(57)【要約】【課題】試料の表面状態によらず、高精度に金属材料を評価することができる金属材料の評価方法を提供する。【解決手段】実施形態の金属材料の評価方法は、第１の金属材料を使用して、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差と、寿命消費率との関係を求める第１の工程と、第１の金属材料と同質の第２の金属材料について、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を求める第２の工程と、第１の工程で求められた関係に第２の工程で求められた格子歪差をあてはめ、第２の金属材料の寿命消費率を推定する第３の工程と、を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属材料を使用して、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差と、寿命消費率または変形量との関係を求める第１の工程と、
前記第１の金属材料と同質の第２の金属材料について、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を求める第２の工程と、
前記第１の工程で求められた関係に前記第２の工程で求められた格子歪差をあてはめ、前記第２の金属材料の寿命消費率または変形量を推定する第３の工程と、
を有する金属材料の評価方法。
【請求項２】
第１の金属材料および第２の金属材料の母相が面心立方構造を有する請求項１記載の金属材料の評価方法。
【請求項３】
金属材料における小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を求める第１の工程と、
前記第１の工程で求められた格子歪差を基準値と比較する第２の工程と、
前記第２の工程による基準値との比較により寿命消費率または変形量を評価する第３の工程と、
を有する金属材料の評価方法。
【請求項４】
前記金属材料の母相が面心立方構造を有する請求項３記載の金属材料の評価方法。
【請求項５】
前記寿命消費率がクリープ寿命消費率であり、前記変形量がクリープ変形量である請求項１乃至４のいずれか１項記載の金属材料の評価方法。
【請求項６】
前記大結晶粒を区分する粒径の下限値と、前記小結晶粒を区分する粒径の上限値とが連続していない請求項１乃至５のいずれか１項記載の金属材料の評価方法。
【請求項７】
前記小結晶粒と前記大結晶粒との格子歪差は、
前記小結晶粒と前記大結晶粒とを含み、複数の測定点が設定された測定領域において、各測定点について、その測定点の結晶方位とこれに隣接する測定点の結晶方位との結晶方位差を平均して平均結晶方位差を求める工程と、
これらの平均結晶方位差のうち、その測定点が前記小結晶粒に含まれるものを平均して前記小結晶粒についての平均結晶方位差を求めるとともに、その測定点が前記大結晶粒に含まれるものを平均して前記大結晶粒についての平均結晶方位差を求める工程と、
前記小結晶粒についての平均結晶方位差と前記大結晶粒についての平均結晶方位差との差を求める工程と、
を経て求められる請求項１乃至６のいずれか１項記載の金属材料の評価方法。
【請求項８】
前記結晶方位は、後方散乱電子回折を用いて求められる請求項７記載の金属材料の評価方法。
【請求項９】
第１の金属材料を使用して求められ、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差と、寿命消費率または変形量との関係を記憶する記憶部と、
前記第１の金属材料と同質の第２の金属材料における小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を、前記記憶部に記憶された関係にあてはめ、前記第２の金属材料の寿命消費率または変形量を推定する推定部と、
を有する金属材料の評価装置。
【請求項１０】
金属材料における小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を取得する計測部と、
基準値を記憶する記憶部と、
前記格子歪差を前記基準値と比較する比較部と、
を有する金属材料の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、金属材料の評価方法および評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属材料の寿命消費率等の評価において、結晶粒内の格子歪が使用されている。具体的には、まず、第１の金属材料を使用して、結晶粒内の格子歪と寿命消費率等との関係を求める。別途、第２の金属材料について、結晶粒内の格子歪を測定する。そして、上記関係に第２の金属材料の格子歪をあてはめ、第２の金属材料の寿命消費率等を求める。
【０００３】
格子歪は、以下のようにして求めることができる。まず、ＥＢＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ−Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ：後方散乱電子回折像）法により、測定領域内に設定された多数の測定点における結晶方位を測定する。
【０００４】
このようにして求められた多数の結晶方位を解析して格子歪を求める。解析方法として、ＫＡＭ（Ｋａｒｎｅｌ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）、ＧＡＭ（Ｇｒａｉｎ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）、ＩＱ（Ｉｍａｇｅ  Ｑｕａｌｉｔｙ）等が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３９２２号公報
【特許文献２】特開２００５−１０６４８６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１５４８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＥＢＳＰ法で計測される結晶方位は、試料の表面状態の影響を受けやすい。具体的には、試料の準備において表面の研磨が行われるが、このような研磨により試料の表面に歪が発生しやすい。このような表面に発生した歪により、結晶方位の測定結果が変化しやすい。
【０００７】
格子歪は、結晶方位を使用して求められることからその変化の影響を受けやすい。また、従来の評価方法は、基本的に結晶方位を使用して求められる格子歪をそのまま寿命消費率等の評価に関係づけることからその変化の影響を受けやすい。具体的には、第１の金属材料について求められる格子歪が変化しやすい。結果として、格子歪と寿命消費率との関係が変化しやすい。また、第２の金属材料について求められる格子歪が変化しやすい。結果として、上記関係にあてはめたときの結果が変化しやすい。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、試料の表面状態によらず、高精度に金属材料を評価することができる金属材料の評価方法および評価装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の金属材料の評価方法は、第１の金属材料を使用して、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差と、寿命消費率との関係を求める第１の工程と、第１の金属材料と同質の第２の金属材料について、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を求める第２の工程と、第１の工程で求められた関係に第２の工程で求められた格子歪差をあてはめ、第２の金属材料の寿命消費率を推定する第３の工程と、を有する。
また、実施形態の金属材料の評価装置は、第１の金属材料を使用して求められ、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差と、寿命消費率または変形量との関係を記憶する記憶部と、前記第１の金属材料と同質の第２の金属材料における小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を、前記記憶部に記憶された関係にあてはめ、前記第２の金属材料の寿命消費率または変形量を推定する推定部と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
実施形態の金属材料の評価方法および評価装置によれば、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を使用することにより、試料の表面状態によらず、高精度に金属材料を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ＫＡＭの算出方法を説明する図である。
【図２】第３の実施形態の評価装置を示した図である。
【図３】第４の実施形態の評価装置を示した図である。
【図４】クリープ試験用の試験片を示した図である。
【図５】実施例１の平均ＫＡＭ（小結晶粒、大結晶粒）とクリープ寿命消費率との関係を示した図である。
【図６】実施例１の平均ＫＡＭ差とクリープ寿命消費率との関係を示した図である。
【図７】比較例１の平均ＫＡＭとクリープ寿命消費率との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
本実施形態の金属材料の評価方法は、第１の金属材料を使用して、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差と、寿命消費率または変形量との関係を求める第１の工程と、第１の金属材料と同質の第２の金属材料について、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を求める第２の工程と、第１の工程で求められた関係に第２の工程で求められた格子歪差をあてはめ、第２の金属材料の寿命消費率または変形量を推定する第３の工程と、を有する。
【００１４】
本実施形態では、寿命消費率または変形量の推定に小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を使用する。これにより、試料の表面状態によらず、第２の金属材料の寿命消費率または変形量を高精度に推定することができる。寿命消費率としては、例えば、クリープにおける寿命消費率（クリープ寿命消費率）が挙げられる。変形量としては、例えば、クリープにおける変形量（クリープ変形量）が挙げられる。
【００１５】
小結晶粒と大結晶粒との格子歪差は、寿命消費率または変形量に応じて徐々に減少または増加するように変化することから、これらの推定に使用することができる。また、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差は、第１の金属材料、第２の金属材料の表面状態により変化しないことから、高精度に推定を行うことができる。具体的には、第１の金属材料、第２の金属材料の表面に研磨に起因した歪が導入されたり、あるいはＥＢＳＰ法による評価装置に起因したノイズが加算されても、それらはＥＢＳＰ法によって評価される格子歪において小結晶粒および大結晶粒の両者に同様に作用することからこれらの差は変化しない。従って、高精度に推定を行うことができる。
【００１６】
＜第１の工程＞
第１の工程では、第１の金属材料を使用して、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差と、寿命消費率または変形量との関係を求める。
【００１７】
第１の金属材料として、例えば、タービン等の高温機器に使用される金属材料が挙げられる。具体的には、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、耐熱鋼、ニッケル基耐熱超合金等が挙げられる。第１の金属材料としては、通常、寿命消費率または変形量が異なる複数のものが使用される。寿命消費率、変形量の調整は、処理条件の変更により行うことができる。
【００１８】
格子歪差は、小結晶粒の格子歪と大結晶粒の格子歪との差として求めることができる。各結晶粒の格子歪は、結晶方位を使用して求めることができる。結晶方位は、ＥＢＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ−Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ：後方散乱電子回折像）法により求めることができる。
【００１９】
通常、結晶方位は、ＯＩＭ（ＯＲＩＥＮＴＡＴＩＯＮ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＹ）を使用して求めることができる。ＯＩＭによれば、測定領域内に設定された多数の測定点の結晶方位を求めることができる。測定点間の距離（ステップサイズ）は数μｍ以下であることが多く、測定点の個数は測定領域によるが数万〜数百万になる。
【００２０】
格子歪差は、例えば、このような結晶方位から求められるＫａｒｎｅｌ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ（ＫＡＭ）またはＧｒａｉｎ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｍｉｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ（ＧＡＭ）を使用して求めることができる。
【００２１】
ＫＡＭを使用する場合、以下のようにして格子歪差を求めることができる。
まず、小結晶粒と大結晶粒とを含み、複数の測定点が設定された測定領域において、各測定点について、その測定点の結晶方位とこれに隣接する測定点の結晶方位との結晶方位差を平均して平均結晶方位差を求める。これらの平均結晶方位差のうち、その測定点が小結晶粒に含まれるものを平均して小結晶粒についての平均結晶方位差を求めるとともに、その測定点が大結晶粒に含まれるものを平均して大結晶粒についての平均結晶方位差を求める。そして、小結晶粒についての平均結晶方位差と大結晶粒についての平均結晶方位差との差を求める。ここで、各測定点についての平均結晶方位差がＫＡＭに相当する。また、小結晶粒についての平均結晶方位差と大結晶粒についての平均結晶方位差との差が格子歪差に相当する。
【００２２】
以下、ＫＡＭについて具体的に説明する。
【００２３】
まず、図１に示すように、測定領域に分析区画１０を設定する。ここで、測定領域は、小結晶粒および大結晶粒を含むものである。なお、個々の区画は、人為的に定められるものであり、測定領域を正六角形で区分するものである。個々の区画は、測定点に相当するものである。
【００２４】
次に、分析区画１０と、その周囲に隣接する第１の区画１１Ａ〜１１Ｆのそれぞれとについて、結晶方位差を求める。例えば、結晶方位差は、それぞれ、２．１°、３５．８°、３４．５°、１．１°、１．６°、１．８°となる。
【００２５】
これらの結晶方位差については、閾値を超えるものを粒界に属するものとして削除する。例えば、閾値を５°とした場合、２．１°、１．１°、１．６°、１．８°が有効値となる。
【００２６】
ＫＡＭは、このような有効値を平均して求められる。具体的には、（２．１°＋１．１°＋１．６°＋１．８°）／４＝１．６５となる。
【００２７】
なお、分析精度を向上させるべく、第１の区画１１のみならず、第２の区画１２（１２Ａ、１２Ｂ）、第３の区画（図示せず）との結晶方位差を利用してＫＡＭを求めることもできる。
【００２８】
ＫＡＭを使用する場合、小結晶粒についての平均結晶方位差は、上記ＫＡＭのうち、その測定点が小結晶粒に含まれるものを平均化して求めることができる。以下、このようにして求められるものを小結晶粒についての平均ＫＡＭと記す。同様に、大結晶粒についての平均結晶方位差は、上記ＫＡＭのうち、その測定点が大結晶粒に含まれるものを平均化して求めることができる。以下、このようにして求められるものを大結晶粒についての平均ＫＡＭと記す。
【００２９】
また、小結晶粒についての平均結晶方位差と大結晶粒についての平均結晶方位差との差は、小結晶粒についての平均ＫＡＭと大結晶粒についての平均ＫＡＭとの差（平均ＫＡＭ差）として求めることができる。すなわち、小結晶粒についての平均ＫＡＭと大結晶粒についての平均ＫＡＭとの差（平均ＫＡＭ差）が格子歪差となる。
【００３０】
一方、ＧＡＭを使用する場合、以下のようにして格子歪差を求めることができる。
まず、小結晶粒と大結晶粒とを含み、複数の測定点が設定された測定領域において、小結晶粒に含まれる隣接する測定点間の結晶方位差を平均して小結晶粒についての平均結晶方位差を求めるとともに、大結晶粒に含まれる隣接する測定点間の結晶方位差を平均して大結晶粒についての平均結晶方位差を求める。そして、小結晶粒についての平均結晶方位差と大結晶粒についての平均結晶方位差との差を求める。
【００３１】
ここで、小結晶粒についての平均結晶方位差が小結晶粒についてのＧＡＭに相当し、大結晶粒についての平均結晶方位差が大結晶粒についてのＧＡＭに相当する。そして、小結晶粒についての平均結晶方位差と大結晶粒についての平均結晶方位差との差は、小結晶粒についてのＧＡＭと大結晶粒についてのＧＡＭの差として求めることができる。すなわち、小結晶粒についてのＧＡＭと大結晶粒についてのＧＡＭの差が格子歪差となる。
【００３２】
なお、格子歪差は、必ずしもＫＡＭまたはＧＡＭを使用して求められる必要はない。例えば、Ｉｍａｇｅ  Ｑｕａｌｉｔｙ（ＩＱ）等を使用して求められてもよい。
【００３３】
小結晶粒、大結晶粒は、粒径を基準に分類されることが好ましい。すなわち、粒径が基準値以下であるものを小結晶粒とし、基準値を超えるものを大結晶粒とすることが好ましい。個々の金属材料により粒径分布が異なることから、基準値は個々の金属材料に応じて適宜設定することが好ましい。なお、粒径は、結晶粒と同一の面積を有する円の直径とする。
【００３４】
結晶粒は、小結晶粒、中結晶粒、大結晶粒の３種類に分類することが好ましい。大結晶粒を区分する粒径の下限値と、小結晶粒を区分する粒径の上限値とを連続させず、間に中結晶粒を設けることで、大結晶粒と小結晶粒との格子歪差がより明瞭となる。
【００３５】
小結晶粒、中結晶粒、大結晶粒を区分する粒径は、大結晶粒と小結晶粒との格子歪差がより明瞭となる閾値を試行錯誤的に探索しても良いが、小結晶粒の合計面積、中結晶粒の合計面積、大結晶粒の合計面積が互いに等しくなるように設定しても良い。これにより、より簡便に高精度に寿命消費率または変形量を推定することができる。
【００３６】
＜第２の工程＞
第２の工程では、第１の金属材料と同質の第２の金属材料について、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を求める。
【００３７】
第２の金属材料としては、第１の金属材料と同質のものが用いられる。このようなものとしては、例えば、タービン等の高温機器に用いられる金属材料が挙げられる。具体的には、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、耐熱鋼、ニッケル基耐熱超合金等が挙げられる。
【００３８】
第２の金属材料としては、例えば、タービン等の高温機器から切り出されたものが使用される。鍛造や圧延で作られた一般的な耐熱金属材料であれば、切り出すサイズは数ｍｍ×数ｍｍ程度で十分であり、測定領域は１ｍｍ×１ｍｍ程度で十分である。測定領域が小さすぎると、含まれる結晶粒の個数が少なくなるために測定結果のばらつきが大きくなる。
【００３９】
格子歪差は、第１の工程と同様にして求めることができる。例えば、ＥＢＳＰにより結晶方位を求めた後、小結晶粒についての平均結晶方位差および大結晶粒についての平均結晶方位差を求め、これら小結晶粒についての平均結晶方位差と大結晶粒についての平均結晶方位差との差を求める。
【００４０】
格子歪差を求めるにあたっては、ＫＡＭ、ＧＡＭを使用することができる。第１の工程でＫＡＭを使用した場合、第２の工程でもＫＡＭを使用することが好ましい。また、第１の工程でＧＡＭを使用した場合、第２の工程でもＧＡＭを使用することが好ましい。なお、格子歪差を求めるにあたってはＩＱ等を使用してもよい。
【００４１】
＜第３の工程＞
第３の工程では、第１の工程で求められた関係に、第２の工程で求められた格子歪差をあてはめる。第１の工程で求められた関係には、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差と、寿命消費率または変形量との関係が示されていることから、第２の工程で求めた小結晶粒と大結晶粒との格子歪差をあてはめることにより、第２の金属材料の寿命消費率または変形量を推定することができる。
【００４２】
本実施形態によれば、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を利用することにより、高精度に寿命消費率または変形量を評価することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
本実施形態の金属材料の評価方法は、金属材料における小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を求める第１の工程と、この第１の工程で求められた格子歪差を基準値と比較する第２の工程と、第２の工程による基準値との比較により寿命消費率または変形量を評価する第３の工程と、を有する。
【００４４】
本実施形態では、金属材料における小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を求めて、この格子歪差を基準値と比較する。すなわち、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差は、寿命消費率または変形量に応じて徐々に減少または増加するように変化する。このため、これを基準値と比較することにより、寿命消費率または変形量を評価することができる。すなわち、第１の実施形態のように厳密な関係を作成する必要がなくなり、寿命消費率または変形量を容易かつ迅速に評価することができる。
【００４５】
＜第１の工程＞
第１の工程は、金属材料における小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を求める。小結晶粒と大結晶粒との格子歪差は、第１の実施形態における小結晶粒と大結晶粒との格子歪差と同様にして求めることができる。
【００４６】
＜第２の工程＞
第２の工程は、第１の工程で求められた格子歪差を基準値と比較する。基準値は、実験結果、過去の経験等により適宜決定することができる。基準値としては、例えば、０が挙げられる。すなわち、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差がなくなるときを基準値とすることができる。
【００４７】
通常、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差は、寿命消費率または変形量の変化に応じて、徐々に減少または増加するように変化する。また、通常、この格子歪差は、寿命の後期の領域または一定の変形量を超えた領域において、その値が正から負へと、または負から正へと入れ替わる。
【００４８】
このため、基準値を０に設定することにより、基準値に達したときには、寿命の後期に入っているあるいは前記一定の変形量を超えているとみなすことができる。従って、第１の実施形態のように厳密な関係を作成する必要がなくなり、寿命消費率または変形量を容易かつ迅速に評価することができる。
【００４９】
本実施形態によれば、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を基準値と比較することにより、寿命消費率または変形量を容易かつ迅速に評価することができる。
【００５０】
（第３の実施形態）
図２は、本実施形態の金属材料の評価装置２０を示したものである。本実施形態の評価装置２０は、記憶部２１、推定部２２を有する。本実施形態の評価装置２０は、第１の実施形態の評価方法を実施するために好適に使用される。
【００５１】
記憶部２１は、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差と、寿命消費率または変形量との関係を記憶する。上記関係は、第１の金属材料を使用して求められる。記憶部２１は、例えば、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶装置からなる。
【００５２】
推定部２２は、第１の金属材料と同質の第２の金属材料における小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を、記憶部２１に記憶された関係にあてはめ、第２の金属材料の寿命消費率または変形量を推定する。
【００５３】
記憶部２１、推定部２２には、例えば、計測部２３が接続される。
【００５４】
計測部２３は、例えば、第１の金属材料を使用して、小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を取得する。この格子歪差は、その寿命消費率または変形量とともに記憶部２１に送られる。そして、これらは記憶部２１に記憶される関係の構築に使用される。
【００５５】
また、計測部２３は、第２の金属材料における小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を取得する。この格子歪差は、推定部２２に送られ、記憶部２１に記憶された関係にあてはめられる。これにより、第２の金属材料の寿命消費率または変形量が推定される。
【００５６】
推定部２２には、例えば、入力部２４、表示部２５が接続される。入力部２４は、指示またはデータを入力するために設けられる。入力部２４は、キーボード等の入力装置からなる。表示部２５は、推定部２２における推定結果等を表示する。表示部２５は、各種の表示装置からなる。
【００５７】
本実施形態によれば、第１の実施形態の評価方法を実施することができ、高精度に寿命消費率または変形量を評価することができる。
【００５８】
（第４の実施形態）
図３は、本実施形態の金属材料の評価装置３０を示したものである。本実施形態の評価装置３０は、計測部３１、記憶部３２、比較部３３を有する。本実施形態の評価装置３０は、第２の実施形態の評価方法を実施するために好適に使用される。
【００５９】
計測部３１は、金属材料における小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を取得する。記憶部３２は、基準値を記憶する。比較部３３は、計測部３１から送られる格子歪差を記憶部３２に記憶された基準値と比較する。
【００６０】
比較部３３には、例えば、入力部３４、表示部３５が接続される。入力部３４は、指示またはデータを入力するために設けられる。入力部３４は、キーボード等の入力装置からなる。表示部３５は、比較部３３における比較結果等を表示する。表示部３５は、各種の表示装置からなる。
【００６１】
本実施形態によれば、第２の実施形態の評価方法を実施することができ、寿命消費率または変形量を容易かつ迅速に評価することができる。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例を参照して具体的に説明する。
【００６３】
（実施例１）
金属材料として、面心立方構造を有する固溶強化型Ｎｉ基耐熱超合金であるＨａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）  Ｘを用意した。この金属材料に圧延加工を行って、厚さ２０ｍｍの板材とした。さらに、溶体化熱処理として、１１５０℃、５０分間の保持、およびガスファン冷却を行なった。
【００６４】
溶体化熱処理後、図４に示すようなクリープ試験用の試験片４０を切り出した。ここで、試験片４０は、応力軸が圧延方向と一致する丸棒形状であり、平行部４１とその両端に配置される一対の保持部４２とを有する。平行部４１の直径は６ｍｍであり、標点距離は２７．４ｍｍである。
【００６５】
このような試験片４０を用いて、温度および荷重を固定し、時間を変更してクリープ試験を行った。なお、温度は１１２３Ｋとし、応力は４９ＭＰａとした。これにより、クリープ寿命消費率が異なる複数の試験片４０を作製した。なお、これらの試験片４０は、第１の実施形態における第１の金属材料に相当する。
【００６６】
クリープ試験後、各試験片４０の平行部４１から圧延面に対して垂直な方向に試料を切り出した。この試料を樹脂に埋め込み、ＳｉＣペーパー、ダイヤモンドペーストにより研磨した後、コロイダルシリカを使用して、表面の研磨を行った。なお、破断したものについては、破断面から５ｍｍ程度離れた位置で評価を行った。
【００６７】
これらの試料について、ＥＢＳＰにより各測定点の結晶方位を求めた。この際、測定領域は１ｍｍ×１ｍｍの大きさとした。また、ステップサイズ（隣接する測定点間の距離）は２．５μｍとした。
【００６８】
また、各測定点の結晶方位より、各測定点のＫＡＭを求めた。ここで、測定格子は、六角格子とした。５°以上の結晶方位差は、粒界に相当するものとして除外した。また、Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ  ｉｎｄｅｘ（ＣＩ）が０．１未満の測定データは除外した。なお、ＣＩは、測定データの信頼性に関する。
【００６９】
その後、上記ＫＡＭのうち、その測定点が小結晶粒に含まれるものを平均して小結晶粒についての平均結晶方位差（小結晶粒についての平均ＫＡＭ）を求めた。同様に、上記ＫＡＭのうち、その測定点が大結晶粒に含まれるものを平均して大結晶粒についての平均結晶方位差（大結晶粒についての平均ＫＡＭ）を求めた。ここで、粒径が２０μｍ以下であるものを小結晶粒とし、粒径が３５μｍを超えるものを大結晶粒とした。
【００７０】
なお、測定領域における結晶粒の最大径は１００μｍ程度である。結晶粒は、小結晶粒の合計面積、中結晶粒の合計面積、大結晶粒の合計面積が互いにほぼ等しくなるように、小結晶粒、中結晶粒、大結晶粒の３種類に分類した。
【００７１】
図５は、このようにして求められた平均ＫＡＭ（小結晶粒、大結晶粒）とクリープ寿命消費率との関係を示したものである。また、図６は、これらの差（平均ＫＡＭ差）とクリープ寿命消費率との関係を示したものである。なお、平均ＫＡＭ差は、格子歪差に相当する。また、平均ＫＡＭ差は、「小結晶粒についての平均ＫＡＭ−大結晶粒についての平均ＫＡＭ」とした。
【００７２】
図５、図６から明らかなように、クリープ寿命消費率が高くなるにつれて平均ＫＡＭ差が徐々に減少する。このため、クリープ寿命消費率が不明な金属材料の平均ＫＡＭ差を求めてこれをあてはめることにより、この金属材料のクリープ寿命消費率を推定することができる。なお、この金属材料は、第１の実施形態における第２の金属材料に相当する。
【００７３】
また、仮に、ＥＢＳＰによる評価のための調整過程等で試料の表面に歪が発生した場合、結晶方位が変化することにより、例えば、図５に矢印で示されるように平均ＫＡＭ（小結晶粒、大結晶粒）が変化する。しかし、これらの平均ＫＡＭ（小結晶粒、大結晶粒）の変化量は基本的に同一であることから、これらの差である平均ＫＡＭ差は変化しない。すなわち、図６に示される平均ＫＡＭ差とクリープ寿命消費率との関係は変化しない。同様の理由により、このような関係にあてはめられる金属材料の平均ＫＡＭ差についても試料の表面状態により変化しない。
【００７４】
このように、小結晶粒と大結晶粒との平均ＫＡＭ差をはじめとする小結晶粒と大結晶粒との格子歪差を使用することにより、いずれの段階においても試料の表面状態の影響を受けなくなる。このため、高精度にクリープ寿命消費率等を評価することができる。
【００７５】
（比較例１）
実施例１と同様にして、各測定点のＫＡＭを求めた。その後、これらのＫＡＭを平均して平均ＫＡＭを求めた。すなわち、実施例１のようにＫＡＭを小結晶粒についてのＫＡＭと大結晶粒についてのＫＡＭとに区別することなく、そのまま平均して平均ＫＡＭを求めた。
【００７６】
図７は、このようにして求められた平均ＫＡＭとクリープ寿命消費率との関係を示したものである。平均ＫＡＭとクリープ寿命消費率との間には一定の関係があることから、平均ＫＡＭを使用してもクリープ寿命消費率を推定することができる。
【００７７】
しかし、平均ＫＡＭとクリープ寿命消費率とを単に関係づけた場合、仮に、試料の表面に歪が発生した場合、結晶方位が変化することにより、例えば、図中矢印で示されるように平均ＫＡＭが変化する。すなわち、平均ＫＡＭとクリープ寿命消費率との関係が変化する。同様に、このような関係にあてはめられる金属材料の平均ＫＡＭについても試料の表面に発生した歪により変化する。
【００７８】
このように、単に平均ＫＡＭをクリープ寿命消費率等に関係づけた場合、各段階で試料の表面状態の影響を受けるおそれがある。このため、クリープ寿命消費率等の評価を必ずしも高精度に行うことができない。
【００７９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
１０…分析区画、１１…第１の区画、１２…第２の区画、２０…評価装置、２１…記憶部、２２…推定部、２３…計測部、２４…入力部、２５…表示部、３０…評価装置、３１…計測部、３２…記憶部、３３…比較部、３４…入力部、３５…表示部、４０…試験片、４１…平行部、４２…保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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