用途: 鋳鉄内の黒鉛球状化率を推定、または、ねずみ鋳鉄と球状黒鉛鋳鉄とを見分けるために使用します。

問題点: 黒鉛（炭素）を添加物として鋳鉄の鋳造時に使用することが多く、量としては一般的な鋳造において重量で2から4%、容積として6から10％です。鋳鉄内の黒鉛の微細形状が、その鋳鉄の機械的特性に主要な影響を及ぼします。黒鉛が薄い箔として存在する場合は、ねずみ鋳鉄となり、固くて脆くなります。黒鉛が球状塊として存在する場合は、球状黒鉛鋳鉄となり、柔らかくて展性が出ます。
ねずみ鋳鉄と球状黒鉛鋳鉄の両方とも炭素、シリコン、その他の添加物を溶鉄に混入して製造され、多くの場合その溶融は最終鋳造時に行われます。混入が不均一であったりその他の鋳造過程が不完全であったりした場合は、球状化率にばらつき、球状黒鉛鋳鉄内にねずみ鋳鉄の巣が出来る可能性があります。このため金属の機械的特性が著しく変化するため、鋳造者は均一性のために球状黒鉛鋳鉄を調べる必要があります。球状黒鉛鋳鉄内の黒鉛の配分が均一であることと、黒鉛が正しい形状（断片状よりも球状が良い）であることが重要です。
顕微鏡での観察や引っ張り強度試験が黒鉛球状化率の確認に有効ですが、鋳造品を迅速かつ非破壊で評価する方法としては、超音波試験が望ましいです。これは球状黒鉛鋳鉄とねずみ鋳鉄とで異なる材料音速を持つという特徴を利用した方法です。

機器: 音速を測定する能力のある超音波検査装置はどれでもこの非破壊試験を実施することが可能で、超音波厚さ計、超音波探傷器およびパルサーレシーバなどが含まれます。精度や使い勝手を考慮すると音速測定には、35シリーズ超音波厚さ計（35、35DL、35HP、35DL-HP）が推奨されます。超音波厚さ計に入力された厚さと超音波往復伝播時間から逆算された鋳鉄やその他の材質の材料音速を直接読み取りすることが可能です。単にキーを押して厚さデータを入力し、この距離と時間の情報から音速が自動的に計算されます。高/低アラーム機能を使用して、許容値を超えたものの識別を行うことが可能です。超音波厚さ計は、測定する厚さ範囲に対して適切な探触子と組み合わせて使用されますが、一般的にはM1036接触接触型探触子（2.25MHz）との組み合わせが推奨されます。

38DL PLUS超音波厚さ計は、複雑な形状や極めて分厚い鋳物（50mmよりも厚い）などを対象とする最も困難な黒鉛球状化率アプリケーションに推奨されます。35シリーズと同様、38DL PLUSでは、入力したパーツの厚さに基づいて測定された音速の直接の読み取りが可能です。大きな波形ディスプレイで確認しながら、オペレーターはゲイン、ブランク、その他のセットアップ用パラメーターを調整して、エコー取得の最適化や測定の検証を行うことが可能です。

これらの超音波厚さ計は、厚さの既に分かっているサンプルに探触子を押し当て、キーパッドを使用して音速校正を実施することによって、音速計として使用することができます。超音波厚さ計に設定された音速は、次に測定する際の材料音速となります。精度は、一般的に±0.1%です。
EPOCHシリーズのいずれの超音波探傷器でも、材料音速の測定に同様に使用することが可能です。適当な低周波数の探触子に対して、校正済みの超音波探傷器を使用して厚さが既知の箇所の底面からのエコーを取得し、EPOCHの音速設定を厚さの読み取りが正しい厚さを示すまで調整します。入力した音速は、次に測定する際の材料音速となります。
低周波数の探触子に対応するパルサーレシーバ（5072PR、5077PR）と低周波数の探触子とを組み合わせて使用して、鋳鉄内の音速の測定が可能です。オシロスコープの波形から往復のパルスの伝播時間を測定し、パーツの厚さを片道の音の伝播時間で除して材料音速を計算します。（速度=距離/時間）

手順: 純鉄、球状黒鉛鋳鉄およびねずみ鋳鉄における材料音速には一定の違いがあります。一般的に、純粋な鉄の材料音速は約0.59cm/uS、球状黒鉛鋳鉄は約0.56cm/uSおよびねずみ鋳鉄は約0.48cm/uSとなります。実際の用途における正確な材料音速は合金の組成、粒状構造およびその他のプロセス上の変数によって様々です。正確な材料音速は、常に試験する材質から作成した校正試験片によって検証される必要があります。各々の用途について、材料音速と黒鉛球状化率の相関表を自ら作成することが推奨されます。一般に公表されている研究では材料音速と黒鉛球状化率の相関関係は直線形ではない(1)事に注意する必要があります。ただし、同じ割合の黒鉛を含みその他は同一である二種類の黒鉛鋳鉄でも一方は箔状（ねずみ鋳鉄）、他方は球状（球状黒鉛鋳鉄）といったふうに、同じ黒鉛を含んでいる鋳鉄でも音速に相当な違いがある可能性があります。

超音波では、球状黒鉛鋳鉄の中にねずみ鋳鉄が存在する状況を検出することが可能です。ねずみ鋳鉄内の音速は球状黒鉛鋳鉄のそれよりも遅いため、ねずみ鋳鉄介在物を含む鋳鉄内のパルス伝播時間は、全てが球状黒鉛鋳鉄で出来た鋳鉄よりも長く、測定される音速は遅くなります。繰り返しますが、実際の鋳造では複雑な変数が影響することに関連し、既知の組成の校正試験片に基づいて試験をセットアップすることが推奨されます。しかし、一般的には局所的な音速の低下は、球状黒鉛鋳鉄に問題があることの兆候です。

参考文献
(1) ASM International, Metals Handbook, Volume 17, Nondestructive Evaluation and Quality Control, Metals Park, Ohio 1989 (Ninth Edition), pp. 531-535.