(57)【要約】【課題】  鋼材の粒界破壊による靱性を、破壊靱性試験を行わずに定量的に正確に予測することができるようにする。【解決手段】  靱性予測装置２００は、旧オーステナイトの粒径（ｄ）の１／２乗（ｄ1/2）と粒界Ｐ量（Ｐ）とを用いて、粒界破壊応力σGBが表されるものとして、試験片の各微小要素における粒界破壊応力σGBを導出する。また、靱性予測装置２００は、試験片に対しＣＴＯＤ試験を行う場合に試験片の各位置に作用する作用応力の数値解を、ＦＥＭを用いて導出する。そして、靱性予測装置２００は、微小要素における粒界破壊応力と、当該微小要素に含まれる位置の作用応力とを比較した結果に基づいて、試験片を構成するマルテンサイト・セメンタイト鋼の粒界破壊による靱性を評価する指標（ＣＴＯＤ値）を導出して出力する。【選択図】  図２
2019020332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の靱性を予測する靱性予測装置であって、
前記鋼材と同じ材料で構成される試験片であって、外部から荷重が付加されることにより応力集中が発生する形状を有する試験片の応力集中想定領域に複数の微小要素を定義する微小要素定義手段と、
前記鋼材における結晶粒の粒径と、前記鋼材における結晶粒の粒界における不純物の濃度とに基づいて、前記複数の微小要素のそれぞれにおける破壊応力として、前記鋼材が前記結晶粒の粒界に沿って脆性破壊する粒界破壊が起こるときに当該鋼材に発生する応力を導出する破壊応力導出手段と、
前記試験片の応力集中が時間の経過と共に高まるように前記試験片に荷重を加えたときの前記試験片の各位置に作用する作用応力の数値解または解析解を導出する作用応力導出手段と、
前記微小要素における破壊応力と、当該微小要素に含まれる位置の作用応力とを比較した結果に基づいて、前記靱性を評価する指標を導出する指標導出手段と、を有することを特徴とする靱性予測装置。
【請求項２】
前記破壊応力導出手段は、破壊応力の予測式として、前記鋼材における結晶粒の粒径と、前記鋼材における結晶粒の粒界における不純物の濃度と、破壊応力との関係を示す予測式を用いて、前記破壊応力を導出することを特徴とする請求項１に記載の靱性予測装置。
【請求項３】
前記鋼材の結晶粒の粒径と当該粒径を有する前記結晶粒の数との関係を示す粒径分布を取得する粒径分布取得手段と、
前記鋼材の複数の結晶粒の大きさと、前記微小要素の大きさとに基づいて、前記粒径分布から抽出する粒径の数を導出するサンプリング数導出手段と、
前記サンプリング数導出手段により導出された数の粒径を前記粒径分布からランダムに抽出し、抽出した粒径のうち最大の粒径を、１つの前記微小要素に含まれる前記結晶粒の粒径として導出する粒径導出手段と、を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の靱性予測装置。
【請求項４】
前記試験片の表面に凹みが形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の靱性予測装置。
【請求項５】
前記作用応力導出手段は、前記試験片の各位置に作用する作用応力の数値解または解析解と、前記試験片の応力集中を高めることにより当該試験片において変化する形状を反映した物理量である負荷レベル量との関係を導出し、
前記指標導出手段は、前記負荷レベル量を設定する負荷レベル量設定手段と、
前記負荷レベル量の増加量を設定する負荷レベル量増加量設定手段と、
前記複数の微小要素の少なくとも何れか１つにおいて、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素おける破壊応力を上回るか否かを判定する破壊応力判定手段と、
前記複数の微小要素の少なくとも何れか１つにおいて、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素おける破壊応力を上回ることが前記破壊応力判定手段により判定されると、その時点で前記負荷レベル量設定手段により設定されている前記負荷レベル量を、前記靱性を評価する指標として出力する出力手段と、を更に有し、
前記負荷レベル量設定手段は、前記複数の微小要素の何れにおいても、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素おける破壊応力を上回らないことが前記破壊応力判定手段により判定されると、前記負荷レベル量増加量設定手段により設定された増加量だけ前記負荷レベル量の現在の設定値を増加させ、
前記負荷レベル量設定手段による前記負荷レベル量の増加と前記破壊応力判定手段による判定は、前記複数の微小要素の少なくとも何れか１つにおいて、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素おける破壊応力を上回ることが前記破壊応力判定手段により判定されるまで繰り返し行われることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の靱性予測装置。
【請求項６】
前記指標導出手段は、前記複数の微小要素の少なくとも何れか１つにおいて、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素における破壊応力を上回ることが前記破壊応力判定手段により判定されると、前記負荷レベル量の増加量が許容値以下であるか否かを判定する負荷レベル量判定手段を更に有し、
前記負荷レベル量設定手段は、前記複数の微小要素の少なくとも何れか１つにおいて、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素おける破壊応力を上回ることが前記負荷レベル量判定手段により判定されると、当該判定の直前に増加させた前記負荷レベル量を下回り、且つ、当該増加させる前の前記負荷レベル量を上回るように前記負荷レベル量の現在の設定値を減少させ、
前記負荷レベル量増加量設定手段は、前記複数の微小要素の少なくとも何れか１つにおいて、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素おける破壊応力を上回ることが前記負荷レベル量判定手段により判定されると、前記負荷レベル量の増加量を現在の設定値よりも減少させ、
前記出力手段は、前記負荷レベル量の増加量が許容値以下であることが前記負荷レベル量判定手段により判定されると、その時点で前記負荷レベル量設定手段により設定されている前記負荷レベル量を、前記靱性を評価する指標として出力し、
前記破壊応力判定手段による判定と、前記負荷レベル量判定手段による判定と、前記負荷レベル量設定手段による前記負荷レベル量の減少と、前記負荷レベル量増加量設定手段による前記負荷レベル量の増加量の減少は、前記前記負荷レベル量の増加量が許容値以下であることが前記負荷レベル量判定手段により判定されるまで繰り返し行われることを特徴とする請求項５に記載の靱性予測装置。
【請求項７】
前記試験片の表面に凹みが形成されており、
前記負荷レベル量は、前記凹みの所定の位置における開口量であることを特徴とする請求項５または６に記載の靱性予測装置。
【請求項８】
前記鋼材は、マルテンサイト・セメンタイト鋼、ベイナイト・セメンタイト鋼、マルテンサイト鋼、ベイナイト鋼、オーステナイト鋼、またはフェライト鋼であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の靱性予測装置。
【請求項９】
鋼材の靱性を予測する靱性予測方法であって、
前記鋼材と同じ材料で構成される試験片であって、外部から荷重が付加されることにより応力集中が発生する形状を有する試験片の応力集中想定領域に複数の微小要素を定義する微小要素定義工程と、
前記鋼材における結晶粒の粒径と、前記鋼材における結晶粒の粒界における不純物の濃度とに基づいて、前記複数の微小要素のそれぞれにおける破壊応力として、前記鋼材が前記結晶粒の粒界に沿って脆性破壊する粒界破壊が起こるときに当該鋼材に発生する応力を導出する破壊応力導出工程と、
前記試験片の応力集中が時間の経過と共に高まるように前記試験片に荷重を加えたときの前記試験片の各位置に作用する作用応力の数値解または解析解を導出する作用応力導出工程と、
前記微小要素における破壊応力と、当該微小要素に含まれる位置の作用応力とを比較した結果に基づいて、前記靱性を評価する指標を導出する指標導出工程と、を有することを特徴とする靱性予測方法。
【請求項１０】
請求項１〜８の何れか１項に記載の靱性予測装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、靱性予測装置、靱性予測方法、およびプログラムに関し、特に、鋼材の靱性を予測するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高い靱性を有する鋼材を開発することが求められている。そこで、ミクロ組織と靱性との関係を明らかにした上で、靱性を向上できるミクロ組織を有する鋼材を開発することが望まれる。このような観点から、非特許文献１には、フェライト・セメンタイト鋼について、ミクロ組織から靱性を予測する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】柴沼  一樹  外４名、「フェライト鋼へき開破壊靱性予測モデルの構築」、鉄と鋼、Vol.l99, (2013), No.１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、脆性破壊の形態としては、破壊起点物質を起点とする破壊（へき開破壊）の他に、（破壊起点物質の割れに起因せずに）母相の粒界が分離し、母相の粒界に沿って破壊が進展する粒界破壊がある。しかしながら、非特許文献１に記載の技術では、へき開破壊の検討しかなされていない。このため、非特許文献１に記載の技術では、鋼材の粒界破壊による靱性を定量的に評価することができない。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、鋼材の粒界破壊による靱性を、破壊靱性試験を行わずに定量的に正確に予測することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の靱性予測装置は、鋼材の靱性を予測する靱性予測装置であって、前記鋼材と同じ材料で構成される試験片であって、外部から荷重が付加されることにより応力集中が発生する形状を有する試験片の応力集中想定領域に複数の微小要素を定義する微小要素定義手段と、前記鋼材における結晶粒の粒径と、前記鋼材における結晶粒の粒界における不純物の濃度とに基づいて、前記複数の微小要素のそれぞれにおける破壊応力として、前記鋼材が前記結晶粒の粒界に沿って脆性破壊する粒界破壊が起こるときに当該鋼材に発生する応力を導出する破壊応力導出手段と、前記試験片の応力集中が時間の経過と共に高まるように前記試験片に荷重を加えたときの前記試験片の各位置に作用する作用応力の数値解または解析解を導出する作用応力導出手段と、前記微小要素における破壊応力と、当該微小要素に含まれる位置の作用応力とを比較した結果に基づいて、前記靱性を評価する指標を導出する指標導出手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の靱性予測方法は、鋼材の靱性を予測する靱性予測方法であって、前記鋼材と同じ材料で構成される試験片であって、外部から荷重が付加されることにより応力集中が発生する形状を有する試験片の応力集中想定領域に複数の微小要素を定義する微小要素定義工程と、前記鋼材における結晶粒の粒径と、前記鋼材における結晶粒の粒界における不純物の濃度とに基づいて、前記複数の微小要素のそれぞれにおける破壊応力として、前記鋼材が前記結晶粒の粒界に沿って脆性破壊する粒界破壊が起こるときに当該鋼材に発生する応力を導出する破壊応力導出工程と、前記試験片の応力集中が時間の経過と共に高まるように前記試験片に荷重を加えたときの前記試験片の各位置に作用する作用応力の数値解または解析解を導出する作用応力導出工程と、前記微小要素における破壊応力と、当該微小要素に含まれる位置の作用応力とを比較した結果に基づいて、前記靱性を評価する指標を導出する指標導出工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のプログラムは、前記靱性予測装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、鋼材の粒界破壊による靱性を、破壊靱性試験を行わずに定量的に正確に予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、粒界破壊のメカニズムの一例を概念的に示す図である。
【図２】図２は、靱性予測装置の機能的な構成の第１の例を示す図である。
【図３−１】図３−１は、靱性予測方法の第１の例を説明するフローチャートである。
【図３−２】図３−２は、図３−１に続くフローチャートである。
【図４】図４は、試験片における複数の微小要素の一例を概念的に示す図である。
【図５】図５は、旧オーステナイトの粒径および粒界Ｐ量と、粒界破壊応力との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
まず、靱性の予測対象の鋼材の一例について説明する。
本実施形態では、靱性の予測対象の鋼材としてマルテンサイト・セメンタイト鋼を例に挙げて説明する。ここで、マルテンサイト・セメンタイト鋼は、母相（マトリックス）としてマルテンサイトを含む。
【００１３】
図１は、マルテンサイト・セメンタイト鋼における破壊のメカニズムの一例を概念的に示す図である。図１に示す例では、母相の粒界の領域１０１で粒界破壊が生じていることを示す。また、領域１０１の傍らに付している矢印線は、粒界破壊が進展する方向を示す。このように粒界破壊は、母相の粒界が分離し、粒界に沿って進展する。また、マルテンサイト・セメンタイト鋼には、セメンタイト１０２が存在するが、本実施形態では、セメンタイト１０２の存在に起因するへき開破壊は起こらずに粒界破壊が起こるものとして説明を行う。旧オーステナイト粒の粒径が大きかったり、母相の粒界に偏在するＰ（リン）の量が多かったりすると、（セメンタイト１０２の割れに起因せずに）母相の粒界が分離し、粒界破壊が起きる。
【００１４】
次に、靱性を予測する際に使用するマルテンサイト・セメンタイト鋼の試験片について説明する。マルテンサイト・セメンタイト鋼の試験片は、当該試験片に対し外部から荷重が付加されることにより、当該試験片の内部の一部の領域に応力集中が生じる形状を有する。本実施形態では、直方体のマルテンサイト・セメンタイト鋼の表面に、疲労き裂を１箇所導入したものを、マルテンサイト・セメンタイト鋼の試験片とする場合を例に挙げて説明する。尚、前述した応力集中が生じる形状を有していれば、マルテンサイト・セメンタイト鋼の試験片の形状は、このような形状に限定されない。例えば、疲労き裂以外の凹みとして、Ｖ字状のノッチや、一定の曲率半径を有するノッチをマルテンサイト・セメンタイト鋼の表面に形成してもよい。また、以下の説明では、マルテンサイト・セメンタイト鋼の試験片を必要に応じて解析用試験片と略称する。また、以下の説明において、応力は引張応力を指す。
【００１５】
図２は、靱性予測装置２００の機能的な構成の一例を示す図である。図３−１および図３−２は、靱性予測装置２００による靱性予測方法の一例を説明するフローチャートである。靱性予測装置２００のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、および各種のインターフェースを有する情報処理装置や専用のハードウェアを用いることにより実現することができる。以下に、図３−１および図３−２のフローチャートに従って、靱性予測装置２００が有する機能の一例を説明する。
【００１６】
図３−１のステップＳ３０１において、試験片情報取得部２０１は、試験片情報を取得する。試験片情報には、解析用試験片の寸法および形状の情報が含まれる。この他、試験片情報には、解析用試験片の破壊応力や作用応力を導出する際に使用する変数であって、靱性予測装置２００に予め入力しておく必要がある変数の値が含まれる。試験片情報の取得形態として、例えば、外部装置からの受信、靱性予測装置２００の外部の記憶媒体からの読み出し、および、靱性予測装置２００のユーザインターフェースに対する入力操作の少なくとも何れか１つを採用することができる。尚、以下に示す各処理部における、試験片情報以外の画像やデータの取得形態として、試験片情報の取得形態と同様の取得形態を採用することができる。
【００１７】
次に、ステップＳ３０２において、微小要素定義部２０２は、解析用試験片の応力集中想定領域の座標を設定し、解析用試験片の応力集中想定領域に、複数の微小要素の座標を設定することにより、解析用試験片の応力集中想定領域に複数の微小要素を定義する。尚、後述するように微小要素の単位で解析用試験片の破壊応力が導出される（ステップＳ３０８〜Ｓ３１０を参照）。また、本明細書において設定とは、靱性予測装置２００が有する記憶媒体（レジスタやＲＡＭ等）への記憶を指すものとする。
【００１８】
図４は、解析用試験片における複数の微小要素の一例を概念的に示す図である。解析用試験片４０１の応力集中想定領域４０２は、解析用試験片４０１に荷重が付加された場合に応力集中が起こる領域（即ち、破壊が発生し得る領域）として想定される領域である。図４では、解析用試験片４０１の領域のうち、疲労き裂４０３の先端（ｘ軸の正の方向の端）の近傍の立方体の領域を解析用試験片４０１の応力集中想定領域４０２とする場合を例に挙げて示す。解析用試験片４０１の応力集中想定領域４０２に、それぞれが立方体の複数の微小要素が設定される。図４において、解析用試験片４０１の応力集中想定領域４０２に示される１つ１つの立方体がそれぞれ（１つの）微小要素を示す。また、図４では、それぞれの微小要素において破壊応力が異なることを、濃度に差をつけることにより表現している。破壊応力が異なることは、ミクロ組織が異なることに対応する。ここで、解析用試験片４０１に荷重が付加された場合に発生する応力が一定と見なせる領域が、（１つの）微小要素として予め定められる。具体的に説明すると、例えば、数個のミクロ組織（旧オーステナイト粒）が１つの微小要素に含まれるような大きさが、１つの微小要素の大きさとして予め定められる。より具体的には、本実施形態では、一辺の長さが５０［μｍ］の立方体を１つの微小要素とする。
【００１９】
次に、ステップＳ３０３において、粒径分布取得部２０３は、旧オーステナイトの画像を取得する。本実施形態では、解析用試験片と同じ製造条件で製造された（同じ成分の）マルテンサイト・セメンタイト鋼を用意し、当該マルテンサイト・セメンタイト鋼の観察面をピクリン酸飽和水溶液で腐食して旧オーステナイト粒界を選択的に現出させる。このように旧オーステナイト粒界が現出した観察面を測定面として電子顕微鏡により当該測定面の画像を、旧オーステナイトの画像として得る。本実施形態では、ＳＥＭを用いて旧オーステナイトの画像を得る。このとき、十分な数の旧オーステナイトが旧オーステナイトの画像に含まれるようにする。粒径分布取得部２０３は、旧オーステナイトの画像として、複数の視野で撮影された複数の画像を得るのが好ましい。
【００２０】
次に、ステップＳ３０４において、粒径分布取得部２０３は、ステップＳ３０３で取得した旧オーステナイトの画像に基づいて、旧オーステナイトの粒径分布を導出する。本実施形態では、旧オーステナイトの画像から特定される旧オーステナイトの（領域の）円相当径（直径）を旧オーステナイトの粒径とする。粒径分布取得部２０３は、旧オーステナイトの画像から、旧オーステナイトの組として複数（例えば、少なくとも２０個）の旧オーステナイトからなる組を抽出する。そして、粒径分布取得部２０３は、抽出した組に含まれる各旧オーステナイトの粒径を画像処理により導出し、導出した粒径の平均値を旧オーステナイトの粒径とする。粒径分布取得部２０３は、このような旧オーステナイトの粒径の導出を、抽出する旧オーステナイトを異ならせて行う。そして、粒径分布取得部２０３は、旧オーステナイトの粒径分布（粒径と、当該粒径を有する旧オーステナイトの数との関係）を確率密度関数として導出する。
【００２１】
次に、ステップＳ３０５において、サンプリング数導出部２０４は、旧オーステナイトの粒径のサンプリング数を導出する。前述したように本実施形態では、ステップＳ３０４において、旧オーステナイトの粒径を円相当径とし、旧オーステナイトの画像から抽出した旧オーステナイトの組に含まれる各旧オーステナイトの粒径の平均値を旧オーステナイトの粒径とする。そして、このような旧オーステナイトの粒径を複数導出する。サンプリング数導出部２０４は、これら複数の旧オーステナイトの粒径の平均値を直径とする球の体積を導出する。そして、サンプリング数導出部２０４は、１つの微小要素と、前記球との体積比（１つの微小要素の体積に対する、前記球の体積の比）を導出する。サンプリング数導出部２０４は、この体積比に基づいて、旧オーステナイトの粒径のサンプリング数を導出する。本実施形態では、サンプリング数導出部２０４は、この体積比の小数点以下を切り捨てた数を、旧オーステナイトの粒径のサンプリング数として導出する。ただし、サンプリング数導出部２０４は、この体積比に基づいて、旧オーステナイトの粒径のサンプリング数を導出していれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、この体積比の小数点以下を切り上げても四捨五入してもよい。
【００２２】
次に、ステップＳ３０６において、粒界不純物量取得部２０５は、母相の粒界に存在する不純物の濃度［ａｔ．％］を取得する。本実施形態では、母相の粒界に存在する不純物の濃度としてＰの濃度［ａｔ．％］を取得する。以下の説明では、母相の粒界に存在するＰの濃度を必要に応じて粒界Ｐ量と称する。粒界Ｐ量の測定では、母相の粒界近傍の数原子相の情報をとることと、大気とマルテンサイト・セメンタイト鋼との相互作用により、母相の粒界の濃度が変化しないこととが重要である。そこで、本実施形態では、真空中でその場破断させたマルテンサイト・セメンタイト鋼のサンプルにおける粒界Ｐ量を、オージェ電子分光法により測定する。オージェ電子分光法では、マルテンサイト・セメンタイト鋼を真空中かつ低温で破壊させて現出させた母相の粒界破面にＸ線または電子線を照射することにより放出されるオージェ電子の速度（運動エネルギー）を分析することで、母相の粒界表面に局所的に存在しているＰの濃度を測定する。尚、オージェ電子分光法自体は、公知の手法である。このようにして、粒界不純物量取得部２０５は、粒界Ｐ量の測定値を取得することができる。
【００２３】
また、粒界不純物量取得部２０５は、以下のようにして粒界Ｐ量を導出してもよい。
粒界Ｐ量は、Ｐの添加量［ｍａｓｓ％］および焼戻し温度に依存する。そこで、Ｐの添加量および焼戻し温度を異ならせて複数のマルテンサイト・セメンタイト鋼を作製する。そして、これら複数のマルテンサイト・セメンタイト鋼のそれぞれについて、前述したオージェ電子分光法を用いて粒界Ｐ量を測定する。そして、粒界Ｐ量と、当該粒界Ｐ量が得られたマルテンサイト・セメンタイト鋼の製造条件（成分）との関係を示す情報を作成して記憶する。粒界Ｐ量と、当該粒界Ｐ量が得られたマルテンサイト・セメンタイト鋼の製造条件（成分）との関係を示す情報として、例えば、粒界Ｐ量と、当該粒界Ｐ量が得られたマルテンサイト・セメンタイト鋼の製造条件（成分）とを相互に関連付けて記憶するテーブルを用いることができる。また、粒界Ｐ量と、当該粒界Ｐ量が得られたマルテンサイト・セメンタイト鋼の製造条件（成分）との関係を示す情報として、当該関係を示す関係式を作成してもよい。粒界不純物量取得部２０５は、粒界Ｐ量と、当該粒界Ｐ量が得られたマルテンサイト・セメンタイト鋼の製造条件（成分）との関係を示す情報が記憶された記憶媒体（例えばデータベース）から、解析用試験片の製造条件（成分）に対応する粒界Ｐ量を読み出す。粒界不純物量取得部２０５は、このようにしても、粒界Ｐ量の測定値を取得することができる。
【００２４】
次に、ステップＳ３０７において、微小要素設定部２０６は、ステップＳ３０２で定義された複数の微小要素のうち、この処理（ステップＳ３０７）において未選択の微小要素を１つ選択する。尚、図３−１に示すように、ステップＳ３０７の処理は、複数の微小要素の数だけ繰り返し実行される。
【００２５】
次に、ステップＳ３０８において、粒径導出部２０７は、ステップＳ３０４で導出された旧オーステナイトの粒径分布（に含まれる粒径）から、ステップＳ３０５で導出されたサンプリング数の粒径をランダムに抽出する。
次に、ステップＳ３０９において、粒径導出部２０７は、ステップＳ３０８で抽出された粒径のうち最大の粒径を、ステップＳ３０７で選択された微小要素における旧オーステナイトの代表粒径として導出する。
【００２６】
次に、ステップＳ３１０において、粒界破壊応力導出部２０８は、ステップＳ３０６で取得された粒界Ｐ量と、ステップＳ３０９で導出された旧オーステナイトの代表粒径とに基づいて、粒界破壊による破壊強度を導出する。以下の説明では、粒界破壊による破壊強度を、必要に応じて粒界破壊応力と称する。粒界破壊は、マルテンサイト・セメンタイト鋼の何れかの場所での作用応力が粒界破壊応力に達したときに発生する。
【００２７】
本実施形態では、ステップＳ３０６で取得された粒界Ｐ量をＰ［ａｔ．％］、ステップＳ３０９で導出された旧オーステナイトの代表粒径をｄ［ｍｍ］とし、以下の（１）式により、粒界破壊応力σGB［ＭＰａ］を導出する。
σGB＝４８．５ｄ-1/2−５０．７Ｐ＋１８４８  ・・・（１）
【００２８】
（１）式は、解析用試験片と同じ鋼種のマルテンサイト・セメンタイト鋼に対する、粒界Ｐ量の測定値、旧オーステナイトの代表粒径の測定値、および粒界破壊応力の数値解析値を用いた回帰分析の結果から得られるものである。
本発明者らは、粒界破壊応力を定式化するため、粒界破壊応力に及ぼす旧オーステナイトの粒径および粒界Ｐ量の影響を調査した。焼入れ温度によって旧オーステナイトの粒径を調整し、Ｐの添加量および焼戻し温度によって粒界Ｐ量を調整することができる。このようにして或る鋼種のマルテンサイト・セメンタイト鋼について複数の試験片を作製した。ここでは、マルテンサイト・セメンタイト鋼の試験片として、解析用試験片と同一のもの（直方体のマルテンサイト・セメンタイト鋼の表面に、疲労き裂を１箇所導入したもの）を採用した。
【００２９】
そして、それぞれの試験片に対しシャルピー試験を行い、ｖＴｒｓ（脆性−延性遷移温度）を測定した。ｖＴｒｓは、延性破面率（または脆性破面率）が５０［％］になる試験片（ここではマルテンサイト・セメンタイト鋼）の温度である。尚、延性破面率（脆性破面率）は、試験片の破面の全面積に対する延性破面（脆性破面）の面積の割合（を百分率で表記したもの）を指す。
【００３０】
また、それぞれの試験片に対し、旧オーステナイトの粒径と、粒界Ｐ量を測定した。
旧オーステナイトの粒径は、ステップＳ３０４で説明したのと同様に方法で測定した。即ち、まず、旧オーステナイトの画像から特定される旧オーステナイトの（領域の）円相当径（直径）を旧オーステナイトの粒径とする。旧オーステナイトの画像から、旧オーステナイトの組として複数（例えば、少なくとも２０個）の旧オーステナイトからなる組を抽出する。そして、抽出した組に含まれる各旧オーステナイトの粒径を画像処理により導出し、導出した粒径の平均値を旧オーステナイトの粒径とする。
【００３１】
また、粒界Ｐ量は、ステップＳ３０６で説明したのと同様の方法で測定した。即ち、真空中でその場破断させたマルテンサイト・セメンタイト鋼のサンプルにおける粒界Ｐ量を、オージェ電子分光法により測定する。
尚、各試験片の脆性破壊は、全て粒界破壊であった。
【００３２】
また、試験片に対してシャルピー試験を行った場合に各時間ステップにおいて試験片の各位置に作用する作用応力をＦＥＭ（Finite Element Method）により導出することを、それぞれの試験片に対して実施した。ＦＥＭの計算に際しては、各時間ステップにおいて試験片に加える荷重の情報と、試験片の形状の情報と、試験片の材料特性の情報とを用いる。尚、材料特性に含まれる降伏応力として、室温における静的な降伏応力を、温度がｖＴｒｓの試験片に対するシャルピー試験で得られる歪み速度に換算した降伏応力を与えた。また、ＦＥＭの計算に際しては、試験片の温度の情報も与える。降伏応力は、負の温度依存性を有するため、ここでは、粒界破壊する（試験片の）上限温度の代表的な指標として、各試験片のｖＴｒｓを採用した。そして、ＦＥＭの計算に際し、試験片の温度がｖＴｒｓのときの試験片における作用応力の最大値が、粒界破壊応力に相当すると仮定した。尚、試験片の温度がｖＴｒｓのときの試験片における作用応力の最大値は、試験片の機械的特性に関わらず、試験片の降伏応力の２．３倍であった。
【００３３】
以上のようにして、或るｖＴｒｓを有する試験片について、旧オーステナイトの粒径と、粒界Ｐ量と、粒界破壊応力の組が得られる。複数の試験片について以上の測定および数値解析（ここではＦＥＭの計算）を行うことにより、旧オーステナイトの粒径と、粒界Ｐ量と、粒界破壊応力の組を複数得た。これにより、旧オーステナイトの粒径および粒界Ｐ量と、粒界破壊応力との関係が得られる。図５は、旧オーステナイトの粒径および粒界Ｐ量と、粒界破壊応力との関係の一例を示す図である。具体的に図５（ａ）は、旧オーステナイトの粒径と、粒界破壊応力との関係との関係の一例を示し、図５（ｂ）は、粒界Ｐ量と、粒界破壊応力との関係の一例を示す。
【００３４】
図５（ａ）において、「Ｐフリー」とは、Ｐを添加していない試験片に対する値であることを示す。図５（ａ）および図５（ｂ）において、１００ｐｐｍ、２３０ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、９０ｐｐｍ、４５０ｐｐｍは、それぞれ、Ｐの添加量［ｍａｓｓ％］を示す。予測値は、図５（ａ）および図５（ｂ）に対するプロットに対して回帰分析を行った結果を示す。また、図５（ａ）のプロットの傍らに示す温度は、焼入れ温度を示す。また、図５（ｂ）のプロットの傍らに示す温度は、焼戻し温度を示す。また、図５（ｂ）のプロットの傍らに示す「Ａｓ  Ｑ．」は、焼戻しをしていないこと（焼戻し温度が０［℃］）であることを示す。
【００３５】
図５（ａ）に示す結果から、粒界破壊応力σGBは、旧オーステナイトの代表粒径ｄの１／２乗に比例するものとして、その係数（（１）式の４８．５）を回帰分析により導出した後、この係数の傾きを有する直線を、Ｐの添加量が１００ｐｐｍ、焼入れ温度が１２００［℃］の値（図５（ａ）の黒塗りの四角形の値）に合うように移動させることにより、図５（ａ）に示す予測値を得た。
【００３６】
また、図５（ｂ）に示す結果から、粒界破壊応力σGBは、粒界Ｐ量（Ｐ）の−１倍（＝−Ｐ）に比例するものとして、その係数（（１）式の−５０．７）を回帰分析により導出した後、この係数の傾きを有する直線を、Ｐの添加量が９０ｐｐｍ、焼戻し温度が５５０［℃］の値（図５（ａ）の黒塗りの四角形の値）に合うように移動させることにより、図５（ｂ）に示す予測値を得た。
そして、ここでは、Ｐの添加量が９０ｐｐｍ、焼戻し温度が５５０［℃］のマルテンサイト・セメンタイト鋼を基準とし、図５（ｂ）に示す予測値の切片の値である１８４８と、図５（ａ）に示す予測値の傾き（４８．５）と、図５（ｂ）に示す予測値の傾き（−５０．７）とから、（１）式を得た。
【００３７】
粒界破壊応力導出部２０８は、ステップＳ３０６で取得された粒界Ｐ量と、ステップＳ３０９で導出された旧オーステナイトの代表粒径とに基づいて、以上のようにして得られる（１）式の計算を行って、粒界破壊応力σGBを導出する。
【００３８】
尚、前述したように、粒界破壊する（試験片の）上限温度の代表的な指標として各試験片のｖＴｒｓを採用すると共に、Ｐの添加量、焼入れ温度、および焼戻し温度を異ならせた複数の試験片に対する旧オーステナイトの粒径、粒界Ｐ量、および粒界破壊応力を用いて回帰分析を行って（１）式を求めた。従って、（１）式は、粒界破壊する上限温度、旧オーステナイトの粒径、および粒界Ｐ量が平均的なマルテンサイト・セメンタイト鋼に対する粒界破壊応力σGBの予測式であると言える。
【００３９】
また、（１）式は、粒界破壊応力σGBの予測式の具体例を示しているものであり、粒界破壊応力σGBの予測式は、（１）式に限定されるものではない。例えば、シャルピー試験に替えてＣＴＯＤ試験を行った結果を用いて粒界破壊応力σGBの予測式を作成してもよい。粒界破壊応力σGBが、旧オーステナイトの代表粒径（ｄ）と正の相関を有し、粒界Ｐ量（Ｐ）と負の相関を有するように、粒界破壊応力σGBの予測式を作成することができる。ただし、本発明者らの知見によると、粒界破壊応力σGBの予測式は、旧オーステナイトの代表粒径（ｄ）の１／２乗（ｄ1/2）および粒界Ｐ量（Ｐ）の関数、即ち、以下の（２）式で表されるようにするのが好ましい。
σGB＝ｆ（ｄ1/2，Ｐ）  ・・・（２）
また、粒界破壊応力σGBの予測式は、鋼種ごとに作成するのが好ましい。
【００４０】
図３−１の説明に戻り、ステップＳ３１１において、結晶方位導出部２０９は、３つの＜１００＞方向（ａ軸、ｂ軸、ｃ軸）をランダムに定義する。
次に、ステップＳ３１２において、結晶方位導出部２０９は、ステップＳ３１１で定義した３つの＜１００＞方向（ａ軸、ｂ軸、ｃ軸）のうち、疲労き裂４０３が開口する方向であるｙ軸の方向に最も近い方向（軸）を特定し、特定した方向（軸）とｙ軸とのなす角度を、ステップＳ３０７で選択された微小要素の結晶方位として導出する。
【００４１】
ステップＳ３０８〜Ｓ３１０の処理とステップＳ３１１〜Ｓ３１２の処理の処理順は順不同である。図３−１に示すようにして、ステップＳ３０８〜Ｓ３１０の処理とステップＳ３１１〜Ｓ３１２の処理を並列に行わずに、ステップＳ３０８〜Ｓ３１０の処理とステップＳ３１１〜Ｓ３１２の処理のうち、一方を先に、他方を後に行ってもよい。
【００４２】
以上のようにしてステップＳ３１０およびＳ３１２の処理が終わると、ステップＳ３１３に進む。ステップＳ３１３に進むと、破壊応力導出終了判定部２１０は、ステップＳ３０２で定義された複数の微小要素の全てがステップＳ３０７で選択されたか否かを判定する。この判定の結果、ステップＳ３０２で定義された複数の微小要素の全てがステップＳ３０７で選択されていなければ、ステップＳ３０７に戻る。そして、ステップＳ３０２で定義された複数の微小要素の全てについて、破壊応力と結晶方位が導出されるまで、ステップＳ３０７〜Ｓ３１３の処理が繰り返し行われる。
【００４３】
以上のようにしてステップＳ３０２で定義された複数の微小要素の全てについて、破壊応力と結晶方位が導出されると、図３−２のステップＳ３１４に進む。ステップＳ３１４に進むと、試験結果取得部２１１は、引張試験の結果を取得する。引張試験に際しては、解析用試験片と同じ製造条件で製造された（同じ成分の）マルテンサイト・セメンタイト鋼を用いて引張試験用試験片を製作する。尚、引張試験用試験片は、これまでに説明した解析用試験片（直方体のマルテンサイト・セメンタイト鋼の表面に、疲労き裂を１箇所導入したもの）とは異なるものである。
【００４４】
そして、引張試験用試験片に対して引張試験を行い、真応力−真ひずみ曲線を作成する。引張試験の結果には、真応力−真ひずみ曲線の情報を含める。具体的に、真応力−真ひずみ曲線の情報には、真応力−真ひずみ曲線の各点の情報と、降伏応力と、塑性ひずみ量とを含める。
引張試験の結果の取得形態として、例えば、外部装置からの受信、靱性予測装置２００の外部の記憶媒体からの読み出し、および、靱性予測装置２００のユーザインターフェースに対する入力操作の少なくとも何れか１つを採用することができる。
【００４５】
次に、ステップＳ３１５において、作用応力導出部２１２は、解析用試験片に形成された疲労き裂が時間の経過と共に開口するように（即ち、解析用試験片の応力集中が時間の経過と共に高まるように）解析用試験片に荷重を付加したときの解析用試験片の各位置に作用する作用応力の数値解または解析解を導出する。尚、このとき解析用試験片に加える荷重は時間の経過と共に大きくなるようにする。
【００４６】
本実施形態では、作用応力導出部２１２は、解析用試験片に対してＣＴＯＤ試験を行った場合に各時間ステップにおいて解析用試験片の各位置に作用する作用応力を、ＦＥＭにより導出し、導出した作用応力を、ステップＳ３１２で導出された結晶方位の方向の作用応力に変換する。この作用応力の導出に際し、作用応力導出部２１２は、各時間ステップにおいて解析用試験片に加える荷重の情報と、解析用試験片の形状の情報と、解析用試験片の材料特性の情報とを用いる。解析用試験片の材料特性は、ステップＳ３１４で取得した引張試験の結果から得られる。各時間ステップにおいて解析用試験片に加える荷重の情報と、解析用試験片の形状の情報は、ステップＳ２０１で取得される試験片情報に含まれる。荷重が大きくなると、解析用試験片のき裂開口量が大きくなる。き裂開口量とは、き裂の所定の位置における開口量であり、本実施形態では、き裂の先端における開口量（所謂ＣＴＯＤ値）である。
【００４７】
作用応力導出部２１２は、各時間ステップにおいて、き裂開口量と、解析用試験片の各位置に作用する作用応力とを導出することを、解析用試験片が脆性破壊すると判定するまで繰り返し行うことにより、き裂開口量と作用応力との関係を導出することができる。尚、ＦＥＭでは、メッシュの単位で作用応力が導出される（即ち、メッシュの節点上の作用応力が導出される）。従って、解析用試験片の全ての位置の作用応力は導出されない。よって、作用応力導出部２１２は、メッシュの単位で導出した作用応力を用いて補間処理を行うことにより、解析用試験片の全ての位置の作用応力を導出する。尚、ＦＥＭによる作用応力の数値解を導出する方法は、公知の技術で実現することができるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００４８】
次に、ステップＳ３１６において、き裂開口量設定部２１３は、き裂開口量の初期値を取得して設定する。き裂開口量の取得形態として、例えば、外部装置からの受信、靱性予測装置２００の外部の記憶媒体からの読み出し、および、靱性予測装置２００のユーザインターフェースに対する入力操作の少なくとも何れか１つを採用することができる。
【００４９】
次に、ステップＳ３１７において、き裂開口量設定部２１３は、き裂開口量の増加量の初期値を取得して設定する。き裂開口量の増加量の取得形態は、例えば、ステップＳ３１６で説明したき裂開口量の取得形態と同じである。
次に、ステップＳ３１８において、破壊有無判定部２１４は、き裂開口量設定部２１３により設定されたき裂開口量の現在の設定値に対応する、解析用試験片の全ての位置の作用応力を、ステップＳ３１５で導出された、き裂開口量と作用応力との関係から取得する。
次に、ステップＳ３１８において、破壊有無判定部２１４は、ステップＳ３１０で導出された、各微小要素における粒界破壊応力と、ステップＳ３１８で取得された作用応力のうち、当該微小要素に含まれる位置の作用応力とを比較する。そして、破壊有無判定部２１４は、複数の微小要素の少なくとも何れか１つにおいて、当該微小要素に含まれる位置の作用応力（の一部または全部）が、当該微小要素おける粒界破壊応力を上回るか否かを判定する。
【００５０】
この判定の結果、複数の微小要素の何れにおいても、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素における粒界破壊応力を上回らない場合、ステップＳ３２０に進む。ステップＳ３２０に進むと、き裂開口量設定部２１３は、き裂開口量の現在の設定値に、き裂開口量の増加量の現在の設定値だけ増加させた値を、き裂開口量の新たな設定値とする。そして、ステップＳ３１８に戻り、複数の微小要素の少なくとも何れか１つにおいて、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素における破壊応力を上回ると判定されるまで、ステップＳ３１８〜Ｓ３２０の処理を繰り返し行う。
【００５１】
ステップＳ３１８において、複数の微小要素の少なくとも何れか１つにおいて、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素おける破壊応力を上回ると判定されると、ステップＳ３２１に進む。ステップＳ３２１に進むと、破壊有無判定部２１４は、き裂開口量の増加量の現在の設定値が許容値以下であるか否かを判定する。この判定の結果、き裂開口量の増加量の設定値が許容値以下でない場合には、ステップＳ３２２に進む。
【００５２】
ステップＳ３２２に進むと、き裂開口量設定部２１３は、き裂開口量の現在の設定値から、き裂開口量の増加量の現在の設定値の半分の量を減少させた値を、き裂開口量の新たな設定値とする。
次に、ステップＳ３２３において、き裂開口量設定部２１３は、き裂開口量の増加量の現在の設定値の半分の量を、き裂開口量の増加量の新たな設定値とする。そして、ステップＳ３１８に戻り、き裂開口量の増加量の現在の設定値が許容値以下になるまで、ステップＳ３１８〜Ｓ３２３の処理を繰り返し行う。
【００５３】
ステップＳ３２１において、き裂開口量の増加量の現在の設定値が許容値以下になると判定されると、ステップＳ３２４に進む。ステップＳ３２４に進むと、出力部２１５は、き裂開口量の現在の設定値を出力する。本実施形態では、作用応力導出部２１２は、試験片に対してＣＴＯＤ試験を行った場合に各時間ステップにおいて試験片の各位置に作用する作用応力の導出を行う。従って、出力部２１５により出力される、き裂開口量の現在の設定値は、ＣＴＯＤ値に対応する。き裂開口量の現在の設定値の出力形態としては、例えば、コンピュータディスプレイへの表示、靱性予測装置２００の内部または外部の記憶媒体への記憶、および外部装置への送信の少なくとも何れか１つを採用することができる。そして、図３−２のフローチャートによる処理を終了する。
【００５４】
ここで、ステップＳ３０８〜Ｓ３１２に示すように、試験片のミクロ組織は、図３−１および図３−２のフローチャートを実行する度に異なる。従って、同一の試験片について、図３−１および図３−２のフローチャートを複数回実行することにより、ＣＴＯＤ試験を実際に実施しなくても、ＣＴＯＤ試験を複数回実施するのと同様に、靱性（ＣＴＯＤ値）のばらつきを導出することができる。また、このようにして得られた靱性のばらつきを累積分布として評価することで確率的な評価を行うことができる。
【００５５】
（まとめ）
以上のように本実施形態では、旧オーステナイトの粒径（ｄ）の１／２乗（ｄ1/2）と粒界Ｐ量（Ｐ）とを用いて、粒界破壊応力σGBが表されるものとして、試験片の各微小要素における粒界破壊応力σGBを導出する。また、試験片に対しＣＴＯＤ試験を行う場合に試験片の各位置に作用する作用応力の数値解を、ＦＥＭを用いて導出する。そして、微小要素における粒界破壊応力と、当該微小要素に含まれる位置の作用応力とを比較した結果に基づいて、試験片を構成するマルテンサイト・セメンタイト鋼の粒界破壊による靱性を評価する指標（ＣＴＯＤ値）を導出して出力する。従って、マルテンサイト・セメンタイト鋼の粒界破壊による靱性を、破壊靱性試験を行わずに正確に予測することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、複数の微小要素における破壊応力のなかに、当該微小要素に含まれる位置の作用応力を上回る破壊応力が少なくとも１つある場合、き裂開口量の増加量を減少させて、微小要素における破壊応力と、当該微小要素に含まれる位置の作用応力とを比較する。従って、き裂開口量の増加量を細かく設定し、単調に増加させる場合に比べ、計算時間を短くすることができる。
【００５７】
（変形例）
＜変形例１＞
本実施形態では、粒界破壊応力σGBの予測式が、旧オーステナイトの代表粒径（ｄ）の１／２乗（ｄ1/2）および粒界Ｐ量（Ｐ）の関数である場合を例に挙げて説明した（（２）式を参照）。しかしながら、旧オーステナイトの代表粒径（ｄ）および粒界Ｐ量（Ｐ）以外の変数を粒界破壊応力σGBの予測式に含めてもよい。
【００５８】
＜変形例２＞
本実施形態では、試験片に対しＣＴＯＤ試験を行う場合に試験片の各位置に作用する作用応力の数値解を、ＦＥＭを用いて導出する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、試験片に形成された疲労き裂が時間の経過と共に開口するように（即ち、疲労き裂の応力集中が時間の経過と共に高まるように）、試験片に荷重を付加したときの試験片の各位置に作用する作用応力の数値解または解析解を導出していれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ＣＴＯＤ試験に代えて、シャルピー試験を適用してもよい。また、ＦＥＭに代えて、境界要素法等の数値解析を用いてもよいし、応力拡大係数の解析解または数値解を用いてもよい。
【００５９】
＜変形例３＞
前述したように、複数の微小要素の少なくとも何れか１つにおいて、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素おける破壊応力を上回る場合、き裂開口量の増加量を減少させて、微小要素における破壊応力と、当該微小要素に含まれる位置の作用応力とを比較すれば、計算時間を短くすることができるので好ましい。しかしながら、き裂開口量の増加量を細かく設定し、単調に増加させるようにしてもよい。このようにする場合、複数の微小要素の少なくとも何れか１つにおいて、当該微小要素に含まれる位置の作用応力が、当該微小要素おける破壊応力を上回ることが破壊有無判定部２１４により判定された時点で、出力部２１５は、き裂開口量の現在の設定値を出力する。
【００６０】
＜変形例４＞
本実施形態では、靱性の予測対象がマルテンサイト・セメンタイト鋼である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、靱性の予測対象は、粒界破壊が起こり得る鋼材であれば、マルテンサイト・セメンタイト鋼に限定されない。例えば、ベイナイト・セメンタイト鋼、マルテンサイト鋼（単相鋼）、ベイナイト鋼（単相鋼）、オーステナイト鋼、フェライト鋼であってもよい。
【００６１】
このように焼入れ組織がある鋼材であっても焼入れ組織がない鋼材であっても、本実施形態を適用することができる。そこで、例えば、以下のようにして粒径分布を得ることができる。
まず、ナイタール腐食で鋼材の組織を確認し、焼入れ組織の有無を確認する。
フェライト鋼のように、焼入れ組織がない場合、ナイタール腐食で現出した粒界の画像を取得し（ステップＳ３０３）、取得した画像において、結晶粒の大きさから粒径を導出することを複数の結晶粒について行い、粒径分布を導出する（ステップＳ３０４）。
【００６２】
一方、ベイナイト・セメンタイト鋼、マルテンサイト鋼、ベイナイト鋼、オーステナイト鋼のように焼入れ組織がある場合、粒界破壊が起こる旧オーステナイトの粒界をドデシル腐食にて優先的に現出させ、旧オーステナイトの画像を取得し（ステップＳ３０３）、取得した画像において、旧オーステナイトの粒径を導出することを複数の旧オーステナイトについて行い、粒径分布を導出する（ステップＳ３０４）。
【００６３】
また、鋼材が複相組織鋼である場合には、例えば、ＥＢＳＤ法等の、相の特定と粒径の計測とを併せて行うことができる手法を用いて、各相の分率と粒径分布とを測定する。そして、各相の分率に応じて、複数の相の何れか１つの相を選択し、選択した相について、粒径分布の導出（ステップＳ３０４）、サンプリング数の導出（ステップＳ３０５）を行い、粒界破壊応力の導出（ステップＳ３０８〜Ｓ３１０）を行う。
【００６４】
粒界破壊応力の導出に際しては、図５を参照しながら説明したのと同様にして、複数の試験片について、結晶粒の粒径の測定、不純物の濃度の測定、および数値解析による粒界破壊応力の計算を行った結果を用いて、これらの関係を、粒界破壊が起こる粒界における粒界破壊応力の予測式として予め求めておく。鋼材によって、（１）式の右辺の変数（ｄ、Ｐ）に対するべき指数および係数と、定数とが変わり得る。また、Ｐ以外の不純物の濃度を用いる場合には、（１）式のＰは、当該不純物の濃度［ａｔ．％］になる。この予測式には、結晶粒の代表粒径と、結晶粒の粒界に存在する不純物の濃度とが変数として含まれる。マルテンサイト・セメンタイト鋼以外の鋼材であっても、例えば、＜変形例１＞で説明したように、粒界破壊応力σGBの予測式が、例えば、結晶粒の代表粒径（ｄ）の１／２乗（ｄ1/2）および不純物の濃度の関数の関数となるようにすることができる（（２）式を参照）。また、＜変形例１＞で説明したように、これら以外の変数が、粒界破壊応力の予測式に含まれていてもよい。
【００６５】
［その他の変形形態］
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００６６】
（請求項との関係）
以下に、請求項の記載と実施形態の記載との関係の一例を説明する。請求項の記載が実施形態の記載に限定されないことは、変形例等において説明した通りである。
微小要素定義手段は、例えば、微小要素定義部２０２を用いることにより実現される。
破壊応力導出手段は、例えば、粒界破壊応力導出部２０８を用いることにより実現される。破壊応力導出手段により導出される粒界破壊応力は、例えば、粒界破壊応力σGBに対応する。
作用応力導出手段は、例えば、作用応力導出部２１２を用いることにより実現される。
指標導出手段は、例えば、き裂開口量設定部２１３、破壊有無判定部２１４、および出力部２１５を用いることにより実現される。靱性を評価する指標は、例えば、ＣＴＯＤ値を用いることにより実現される。
破壊応力の予測式は、例えば、（１）式、（２）式に対応する。
粒径分布取得手段は、例えば、粒径分布取得部２０３を用いることにより実現される。
サンプリング数導出手段は、例えば、サンプリング数導出部２０４を用いることにより実現される。
粒径導出手段は、例えば、粒径導出部２０７を用いることにより実現される。
負荷レベル量設定手段は、例えば、き裂開口量設定部２１３を用いることにより実現される（ステップＳ３１６、Ｓ３２０、Ｓ３２２も参照のこと）。試験片の応力集中を高めることにより当該試験片において変化する形状を反映した物理量である負荷レベル量は、例えば、き裂開口量に対応する。尚、請求項５における負荷レベル量設定手段の記載は、例えば、ステップＳ３１６、Ｓ３２０に対応し、請求項６における負荷レベル量設定手段の記載は、例えば、ステップＳ３２２に対応する。具体的に、請求項６の、当該判定の直前に増加させた前記負荷レベル量は、例えば、繰り返し行われるステップＳ３２０のうち、ステップＳ３２１でＮＯと判定される直前に行われたステップＳ３２０で増加されたき裂開口量に対応し、当該増加させる前の前記負荷レベル量は、例えば、当該ステップＳ３２０での増加前のき裂開口量に対応する。
負荷レベル量増加量設定手段は、例えば、き裂開口量設定部２１３を用いることにより実現される（ステップＳ３１７、Ｓ３２３も参照のこと）。尚、請求項６における負荷レベル量増加量設定手段の記載は、例えば、ステップＳ３１７に対応し（変形例４も参照のこと）、請求項６における負荷レベル量増加量設定手段の記載は、例えば、ステップＳ３２３に対応する。
破壊応力判定手段は、例えば、破壊有無判定部２１４を用いることにより実現される（ステップＳ３１８も参照のこと）。
出力手段は、例えば、出力部２１５を用いることにより実現される（変形例４等も参照のこと）。
負荷レベル量判定手段は、例えば、破壊有無判定部２１４を用いることにより実現される（ステップＳ３２１も参照のこと）。
【符号の説明】
【００６７】
２００：靱性予測装置、２０１：試験片情報取得部、２０２：微小要素定義部、２０３：粒径分布取得部、２０４：サンプリング数導出部、２０５：粒界不純物量取得部、２０６：微小要素設定部、２０７：粒径導出部、２０８：粒界破壊応力導出部、２０９：結晶方位導出部、２１０：破壊応力導出終了判定部、２１１：試験結果取得部、２１２：作用応力導出部、２１３：き裂開口量設定部、２１４：破壊有無判定部、２１５：出力部、４０１：試験片、４０２：応力集中想定領域、４０３：疲労き裂
【図１】
2019020332.tif 000003
【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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