(57)【要約】【課題】機械的な評価を必要とせず、簡易な方法によって、金属組織の迅速・的確な解析を実現することのできる、金属組織の解析方法を提供すること。【解決手段】金属組織の解析方法であって、金属素材の表面を研磨する工程と、研磨された金属素材の研磨面を金属顕微鏡で観察し、その観察された像の濃淡から、黒鉛の濃度とほぼ同濃度の疑黒鉛群Ａを検出する工程と、レーザ変位計によって研磨された金属素材の研磨面の高低を測定し、低い研磨面からなる低研磨面群Ｌを検出する工程と、疑黒鉛群Ａと低研磨面群Ｌとが一致する部分を黒鉛として特定する工程とを備える。これにより、機械的な評価を必要とせず、簡易な方法によって、金属組織から黒鉛を検出することができ、迅速・的確な解析を実現することができる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属素材の表面を研磨する工程、
研磨された金属素材の研磨面を顕微鏡で観察し、その観察された像の濃淡から、黒鉛の濃度とほぼ同濃度の濃度群を検出する工程、
研磨された金属素材の研磨面の高低を測定し、低い研磨面からなる低研磨面群を検出する工程、
前記濃度群と前記低研磨面群とが一致する部分を特定する工程
を備えることを特徴とする、金属組織の解析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属組織の解析方法、詳しくは、金属の検査工程などに適用される金属組織の解析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属は、同一成分であっても、組織（結晶粒の大きさ、形状、結合状態の種類）の相違に起因して、その特性（物性）が大きく変化するため、従来より、金属の検査工程などにおいては、金属組織の解析がなされている。
【０００３】
金属組織の解析は、たとえば、図３に示すように、解析対象となる金属素材を、切断・研磨して、鏡面仕上げすることにより測定試料を調製し、もしくは、それをエッチング処理して組織判別をしやすくした測定試料を調製し（Ｓ１）、次いで、この測定試料を、金属顕微鏡で観察し（Ｓ２）、得られる観察像をコンピュータに入力し、画像解析装置を用いて、その観察像の濃淡により各組織の面積および形状を定量化するようにしている（Ｓ３）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記の方法では、金属顕微鏡で観察した観察像の濃淡により各組織を判別しているため、組織中において、互いに濃度が近似する各組織を判別することが困難で、より具体的には、この方法によると、黒鉛と非金属介在物との濃度がよく近似しているので、これらを判別することが困難である。
【０００５】
そのため、このような金属組織の解析のみでは材料特性の判断ができないため、機械的な評価（材料試験）が必要となり、工数がかかり、多大な手間を要している。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、機械的な評価を必要とせず、簡易な方法によって、金属組織の迅速・的確な解析を実現することのできる、金属組織の解析方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、金属組織の解析方法であって、金属素材の表面を研磨する工程、研磨された金属素材の研磨面を顕微鏡で観察し、その観察された像の濃淡から、黒鉛の濃度とほぼ同濃度の濃度群を検出する工程、研磨された金属素材の研磨面の高低を測定し、低い研磨面からなる低研磨面群を検出する工程、前記濃度群と前記低研磨面群とが一致する部分を特定する工程を備えることを特徴としている。
【０００８】
この方法によると、金属素材の表面を研磨した後、研磨された金属素材の研磨面を顕微鏡で観察し、その観察された像の濃淡から、黒鉛の濃度とほぼ同濃度の濃度群を検出する。この工程においては、黒鉛の濃度とほぼ同濃度の濃度群を検知することで、観察された像の金属組織から、黒鉛と、黒鉛の濃度とほぼ同濃度の非金属介在物とを判別することができる。また、研磨された金属素材の研磨面の高低を測定し、低い研磨面からなる低研磨面群を検出する。この工程においては、研磨により、軟質の黒鉛が低く、硬質の非金属介在物が高くなっているので、低い研磨面からなる低研磨面群を検出することで、非金属介在物から黒鉛を判別することができる。そして、濃度群と低研磨面群とが一致する部分を特定することで、金属組織から黒鉛を判別することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の金属組織の解析方法の各工程の一例が示されているフロー図である。次に、図１を参照して、この方法について詳述する。
【００１０】
この方法では、まず、金属素材の表面を研磨して、組織解析用の試料を製作する（Ｓ１１）。
【００１１】
この方法において、解析対象となる金属素材は、黒鉛を含む鉄鋼材料であれば、炭素鋼、合金鋼、鋳鉄鋼など、特に限定されないが、たとえば、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄などの黒鉛を多く含む鋳鉄が挙げられる。
【００１２】
また、組織解析用の試料の製作方法としては、たとえば、解析対象となる金属素材を、所定の大きさに切断して樹脂に埋め込んだ状態として、これを樹脂と共に切断した後、表面をサンドペーパーなどで研磨して鏡面仕上げを行なうようにする。なお、このような試料を、エッチング処理して、より組織判別をし易く調製してもよい。
【００１３】
次いで、この方法では、研磨された金属素材の研磨面を顕微鏡で観察し、その観察された像の濃淡から、黒鉛の濃度とほぼ同濃度の濃度群を検出する（Ｓ１２）。
【００１４】
顕微鏡としては、通常、倒立型金属顕微鏡などの金属顕微鏡（光学顕微鏡）が用いられる。そして、このように顕微鏡により観察された画像をコンピュータに入力し、画像解析装置を用いて、その研磨面の像の濃淡により、各組織の面積および形状を定量化する。図２（ａ）には、このような画像処理がなされた金属素材（部品：ナックル、材質：ＦＣＤ４５０、倍率：４００倍）の表面の一例が示されている。図２（ａ）に示すように、この画像処理によれば、研磨された試料の鉄基地Ｂ中において、黒鉛と非金属介在物とが、ともに黒っぽいほぼ同濃度の疑黒鉛群Ａとして分散されている状態が検出される。
【００１５】
また、この方法では、上記した画像処理とともに、研磨された金属素材の研磨面の高低を測定し、低い研磨面からなる低研磨面群を検出する（Ｓ１３）。
【００１６】
研磨面の高低を測定するには、特に制限されないが、たとえば、レーザフォーカス変位計、超高精度レーザ変位計および高精度レーザＣＣＤ変位計などの公知の非接触方式のレーザ変位計が用いられる。図２（ｂ）には、このようなレーザ変位計によって測定された波形データの一例が示されている。図２（ｂ）に示すように、この波形データによれば、試料の平滑な面Ｆ（すなわち、研磨された試料の鉄基地Ｂとなる部分）と、その平滑な面Ｆから凹む低い研磨面である低研磨面群Ｌと、その平滑な面Ｆから突出する高い研磨面である高研磨面群Ｈとが検出される。
【００１７】
次に、上記した画像処理によって検出された濃淡とレーザ変位計によって検出された金属表面の高低から金属組織を解析する（Ｓ１４）。より具体的には、顕微鏡の画像処理により検出された疑黒鉛群Ａと、レーザ変位計により検出された低研磨面群Ｌとが一致する部分を、黒鉛として特定する。
【００１８】
すなわち、金属素材中に存在する黒鉛は、金属素材の鉄基地Ｂよりも軟質であるため、研磨工程によって鏡面仕上げを行なうと、レーザ変位計によって、金属素材の鉄基地Ｂよりも低い低研磨面群Ｌとして検出される。一方、金属素材中に存在する硬質な非金属介在物は、その金属素材の鉄基地Ｂよりも高い高研磨面群Ｈとして検出される。
【００１９】
このようなことから、画像処理によって検出された疑黒鉛群Ａにおいて、レーザ変位計の測定による低研磨面群Ｌと一致した部分の疑黒鉛群Ａは、黒鉛Ａ１と判別することができる。一方、画像処理によって検出された疑黒鉛群Ａにおいて、レーザ変位計の測定による高研磨面群Ｈと一致した部分の疑黒鉛群Ａは、硬質な非金属介在物Ａ２と判別することができる。
【００２０】
たとえば、顕微鏡のみによる金属組織の解析では、観察像の濃淡のみにより各組織を判別しなければならないため、組織中において、互いに濃度が近似する各組織を判別することが困難であり、この方法によると、上記したように、黒鉛と非金属介在物との濃度がよく近似しているので、これらを判別することが困難である。そのため、このような金属組織の解析のみでは材料特性の判断ができないため、従来では、機械的な評価（引張り試験・硬さ試験・疲労試験などの材料試験）が必要となり、工数がかかり、多大な手間を要していた。
【００２１】
しかし、上記した方法では、まず、金属素材の表面を研磨した後、研磨された金属素材の研磨面を顕微鏡で観察して、黒鉛の濃度とほぼ同濃度の疑黒鉛群Ａを検知することで、観察された像の金属組織から、黒鉛と、黒鉛の濃度とほぼ同濃度の非金属介在物とを判別し、また、研磨された金属素材の研磨面の高低をレーザ変位計で測定し、低研磨面群Ｌを検出することで、高研磨面群Ｈとして検出される硬質の非金属介在物Ａ２から軟質の黒鉛Ａ１を判別することができる。
【００２２】
その結果、この方法によれば、試料中の黒鉛と、非金属介在物とを判別できるため、従来多大な工数および手間を必要としていた機械的評価を不要として、簡易な方法によって金属組織から黒鉛を検出することができ、迅速・的確な解析を実現することができる。そのため、この方法は、生産ラインにおける金属素材の検査工程などにおいて好適に用いることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、機械的な評価を必要とせず、簡易な方法によって、金属組織から黒鉛を検出することができ、迅速・的確な解析を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属組織の一解析方法の工程図である。
【００２４】
【図２】図１に示す金属組織の解析方法において、データの解析方法（マッチング方法）を示す図であって、
（ａ）は、試料表面の金属顕微鏡の画像処理像を示し、
（ｂ）は、試料表面のレーザ変位計の波形データを示す図である。
【００２５】
【図３】従来の金属組織の解析方法の工程図である。
【００２６】
【符号の説明】
Ａ　　疑黒鉛群
Ａ１　黒鉛
Ａ２　非金属介在物
Ｌ　　低研磨面群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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