[发明专利]钢材的表面特性评价装置和表面特性评价方法

说明书

提供一种对实施了表面改性处理的钢材的残余应力将深度方向考虑在内地进行评价的表面特性评价装置和表面特性评价方法。表面特性评价装置具备振荡器、检测器、测量器。将钢材以与检测器中所包含的线圈接触或接近的方式放置。利用振荡器对线圈施加交流电流，基于表示线圈间的电特性的信号来进行运算。通过在连续地变更交流电流的频率的同时进行上述操作，来评价钢材的残余应力。线圈是自谐振频率高于使用频率的结构。

技术领域

本发明涉及一种对实施了表面改性处理的钢材的残余应力进行评价的装置和表面改性处理的程度的评价方法。

背景技术

作为钢材的表面改性处理，众所周知的是各种热处理(渗碳淬火、氮化热处理、高频淬火等)、喷丸处理。通过表面改性处理来对钢材的表面附近赋予残余应力，从而钢材的疲劳强度提高。关于表面改性处理，根据钢材的用途来考虑处理条件，以形成期望的残余应力。为了高精度地评价是否适当地进行了该表面改性处理，还需要考虑残余应力的在从钢材表面起的深度方向上的分布。

在专利文献1中公开了一种测定钢材的疲劳强度的方法。在专利文献1中，对进行了作为表面改性处理的喷丸处理的钢材的压缩残余应力表示峰值的深度进行了评价。但是，专利文献1中所公开的评价方法需要按每个测定对象、表面改性处理的条件来设定测定条件。因而，由于材料的个体差异等偏差而无法进行高精度的评价。

在专利文献2中公开了测定钢材的疲劳强度的其它方法。在专利文献2中，通过依次变更与钢材接触的励磁线圈中流通的励磁电流的频率来依次变更钢材表面的磁通的渗透深度(磁导率)，并且依次测定检测线圈的输出电压值，由此计算钢材的压缩残余应力的分布。但是，在检测线圈的输出电压值中包含基于磁导率的变化的电压成分和基于检测线圈自身的阻抗的电压成分。因此，在由于周边环境的变化(温度、噪声等)而检测线圈自身的阻抗的特性发生了变化的情况下，测定值的可靠性降低。另外，关于该测定装置中的励磁线圈，需要考虑检测信号根据励磁线圈与钢材之间的距离而变化的现象(提离现象)来进行设计，但是没有进行基于该观点的公开。这样，专利文献2的测定装置无法准确地评价钢材的压缩残余应力。

专利文献1：日本特开平07-092140号公报

专利文献2：日本特开平05-203503号公报

发明内容

发明要解决的问题

鉴于以上内容，提供一种能够将实施了表面改性处理的钢材的残余应力的在深度方向上的分布考虑在内地对该残余应力高精度地进行评价的表面特性评价装置和使用了该表面特性评价装置的表面特性评价方法。

用于解决问题的方案

本发明的一个侧面是一种对实施了表面改性处理的钢材的残余应力的分布进行评价的表面特性评价装置。该表面特性评价装置具备振荡器、与振荡器连接的检测器以及与频率可变电路及检测器连接的测量器。振荡器具备交流电源和频率可变电路，该频率可变电路能够变更由交流电源输出的交流电流的频率。关于检测器，能够将被检体以与该检测器接触或接近的方式放置。而且，检测器具备线圈，该线圈能够被由交流电源施加的交流电流激发出交流磁场。测量器构成为，基于由频率可变电路设定的多个频率下的表示流过线圈的交流电流的电特性的信号，针对多个频率的每个频率进行运算。构成为该线圈的自谐振频率处于由频率可变电路设定的交流电流的频带以上。

使用该表面特性评价装置对实施了表面改性处理的钢材的残余应力的分布进行评价的表面特性评价方法包括以下的(1)～(5)的工序。既可以分别进行这些工序，也可以同时进行两个以上的工序。

(1)被检体配置工序，将被检体以交流磁场渗透到被检体的内部的方式配置。

(2)涡电流生成工序，使被检体中产生涡电流。使交流电源工作来使交流磁场渗透到被检体，由此进行该涡电流生成工序。