特許 6339969 薄肉被検査材の変形抵抗同定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6339969

(24)【登録日】2018年5月18日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】薄肉被検査材の変形抵抗同定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/42 20060101AFI20180528BHJP

   G01N 3/00 20060101ALI20180528BHJP

【ＦＩ】

   G01N3/42 Z

   G01N3/00 Z

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-100806(P2015-100806)

(22)【出願日】2015年5月18日

(65)【公開番号】特開2016-217799(P2016-217799A)

(43)【公開日】2016年12月22日

【審査請求日】2017年7月18日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 集会名：第１６９回春季講演大会，開催場所：国立大学法人東京大学 駒場Ｉキャンパス（東京都目黒区駒場３−８−１），開催日：平成２７年３月１８日〜２０日 発行者名：一般社団法人日本鉄鋼協会，刊行物名：材料とプロセス ＣＤ−ＲＯＭ（２０１５）Ｖｏｌ．２８ Ｎｏ．１の論文集，頒布日：平成２７年３月１日

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人名古屋大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100061745

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100120341

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】石川 孝司

(72)【発明者】

【氏名】湯川 伸樹

(72)【発明者】

【氏名】阿部 英嗣

(72)【発明者】

【氏名】金井 健太

(72)【発明者】

【氏名】柿本 英樹

【審査官】 伊藤 昭治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−３１６０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９４６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３３３３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７９４５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３／００ − ３／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空チャンバ内に配備され且つ母材の表面上に載置され、試験温度Ｔに加熱された薄肉被検査材に対して、ポンチを圧下させて凹部を形成する圧縮試験を行い、圧下時の前記球形ポンチのストローク量Ｓ_Ｒ、前記球形ポンチの圧下荷重Ｆ_Ｒを測定するステップ１と、
前記真空チャンバ内で不活性ガスを用いて冷却後、前記母材の凹部の圧痕形状及びサイズＬ_Ｒを測定し、測定した前記凹部の圧痕形状及びサイズＬ_Ｒから当該凹部の圧痕深さＨ_Ｒを算出するステップ２と、
算出された前記凹部の圧痕深さＨ_Ｒから、前記母材の弾性変形Σ_Ｗ（Ｒ）と前記ポンチの弾性変形Σ_Ｐ（Ｒ）及び、試験装置のガタや弾性変形Σ_Ｅ（Ｒ）の影響を排除して、前記凹部の押し込み深さｈ_Ｒを算出するステップ３と、
算出された前記母材の凹部の押し込み深さｈ_Ｒから、当該凹部の押し込み表面積Ａ_Ｒを算出するステップ４と、
算出された前記凹部の押し込み表面積Ａ_Ｒと、前記ポンチの圧下荷重Ｆ_Ｒから、前記凹部の押し込み深さｈ_Ｒと、前記ポンチのストローク量Ｓ_Ｒにおける前記凹部の平均面圧Ｐ_Ｒとの関係を調査するステップ５と、
圧縮試験の数値シミュレーションにおいて、薄肉被検査材の変形抵抗σ_Ｖを種々変化させて、前記実際の圧縮実験と同様の条件で実施するステップ６と、
前記数値シミュレーション結果から、前記凹部の押し込み深さｈ_Ｖと、前記ポンチの圧下荷重Ｆ_Ｖを出力するステップ７と、
出力された前記凹部の押し込み深さｈ_Ｖから、当該凹部の押し込み表面積Ａ_Ｖを算出するステップ８と、
算出された凹部の押し込み表面積Ａ_Ｖと、前記ポンチの圧下荷重Ｆ_Ｖから、前記凹部の押し込み深さｈ_Ｖと、前記ポンチのストローク量Ｓ_Ｖにおける凹部の平均面圧Ｐ_Ｖとの関係を調査して、様々な前記薄肉被検査材の変形抵抗σ_Ｒにおけるデータベースを作成するステップ９と、
前記ポンチのストローク量Ｓ_Ｒにおける前記凹部の平均面圧Ｐ_Ｒを、前記データベースにあてはめて、前記薄肉被検査材の変形抵抗σ_Ｒを同定するステップ１０と、を有する
ことを特徴とする薄肉被検査材の変形抵抗同定方法。

【請求項2】

前記薄肉被検査材は、前記母材の表面に生成される酸化スケールであることを特徴とする請求項１に記載の薄肉被検査材の変形抵抗同定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、薄肉被検査材に対して実際に圧縮試験を実施すると共に、その圧縮試験と同様な条件で数値シミュレーションを実施して、薄肉被検査材の変形抵抗を同定する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、鋼材などの試験片の変形抵抗を測定する方法としては、引張試験、圧縮試験、ねじり試験などが挙げられる。例えば、試験片の変形抵抗の測定装置としては、特許文献１に開示された圧縮試験装置がある。
特許文献１は、熱間変形抵抗の測定装置であり、試験片の圧縮時に発生する不均一なひずみ分布を補正し、試験片の変形抵抗を算出することを目的としている。

【0003】

具体的には、特許文献１は、加熱された円柱試験片の両端部を１対の平行工具で狭圧する手段と、該工具の変位および該工具への荷重を測定する手段、該工具の変位から得られた試験片高さとひずみより試験片の最大断面積を推定する手段および荷重を最大断面積で除すことにより平均の材料の熱間変形抵抗を推定する手段とからなる演算処理装置とにより熱間変形抵抗を測定する装置において、演算処理装置に試験片が樽状に変形するために試験片の最大断面に生じる不均一ひずみ分布の影響を補正する不均一ひずみ分布補正手段を組み込んでいる熱間変形抵抗測定装置を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−９０５３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の測定装置は、試験片を狭圧すなわち圧縮することで変形抵抗を測定することを目的とした装置である。そのため、単体で圧縮することが困難である「薄くて脆い薄肉被検査材（例えば、酸化スケールなど）」の変形抵抗を測定することはほぼ不可能である。
また、酸化スケールのような鋼材の表面に一体的に生成されるものに関しては、酸化スケールだけを鋼材（すなわち、母材）から剥ぎ取り、試験片とすることは非常に難しい。加えて、酸化スケールのような薄肉被検査材を５００度以上に加熱し，その温度の変形抵抗を測定するには、変形抵抗の測定中における治工具との抜熱などにより測定条件が大きく変わり、変形抵抗を精度よく測定することは非常に困難である。

【0006】

そこで、本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、予め測定対象となる薄肉被検査材が載置された母材に対して実際に圧縮試験を行い、且つその圧縮試験と同様な条件で数値シミュレーションを実施し、圧縮試験のデータと数値シミュレーションのデータとから、実際の薄肉被検査材の変形抵抗を同定することができる薄肉被検査材の変形抵抗同定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる薄肉被検査材の変形抵抗同定方法は、真空チャンバ内に配備され且つ母材の表面上に載置され、試験温度Ｔに加熱された薄肉被検査材に対して、ポンチを圧下させて凹部を形成する圧縮試験を行い、圧下時の前記球形ポンチのストローク量Ｓ_Ｒ、前記球形ポンチの圧下荷重Ｆ_Ｒを測定するステップ１と、前記真空チャンバ内で不活性ガスを用いて冷却後、前記母材の凹部の圧痕形状及びサイズＬ_Ｒを測定し、測定した前記凹部の圧痕形状及びサイズＬ_Ｒから当該凹部の圧痕深さＨ_Ｒを算出するステップ２と、算出された前記凹部の圧痕深さＨ_Ｒから、前記母材の弾性変形Σ_Ｗ（Ｒ）と前記ポンチの弾性変形Σ_Ｐ（Ｒ）及び、試験装置のガタや弾性変形Σ_Ｅ（Ｒ）の影響を排除して、前記凹部の押し込み深さｈ_Ｒを算出するステップ３と、算出された前記母材の凹部の押し込み深さｈ_Ｒから、当該凹部の押し込み表面積Ａ_Ｒを算出するステップ４と、算出された前記凹部の押し込み表面積Ａ_Ｒと、前記ポンチの圧下荷重Ｆ_Ｒから、前記凹部の押し込み深さｈ_Ｒと、前記ポンチのストローク量Ｓ_Ｒにおける前記凹部の平均面圧Ｐ_Ｒとの関係を調査するステップ５と、圧縮試験の数値シミュレーションにおいて、薄肉被検査材の変形抵抗σ_Ｖを種々変化させて、前記実際の圧縮実験と同様の条件で実施するステップ６と、前記数値シミュレーション結果から、前記凹部の押し込み深さｈ_Ｖと、前記ポンチの圧下荷重Ｆ_Ｖを出力するステップ７と、出力された前記凹部の押し込み深さｈ_Ｖから、当該凹部の押し込み表面積Ａ_Ｖを算出するステップ８と、算出された凹部の押し込み表面積Ａ_Ｖと、前記ポンチの圧下荷重Ｆ_Ｖから、前記凹部の押し込み深さｈ_Ｖと、前記ポンチのストローク量Ｓ_Ｖにおける凹部の平均面圧Ｐ_Ｖとの関係を調査して、様々な前記薄肉被検査材の変形抵抗σ_Ｒにおけるデータベースを作成するステップ９と、前記ポンチのストローク量Ｓ_Ｒにおける前記凹部の平均面圧Ｐ_Ｒを、前記データベースにあてはめて、前記薄肉被検査材の変形抵抗σ_Ｒを同定するステップ１０と、を有することを特徴とする。

【0008】

好ましくは、前記薄肉被検査材は、前記母材の表面に生成される酸化スケールであるとよい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、予め測定対象となる薄肉被検査材が載置された母材に対して実際に圧縮試験を行い、且つその圧縮試験と同様な条件で数値シミュレーションを実施し、圧縮試験のデータと数値シミュレーションのデータとから、実際の薄肉被検査材の変形抵抗を同定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】圧縮試験装置の概略を示す模式図である。

【図2】本発明にかかる薄肉被検査材の変形抵抗同定方法のフローチャート図である。

【図3】圧縮試験にて母材に形成された凹部の平均面圧Ｐ_Ｒを算出する方法を示すグラフである。

【図4】試験温度（℃）に対する薄肉被検査材の変形抵抗σ（ＭＰａ）の関係を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明にかかる薄肉被検査材の変形抵抗同定方法の実施の形態を、図を基に説明する。
なお、本発明の薄肉被検査材Ｚの変形抵抗同定方法で使用する母材Ｗは、例えば、鋼、チタン、アルミなど金属製の試験片であるとよい。本実施形態において使用する母材Ｗは、Ｓ４５Ｃの鋼材を例示して説明する。また、本実施形態においては、鋼材Ｗに酸化スケールを生成させ、その酸化スケール（酸化皮膜）を、測定対象の薄肉被検査材Ｚとしている。

【0012】

本実施形態の薄肉被検査材Ｚの変形抵抗同定方法を説明する前に、この同定方法で用いる圧縮試験装置１について、図を基に説明する。
図１に示すように、圧縮試験装置１は、酸化スケールＺが生成される前の鋼材Ｗ（母材）が収容される真空チャンバ２と、真空チャンバ２の内部に設けられ、鋼材Ｗを加熱する加熱ヒータ３と、真空チャンバ２の底部に設けられ、鋼材Ｗを載置する載置台４（ワークテーブル）と、真空チャンバ２の上部に設けられ、鋼材Ｗの上部に対して進出して上面に凹部（押し込み凹部）を形成する圧下装置５と、圧下装置５を圧下させる油圧シリンダを有している（油圧シリンダは図示せず）。

【0013】

圧縮試験装置１に備えられた真空チャンバ２は、空洞の筺体である。真空チャンバ２は、内部を真空状態に減圧することが可能であり、真空状態の内部を気密に保持できる容器である。真空チャンバ２の側壁には、酸化スケールＺが生成される前の鋼材Ｗを真空チャンバ２内に搬入したり、酸化スケールＺが生成された後の鋼材Ｗを真空チャンバ２から外部に搬出したりするための扉が開閉自在に備えられている（加熱炉、扉ともに図示せず）。

【0014】

真空チャンバ２内の底部には、鋼材Ｗを配置するための載置台４が設けられている。載置台４は例えば平板状の台であり、上面が略水平となっており、鋼材Ｗを載置台４上に配置できるようになっている。
また、鋼材Ｗが配置された載置台４の左右方向の内壁面には、加熱ヒータ３が配置されている。加熱ヒータ３は、後述する試験条件（所定の試験温度）となるように、鋼材Ｗを加熱するものである。

【0015】

圧下装置５は、載置台４の上方に配備され、載置台４に載置された鋼材Ｗに対して上方から近接離反とされており、圧下装置５を下降させることで鋼材Ｗの上部に凹部を形成するものである。圧下装置５の下方を向く中央部には、鋼材Ｗの上部に凹部を形成するための突起部が形成されている。本実施形態における突起部６は、ポンチであり、図１では、例えば下方を向く凸状である半球状のポンチ６を図示している。なお、ポンチ６の形状及びサイズ（寸法）などは、母材Ｗに対して極めて小さいものである。ポンチ６の寸法に関しては、特に限定しない。また、ポンチ６は、半球状に限定されず、リング形状・円柱・円錐や台形錐など圧痕の形状から深さおよび接触面積が求まるものであればよい。

【0016】

ところで、測定対象となる酸化スケールＺは、厚みが非常に薄いので、これ単体では変形抵抗σ_Ｒを測定することができない。そこで、本発明では、測定対象となる酸化スケールＺが生成された鋼材Ｗ（表面上に薄肉被検査材Ｚが載置された状況下の母材Ｗ）を用いて、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｒを、以下に示すステップ１〜１０に沿って求めている。

【0017】

本実施形態の酸化スケール（薄肉被検査材）Ｚの変形抵抗同定方法は、実際に鋼材Ｗ（母材）に対して圧縮試験（実機実験）を行い、ポンチ６のストローク量Ｓ_Ｒにおける鋼材Ｗに形成された凹部の平均面圧Ｐ_Ｒを求め、その圧縮試験と並行乃至は先行して、数値シミュレーションプログラムに酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖを付与して、実際と同様の圧縮試験をシミュレートして、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖに対する平均面圧Ｐ_Ｖを求め、圧縮試験における平均面圧Ｐ_Ｒと、数値シミュレーションにおける平均面圧Ｐ_Ｖとを照らし合わせて、鋼材Ｗの表面に生成された実際の酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｒを同定するものである。
［圧縮実験］
まず、測定対象となる酸化スケールＺが生成された鋼材Ｗに対して、球形状のポンチ６を圧下させる実際の圧縮試験の過程について、図を基に説明する。

【0018】

図２は、酸化スケールＺの変形抵抗を同定する方法のフローチャート図である。
図２に示すように、ステップ１では、まず加熱炉（例えば、大気炉）内に装入し、設定された所定の酸化条件下で鋼材Ｗを加熱する。所定の酸化条件下で加熱された鋼材Ｗの表面には、測定対象となる酸化スケールＺが生成される。なお、酸化条件に関しては、少なくとも、鋼材Ｗに対する加熱温度が６００℃以上、加熱時間が１分以上であるとよい。

【0019】

そして、酸化スケールＺが生成された鋼材Ｗを加熱炉から出して、常温になるまで冷却（空冷）する。冷却後の酸化スケールＺの膜厚ｔを測定する。
続いて、酸化スケールＺが生成された鋼材Ｗ（以降、単に鋼材Ｗと呼ぶこともある。）を真空チャンバ２内部に装入して、真空で且つ高周波による加熱などにより所定の試験温度Ｔ（試験条件）まで、昇温と温度保持を行い、鋼材Ｗを加熱する。所定の試験条件下となった真空チャンバ２内部にて、極小のポンチ６を酸化スケールＺが生成された鋼材Ｗの上部に対して圧下する。

【0020】

ポンチ６を圧下した際のストローク量Ｓ_Ｒ（押し込み変位(押し込み速度)）と、圧下荷重Ｆ_Ｒを測定する。測定後、Ａｒ雰囲気下で、凹部が形成された鋼材Ｗを冷却する。
ステップ２では、鋼材Ｗに形成された半球状の凹部における圧痕形状及びサイズＬ_Ｒを実測する。その測定した凹部の圧痕形状及びサイズＬ_Ｒから、その凹部の圧痕深さＨ_Ｒを算出する。

【0021】

ステップ３では、ステップ２で算出された凹部の圧痕深さＨ_Ｒから、球形ポンチ６の弾性変形Σ_Ｋ（Ｒ）及び、鋼材Ｗの弾性変形Σ_Ｗ（Ｒ）及び、試験装置のガタや弾性変形Σ_E（Ｒ）を差し引いて、凹部の押し込み深さｈ_Ｒを算出する。
このように、圧縮試験における凹部の圧痕深さＨ_Ｒは、３つの弾性変形Σ_Ｋ（Ｒ），Σ_Ｗ（Ｒ）及び、Σ_E（Ｒ）が生じている状況下で発生するものであるため、真の押し込み深さｈ_Ｒと異なるものである。それ故、押し込み深さｈ_Ｒを求めるにあたっては、ステップ２で算出された圧痕深さＨ_Ｒから、３つの弾性変形Σ_Ｋ（Ｒ），Σ_Ｗ（Ｒ）及び、Σ_E（Ｒ）の影響分を除去する必要がある。すなわち、算出された押し込み深さｈ_Ｒは、圧痕形状及びサイズＬ_Ｒから幾何学的に算出された値、つまり３つの弾性変形Σ_Ｋ（Ｒ），Σ_Ｗ（Ｒ）及び、Σ_E（Ｒ）の影響を除去した圧痕深さＨ_Ｒであり、後述する数値シミュレーションに用いるときの押し込み深さｈ_Ｖと同じである。

【0022】

具体的には、図３に示すように、まず圧縮試験で得られるデータより、ストロークＳ_Ｒに対する圧下荷重Ｆ_Ｒの関係（Ｂ）、すなわち圧縮試験における荷重曲線（黒色の実線）を作成する。そして、弾性変形Σ_Ｋ（Ｒ），Σ_Ｗ（Ｒ）及び、Σ_E（Ｒ）を除いたストローク量Ｓ_Ｒに対する圧下荷重Ｆ_Ｒの関係（Ａ）、すなわち圧縮試験における真の荷重曲線（グレー色の実線）をＡとＢの比を一定と考えて作成する。このようにして得られた真の荷重曲線（Ａ）等を基に、圧痕深さＨ_Ｒから弾性変形Σ_Ｋ（Ｒ），Σ_Ｗ（Ｒ）及び、Σ_E（Ｒ）の影響を除去し、凹部の押し込み深さｈ_Ｒを求める。

【0023】

ステップ４では、ステップ３で決定した鋼材Ｗの凹部の押し込み深さｈ_Ｒから、当該凹部の押し込み表面積Ａ_Ｒ（半球状の表面積）を算出する。
ステップ５では、ステップ４で算出された凹部の押し込み表面積Ａ_Ｒと、ステップ１で測定されたポンチ６の圧下荷重Ｆ_Ｒから、凹部の押し込み深さｈ_Ｒと、所定のストローク量Ｓ_Ｒにおける凹部の平均面圧Ｐ_Ｒとの関係を作成する。
［数値シミュレーション］
次に、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖを数値シミュレーションに付与して、実機同様の圧縮試験をシミュレートする過程について、説明する。

【0024】

まず、数値シミュレーションを行う理由としては、以上述べたステップ１〜５までの実際の圧縮試験では、所定のストローク量Ｓ_Ｒにおける「凹部の平均面圧Ｐ_Ｒ」までは算出できるが、本願の目的である実際の酸化スケールＺの「変形抵抗σ_Ｒ」までは算出することができない。なぜならば、凹部の平均面圧Ｐ_Ｒは、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｚ（Ｒ）だけでなく鋼材Ｗの変形抵抗σ_Ｗ（Ｒ）との影響を受けており、実試験で酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｒを算出することが難しいためである。

【0025】

図２に示すように、ステップ６では、まずステップ１で測定した酸化スケールＺの膜厚ｔを、プログラム（数値シミュレーションプログラム）に組み込む。
このプログラムにおいては、実機実験と同様の圧縮試験が仮想的に構築されている。コンピュータ上に仮想的に構築された圧縮試験においては、鋼材Ｗに対する加熱炉の酸化条件、圧縮試験の試験条件、球形ポンチ６を圧下した際の実験条件（ストローク量Ｓ_Ｖ、圧下荷重Ｆ_Ｖ、押し込み深さｈ_Ｖなど）などがシミュレートされるようになっている。

【0026】

仮想的に構築された圧縮試験の数値シミュレーションプログラムにおいて、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖを種々変化させて、実験と同様の条件で実施する。
具体的には、数値シミュレーションにおいて、圧縮試験の条件の設定、すなわち試験温度Ｔの設定、圧下速度の設定などを行う。
そして、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖを種々変化させて、実際の圧縮実験と同様の条件で実施する。つまり、様々な酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖをプログラムに付与して、鋼材Ｗにおける圧縮試験の状況をシミュレートする。なお、数値シミュレーションにおいては、球形ポンチ６は剛体とし、鋼材Ｗは塑性変形体としている。それ故、球形ポンチ６及び鋼材Ｗは弾性変形しない。

【0027】

なお、本実施形態で用いられる数値シミュレーションは、コンピュータ上で実行されるプログラムの形で実現されている。また、本実施形態においては、例えば、DEFORM（Design Environment for FROMing:米国SFTC社）、FORGE(TRANSVALOR社製)、ABAQUS(DASSAULT SYSTEMES社製)などの数値シミュレーションソフトを使用するとよい。
ステップ７では、ステップ６で得られた数値シミュレーション結果から、凹部の押し込み深さｈ_Ｖと、ポンチ６の圧下荷重Ｆ_Ｖを出力する。

【0028】

ステップ８では、ステップ６で出力された凹部の押し込み深さｈ_Ｖから、当該凹部の押し込み表面積Ａ_Ｖ（半球状の表面積）を算出する。
ステップ９では、ステップ８で算出された凹部の押し込み表面積Ａ_Ｖと、ステップ６で出力されたポンチ６の圧下荷重Ｆ_Ｖから凹部の平均面圧Ｐ_Ｖを求め、凹部の押し込み深さｈ_Ｖと、所定のストローク量Ｓ_Ｖにおける凹部の平均面圧Ｐ_Ｖとの関係を調査して、その関係を示す校正曲線を作成する。すなわち、凹部（押し込み凹部）の押し込み深さｈ_Ｖと凹部の平均面圧Ｐ_Ｖとの関係を示す曲線が、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖごとに複数得られることになる。

【0029】

なお、凹部の押し込み深さｈ_Ｖと、凹部の平均面圧Ｐ_Ｖと、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖとの関係は、表などにまとめられたデータベースであってもよい。これら調査されたデータベースは、コンピュータに保存されるようになっていてもよい。
ステップ１０では、ステップ５で得られた圧縮試験の実験値を、ステップ９で作成されたデータベース（例えば、校正曲線など）にあてはめて、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｒを同定する。すなわち、ステップ５で得られた圧縮試験の凹部の平均面圧Ｐ_Ｖ（実験値）を、ステップ９で作成されたデータベース（校正曲線）に照らし合わせることで、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｒを推定することができる。

【0030】

まとめると、上記した薄肉被検査材Ｚの変形抵抗同定方法は、ステップ１〜５に示す実際の圧縮実験において、実際の凹部における平均面圧Ｐ_Ｒまでしか得られないので、ステップ６〜１０に示す実際の圧縮実験同様の数値シミュレーションを、実際の圧縮実験と並行乃至は先行して実施し、圧縮試験で得られたデータと数値シミュレーションで得られたデータとを付き合わせることで、実際の酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｒを推定している。

【0031】

なお、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｒを推定精度を向上させるために、以上述べた実際の圧縮実験及び数値シミュレーションを、複数の酸化条件、試験条件下で実施し、種々の酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖと平均面圧Ｐ_Ｖとの関係を調べてもよい。数値シミュレーションにおいては、様々な酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖ（例えば、実際には実現不可能な値など）を試すことができるので、多くのデータを得ることが可能である。

【0032】

図４は、試験温度Ｔ（℃）に対する酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖ（ＭＰａ）の関係を調べた結果を示す。この図は、様々な試験温度Ｔにおいて、ステップ１〜ステップ１０を行うことで、酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｖを算出し、グラフ化することで得られるものである。
以上述べたように、本発明の薄肉被検査材Ｚの変形抵抗同定方法は、測定対象となる酸化スケールＺが生成された鋼材Ｗに対して実際に圧縮試験を行い、且つその圧縮試験と同様な条件で数値シミュレーションを実施し、圧縮試験のデータと数値シミュレーションのデータとを同定することで、実際の酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｒを求めることができる。

【0033】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

【0034】

例えば、本発明は、鋼材Ｗに生成された酸化スケールＺの変形抵抗σ_Ｒを同定する方法の説明をしたが、フィルムなど非常に薄いものを母材Ｗ上に載置した場合であっても適用可能である。

【符号の説明】

【0035】

１ 圧縮試験装置
２ 真空チャンバ
３ 加熱ヒータ
４ 載置台（ワークテーブル）
５ 圧下装置
６ ポンチ（突起部）
Ｗ 母材（鋼材）
Ｚ 薄肉被検査材（酸化スケール）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】