(57)【要約】【課題】冷却工程による焼入れ対象物による自己冷却中に、再加熱により焼戻しが発生した部位の焼入れ品質を判定することを可能とする焼入れ品質判定方法を提供する。【解決手段】焼入れ対象面２１の照射部位Ｉｓの各温度履歴（加熱断面下端温度Ｔａ、加熱断面中央温度Ｔｂ、加熱断面上端温度Ｔｃ）毎に、焼入れ対象物２０の回転の周期に応じて取得した再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｌ、Ｔ２ｌ、Ｔ１ｍ、Ｔ１ｕ）に基づいて焼入れ対象物２０の焼入れ品質を判定する。【選択図】図７
2019178361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼入れ対象物の焼入れ品質を判定する焼き入れ品質判定方法であって、
照射されるエネルギビームに対して前記焼入れ対象物を相対的に回転させることで主走査方向に焼入れを行い、前記主走査方向と直交する副走査方向に相対的に順次移送することで、焼入れ対象面に焼入れを行う場合に、
前記エネルギビームの照射部位の前記主走査方向毎の温度履歴を測定する測定ステップと、
各前記主走査方向の前記照射部位の各前記温度履歴毎に、前記回転の周期に応じた再加熱焼戻し温度点を取得する取得ステップと、
取得した前記再加熱焼戻し温度点に基づいて前記焼入れ対象物の焼入れ品質を判定する判定ステップと、
を備えることを特徴とする焼入れ品質判定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の焼入れ品質判定方法において、
前記再加熱焼戻し温度点を取得する取得ステップでは、
焼入れ後の前記焼入れ対象面を構成する各前記主走査方向の照射部位の直前の所定位置の自己冷却部位の温度がマルテンサイト変態開始温度より低い場合であって、且つ前記照射部位に対応する位置での前記自己冷却部位の温度が前記マルテンサイト変態開始温度を上回りオーステナイト化温度より低い温度範囲内の温度に再加熱された場合に、前記再加熱焼戻し温度点であると決定して取得する
ことを特徴とする焼入れ品質判定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の焼入れ品質判定方法において、
各前記主走査方向の照射部位の直前の所定位置は、前記エネルギビームの前記照射部位でのビーム径より離れた前記照射部位より前の位置であって、前記エネルギビームの接近により自己冷却から再加熱に切り替わるまでの位置とされている
ことを特徴とする焼入れ品質判定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼入れ品質判定方法において、
前記焼入れ対象物の前記焼入れ品質を判定する判定ステップでは、
前記再加熱焼戻し温度点を、前記焼入れ対象物の炭素含有率と前記照射部位での前記エネルギビームの照射時間とで重み付けして累積した累積値が、所望の焼入れ硬度を得るための目標硬度に対応して設定した閾値を下回る範囲では前記焼入れ品質が合格であり、前記閾値以上の範囲では前記焼入れ品質が不合格であると判定する
ことを特徴とする焼入れ品質判定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の焼入れ品質判定方法において、
前記焼入れ対象物の前記焼入れ品質を判定する判定ステップでは、
前記再加熱焼戻し温度点をＴｉ（ｉ＝１、…）［℃］、前記炭素含有率をａ［％］、前記エネルギビームの前記照射部位の照射時間をｔ［秒］とし、前記累積値をＭとしたとき、該累積値Ｍを式
Ｍ＝（１７．７−５．８×ａ＋ｌｏｇｔ）ΣＴｉ
で求める
ことを特徴とする焼入れ品質判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エネルギビームにより焼入れされた焼入れ対象物の焼入れ品質を判定する焼入れ品質判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、回転する焼入れ対象物に対してエネルギビームを照射し、焼入表層面の加熱と自然冷却を繰り返しながら最も高温となる部位の温度がオーステナイト化温度を上回り、且つ最も低温となる部位の温度が前記オーステナイト化温度を下回るとともにマルテンサイト変態開始温度を上回る状態まで加熱した後、エネルギビームの照射を停止させて冷却する焼入れ方法が開示されている（特許文献１の図３、図４、［０００７］、［００１９］、［００２０］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７５６７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、エネルギビームの照射停止に伴う冷却工程の冷却直前において最も低温となる部位の温度がマルテンサイト変態開始温度を上回ることから、オーステナイト組織を維持することができ、良好な焼入れ品質を得ることができると開示されている。
【０００５】
しかしながら、本願発明者等は、エネルギビームの走査照射が終了した走査線上の冷却工程での焼入れ対象物による自己冷却中に、エネルギビームの走査照射が終了前の隣接乃至近接する走査線からの熱伝搬による再加熱により焼戻しが発生する部位があることを見いだし、この焼戻しが発生した部位では、所望の焼入れ品質を達成し得ない場合があるという課題がある。
【０００６】
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、冷却工程による焼入れ対象物による自己冷却中に、再加熱により焼戻しが発生した部位の焼入れ品質を判定することを可能とする焼入れ品質判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】
この発明に係る焼入れ品質判定方法は、焼入れ対象物の焼入れ品質を判定する焼き入れ品質判定方法であって、
照射されるエネルギビームに対して前記焼入れ対象物を相対的に回転させることで主走査方向に焼入れを行い、前記主走査方向と直交する副走査方向に相対的に順次移送することで、焼入れ対象面に焼入れを行う場合に、
前記エネルギビームの照射部位の前記主走査方向毎の温度履歴を測定する測定ステップと、
各前記主走査方向の前記照射部位の各前記温度履歴毎に、前記回転の周期に応じた再加熱焼戻し温度点を取得する取得ステップと、
取得した前記再加熱焼戻し温度点に基づいて前記焼入れ対象物の焼入れ品質を判定する判定ステップと、
を備える。
【０００８】
この発明によれば、焼入れ対象面を構成する各主走査方向の照射部位の各温度履歴毎に、焼入れ対象物の回転の周期に応じた再加熱焼戻し温度点を取得し、取得した再加熱焼戻し温度点に基づいて前記焼入れ対象物の焼入れ品質を判定するようにしたので、主走査方向で一の照射部位への照射後、主走査方向で同位置で副走査方向が隣り合う次の照射部位までの焼入れ対象物の自己冷却中に、前記次の照射部位の加熱により前記一の照射部位に対する再加熱が発生し、該再加熱により焼戻しが発生する部位の焼入れ品質（の合否）を的確に判定できる。
【０００９】
前記再加熱焼戻し温度点を取得する取得ステップでは、
焼入れ後の前記焼入れ対象面を構成する各前記主走査方向の照射部位の直前の所定位置の自己冷却部位の温度がマルテンサイト変態開始温度より低い場合であって、且つ前記照射部位に対応する位置での前記自己冷却部位の温度が前記マルテンサイト変態開始温度を上回りオーステナイト化温度より低い温度範囲内の温度に再加熱された場合に、前記再加熱焼戻し温度点であると決定して取得してもよい。
【００１０】
このように、焼入れ後の焼入れ対象面を構成する各主走査方向の照射部位の直前の所定位置の自己冷却部位の温度がマルテンサイト変態開始温度より低い場合であって、且つ前記照射部位に対応する位置での前記自己冷却部位の温度が前記マルテンサイト変態開始温度を上回りオーステナイト化温度より低い温度範囲内の温度に再加熱された場合に、焼戻しが発生すると推定できるので、再加熱焼戻し温度点であるか否かを確実に決定して取得することができる。
【００１１】
なお、各前記主走査方向の照射部位の直前の所定位置は、前記エネルギビームの前記照射部位でのビーム径より離れた前記照射部位より前の位置であって、前記エネルギビームの接近により自己冷却から再加熱に切り替わるまでの位置とすることで、該位置の温度がマルテンサイト変態開始温度未満の温度であることを条件とする再加熱焼戻し温度点の取得を確実に行うことができる。
【００１２】
また、前記焼入れ対象物の前記焼入れ品質を判定する判定ステップでは、
前記再加熱焼戻し温度点を、前記焼入れ対象物の炭素含有率と前記照射部位での前記エネルギビームの照射時間とで重み付けして累積した累積値が、所望の焼入れ硬度を得るための目標硬度に対応して設定した閾値を下回る範囲では前記焼入れ品質が合格であり、前記閾値以上の範囲では前記焼入れ品質が不合格であると判定することで、合否判定を的確に行うことができる。
【００１３】
より具体的に、前記焼入れ対象物の前記焼入れ品質を判定する判定ステップでは、
前記再加熱焼戻し温度点をＴｉ（ｉ＝１、…）［℃］、前記炭素含有率をａ［％］、前記エネルギビームの前記照射部位の照射時間をｔ［秒］とし、前記累積値をＭとしたとき、該累積値Ｍを式
Ｍ＝（１７．７−５．８×ａ＋ｌｏｇｔ）ΣＴｉ
で求めることで、累積値Ｍが閾値以上か未満かで焼入れ品質の合否判定が行えるので、所望の焼入れ硬度を得るための合否判定を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、焼入れ対象面を構成する各主走査方向の照射部位の各温度履歴毎に、焼入れ対象物の回転の周期に応じた再加熱焼戻し温度点を取得し、取得した再加熱焼戻し温度点に基づいて前記焼入れ対象物の焼入れ品質を判定するようにしたので、主走査方向で一の照射部位への照射後、主走査方向で同位置で副走査方向が隣り合う次の照射部位までの焼入れ対象物の自己冷却中に、前記次の照射部位の加熱により前記一の照射部位に対する再加熱が発生し、該再加熱により焼戻しが発生する部位の焼入れ品質（の合否）を的確に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、この実施形態に係る焼入れ品質判定方法を実施する焼入れ品質判定システムの概略的な全体構成図である。
【図２】図２Ａは、焼入れ断面の照射部位での上端、中央、下端の３点の温度を測定する３個のスポット温度計の配置を示す説明図である。図２Ｂは、焼入れ断面から前４５°断面の上端、中央、下端の３点の温度を測定する３個のスポット温度計の配置を示す説明図である。
【図３】図３は、レーザビームの説明図である。
【図４】図４は、加熱断面等の全域を熱画像としてサーモグラフィにより検出する例を示す説明図である。
【図５】焼入れ品質判定システムの動作説明に供されるフロー図である。
【図６】図６Ａは、この実施形態に係る焼入れ方案（焼入れ品質判定プログラム）の説明図である。図６Ｂは、同方案に係るレーザビームによる焼入れ対象面の説明図である。
【図７】焼入れ対象面の下端、中央、及び上端の温度変化を示す実測図である。
【図８】累積型焼戻しパラメータ（累積値）の算出式を説明する説明図である。
【図９】累積型焼戻しパラメータに対する実硬度の対応関係を示す相関線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明に係る焼入れ品質判定方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
［構成］
図１は、この実施形態に係る焼入れ品質判定方法を実施する焼入れ品質判定システム１０の概略的な全体構成図である。
【００１８】
該焼入れ品質判定システム１０は、基本的には、焼入れ対象物（ワーク）２０にエネルギビームとしてのレーザビームＬを照射する光学ヘッド１６と、該光学ヘッド１６を鉛直線に対して所定角度傾斜させた状態で保持し上下方向に搬送するＮＣ機械１８と、焼入れ対象物２０を固定保持するチャック２２と、該チャック２２を水平方向に回転させることで焼入れ対象物２０を水平方向に回転するモータ２４と、レーザビームＬの照射部位（照射位置）の温度（照射部位温度、照射位置温度）と自己冷却部位の温度（自己冷却部位温度）を測定する温度計２６と、これらを制御するコントローラ（制御装置）２８とから構成される。
【００１９】
光学ヘッド１６は、レーザビームＬを発生するレーザ発振器１２と、レーザ発振器１２で発生されたレーザビームＬを収束して焼入れ対象物２０に導くレンズを含む工学系１４と、から構成される。
【００２０】
コントローラ２８は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ（記憶装置）であるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有しており、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部（機能実現手段、機能部、機能手段）、例えば制御部、演算部、及び処理部等として機能する。
【００２１】
この実施形態に係るコントローラ２８は、ＮＣ機械１８の上下方向の位置を制御しながら上下方向に搬送するためのＮＣ機械駆動信号Ｓｒｄと、光学ヘッド１６から照射されるレーザビームＬの強度（出力）及びレーザビームＬのオン（照射）・オフ（非照射）を制御する光学ヘッド駆動信号Ｓｈｄと、モータ２４の回転数及びオン（回転状態）・オフ（停止状態）を制御するためのモータ駆動信号Ｓｍｄを生成する各機能部を有する。
【００２２】
コントローラ２８は、また、モータ２４のレゾルバ等の回転位置検出信号（回転位相、回転角度）を、焼入れ対象物２０の回転位相（回転角度）、すなわち位相検出信号Ｓｐｄとして取り込み（入力し）、焼入れ対象物２０の後述する主走査方向の回転位相（回転角度）θを検出する。
【００２３】
コントローラ２８は、さらに、非接触で焼入れ対象物２０の温度を測定する温度計２６に接続され、温度検出信号Ｓｔを取り込む（入力する）。
【００２４】
この実施形態の焼入れ対象物２０は、炭素含有率が０．１５［％］〜１．２［％］程度の軟鋼乃至硬鋼製の円筒であって、該円筒の内周面を焼入れ対象面２１としている。
【００２５】
このため、温度計２６は、図２Ａに示すように、回転角度θがθ＝０［゜］のレーザビームＬの照射部位（焼入れ断面）Ｉｓでの、上端、中央、下端の３点（実質的には、隣接するレーザビームＬのオーバーラップ部、又はオーバーラップ相当部）の温度を測定する３個のスポット温度計２６ａ、２６ｂ、２６ｃが図示しない固定部材に固定される。
【００２６】
この場合、３個のスポット温度計２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、それぞれ照射部位Ｉｓの下端温度（照射部位温度であって加熱断面下端温度）Ｔａ、中央温度（照射部位温度であって加熱断面中央温度）Ｔｂ、及び上端温度（照射部位温度であって加熱断面上端温度）Ｔｃを検出する。
【００２７】
焼入れ対象物２０は、回転方向に回転中に照射部位Ｉｓを過ぎると、自然冷却によって冷却されるので、グレーの範囲で示す熱影響部Ｈａｚで温度が急激に所定温度まで低下する。
【００２８】
そこで、温度計２６は、さらに、図２Ｂに示すように、自然冷却後の温度が平衡状態の温度になる照射部位Ｉｓより回転方向で前のθ＝−０［゜］〜−９０［゜］の範囲の既照射部位（焼入れ断面より回転方向で前の断面）の温度、この実施形態では、−４５［゜］（前４５゜断面ともいう。）の上端、中央、下端の３点の温度を測定する３個のスポット温度計２６ｄ、２６ｅ、２６ｆが図示しない固定部材に固定される。
【００２９】
スポット温度計２６ｄ、２６ｅ、２６ｆは、それぞれ４５゜前照射部位Ｉｂの下端温度（加熱前４５゜断面下端温度）Ｔｄ、中央温度（加熱前４５゜断面中央温度）Ｔｅ、及び上端温度（加熱前４５゜断面上端温度）Ｔｆを検出する。
【００３０】
上記したθ＝−０［゜］とは、図３に示すレーザビームＬのビーム径Ｄ（例えば、ビームと垂直な断面上の強度分布が半分になる直径）の半分（半径＝Ｄ／２）よりも離れた位置（レーザビームＬの照射部位Ｉｓの熱が影響しなくなる位置）であることを意味している。
【００３１】
なお、温度計２６は、図２Ａ、図２Ｂに示したようなスポット温度計２６（２６ａ〜２６ｆ）に限らず、図４に示すように、サーモグラフィ２６ｓｇで熱画像として面で全域を観測し、検出するようにしてもよい。
【００３２】
［動作］
基本的には、以上のように構成される焼入れ品質判定システム１０の動作を、図５に示すフロー図を参照して説明する。
【００３３】
コントローラ２８は、ステップＳ１の初期設定にて、焼入れ対象物２０に対応した焼入れ方案（焼入れ品質判定プログラム）を設定する。
【００３４】
［焼入れ方案（焼入れ品質判定プログラム）］
図６Ａ、図６Ｂに示すように、この実施形態に係る焼入れ方案（焼入れ品質判定プログラム）は、モータ駆動信号Ｓｍｄによりモータ２４及びチャック２２を通じて所定回転数（一定回転数）で回転する焼入れ対象物２０の円筒内周面に対し、時点ｔ１〜ｔ２でレーザビームＬにより主走査方向に上端側を走査して予備加熱１を行った後、時点ｔ２にて、ＮＣ機械１８を通じて光学ヘッド１６を、略一ビーム径Ｄ分下方（前記主走査方向に直交する副走査方向）に所定分オーバーラップさせて移送し、時点ｔ２〜ｔ３で中央部を走査して予備加熱２を行い、さらに、時点ｔ３にて、略一ビーム径Ｄ分下方に所定分オーバーラップさせて移送し、時点ｔ３〜ｔ４で下端側を走査して予備加熱３を行なう。
【００３５】
さらに、時点ｔ４にて、同一走査線上（下端側走査線上）、時点ｔ４〜ｔ５で走査して本加熱１を行った後、時点ｔ５にて、ＮＣ機械１８を通じて光学ヘッド１６を、略一ビーム径Ｄ分上方（前記主走査方向に直交する副走査方向）に所定分オーバーラップさせて移送し、時点ｔ５〜ｔ６で中央部を走査して本加熱２を行い、さらに、時点ｔ６にて、略一ビーム径Ｄ分上方に所定分オーバーラップさせて移送し、時点ｔ６〜ｔ７で上端側を走査して本加熱３を行なうことで、焼入れ対象物２０の焼入れ対象面２１の全面に対する焼入れ処理を終了する。
【００３６】
コントローラ２８は、予備加熱１〜３及び本加熱１〜３の間、レーザビームＬを、時点ｔ１にて、一定出力（一定強度）でオン（照射）状態とし、時点ｔ７にて、前記一定出力（一定強度）で出力されていたレーザビームＬをオフ（非照射）状態とする光学ヘッド駆動信号Ｓｈｄを光学ヘッド１６に供給する。
【００３７】
モータ２４は、後述する再加熱焼戻し温度（再加熱焼戻し温度点）Ｔｉ（ｉ＝１、２、・・・）が検出されなくなった時点で停止される。
【００３８】
温度検出信号Ｓｔは、上述したように、スポット温度計２６ａ〜２６ｆにより、回転角度θがθ＝０［゜］のレーザビームＬの照射部位（焼入れ断面）Ｉｓでの下端温度（加熱断面下端温度）Ｔａ、中央温度（加熱断面中央温度）Ｔｂ、及び上端温度（加熱断面上端温度）Ｔｃとして連続的に検出するとともに、回転角度θが、θ＝−４５［゜］（前４５゜断面ともいう。）の−４５゜前照射部位Ｉｂの下端温度（加熱前４５゜断面下端温度）Ｔｄ、中央温度（加熱前４５゜断面中央温度）Ｔｅ、及び上端温度（加熱前４５゜断面上端温度）Ｔｆとして予備加熱期間（時点ｔ１〜ｔ４）、本加熱期間（時点ｔ４〜ｔ７）、及び再加熱焼戻し温度が検出されている期間まで連続的に検出される。
【００３９】
その後、再加熱焼戻し温度点（再加熱焼戻し温度）Ｔｉに基づき、焼入れ品質を判定する。
【００４０】
この実施形態では、上記した焼入れ方案（焼入れ品質判定プログラム）を設定したステップＳ１の後、ステップＳ２にて、コントローラ２８は、チャック２２に固定された焼入れ対象物２０の初期走査位置にレーザビームＬが照射されるように、ＮＣ機械駆動信号ＳｒｄによりＮＣ機械１８を駆動して光学ヘッド１６を位置決めする。換言すれば、ステップＳ２にて、焼入れ対象物２０が、レーザビームＬの照射部位に位置決め固定される。
【００４１】
ステップＳ３にて、コントローラ２８は、モータ駆動信号Ｓｍｄによりモータ２４が所定回転数（一定回転数）、すなわち焼入れ対象物２０が所定回転数（一定回転数）で回転するように速度制御する。
【００４２】
次いで、ステップＳ４にて、コントローラ２８は、スポット温度計２６ａ〜２６ｆによる加熱断面下端温度Ｔａ、加熱断面中央温度Ｔｂ、及び加熱断面上端温度Ｔｃ、加熱前４５゜断面下端温度Ｔｄ、加熱前４５゜断面中央温度Ｔｅ、及び加熱前４５゜断面上端温度Ｔｆの検出を開始する。
【００４３】
次に、ステップＳ５、Ｓ６にて、それぞれ、図６Ａ、図６Ｂを参照して説明したレーザビームＬによる予備加熱処理、及び本加熱処理を行う。
【００４４】
予備加熱処理により、加熱前４５゜断面下端温度Ｔｄ、加熱前４５゜断面中央温度Ｔｅ、及び加熱前４５゜断面上端温度Ｔｆが、マルテンサイト変態開始温度Ｍｓ（Ｍｓ点温度という。）より低い所定の加熱前４５゜断面温度まで加熱され、加熱前４５゜断面温度が安定している（温度勾配が所定値以下）期間の本加熱処理により加熱断面下端温度Ｔａ、加熱断面中央温度Ｔｂ、及び加熱断面上端温度Ｔｃが、オーステナイト化温度Ａ３（Ａ３点温度という。）を上回る温度まで加熱されることで焼入れが行われる。
【００４５】
次いで、ステップＳ７にて、本加熱処理の終了により、加熱前４５゜断面下端温度Ｔｄ、加熱前４５゜断面中央温度Ｔｅ、及び加熱前４５゜断面上端温度Ｔｆが、低下開始してから所定時間（例えば、１回転周期）が経過したとき、ステップＳ８にて、モータ２４を停止させるとともに、スポット温度計２６ａ〜２６ｆによる温度の検出を終了する。
【００４６】
ステップＳ９にて、焼入れ品質を判定し、今回の処理を終了する。同一の焼入れ対象物２０に対する次回以降の焼入れ処理では、ステップＳ２以降の処理を繰り返せばよい。
【００４７】
＜焼入れ品質判定＞
図７は、焼入れ対象面２１の下端、中央、及び上端の温度変化を示している。図７中、下方に描いているのこぎり波は、位相検出信号Ｓｐｄを示し、その振幅値が０［°］から３６０［°］に対応しているので、１周期・１回転中の任意の時点での焼入れ対象物２０の焼入れ面上の回転角度θを検出することができる。
【００４８】
時点ｔ４〜ｔ５の本加熱１により下端は、加熱断面下端温度Ｔａの変化から分かるように、Ａ３点温度を上回って加熱されることで焼入れされる。
【００４９】
同様に、時点ｔ５〜ｔ６の本加熱２により中央は、加熱断面中央温度Ｔｂの変化から分かるように、Ａ３点温度を上回って加熱されることで焼入れされる。
【００５０】
また、同様に、時点ｔ６〜ｔ７の本加熱３により上端は、加熱断面上端温度Ｔｃの変化から分かるように、Ａ３点温度を上回って加熱されることで焼入れされる。
【００５１】
下端の走査線（下端焼入れ部）は、時点ｔ６の直前の加熱前４５゜断面下端温度Ｔｄが、Ｍｓ点温度を下回り、時点ｔ６にて、加熱断面下端温度ＴａがＭｓ点温度を上回っているがＡ３点温度未満となっているので、再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｌ）として検出される。
【００５２】
また、下端の走査線（下端焼入れ部）は、時点ｔ７の直前の加熱前４５゜断面下端温度Ｔｄが、Ｍｓ点温度を下回り、時点ｔ７にて、加熱断面下端温度ＴａがＭｓ点温度を上回っているがＡ３点温度未満となっているので、再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ２ｌ）として検出される。
【００５３】
中央の走査線（中央焼入れ部）は、時点ｔ７の直前の加熱前４５゜断面中央温度Ｔｅが、Ｍｓ点温度を下回り、時点ｔ７にて、加熱断面中央温度ＴｂがＭｓ点温度を上回っているがＡ３点温度未満となっているので、再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｍ）として検出される。
【００５４】
上端の走査線（上端焼入れ部）は、時点ｔ８の直前の加熱前４５゜断面上端温度Ｔｆが、Ｍｓ点温度を下回り、時点ｔ８にて、加熱断面上端温度ＴｃがＭｓ点温度を上回っているがＡ３点温度未満となっているので、再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｕ）として検出される。
【００５５】
焼入れ対象物２０の焼入れ硬度が目標硬度Ｈｔａｒに達しているか否かにより焼入れ品質の良好（Ｇｏｏｄ）又は不良（ＮＧ）が判定されるが、次の（１）式に示す累積型焼戻しパラメータ（累積値）Ｍを算出することで、この実施形態では、実際の硬度を予測している。
【００５６】
Ｍ＝（Ｃ＋ｌｏｇｔ）ΣＴｉ＝（Ｃ＋ｌｏｇｔ）Ｔ１＋（Ｃ＋ｌｏｇｔ）Ｔ２＋（Ｃ＋ｌｏｇｔ）Ｔ３＋…                          …（１）
【００５７】
ここで、Ｔｉは、再加熱焼戻し温度点［℃］、ｔは焼戻し時間［ｓ］であって、レーザビームＬのビーム径Ｄを主走査方向の周速ｖ［ｍ／ｓ］で割った値、すなわち、照射部位ＩｓでのレーザビームＬの照射時間、Ｃは、鋼材により決定され、Ｃ＝１７．７−５．８×ａ（ａは、炭素含有率［％］）である。
【００５８】
上記したように、再加熱焼戻し温度点Ｔｉは、下端で温度Ｔ１ｌ、Ｔ２ｌの２点が検出され、中央で温度Ｔ１ｍの１点が検出され、上端で温度Ｔ１ｕが検出されている。
【００５９】
ここでは、（１）式の理解の便宜のために、図８に示すように、下端の走査線（下端焼入れ部）で、仮に、３点の再加熱焼戻し温度点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が検出されたとすると、上記（１）式の第３項までで累積型焼戻しパラメータ（累積値）Ｍを算出することができる。
【００６０】
図９は、予め取得しておいた累積型焼戻しパラメータ（累積値）Ｍと実際の硬度との対応関係の特性１００（相関線）を示している。
【００６１】
累積型焼戻しパラメータ（累積値）Ｍの値が、目標累積値Ｍｔａｒより大きい場合には、実硬度が目標硬度Ｈｔａｒを下回るので焼入れ品質が不良（ＮＧ）と判定され、目標累積値Ｍｔａｒ未満の場合には、実硬度が目標硬度Ｈｔａｒを上回るので焼入れ品質が良好「Ｇｏｏｄ」と判定される。
【００６２】
［まとめ及び変形例］
上述した実施形態に係る焼入れ品質判定方法は、焼入れ対象物２０の焼入れ品質を判定する焼き入れ品質判定方法であって、照射されるエネルギビーム（半導体レーザ等のレーザビームＬあるいは電子ビーム）に対して焼入れ対象物２０を回転させることで主走査方向に焼入れを行い、前記主走査方向と直交する副走査方向に順次移送することで、焼入れ対象面２１の全面に焼入れを行う。
【００６３】
なお、上記した実施形態では、固定されたレーザビームＬに対して、焼入れ対象物２０をモータ２４で回転させることで走査し、焼入れ対象面２１に焼入れを行うようにしているが、これに限らず、ガルバノスキャナ等を利用することで、レーザビームＬを３次元空間で走査させて焼入れ対象面２１に焼入れを行うようにしてもよい。要は、照射されるエネルギビームＬに対して焼入れ対象物２０を相対的に回転させることで焼入れ対象面２１を走査すればよい。
【００６４】
そして、この実施形態では、焼入れ品質を判定する際に、エネルギビームＬの照射部位Ｉｓの主走査方向毎の温度履歴（加熱断面下端温度Ｔａ、加熱断面中央温度Ｔｂ、及び加熱断面上端温度Ｔｃ）を測定する測定ステップと、各前記主走査方向の照射部位Ｉｓの各温度履歴毎に、回転の周期（位相検出信号Ｓｐｄの周期）に応じた再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｌ、Ｔ２ｌ、Ｔ１ｍ、Ｔ１ｕ）を取得する取得ステップと、取得した前記再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｌ、Ｔ２ｌ、Ｔ１ｍ、Ｔ１ｕ）に基づいて焼入れ対象物２０の焼入れ品質を判定する判定ステップと、を備える。
【００６５】
この実施形態によれば、焼入れ対象面２１を構成する各主走査方向の照射部位Ｉｓの各温度履歴（加熱断面下端温度Ｔａ、加熱断面中央温度Ｔｂ、加熱断面上端温度Ｔｃ）毎に、焼入れ対象物２０の回転の周期に応じた再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｌ、Ｔ２ｌ、Ｔ１ｍ、Ｔ１ｕ）を取得し、取得した再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｌ、Ｔ２ｌ、Ｔ１ｍ、Ｔ１ｕ）に基づいて焼入れ対象物２０の焼入れ品質を判定するようにしたので、主走査方向で一の照射部位Ｉｓ（例えば、図６Ｂの下端走査線上の照射部位Ｉｓ）への照射後、主走査方向で同位置で副走査方向が隣り合う次の照射部位Ｉｓ（この場合、図６Ｂの中央走査線上の照射部位Ｉｓ）までの焼入れ対象物２０の自己冷却中に、前記次の照射部位Ｉｓ（中央走査線上の照射部位Ｉｓ）の加熱により前記一の照射部位（下端走査線上の照射部位Ｉｓ）に対する再加熱が発生し、該再加熱により焼戻しが発生する部位の焼入れ品質（の合否）を的確に判定できる。
【００６６】
前記再加熱焼戻し温度点Ｔｉを取得する取得ステップでは、焼入れ後の前記焼入れ対象面２１を構成する各前記主走査方向の照射部位Ｉｓの直前の所定位置（例えば、加熱前４５°断面）の自己冷却部位の温度（Ｔｆ、Ｔｅ、Ｔｄ）がマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ点より低い場合であって、且つ前記照射部位Ｉｓに対応する位置での前記自己冷却部位の温度がマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ点を上回りオーステナイト化温度Ａ３点より低い温度範囲内の温度に再加熱された場合に、再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｌ、Ｔ２ｌ、Ｔ１ｍ、Ｔ１ｕ）であると決定して取得する。
【００６７】
このように、焼入れ後の焼入れ対象面２１を構成する各主走査方向の照射部位Ｉｓの直前の所定位置（例えば、加熱前４５°断面）の自己冷却部位の温度がマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ点より低い場合であって、且つ前記照射部位Ｉｓに対応する位置での前記自己冷却部位の温度がマルテンサイト変態開始温度Ｍｓを上回りオーステナイト化温度Ａ３点より低い温度範囲内の温度に再加熱された場合に、焼戻しが発生すると推定できるので、再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｌ、Ｔ２ｌ、Ｔ１ｍ、Ｔ１ｕ）であるか否かを確実に決定して取得することができる。
【００６８】
なお、各前記主走査方向の照射部位Ｉｓの直前の所定位置は、エネルギビームＬの照射部位Ｉｓでのビーム径（Ｄ／２）より離れた照射部位Ｉｓより前の位置であって、エネルギビームＬの接近により自己冷却から再加熱に切り替わるまでの位置とすることで、該位置の温度がマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ点未満の温度であることを条件とする再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｌ、Ｔ２ｌ、Ｔ１ｍ、Ｔ１ｕ）の取得を確実に行うことができる。
【００６９】
また、焼入れ対象物２０の前記焼入れ品質を判定する判定ステップでは、再加熱焼戻し温度点（温度Ｔ１ｌ、Ｔ２ｌ、Ｔ１ｍ、Ｔ１ｕ）を、焼入れ対象物２０の炭素含有率ａ［％］と照射部位ＩｓでのエネルギビームＬの照射時間ｔ（ビーム径Ｄ／周速ｖ）とで重み付けして累積した累積値（例えば、Ｍ＝（Ｃ＋ｌｏｇｔ）（Ｔ１ｌ＋Ｔ２ｌ））が、所望の焼入れ硬度を得るための目標硬度Ｈｔａｒに対応して設定した閾値（目標累積値）Ｍｔａｒを下回る範囲では前記焼入れ品質が合格であり、閾値（目標累積値）Ｍｔａｒ以上の範囲では前記焼入れ品質が不合格であると判定するので、合否判定を的確に行うことができる。
【００７０】
つまり、上記（１）式を利用して、累積値Ｍが閾値以上か未満かで焼入れ品質の合否判定が行えるので、所望の焼入れ硬度を得るための合否判定を容易に行うことができる。
【００７１】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００７２】
１０…焼入れ品質判定システム        １６…光学ヘッド
２０…焼入れ対象物                  ２１…焼入れ対象面
２６…温度計                        ２８…コントローラ
Ｌ…レーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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