JPH05133820A - Mg合金の表面部残留応力測定方法 - Google Patents
Mg合金の表面部残留応力測定方法Info
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- JPH05133820A JPH05133820A JP32715991A JP32715991A JPH05133820A JP H05133820 A JPH05133820 A JP H05133820A JP 32715991 A JP32715991 A JP 32715991A JP 32715991 A JP32715991 A JP 32715991A JP H05133820 A JPH05133820 A JP H05133820A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 X線回折装置を用いてMg合金表面部の残留
応力を測定するのに必要な測定条件を確立することによ
り、Mg合金に対する残留応力の測定を可能とする。 【構成】 X線回折装置を利用し、その測定条件に、特
性X線としてCrKαを、結晶面として回折角度(2
θ)の大きい面を用いてMg合金の表面部の残留応力を
測定する。
応力を測定するのに必要な測定条件を確立することによ
り、Mg合金に対する残留応力の測定を可能とする。 【構成】 X線回折装置を利用し、その測定条件に、特
性X線としてCrKαを、結晶面として回折角度(2
θ)の大きい面を用いてMg合金の表面部の残留応力を
測定する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、X線回折法を利用し
てMg合金の表面部の残留応力を測定する方法に関す
る。
てMg合金の表面部の残留応力を測定する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】X線回折法は、多結晶材の表面の微小部
分の弾性ひずみを検出できるので、一般に任意方向の残
留応力の測定が可能で、多くの金属材料の残留応力の測
定に利用されていることは周知のとおりである。
分の弾性ひずみを検出できるので、一般に任意方向の残
留応力の測定が可能で、多くの金属材料の残留応力の測
定に利用されていることは周知のとおりである。
【0003】しかし、MgおよびMg合金に関しては弾
性係数E、ポアソン比νはわかっているが、X線回折法
を利用した残留応力σの測定方法は確立されていない。
性係数E、ポアソン比νはわかっているが、X線回折法
を利用した残留応力σの測定方法は確立されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、Mgお
よびMg合金に関してはX線回折法を利用した残留応力
の測定方法は確立されていない現状にある。しかしなが
ら、Mg合金を使用する際には、強度検討などのために
表面部の残留応力を知る必要がある。この発明は、かか
る現状にかんがみX線回折装置を用いて表面部の残留応
力を測定するのに必要な測定条件を確立することにより
Mg合金に対する残留応力の測定を可能とし、かつその
方法を提供するものである。
よびMg合金に関してはX線回折法を利用した残留応力
の測定方法は確立されていない現状にある。しかしなが
ら、Mg合金を使用する際には、強度検討などのために
表面部の残留応力を知る必要がある。この発明は、かか
る現状にかんがみX線回折装置を用いて表面部の残留応
力を測定するのに必要な測定条件を確立することにより
Mg合金に対する残留応力の測定を可能とし、かつその
方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、発明者らは、X線回折法によりMgおよびMg合金
の残留応力の測定を確立するため測定条件について種々
検討した。すなわち、X線回折装置とX線回折曲線との
関係、残留応力の測定、X線回折角度(2θ)、応力定
数などについて.検討を加えた。その結果、特定の測定
条件の下でX線回折を行うことにより残留応力の測定が
可能なことを見出した。この発明は、上記の知見に基づ
いて完成されたものである。
め、発明者らは、X線回折法によりMgおよびMg合金
の残留応力の測定を確立するため測定条件について種々
検討した。すなわち、X線回折装置とX線回折曲線との
関係、残留応力の測定、X線回折角度(2θ)、応力定
数などについて.検討を加えた。その結果、特定の測定
条件の下でX線回折を行うことにより残留応力の測定が
可能なことを見出した。この発明は、上記の知見に基づ
いて完成されたものである。
【0006】この発明は、X線回折装置を利用し、その
測定条件に、特性X線としてCrKαを、結晶面として
回折角度の大きい面を用いてX線回折を行ってMg合金
の表面部の残留応力を測定する方法である。
測定条件に、特性X線としてCrKαを、結晶面として
回折角度の大きい面を用いてX線回折を行ってMg合金
の表面部の残留応力を測定する方法である。
【0007】そして、Mg合金AZ80A(JIS 4
203 MB3)に対するX線回折装置の測定条件とし
ては、特性X線としてCrKαを、結晶面として(20
2)の回折角度140.1度を用いて表面部の残留応力
の測定を行う。
203 MB3)に対するX線回折装置の測定条件とし
ては、特性X線としてCrKαを、結晶面として(20
2)の回折角度140.1度を用いて表面部の残留応力
の測定を行う。
【0008】また、Mg合金ZK60A(JIS 42
03 MB6)に対するX線回折装置の測定条件として
は、特性X線としてCrKαを、結晶面として(10
4)回折角度152.7度を用いて表面部の残留応力の
測定を行う。
03 MB6)に対するX線回折装置の測定条件として
は、特性X線としてCrKαを、結晶面として(10
4)回折角度152.7度を用いて表面部の残留応力の
測定を行う。
【0009】
【作用】上記測定条件、すなわち特性X線としてCrK
αを、結晶面として回折角度の大きい面を用いてMg合
金のX線回折を行えば、明瞭な回折線ピ−クが示される
X線回折曲線が得られる。そして、その中から残留応力
測定に適したX線回折角度(2θ)を選び出し、その回
折角度を用いて下記(1)式から応力定数Kを算出し、
さらに(2)式から残留応力σKgf/mm2を求め
る。 K=−Ecotθο×π/〔2(1+ν)×180〕 (1)式 ただし、E=4570Kgf/mm2、 ν=0.3
5、 θο=70.05°(実施例1)又は76.35°(実
施例2) σ=K・ (2θ)/ (sin2Ψ) (2)式 ただし、 Ψ:X線入射角度
αを、結晶面として回折角度の大きい面を用いてMg合
金のX線回折を行えば、明瞭な回折線ピ−クが示される
X線回折曲線が得られる。そして、その中から残留応力
測定に適したX線回折角度(2θ)を選び出し、その回
折角度を用いて下記(1)式から応力定数Kを算出し、
さらに(2)式から残留応力σKgf/mm2を求め
る。 K=−Ecotθο×π/〔2(1+ν)×180〕 (1)式 ただし、E=4570Kgf/mm2、 ν=0.3
5、 θο=70.05°(実施例1)又は76.35°(実
施例2) σ=K・ (2θ)/ (sin2Ψ) (2)式 ただし、 Ψ:X線入射角度
【0010】なお、上記(1)式は、波長λのX線を入
射したときの回折角2θと回折面間隔dの関係式(ブラ
ッグの式:λ=2dsinθ)に基づく式である。すな
わち、試料表面の結晶の面間隔が応力により無歪状態の
dοからdο+Δdに変化したとき、波長を一定とし
て、この式を微分すると、Δθο=θ−θο=tanθ
ο(Δd/dο)=−εtanθοとなり、回折角の変
化Δθを測定することから格子歪Δd/dοに対してt
anθοは無歪状態のときの回折角であり、同一Δd/
dοに対してtanθοが大きいほど、つまりθοが9
0°に近いほど大きな角度変化となり検出感度が高い。
したがって、測定制度上X線回折角度(2θ)が大きい
方が望ましい。
射したときの回折角2θと回折面間隔dの関係式(ブラ
ッグの式:λ=2dsinθ)に基づく式である。すな
わち、試料表面の結晶の面間隔が応力により無歪状態の
dοからdο+Δdに変化したとき、波長を一定とし
て、この式を微分すると、Δθο=θ−θο=tanθ
ο(Δd/dο)=−εtanθοとなり、回折角の変
化Δθを測定することから格子歪Δd/dοに対してt
anθοは無歪状態のときの回折角であり、同一Δd/
dοに対してtanθοが大きいほど、つまりθοが9
0°に近いほど大きな角度変化となり検出感度が高い。
したがって、測定制度上X線回折角度(2θ)が大きい
方が望ましい。
【0011】
実施例1 この発明をMg合金AZ80A(JIS 4203 M
B6)に実施した場合について説明する。Mg合金(A
Z80A)鋳塊を加熱して据え込んで成形した試験材よ
り寸法が30×30×20(mm)の試験片を切り出
し、この発明によるX線回折法により残留応力測定を行
った。
B6)に実施した場合について説明する。Mg合金(A
Z80A)鋳塊を加熱して据え込んで成形した試験材よ
り寸法が30×30×20(mm)の試験片を切り出
し、この発明によるX線回折法により残留応力測定を行
った。
【0012】強力X線源(管電圧Max.60KV、管
電流Max.30mA)を有するX線回折装置(理学電
機(株)製:RAD−2C型)を用いてCrKαによる
AZ80A合金のX線回折ピ−クプロファイルを調べ
た。その結果を図1に示す。この結果、回折角度(2
θ)が40〜150°の範囲でMgの結晶面が5種類あ
り、いずれも明瞭な回折線ピ−クが得られている。その
5種類の結晶面の内、どの結晶面のX線回折角度が残留
応力測定に適しているか検討した。前記したように、X
線回折角度(2θ)は大きい方が良いため、ここでは2
θが最も大きい(202)面の140.1°を用いるこ
とにした。
電流Max.30mA)を有するX線回折装置(理学電
機(株)製:RAD−2C型)を用いてCrKαによる
AZ80A合金のX線回折ピ−クプロファイルを調べ
た。その結果を図1に示す。この結果、回折角度(2
θ)が40〜150°の範囲でMgの結晶面が5種類あ
り、いずれも明瞭な回折線ピ−クが得られている。その
5種類の結晶面の内、どの結晶面のX線回折角度が残留
応力測定に適しているか検討した。前記したように、X
線回折角度(2θ)は大きい方が良いため、ここでは2
θが最も大きい(202)面の140.1°を用いるこ
とにした。
【0013】表1に示す測定条件により、上記試験片を
用いて、X線入射角0°における回折角度を調査して得
た140.1°を用いて上記(1)式により応力定数K
を算出した結果、−10.72Kgf/mm2が得られ
た。
用いて、X線入射角0°における回折角度を調査して得
た140.1°を用いて上記(1)式により応力定数K
を算出した結果、−10.72Kgf/mm2が得られ
た。
【0014】
【表1】
【0015】そして、表面残留応力を表1に示す測定条
件により、X線回折曲線を測定し、半価幅中点法を用い
て回折角度(2θ)を求めた。この2θ−sin2Ψ線
図を表2および図2に示す。これにより、上記(2)式
を使って残留応力値σを算出したところσ=−5.0K
gf/mm2であった。
件により、X線回折曲線を測定し、半価幅中点法を用い
て回折角度(2θ)を求めた。この2θ−sin2Ψ線
図を表2および図2に示す。これにより、上記(2)式
を使って残留応力値σを算出したところσ=−5.0K
gf/mm2であった。
【0016】
【表2】
【0017】また、68.3%信頼限界を(3)式によ
り算出した結果、信頼限界値Δσ=1.3Kgf/mm
2の良好な値が得られた。 Δσ=K・ΔM (3)式 ただし、
り算出した結果、信頼限界値Δσ=1.3Kgf/mm
2の良好な値が得られた。 Δσ=K・ΔM (3)式 ただし、
【0018】
【数1】
【0019】
【数2】
【0020】ΔM:測定値のバラツキによる2θ−si
n2Ψ線図の勾配の信頼限界 t(α,n−2):自由度(n−2)のt分布,信頼限
度(1−α)のt分布
n2Ψ線図の勾配の信頼限界 t(α,n−2):自由度(n−2)のt分布,信頼限
度(1−α)のt分布
【0021】曲げ試験片による残留応力の較正試験 曲げ試験片を用いて、歪ケージによる応力値との較正試
験を実施するため、日本材料学会の標準4点曲げ試験用
治具を用いて、寸法が幅30mm、厚さ3mm、長さ1
05mmの曲げ試験片に曲げ荷重を負荷した状態で、上
記X線回折装置を用い表1に示す測定条件でX線残留応
力測定を行い、曲げ試験片の反対面に添付した歪ゲ−ジ
による応力値との比較を行った。その結果を表3および
図5に示す。その結果より本発明による残留応力値と歪
ゲ−ジによる応力値の差は±1.3Kgf/mm2以下
でX線回折法によりMg合金の残留応力を測定できるこ
とが確認できた。
験を実施するため、日本材料学会の標準4点曲げ試験用
治具を用いて、寸法が幅30mm、厚さ3mm、長さ1
05mmの曲げ試験片に曲げ荷重を負荷した状態で、上
記X線回折装置を用い表1に示す測定条件でX線残留応
力測定を行い、曲げ試験片の反対面に添付した歪ゲ−ジ
による応力値との比較を行った。その結果を表3および
図5に示す。その結果より本発明による残留応力値と歪
ゲ−ジによる応力値の差は±1.3Kgf/mm2以下
でX線回折法によりMg合金の残留応力を測定できるこ
とが確認できた。
【0022】なお、試験片表面部の深さ方向の残留応力
分布を調べるのに欠かすことのできない電解研磨の方法
について検討した。すなわち、日本材料学会編X線応力
測定法に記載されているMg合金の電解研磨液であるリ
ン酸(3)+エチルアルコ−ル(5)およびチタン合金
の残留応力測定に適用されている電解研磨液などを用い
て、図6に示す要領で電解電圧、電流を検討し、研磨速
度(時間当たりの研磨深さ)を調べた。なお、図6の装
置は、1はMg合金試験片、2は電極(ステンレス
鋼)、3は塩化ビニル製の円筒で試験片1上に載せ、蜜
ろう4およびテ−ピング5で取着され、円筒3内に電解
研磨液6が入れられている。
分布を調べるのに欠かすことのできない電解研磨の方法
について検討した。すなわち、日本材料学会編X線応力
測定法に記載されているMg合金の電解研磨液であるリ
ン酸(3)+エチルアルコ−ル(5)およびチタン合金
の残留応力測定に適用されている電解研磨液などを用い
て、図6に示す要領で電解電圧、電流を検討し、研磨速
度(時間当たりの研磨深さ)を調べた。なお、図6の装
置は、1はMg合金試験片、2は電極(ステンレス
鋼)、3は塩化ビニル製の円筒で試験片1上に載せ、蜜
ろう4およびテ−ピング5で取着され、円筒3内に電解
研磨液6が入れられている。
【0023】上記検討の結果、 リン酸(3)+エチルアルコ−ル(5)は化学的に
反応するが、電解電圧10〜30Vの条件で殆ど反応し
ない。 過塩素酸(7)+ブチルセロソルブ(35)+メチ
ルアルコ−ル(59)は、電解電圧20Vの条件では反
応が弱いが、30Vの条件では1.6〜1.3Aの電流
値が得られ、2μm/30secの研磨速度が得られ
た。 塩化アンモニウム飽和溶液(70)+グリセリン
(30)は、電解電圧20Vでは0.4〜0.8Aの電
流値であるが、30Vの条件では0.8〜1.5Aの電
流値が得られ、10μm/30secの研磨速度が得ら
れた。 10%水酸化ナトリウム溶液では、電解電圧20,
30Vの条件で全く反応しない。
反応するが、電解電圧10〜30Vの条件で殆ど反応し
ない。 過塩素酸(7)+ブチルセロソルブ(35)+メチ
ルアルコ−ル(59)は、電解電圧20Vの条件では反
応が弱いが、30Vの条件では1.6〜1.3Aの電流
値が得られ、2μm/30secの研磨速度が得られ
た。 塩化アンモニウム飽和溶液(70)+グリセリン
(30)は、電解電圧20Vでは0.4〜0.8Aの電
流値であるが、30Vの条件では0.8〜1.5Aの電
流値が得られ、10μm/30secの研磨速度が得ら
れた。 10%水酸化ナトリウム溶液では、電解電圧20,
30Vの条件で全く反応しない。
【0024】実施例2 次に、この発明をMg合金ZK60A(JIS 420
3 MB6)に実施した場合について説明する。実施例
1と同様にして試験片を作り、同じX線回折装置を用い
て残留応力測定を行った。その結果を図3に示す。図か
らわかるように2θが30〜110°の範囲でMgの結
晶面が15種類あり、いずれも明瞭な回折線ピ−クが得
られているが、ここでは2θが大きい(104)面の1
52.7°を用いた。
3 MB6)に実施した場合について説明する。実施例
1と同様にして試験片を作り、同じX線回折装置を用い
て残留応力測定を行った。その結果を図3に示す。図か
らわかるように2θが30〜110°の範囲でMgの結
晶面が15種類あり、いずれも明瞭な回折線ピ−クが得
られているが、ここでは2θが大きい(104)面の1
52.7°を用いた。
【0025】表3に示す測定条件により、上記試験片を
用いて、X線入射角0°における回折角度を調査して得
た152.7°を用いて上記(1)式により応力定数K
を算出した結果、−7.17Kgf/mm2が得られ
た。
用いて、X線入射角0°における回折角度を調査して得
た152.7°を用いて上記(1)式により応力定数K
を算出した結果、−7.17Kgf/mm2が得られ
た。
【0026】
【表3】
【0027】そして、表面残留応力を表3に示す測定条
件により、X線回折曲線を測定し、半価幅中点法を用い
て回折角度(2θ)を求めた。この2θ−sin2Ψ線
図を表4および図4に示す。これにより、上記(2)式
を使って残留応力値σを算出したところσ=−1.2K
gf/mm2であった。
件により、X線回折曲線を測定し、半価幅中点法を用い
て回折角度(2θ)を求めた。この2θ−sin2Ψ線
図を表4および図4に示す。これにより、上記(2)式
を使って残留応力値σを算出したところσ=−1.2K
gf/mm2であった。
【0028】
【表4】
【0029】また、68.3%信頼限界を(3)式によ
り算出した結果、信頼限界値Δσ=0.5Kgf/mm
2の良好な値が得られた。
り算出した結果、信頼限界値Δσ=0.5Kgf/mm
2の良好な値が得られた。
【0030】
【発明の効果】この発明によれば、X線回折法を用いた
Mg合金の残留応力測定法を確立することができ、強度
検討などにおいてその残留応力値を利用することによ
り、Mg合金による各種製品の設計に有益である。
Mg合金の残留応力測定法を確立することができ、強度
検討などにおいてその残留応力値を利用することによ
り、Mg合金による各種製品の設計に有益である。
【図1】実施例1においてAZ80A合金のX線回折曲
線調査を行った結果のグラフで、図中のA:(101)
面、B:(103)面、C:(112)面、D:(00
4)面、E:(202)面である。
線調査を行った結果のグラフで、図中のA:(101)
面、B:(103)面、C:(112)面、D:(00
4)面、E:(202)面である。
【図2】実施例1におけるAZ80A合金の2θ−si
n2Ψ線図である。
n2Ψ線図である。
【図3】実施例2においてZK60A合金のX線回折曲
線調査を行った結果のグラフで、回折ピ−クの数字は結
晶面を示す。
線調査を行った結果のグラフで、回折ピ−クの数字は結
晶面を示す。
【図4】実施例2におけるZK60A合金の2θ−si
n2Ψ線図である。
n2Ψ線図である。
【図5】実施例1におけるAZ80A合金のX線残留応
力測定の較正試験結果を示すグラフである。
力測定の較正試験結果を示すグラフである。
【図6】この発明おいて試験片の電解研磨に用いた電解
研磨装置の説明図である。
研磨装置の説明図である。
1 試験片 2 電極 3 塩化ビニル製の円筒 4 蜜ろう 5 テ−ピング 6 電解液
Claims (3)
- 【請求項1】X線回折装置を利用し、その測定条件に、
特性X線としてCrKαを、結晶面として回折角度の大
きい面を用いてMg合金のX線回折を行うことを特徴と
するMg合金の表面部残留応力測定方法。 - 【請求項2】X線回折装置の測定条件に、特性X線とし
てCrKαを、結晶面として(202)の回折角度14
0.1度を用いて、Mg合金AZ80A(JIS420
3MB3)をX線回折して残留応力を測定することを特
徴とするMg合金の表面部残留応力測定方法。 - 【請求項3】X線回折装置の測定条件に、特性X線とし
てCrKαを、結晶面として(104)の回折角度15
2.7度を用いて、Mg合金ZK60A(JIS420
3MB6)をX線回折して残留応力を測定することを特
徴とするMg合金の表面部残留応力測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32715991A JPH05133820A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Mg合金の表面部残留応力測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32715991A JPH05133820A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Mg合金の表面部残留応力測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133820A true JPH05133820A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=18195969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32715991A Pending JPH05133820A (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Mg合金の表面部残留応力測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05133820A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100482523B1 (ko) * | 2002-08-08 | 2005-04-14 | 현대자동차주식회사 | 침탄 열처리한 합금강 표면에 존재하는 잔류오스테나이트내 잔류응력 측정방법 |
| CN1793872B (zh) | 2005-12-29 | 2010-05-05 | 哈尔滨工业大学 | 微小区域残余应力的无损检测方法 |
| CN103983386A (zh) * | 2014-05-19 | 2014-08-13 | 盐城工学院 | 基于有限元补偿系数的筒状零件表面加工应力测量方法 |
| CN104913866A (zh) * | 2015-06-17 | 2015-09-16 | 上海大学 | 辅助射线衍射法测量薄板残余应力的方法、装置和应用 |
| JP2016083696A (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-19 | 権田金属工業株式会社 | マグネシウム合金板材、マグネシウム合金板材の製造方法、マグネシウム合金製品、マグネシウム合金製品の製造方法及びマグネシウム合金最終製品 |
| KR102366284B1 (ko) * | 2020-12-28 | 2022-02-23 | 현대제철 주식회사 | 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법 |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP32715991A patent/JPH05133820A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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