(57)【要約】【課題】金属材料の機械的特性を評価すべき部位が微小領域であっても、その機械的特性を高精度に評価できること。【解決手段】フェライト含有ステンレス鋼の機械的特性を評価する金属材料の機械的特性評価方法において、機械的特性を評価すべき部位について電子線後方散乱回折像法分析によりフェライト相とシグマ相の相分析比を求める工程(Ｓ５、Ｓ６)と、機械的特性を評価すべき前記ステンレス鋼と同一成分系の材料について、電子線後方散乱回折像法分析によるフェライト相とシグマ相の相分析比と機械的特性の対応図を作成する工程(Ｓ１〜Ｓ４)と、この対応図と前記相分析比を求める工程で求めた相分析比とを比較して、フェライト含有ステンレス鋼の機械的特性を推定し評価する工程(Ｓ７、Ｓ８)と、を有するものである。【選択図】  図１
2009031106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料の機械的特性を評価する金属材料の機械的特性評価方法において、
機械的特性を評価すべき部位について電子線後方散乱回折像法分析により相分析比を求める工程と、
機械的特性を評価すべき前記金属材料と同一成分系の材料について、電子線後方散乱回折像法分析による相分析比と機械的特性の対応図を作成する工程と、
この対応図と前記相分析比を求める工程で求めた相分析比とを比較して、機械的特性が未知である前記金属材料の機械的特性を推定し評価する工程と、を有することを特徴とする金属材料の機械的特性評価方法。
【請求項２】
前記機械的特性は、硬さ特性、引張特性、耐力特性、破壊靭性特性、シャルピー吸収エネルギ特性の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の金属材料の機械的特性評価方法。
【請求項３】
金属材料の機械的特性を評価する金属材料の機械的特性評価方法において、
機械的特性を評価すべき部位について電子線後方散乱回折像法分析により相分析比を求める工程と、
機械的特性を評価すべき前記金属材料と同一成分系の材料について、電子線後方散乱回折像法分析による相分析比と硬さの対応図を作成する工程と、
機械的特性を評価すべき前記金属材料と同一成分系の材料について、硬さと硬さ以外の機械的特性の対応図を作成する工程と、
前記相分析比を求める工程で求めた相分析比、前記相分析比と硬さの対応図、及び前記硬さと硬さ以外の機械的特性の対応図を比較して、前記金属材料の硬さ以外の機械的特性を推定し評価する工程と、を有することを特徴とする金属材料の機械的特性評価方法。
【請求項４】
前記硬さ以外の機械的特性は、引張特性、耐力特性、破壊靭性特性、シャルピー吸収エネルギ特性の少なくとも一つであることを特徴とする請求項３に記載の金属材料の機械的特性評価方法。
【請求項５】
前記金属材料は、フェライト含有ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１または３に記載の金属材料の機械的特性評価方法。
【請求項６】
前記相分析比は、フェライト相とシグマ相の比であることを特徴とする請求項１または３に記載の金属材料の機械的特性評価方法。
【請求項７】
金属材料の応力腐食割れ感受性を評価する金属材料の応力腐食割れ感受性評価方法において、
応力腐食割れ感受性を評価すべき部位について電子線後方散乱回折像法分析により相分析比を求める工程と、
応力腐食割れ感受性を評価すべき前記金属材料と同一成分系の材料について、電子線後方散乱回折像法分析による相分析比と硬さの対応図を作成する工程と、
応力腐食割れ感受性を評価すべき前記金属材料と同一成分系の材料について、硬さと応力腐食割れ感受性の対応図を作成する工程と、
前記相分析比を求める工程で求めた相分析比、前記相分析比と硬さの対応図、及び前記硬さと応力腐食割れ感受性の対応図を比較して、前記金属材料の応力腐食割れ感受性を評価する工程と、を有することを特徴とする金属材料の応力腐食割れ感受性評価方法。
【請求項８】
前記金属材料は、フェライト含有ステンレス鋼であることを特徴とする請求項７に記載の金属材料の応力腐食割れ感受性価方法。
【請求項９】
前記相分析比は、フェライト相とシグマ相の比であることを特徴とする請求項７に記載の金属材料の応力腐食割れ感受性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料、特にフェライト含有ステンレス鋼の機械的特性を評価する金属材料の機械的特性評価方法、及び応力腐食割れ感受性を評価する金属材料の応力腐食割れ感受性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の原子力プラントにおいて、フェライト系ステンレス鋼やオーステナイト−フェライト系ステンレス鋼などのフェライト含有ステンレス鋼は、耐食性に優れることから、熱交換器の伝熱管やポンプ部品等に使用されている。
【０００３】
しかし、フェライト系ステンレス鋼は、４７５℃脆性やσ脆性等の熱時効脆化が生ずること、即ち、高温で長時間加熱されると硬さの上昇や靱性及び延性の低下が生じることが知られている。４７５℃脆性は、組織中のフェライト相が長時間加熱されることによりＦｅ原子とＣｒ原子が周期的に分離する相分離、つまり、Ｆｅリッチ相とＣｒリッチ相に分離するスピノーダル分解と呼ばれる現象によるものである。また、σ脆性は、高温加熱に伴い硬くて脆いσ相が析出する現象である。例えば非特許文献１に、フェライトを含有するステンレス鋼が高温で長時間加熱されると、硬さの上昇や靱性及び延性の低下を生じることが記載されている。
【０００４】
このように、フェライト含有ステンレス鋼は、使用環境によって延靭性の低下や応力腐食割れ感受性の増大等の経年的な劣化が生じる場合がある。従って、フェライト含有ステンレス鋼の経年的な劣化を評価する指標として、硬さ、引張特性、破壊靭性値、シャルピー吸収エネルギ値等の機械的特性が用いられることがある。
【０００５】
特許文献１には、２相ステンレス鋼においてフェライト相の硬さを測定し、更にフェライト相の量を測定して、シャルピー衝撃値を推定し、これにより当該ステンレス鋼の熱時効脆化を推定するものが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、原子炉容器内面の被覆材の硬さを測定して、当該被覆材の靭性を求め、これにより当該被覆材に生ずる恐れがある亀裂を監視している。
【０００７】
更に、特許文献３には、発電プラントなどの機器を構成する金属材料の材料特性（機械的特性）分布を評価したい部位について、電子線後方散乱回折像法により結晶方位角度差を測定して、その結晶方位角度差の分布図を作成し、前記金属材料と同一成分系の材料について予め作成された結晶方位角度差と材料特性値との対応図を用いて、上記結晶方位角度差の分布図から前記金属材料の材料特性分布図を作成するものが開示されている。
【特許文献１】特開平４−２３５３４７号公報
【特許文献２】特開平１１−３２６５７８号公報
【特許文献３】特開２００５−２３３８６２号公報
【非特許文献１】「Aging Degradation of Cast Stainless Steels」 O.K.Chopra and H.M.Chung, Environmental Degradation of Materials in Nuclear Power Systems-Water Reactor, (1988)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
原子力プラント等の実際に使用されている機器の機械的特性を評価するには、特許文献１及び２に示すように、硬さ測定が最も簡易的な手法であるが、硬さはダイヤモンド等の圧子をある荷重で被測定部に押し込み、その際に形成された圧痕の大きさから決定される。そのため、圧痕の大きさと被測定部の面積との関係で硬さ測定範囲に制限ができてしまい、微小領域では硬さ測定が困難になる場合があった。特に、実機における損傷は材料表面や溶接部近傍から発生することが多いが、その情報を得るために、実機の極表面近傍や溶接部近傍等の微小領域において、その硬さ特性、引張特性、破壊靭性値またはシャルピー衝撃値(シャルピー吸収エネルギ値)等の機械的特性を得るのは困難であった。
【０００９】
また、引張特性、破壊靭性値およびシャルピー吸収エネルギ値を得るためには、機械的特性を評価すべき部位に引張試験片、破壊靭性試験片、シャルピー吸収エネルギ試験片を採取可能な大きさが必要であり、これらの試験片の採取が困難であるという課題があった。近年、微小試験片による機械的特性試験の検討が進められているが、未だ確立には至っていない。
【００１０】
更に、特許文献３に記載のように、金属材料の評価すべき部位について、電子線後方散乱回折像法により結晶方位角度差を測定する場合には、評価すべき部位は微小領域で足りる。しかしながら、特にフェライト含有ステンレス鋼について、その熱時効脆化に伴う機械的特性の変化を評価する場合には、その評価が必ずしも十分であるとは言えない課題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、金属材料の機械的特性を評価すべき部位が微小領域であっても、その機械的特性を高精度に評価できる金属材料の機械的特性評価方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、金属材料の応力腐食割れ感受性を評価すべき部位が微小領域であっても、その応力腐食割れ感受性を高精度に評価できる金属材料の応力腐食割れ感受性評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る金属材料の機械的特性評価方法は、金属材料の機械的特性を評価する金属材料の機械的特性評価方法において、機械的特性を評価すべき部位について電子線後方散乱回折像法分析により相分析比を求める工程と、機械的特性を評価すべき前記金属材料と同一成分系の材料について、電子線後方散乱回折像法分析による相分析比と機械的特性の対応図を作成する工程と、この対応図と前記相分析比を求める工程で求めた相分析比とを比較して、機械的特性が未知である前記金属材料の機械的特性を推定し評価する工程と、を有することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係る金属材料の機械的特性評価方法は、金属材料の機械的特性を評価する金属材料の機械的特性評価方法において、機械的特性を評価すべき部位について電子線後方散乱回折像法分析により相分析比を求める工程と、機械的特性を評価すべき前記金属材料と同一成分系の材料について、電子線後方散乱回折像法分析による相分析比と硬さの対応図を作成する工程と、機械的特性を評価すべき前記金属材料と同一成分系の材料について、硬さと硬さ以外の機械的特性の対応図を作成する工程と、前記相分析比を求める工程で求めた相分析比、前記相分析比と硬さの対応図、及び前記硬さと硬さ以外の機械的特性の対応図を比較して、前記金属材料の硬さ以外の機械的特性を推定し評価する工程と、を有することを特徴とする金属材料の機械的特性評価方法ものである。
【００１５】
更に、本発明に係る金属材料の応力腐食割れ感受性評価方法は、金属材料の応力腐食割れ感受性を評価する金属材料の応力腐食割れ感受性評価方法において、応力腐食割れ感受性を評価すべき部位について電子線後方散乱回折像法分析により相分析比を求める工程と、応力腐食割れ感受性を評価すべき前記金属材料と同一成分系の材料について、電子線後方散乱回折像法分析による相分析比と硬さの対応図を作成する工程と、応力腐食割れ感受性を評価すべき前記金属材料と同一成分系の材料について、硬さと応力腐食割れ感受性の対応図を作成する工程と、前記相分析比を求める工程で求めた相分析比、前記相分析比と硬さの対応図、及び前記硬さと応力腐食割れ感受性の対応図を比較して、前記金属材料の応力腐食割れ感受性を評価する工程と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る金属材料の機械的特性評価方法によれば、機械的特性を評価すべき部位から微小な試料を採取し、電子線後方散乱回折像法分析によって相分析比を求め、この相分析比に基づき機械的特性を推定し評価するので、金属材料の機械的特性を評価すべき部位が微小領域であっても、その機械的特性を高精度に評価できる。
【００１７】
また、本発明に係る金属材料の機械的特性評価方法によれば、機械的特性を評価すべき部位から微小な試料を採取し、電子線後方散乱回折像法分析によって相分析比を求め、この相分析比から硬さを推定し、この硬さを指標として硬さ以外の機械的特性を推定し評価するので、金属材料の機械的特性を評価すべき部位が微小領域であっても、その機械的特性を高精度に推定し評価できる。
【００１８】
更に、本発明に係る金属材料の応力腐食割れ感受性評価方法によれば、応力腐食割れ感受性を評価すべき部位から微小な試料を採取し、電子線後方散乱回折像法分析によって相分析比を求め、この相分析比から硬さを求め、この硬さを指標として応力腐食割れ感受性を評価するので、金属材料の応力腐食割れ感受性を評価すべき部位が微小領域であっても、その応力腐食割れ感受性を高精度に評価できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２０】
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図４）
図１は、本発明に係る金属材料の機械的特性評価方法における第１の実施の形態が適用されたフェライト含有ステンレス鋼の機械的特性評価方法の手順を示すフローチャートである。
【００２１】
金属材料、特にフェライト含有ステンレス鋼は、高温で長時間加熱されると、４７５℃脆性やσ脆性などの熱時効脆化が生じて、硬さ特性や引張特性、耐力特性、破壊靭性特性、シャルピー吸収エネルギ特性などの機械的特性が変化することが知られている。ここに、フェライト含有ステンレス鋼は、例えばフェライト系ステンレス鋼、オーステナイト−フェライト系ステンレス鋼などである。本実施の形態のフェライト含有ステンレス鋼の機械的特性評価方法は、上述の熱時効脆化に伴う機械的特性の変化を評価するものである。
【００２２】
つまり、本実施の形態のフェライト含有ステンレス鋼の機械的特性評価方法は、機械的特性を評価すべき部位について電子線後方散乱回折像法分析により相分析比を求める工程と、機械的特性を評価すべき金属材料として例えばフェライト含有ステンレス鋼と同一成分系で、且つこの金属材料として例えばフェライト含有量が同等な材料について、電子線後方散乱回折像法分析による相分析比と機械的特性の対応図を予め作成する工程と、この対応図と前記相分析比を求める工程で求めた相分析比とを比較して、機械的特性が未知である上記金属材料として例えばフェライト含有ステンレス鋼の機械的特性を推定し評価する工程と、を有するものである。
【００２３】
前記相分析を求める工程を図１のステップＳ５及びＳ６に示し、前記対応図を作成する工程を図１のステップＳ１〜Ｓ４に示し、前記機械的特性を推定し評価する工程を図１のステップＳ７及びＳ８に示す。
【００２４】
ここで、フェライト含有ステンレス鋼の電子線後方散乱回折像法分析による相分析において、フェライト相中に形成されるシグマ相の存在を可視化できることが、文献「 Effect of crystal orientation on the stress corrosion cracking of L-grade stainless steel」（片山 義紀ら, 材料と環境2007予稿集,腐食防食協会 (2007)）に記載されている。
【００２５】
即ち、フェライト含有ステンレス鋼では、高温で長時間加熱されると、フェライト相中に、クロムを主成分とするシグマ相が形成され、シグマ脆化が生ずる。図２は、オーステナイト−フェライト系ステンレス鋼の電子線後方散乱回折像法分析による相分析結果の一例であり、材料の未熱時効状態では、オーステナイト相γ中にフェライト相δのみを確認できる（図２（Ａ））。これに対し、７００℃で１０時間の熱処理を施した試料では、フェライト相δ中にシグマ相σが形成されて、シグマ相σ中にフェライト相δが残存している状態を確認できる（図２（Ｂ））。従って、この電子線後方散乱回折像法分析によりフェライト相δとシグマ相σの相分析比（シグマ相／フェライト相）を求めることが可能となる。
【００２６】
以下に、機械的特性として硬さ特性を例とし、フェライト含有ステンレス鋼について硬さ特性の評価手順を、図１を参照して説明する。機械的特性の引張特性、耐力特性、破壊靭性特性、シャルピー吸収エネルギ特性についても、硬さ特性の場合と同様にして個別に評価する。
【００２７】
最初に、硬さを評価すべきフェライト含有ステンレス鋼と同一成分系であり、且つフェライト含有量が同等な材料について熱時効処理を施し、経年的な特性変化に伴い異なる硬さを有する試料を複数用意する（Ｓ１）。
【００２８】
次に、各試料から走査型電子顕微鏡用試料を採取し、この走査型電子顕微鏡に接続された電子線後方散乱回折像法分析装置を用いて各試料の相分析を実行し、この相分析結果によりフェライト相δとシグマ相σの相分析比（シグマ相／フェライト相）を求める（Ｓ２）。
【００２９】
このステップＳ２の相分析と略並行して、各試料の機械的特性である硬さを、硬さ試験機などにより測定する（Ｓ３）。
【００３０】
その後、各試料について求めた相分析比と硬さとの相関関係、つまりフェライト相δとシグマ相σの相分析比と硬さとを各試料毎に関連づけて、フェライト相δとシグマ相σの相分析比と硬さの対応図を作成する（Ｓ４）。この作成された対応図の一例を図３に示す。この図３では、縦軸に相分析比（シグマ相／フェライト相）を、横軸に硬さ（ビッカース硬さ）を示す。
【００３１】
次に、発電プラントなどのプラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼において、硬さを評価すべき部位から試料を採取する（Ｓ５）。この試料は、硬さを評価すべき部位が微小な領域である場合が多いことから、微小なサイズ、例えば□１０ｍｍ程度の試料となる。
【００３２】
ステップＳ５にて採取した試料について、走査型電子顕微鏡に接続された電子線後方散乱回折像法分析装置を用いて相分析を実行し、フェライト相δとシグマ相σの相分析比（シグマ相／フェライト相）を求める（Ｓ６）。
【００３３】
そして、ステップＳ６にて求めた相分析比と、ステップＳ４にて予め求めた相分析比と硬さの対応図とを比較することにより（Ｓ７）、硬さが未知である、プラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼の硬さを推定し評価する（Ｓ８）。
【００３４】
尚、機械的特性として例えばシャルピー吸収エネルギ特性を評価する場合には、図４に示すような、フェライト相δとシグマ相σの相分析比とシャルピー吸収エネルギとの対応図をステップＳ４において作成する。そして、この対応図をステップＳ７及びＳ８において用いて、プラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼の評価すべき部位のシャルピー吸収エネルギを推定し評価する。
【００３５】
従って、本実施の形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
【００３６】
（１）プラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼の硬さを評価すべき部位が微小な領域であっても、この評価すべき部位から微小な試料を採取し、電子線後方散乱回折像法分析によってフェライト相δとシグマ相σの相分析比（シグマ相／フェライト相）を求める。そして、この相分析比と、予め作成された相分析比と硬さの対応図（例えば図３）とを比較することにより、前記硬さを評価すべき部位の硬さを推定し評価する。上述の微小なサイズの試料では、硬さ試験機を用いて硬さを測定することは困難であり、また、引張試験片、耐力試験片、破壊靭性試験片、シャルピー吸収エネルギ試験片を採取することも困難である。上述のように電子線後方散乱回折像法分析を用いることで、硬さ特性や引張特性、耐力特性、破壊靭性特性、シャルピー吸収エネルギ特性などの機械的特性を、これらの機械的特性を評価すべき部位が微小な領域であっても高精度に評価できる。
【００３７】
（２）プラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼の熱時効脆化に伴う機械的特性の変化を、熱時効脆化の原因となる、フェライト相δ中に形成されるシグマ相σを観察し、このフェライト相δとシグマ相σの相分析比（シグマ相／フェライト相）を用いて推定し評価することから、機械的特性を極めて高精度に評価することができる。
【００３８】
［Ｂ］第２の実施の形態（図３、図５、図６）
図５は、本発明に係る金属材料の機械的特性評価方法における第２の実施の形態が適用されたフェライト含有ステンレス鋼の機械的特性評価方法の手順を示すフローチャートである。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００３９】
本実施の形態は、プラント構造物等を構成するフェライト含有ステンレス鋼について、熱時効脆化に伴う機械的特性の変化を評価するに際し、硬さを指標として硬さ以外の機械的特性（引張特性、耐力特性、破壊靭性特性、シャルピー吸収エネルギ特性など）を評価し、上記硬さを、電子線後方散乱回折像法分析によるフェライト相δとシグマ相σの相分析比（シグマ相／フェライト相）から推定するものである。これは、硬さと硬さ以外の機械的特性との間に一般的に相関関係があることから、硬さを他の機械的特性の指標とすることが可能となるためである。
【００４０】
つまり、本実施の形態のフェライト含有ステンレス鋼の機械的特性評価方法は、機械的特性を評価すべき部位について電子線後方散乱回折像法分析により相分析比を求める工程と、機械的特性を評価すべきフェライト含有ステンレス鋼と同一成分系で、且つフェライト含有量が同等な材料について、電子線後方散乱回折像法分析による相分析比と硬さの対応図を予め作成する工程と、機械的特性を評価すべきフェライト含有ステンレス鋼と同一成分系で、且つフェライト含有量が同等な材料について、硬さと硬さ以外の機械的特性の対応図を予め作成する工程と、前記相分析比を求める工程で求めた相分析比、前記相分析比と硬さの対応図、及び前記硬さと硬さ以外の機械的特性の対応図を比較して、当該フェライト含有ステンレス鋼の硬さ以外の機械的特性を推定し評価する工程と、を有するものである。
【００４１】
前記相分析比を求める工程を図５のステップＳ５及びＳ６に示し、前記相分析比と硬さの対応図を求める工程を図５のステップＳ１〜Ｓ４に示し、前記硬さと硬さ以外の機械的特性の対応図を求める工程を図５のステップＳ９に示し、硬さ以外の機械的特性を推定し評価する工程を図５のステップＳ７、Ｓ８、Ｓ１０及びＳ１１に示す。
【００４２】
以下、図５を用いて、機械的特性の評価手順を説明する。
【００４３】
図５におけるステップＳ１〜Ｓ８は、前記第１の実施の形態のステップＳ１〜Ｓ８と同様であり、これらのステップによって、プラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼の硬さを推定する。
【００４４】
また、好ましくは、ステップＳ７及びＳ８を実行する前に、機械的特性を評価すべきフェライト含有ステンレス鋼と同一成分系で、且つフェライト含有量が同等な材料について、硬さと硬さ以外の機械的特性の対応図を作成する（Ｓ９）。この対応図の一例を図６に示す。この図６では、硬さとシャルピー吸収エネルギとの関係を示している。硬さと硬さ以外の他の機械的特性（引張特性、耐力特性、破壊靭性特性など）についても同様な対応図を作成する。
【００４５】
次に、ステップＳ８にて推定された硬さと、ステップＳ９にて作成された硬さと硬さ以外の機械的特性の対応図とを比較して（Ｓ１０）、プラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼の硬さ以外の機械的特性（引張特性、耐力特性、破壊靭性特性、シャルピー吸収エネルギ特性など）を推定し評価する（Ｓ１１）。
【００４６】
従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、硬さ以外の機械的特性を、推定された硬さから求めることで、容易に推定することができる。
【００４７】
［Ｃ］第３の実施の形態（図３、図７、図８）
図７は、本発明に係る金属材料の応力腐食割れ(ＳＣＣ)感受性評価方法における一実施の形態が適用されたフェライト含有ステンレス鋼の応力腐食割れ感受性評価方法の手順を示すフローチャートである。この第３の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４８】
本実施の形態は、プラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼について、機械的特性（特に硬さ）の熱時効脆化に伴う応力腐食割れ感受性の変化を評価するに際し、硬さを指標として応力腐食割れ感受性を評価し、上記硬さを、電子線後方散乱回折像法分析比によるフェライト相δとシグマ相σの相分析比（シグマ相／フェライト相）から推定するものである。
【００４９】
応力腐食割れ感受性と硬さとの間に図８に示す相関があることが判明しているため、硬さを応力腐食割れ感受性の指標とすることが可能となるのである。この図８に示す相関は、例えば文献「Stress Corrosion Cracking of Cold Worked Stainless Steels in high temperature Water」(CORROSION 94,No.237)に記載されている。
【００５０】
つまり、本実施の形態のフェライト含有ステンレス鋼の応力腐食割れ感受性評価方法は、応力腐食割れ感受性を評価すべき部位について電子線後方散乱回折像法分析により相分析比を求める工程と、応力腐食割れ感受性を評価すべきフェライト含有ステンレス鋼と同一成分系で、且つフェライト含有量が同等な材料について、電子線後方散乱回折像法分析による相分析比と硬さの対応図を予め作成する工程と、応力腐食割れ感受性を評価すべきフェライト含有ステンレス鋼と同一成分系で、且つフェライト含有量が同等な材料について、硬さと応力腐食割れ感受性の対応図を予め作成する工程と、前記相分析比を求める工程で求めた相分析比、前記相分析比と硬さの対応図、及び前記硬さと応力腐食割れ感受性の対応図を比較して、当該フェライト含有ステンレス鋼の応力腐食割れ感受性を評価する工程と、を有するものである。
【００５１】
前記相分析比を求める工程を図７のステップＳ２５及びＳ２６に示し、前記相分析比と硬さの対応図を求める工程を図７のステップＳ２１〜Ｓ２４に示し、前記硬さと応力腐食割れ感受性の対応図を求める工程を図７のステップＳ２９に示し、応力腐食割れ感受性を推定し評価する工程を図７のステップＳ２７、Ｓ２８及びＳ３０〜Ｓ３３に示す。
【００５２】
以下、図７を用いて、応力腐食割れ感受性の評価手順を説明する。
【００５３】
図７におけるステップＳ２１〜Ｓ２８は、前記第１の実施の形態のステップＳ１〜Ｓ８と同様であり、これらのステップによって、プラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼の硬さを推定する。
【００５４】
また、好ましくは、ステップＳ２７及びＳ２８を実行する前に、応力腐食割れ感受性を評価すべきフェライト含有ステンレス鋼と同一成分系で、且つフェライト含有量が同等な材料について、硬さと応力腐食割れ感受性の対応図を作成する（Ｓ２９）。この対応図の一例を図８に示す。
【００５５】
この図８は、縦軸を最大割れ深さ、横軸をビッカース硬さとし、フェライト含有ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３０４のそれぞれについて、応力腐食割れ感受性と硬さとの関係を示している。硬さが、応力腐食割れ感受性を有する限界硬さＨＶＣを超えているときに、応力腐食割れ感受性があると判断し、硬さが上記限界硬さＨＶＣ以下のときに応力腐食割れ感受性がないと判断する。
【００５６】
次に、ステップＳ２８にて推定された硬さと、ステップＳ２９にて作成された硬さと応力腐食割れ感受性の対応図とを比較して（Ｓ３０）、プラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼の応力腐食割れ感受性を推定し評価する（Ｓ３１）。
【００５７】
このとき、ステップＳ２８にて推定された硬さが、応力腐食割れ感受性を有する限界硬さＨＶＣを超えていれば、応力腐食割れ感受性があると判断する（Ｓ３２）。また、ステップＳ２８にて推定された硬さが、応力腐食割れ感受性を有する限界硬さＨＶＣ以下であれば、応力腐食割れ感受性がないと判断する（Ｓ３３）。
【００５８】
従って、本実施の形態によれば、次の効果（３）及び（４）を奏する。
【００５９】
（３）プラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼における応力腐食割れ感受性を評価すべき部位から微小な試料を採取し、電子線後方散乱回折像法分析によってフェライト相δとシグマ相σの相分析比（シグマ相／フェライト相）を求め、この相分析比から硬さを推定し、この硬さを指標として応力腐食割れ感受性を評価するので、この応力腐食割れ感受性を評価すべき部位が微小領域であっても、その応力腐食割れ感受性を高精度に評価できる。
【００６０】
（４）プラント構造物を構成するフェライト含有ステンレス鋼においては、機械的特性（特に硬さ）の熱時効脆化に伴い応力腐食割れ感受性が変化する。そこで、熱時効脆化の原因となる、フェライト相δ中に形成されるシグマ相σを観察し、このフェライト相δとシグマ相σの相分析比（シグマ相／フェライト相）を用いて硬さを推定し、この硬さを指標として応力腐食割れ感受性を評価することで、この応力腐食割れ感受性を極めて高精度に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る金属材料の機械的特性評価方法における第１の実施の形態が適用されたフェライト含有ステンレス鋼の機械的特性評価方法の手順を示すフローチャート。
【図２】オーステナイト−フェライト系ステンレス鋼の電子線後方散乱回折像法分析を実行した相分析結果の一例を示し、（Ａ）が未熱時効状態の相分析図、（Ｂ）が７００℃で１０時間熱処理した熱時効状態の相分析図。
【図３】フェライト相とシグマ相の相分析比と硬さとの関係を示す対応図。
【図４】フェライト相とシグマ相の相分析比とシャルピー吸収エネルギとの関係を示す対応図。
【図５】本発明に係る金属材料の機械的特性評価方法における第２の実施の形態が適用されたフェライト含有ステンレス鋼の機械的特性評価方法の手順を示すフローチャート。
【図６】シャルピー吸収エネルギと硬さとの関係を示す対応図。
【図７】本発明に係る金属材料の応力腐食割れ感受性評価方法における一実施の形態が適用されたフェライト含有ステンレス鋼の応力腐食割れ感受性評価方法の手順を示すフローチャート。
【図８】応力腐食割れ感受性と硬さとの関係を示す対応図。
【符号の説明】
【００６２】
γ  オーステナイト相
δ  フェライト相
σ  シグマ相
【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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【図８】
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