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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024018347
(43)【公開日】2024-02-08
(54)【発明の名称】焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置
(51)【国際特許分類】
G01B 7/26 20060101AFI20240201BHJP
G01N 27/72 20060101ALI20240201BHJP
【ＦＩ】
G01B7/26
G01N27/72
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022121633
(22)【出願日】2022-07-29
(71)【出願人】
【識別番号】304028726
【氏名又は名称】国立大学法人 大分大学
(71)【出願人】
【識別番号】390029089
【氏名又は名称】高周波熱錬株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100127513
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 悟
(74)【代理人】
【識別番号】100158665
【弁理士】
【氏名又は名称】奥井 正樹
(74)【代理人】
【識別番号】100206829
【弁理士】
【氏名又は名称】相田 悟
(72)【発明者】
【氏名】後藤 雄治
(72)【発明者】
【氏名】堀野 孝
(72)【発明者】
【氏名】大仁田 俊
【テーマコード（参考）】
2F063
2G053
【Ｆターム（参考）】
2F063AA15
2F063AA16
2F063BB03
2F063BB05
2F063BC05
2F063BD11
2F063BD13
2F063CA34
2F063DA02
2F063DA05
2F063DB05
2F063DC08
2F063DD02
2F063GA52
2G053AA25
2G053AB01
2G053BA03
2G053BA15
2G053BC10
2G053BC20
2G053CA05
2G053CC03
2G053DA01
2G053DA09
(57)【要約】
【課題】非破壊的に鋼材の焼入れ深さの評価を行うにあたり、小型化、低コスト化が可能な焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置を提供する。
【解決手段】鋼材１０の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを、鋼材１０に間隔を開けて対向させて、かつ、一方の磁極２０ａと鋼材１０との間に検出部３０ａを介して配置し、永久磁石２０のみからの磁界を検出部３０ａにより測定する焼入れ深さ評価方法を開示する。
【選択図】図１
【解決手段】鋼材１０の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを、鋼材１０に間隔を開けて対向させて、かつ、一方の磁極２０ａと鋼材１０との間に検出部３０ａを介して配置し、永久磁石２０のみからの磁界を検出部３０ａにより測定する焼入れ深さ評価方法を開示する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、
永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に検出部を介して配置し、前記永久磁石のみからの磁界を前記検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に検出部を介して配置し、前記永久磁石のみからの磁界を前記検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
【請求項2】
鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、
永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に第１検出部を介して配置すると共に、前記両磁極のうち他方の磁極に第２検出部を配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び前記第２検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に第１検出部を介して配置すると共に、前記両磁極のうち他方の磁極に第２検出部を配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び前記第２検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
【請求項3】
鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、
永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に第１検出部を介して配置すると共に、前記一方の磁極と前記鋼材との間ではない前記一方の磁極に第２検出部を配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び前記第２検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に第１検出部を介して配置すると共に、前記一方の磁極と前記鋼材との間ではない前記一方の磁極に第２検出部を配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び前記第２検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
【請求項4】
鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置であって、
永久磁石と、
前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された検出部と、を備え、
前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記検出部を介して配置し、
前記永久磁石のみからの磁界を前記検出部により測定する焼入れ深さ評価装置。
永久磁石と、
前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された検出部と、を備え、
前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記検出部を介して配置し、
前記永久磁石のみからの磁界を前記検出部により測定する焼入れ深さ評価装置。
【請求項5】
鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置であって、
永久磁石と、
前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された第１検出部と、
前記両磁極のうち他方の磁極に配置された第２検出部と、を備え、
前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記第１検出部を介して配置し、
前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び第２検出部で測定する焼入れ深さ評価装置。
永久磁石と、
前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された第１検出部と、
前記両磁極のうち他方の磁極に配置された第２検出部と、を備え、
前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記第１検出部を介して配置し、
前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び第２検出部で測定する焼入れ深さ評価装置。
【請求項6】
鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置であって、
永久磁石と、
前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された第１検出部と、
前記一方の磁極の前記鋼材と対向させない側面に配置された第２検出部と、を備え、
前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記第１検出部を介して配置し、
前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び第２検出部で測定する焼入れ深さ評価装置。
永久磁石と、
前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された第１検出部と、
前記一方の磁極の前記鋼材と対向させない側面に配置された第２検出部と、を備え、
前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記第１検出部を介して配置し、
前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び第２検出部で測定する焼入れ深さ評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高周波焼入れは、焼入れ時間が短く、焼入れ深さを容易にコントロールできるため、高強度を必要とする様々な部品に対して利用されている。鋼材の焼入れ深さにより機械的特性が変化する為、製造後に焼入れ深さを評価する必要がある。
【0003】
特許文献１の発明の背景には、非破壊的に鋼材の焼入れ深度（深さ）の測定を行なう装置として鋼材の保磁力Hcと鋼材の硬度との関係を利用するものがある。この方法は、鋼材の表面に馬蹄形の電磁石をおき励磁電流で十分励磁して、検出器を含めた永久磁石を形成し、次に励磁電流の方向を変えこれらの永久磁石の束が０になるように電流を流すと、永久磁石の起磁力と外部より加えた起磁力は平衡するので、その平衡の関係から電磁石（検出器）のコイルの巻回数をＮ、励磁電流をIcとしたとき、Fc＝Ｎ・Icが焼入れ硬化部の深さの関数となっていることを利用して、励磁電流Icを測定して焼入れ深度（深さ）を測定することができることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特公平０４－００８７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、この方法は、装置が大型化し、高コスト化する恐れがある。
本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、非破壊で鋼材の焼入れ深さの評価を行うにあたり、小型化、低コスト化が可能な焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置を提供することを目的とする。
本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、非破壊で鋼材の焼入れ深さの評価を行うにあたり、小型化、低コスト化が可能な焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置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】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
（１）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に検出部を介して配置し、前記永久磁石のみからの磁界を前記検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
（２）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に第１検出部を介して配置すると共に、前記両磁極のうち他方の磁極に第２検出部を配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び前記第２検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
（３）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に第１検出部を介して配置すると共に、前記一方の磁極と前記鋼材との間ではない前記一方の磁極に第２検出部を配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び前記第２検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
（４）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置であって、永久磁石と、前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された検出部と、を備え、前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記検出部を介して配置し、前記永久磁石のみからの磁界を前記検出部により測定する焼入れ深さ評価装置。
（５）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置であって、永久磁石と、前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された第１検出部と、前記両磁極のうち他方の磁極に配置された第２検出部と、を備え、前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記第１検出部を介して配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び第２検出部で測定する焼入れ深さ評価装置。
（６）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置であって、永久磁石と、前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された第１検出部と、前記一方の磁極の前記鋼材と対向させない側面に配置された第２検出部と、を備え、前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記第１検出部を介して配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び第２検出部で測定する焼入れ深さ評価装置。
（１）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に検出部を介して配置し、前記永久磁石のみからの磁界を前記検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
（２）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に第１検出部を介して配置すると共に、前記両磁極のうち他方の磁極に第２検出部を配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び前記第２検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
（３）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石の両磁極のうち一方の磁極を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極と前記鋼材との間に第１検出部を介して配置すると共に、前記一方の磁極と前記鋼材との間ではない前記一方の磁極に第２検出部を配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び前記第２検出部により測定する焼入れ深さ評価方法。
（４）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置であって、永久磁石と、前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された検出部と、を備え、前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記検出部を介して配置し、前記永久磁石のみからの磁界を前記検出部により測定する焼入れ深さ評価装置。
（５）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置であって、永久磁石と、前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された第１検出部と、前記両磁極のうち他方の磁極に配置された第２検出部と、を備え、前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記第１検出部を介して配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び第２検出部で測定する焼入れ深さ評価装置。
（６）鋼材の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置であって、永久磁石と、前記永久磁石の両磁極のうち一方の磁極の前記鋼材と対向させる対向面に配置された第１検出部と、前記一方の磁極の前記鋼材と対向させない側面に配置された第２検出部と、を備え、前記一方の磁極の前記対向面を、前記鋼材に間隔を開けて対向させて、かつ、前記第１検出部を介して配置し、前記永久磁石のみからの差動磁界を前記第１検出部及び第２検出部で測定する焼入れ深さ評価装置。
【発明の効果】
【0007】
本発明は、非破壊で鋼材の焼入れ深さの評価を行うにあたり、小型化、低コスト化が可能な焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図4】第３の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置を模式的に示す図であり、（ａ）はその鳥観図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’線で切った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置を模式的に示す図であり、（ａ）はその鳥観図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’線で切った断面図である。
本実施形態に係る焼入れ深さ評価方法は、図１に示すように、測定対象物である鋼材１０の表面１０Ａａの焼入れ層１０Ａの深さ（焼入れ深さ：以下同じ。）を非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石２０（２０Ａ及び２０Ｂ）の両磁極２０ａ、２０ｂ（Ｎ極：２０ａ、Ｓ極：２０ｂ）のうち一方の磁極（本実施形態ではＮ極２０ａ）を、前記鋼材１０の表面１０Ａａに間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０との間に検出部３０ａを介して配置し、前記永久磁石２０のみからの磁界を前記検出部３０ａにより測定することを特徴とする。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置を模式的に示す図であり、（ａ）はその鳥観図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’線で切った断面図である。
本実施形態に係る焼入れ深さ評価方法は、図１に示すように、測定対象物である鋼材１０の表面１０Ａａの焼入れ層１０Ａの深さ（焼入れ深さ：以下同じ。）を非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石２０（２０Ａ及び２０Ｂ）の両磁極２０ａ、２０ｂ（Ｎ極：２０ａ、Ｓ極：２０ｂ）のうち一方の磁極（本実施形態ではＮ極２０ａ）を、前記鋼材１０の表面１０Ａａに間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０との間に検出部３０ａを介して配置し、前記永久磁石２０のみからの磁界を前記検出部３０ａにより測定することを特徴とする。
【0010】
本実施形態に係る焼入れ深さ評価装置１００は、図１に示すように、鋼材１０の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置１００であって、永久磁石２０と、前記永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａの前記鋼材１０と対向させる対向面２０ａ１に配置された検出部３０ａと、を備え、前記一方の磁極２０ａの前記対向面２０ａ１を、前記鋼材２０に間隔を開けて対向させて、かつ、前記検出部３０ａを介して配置し、前記永久磁石２０のみからの磁界を前記検出部３０ａにより測定することを特徴とする。
【0011】
永久磁石２０は励磁用コイルが無くても、すなわち、永久磁石２０のみであっても、測定対象の鋼材１０に磁界を印加する。そのため、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを、鋼材１０の表面１０Ａａに間隔を開けて対向させて配置させると、永久磁石２０のみがつくる交流磁場により鋼材１０に磁界が印加される。
【0012】
なお、鋼材１０の焼入れ層１０Ａと焼入れ層１０Ａの内層に存在する焼入れされていない未焼入れ層１０Ｂでは磁気特性が変化する。従って、永久磁石２０から鋼材１０に印加された磁界を測定し、変化する磁気特性を評価することで、鋼材１０の表面１０Ａａの焼入れ深さを非破壊で評価することができる。また、励磁用コイルが無い永久磁石のみからの磁界を測定するため、小型化、低コスト化が可能になる。
【0013】
前記磁界の測定は、図１に示すように、前記一方の磁極２０ａの対向面２０ａ１と前記鋼材１０の表面１０Ａａとの間に配置する検出部３０ａにより行う。
前記検出部３０ａは、ホール素子で構成されている。また、ホール素子は、保持部材３０ｂに保持されて、前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０の表面１０Ａａとの間に配置されており、前記検出部３０ａ（ホール素子）と前記保持部材３０ｂとで検出手段３０を構成している。
このような検出手段３０を用いることで、永久磁石２０のみからの磁界を測定しやすくなり、かつ、前記間隔を開けて対向させやすくなるため好ましい。
前記検出部３０ａは、ホール素子で構成されている。また、ホール素子は、保持部材３０ｂに保持されて、前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０の表面１０Ａａとの間に配置されており、前記検出部３０ａ（ホール素子）と前記保持部材３０ｂとで検出手段３０を構成している。
このような検出手段３０を用いることで、永久磁石２０のみからの磁界を測定しやすくなり、かつ、前記間隔を開けて対向させやすくなるため好ましい。
【0014】
鋼材１０の素材鋼は、焼入れ層１０Ａを形成させることができれば特に限定されない。鋼材１０の素材鋼は、例えば、ＳＣＭ４４０（C:0.38%～0.43%、Si:0.15%～0.35%、Mn:0.60%～0.90%、P≦0.030%、S≦0.030%、Ni≦0.25%、Cr:0.90%～1.20%、Mo:0.15%～0.30%）が用いられる。
鋼材１０の形状は、例えば、図１に示すような板状で構成されており、素材側である未焼入れ層１０Ｂと表面側である焼入れ層１０Ａを有している。
鋼材１０の形状は、例えば、図１に示すような板状で構成されており、素材側である未焼入れ層１０Ｂと表面側である焼入れ層１０Ａを有している。
【0015】
永久磁石２０は、例えば、希土類磁石、フェライト磁石を用いることができる。なお、永久磁石２０は、磁束密度が高く、強い磁力を持つという観点から、希土類磁石の中でもネオジウム磁石を用いることが好ましい。
永久磁石２０の形状は、特に限定されないが、例えば、円柱状で構成されている。
永久磁石２０の形状は、特に限定されないが、例えば、円柱状で構成されている。
【0016】
検出部３０ａであるホール素子は、非接触で位置や角度を検出可能な磁気センサである。
ホール素子は、例えば、感磁面を貫く垂直方向の磁界を検出する横型のホール素子で構成されている。
保持部材３０ｂは、検出部３０ａを前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０の表面１０Ａａとの間に配置するための保持具である。保持部材３０ｂは、例えば、絶縁性の板状長尺物で構成されている。
ホール素子は、例えば、感磁面を貫く垂直方向の磁界を検出する横型のホール素子で構成されている。
保持部材３０ｂは、検出部３０ａを前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０の表面１０Ａａとの間に配置するための保持具である。保持部材３０ｂは、例えば、絶縁性の板状長尺物で構成されている。
【0017】
次に、検出部３０ａ（本実施形態ではホール素子）により永久磁石２０のみからの磁界を測定し、鋼材１０の表面１０Ａａの焼入れ深さを非破壊で評価するまでの方法を説明する。
（１）標準サンプルの作成
（１－ａ）鋼材１０の表面１０Ａａの焼入れ深さを非破壊で評価する製品と同一の素材鋼を準備する。
（１－ｂ）前記同一の素材鋼に対して、当該製品に行う焼入れと同様の条件で加熱時間を調整して焼入れを行い、焼入れ深さが異なる複数の焼入れ鋼材（例：焼入れ深さ１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ）のサンプル片及び焼入れしない素材鋼（焼入れ深さ０ｍｍ）のサンプル片をそれぞれ作製する。これらを標準サンプルとする。
（１）標準サンプルの作成
（１－ａ）鋼材１０の表面１０Ａａの焼入れ深さを非破壊で評価する製品と同一の素材鋼を準備する。
（１－ｂ）前記同一の素材鋼に対して、当該製品に行う焼入れと同様の条件で加熱時間を調整して焼入れを行い、焼入れ深さが異なる複数の焼入れ鋼材（例：焼入れ深さ１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ）のサンプル片及び焼入れしない素材鋼（焼入れ深さ０ｍｍ）のサンプル片をそれぞれ作製する。これらを標準サンプルとする。
【0018】
（２）標準サンプルの測定
（１）で作製したそれぞれのサンプル片の表面（素材鋼はその表面、焼入れ鋼材は焼入れした表面）に、検出部３０ａを対向させて配置し、その検出部３０ａ上に、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを対向させて配置し、検出部３０ａにより、それぞれのサンプル片における前記永久磁石２０のみからの磁界を測定する。
（１）で作製したそれぞれのサンプル片の表面（素材鋼はその表面、焼入れ鋼材は焼入れした表面）に、検出部３０ａを対向させて配置し、その検出部３０ａ上に、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを対向させて配置し、検出部３０ａにより、それぞれのサンプル片における前記永久磁石２０のみからの磁界を測定する。
【0019】
（３）磁束密度値の算出及び標準線の作成
図２は、鋼材１０の表面の焼入れ深さを非破壊で評価する際の標準線の作成方法を説明するための概念図である。
測定した磁界からそれぞれのサンプル片における磁束密度値を周知の方法で算出する。次に、焼入れしない素材鋼の磁束密度値を基準としてそれぞれのサンプル片の各焼入れ深さにおける磁束密度値の変化率（以下、これを単に「変化率」という。）を下記式（１）により算出し、横軸を焼入れ深さ（Ｘ）、縦軸を変化率（Ｙ）としてプロットし、標準線（最小二乗法による近似曲線）Y＝ａＸ＋ｂ（ａ、ｂは定数）を作成する（図２参照）。
式（１）
図２は、鋼材１０の表面の焼入れ深さを非破壊で評価する際の標準線の作成方法を説明するための概念図である。
測定した磁界からそれぞれのサンプル片における磁束密度値を周知の方法で算出する。次に、焼入れしない素材鋼の磁束密度値を基準としてそれぞれのサンプル片の各焼入れ深さにおける磁束密度値の変化率（以下、これを単に「変化率」という。）を下記式（１）により算出し、横軸を焼入れ深さ（Ｘ）、縦軸を変化率（Ｙ）としてプロットし、標準線（最小二乗法による近似曲線）Y＝ａＸ＋ｂ（ａ、ｂは定数）を作成する（図２参照）。
式（１）
【数1】
【0020】
（４）作成した標準線から製品の焼入れ深さを算出して評価
製品の表面（焼入れ層）に対して、検出部３０ａを対向させて配置し、その検出部３０ａ上に、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを対向させて配置し、検出部３０ａにより、当該製品の表面における前記永久磁石２０のみからの磁界を測定する。
製品の表面（焼入れ層）に対して、検出部３０ａを対向させて配置し、その検出部３０ａ上に、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを対向させて配置し、検出部３０ａにより、当該製品の表面における前記永久磁石２０のみからの磁界を測定する。
【0021】
また、測定した磁界からその製品における磁束密度値を周知の方法で算出する。
更に、前記焼入れしない素材鋼の磁束密度値を基準として前記算出した磁束密度値の当該製品における変化率（標準線でいうＹ値）を上記式（１）により算出する。
最後に、前記作成した標準線Y＝ａＸ＋ｂ（ａ、ｂは定数）のＹに当該算出した製品における変化率を入力し、Ｘを算出することで、当該製品における焼入れ深さを評価することができる。
更に、前記焼入れしない素材鋼の磁束密度値を基準として前記算出した磁束密度値の当該製品における変化率（標準線でいうＹ値）を上記式（１）により算出する。
最後に、前記作成した標準線Y＝ａＸ＋ｂ（ａ、ｂは定数）のＹに当該算出した製品における変化率を入力し、Ｘを算出することで、当該製品における焼入れ深さを評価することができる。
【0022】
なお、永久磁石２０は、複数（図１では２個）の永久磁石２０Ａ、２０Ｂを直列につないで設置してもよく、１個のみの永久磁石を用いてもよい。また、本実施形態（図１）では、鋼材１０の表面１０Ａａに間隔を開けて対向させて配置する永久磁石２０の一方の磁極をＮ極２０ａで説明したが、Ｓ極２０ｂであってもよい。
【0023】
また、本実施形態では、検出部３０ａをホール素子で説明したが、磁気センサであり、
前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０との間に配置することが出来ればホール素子でなくてもよい（例えば、検出コイルであってもよい）。
ただし、ホール素子は、非接触で位置や角度を検出可能な磁気センサである。従って、ホール素子は、検出コイルよりも小型化が図れるため好ましい。
前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０との間に配置することが出来ればホール素子でなくてもよい（例えば、検出コイルであってもよい）。
ただし、ホール素子は、非接触で位置や角度を検出可能な磁気センサである。従って、ホール素子は、検出コイルよりも小型化が図れるため好ましい。
【0024】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置を模式的に示す図であり、（ａ）はその鳥観図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’線で切った断面図である。
本実施形態に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置は、第１の実施形態における検出手段３０が検出手段３０Ａ（第１検出手段３０Ａ１及び第２検出手段３０Ａ２）に、検出部３０ａが第１検出部３０ａ１及び第２検出部３０ａ２に、保持部材３０ｂが第１保持部材３０ｂ１及び第２保持部材３０ｂ２にそれぞれ置き換えられた構成を有する。
図３は、第２の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置を模式的に示す図であり、（ａ）はその鳥観図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’線で切った断面図である。
本実施形態に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置は、第１の実施形態における検出手段３０が検出手段３０Ａ（第１検出手段３０Ａ１及び第２検出手段３０Ａ２）に、検出部３０ａが第１検出部３０ａ１及び第２検出部３０ａ２に、保持部材３０ｂが第１保持部材３０ｂ１及び第２保持部材３０ｂ２にそれぞれ置き換えられた構成を有する。
【0025】
本実施形態に係る焼入れ深さ評価方法は、図３に示すように、鋼材１０の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを、前記鋼材１０の表面１０Ａａに間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０との間に第１検出部３０ａ１を介して配置すると共に、前記両磁極２０ａ、２０ｂのうち他方の磁極（本実施形態ではＳ極２０ｂ）に第２検出部３０ａ２を配置し、前記永久磁石２０のみからの差動磁界を前記第１検出部３０ａ１及び前記第２検出部３０ａ２により測定することを特徴とする。
【0026】
本実施形態に係る焼入れ深さ評価装置２００は、図３に示すように、鋼材１０の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置２００であって、永久磁石２０と、前記永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａの前記鋼材２０と対向させる対向面２０ａ１に配置された第１検出部３０ａ１と、前記両磁極のうち他方の磁極２０ｂに配置された第２検出部３０ａ２と、を備え、前記一方の磁極２０ａの前記対向面２０ａ１を、前記鋼材１０に間隔を開けて対向させて、かつ、前記第１検出部３０ａ１を介して配置し、前記永久磁石２０のみからの差動磁界を前記第１検出部３０ａ１及び第２検出部３０ａ２により測定することを特徴とする。
【0027】
永久磁石２０は、励磁用コイルが無くても、すなわち、永久磁石２０のみであっても、測定対象の鋼材１０に磁界を印加する。そのため、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを、鋼材１０の表面１０Ａａに間隔を開けて対向させて配置させると、永久磁石２０のみがつくる交流磁場により鋼材１０に磁界が印加される。
【0028】
なお、鋼材１０の焼入れ層１０Ａと焼入れ層１０Ａの内層に存在する焼入れされていない未焼入れ層１０Ｂでは磁気特性が変化する。従って、永久磁石２０から鋼材１０に印加された磁界を測定し、変化する磁気特性を評価することで、鋼材１０の表面１０Ａａの焼入れ深さを非破壊で評価することができる。また、励磁用コイルが無い永久磁石のみからの磁界を測定するため、小型化、低コスト化が可能になる。
更に、本実施形態では、前記測定する磁界は、永久磁石のみからの両磁極２０ａ、２０ｂ間の差動磁界を測定する。従って、第１の実施形態よりもより高精度に焼入れ深さを評価することができる。
更に、本実施形態では、前記測定する磁界は、永久磁石のみからの両磁極２０ａ、２０ｂ間の差動磁界を測定する。従って、第１の実施形態よりもより高精度に焼入れ深さを評価することができる。
【0029】
前記差動磁界の測定は、図３に示すように、前記一方の磁極２０ａの対向面２０ａ１と前記鋼材１０の表面１０Ａａとの間に配置する第１検出部３０ａ１と、前記他方の磁極２０ｂに配置する第２検出部３０ａ２により行う。
【0030】
前記第１検出部３０ａ１はホール素子で構成されている。また、ホール素子は、第１保持部材３０ｂ１に保持されて、前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０の表面１０Ａａとの間に配置されており、前記第１検出部３０ａ１（ホール素子）と前記第１保持部材３０ｂ１とで第１検出手段３０Ａ１を構成している。
前記第２検出部３０ａ２はホール素子で構成されている。また、ホール素子は、第２保持部材３０ｂ２に保持されて、前記他方の磁極２０ｂに配置されており、前記第２検出部３０ａ２（ホール素子）と前記第２保持部材３０ｂ２とで第２検出手段３０Ａ２を構成している。
前記第２検出部３０ａ２はホール素子で構成されている。また、ホール素子は、第２保持部材３０ｂ２に保持されて、前記他方の磁極２０ｂに配置されており、前記第２検出部３０ａ２（ホール素子）と前記第２保持部材３０ｂ２とで第２検出手段３０Ａ２を構成している。
【0031】
このような検出手段３０Ａ（第１検出手段３０Ａ１及び第２検出手段３０Ａ２）を用いることで、永久磁石２０のみからの差動磁界を測定しやすくなり、かつ、第１検出手段３０Ａ１側は、前記間隔を開けて対向させやすくなるため好ましい。
【0032】
第１検出部３０ａ１及び第２検出部３０ａ２であるホール素子は、非接触で位置や角度を検出可能な磁気センサである。
これらホール素子は、例えば、感磁面を貫く垂直方向の磁界を検出する横型のホール素子で構成されている。
これらホール素子は、例えば、感磁面を貫く垂直方向の磁界を検出する横型のホール素子で構成されている。
【0033】
第１保持部材３０ｂ１は、第１検出部３０ａ１を前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０の表面１０Ａａとの間に配置するための保持具である。第２保持部材３０ｂ２は、第２検出部３０ａ２を前記他方の磁極２０ｂに配置するための保持具である。
第１保持部３０ｂ１及び第２保持部３０ｂ２は、例えば、絶縁性の板状長尺物で構成されている。
第１保持部３０ｂ１及び第２保持部３０ｂ２は、例えば、絶縁性の板状長尺物で構成されている。
【0034】
測定対象物である鋼材１０の素材鋼及び永久磁石２０は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【0035】
次に、第１検出部３０ａ１及び第２検出部３０ａ２（本実施形態ではホール素子）により永久磁石２０のみからの差動磁界を測定し、鋼材１０の表面１０Ａａの焼入れ深さを非破壊で評価するまでの方法を説明する。
【0036】
（１）標準サンプルの作成
（１－ａ）鋼材１０の表面１０Ａａの焼入れ深さを非破壊で評価する製品と同一の素材鋼を準備する。
（１－ｂ）前記同一の素材鋼に対して、当該製品に行う焼入れと同様の条件で加熱時間を調整して焼入れを行い、焼入れ深さが異なる複数の焼入れ鋼材（例：焼入れ深さ１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ）のサンプル片及び焼入れしない素材鋼（焼入れ深さ０ｍｍ）のサンプル片をそれぞれ作製する。これらを標準サンプルとする。
（１－ａ）鋼材１０の表面１０Ａａの焼入れ深さを非破壊で評価する製品と同一の素材鋼を準備する。
（１－ｂ）前記同一の素材鋼に対して、当該製品に行う焼入れと同様の条件で加熱時間を調整して焼入れを行い、焼入れ深さが異なる複数の焼入れ鋼材（例：焼入れ深さ１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ）のサンプル片及び焼入れしない素材鋼（焼入れ深さ０ｍｍ）のサンプル片をそれぞれ作製する。これらを標準サンプルとする。
【0037】
（２）標準サンプルの測定
（１）で作製したそれぞれのサンプル片の表面（素材鋼はその表面、焼入れ鋼材は焼入れした表面）に、第１検出部３０ａ１を対向させて配置し、その第１検出部３０ａ１上に、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを対向させて配置し、他方の磁極２０ｂに第２検出部３０ａ２を配置し、第１検出部３０ａ１及び第２検出部３０ａ２により、それぞれのサンプル片における前記永久磁石２０のみからの差動磁界を測定する。
（１）で作製したそれぞれのサンプル片の表面（素材鋼はその表面、焼入れ鋼材は焼入れした表面）に、第１検出部３０ａ１を対向させて配置し、その第１検出部３０ａ１上に、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを対向させて配置し、他方の磁極２０ｂに第２検出部３０ａ２を配置し、第１検出部３０ａ１及び第２検出部３０ａ２により、それぞれのサンプル片における前記永久磁石２０のみからの差動磁界を測定する。
【0038】
（３）磁束密度値の算出及び標準線の作成
測定した差動磁界からそれぞれのサンプル片における磁束密度値を周知の方法で算出する。次に、焼入れしない素材鋼の磁束密度値を基準としてそれぞれのサンプル片の各焼入れ深さにおける磁束密度値の変化率を下記式（２）により算出し、横軸を焼入れ深さ（Ｘ）、縦軸を変化率（Ｙ）としてプロットし、標準線（最小二乗法による近似曲線）Y＝ａＸ＋ｂ（ａ、ｂは定数）を作成する（図２参照）。
式（２）
測定した差動磁界からそれぞれのサンプル片における磁束密度値を周知の方法で算出する。次に、焼入れしない素材鋼の磁束密度値を基準としてそれぞれのサンプル片の各焼入れ深さにおける磁束密度値の変化率を下記式（２）により算出し、横軸を焼入れ深さ（Ｘ）、縦軸を変化率（Ｙ）としてプロットし、標準線（最小二乗法による近似曲線）Y＝ａＸ＋ｂ（ａ、ｂは定数）を作成する（図２参照）。
式（２）
【数2】
【0039】
（４）作成した標準線から製品の焼入れ深さを算出して評価
製品の表面（焼入れ層）に対して、第１検出部３０ａ１を対向させて配置し、その第１検出部３０ａ１上に、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを対向させて配置し、他方の磁極２０ｂに第２検出部３０ａ２を配置し、第１検出部３０ａ１及び第２検出部３０ａ２により、それぞれのサンプル片における前記永久磁石２０のみからの差動磁界を測定する。
製品の表面（焼入れ層）に対して、第１検出部３０ａ１を対向させて配置し、その第１検出部３０ａ１上に、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを対向させて配置し、他方の磁極２０ｂに第２検出部３０ａ２を配置し、第１検出部３０ａ１及び第２検出部３０ａ２により、それぞれのサンプル片における前記永久磁石２０のみからの差動磁界を測定する。
【0040】
また、測定した差動磁界からその製品における磁束密度値を周知の方法で算出する。
更に、前記焼入れしない素材鋼の磁束密度値を基準として前記算出した磁束密度値の当該製品における変化率（標準線でいうＹ値）を上記式（１）により算出する。
最後に、前記作成した標準線Y＝ａＸ＋ｂ（ａ、ｂは定数）のＹに当該算出した製品における変化率を入力し、Ｘを算出することで、当該製品における焼入れ深さを評価することができる。
更に、前記焼入れしない素材鋼の磁束密度値を基準として前記算出した磁束密度値の当該製品における変化率（標準線でいうＹ値）を上記式（１）により算出する。
最後に、前記作成した標準線Y＝ａＸ＋ｂ（ａ、ｂは定数）のＹに当該算出した製品における変化率を入力し、Ｘを算出することで、当該製品における焼入れ深さを評価することができる。
【0041】
なお、永久磁石２０は、複数（図３では２個）の永久磁石２０Ａ、２０Ｂを直列につないで設置してもよく、１個のみの永久磁石を用いてもよい。また、本実施形態（図３）では、鋼材１０の表面１０Ａａに間隔を開けて対向させて配置する永久磁石２０の一方の磁極をＮ極２０ａで説明したが、Ｓ極２０ｂであってもよい。
【0042】
また、本実施形態では、第１検出部３０ａ１をホール素子で説明したが、磁気センサであり、前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０との間に配置することが出来ればホール素子ではなく、検出コイルでもよい。また、第２検出部３０ａ２もホール素子で説明したが、第１検出部３０ａ１と同様に、磁気センサであり、前記他方の磁極２０ｂに配置することが出来ればホール素子ではなく、検出コイルでもよい。
【0043】
ただし、ホール素子は、非接触で位置や角度を検出可能な磁気センサである。従って、ホール素子は、検出コイルよりも小型化が図れる第１検出部３０ａ１及び第２検出部３０ａ２に第１ホール素子及び第２ホール素子として用いることが好ましい。
【0044】
（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置を模式的に示す図であり、（ａ）はその鳥観図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’線で切った断面図である。
本実施形態に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置は、検出手段３０Ａが検出部３０ＡＡ（具体的には、第２検出部３０Ａ２が第２検出部３０ＡＡ２）に置き換えられた構成を有する。その他の構成は第２の実施形態と同様であるため説明を省略する。
図４は、第３の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置を模式的に示す図であり、（ａ）はその鳥観図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’線で切った断面図である。
本実施形態に係る焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置は、検出手段３０Ａが検出部３０ＡＡ（具体的には、第２検出部３０Ａ２が第２検出部３０ＡＡ２）に置き換えられた構成を有する。その他の構成は第２の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【0045】
本実施形態に係る焼入れ深さ評価方法は、図４に示すように、鋼材１０の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価方法であって、永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａを、前記鋼材１０の表面１０Ａａに間隔を開けて対向させて、かつ、前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０との間に第１検出部３０ａ１を介して配置すると共に、前記一方の磁極２０ａと前記鋼材１０の表面１０Ａａとの間ではない前記一方の磁極２０ａに第２検出部３０ａ２を配置し、前記永久磁石２０のみからの差動磁界を前記第１検出部３０ａ１及び前記第２検出部３０ａ２により測定することを特徴とする。
【0046】
本実施形態に係る焼入れ深さ評価装置３００は、鋼材１０の焼入れ深さを非破壊で評価する焼入れ深さ評価装置３００であって、永久磁石２０と、前記永久磁石２０の両磁極２０ａ、２０ｂのうち一方の磁極２０ａの前記鋼材１０と対向させる対向面２０ａ１に配置された第１検出部３０ａ１と、前記一方の磁極２０ａの前記鋼材１０に対向させない側面２０ａ２に配置された第２検出部３０ａ２と、を備え、前記一方の磁極２０ａの前記対向面２０ａ１を、前記鋼材１０に間隔を開けて対向させて、かつ、前記第１検出部３０ａ１を介して配置し、前記永久磁石２０のみからの差動磁界を前記第１検出部３０ａ１及び第２検出部３０ａ２で測定することを特徴とする。
【0047】
すなわち、第１検出部３０ａ１を一方の磁極２０ａの対向面２０ａ１に、第２検出部３０ａ２を前記一方の磁極２０ａの側面２０ａ２に配置し、前記差動磁界を測定する。
本実施形態では上述した構成を備えることで、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。
本実施形態では上述した構成を備えることで、第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【実施例0048】
（予備実験）
素材鋼としてＳＣＭ４４０（C:0.38%～0.43%、Si:0.15%～0.35%、Mn:0.60%～0.90%、P≦0.030%、S≦0.030%、Ni≦0.25%、Cr:0.90%～1.20%、Mo:0.15%～0.30%）を用いて、下記条件にて高周波誘導加熱による焼入れを行い、焼入れ深さ3.0ｍｍの焼入れ層を形成した。
［焼入れ条件］
・熱処理条件 最高到達温度：950℃、時間：5.0秒
・周波数 200ｋHZ
前記焼入れ条件により焼入れ層を形成した焼入れ鋼材と焼入れ層を形成していない素材鋼における初磁化曲線と比透磁率を測定した。
素材鋼としてＳＣＭ４４０（C:0.38%～0.43%、Si:0.15%～0.35%、Mn:0.60%～0.90%、P≦0.030%、S≦0.030%、Ni≦0.25%、Cr:0.90%～1.20%、Mo:0.15%～0.30%）を用いて、下記条件にて高周波誘導加熱による焼入れを行い、焼入れ深さ3.0ｍｍの焼入れ層を形成した。
［焼入れ条件］
・熱処理条件 最高到達温度：950℃、時間：5.0秒
・周波数 200ｋHZ
前記焼入れ条件により焼入れ層を形成した焼入れ鋼材と焼入れ層を形成していない素材鋼における初磁化曲線と比透磁率を測定した。
【0049】
図５に、本予備実験における焼入れ層と焼入れ層を形成していない層（未焼入れ層）の（ａ）初磁化曲線と（ｂ）比透磁率のグラフを示す。
図５（ａ）に示した初磁化曲線と図５（ｂ）に示した比透磁率のグラフから、焼入れの有無によって透磁率が低下することが分かる。詳しくは、未焼入れ層に比べて、焼入れ層の最大比透磁率が６１．３％減少しており、磁気特性が低下していることが確認できる。
以上から焼入れ鋼材内の焼入れ層と未焼入れ層では磁気特性が変化することが確認できる。
図５（ａ）に示した初磁化曲線と図５（ｂ）に示した比透磁率のグラフから、焼入れの有無によって透磁率が低下することが分かる。詳しくは、未焼入れ層に比べて、焼入れ層の最大比透磁率が６１．３％減少しており、磁気特性が低下していることが確認できる。
以上から焼入れ鋼材内の焼入れ層と未焼入れ層では磁気特性が変化することが確認できる。
【0050】
（実施例）
素材鋼としてＳＣＭ４４０（C:0.38%～0.43%、Si:0.15%～0.35%、Mn:0.60%～0.90%、P≦0.030%、S≦0.030%、Ni≦0.25%、Cr:0.90%～1.20%、Mo:0.15%～0.30%）を用いて、上記条件にて高周波誘導加熱による焼入れを行い、加熱時間を調整して、焼入れ深さ１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの焼入れ層を形成した。
次に、永久磁石と焼入れ鋼材間に配置したホール素子に得られる磁界の大きさを、焼入れ深さ０ｍｍ（上記焼入れを行っていない素材鋼を使用）、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの時でどのように変化するかについて測定を行った。なお、本測定では各々５回計測し、その平均値で評価した。
素材鋼としてＳＣＭ４４０（C:0.38%～0.43%、Si:0.15%～0.35%、Mn:0.60%～0.90%、P≦0.030%、S≦0.030%、Ni≦0.25%、Cr:0.90%～1.20%、Mo:0.15%～0.30%）を用いて、上記条件にて高周波誘導加熱による焼入れを行い、加熱時間を調整して、焼入れ深さ１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの焼入れ層を形成した。
次に、永久磁石と焼入れ鋼材間に配置したホール素子に得られる磁界の大きさを、焼入れ深さ０ｍｍ（上記焼入れを行っていない素材鋼を使用）、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの時でどのように変化するかについて測定を行った。なお、本測定では各々５回計測し、その平均値で評価した。
【0051】
まず、図１に示すような第１の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法（ホール素子が１個の場合）について検討を行った。
図６は、第１の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法における測定結果を示すグラフである。
図６は、未焼入れ鋼材を測定した際のホール素子に得られる磁束密度値を基準とした各焼入れ深さにおける変化率を示している。また、図６の縦軸は焼入れ深さ０ｍｍ時と比較した変化率、横軸は焼入れ深さを示している。ここでの変化率は上述した式（１）で算出している。
図６は、第１の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法における測定結果を示すグラフである。
図６は、未焼入れ鋼材を測定した際のホール素子に得られる磁束密度値を基準とした各焼入れ深さにおける変化率を示している。また、図６の縦軸は焼入れ深さ０ｍｍ時と比較した変化率、横軸は焼入れ深さを示している。ここでの変化率は上述した式（１）で算出している。
【0052】
なお、図６には三次元有限要素法の図５の非線形磁気特性を考慮した磁界解析による解析結果も併せて示している。
図６から本評価と解析の両方で焼入れ深さが深くなると変化率は下がり傾向であることが確認された。また、変化率としては焼入れ深さ０ｍｍと比べて、焼入れ深さ５ｍｍまででは約０．３％程度の変化率が確認された。
図６から本評価と解析の両方で焼入れ深さが深くなると変化率は下がり傾向であることが確認された。また、変化率としては焼入れ深さ０ｍｍと比べて、焼入れ深さ５ｍｍまででは約０．３％程度の変化率が確認された。
【0053】
次に、図３に示すような第２の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法（ホール素子が２個の場合）について検討を行った。
図７は、第２の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法における測定結果を示すグラフである。
なお、図７においては未焼入れ鋼材を測定した際のホール素子の差動で得られる磁束密度値を基準とした各焼入れ深さにおける変化率を示している。なお、この図７においても縦軸は焼入れ深さ０ｍｍ時と比較した変化率、横軸は焼入れ深さを示している。また、ここでの変化率は上述した式（２）で算出している。
図７は、第２の実施形態に係る焼入れ深さ評価方法における測定結果を示すグラフである。
なお、図７においては未焼入れ鋼材を測定した際のホール素子の差動で得られる磁束密度値を基準とした各焼入れ深さにおける変化率を示している。なお、この図７においても縦軸は焼入れ深さ０ｍｍ時と比較した変化率、横軸は焼入れ深さを示している。また、ここでの変化率は上述した式（２）で算出している。
【0054】
図７から焼入れ深さが深くなるほど変化率は下がり傾向であることが確認できる。また、変化率としては焼入れ深さ０ｍｍ時と比べて、焼入れ深さ５ｍｍまででは、約０．７％程度の変化率がある。このように差動による磁束密度値を取ることで鋼材内に入る磁束密度がより詳しくわかり、より正確に焼入れ深さ毎の変化率を確認することができたと考えられる。
また、図６と図７を比べても、差動磁界を測定した方が焼入れ深さ毎の磁束密度値の変化率が大きく出ることも確認できた。従って、第１の実施形態（図１、図６）よりも第２の実施形態（図３、図７）の方がより高精度に焼入れ深さを評価できると考えられる。
また、図６と図７を比べても、差動磁界を測定した方が焼入れ深さ毎の磁束密度値の変化率が大きく出ることも確認できた。従って、第１の実施形態（図１、図６）よりも第２の実施形態（図３、図７）の方がより高精度に焼入れ深さを評価できると考えられる。
【0055】
【0056】
図８から図１０は三次元有限要素法磁界解析における磁束ベクトル分布に関連する図である。
詳しくは、図８は、図１（ｂ）及び図３（ｂ）で、どの領域の磁束ベクトル分布を測定するのかを説明する概念図である。図９は、焼入れ深さ０ｍｍ時の磁束ベクトル分布図である。
図１０は、焼入れ深さ１ｍｍ時の磁束ベクトル分布図である。
詳しくは、図８は、図１（ｂ）及び図３（ｂ）で、どの領域の磁束ベクトル分布を測定するのかを説明する概念図である。図９は、焼入れ深さ０ｍｍ時の磁束ベクトル分布図である。
図１０は、焼入れ深さ１ｍｍ時の磁束ベクトル分布図である。
【0057】
【産業上の利用可能性】
【0058】
本実施形態の焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置は、永久磁石のみからの磁界を測定することで、鋼材の焼入れ深さを評価することができる。
従って、小型化、低コスト化が可能な焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置を提供することができる。
従って、小型化、低コスト化が可能な焼入れ深さ評価方法及び焼入れ深さ評価装置を提供することができる。
【符号の説明】
【0059】
１０：鋼材
１０Ａ：焼入れ層
１０Ｂ：未焼入れ層
２０：永久磁石
２０ａ：Ｎ極
２０ｂ：Ｓ極
３０ａ：ホール素子
３０ａ１：第１ホール素子
３０ａ２：第２ホール素子
１０Ａ：焼入れ層
１０Ｂ：未焼入れ層
２０：永久磁石
２０ａ：Ｎ極
２０ｂ：Ｓ極
３０ａ：ホール素子
３０ａ１：第１ホール素子
３０ａ２：第２ホール素子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5(a)】
【図5(b)】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】