ホーム > 特許ランキング > ＪＦＥスチール株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】
(24)【登録日】2022-09-27
(45)【発行日】2022-10-05
(54)【発明の名称】鋼材破面の判別装置及び判別方法
(51)【国際特許分類】
G01N 3/08 20060101AFI20220928BHJP
G01B 11/24 20060101ALI20220928BHJP
G01N 3/06 20060101ALI20220928BHJP
【ＦＩ】
G01N3/08
G01B11/24 A
G01N3/06
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2020045435
(22)【出願日】2020-03-16
(65)【公開番号】P2021148453
(43)【公開日】2021-09-27
【審査請求日】2021-10-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100105854
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 一
(74)【代理人】
【識別番号】100116012
【弁理士】
【氏名又は名称】宮坂 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】長尾 涼太
(72)【発明者】
【氏名】田近 久和
(72)【発明者】
【氏名】半田 恒久
【審査官】福田 裕司
(56)【参考文献】
【文献】特開平０４－０４２０１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－１４３７７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１５８４２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第４８６４８６７（ＵＳ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２００５－００６３４９９（ＫＲ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０６４４２１２２（ＣＮ，Ａ）
【文献】黒田 敏雄 他，三次元立体画像構築システムの開発とステンレス鋼破面への適用，溶接学会論文集，2001年，第２０巻，第１号，１４３～１５１頁
【文献】小池 宏侑 他，金属材料の破壊形態の定量化に関する研究，栃木県産業技術センター 研究報告，2015年，Ｎｏ．１２，１０８～１１１頁
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ３／００～３／６２
Ｇ０１Ｂ １１／２４
ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼材の破面の形状を測定する３次元測定装置と、該３次元測定装置で測定された破面形状の３次元の点群データを取得し、該３次元の点群データから前記鋼材のき裂伝播方向に対し垂直な平面で切断した２次元断面の形状データを抽出し、抽出された前記２次元断面の形状データにおける隣接する点間の線分の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部か延性破壊部かを判別する判別手段とを備えていることを特徴とする鋼材破面の判別装置。
【請求項2】
前記判別手段は、抽出された前記２次元断面の形状データにおいて、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値をそれぞれａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎとし、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値をそれぞれｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎとし、鋼材により異なる閾値α、βとしたときに、（ａ）点１と点２間の線分１２については、ａ１２＞αであれば延性破壊部、ａ１２≦αであれば脆性破壊部と判断し、
（ｂ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が脆性破壊部と判断されている場合に、ｂ１３＞βであれば延性破壊部と判断し、ｂ１３≦βであれば脆性破壊部と判断し、
（ｃ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が延性破壊部と判断されている場合に、ａ２３＞αかつｂ１３≦βであれば延性破壊部と判断し、ａ２３≦αあるいはｂ１３＞βであれば脆性破壊部と判断し、
（ｄ）点３と点４間の線分３４以降の線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎについては、（ｂ）及び（ｃ）の判断基準に従って脆性破壊部か延性破壊部かを判断することを特徴とする請求項１に記載の鋼材破面の判別装置。
【請求項3】
前記判別手段によって判別された脆性破壊部または延性破壊部の任意の２次元平面に対する投影長さを算出する投影長さ算出手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の鋼材破面の判別装置。
【請求項4】
前記判別手段によって判別された脆性破壊部または延性破壊部の実長を算出する実長算出手段を備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載の鋼材破面の判別装置。
【請求項5】
前記判別手段は、前記３次元の点群データから前記鋼材のき裂伝播方向に対し垂直な平面で切断した２次元断面の形状データを抽出するに際し、前記鋼材のき裂伝播方向に一定の切断間隔で所定範囲にわたって切断した複数の２次元断面の形状データを抽出し、抽出された前記複数の２次元断面の形状データのそれぞれにおける隣接する点間の線分の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部か延性破壊部かを２次元断面の形状データ毎に判別することを特徴とする請求項１に記載の鋼材破面の判別装置。
【請求項6】
前記判別手段は、抽出された前記複数の２次元断面の形状データのそれぞれにおいて、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値をそれぞれａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎとし、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値をそれぞれｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎとし、鋼材により異なる閾値α、βとしたときに、（ａ）点１と点２間の線分１２については、ａ１２＞αであれば延性破壊部、ａ１２≦αであれば脆性破壊部と判断し、
（ｂ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が脆性破壊部と判断されている場合に、ｂ１３＞βであれば延性破壊部と判断し、ｂ１３≦βであれば脆性破壊部と判断し、
（ｃ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が延性破壊部と判断されている場合に、ａ２３＞αかつｂ１３≦βであれば延性破壊部と判断し、ａ２３≦αあるいはｂ１３＞βであれば脆性破壊部と判断し、
（ｄ）点３と点４間の線分３４以降の線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎについては、（ｂ）及び（ｃ）の判断基準に従って脆性破壊部か延性破壊部かを判断することを特徴とする請求項５に記載の鋼材破面の判別装置。
【請求項7】
前記判別手段によって２次元断面の形状データ毎に判別された脆性破壊部または延性破壊部の任意の２次元平面に対する投影長さを算出する投影長さ算出手段を備えていることを特徴とする請求項６に記載の鋼材破面の判別装置。
【請求項8】
前記判別手段によって２次元断面の形状データ毎に判別された脆性破壊部または延性破壊部の実長を算出する実長算出手段を備えていることを特徴とする請求項６又は７に記載の鋼材破面の判別装置。
【請求項9】
前記実長算出手段によって算出された２次元断面の形状データ毎の脆性破壊部または延性破壊部の実長と、前記複数の２次元断面の前記鋼材のき裂伝播方向における切断間隔とに基づいて、前記鋼材のき裂伝播方向の前記所定範囲における脆性破壊部または延性破壊部の表面積を算出する表面積算出手段を備えていることを特徴とする請求項８に記載の鋼材破面の判別装置。
【請求項10】
鋼材の破面の形状を測定する３次元測定ステップと、該３次元測定ステップで測定された破面形状の３次元の点群データを取得し、該３次元の点群データから前記鋼材のき裂伝播方向に対し垂直な平面で切断した２次元断面の形状データを抽出し、抽出された該２次元断面の形状データにおける隣接する点間の線分の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部か延性破壊部かを判別する判別ステップとを含むことを特徴とする鋼材破面の判別方法。
【請求項11】
前記判別ステップでは、抽出された前記２次元断面の形状データにおいて、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値をそれぞれａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎとし、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値をそれぞれｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎとし、鋼材により異なる閾値α、βとしたときに、（ａ）点１と点２間の線分１２については、ａ１２＞αであれば延性破壊部、ａ１２≦αであれば脆性破壊部と判断し、
（ｂ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が脆性破壊部と判断されている場合に、ｂ１３＞βであれば延性破壊部と判断し、ｂ１３≦βであれば脆性破壊部と判断し、
（ｃ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が延性破壊部と判断されている場合に、ａ２３＞αかつｂ１３≦βであれば延性破壊部と判断し、ａ２３≦αあるいはｂ１３＞βであれば脆性破壊部と判断し、
（ｄ）点３と点４間の線分３４以降の線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎについては、（ｂ）及び（ｃ）の判断基準に従って脆性破壊部か延性破壊部かを判断することを特徴とする請求項１０に記載の鋼材破面の判別方法。
【請求項12】
前記判別ステップによって判別された脆性破壊部または延性破壊部の任意の２次元平面に対する投影長さを算出する投影長さ算出ステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の鋼材破面の判別方法。
【請求項13】
前記判別ステップによって判別された脆性破壊部または延性破壊部の実長を算出する実長算出ステップを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の鋼材破面の判別方法。
【請求項14】
前記判別ステップでは、前記３次元の点群データから前記鋼材のき裂伝播方向に対し垂直な平面で切断した２次元断面の形状データを抽出するに際し、前記鋼材のき裂伝播方向に一定の切断間隔で所定範囲にわたって切断した複数の２次元断面の形状データを抽出し、抽出された前記複数の２次元断面の形状データのそれぞれにおける隣接する点間の線分の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部か延性破壊部かを２次元断面の形状データ毎に判別することを特徴とする請求項１０に記載の鋼材破面の判別方法。
【請求項15】
前記判別ステップでは、抽出された前記複数の２次元断面の形状データのそれぞれにおいて、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値をそれぞれａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎとし、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値をそれぞれｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎとし、鋼材により異なる閾値α、βとしたときに、（ａ）点１と点２間の線分１２については、ａ１２＞αであれば延性破壊部、ａ１２≦αであれば脆性破壊部と判断し、
（ｂ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が脆性破壊部と判断されている場合に、ｂ１３＞βであれば延性破壊部と判断し、ｂ１３≦βであれば脆性破壊部と判断し、
（ｃ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が延性破壊部と判断されている場合に、ａ２３＞αかつｂ１３≦βであれば延性破壊部と判断し、ａ２３≦αあるいはｂ１３＞βであれば脆性破壊部と判断し、
（ｄ）点３と点４間の線分３４以降の線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎについては、（ｂ）及び（ｃ）の判断基準に従って脆性破壊部か延性破壊部かを判断することを特徴とする請求項１４に記載の鋼材破面の判別方法。
【請求項16】
前記判別ステップによって２次元断面の形状データ毎に判別された脆性破壊部または延性破壊部の任意の２次元平面に対する投影長さを算出する投影長さ算出ステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の鋼材破面の判別方法。
【請求項17】
前記判別ステップによって２次元断面の形状データ毎に判別された脆性破壊部または延性破壊部の実長を算出する実長算出ステップを含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の鋼材破面の判別方法。
【請求項18】
前記実長算出ステップによって算出された２次元断面の形状データ毎の脆性破壊部または延性破壊部の実長と、前記複数の２次元断面の前記鋼材のき裂伝播方向における切断間隔とに基づいて、前記鋼材のき裂伝播方向の前記所定範囲における脆性破壊部または延性破壊部の表面積を算出する表面積算出ステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の鋼材破面の判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼材の破壊試験等で得られる破面の、脆性破壊部と延性破壊部とを自動的に判別する鋼材破面の判別装置及び判別方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鋼材の機械的性能評価を行う際、一般的に鋼材を破壊させて強度や靱性といった特性を得ることが必要とされる。例えば、船舶など、低温環境で用いられる構造物の厚鋼板では脆性き裂が発生しやすいため、被害を最小限に抑えるべく、高い脆性き裂伝播停止性能が鋼材に求められることになる。
この脆性き裂伝播停止性能の評価方法として、ＥＳＳＯ試験がある。このＥＳＳＯ試験では試験片に温度勾配を設けた状態で低温側から高温側へ脆性き裂を伝播させ、停止した位置で脆性き裂長さと温度との関係から脆性き裂アレスト靱性値を求める。ＥＳＳＯ試験では、脆性き裂伝播方向の試験片長さは５００ｍｍを要する。
この脆性き裂伝播停止性能の評価方法として、ＥＳＳＯ試験がある。このＥＳＳＯ試験では試験片に温度勾配を設けた状態で低温側から高温側へ脆性き裂を伝播させ、停止した位置で脆性き裂長さと温度との関係から脆性き裂アレスト靱性値を求める。ＥＳＳＯ試験では、脆性き裂伝播方向の試験片長さは５００ｍｍを要する。
【0003】
このとき停止した脆性き裂長さを確認するため、一般的には試験後に試験片へ荷重を負荷し、脆性き裂の伝播しなかった箇所を延性破壊させ試験片を破断させる。ここで、破断された試験片の破面は、試験時に脆性破壊した脆性破壊部と試験後の荷重負荷によって延性破壊した延性破壊部とが混在した状態となる。
試験時に脆性き裂の伝播しなかった領域は、塑性変形によるエネルギー吸収や、き裂開口抑制といった効果があり、脆性き裂伝播停止性能の向上に寄与する。このため、鋼材の破面において脆性破壊部と延性破壊部とを自動で判別し、延性破壊部あるいは脆性破壊部の大きさを定量的に評価することは鋼材の特性評価を精度高く行うために必要とされる。
試験時に脆性き裂の伝播しなかった領域は、塑性変形によるエネルギー吸収や、き裂開口抑制といった効果があり、脆性き裂伝播停止性能の向上に寄与する。このため、鋼材の破面において脆性破壊部と延性破壊部とを自動で判別し、延性破壊部あるいは脆性破壊部の大きさを定量的に評価することは鋼材の特性評価を精度高く行うために必要とされる。
【0004】
ここで、従来、例えば特許文献１に示す破面観察方法では、き裂が生じた被検材料の破面を観察するに当たり、未破壊の部分を強制的に破壊し破面観察を行う際に、強制的に破壊する前にあらかじめ既存のき裂破面に加熱により着色を与えたのち被検材料を強制的に破壊して破面を観察するようにしている。
これにより、強制破壊破面は着色されていないので、着色された既存のき裂破面と強制破壊破面との区別が容易となる。
また、従来の特許文献２に示す自動破面観察装置では、試験片の破面を観察する顕微鏡と、顕微鏡に接続され、試験片の破面の像を撮像してアナログ画像を出力する撮像機とを用いて、画像処理により脆性破面と延性破面とを判別するようにしている。
これにより、高速かつ自動的に破面解析を行うことができる。
これにより、強制破壊破面は着色されていないので、着色された既存のき裂破面と強制破壊破面との区別が容易となる。
また、従来の特許文献２に示す自動破面観察装置では、試験片の破面を観察する顕微鏡と、顕微鏡に接続され、試験片の破面の像を撮像してアナログ画像を出力する撮像機とを用いて、画像処理により脆性破面と延性破面とを判別するようにしている。
これにより、高速かつ自動的に破面解析を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平４－５０７４９号公報
【文献】特公平５－６００５８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、従来のこれら特許文献１に示す破面観察方法及び特許文献２に示す自動破面観察装置にあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献１に示す破面観察方法の場合には、着色された既存のき裂破面と強制破壊破面との区別が容易となるものの、鋼材の破面において脆性破壊部と延性破壊部とを自動で判別することができない。
一方、特許文献２に示す自動破面観察装置の場合には、脆性破面と延性破面とを高速かつ自動的に判別することができるが、破面解析に顕微鏡を要するため、ＥＳＳＯ試験に用いられるような大型試験片の破面を観察する際には不向きとなる。
従って、本発明はこれら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、鋼材の破面において脆性破壊部と延性破壊部とを自動で判別し、小型試験（落重試験、シャルピー衝撃試験等）に加えて大型試験片に対しても適用可能な鋼材破面の判別装置及び判別方法を提供することにある。
即ち、特許文献１に示す破面観察方法の場合には、着色された既存のき裂破面と強制破壊破面との区別が容易となるものの、鋼材の破面において脆性破壊部と延性破壊部とを自動で判別することができない。
一方、特許文献２に示す自動破面観察装置の場合には、脆性破面と延性破面とを高速かつ自動的に判別することができるが、破面解析に顕微鏡を要するため、ＥＳＳＯ試験に用いられるような大型試験片の破面を観察する際には不向きとなる。
従って、本発明はこれら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、鋼材の破面において脆性破壊部と延性破壊部とを自動で判別し、小型試験（落重試験、シャルピー衝撃試験等）に加えて大型試験片に対しても適用可能な鋼材破面の判別装置及び判別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る鋼材破面の判別装置は、鋼材の破面の形状を測定する３次元測定装置と、該３次元測定装置で測定された破面形状の３次元の点群データを取得し、該３次元の点群データから前記鋼材のき裂伝播方向に対し垂直な平面で切断した２次元断面の形状データを抽出し、抽出された前記２次元断面の形状データにおける隣接する点間の線分の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部か延性破壊部かを判別する判別手段とを備えていることを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る鋼材破面の判別方法は、鋼材の破面の形状を測定する３次元測定ステップと、３次元測定ステップで測定された破面形状の３次元の点群データを取得し、該３次元の点群データから前記鋼材のき裂伝播方向に対し垂直な平面で切断した２次元断面の形状データを抽出し、抽出された該２次元断面の形状データにおける隣接する点間の線分の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部か延性破壊部かを判別する判別ステップとを含むことを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る鋼材破面の判別方法は、鋼材の破面の形状を測定する３次元測定ステップと、３次元測定ステップで測定された破面形状の３次元の点群データを取得し、該３次元の点群データから前記鋼材のき裂伝播方向に対し垂直な平面で切断した２次元断面の形状データを抽出し、抽出された該２次元断面の形状データにおける隣接する点間の線分の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部か延性破壊部かを判別する判別ステップとを含むことを要旨とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る鋼材破面の判別装置及び判別方法によれば、鋼材の破面において脆性破壊部と延性破壊部とを自動で判別し、小型試験（落重試験、シャルピー衝撃試験等）に加えて大型試験片に対しても適用可能な鋼材破面の判別装置及び判別方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態に係る鋼材破面の判別方法が適用される破面を有する破断された鋼材を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る鋼材破面の判別装置の概略構成図である。
【図5】鋼材破面における脆性破壊部は傾きが小さく、延性破壊部は傾きが大きいと仮定したときに考えられる破面のパターンを示す模式図で、（Ａ）は点１と点２との間の線分１２が脆性破壊部、点２と点３との間の線分２３が脆性破壊部である破面パターンを示し、（Ｂ）は点１と点２との間の線分１２が脆性破壊部、点２と点３との間の線分２３が延性破壊部である破面パターンを示し、（Ｃ）は点１と点２との間の線分１２が延性破壊部、点２と点３との間の線分２３が脆性破壊部である破面パターンを示し、（Ｄ）は点１と点２との間の線分１２が延性破壊部、点２と点３との間の線分２３が延性破壊部である破面パターンを示している。
【図6】鋼材破面における脆性破壊部と延性破壊部とが混在した混在部において、鋼材のき裂伝播方向に対し垂直な平面で切断した２次元断面の形状データの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
【0011】
図１には、本発明の一実施形態に係る鋼材破面の判別方法が適用される破面を有する破断された鋼材の一例が示されている。図１に示す破断された鋼材１０は、例えば、ＥＳＳＯ試験において試験片に温度勾配を設けて低温側から高温側へ脆性き裂を伝播させ、その後に試験片へ荷重を負荷して脆性き裂の伝播しなかった未破壊部分を強制的に延性破壊させて破断されたものである。ここで、破断された鋼材１０は、矢印Ｘで示す幅方向に７０ｍｍ、矢印Ｚで示す長手方向に５００ｍｍ、矢印Ｙで示す高さ方向に所定の厚さを有する。破断された鋼材１０の上面が、破面１１を構成し、き裂の伝播方向は、鋼材１０の一端面１０ａから他端面１０ｂへ向かう前述の矢印Ｚで示す長手方向である。そして、鋼材１０の破面１１は、き裂の始端である鋼材１０の一端面１０ａからき裂の終端近傍にいたるまでに形成された脆性破壊部１１ａと、鋼材１０の他端面１０ｂからき裂の終端近傍にいたるまでに形成された延性破壊部１１ｂと、き裂の終端近傍において矢印Ｚで示す長手方向に所定の範囲にわたって形成された脆性破壊部１１ａと延性破壊部１１ｂとが混在する混在部１１ｃとを含んでいる。
【0012】
この鋼材１０の破面１１、特に破面１１の混在部１１ｃにおいて、脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別するために、本実施形態に係る判別装置１（図２参照）が用いられる。
脆性き裂伝播後に未破壊部分を強制的に破壊させた破面１１では、巨視的なき裂伝播方向（図１におけるＺ方向）に対して垂直な２次元断面を見ると、脆性破壊部１１ａと延性破壊部１１ｂとの境界で破面に傾斜が大きく異なることが特徴である。本実施形態に係る判別装置１では、この特徴を活用して脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別する。
脆性き裂伝播後に未破壊部分を強制的に破壊させた破面１１では、巨視的なき裂伝播方向（図１におけるＺ方向）に対して垂直な２次元断面を見ると、脆性破壊部１１ａと延性破壊部１１ｂとの境界で破面に傾斜が大きく異なることが特徴である。本実施形態に係る判別装置１では、この特徴を活用して脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別する。
【0013】
図２に示す判別装置１は、３次元測定装置２と、データ処理装置３と、出力装置８とを備えている。
３次元測定装置２は、破断された鋼材１０の上方に設置され、鋼材１０の破面１１の形状を測定する。３次元測定装置２としては、例えば、レーザを用いたレーザ測定器（３Ｄスキャナ）が使用される。３次元測定装置２は、例えばレーザによる距離計測を行うもので、その距離計測は、三角測距方式であっても位相差測距方式であってもよい。
３次元測定装置２は、破断された鋼材１０の上方に設置され、鋼材１０の破面１１の形状を測定する。３次元測定装置２としては、例えば、レーザを用いたレーザ測定器（３Ｄスキャナ）が使用される。３次元測定装置２は、例えばレーザによる距離計測を行うもので、その距離計測は、三角測距方式であっても位相差測距方式であってもよい。
【0014】
また、データ処理装置３は、３次元測定装置２で測定された破面形状の３次元の点群データを処理し、脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別し、最終的には延性破壊部１１ｂの表面積の算出を行う。
このデータ処理装置３は、後に述べる判別手段４、投影長さ算出手段５、実長算出手段６、及び表面積算出手段７の各機能をコンピュータソフトウェア上でプログラムを実行することで実現するための演算処理機能を有するコンピュータシステムである。そして、このコンピュータシステムは、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ等を備えて構成され、ＲＯＭ等に予め記憶された各種専用のプログラムを実行することにより、前述した各機能をソフトウェア上で実現する
データ処理装置３は、３次元測定装置２で測定された破面形状の３次元の点群データを取得し、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データ（図６参照）を抽出し、抽出された２次元断面の形状データにおける隣接する点（点１と点２、・・・、点ｎ－１と点ｎ）間の線分（線分１２、・・・、線分ｎ－１ｎ）の傾きの絶対値及び隣接する線分（線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎ）の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別する判別手段４を備えている。
このデータ処理装置３は、後に述べる判別手段４、投影長さ算出手段５、実長算出手段６、及び表面積算出手段７の各機能をコンピュータソフトウェア上でプログラムを実行することで実現するための演算処理機能を有するコンピュータシステムである。そして、このコンピュータシステムは、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ等を備えて構成され、ＲＯＭ等に予め記憶された各種専用のプログラムを実行することにより、前述した各機能をソフトウェア上で実現する
データ処理装置３は、３次元測定装置２で測定された破面形状の３次元の点群データを取得し、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データ（図６参照）を抽出し、抽出された２次元断面の形状データにおける隣接する点（点１と点２、・・・、点ｎ－１と点ｎ）間の線分（線分１２、・・・、線分ｎ－１ｎ）の傾きの絶対値及び隣接する線分（線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎ）の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別する判別手段４を備えている。
【0015】
判別手段４では、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データを抽出するに際し、図１に示すように、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に一定の切断間隔Δｚで所定範囲にわたって切断した複数（ｍ個）の２次元断面の形状データを抽出し、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおける隣接する点（点１と点２、・・・、点ｎ－１と点ｎ）間の線分（線分１２、・・・、線分ｎ－１ｎ）の傾きの絶対値及び隣接する線分（線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎ）の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別する。
ここで、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別する具体的手法について、図５を参照して説明する。図５には、破面１１における脆性破壊部１１ａは傾きが小さく、延性破壊部１１ｂは傾きが大きいと仮定したときに考えられる破面のパターンが示されている。
ここで、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別する具体的手法について、図５を参照して説明する。図５には、破面１１における脆性破壊部１１ａは傾きが小さく、延性破壊部１１ｂは傾きが大きいと仮定したときに考えられる破面のパターンが示されている。
【0016】
ここで、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおいて、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値をそれぞれａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎとし、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値をそれぞれｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎとし、鋼材により異なる閾値α、βとする。
ここで、これら点１、点２、点３、・・・、点ｎの２次元断面上の座標をそれぞれ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、・・・、（ｘｎ，ｙｎ）とすると、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値ａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎは（ａ１２、ａ２３のみ説明する）、次の（１）式、（２）式のように表せる。
ここで、これら点１、点２、点３、・・・、点ｎの２次元断面上の座標をそれぞれ（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、・・・、（ｘｎ，ｙｎ）とすると、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値ａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎは（ａ１２、ａ２３のみ説明する）、次の（１）式、（２）式のように表せる。
【0017】
【数1】
【0018】
また、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値ｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎは（ｂ１３のみ説明する）、次の（３）式のように表せる。
【0019】
【数2】
【0020】
このときに、判別手段４は、先ず、（ａ）点１と点２間の線分１２については、ａ１２＞αであれば延性破壊部１１ｂ、ａ１２≦αであれば脆性破壊部１１ａと判断する。この理由は、脆性き裂を伝播させる試験で、き裂の伝播が停止した後に未破壊部分を強制破断させた場合、試験時の脆性破壊部分は一般的に平坦な状態で残るのに対し、未破壊部分は大きな変形を伴って延性破壊するため、延性破壊部１１ｂの傾きが脆性破壊部１１ａの傾きよりも大きくなるからである。閾値αには、対象とする鋼材破面の特徴を考慮し、判別に最適な値を決定する。
【0021】
次いで、判別手段４は、（ｂ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が脆性破壊部１１ａと判断されている場合に、ｂ１３＞βであれば延性破壊部１１ｂと判断し（図５（Ｂ）に示す）、ｂ１３≦βであれば脆性破壊部１１ａと判断する（図５（Ａ）に示す）。閾値βには、対象とする鋼材破面の特徴を考慮し、判別に最適な値を決定する。
また、判別手段４は、（ｃ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が延性破壊部１１ｂと判断されている場合に、ａ２３＞αかつｂ１３≦βであれば延性破壊部１１ｂと判断し（図５（Ｄ）に示す）、ａ２３≦αあるいはｂ１３＞βであれば脆性破壊部１１ａと判断する（図５（Ｃ）に示す）。
また、判別手段４は、（ｃ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が延性破壊部１１ｂと判断されている場合に、ａ２３＞αかつｂ１３≦βであれば延性破壊部１１ｂと判断し（図５（Ｄ）に示す）、ａ２３≦αあるいはｂ１３＞βであれば脆性破壊部１１ａと判断する（図５（Ｃ）に示す）。
【0022】
更に、判別手段４は、（ｄ）点３と点４間の線分３４以降の線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎについては、（ｂ）及び（ｃ）の判断基準に従って脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判断する。
このように、判別手段４による脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかの判断に際し、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値ａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎのみでなく、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値ｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎを用いているのは、傾斜の大小だけで判断すると誤差が大きいので、傾斜の急変点を脆性破壊部分と延性破壊部分との境界として検出するためである。
このように、判別手段４による脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかの判断に際し、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値ａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎのみでなく、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値ｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎを用いているのは、傾斜の大小だけで判断すると誤差が大きいので、傾斜の急変点を脆性破壊部分と延性破壊部分との境界として検出するためである。
【0023】
また、データ処理装置３は、判別手段４によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂの任意の２次元平面（ＺＸ平面とＹＺ平面）に対する投影長さを算出する投影長さ算出手段５を備えている
投影長さ算出手段５による延性破壊部１１ｂの任意の２次元平面（ＺＸ平面とＹＺ平面）に対する投影長さを算出する具体的な方法について図６を参照して説明する。
投影長さ算出手段５による延性破壊部１１ｂの任意の２次元平面（ＺＸ平面とＹＺ平面）に対する投影長さを算出する具体的な方法について図６を参照して説明する。
【0024】
判別に用いた２次元平面（ＸＹ平面）において、延性破壊部１１ｂと判断された線分がｐ本（ｐ＞０）である場合、それぞれの線分を構成する２点について、ｘ座標の差の絶対値をそれぞれΔｘ１、Δｘ２、・・・、Δｘｐ、ｙ座標の差の絶対値をそれぞれΔｙ１、Δｙ２、・・・、Δｙｐとすると、延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ、延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙはそれぞれ次の（４）式、（５）式のように表される。図６においては、延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙは一部しか図示されていない。
【0025】
【数3】
【0026】
投影長さ算出手段５は、２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを前述の（４）式及び（５）式を用いて算出する。
また、データ処理装置３は、判別手段４によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂの実長を算出する実長算出手段６を備えている。
実長算出手段６による延性破壊部１１ｂの実長を算出する具体的な方法について図６を参照して説明する。
判別に用いた２次元平面（ＸＹ平面）において、延性破壊部１１ｂと判断された線分がｐ本（ｐ＞０）である場合、それぞれの線分を構成する２点（ｘａ，ｙａ）、（ｘｂ，ｙｂ）の実長Δｘｙは、次の（６）式に表される。
また、データ処理装置３は、判別手段４によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂの実長を算出する実長算出手段６を備えている。
実長算出手段６による延性破壊部１１ｂの実長を算出する具体的な方法について図６を参照して説明する。
判別に用いた２次元平面（ＸＹ平面）において、延性破壊部１１ｂと判断された線分がｐ本（ｐ＞０）である場合、それぞれの線分を構成する２点（ｘａ，ｙａ）、（ｘｂ，ｙｂ）の実長Δｘｙは、次の（６）式に表される。
【0027】
【数4】
【0028】
そして、判別に用いた２次元平面（ＸＹ平面）において、延性破壊部１１ｂと判断された線分がｐ本（ｐ＞０）である場合、各線分の実長を実長Δｘｙ１、Δｘｙ２、・・・、Δｘｙｐとすると、延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙは、次の（７）式により表される。
【0029】
【数5】
【0030】
実長算出手段６は、２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを前述の（７）式を用いて算出する。
更に、データ処理装置３は、実長算出手段６によって算出された２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙと、複数（ｍ個）の２次元断面の鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における切断間隔Δｚとに基づいて、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）の前記所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積を算出する表面積算出手段７を備えている。
更に、データ処理装置３は、実長算出手段６によって算出された２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙと、複数（ｍ個）の２次元断面の鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における切断間隔Δｚとに基づいて、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）の前記所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積を算出する表面積算出手段７を備えている。
【0031】
表面積算出手段７による延性破壊部１１ｂの表面積を算出する具体的な方法について説明する。
前述したように、判別手段４では、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データを抽出するに際し、図１に示すように、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に一定の切断間隔Δｚで所定範囲にわたって切断した複数（ｍ個）の２次元断面の形状データを抽出している。
そして、実長算出手段６は、２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを算出している。
ここで、２次元断面における延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙは、複数（ｍ個）あることから、各２次元断面における延性破壊部１１ｂの実長をｌｘｙ１、ｌｘｙ２、・・・、ｌｘｙｍとすると、前述の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓは、次の（８）式により近似することができる。
前述したように、判別手段４では、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データを抽出するに際し、図１に示すように、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に一定の切断間隔Δｚで所定範囲にわたって切断した複数（ｍ個）の２次元断面の形状データを抽出している。
そして、実長算出手段６は、２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを算出している。
ここで、２次元断面における延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙは、複数（ｍ個）あることから、各２次元断面における延性破壊部１１ｂの実長をｌｘｙ１、ｌｘｙ２、・・・、ｌｘｙｍとすると、前述の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓは、次の（８）式により近似することができる。
【0032】
【数6】
【0033】
なお、この近似値と実表面積との大きな乖離を回避するため、切断間隔Δｚは対象となる破面１１の大きさを考慮して設定することが好ましい。
表面積算出手段７は、前述の（８）式によりき裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出する。
表面積算出手段７は、前述の（８）式によりき裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出する。
【0034】
出力装置８は、データ処理装置３による算出結果を出力するものであり、例えば、プリンター等で構成され、投影長さ算出手段５による２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙ、実長算出手段６による２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙ、表面積算出手段７によるき裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓの算出結果を出力する。
【0035】
このように、本実施形態に係る鋼材破面の判別装置１によれば、鋼材１０の破面１１の形状を測定する３次元測定装置２と、３次元測定装置２で測定された破面形状の３次元の点群データを取得し、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データを抽出し、抽出された２次元断面の形状データにおける隣接する点間の線分の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別する判別手段４とを備えている。
これにより、鋼材１０の破面１１において脆性破壊部１１ａと延性破壊部１１ｂとを自動で判別することができる。また、鋼材１０の破面１１の形状を測定する際に３次元測定装置（例えば、３Ｄスキャナ）を使用し、顕微鏡を用いないので、小型試験（落重試験、シャルピー衝撃試験等）に加えて大型試験片に対しても適用可能な鋼材破面の判別装置１とすることができる。
これにより、鋼材１０の破面１１において脆性破壊部１１ａと延性破壊部１１ｂとを自動で判別することができる。また、鋼材１０の破面１１の形状を測定する際に３次元測定装置（例えば、３Ｄスキャナ）を使用し、顕微鏡を用いないので、小型試験（落重試験、シャルピー衝撃試験等）に加えて大型試験片に対しても適用可能な鋼材破面の判別装置１とすることができる。
【0036】
また、本実施形態に係る鋼材破面の判別装置１によれば、判別手段４は、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データを抽出するに際し、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に一定の切断間隔Δｚで切断した複数（ｍ個）の２次元断面の形状データを抽出する。そして、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおける隣接する点（点１と点２、・・・、点ｎ－１と点ｎ）間の線分（線分１２、・・・、線分ｎ－１ｎ）の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別する。
これにより、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における複数（ｍ個）の２次元断面の形状データにおいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別できる。
これにより、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における複数（ｍ個）の２次元断面の形状データにおいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別できる。
【0037】
また、本実施形態に係る鋼材破面の判別装置１によれば、判別手段４は、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおいて、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値をそれぞれａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎとし、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値をそれぞれｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎとし、鋼材により異なる閾値α、βとしたときに、次の手法により線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別する。
【0038】
（ａ）点１と点２間の線分１２については、ａ１２＞αであれば延性破壊部１１ｂ、ａ１２≦αであれば脆性破壊部１１ａと判断し、
（ｂ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が脆性破壊部１１ａと判断されている場合に、ｂ１３＞βであれば延性破壊部１１ｂと判断し、ｂ１３≦βであれば脆性破壊部１１ａと判断し、
（ｃ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が延性破壊部１１ｂと判断されている場合に、ａ２３＞αかつｂ１３≦βであれば延性破壊部１１ｂと判断し、ａ２３≦αあるいはｂ１３＞βであれば脆性破壊部１１ａと判断し、
（ｄ）点３と点４間の線分３４以降の線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎについては、（ｂ）及び（ｃ）の判断基準に従って脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判断する。
（ｂ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が脆性破壊部１１ａと判断されている場合に、ｂ１３＞βであれば延性破壊部１１ｂと判断し、ｂ１３≦βであれば脆性破壊部１１ａと判断し、
（ｃ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が延性破壊部１１ｂと判断されている場合に、ａ２３＞αかつｂ１３≦βであれば延性破壊部１１ｂと判断し、ａ２３≦αあるいはｂ１３＞βであれば脆性破壊部１１ａと判断し、
（ｄ）点３と点４間の線分３４以降の線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎについては、（ｂ）及び（ｃ）の判断基準に従って脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判断する。
【0039】
これにより、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおいて、線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎのそれぞれについて脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを正確に判別することができる。
このように、判別手段４による脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかの判断に際し、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値ａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎのみでなく、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値ｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎを用いているのは、傾斜の大小だけで判断すると誤差が大きいので、傾斜の急変点を脆性破壊部分と延性破壊部分との境界として検出するためである。
このように、判別手段４による脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかの判断に際し、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値ａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎのみでなく、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値ｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎを用いているのは、傾斜の大小だけで判断すると誤差が大きいので、傾斜の急変点を脆性破壊部分と延性破壊部分との境界として検出するためである。
【0040】
また、本実施形態に係る鋼材破面の判別装置１によれば、判別手段４によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを算出する投影長さ算出手段５を備えている。
これにより、２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを算出することができ、延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを定量的に評価することができる。
これにより、２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを算出することができ、延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを定量的に評価することができる。
【0041】
また、本実施形態に係る鋼材破面の判別装置１によれば、判別手段４によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを算出する実長算出手段６を備えている。
これにより、２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを算出することができ、延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを定量的に評価することができる。
これにより、２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを算出することができ、延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを定量的に評価することができる。
【0042】
更に、本実施形態に係る鋼材破面の判別装置１によれば、実長算出手段６によって算出された２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙと、複数（ｍ個）の２次元断面の鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における切断間隔Δｚとに基づいて、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出する表面積算出手段７を備えている。
これにより、き裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出することができ、延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを定量的に評価することができる。
これにより、き裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出することができ、延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを定量的に評価することができる。
【0043】
次に、図２に示す鋼材破面の判別装置１を用いた本実施形態に係る鋼材破面の判別方法について、図３及び図４を参照して説明する。
先ず、ステップＳ１において、３次元測定装置２は、図１に示す破断された鋼材１０の上方から鋼材１０の破面１１の形状を測定する（３次元測定ステップ）。
次いで、ステップＳ２において、データ処理装置３の判別手段４は、３次元測定装置２で測定された破面形状の３次元の点群データを取得し、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データ（図６参照）を抽出し、抽出された２次元断面の形状データにおける隣接する点（点１と点２、・・・、点ｎ－１と点ｎ）間の線分（線分１２、・・・、線分ｎ－１ｎ）の傾きの絶対値及び隣接する線分（線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎ）の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別する（判別ステップ）。
先ず、ステップＳ１において、３次元測定装置２は、図１に示す破断された鋼材１０の上方から鋼材１０の破面１１の形状を測定する（３次元測定ステップ）。
次いで、ステップＳ２において、データ処理装置３の判別手段４は、３次元測定装置２で測定された破面形状の３次元の点群データを取得し、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データ（図６参照）を抽出し、抽出された２次元断面の形状データにおける隣接する点（点１と点２、・・・、点ｎ－１と点ｎ）間の線分（線分１２、・・・、線分ｎ－１ｎ）の傾きの絶対値及び隣接する線分（線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎ）の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別する（判別ステップ）。
【0044】
このステップＳ２（判別ステップ）について、図４を参照して具体的に述べると、先ず、ステップＳ２１において、判別手段４は、３次元測定装置２で測定された破面形状の３次元の点群データを取得する（点群データ取得ステップ）。
次いで、ステップＳ２２において、判別手段４は、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データを抽出するに際し、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に一定の切断間隔Δｚで所定範囲にわたって切断した複数（ｍ個）の２次元断面の形状データを抽出する（２次元断面の形状データ抽出ステップ）。
次いで、ステップＳ２２において、判別手段４は、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データを抽出するに際し、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に一定の切断間隔Δｚで所定範囲にわたって切断した複数（ｍ個）の２次元断面の形状データを抽出する（２次元断面の形状データ抽出ステップ）。
【0045】
その後、ステップＳ２３において、判別手段４は、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおける隣接する点（点１と点２、・・・、点ｎ－１と点ｎ）間の線分（線分１２、・・・、線分ｎ－１ｎ）の傾きの絶対値及び隣接する線分（線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎ）の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別する（判断ステップ）
このステップＳ２３における判断ステップでは、前述と同様に、判別手段４は、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおいて、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値をそれぞれａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎとし、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値をそれぞれｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎとし、鋼材により異なる前述の閾値α、βとする。
このステップＳ２３における判断ステップでは、前述と同様に、判別手段４は、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおいて、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値をそれぞれａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎとし、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値をそれぞれｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎとし、鋼材により異なる前述の閾値α、βとする。
【0046】
そして、判別手段４は、先ず、（ａ）点１と点２間の線分１２については、ａ１２＞αであれば延性破壊部、ａ１２≦αであれば脆性破壊部１１ａと判断する。次いで、判別手段４は、（ｂ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が脆性破壊部１１ａと判断されている場合に、ｂ１３＞βであれば延性破壊部１１ｂと判断し、ｂ１３≦βであれば脆性破壊部１１ａと判断する。更に、判別手段４は、（ｃ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が延性破壊部１１ｂと判断されている場合に、ａ２３＞αかつｂ１３≦βであれば延性破壊部１１ｂと判断し、ａ２３≦αあるいはｂ１３＞βであれば脆性破壊部１１ａと判断する。更に、判別手段４は、（ｄ）点３と点４間の線分３４以降の線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎについては、（ｂ）及び（ｃ）の判断基準に従って脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判断する。
これにより、ステップＳ２（判別ステップ）は終了し、判別結果が投影長さ算出手段５に送出される。
これにより、ステップＳ２（判別ステップ）は終了し、判別結果が投影長さ算出手段５に送出される。
【0047】
次に、ステップＳ３に移行し、データ処理装置３の投影長さ算出手段５は、ステップＳ２（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを算出する（投影長さ算出ステップ）。
この投影長さ算出手段５による２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙの具体的な算出方法は前述と同様である。
次に、ステップＳ４に移行し、データ処理装置３の実長算出手段６は、ステップＳ２（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを算出する（実長算出ステップ）。
この投影長さ算出手段５による２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙの具体的な算出方法は前述と同様である。
次に、ステップＳ４に移行し、データ処理装置３の実長算出手段６は、ステップＳ２（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを算出する（実長算出ステップ）。
【0048】
この実長算出手段６による２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙの具体的な算出方法は前述と同様である。
次に、ステップＳ５に移行し、データ処理装置３の表面積算出手段７は、ステップＳ４（実長算出ステップ）によって算出された２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙと、複数（ｍ個）の２次元断面の鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における切断間隔Δｚとに基づいて、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出する（表面積算出ステップ）。
次に、ステップＳ５に移行し、データ処理装置３の表面積算出手段７は、ステップＳ４（実長算出ステップ）によって算出された２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙと、複数（ｍ個）の２次元断面の鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における切断間隔Δｚとに基づいて、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出する（表面積算出ステップ）。
【0049】
この表面積算出手段７によるき裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における表面積Ｓの具体的な算出方法は前述と同様である。
最後にステップＳ６に移行し、出力装置８は、投影長さ算出手段５による２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙ、実長算出手段６による２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙ、表面積算出手段７によるき裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓの算出結果を出力する。
最後にステップＳ６に移行し、出力装置８は、投影長さ算出手段５による２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙ、実長算出手段６による２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙ、表面積算出手段７によるき裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓの算出結果を出力する。
【0050】
このように、本実施形態に係る鋼材破面の判別方法によれば、鋼材１０の破面１１の形状を測定するステップＳ１（３次元測定ステップ）と、ステップＳ１（３次元測定ステップ）で測定された破面形状の３次元の点群データを取得し、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データを抽出し、抽出された２次元断面の形状データにおける隣接する点間の線分の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別するステップＳ２（判別ステップ）とを含んでいる。
これにより、鋼材１０の破面１１において脆性破壊部１１ａと延性破壊部１１ｂとを自動で判別することができる。また、鋼材１０の破面１１の形状を測定する際に３次元測定装置（例えば、３Ｄスキャナ）を使用し、顕微鏡を用いないので、小型試験（落重試験、シャルピー衝撃試験等）に加えて大型試験片に対しても適用可能な鋼材破面の判別装置１とすることができる。
これにより、鋼材１０の破面１１において脆性破壊部１１ａと延性破壊部１１ｂとを自動で判別することができる。また、鋼材１０の破面１１の形状を測定する際に３次元測定装置（例えば、３Ｄスキャナ）を使用し、顕微鏡を用いないので、小型試験（落重試験、シャルピー衝撃試験等）に加えて大型試験片に対しても適用可能な鋼材破面の判別装置１とすることができる。
【0051】
また、本実施形態に係る鋼材破面の判別方法によれば、ステップＳ２（判別ステップ）では、３次元の点群データから鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面（ＸＹ平面）で切断した２次元断面の形状データを抽出するに際し、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に一定の切断間隔Δｚで所定範囲にわたって切断した複数（ｍ個）の２次元断面の形状データを抽出する。そして、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおける隣接する点（点１と点２、・・・、点ｎ－１と点ｎ）間の線分（線分１２、・・・、線分ｎ－１ｎ）の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別する。
【0052】
これにより、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における複数（ｍ個）の２次元断面の形状データにおいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別できる。
また、本実施形態に係る鋼材破面の判別方法によれば、ステップＳ２（判別ステップ）では、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおいて、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値をそれぞれａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎとし、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値をそれぞれｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎとし、鋼材により異なる閾値α、βとしたときに、次の手法により線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別する。
また、本実施形態に係る鋼材破面の判別方法によれば、ステップＳ２（判別ステップ）では、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおいて、連続して隣り合う点１と点２、点２と点３、点３と点４、・・・、点ｎ－１と点ｎ間の線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎの傾きの絶対値をそれぞれａ１２、ａ２３、ａ３４、・・・、ａｎ－１ｎとし、隣り合う線分１２と線分２３、線分２３と線分３４、・・・、線分ｎ－２ｎ－１と線分ｎ－１ｎの傾きの差の絶対値をそれぞれｂ１３、ｂ２４、・・・、ｂｎ－２ｎとし、鋼材により異なる閾値α、βとしたときに、次の手法により線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別する。
【0053】
（ａ）点１と点２間の線分１２については、ａ１２＞αであれば延性破壊部１１ｂ、ａ１２≦αであれば脆性破壊部１１ａと判断し、
（ｂ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が脆性破壊部１１ａと判断されている場合に、ｂ１３＞βであれば延性破壊部１１ｂと判断し、ｂ１３≦βであれば脆性破壊部１１ａと判断し、
（ｃ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が延性破壊部１１ｂと判断されている場合に、ａ２３＞αかつｂ１３≦βであれば延性破壊部１１ｂと判断し、ａ２３≦αあるいはｂ１３＞βであれば脆性破壊部１１ａと判断し、
（ｄ）点３と点４間の線分３４以降の線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎについては、（ｂ）及び（ｃ）の判断基準に従って脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判断する。
（ｂ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が脆性破壊部１１ａと判断されている場合に、ｂ１３＞βであれば延性破壊部１１ｂと判断し、ｂ１３≦βであれば脆性破壊部１１ａと判断し、
（ｃ）点２と点３間の線分２３については、点１と点２間の線分１２が延性破壊部１１ｂと判断されている場合に、ａ２３＞αかつｂ１３≦βであれば延性破壊部１１ｂと判断し、ａ２３≦αあるいはｂ１３＞βであれば脆性破壊部１１ａと判断し、
（ｄ）点３と点４間の線分３４以降の線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎについては、（ｂ）及び（ｃ）の判断基準に従って脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判断する。
【0054】
これにより、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおいて、線分１２、線分２３、線分３４、・・・、線分ｎ－１ｎのそれぞれについて脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを正確に判別することができる。
また、本実施形態に係る鋼材破面の判別方法によれば、ステップＳ２（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを算出するステップＳ３（投影長さ算出ステップ）を含んでいる。
また、本実施形態に係る鋼材破面の判別方法によれば、ステップＳ２（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを算出するステップＳ３（投影長さ算出ステップ）を含んでいる。
【0055】
これにより、２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを算出することができ、延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを定量的に評価することができる。
また、本実施形態に係る鋼材破面の判別方法によれば、ステップＳ２（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを算出するステップＳ４（実長算出ステップ）を含んでいる。
また、本実施形態に係る鋼材破面の判別方法によれば、ステップＳ２（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを算出するステップＳ４（実長算出ステップ）を含んでいる。
【0056】
これにより、２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを算出することができ、延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを定量的に評価することができる。
更に、本実施形態に係る鋼材破面の判別方法によれば、ステップＳ４（実長算出ステップ）によって算出された２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙと、複数（ｍ個）の２次元断面の鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における切断間隔Δｚとに基づいて、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出するステップＳ５（表面積算出ステップ）を備えている。
更に、本実施形態に係る鋼材破面の判別方法によれば、ステップＳ４（実長算出ステップ）によって算出された２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙと、複数（ｍ個）の２次元断面の鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における切断間隔Δｚとに基づいて、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出するステップＳ５（表面積算出ステップ）を備えている。
【0057】
これにより、き裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出することができ、延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを定量的に評価することができる。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、投影長さ算出手段５（投影長さ算出ステップ）は、判別手段４（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを算出しているが、判別手段４（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された脆性破壊部１１ａのＺＸ平面への投影長さ及び脆性破壊部１１ａのＹＺ平面への投影長さを算出するようにしてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、投影長さ算出手段５（投影長さ算出ステップ）は、判別手段４（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ及び延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙを算出しているが、判別手段４（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された脆性破壊部１１ａのＺＸ平面への投影長さ及び脆性破壊部１１ａのＹＺ平面への投影長さを算出するようにしてもよい。
【0058】
また、実長算出手段６（実長算出ステップ）は、判別手段４（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙを算出しているが、判別手段４（判別ステップ）によって２次元断面の形状データ毎に判別された脆性破壊部１１ａの実長を算出するようにしてもよい。
更に、表面積算出手段７（表面積算出ステップ）は、実長算出手段６（実長算出ステップ）によって算出された２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙと、複数（ｍ個）の２次元断面の鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における切断間隔Δｚとに基づいて、き裂伝播方向（Ｚ方向）所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出するようにしているが、実長算出手段６（実長算出ステップ）によって算出された２次元断面の形状データ毎の脆性破壊部１１ａの実長と、複数（ｍ個）の２次元断面の鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における切断間隔Δｚとに基づいて、き裂伝播方向（Ｚ方向）所定範囲における脆性破壊部１１ａの表面積Ｓを算出するようにしてもよい。
更に、表面積算出手段７（表面積算出ステップ）は、実長算出手段６（実長算出ステップ）によって算出された２次元断面の形状データ毎の延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙと、複数（ｍ個）の２次元断面の鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における切断間隔Δｚとに基づいて、き裂伝播方向（Ｚ方向）所定範囲における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出するようにしているが、実長算出手段６（実長算出ステップ）によって算出された２次元断面の形状データ毎の脆性破壊部１１ａの実長と、複数（ｍ個）の２次元断面の鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）における切断間隔Δｚとに基づいて、き裂伝播方向（Ｚ方向）所定範囲における脆性破壊部１１ａの表面積Ｓを算出するようにしてもよい。
【0059】
また、本実施形態では、判別手段４（判別ステップ）は、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に一定の切断間隔Δｚで切断した所定範囲の複数（ｍ個）の２次元断面の形状データを抽出し、抽出された複数（ｍ個）の２次元断面の形状データのそれぞれにおける隣接する点（点１と点２、・・・、点ｎ－１と点ｎ）間の線分（線分１２、・・・、線分ｎ－１ｎ）の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを２次元断面の形状データ毎に判別するようにしている。
【0060】
しかし、判別手段４（判別ステップ）は、鋼材１０のき裂伝播方向（Ｚ方向）に一か所で切断した１個の２次元断面の形状データを抽出し、抽出された１個の２次元断面の形状データにおける隣接する点（点１と点２、・・・、点ｎ－１と点ｎ）間の線分（線分１２、・・・、線分ｎ－１ｎ）の傾きの絶対値及び隣接する線分の傾きの差の絶対値に基づいて、線分の範囲が脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかを判別するようにしてもよい。
この場合、投影長さ算出手段５（投影長さ算出ステップ）は、判別手段４（判別ステップ）によって判別された脆性破壊部１１ａまたは延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さ及び脆性破壊部１１ａまたは延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さを１個の２次元断面の形状データについて算出すればよい。
この場合、投影長さ算出手段５（投影長さ算出ステップ）は、判別手段４（判別ステップ）によって判別された脆性破壊部１１ａまたは延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さ及び脆性破壊部１１ａまたは延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さを１個の２次元断面の形状データについて算出すればよい。
【0061】
また、この場合、実長算出手段６（実長算出ステップ）は、判別手段４（判別ステップ）によって判別された脆性破壊部１１ａまたは延性破壊部１１ｂの実長を１個の２次元断面の形状データについて算出すればよい。
更に、この場合、表面積算出手段７（表面積算出ステップ）は、き裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における脆性破壊部１１ａまたは延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出しない。
更に、この場合、表面積算出手段７（表面積算出ステップ）は、き裂伝播方向（Ｚ方向）の所定範囲における脆性破壊部１１ａまたは延性破壊部１１ｂの表面積Ｓを算出しない。
【0062】
また、投影長さ算出手段５（投影長さ算出ステップ）は、判別手段４（判別ステップ）によって判別された脆性破壊部１１ａまたは延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さ及び脆性破壊部１１ａまたは延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さを算出しているが、投影長さ算出手段５（投影長さ算出ステップ）は、ＺＸ平面及びＹＺ平面に限らず、判別手段４（判別ステップ）によって判別された脆性破壊部１１ａまたは延性破壊部１１ｂの任意の２次元平面に対する投影長さを算出すればよい。
【実施例】
【0063】
次に、本発明の実施例について説明する。本実施例で用いた破面１１は、図１に示すように、脆性き裂を伝播させた後、未破壊部分を荷重負荷により延性破壊させた鋼材１０の破面１１である。鋼材１０の破面１１は、７０ｍｍ（Ｘ方向）×５００ｍｍ（Ｚ方向）であり、巨視的には５００ｍｍの方向（Ｚ方向）へき裂が伝播している。この破面１１のうち脆性破壊部１１ａと延性破壊部１１ｂとが混在した混在部１１ｃにおいて、き裂伝播方向（Ｚ方向）にわたって３０ｍｍの範囲で本発明の判別方法を適用した。
【0064】
図６には、鋼材破面１１における脆性破壊部１１ａと延性破壊部１１ｂとが混在した混在部１１ｃ（３０ｍｍの範囲）において、き裂伝播方向（Ｚ方向）に対し垂直な平面で切断した２次元断面の形状データの一例が示されている。
この図６に示す特定の２次元断面においては、目視による脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかの判別と、本発明の判別方法による脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかの判別との一致率が８５．８％となっており、本発明の判別方法が良好な結果であることがわかった。
この図６に示す特定の２次元断面においては、目視による脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかの判別と、本発明の判別方法による脆性破壊部１１ａか延性破壊部１１ｂかの判別との一致率が８５．８％となっており、本発明の判別方法が良好な結果であることがわかった。
【0065】
【表1】
【0066】
なお、表１には、図６に示す特定の２次元断面における延性破壊部１１ｂのＺＸ平面への投影長さｌｘ、延性破壊部１１ｂのＹＺ平面への投影長さｌｙ、延性破壊部１１ｂの実長ｌｘｙ、及び対象範囲（３０ｍｍ）における延性破壊部１１ｂの表面積Ｓが示されている。
【符号の説明】
【0067】
１ 鋼材破面の判別装置
２ ３次元測定装置
３ データ処理装置
４ 判別手段
５ 投影長さ算出手段
６ 実長算出手段
７ 表面積算出手段
８ 出力装置
１０ 鋼材
１０ａ 一端面
１０ｂ 他端面
１１ 破面
１１ａ 脆性破壊部
１１ｂ 延性破壊部
１１ｃ 混在部
２ ３次元測定装置
３ データ処理装置
４ 判別手段
５ 投影長さ算出手段
６ 実長算出手段
７ 表面積算出手段
８ 出力装置
１０ 鋼材
１０ａ 一端面
１０ｂ 他端面
１１ 破面
１１ａ 脆性破壊部
１１ｂ 延性破壊部
１１ｃ 混在部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】