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ASTM E112: 粒度分析
はじめに
ASTM E112は、材料科学への応用における一貫性と精度のために、金属と合金の粒度測定を規定しています。
金属と合金の機械的特性は粒度によって定義されます。ASTM E112は、品質管理、研究、材料工学において重要な粒度測定技術を標準化しています。
粒度分析方法 (ASTM E112)
ASTM E112は、粒度測定の標準化されたいくつかの方法を概説しており、それぞれ特定の材料、精度、利用可能な機器に適しています：
1.比較法
この方法では、研磨およびエッチングした試料をASTM粒度分布図と目視で比較します。この方法は迅速で、おおよその粒度で十分な日常的な品質管理に適しています。例えば、鋳造アルミニウム部品では、作業者は粒度が望ましい範囲（ASTM G8-G12など）内にあるかどうかを簡単に確認することができます。
2.プラニメトリック（または計数）法
プラニメトリック法は、顕微鏡で粒を数える方法です。プラニメトリック法は、より定量的で精密な測定を提供し、研究、開発、高性能合金に適しています。例えば、タービンブレードに使用されるニッケル基超合金では、プラニメトリック分析により、耐高温クリープ性に極めて重要な結晶粒の均等性が保証されます。
3.切片法（または直線法
インターセプト法では、顕微鏡写真に数本の試験線を引き、交差した結晶粒界を数えます。コンピューターによる自動画像解析システムに適しており、オペレーターのバイアスを低減したハイスループット測定が可能である。これは、バッチ一貫性を検証するために大規模なデータセットを確立する必要がある鉄鋼、チタン、アルミニウム合金の生産工場で広く使用されています。
それぞれの方法には特別な利点があります：比較法は日常的なチェックに迅速かつ便利であり、プラニメトリック法は正確な研究グレードのデータを提供し、インターセプト法は自動化と統計計算に最適です。理想的な方法は、材料の種類、精度の程度、用途によって異なります。
粒度分布測定法
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測定方法 |
概要 |
用途 |
|
比較方法 |
標準チャートによる目視比較 |
迅速な評価、日常点検 |
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平面測定法 |
定義されたエリア内の粒を数える |
詳細分析、調査 |
|
インターセプト法 |
線が横切る粒界の数を測定 |
自動化システム、ハイスループット |
詳細はスタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。
粒度分布測定法の用途
粒径は金属や合金の機械的特性に直接影響するため、ASTM E112試験は多くの産業で必要不可欠です。
航空宇宙分野では、Ti-6Al-4Vタービンブレードの微細結晶粒(~10 μm)は550°Cで10⁶以上の疲労サイクルを含みますが、粗大結晶粒(~40 μm)は疲労寿命を30-40%低下させます。
粒度分析により、熱処理によって高温用途で均一な微細構造が得られることが保証されます。
自動車産業では、粒径が40μmから10μmになると、延性を犠牲にすることなく降伏強度が100MPa以上低下し、衝突安全性が向上します。結晶粒検査は、圧延および焼鈍工程が仕様を満たしていることを確認します。
建築では、細粒構造鋼は低温でも靭性を維持し、脆性破壊の可能性を低下させます。ASTM E112試験は、鋳造と溶接工程が一貫した安全な材料を生産することを確認します。
結晶粒径の測定は、合金の設計や破壊の解析においても重要です。ニッケル基超合金やステンレス鋼では、異常な結晶粒の成長や不均一な分布が、予期される時期より前にクリープや割れを引き起こす可能性があります。結晶粒径を測定することで、技術者は性能上の欠陥と冷却速度や鍛造条件などのプロセスパラメータを直接関連付けることができます。
つまり、ASTM E112試験は、航空宇宙、自動車、建築、および先端合金の強度、耐疲労性、および信頼性を保証する微細構造の定量的検証を提供します。
よくある質問
ASTM E112は何に使用されますか？
ASTM E112は、金属や合金の機械的特性を確立するための粒度測定に使用されます。
なぜ金属や合金の粒度は重要なのですか？
金属や合金の結晶粒径は、その強度、靭性、延性に影響し、様々な用途における性能に影響を与えます。
ASTM E112はどのような産業で使用されていますか？
航空宇宙、自動車、建築などの業界では、ASTM E112を品質管理や材料革新のために定期的に使用しています。
ASTM E112に記載されている主な方法は何ですか？
ASTM E112では、粒度測定法として比較法、プラニメトリック法、インターセプト法を規定しています。
ASTM E112は全ての金属と合金をカバーしていますか？
はい、ASTM E112は一般的な規格であり、様々な金属材料に適用することができます。
Chin Trento
