、この鋼材の近傍の磁場を計
   測することにより鋼材の脱炭層を検出する脱炭層検出方
   法において、 前記鋼材の表面に対して相対移動しつつ該 表面に対して平行な磁場と垂直な磁場とを検出し、これ
   らの検出結果より鋼材の脱炭層を検出することを特徴と
   する脱炭層検出方法。 ２、鋼材の表層部を磁化し、この鋼材の近傍の磁場を計
   測することにより鋼材の脱炭層を検出する脱炭層検出装
   置において、 前記鋼材の表面に対して平行に相対移動し つつ該表面に対して平行な磁場と垂直な磁場との強さを
   検出する磁場検出手段と、これらの手段による検出信号
   の波形を表示する手段と、該波形の振幅を検出する手段
   とを備え、前記波形及びその振幅より脱炭層の存否及び
   深さを検出したことを特徴とする脱炭層検出装置。