(57)【要約】【課題】  測定精度を向上させることができる鋼材測定コイルを提供する。鋼材の硬化層の深さの測定、未焼入れの判定、異材判定等に用いられる。【解決手段】  ＬＣＲメータと接続して使用される鋼材測定コイル１において、コイル巻線２を磁性体３で囲む。前記磁性体３には、ＪＩＳ規格のＳ４５Ｃを用いる。Ｓ４５Ｃは次の化学成分（単位はＷｔ％）を持つ機械構造用炭素鋼である。Ｃ：０．４２〜０．４８、Ｓｉ：０．１５〜０．３５、Ｍｎ：０．６０〜０．９０、Ｐ：０．０３０以下、Ｓ：０．０３５以下。磁性体３は、内周側に溝部３ａが開口した断面Ｕ字状でリング状の部材であって、前記溝部３ａ内にコイル巻線２を配置する。【選択図】      図１
2007171120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＣＲメータと接続して使用される鋼材測定コイルにおいて、コイル巻線を磁性体で囲み、この磁性体として、次の化学成分（単位はＷｔ％）、
Ｃ：０．４２〜０．４８、Ｓｉ：０．１５〜０．３５、Ｍｎ：０．６０〜０．９０、
Ｐ：０．０３０以下、Ｓ：０．０３５以下、
を持つ機械構造用炭素鋼を用いたことを特徴とする鋼材測定コイル。
【請求項２】
請求項１において、前記磁性体は、内周側に溝部が開口した断面Ｕ字状でリング状の部材であって、前記溝部内にコイル巻線を配置した鋼材測定コイル。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、鋼材の硬化層の深さの測定、未焼入れの判定、または異材判定に用いられるものである鋼材測定コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＣＲメータと接続して使用される鋼材測定コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材における硬化層深さの測定、未焼入れ品の判定、異材判定を非破壊で行う方法として、ＬＣＲメータとこれに接続したコイルを使用する方法が知られている。この方法では、コイルにシャフト状の鋼材試験片を挿入した状態で、ＬＣＲメータからコイルに交流電流を流して、そのときのコイルのインダクタンス値をＬＣＲメータで測定し、測定したインダクタンス値から鋼材試験片の上記測定・判定を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記測定・判定方法の場合、コイルから発生する磁束を介してインダクタンス値の測定が行われるため、測定精度を高めるためには、コイルからある程度以上の大きな磁束を発生させる必要がある。しかし、市販のＬＣＲメータではコイルに出力できる電流値には制限があるので、電流値を大きしてコイルの発生磁束を大きくするには限界がある。
【０００４】
この発明の目的は、測定精度を向上させることができる鋼材測定コイルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の鋼材測定コイルは、ＬＣＲメータと接続して使用される鋼材測定コイルにおいて、コイル巻線を磁性体で囲み、この磁性体として、次の化学成分（単位はＷｔ％）、
Ｃ：０．４２〜０．４８、Ｓｉ：０．１５〜０．３５、Ｍｎ：０．６０〜０．９０、
Ｐ：０．０３０以下、Ｓ：０．０３５以下、
を持つ機械構造用炭素鋼を用いたことを特徴とする。
このようにコイル巻線を磁性体で囲むことにより、コイルからの発生磁束を集中させることができる。これにより、測定精度を向上させることができる。この場合に、磁性体として上記化学成分の炭素鋼を用いることで、より一層測定精度を向上させることができる。
上記化学成分を持つ鉄鋼材料は、ＪＩＳ規格のＳ４５Ｃが該当する。Ｓ４５Ｃ材は、入手性が良く、安価な鉄鋼材料である。そのため、鋼材測定コイルを安価に製作できる。
【０００６】
この発明において、前記磁性体は、内周側に溝部が開口した断面Ｕ字状でリング状の部材であって、前記溝部内にコイル巻線を配置しても良い。この構成の場合、コイル巻線を安定良く磁性体で囲むことができる。
【０００７】
この発明の鋼材測定コイルは、鋼材の硬化層の深さの測定、未焼入れの判定、または異材判定に用いられるものであっても良い。硬化層の深さの測定や、未焼入れの判定、異材判定には、精度良くインダクタンス値を測定する必要がある。そのため、これらの用途にこの発明の鋼材測定コイルを用いることで、この発明の測定精度向上の効果が有効に発揮される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の鋼材測定コイルは、ＬＣＲメータと接続して使用される鋼材測定コイルにおいて、コイル巻線を磁性体で囲み、この磁性体として、次の化学成分（単位はＷｔ％）、
Ｃ：０．４２〜０．４８、Ｓｉ：０．１５〜０．３５、Ｍｎ：０．６０〜０．９０、
Ｐ：０．０３０以下、Ｓ：０．０３５以下、
を持つ機械構造用炭素鋼を用いたため、測定精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１（Ａ）はこの実施形態の鋼材測定コイルの平面図を、図１（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＩ−Ｉ矢視断面図をそれぞれ示す。この鋼材測定コイル１は、図２に示すようにＬＣＲメータ４と接続して、鋼材の硬化層の深さ測定や、未焼入れ判定、または異材判定に使用するものである。ＬＣＲメータ４は、Ｌ（インダクタンス）、Ｃ（キャパシタンス）、およびＲ（レジスタンス）を測定する装置であり、これに接続されるコイルに交流電流を流し、コイルのインダクタンス値を測定可能な装置である。
【００１０】
この鋼材測定コイル１は、コイル巻線２を磁性体３で囲んだものである。磁性体３は、図１（Ｂ）のように内周側に溝部３ａが開口した断面Ｕ字状でリング状の部材であって、前記溝部３ａ内にコイル巻線２が配置される。このように、磁性体３の内周側に開口した溝部３ａ内にコイル巻線２を配置することにより、コイル巻線２を安定良く磁性体３で囲むことができる。
【００１１】
磁性体３の材質としては、ＪＩＳ規格の鉄鋼材料のうち、機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃが用いられる。このＳ４５Ｃ材は、次の化学成分（単位はＷｔ％）を持つ鉄鋼材料である（ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１）。
Ｃ：０．４２〜０．４８、Ｓｉ：０．１５〜０．３５、Ｍｎ：０．６０〜０．９０、
Ｐ：０．０３０以下、Ｓ：０．０３５以下。
【００１２】
この鋼材測定コイル１を用いた鋼材の硬化層深さ測定、未焼入れ品の判定、異材の判定などは、図２のようにこの鋼材測定コイル１をＬＣＲメータ４に接続し、コイル１にシャフト状の鋼材試験片５を挿入した状態でＬＣＲメータ４からコイル１に交流電流を流し、そのときのコイル１のインダクタンス値をＬＣＲメータ４で測定することにより行われる。
【００１３】
この実施形態の鋼材測定コイル１によると、コイル巻線２を磁性体３で囲んだため、コイル巻線２からの発生磁束を集中させることができる。これにより、測定精度を向上させることができる。この場合に、磁性体３として、より測定に適したものを使用することで、より測定精度を向上させることができる。次の試験の結果、磁性体３として、実施形態のようにＳ４５Ｃを用いることが、測定精度を向上させるうえで好ましいことが分かった。また、Ｓ４５Ｃは、入手性が良く安価な鉄鋼材料であり、これを用いると、鋼材測定コイル１を安価に製作することができる。
【００１４】
図３は、各種の鋼材測定コイルを図２の測定系に用いて測定した各コイルのインダクタンス値と、鋼材試験片５の硬化層深さとの関係を調査した結果を示すグラフである。そのうち、（１）のグラフは、鋼材測定コイルのコイル巻線を囲む磁性体として、透磁率が非常に大きい７８パーマロイ（最大比透磁率100000以上）を用いた場合の結果を示す。また（２）のグラフは、鋼材測定コイルのコイル巻線を囲む磁性体として、珪素鋼板（最大比透磁率10000)を用いた場合の結果を示す。さらに、（３）のグラフは、この実施形態の鋼材測定コイル１を用いた場合（つまり磁性体としてＳ４５Ｃを用いた場合）の結果を示す。これらのグラフにおけるインダクタンス値と硬化層深さの一次回帰式は、次のようになっている。
【００１５】
（１）磁性体として７８パーマロイを用いた場合
ｙ＝−０．２１ｘ＋４７．２（ｘ＝インダクタンス値（mH），ｙ＝硬化層深さ（mm）
，（相関係数Ｒ）2 ＝１．０００）
（２）磁性体として珪素鋼板を用いた場合
ｙ＝−０．３０ｘ＋６２．２（ｘ＝インダクタンス値（mH），ｙ＝硬化層深さ（mm）
，（相関係数Ｒ）2 ＝０．９９８）
（３）磁性体としてＳ４５Ｃを用いたこの実施形態の鋼材測定コイル１の場合
ｙ＝−０．２４ｘ＋５０．４（ｘ＝インダクタンス値（mH），ｙ＝硬化層深さ（mm）
，（相関係数Ｒ）2 ＝１．０００）
【００１６】
この測定結果から、磁性体が珪素鋼板の場合（（２）の場合）、磁性体がＳ４５Ｃの場合（（３）の場合）、磁性体が７８パーマロイの場合（（１）の場合）の順で、一次回帰式の傾き（mm/mH ）が小さくなっている。この傾きが小さいほど、インダクタンス値の変化量に対して硬化層深さの変化量が小さくなっており、測定分解能が向上していることが分かる。この順位は、コイル巻線を囲む磁性体の前記種別により、鋼材測定コイルからの発生磁束が前記順位に応じて集中することによる。
【００１７】
図４および図５は、図３の測定結果において測定分解能が最も悪かった珪素鋼材を磁性体とする場合を除外して、つまり７８パーマロイおよびＳ４５Ｃを磁性体とする鋼材測定コイルを用い、図３の場合と同様の測定を、同図の場合と異なる鋼材試験片５を使用して行った結果を示すグラフである。そのうち、図４のグラフは、磁性体として７８パーマロイ（最大比透磁率100000以上）を用いた場合の結果を示す。また、図５のグラフは、磁性体としてＳ４５Ｃを用いたこの実施形態の鋼材測定コイル１の場合の結果を示す。これらの各グラフにおいて、ｙ方向のエラーバーは、測定を１０回繰り返したときの測定ばらつきを±３σ（σは標準偏差）で表している。
【００１８】
この測定結果から、磁性体が７８パーマロイの場合（図４の場合）は、磁性体がＳ４５Ｃであるこの実施形態の鋼材測定コイル１を用いた場合（図５の場合）に比べて、測定値のばらつきが大きく、測定精度が悪いことが分かる。すなわち、以上の各測定結果を総合すると、この実施形態のＳ４５Ｃを用いた鋼材測定コイル１の場合が、最も測定精度が良いことが分かる。
なお上記調査は、インダクタンス値と硬化層深さの関係について行ったものであるが、インダクタンス値と未焼入れ品の関係や、インダクタンス値と異材の関係について行った調査でも、実施形態の鋼材測定コイル１を用いた場合が、最も測定分解能を向上させることができることが分かった。
【００１９】
このように、Ｓ４５Ｃからなる磁性体３でコイル巻線２を囲んだ鋼材測定コイル１をＬＣＲメータ４に接続して、鋼材の硬化層深さの測定や、未焼入れ品の判定、あるいは異材判定を行った場合、従来のコイル巻線を磁性体で囲んでいない鋼材測定コイルを用いた場合よりも、さらにはコイル巻線を磁性体で囲んだ他の鋼材測定コイルを用いた場合よりも測定性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる鋼材測定コイルの平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図２】同鋼材測定コイルが用いられる測定系の説明図である。
【図３】図２の測定系に各種のコイルを用いて測定したインダクタンス値と鋼材硬化層深さの関係を示すグラフである。
【図４】図２の測定系に、コイル巻線を７８パーマロイで囲んだ鋼材測定コイルを用いて測定したインダクタンス値と鋼材硬化層深さの関係を示すグラフである。
【図５】図２の測定系に実施形態の鋼材測定コイルを用いて測定したインダクタンス値と鋼材硬化層深さの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１…鋼材測定コイル
２…コイル巻線
３…磁性体
３ａ…溝部
【図１】
2007171120.tif 000003
【図２】
2007171120.tif 000004
【図３】
2007171120.tif 000005
【図４】
2007171120.tif 000006
【図５】
2007171120.tif 000007