CN103069021B - 结构材料的热处理方法及经热处理的结构材料 - Google Patents

Abstract

本发明的结构材料的热处理方法是具备向结构材料的一个方向延伸且在垂直于上述一个方向的方向上被赋予弯曲而成的弯折部的结构材料的热处理方法，确定上述弯折部的有效宽度e；在将从上述弯折部朝向垂直于上述一个方向的方向上的距离为上述有效宽度e以内的包含上述弯折部的区域定义为有效宽度区域、并将该有效宽度区域中通过热处理而硬化的区域所占的比例定义为硬化率f_M时，基于屈服应力σ_Y相对于硬化率f_M的变化率来确定硬化率f_M的范围；以满足上述硬化率f_M的范围的方式对上述结构材料的上述有效宽度区域进行热处理。

Description

结构材料的热处理方法及经热处理的结构材料

技术领域

本发明涉及结构材料的热处理方法及经热处理的结构材料。

本申请基于2010年8月27日在日本提出申请的日本特愿2010-190741号主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

作为汽车等的结构材料，多采用具有多边形剖面的管状的压制成形品等。这样的结构材料大致用于两种用途。一种是构成例如发动机室（enginecompartment）、行李箱（trunk room）等的结构材料，其以在汽车等发生碰撞时压溃而吸收冲击能量的方式起作用。另一种是构成例如车舱等的结构材料，其是从确保乘客的生存空间的观点出发、即使在汽车等发生碰撞时变形也得到抑制的结构材料。

这样的结构材料中，无论是用于吸收冲击能量、还是用于抑制碰撞时的变形，都需要提高结构材料的强度，作为其方法，可举出增大结构材料的剖面尺寸或壁厚的方法。但是，在这种情况下，结构材料的体积或重量会增加，不仅会导致燃油费的恶化，还会导致车辆之间碰撞时给对方车辆造成的损伤的增大。

另一方面，作为在不增加结构材料的剖面尺寸或壁厚的情况下提高结构材料的强度的方法，已提出了各种对压制成形品等结构材料局部施加激光热处理的方法（例如专利文献1～4）。这里，激光热处理是指对未处理的结构材料照射能量密度高的激光束从而将结构材料局部加热至相变温度或熔点以上的温度，然后利用自冷却作用进行淬火硬化。

例如，在专利文献1中公开了以下方法：利用激光对压制成形品进行局部热处理来提高压制成形品的强度。具体而言，在专利文献1中，将钢板冷成形后，利用激光束在规定温度以上以条纹状或格子状快速加热，然后进行冷却，从而对冷成形而成的压制成形品进行强化。通过采用这样的方法，与将压制成形品整体同样地进行热处理的情况相比，热处理后的形变的发生得到抑制。特别是在专利文献1所公开的方法中，对压制成形品的外表面上以沿长度方向的条纹状或者对压制成形品的整个外表面上以格子状进行了激光热处理。

另外，专利文献2所公开的方法也公开了以抑制形变的发生并提高压制成形品的强度为目的对压制成形品进行局部热处理的内容。特别是在专利文献2所公开的方法中，对压制成形品的需要强度的部位、例如通过车辆碰撞试验、有限元法（Finite Element Method）等解析的高应力部进行热处理。具体而言，以沿压制成形品的长度方向全长延伸的筋条状或格子状进行了激光热处理。

进而，在专利文献3中公开了在将进行激光热处理的钢板的含有成分控制成特定的成分的基础上进行激光热处理的方法，由此在维持钢板的加工性的同时提高经激光热处理的部位的强度。在专利文献3所公开的方法中，也是对需要提高强度的部位进行了激光热处理，具体而言，以沿压制成形品的长度方向全长延伸的直线状进行了激光热处理。

在专利文献4中公开了以下方法：以提高压制成形品的冲击能量吸收能力为目的，对压制成形品的外周面沿压缩载荷的负荷方向以线状进行激光热处理。采用这样的方法，由于向与冲击载荷的输入方向相同的方向进行激光热处理，因此可以在加大对变形的阻力的同时使压坏模式变得有规律。特别是在专利文献4所公开的方法中，沿压缩载荷的负荷方向并遍及压制成形品的长度方向全长而连续地进行了激光热处理。

总之，在专利文献1～4所公开的方法中，均对压制成形品的外表面中需要强度的部分进行了激光热处理。具体而言，以沿压制成形品的长度方向全长连续延伸的线状进行激光热处理、或者沿压制成形品的外表面整体以格子状等进行激光热处理。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭61-99629号公报

专利文献2：日本特开平4-72010号公报

专利文献3：日本特开平6-73439号公报

专利文献4：日本特开2004-108541号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

图1示意地表示圆筒状的结构材料在其轴线方向（x方向）受到压缩载荷时的轴线方向的压缩应力σ_x与压缩形变ε_x（圆筒状的结构材料的相对于长度方向的长度的长度方向的变形量）之间的关系。其中，图中的σ₁、σ₂及σ₃表示峰值应力，斜线W所示的区域表示结构材料的吸收能量。特别是σ₁表示初期峰值应力。

这里，如上所述，在用于汽车等的结构材料中，有碰撞时吸收冲击能量的结构材料（以下称为“冲击吸收用结构材料”）和碰撞时抑制其变形的结构材料（以下为“变形抑制用结构材料”）。其中，冲击吸收用结构材料需要尽量增大吸收能量W并使初期峰值应力σ₁较小。

另一方面，变形抑制用结构材料不同于冲击吸收用结构材料，需要尽量增大初期峰值应力σ₁。这是因为如果初期峰值应力σ₁变大，则即使对结构材料施加较大的应力，结构材料也不易压曲。因此，需要对变形抑制用结构材料进行激光热处理以使初期峰值应力σ₁变大。

但是，在上述的专利文献1～4所公开的方法中，在完全没有考虑初期峰值应力σ₁的情况下进行了激光热处理，很难说结构材料的变形抑制能力得到了充分提高。

为此，鉴于上述问题，本发明的目的在于通过对未处理的结构材料的适当的部位进行热处理使结构材料局部硬化，从而提供变形抑制能力充分提高了的结构材料。

用于解决技术问题的手段

本发明者们对于具有向一个方向（例如长度方向）延伸的至少一个弯折部的结构材料，就对未处理的结构材料进行热处理的区域（部位或量）与热处理后的结构材料的变形抑制能力、特别是初期峰值应力之间的关系进行了探讨。

其结果是发现了：通过适当地控制利用热处理而硬化得到的硬化区域在从各弯折部朝向宽度方向上的距离为有效宽度以内的有效宽度区域中所占的比例，可提高结构材料的变形抑制能力、特别是初期峰值应力。

本发明是基于上述发现而完成的发明，其主要内容如下所述。

（1）本发明的一个方式的结构材料的热处理方法是具备向结构材料的一个方向延伸且在垂直于上述一个方向的方向上被赋予弯曲而成的弯折部的结构材料的热处理方法，确定上述弯折部的有效宽度e；在将从上述弯折部朝向垂直于上述一个方向的方向上的距离为上述有效宽度e以内的包含上述弯折部的区域定义为有效宽度区域、并将该有效宽度区域中通过热处理而硬化的区域所占的比例定义为硬化率f_M时，基于屈服应力σ_Y相对于硬化率f_M的变化率来确定硬化率f_M的范围；以满足上述硬化率f_M的范围的方式对上述结构材料的上述有效宽度区域进行热处理。

（2）在上述（1）所述的结构材料的热处理方法中，上述变化率可以是上述硬化率f_M的值为0时的值。

（3）在上述（2）所述的结构材料的热处理方法中，可以以基于上述变化率算出的加工硬化系数E_h达到规定值以上的方式来确定上述硬化率f_M的范围。

（4）在上述（3）所述的结构材料的热处理方法中，上述规定值可以是上述硬化率f_M为1时的加工硬化系数E_h。

（5）在上述（2）所述的结构材料的热处理方法中，在将上述硬化率f_M为1时的流变应力与上述硬化率f_M为0时的流变应力之差定义为Δσ_h、将上述硬化率f_M为1时的屈服应力与上述硬化率f_M为0时的屈服应力之差定义为Δσ_Y、将上述变化率定义为b时，上述硬化率f_M的范围可以是下述式（1）所示的f_M-min以上且低于1。

（数学式图1）

$f_{M-\min }=\frac{{\mathrm{\Δ\σ}}_h-{\mathrm{\Δ\σ}}_Y}{{\mathrm{\Δ\σ}}_Y-b}...\left(1\right)$

（6）在上述（5）所述的结构材料的热处理方法中，上述硬化率f_M的范围可以是下述式（2）所示的f_M-max以下。

（数学式图2）

$f_{M-\max }=\frac{{\mathrm{\Δ\σ}}_h-b}{2({\mathrm{\Δ\σ}}_Y-b)}...\left(2\right)$

（7）在上述（1）所述的结构材料的热处理方法中，可以将上述变化率与流变应力σ_h相对于硬化率f_M的变化率相等时的边界硬化率f_M确定为f_M-max，并基于该f_M-max来确定上述硬化率f_M的范围。

（8）在上述（7）所述的结构材料的热处理方法中，可以将上述硬化率f_M的范围确定为满足下述式（3）的范围。

（数学式图3）

0.5f_M-max≤f_M＜1...(3)

（9）在上述（7）所述的结构材料的热处理方法中，可以将上述硬化率f_M的范围确定为满足下述式（4）的f_M-min以上且低于1。

（数学式图4）

σ_Y(f_M-min)=σ_YM...(4)

（10）在上述（1）所述的结构材料的热处理方法中，在将硬化率f_M为1时的流变应力与硬化率f_M为0时的流变应力之差定义为Δσ_h时，可以以该Δσ_h与上述变化率之差达到规定值以下的方式来确定上述硬化率f_M的范围。

（11）在上述（1）所述的结构材料的热处理方法中，关于上述结构材料中含有的化学成分，在将碳的质量百分率定义为C、将硅的质量百分率定义为Si、将锰的质量百分率定义为Mn、将镍的质量百分率定义为Ni、将铬的质量百分率定义为Cr、将钼的质量百分率定义为Mo、将铌的质量百分率定义为Nb、将钒的质量百分率定义为V时，通过上述热处理而硬化的区域可以是由下述式（5）及（6）算出的维氏硬度以上的区域。

（数学式图5）

H_v=O.8(950C_eq+260)...(5)

（数学式图6）

C_eq＝C+0.004Si+0.011Mn+0.02Ni+0.012Cr+0.016Mo+0.006Nb+0.0025V...(6)

（12）在上述（1）所述的结构材料的热处理方法中，上述热处理可以通过激光来进行。

（13）在上述（1）所述的结构材料的热处理方法中，上述热处理的1道次可以遍及上述一个方向的全长而连续地进行。

（14）本发明的一个方式的经热处理的结构材料是具备向结构材料的一个方向延伸且在垂直于上述一个方向的方向上被赋予弯曲而成的弯折部的结构材料，在将从上述弯折部朝向垂直于上述一个方向的方向上的距离为有效宽度e以内的包含上述弯折部的区域定义为有效宽度区域、并将该有效宽度区域中通过热处理而硬化的区域所占的比例定义为硬化率f_M时，该硬化率f_M低于1且包含在基于屈服应力σ_Y相对于硬化率f_M的变化率而确定的硬化率f_M的范围内。

（15）在上述（14）所述的经热处理的结构材料中，上述变化率可以是上述硬化率f_M的值为0时的值。

（16）在上述（15）所述的经热处理的结构材料中，上述硬化率f_M的范围可以是以基于上述变化率而算出的加工硬化系数E_h达到规定值以上的方式确定的范围。

（17）在上述（16）所述的经热处理的结构材料中，上述规定值可以是硬化率f_M为1时的加工硬化系数E_h。

（18）在上述（14）所述的经热处理的结构材料中，在将上述硬化率f_M为1时的流变应力与上述硬化率f_M为0时的流变应力之差定义为Δσ_h、将上述硬化率f_M为1时的屈服应力与上述硬化率f_M为0时的屈服应力之差定义为Δσ_Y、将上述变化率定义为b时，上述硬化率f_M的范围可以是下述式（7）所示的f_M-min以上。

（数学式图7）

$f_{M-\min }=\frac{{\mathrm{\Δ\σ}}_h-{\mathrm{\Δ\σ}}_Y}{{\mathrm{\Δ\σ}}_Y-b}...\left(7\right)$

（19）在上述（18）所述的经热处理的结构材料中，上述硬化率f_M的范围可以是下述式（8）所示的f_M-max以下。

（数学式图8）

$f_{M-\max }=\frac{{\mathrm{\Δ\σ}}_h-b}{2({\mathrm{\Δ\σ}}_Y-b)}...\left(8\right)$

（20）在上述（18）所述的经热处理的结构材料中，上述各流变应力可以定义为产生了5%的塑性形变时的屈服强度。

（21）在上述（19）所述的经热处理的结构材料中，在将垂直于上述一个方向的宽度尺寸定义为w、将硬化率f_M为0时的屈服应力定义为σ_Y0、将在结构材料的上述一个方向的最大应力达到该σ_Y0时的应力向上述一个方向赋予时的垂直于上述一个方向的宽度方向上的各位置的应力定义为σ_x时，上述有效宽度e可以由下述式（9）来定义。

（数学式图9）

$e=\frac{1}{2{\mathrm{\σ}}_{Y0}}{\∫}_0^w{\mathrm{\σ}}_x\mathrm{dw}...\left(9\right)$

（22）在上述（14）所述的经热处理的结构材料中，在将厚度尺寸定义为t、将泊松比定义为ν、将弹性模量定义为E、将硬化率f_M为0时的屈服应力定义为σ_Y0时，上述有效宽度e可以由下述式（10）来定义。

（数学式图10）

$e=\frac{t}{2}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\σ}}_{Y0}}}(1.90-\frac{t}{w}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\σ}}_{Y0}}})...\left(10\right)$

（23）在上述（14）所述的经热处理的结构材料中，在将厚度尺寸定义为t、将垂直于上述一个方向的宽度尺寸定义为w、将弹性模量定义为E、将硬化率f_M为0时的屈服应力定义为σ_Y0时，上述有效宽度e可以由下述式（11）来定义。

（数学式图11）

$e=\frac{t}{1.052}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\σ}}_{Y0}}}(1-\frac{0.44t}{1.052w}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\σ}}_{Y0}}})...\left(11\right)$

（24）在上述（14）所述的经热处理的结构材料中，关于上述结构材料中含有的化学成分，在将碳的质量百分率定义为C、将硅的质量百分率定义为Si、将锰的质量百分率定义为Mn、将镍的质量百分率定义为Ni、将铬的质量百分率定义为Cr、将钼的质量百分率定义为Mo、将铌的质量百分率定义为Nb、将钒的质量百分率定义为V时，通过上述热处理而硬化的区域可以是由下述式（12）及（13）算出的维氏硬度以上的区域。

（数学式图12）

H_v=0.8(950C_eq+260)...(12)

（数学式图13）

C_eq＝C+0.004Si+0.011Mn+0.02Ni+0.012Cr+0.016Mo+0.006Nb+0.0025V...(13)

（25）在上述（14）所述的经热处理的结构材料中，上述热处理可以通过激光来进行。

发明效果

根据本发明，与以往对未处理的结构材料的任意的部位进行热处理使结构材料局部硬化从而提高结构材料的变形抑制能力的情况相比，可以求得相当于压曲的初期峰值应力σ₁的弹塑性压曲应力σ_p、Cr的值，并适当地示出使该弹塑性压曲应力σ_p、Cr最大的有效宽度区域中的硬化区域的体积分率。由此，可以对变形抑制结构体给出适当的变形抑制的方针。

另外，根据本发明，还可以使为提高结构材料的变形抑制能力所需的热处理成本最佳化（降低）。

此外，根据本发明，通过使用试验片来测定钢材的特性，无需评价结构体即可由试验片的特性值来适当地示出有效宽度中的硬化区域的体积分率。特别是在上述（2）的情况下，可以用尽量少的试验片的评价数来适当地示出有效宽度中的硬化区域的体积分率。

附图说明

图1是示意地表示圆筒状的结构材料在其轴线方向受到压缩载荷时的轴线方向的压缩应力与压缩形变之间的关系的图。

图2是表示适用本发明的一个实施方式的结构材料的热处理方法的结构材料的一个例子的立体图。

图3是图2所示的结构材料的横剖面图。

图4A是其它例子的结构材料的横剖面图。

图4B是其它例子的结构材料的横剖面图。

图4C是其它例子的结构材料的横剖面图。

图5是其它例子的结构材料的立体图。

图6A是用于说明有效宽度的图。

图6B是用于说明有效宽度的图。

图7是钢板的真应力-塑性形变线图。

图8是钢板的真应力-真形变线图。

图9A是钢板的真应力-真形变线图。

图9B是钢板的真应力-真形变线图。

图10是表示硬化区域的体积分率与钢板的屈服强度及屈服应力之间的关系的图。

图11是表示硬化区域的体积分率与钢板的屈服强度及屈服应力之间的关系的图。

图12是表示硬化区域的体积分率与加工硬化系数之间的关系的图。

图13A是表示实施例中使用的结构材料组装体的制造过程的图。

图13B是表示实施例中使用的结构材料组装体的制造过程的图。

图13C是表示实施例中使用的结构材料组装体的制造过程的图。

图14是实施例中使用的结构材料组装体的侧视图。

图15是本实施方式的结构材料的热处理方法的流程图。

图16是表示本实施方式的结构材料的热处理方法中的硬化区域的体积分率（硬化率）f_M的范围的确定方法的一个例子的流程图。

图17是表示本实施方式的结构材料的热处理方法中的硬化区域的体积分率（硬化率）f_M的范围的确定方法的一个例子的流程图。

图18是表示本实施方式的结构材料的热处理方法中的硬化区域的体积分率（硬化率）f_M的范围的确定方法的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在以下的说明中，对同样的构成要素赋予相同的参照号。

以下，对本发明的一个实施方式的结构材料的热处理方法进行说明。

在本实施方式的结构材料的热处理方法中，对具有在结构材料的一个方向延伸且在垂直于该延伸方向的方向上被赋予弯曲而成的弯折部的结构材料进行热处理。在该热处理中，使朝向垂直于弯折部的延伸方向的方向上的距离为有效宽度以内的包含弯折部的结构材料中的区域（即有效宽度区域）的规定比例（即相当于硬化率的部分）硬化。

如后所述，屈服应力（屈服强度）相对于有效宽度区域中通过热处理而硬化的区域所占的比例（即硬化率）的变化率根据硬化率而发生变化，其变化量（变化的程度）比流变应力相对于硬化率的变化率的变化量（变化的程度）大。为此，为提高结构材料的初期峰值应力（变形抑制能力）所需的有效宽度区域的加工硬化率受到屈服应力相对于硬化率的变化率的影响。因此，以满足基于屈服应力相对于硬化率的变化率所确定的硬化率的范围的方式，对主要承担施加于结构材料的载荷的有效宽度区域进行热处理，由此可以在降低热处理成本的同时提高结构材料的变形抑制能力。

另外，流变应力是指在超过弹性极限而向流变变形转移的时刻及该时刻以后发生的应力。另外，有时将硬化率记载为体积分率。

在本实施方式的结构材料的热处理方法中，如图15所示那样，输入（使用）所需的数据（S1），确定相对于弯折部的有效宽度（S2），基于屈服应力相对于硬化率的变化率确定硬化率的范围（S3），以满足该硬化率的范围的方式对结构材料的有效宽度区域进行热处理（S4）。这里，有效宽度可以由后述的式（14）的有效宽度的定义式或从该定义式派生的各种式子来确定。另外，硬化率的范围可以使用屈服应力相对于至少1个硬化率的变化率来确定。例如，可以将屈服应力相对于规定的硬化率的变化率作为参数而由规定的相关关系（例如式子）来确定。另外，还可以将屈服应力相对于硬化率的变化率满足规定条件时的硬化率作为基准来确定硬化率的范围。

以下，对本实施方式的结构材料的热处理方法进行更详细的说明。

图2是表示适用本实施方式的结构材料的热处理方法的结构材料的一个例子的立体图。另外，图3是与图2所示的结构材料的长度方向垂直的剖面处的结构材料的剖面图。如图2所示，结构材料10具备沿其长度方向延伸的平板状的平坦部11（11a～11e）和在这些平坦部11之间沿长度方向延伸的多个弯折部12（12a～12d）。即，如图3所示，结构材料10具备5个平坦部11a～11e和设在这些平坦部11a～11e之间的4个弯折部12a～12d。

结构材料10例如用于汽车等车辆的车架的一部分，特别是用于汽车等发生碰撞时需要抑制其变形的部位。因此，例如以汽车的车架为例时，结构材料10优选用于构成车舱等的车架。

特别是当结构材料10用于汽车等车辆的车架的一部分时，如图2及图3的点划线所示，使用在其它的平板状的结构材料20上焊接结构材料10并结合而成的构件。因此，结构材料10的5个平坦部11a～11e中的设在结构材料10的两边缘部的平坦部11a及11e形成为凸缘状。在将结构材料10焊接于其它的结构材料20时，平坦部11a及11e被焊接在其它的结构材料20上。

另外，在图2及图3所示的例子中，结构材料10具备5个平坦部11a～11e和设在这些平坦部11a～11e之间的4个弯折部12a～12d。但是，结构材料只要具备沿其一个方向（例如长度方向）延伸且在垂直于该延伸方向的方向上被赋予弯曲而成的至少1个弯折部即可，可以是任何形状，例如可以具有图4A～图4C所示的剖面形状。

在图4A所示的例子中，结构材料10’具备4个平坦部11和设在这些平坦部11之间的3个弯折部12，其中，剖面形状中位于两边缘的平坦部11作为用于将结构材料10’与其它的平板状的结构材料（未图示）结合的凸缘起作用。在图4B所示的例子中，结构材料10”具备5个平坦部11和设在这些平坦部11之间的4个弯折部12，其中，剖面形状中位于两边缘的平坦部11作为用于将结构材料10”与其它的平板状的结构材料（未图示）结合的凸缘起作用。在图4C所示的例子中，结构材料10’’’以其剖面形状为四边形的方式具备4个平坦部11和设在这些平坦部11之间的4个弯折部12。

另外，结构材料10不必一定沿其长度方向直线地延伸，例如也可以如图5所示那样弯曲或弯折。当结构材料10如此弯曲或弯折时，将沿该弯曲及弯折的方向称为长度方向。因此，在图5所示的例子中，图中的点划线Z示出了结构材料10的长度方向。另外，平坦部意味着其剖面成为直线状（带状）的结构材料的部分。另外，弯折部意味着在结构材料的剖面中相邻的2个平坦部的延伸方向的交叉所形成的线状的结构材料的部分。因此，如图5所示的平坦部11a～11e及弯折部12a～12d那样在结构材料的长度方向上平坦部及弯折部弯曲或弯折的情况分别包含在平坦部及弯折部中。

在本实施方式的结构材料的热处理方法中，对以上述那样的形状成形得到的未处理的结构材料10的特定部位进行热处理（这里以激光热处理为例）。作为激光热处理的手段，可使用二氧化碳激光、YAG激光、纤维激光等激光热处理装置。另外，关于通过激光热处理而硬化的区域的板厚方向深度，使从激光照射面到至少为板厚的10%以上的深度为止硬化。另外，通过激光热处理而硬化的区域的板厚方向深度优选控制在距离激光照射面低于板厚的90%。以下，对进行激光热处理的部位进行说明。

当薄板受到压缩载荷而压曲时，作用于薄板的应力在垂直于压缩载荷的作用方向的薄板的剖面（板宽方向）不一样地分布。例如，当图6A所示的宽度为w的薄板受到箭头所示的压缩载荷后因弹性压曲而在薄板上产生面外变形时，施加于其剖面a的长度方向（x方向）的应力σ_x如图6B所示那样地分布。如图6B所示，由于在薄板的宽度方向（y方向、即w方向）端部作用的应力最大，因而容易从薄板的宽度方向端部开始发生塑性压曲。因此，可以认为在压曲的初期阶段（例如在结构材料的情况下，相当于到达初期峰值应力为止的变形），具有从薄板的宽度方向端面开始规定尺寸的宽度的部分承担压缩载荷。为此，假设在图6B的虚线所示的假想的宽度2×e的部分同样地分布与施加于薄板的宽度方向端部的应力σ_max（在结构材料中，对应于后述的σ_Y0）相等的应力，且该假想的宽度2×e的部分承担着全部载荷。该宽度e被称为有效宽度，该有效宽度e由下述式（14）、即式（15）定义。

（数学式图14）

${\∫}_0^w{\mathrm{\σ}}_x\mathrm{dw}=2e{\mathrm{\σ}}_{\max }...\left(14\right)$

（数学式图15）

$e=\frac{1}{2{\mathrm{\σ}}_{Y0}}{\∫}_0^w{\mathrm{\σ}}_x\mathrm{dw}...\left(15\right)$

关于该有效宽度e，当使用薄板的弹性模量E和泊松比ν和厚度t时，如下述式（16）所示，特别是薄板的屈服应力σ_Y0同样地分布时的有效宽度e如下述式（17）所示。

（数学式图16）

$e=\frac{\mathrm{\πt}}{\sqrt{12(1-v^2)}}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\σ}}_{\max }}}...\left(16\right)$

（数学式图17）

$e=\frac{\mathrm{\πt}}{\sqrt{12(1-v^2)}}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\σ}}_{Y0}}}...\left(17\right)$

另外，上述式（16）及（17）所示的有效宽度e是理论值，经证实：当采用该理论值时，因条件的不同，实验结果和屈服现象会有很大不同。因此，考虑到实验结果，有效宽度e例如如下述式（18A）及（19）那样进行定义。另外，式（19）中的λ是柔性系数（slenderness factor），当薄板的屈服应力σ_Y0在有效宽度e的部分中同样地分布时，如式（20）那样确定。在式（20）中，k意味着平板压曲系数。

（数学式图18）

$e=\frac{\mathrm{\σw}}{2}...\left(18A\right)$

（数学式图19）

$\mathrm{\σ}=\frac{1}{\mathrm{\λ}}(1-\frac{0.22}{\mathrm{\λ}})\≤1...\left(19\right)$

（数学式图20）

$\mathrm{\λ}=\frac{1.052}{\sqrt{k}}\left(\frac{w}{t}\right)\sqrt{\frac{{\mathrm{\σ}}_{Y0}}{E}}...\left(20\right)$

另外，关于有效宽度e的定义，如下述式（18B）那样，除上述式（18A）以外还存在各种定义，在本实施方式的结构材料的热处理方法中，可以使用这些各种定义中的任一定义。另外，还可以通过数值解析（例如有限元法那样的数值积分）算出薄板受到压缩载荷而压曲时的薄板宽度方向上的应力分布（即图6B所示的应力分布），从如此算出的应力分布算出满足上述式（14）的有效宽度e。

（数学式图21）

$e=\frac{t}{2}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\σ}}_{Y0}}}(1.90-\frac{t}{w}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\σ}}_{Y0}}})...\left(18B\right)$

考虑到上述那样的有效宽度e，在图2等所示的结构材料10中，各平坦部11中主要承担压缩载荷的区域也是从弯折部12朝向宽度方向（即垂直于结构材料10的长度方向的方向）上的距离为有效宽度e以内的区域。以下，将这样的区域、即从某一弯折部朝向宽度方向的距离为有效宽度e以内的包含弯折部的区域称为有效宽度区域。该有效宽度区域（图2及图3中的有效宽度区域15）在图2中由斜线所示，在图3中被涂黑了。

如上所述，在本实施方式的结构材料的热处理方法中，对具有至少1个如图3的弯折部12（12a～12d）所示的弯折部的未处理的结构材料（结构材料的弯折部）确定有效宽度。

在本实施方式的结构材料的热处理方法中，对如上所述那样确定的有效宽度区域中的一部分区域进行热处理（这里以激光热处理为例）。以下，对有效宽度区域中进行激光热处理的区域所占的比例进行说明。

图7示出了抗拉强度为440MPa级的钢板的真应力-真塑性形变线图。作为具有这样的应力形变特性的钢板的刚刚屈服后的加工硬化特性而使用图7所示的直线硬化规律时，加工硬化系数E_h如下述式（21）所示。在式（21）中，ε_p表示钢板屈服后开始的形变（塑性形变），σ_h表示塑性形变为ε_p时的应力。另外，在该图7、后述的图9A和图9B中，对σ_h作为塑性形变ε_p为1%时的应力进行了说明。如这些图所示，也可以由塑性形变ε_p为1%时的应力来确定σ_h。

（数学式图22）

$E_h=\frac{{\mathrm{\σ}}_h-{\mathrm{\σ}}_Y}{{\mathrm{\ϵ}}_p}...\left(21\right)$

关于这种钢板的弹塑性压曲现象，提出了将其弹塑性压曲应力σ_p，Cr作为加工硬化系数E_h的函数的形式而表现的理论式，弹塑性压曲应力σ_p，Cr例如如下述式（22）所示。在下述式（22）中，w是钢板的宽度，t是钢板的厚度，k是根据板形状等的系数。由式（22）可知，弹塑性压曲应力σ_{p， Cr}与加工硬化系数E_h成比例地增加。

（数学式图23）

$\frac{{\mathrm{\σ}}_{p,\mathrm{Cr}}}{E}=k\frac{{\mathrm{\π}}^2{t}^2}{12(1-v^2)w^2}\left(\frac{E_h}{E}\right)...\left(22\right)$

这里，图1所示的初期峰值应力σ₁可认为具有与弹塑性压曲应力σ_p，Cr相同的倾向，因此可认为初期峰值应力σ₁也与加工硬化系数E_h成比例地增加。另外，上述式（22）表示图6A所示的钢板中的弹塑性压曲应力σ_p，Cr，并非表示图3所示的具有多边形剖面的结构材料的弹塑性压曲应力σ_p，Cr。但是，当结构材料的剖面形状进一步多边化时，结构材料的剖面形状接近圆筒形，圆筒壳的弹塑性压曲应力σ_p，Cr如下述式（23）所示。在式（23）中，R是圆筒的直径。

（数学式图24）

$\frac{{\mathrm{\σ}}_{p,\mathrm{Cr}}}{E}=\frac{t}{R\sqrt{3(1-v^2)}}\left(\frac{E_h}{E}\right)...\left(23\right)$

由式（23）可知，在圆筒壳中，弹塑性压曲应力σ_p，Cr也与加工硬化系数E_h成比例地增加。因此，可认为在圆筒壳中，初期峰值应力σ₁也与加工硬化系数E_h成比例地增加。

图8示出了抗拉强度为440MPa级的未处理的钢板、以及对抗拉强度为440MPa级的钢板整体进行了热处理（淬火）的材料的真应力-真形变线图。图8的实线表示未处理的钢板的真应力-真形变线图，虚线表示热处理后的钢板的真应力-真形变线图。

若对图8所示的热处理前后的钢板适用图7所示的直线硬化规律来算出刚刚屈服后的加工硬化系数E_h，则未处理的钢板的加工硬化系数E_h0可如下述式（24）所示（参照图9A）。在式（24）中，σ_Y0表示未处理的钢板的屈服应力，ε_Y0表示达到屈服应力时的未处理的钢板的真形变，ε_h0表示大于ε_Y0的规定的真形变，σ_h0表示真形变为ε_h0时的未处理的钢板的应力（对应于后述的流变应力）。另一方面，热处理后的钢板的加工硬化系数E_hM可如下述式（25）所示（参照图9B）。在式（25）中，σ_YM表示热处理后的钢板的屈服应力，ε_YM表示达到屈服应力时的热处理后的钢板的真形变，ε_hM表示大于ε_YM的规定的真形变，σ_hM表示真形变为ε_hM时的热处理后的钢板的应力（对应于后述的流变应力）。

（数学式图25）

$E_{h0}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{h0}-{\mathrm{\σ}}_{Y0}}{{\mathrm{\ϵ}}_p}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{h0}-{\mathrm{\σ}}_{Y0}}{{\mathrm{\ϵ}}_{h0}-{\mathrm{\ϵ}}_{Y0}}...\left(24\right)$

（数学式图26）

$E_{\mathrm{hM}}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{hM}}-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{YM}}}{{\mathrm{\ϵ}}_p}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{hM}}-{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{YM}}}{{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{hM}}-{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{YM}}}...\left(25\right)$

由图8、图9A和图9B可知，当对钢板整体进行了热处理时，热处理后的钢板的加工硬化系数E_hM大于热处理前的钢板的加工硬化系数E_h0。由此可知：当对钢板整体进行了热处理时，热处理后的钢板与热处理前的钢板相比，初期峰值应力σ₁更大。

如此可知：在未处理的钢板和整体进行了热处理的钢板中，整体进行了热处理的钢板的初期峰值应力σ₁更大。但是，在对钢板进行了局部热处理的情况下，关于对钢板进行了热处理的比例、即通过热处理而硬化成规定硬度以上的区域（以下称为“硬化区域”）相对于钢板整体的比例与初期峰值应力之间的关系是何种关系，尚不明确。

为此，本发明者们对使硬化区域相对于钢板整体的体积分率（硬化率）f_M从0%变化到100%为止时的体积分率f_M与部分硬化后的钢板的加工硬化系数E_h及初期峰值应力σ₁之间的关系进行了调查，结果得到了以下见解。以下，对该得到的见解进行详细说明。

首先，在使硬化区域相对于钢板整体的体积分率f_M从0%变化到100%的情况下，产生了5%的塑性形变时的钢板的屈服强度σ_h及其屈服应力σ_Y如图10所示那样推移。

即，如图10所示，产生了5%的塑性形变时的钢板的屈服强度σ_h关于体积分率f_M可大致以直线近似。这是因为：当对钢板整体赋予某一程度有限的塑性形变时，无论是对于硬化区域，还是对于非硬化区域（硬化区域以外的钢板的区域、即未处理的区域），塑性形变都大致相等地起作用。

因此，相对于硬化区域的体积分率f_M的赋予塑性形变5%后的屈服强度σ_h可以作为体积分率f_M的函数的形式如下述式（26）所示。

（数学式图27）

σ_h(f_M)=f_Mσ_hM+(1-f_M)σ_h0=(σ_hM-σ_h0)f_M+σ_h0...(26)

如上所述，即使进行钢板的屈服强度σ_h与硬化区域的体积分率f_M成比例（流变应力相对于硬化率的变化率的变化量大致为0）这样的近似，也能够充分正确地表现钢板的屈服强度σ_h与硬化区域的体积分率f_M之间的关系。

另一方面，如图10所示那样，在将屈服应力σ_Y用向下凸的曲线（例如二次函数）而非直线进行近似时，可以用硬化区域的体积分率f_M来更正确地表现。当硬化区域的体积分率f_M小时，屈服应力较小的非硬化区域的特性相对于屈服现象处于支配性，整体的屈服应力接近非硬化区域的屈服应力（参照式（27））。与此相对，若硬化区域的体积分率f_M大到某一程度，则当产生屈服现象时，硬化区域的特性的影响变大。特别是当硬化区域的体积分率f_M变为1时，整体的屈服应力与硬化区域的屈服应力相等（参照式（28））。

（数学式图28）

$\underset{f_M=0}{\lim }{\mathrm{\σ}}_Y\left(f_M\right)\≅{\mathrm{\σ}}_{Y0}...\left(27\right)$

（数学式图29）

$\underset{f_M=1}{\lim }{\mathrm{\σ}}_Y\left(f_M\right)\≅{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{YM}}...\left(28\right)$

因此，例如将屈服应力σ_Y用硬化区域的体积分率f_M的二次函数进行近似时，屈服应力σ_Y（σ_Y（f_M））可以作为体积分率f_M的函数的形式如下述式（29）所示。另外，在式（29）中，a、b、c是常数。

（数学式图30）

${\mathrm{\σ}}_Y\left(f_M\right)=a{f}_M^2+b{f}_M+c...\left(29\right)$

这里，若将式（29）对于体积分率f_M进行一阶微分并将体积分率f_M代入为0，则上述式（29）的常数b可以如下述式（30）所示。即，上述常数b可以用硬化区域的体积分率f_M为0时的屈服应力σ_Y（f_M）相对于体积分率f_M的变化梯度来近似。

（数学式图31）

$b={\frac{{\∂\mathrm{\σ}}_Y}{\∂f_M}|}_{f_M=0}...\left(30\right)$

将如此求得的式（26）～式（30）代入式（21）中时，加工硬化系数E_h可用硬化区域的体积分率f_M的函数、即下述式（31）表示。

（数学式图32）

$E_h\left(f_M\right)=\frac{{\mathrm{\σ}}_h\left(f_M\right)-{\mathrm{\σ}}_Y\left(f_M\right)}{{\mathrm{\ϵ}}_p}$

$=\frac{1}{{\mathrm{\ϵ}}_p}\{-({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{YM}}-{\mathrm{\σ}}_{Y0}-b)f_M^2+({\mathrm{\σ}}_{\mathrm{hM}}-{\mathrm{\σ}}_{h0}-b)f_M+{\mathrm{\σ}}_{h0}-{\mathrm{\σ}}_{Y0}\}...\left(31\right)$

这里，例如当塑性形变ε_p为0.05、硬化区域的屈服应力σ_YM为794MPa、非硬化区域的屈服应力σ_Y0为301MPa、赋予塑性形变ε_p时的硬化区域的屈服强度σ_hM为1017MPa、赋予塑性形变ε_p时的非硬化区域的屈服强度σ_h0为447MPa、b为350MPa时，由式（26）算出的σ_h（f_M）及由式（29）算出的σ_Y（f_M）可如图11所示。另外，此时由式（31）算出的加工硬化系数E_h（f_M）可如图12所示。

例如由式（31）可知，在将屈服应力σ_Y用硬化区域的体积分率f_M的二次函数（体积分率f_M为0～1的范围且向下凸的函数）近似时，加工硬化系数E_h（f_M）也可以以硬化区域的体积分率f_M的二次函数（体积分率f_M为0～1的范围且向上凸的函数）来表示。因此，由图12可知，加工硬化系数E_h（f_M）在某一特定的体积分率f_M-max下达到最大。因此，根据硬化区域的体积分率f_M，存在加工硬化系数E_h（f_M）比硬化区域的体积分率f_M为1（100%）时的加工硬化系数还高的情况。在图12所示的例子中，当硬化区域的体积分率f_M为f_M-min～1时，加工硬化系数E_h为硬化区域的体积分率f_M为1（100%）时的加工硬化系数E_h（f_M=1）以上。换言之，在图12所示的例子中，硬化区域的体积分率f_M为f_M-min～1时的初期峰值应力为硬化区域的体积分率f_M为1（100%）时（即对上述有效宽度整体进行了热处理时）的初期峰值应力以上。

另外，作为如上所述那样用于使钢板的一部分局部硬化的热处理，例如可使用激光热处理。在这样的激光热处理中，其处理区域越宽，能量的消耗量越大，由此制造成本增大。因此，从削减制造成本的观点出发，优选进行激光热处理的区域尽量狭窄。

这里，如上所述那样，只要使硬化区域的体积分率f_M为f_M-min以上，即可将加工硬化系数E_h提高至硬化区域的体积分率f_M为1（100%）时的加工硬化系数E_h（f_M=1）以上。其结果是，可以将初期峰值应力提高至硬化区域的体积分率f_M为1（100%）时的初期峰值应力以上。为此，优选将硬化区域的体积分率f_M控制为该加工硬化系数E_h（f_M=f_M-min）与硬化区域的体积分率f_M为1（100%）时的加工硬化系数E_h（f_M=1）相等时的体积分率f_M-min（以下称为“最低体积分率”）以上。

另外，例如将屈服应力σ_Y用硬化区域的体积分率f_M的二次函数进行近似时，最低体积分率f_M-min用下述式（32）表示。在式（32）中，Δσ_h是σ_hM与σ_h0之差（Δσ_h=σ_hM-σ_h0），Δσ_Y是σ_YM与σ_Y0之差（Δσ_Y=σ_YM-σ_Y0）。特别是在上述那样的条件（即图11及图12所示的条件）下，最低体积分率f_M-min为53.3%。另外，由于最低体积分率f_M-min需要满足0<f_M-min<1，因此常数b及Δσ_h需要满足0<b<2Δσ_Y-Δσ_h且Δσ_Y<Δσ_h<2Δσ_Y。

（数学式图33）

$f_{M-\min }=\frac{{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_h-{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_Y}{{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_Y-b}...\left(32\right)$

另外，如上所述，加工硬化系数E_h（f_M）即初期峰值应力在某一特定的体积分率f_M-max下达到最大。因此，从缩小进行激光热处理的区域并提高初期峰值应力的观点出发，优选将硬化区域的体积分率f_M控制在加工硬化系数E_h（f_M）达到最大时的体积分率f_M-max以下。

或者，从使钢板（结构材料）的峰值应力为最大的观点出发，优选将硬化区域的体积分率f_M控制为加工硬化系数E_h（f_M）达到最大时的体积分率f_M-max。因此，可以将硬化区域的体积分率f_M控制为加工硬化系数E_h（f_M）达到最大时的体积分率f_M-max（以下称为“最大体积分率”）。

另外，例如将屈服应力σ_Y用硬化区域的体积分率f_M的二次函数进行近似时，最大体积分率f_M-max用下述式（33）表示。特别是在上述那样的条件（即图11及图12所示的条件）下，最大体积分率f_M-max为76.6%。另外，在这种情况下，最大体积分率f_M-max也需要满足0<f_M-max<1，因此常数b及Δσ_h需要满足0<b<Δσ_h且0<b<Δσ_Y。

（数学式图34）

$f_{M-\max }=\frac{{\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_h-b}{2({\mathrm{\&Delta;\&sigma;}}_Y-b)}...\left(33\right)$

另外，上述硬化区域的体积分率f_M与初期峰值应力或加工硬化系数E_h之间的关系是针对钢板而得到的关系，并非针对例如图2所示形状的结构材料10而得到的关系。这里，在图2所示的结构材料10中，如上所述那样，主要承担压缩载荷的区域是有效宽度区域15，可以将各有效宽度区域15视为宽度2×e的钢板。因此，这样的有效宽度区域中的硬化区域的体积分率f_M、即有效宽度区域中进行硬化处理（例如激光热处理）的区域所占的比例可以用上述那样的方法进行设定。

例如，以各有效宽度区域15中的硬化区域的体积分率f_M达到上述式（32）所示的f_M-min以上且上述式（33）所示的f_M-max以下的方式进行激光热处理。另外，在这种情况下，与这些式（32）及式（33）中的Δσ_h（=σ_hM-σ_h0）、Δσ_Y（=σ_YM-σ_Y0）有关的σ_hM、σ_h0、σ_YM及σ_Y0分别表示赋予规定形变时的热处理区域（硬化区域）的屈服强度、赋予规定形变时的未处理区域（非硬化区域）的屈服强度、热处理区域（硬化区域）的屈服应力、以及未处理区域（非硬化区域）的屈服应力。另外，这些σ_hM、σ_h0、σ_YM及σ_Y0是与结构材料中使用的材料（钢板）有关的参数。

通过将各有效宽度区域15中的硬化区域的体积分率f_M如此设定，可以缩小进行激光热处理的区域并提高结构材料10的初期峰值应力。

另外，在上述中，将各有效宽度区域15中的硬化区域的体积分率f_M控制在f_M-min以上且f_M-max以下，但也可以如上所述那样将硬化区域的体积分率f_M控制在f_M-min以上且1（100%）以下或低于1。在这种情况下，可以判断为：各有效宽度区域15中的硬化区域的体积分率f_M以该有效宽度区域15的加工硬化系数E_h达到使有效宽度区域15整体通过激光热处理而硬化时的加工硬化系数以上的方式进行了设定。或者，也可以如上所述那样将各有效宽度区域15中的硬化区域的体积分率f_M控制在f_M-max。

综上所述，通过如图17所述那样基于硬化区域的体积分率f_M为0时的屈服应力σ_Y相对于体积分率f_M的变化率（常数）b来确定体积分率f_M的最小值（S311），并将体积分率f_M的范围的最大值确定为1以下或低于1（S312），由此可确定硬化区域的体积分率f_M的范围。另外，也可以在确定体积分率f_M的范围的最小值（S311）后，基于硬化区域的体积分率f_M为0时的屈服应力σ_Y相对于体积分率f_M的变化率（常数）b来确定体积分率f_M的范围的最大值（S313）。

这里，对用于确定上述硬化区域的体积分率f_M的范围的常数b的确定方法的例子进行说明。作为第一方法，通过对钢板的硬化区域的体积分率f_M为0、1、及超过0且低于1的任意值（例如0.5）的3个试样进行抗拉试验，求出这些试样的屈服应力σ_Y，进行最小二乘法，即可确定常数a、b、c。另外，作为第二方法，对钢板的硬化区域的体积分率f_M为0及超过0但十分接近0的任意值（例如0.1）的2个试样进行抗拉试验，求出这些试样的屈服应力σ_Y，即可将屈服应力σ_Y相对于硬化区域的体积分率f_M的增加率确定为常数b。这里，作为简便方法，对用需要最低限度的数据个数（屈服应力σ_Y的数据个数）来确定常数b的方法进行了说明，但数据个数的上限没有特别限制。数据个数越多，越能够以更高的精度来确定体积分率f_M的范围。

进而，屈服应力σ_Y及屈服强度σ_h可以通过对从结构材料中所使用的钢板（无热处理及弯曲加工）采集的JIS5号试验片（试验片）进行JIS Z2241中的抗拉试验来测定。特别是关于硬化区域的体积分率f_M为1时的屈服应力σ_YM及屈服强度σ_hM的测定，使用对上述试验片实施了规定的热处理而得到的试验片即可。作为该规定的热处理，例如可以在将试验片加热至A_e3点（A_e3温度）以上后，通过水冷、空冷之类的冷却方法以10℃/s以上、优选以30℃/s以上的冷却速度冷却至M_s点（M_s温度）以下。

另外，关于硬化区域的体积分率f_M超过0且为1以下时的屈服应力σ_YM及屈服强度σ_hM的测定，只要向上述试验片的长度方向在相当于上述规定的热处理的条件下进行激光热处理并进行上述抗拉试验即可。在这样的情况下，只要在抗拉试验后测定硬化区域的体积分率f_M，确定体积分率f_M与屈服应力σ_YM及屈服强度σ_hM之间的对应关系即可。关于通过激光热处理而形成的硬化区域的体积分率f_M的控制，只要一边使试验片的宽度方向（垂直于长度方向的方向）的位置错开、一边反复在试验片的单面或双面沿试验片的长度方向进行激光热处理（1道次）即可。

另外，试验片中使用的钢板也可以使用被施加了相当于热处理前的结构材料的弯曲加工部（弯折部）的形变过程的试验片。

另外，上述硬化区域的体积分率f_M可以通过以下的方法来确定。例如，测定垂直于试验片的长度方向的剖面中的硬化区域的面积，将该面积乘以进行了激光热处理的长度（总距离）求出硬化区域的体积，将该硬化区域的体积除以试验片的总体积即可求出硬化区域的体积分率f_M。另外，关于硬化区域的面积，可以由对垂直于试验片的长度方向的剖面用光学显微镜观察得到的淬火组织来确定，也可以如后所述那样使用维氏硬度计求出维氏硬度来确定。

另外，在上述硬化区域的体积分率f_M的范围的确定方法中，将钢板的屈服强度σ_h与硬化区域的体积分率f_M之间的关系用一次函数来表现，将钢板的屈服应力σ_Y与硬化区域的体积分率f_M之间的关系用二次函数来表现，但并不一定需要使用这些函数。

为了确定硬化区域的体积分率f_M的范围，只要利用了屈服应力相对于硬化区域的体积分率f_M的变化率根据硬化区域的体积分率f_M而变化，且其变化量（变化的程度）比流变应力相对于硬化区域的体积分率f_M的变化率的变化量（变化的程度）大的性质即可。

因此，例如可以将钢板的屈服应力σ_Y与硬化区域的体积分率f_M之间的关系用任意的函数σ_Y（f_M）来表现，使用屈服应力相对于至少1个硬化率的变化率（二次函数的情况下，相当于上述常数b）来确定硬化区域的体积分率f_M的范围。将上述二次函数扩展到广义函数时，可以以满足下述式（34）及式（35）的方式来确定最低体积分率f_M-min（1以外）以及最大体积分率f_M-max。这里，还可以用包含上述常数b的函数来表现σ_Y（f_M）。

（数学式图35）

σ_Y(f_M-min)=σ_YM...(34)

（数学式图36）

${\frac{\&PartialD;{\mathrm{\&sigma;}}_Y\left(f_M\right)}{\&PartialD;f_M}|}_{f_M=f_{M-\max }}={\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{hM}}-{\mathrm{\&sigma;}}_{h0}...\left(35\right)$

另外，还可以将钢板的屈服强度σ_h与硬化区域的体积分率f_M之间的关系用任意的函数σ_h（f_M）来表现。这里，将上述的一次函数及二次函数扩展到广义函数时，可以以满足下述式（36）的方式来确定最大体积分率f_M-max。

（数学式图37）

${\frac{\&PartialD;{\mathrm{\&sigma;}}_Y\left(f_M\right)}{\&PartialD;f_M}|}_{f_M=f_{M-\max }}={\frac{{\&PartialD;\mathrm{\&sigma;}}_h\left(f_M\right)}{\&PartialD;f_M}|}_{f_M=f_{M-\max }}...\left(36\right)$

进而，除上述范围（例如f_M-min以上且1以下（低于1）或下述式（41）的范围）以外，例如还可以使用最大体积分率（边界硬化率）f_M-max在下述式（37）～（40）的任一范围内确定硬化区域的体积分率f_M的范围。

（数学式图38）

0.5f_M-max≤f_M＜1...(37)

（数学式图39）

0.5f_M-max≤f_M≤0.5(f_M-max+1)...(38)

（数学式图40）

0.5f_M-max≤f_M≤f_M-max...(39)

（数学式图41）

f_M-min≤f_M≤0.5(f_M-max+1)...(40)

（数学式图42）

f_M-min≤f_M≤f_M-max...(41)

通过如上述式（37）～式（41）那样来确定硬化区域的体积分率f_M的范围，可以进行热处理成本的减少与结构材料的变形抑制能力的提高之间的平衡优异的稳定的热处理。另外，关于硬化区域的体积分率f_M的范围，可以将包含成本或热处理条件等的校正项适当地包含在上限及下限中。

进而，除上述范围以外，还可以如图16所示那样，基于屈服应力σ_Y相对于硬化区域的体积分率f_M的变化率推定或算出加工硬化系数E_h（体积分率f_M与加工硬化系数E_h之间的关系）（S301），以该推定或算出的加工硬化系数E_h达到规定值以上的方式来确定体积分率f_M的范围（S302）。例如，可以将体积分率f_M为1时的加工硬化系数E_h与体积分率f_M为f_M-max时的加工硬化系数E_h之差定义为ΔE_h，将0以上且1以下的任意值定义为提高系数n，将体积分率f_M为1时的加工硬化系数E_h加上n×ΔE_h得到的值确定为规定值。因此，该规定值也可以是硬化区域的体积分率f_M为1时的加工硬化系数E_h。另外，还可以使用将屈服应力σ_Y至少作为变数而含有的其它的加工硬化的指标来代替用上述式（21）表示的加工硬化系数E_h。

另外，将钢板的屈服强度σ_h与硬化区域的体积分率f_M之间的关系用一次函数表现、将钢板的屈服应力σ_Y与硬化区域的体积分率f_M之间的关系用二次函数表现时，可以最简便地确定硬化区域的体积分率f_M的范围。在这种情况下，可以使用常数a代替常数b来确定硬化区域的体积分率f_M的范围，但如下述式（42）所示那样，该常数a可以用常数b来表现（常数a是常数b的从属变数（bound variables）），因此常数a的使用可视为与常数b的使用相同。同样地，使用了可从属于屈服应力σ_Y相对于体积分率f_M的变化率的变数（例如体积分率f_M为1时的屈服应力σ_Y相对于体积分率f_M的变化率）的情况下，也可视为使用了屈服应力σ_Y相对于体积分率f_M的变化率。即，如在上述式（29）的一次微分式中代入下述式（42）而得到的下述式（43）所示那样，使用任意的体积分率f_M下的屈服应力σ_Y的变化率，也可求出体积分率f_M为0时的屈服应力σ_Y的变化率b。例如，如下述式（44）所示那样，在将体积分率f_M为1时的屈服应力σ_Y的变化率定义为d的情况下，也可由下述式（45）使用d来求出b。

（数学式图43）

a=σ_YM-σ_Y0-b...(42)

（数学式图44）

$\frac{{\&PartialD;\mathrm{\&sigma;}}_Y\left(f_M\right)}{\&PartialD;f_M}=2({\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{YM}}-{\mathrm{\&sigma;}}_{Y0}-b)f_M+b...\left(43\right)$

（数学式图45）

b=2σ_YM-2σ_Y0-d...(44)

进而，可以以屈服应力σ_Y相对于硬化区域的体积分率f_M的变化率满足规定条件时的体积分率f_M为基准来确定体积分率f_M的范围。例如，可以考虑到加工硬化系数E_h相对于硬化区域的体积分率f_M描绘向下凸的曲线，将上述式（21）所示的加工硬化系数E_h相对于体积分率f_M的一次微分达到0时的体积分率f_M、即满足上述式（36）的体积分率（边界硬化率）f_M确定为最大体积分率f_M-max。在这种情况下，硬化区域的体积分率f_M的范围例如可以确定为满足上述式（37）～式（41）的范围。这里，关于式（37）～（41），可以使用上述式（34）来确定最低体积分率f_M-min（1以外）。另外，还可以由式（34）及式（36）所确定的最低体积分率f_M-min及最大体积分率f_M-max来确定上述ΔE_h，使用上述提高系数n，以加工硬化系数E_h达到体积分率f_M为1时的加工硬化系数E_h加上n×ΔE_h而得到的值以上的方式来确定体积分率f_M的范围。

即，如图18所示那样，只要基于屈服应力σ_Y相对于硬化区域的体积分率f_M的变化率来确定体积分率f_M的最大体积分率f_M-max（S321），将体积分率f_M的范围的最小值确定为比最大体积分率f_M-max小规定值的值（S322），将体积分率f_M的范围的最大值确定为1以下或低于1（S323）即可。另外，还可以在确定硬化区域的体积分率f_M的范围的最小值（S322）后，将体积分率f_M的范围的最大值确定为比最大体积分率f_M-max大规定值的值（S324）。

另外，关于钢板的屈服应力σ_Y与硬化区域的体积分率f_M之间的关系，可以在体积分率f_M为0～1的范围内使用同一函数（例如二次函数那样的线性函数），或者可以将该范围分成多个范围，使用这些范围的各自不同的函数。但是，由于利用了屈服应力σ_Y相对于体积分率f_M的变化率的变化，因此当在体积分率f_M为0～1的范围内使用同一函数时，需要在该范围内函数可以通过体积分率f_M进行二阶微分。另外，作为将0～1的范围分为多个范围并使用这些范围的各自不同的函数的方法，例如可以使用利用各种插值法（例如样条插值）的插值函数（也包含插值函数为一次（折线图）的情况）。在这种情况下，可以将实测数据（例如5点以上）直接用作数据库的数据。

同样地，关于钢板的流变应力σ_h与硬化区域的体积分率f_M之间的关系，也可以在体积分率f_M为0～1的范围内使用同一函数（例如一次函数那样的线性函数），或者可以将该范围分成多个范围，使用这些范围的各自不同的函数。

这里，如上所述，为了以尽量少的测定数（试验片的制作数及抗拉强度的试验次数）来确定硬化区域的体积分率f_M的范围，优选将钢板的屈服强度σ_h与硬化区域的体积分率f_M之间的关系用一次函数表现，将钢板的屈服应力σ_Y与硬化区域的体积分率f_M之间的关系用二次函数表现。

另外，在上述实施方式中，将σ_h（f_M）用产生了5%的塑性形变时的屈服强度来定义，但是对应于屈服强度的塑性形变不必限定在5%，只要大于0%即可，可以不是5%。例如，也可以如图7、图9A及图9B所示那样将σ_h（f_M）用产生了1%的塑性形变时的屈服强度来定义。因此，当将产生了规定的塑性形变时的屈服强度（或者使从产生了规定的塑性形变的状态到产生塑性变形所需的应力）定义为流变应力时，σ_h（f_M）表示流变应力，σ_hM表示硬化区域的流变应力，σ_h0表示非硬化区域（未处理的结构材料）的流变应力。

这里，流变应力使用在大于对应于屈服应力的形变量（即塑性形变超过0）、小于均匀拉伸形变量（例如标称形变的最大值）的范围内规定的形变量下的应力。作为常规的评价，该流变应力优选为5%。

另外，在上述中，通过激光热处理将结构材料10局部加热而使其硬化。但是，结构材料10的局部硬化不必一定要通过激光热处理来进行，也可以通过其它的热处理来进行。无论是何种热处理，关于通过热处理而硬化的区域的硬度，在将作为钢材的结构材料10的碳含有率定义为C、将硅含有率定义为Si、将锰含有率定义为Mn、将镍含有率定义为Ni、将铬含有率定义为Cr、将钼含有率定义为Mo、将铌含有率定义为Nb、将钒含有率定义为V时，优选为用下述式（45）及式（46）算出的基准硬度（维氏硬度）Hv以上。

（数学式图46）

Hv=O.8(950C_eq+260)...(45)

（数学式图47）

C_eq=C+0.004Si+0.011Mn+0.02Ni+0.012Cr+0.016Mo+0.006Nb+0.0025V...(46)

进而，在图2及图3所示的实施方式中，对2个弯折部12b、12c周边的有效宽度区域15进行激光热处理，对其它的2个弯折部12a、12d周边的有效宽度区域15没有进行激光热处理。但是，可以对上述其它的2个弯折部周边的有效宽度区域也进行激光热处理，或者可以仅对2个弯折部12b、12c中的一个弯折部周边的有效宽度区域15进行激光热处理。换言之，在本发明中，当结构材料具有多个弯折部时，只要对包含至少一个弯折部的有效宽度区域以上述那样的体积分率f_M进行热处理即可。

另外，以下对本发明的一个实施方式的经热处理的结构材料进行说明。

在本实施方式的经热处理的结构材料中，与上述实施方式同样地，具备至少1个向结构材料的一个方向延伸且在垂直于该一个方向的方向上被赋予弯曲而成的弯折部。为此，在本实施方式的经热处理的结构材料中，包含例如图2～5所示的形状的结构材料。进而，关于上述有效宽度区域，上述硬化区域的体积分率f_M低于1，且包含在基于屈服应力σ_Y相对于体积分率f_M的变化率而确定的体积分率f_M的范围内。

因此，本实施方式的经热处理的结构材料能够在尽量维持低成本的同时发挥比以往更高的变形抑制能力。

进而，硬化区域的体积分率f_M的范围可以如上所述那样基于体积分率f_M的值为0时的屈服应力σ_Y相对于体积分率f_M的变化率来确定。该体积分率f_M的范围是以基于屈服应力σ_Y相对于体积分率f_M的变化率而算出的加工硬化系数E_h达到规定值以上的方式而确定的范围。特别是，该规定值优选是体积分率f_M为1时的加工硬化系数E_h的值，进一步优选是大于体积分率f_M为1时的加工硬化系数E_h的值。另外，硬化区域的体积分率f_M的范围（下限）优选为上述式（32）所示的最低体积分率f_M-min以上。同样地，硬化区域的体积分率f_M的范围（上限）优选为上述式（33）所示的最大体积分率f_M-max以下。另外，可以从结构材料的平坦部采集3个JIS5号试验片，以这些试验片的硬化区域的体积分率f_M分别达到0、1、及0.5的方式对2个试验片进行热处理后，对这3个试验片进行抗拉试验，求出所需的机械强度，对屈服应力σ_Y与体积分率f_M之间的关系进行最小二乘法，从而确定式（30）的常数b。

另外，只要将流变应力定义为产生了5%的塑性形变时的屈服强度即可。进而，为了确定有效宽度区域，只要将有效宽度e通过上述式（15）、上述式（17）、上述式（18B）、或下述式（47）进行定义即可。另外，当用式（15）来定义有效宽度e时，只要使用有限元法即可。另外，式（47）可将平板压曲系数k假设为4并由上述式（18A）～（20）导出。

（数学式图48）

$e=\frac{t}{1.052}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\&sigma;}}_{Y0}}}(1-\frac{0.44t}{1.052w}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\&sigma;}}_{Y0}}})...\left(47\right)$

此外，硬化区域（通过热处理而硬化的区域）可以用与上述实施方式相同的方法来求出。即，可以将硬化区域确定为由上述式（45）及（46）算出的维氏硬度以上的区域。另外，热处理优选通过激光来进行。该利用激光进行的热处理的过程可通过观察结构材料剖面的组织来确认。

实施例

从厚度为1.0mm、屈服应力为301MPa、抗拉强度为457MPa、拉伸率为39%、碳含有率为0.09%、硅含有率为0.02%、锰含有率为1.24%的一块440MPa级钢板BP中采集11根JIS5号试验片。对这些试验片中的10根试验片向试验片的长度方向（拉伸方向）以达到规定的体积分率的方式进行多道次的激光热处理，制作硬化区域相对于有效宽度区域的体积分率为0.1～1（0.1的增量份）的试验片。激光热处理使用二氧化碳激光，将激光功率控制在5kW，将热处理速度控制在12m/min。进而，对上述11根试验片进行抗拉试验，评价屈服应力及抗拉应力。

其结果是，从未处理的试验片确定了，非硬化区域的屈服应力σ_Y0为301MPa，赋予0.05（0.0537）的塑性形变ε_p时的非硬化区域的屈服强度σ_h0为447MPa。同样地，从体积分率为1（100%）的试验片确定了，硬化区域的屈服应力σ_YM为794MPa，赋予0.05（0.0537）的塑性形变ε_p时的硬化区域的屈服强度σ_hM为1017MPa。进而，将从11根试验片得到的各屈服应力相对于体积分率进行标绘，对该标绘曲线适用将上述式（29）用作回归式的最小二乘法，将常数b确定为350MPa。这里，确认到：对未处理的试验片的屈服应力、体积分率为0.5（50%）的试验片的屈服应力、体积分率为1（100%）的试验片的屈服应力的3个标绘点（plot）进行最小二乘法时，也可得到相同的常数b。

将上述b的值（b=350MPa）以及在抗拉试验中求得的Δσ_h及Δσ_Y的值（Δσ_h=569.2MPa、Δσ_Y=493.0MPa）代入式（32），结果是f_M-min=53.3%。

另外，将上述b、Δσ_h及Δσ_Y的值代入式（33），结果得到了f_M-max（f_M-max=76.6%）。

另外，使用上述式（18A）～（20）（或上述式（47））算出有效宽度e，结果作为有效宽度e得到了19.2mm。这里，对应于板形状等的系数即平板压曲系数k为4，板宽w为60mm，板厚t为1.0mm，屈服应力σ_Y0为301MPa，弹性模量E为180GPa。另外，板宽w使用图14所示的结构材料的高度（50mm）与顶部的宽度（70mm）的平均值（60mm）作为代表值。

另外，将上述钢板BP（图13A）进行弯曲加工，制作图13B所示的形状的未处理的结构材料10。未处理的结构材料10具备以剖面变成如图14所示的帽子形状的方式配置的5个平坦部，包含其中的中央的3个平坦部11的各边在垂直剖面处的边长为50mm、70mm、50mm。

对如此制作的未处理的结构材料10点焊平板状的其它的结构材料20，制作图13C所示的结构材料组装体。关于点焊S，在构成凸缘部的平坦部的宽度方向中央朝向长度方向以间隔30mm来进行。另外，从长度方向端部（施加冲击侧的端部。以下称为“冲击附加侧端部”）到最初的点焊的距离为15mm。

对如此制作的结构材料组装体，通过二氧化碳激光向试验片的长度方向（拉伸方向）进行多道次的激光热处理。将激光功率控制在5kW，将热处理速度控制在12m/min。激光热处理中的激光功率及热处理速度在以下的实施例中也同样地进行控制。在试验No.1中，对图14中涂黑所示的距离弯折部为19.2mm的整个区域、即整个有效宽度区域进行了激光热处理。因此，在这种情况下，硬化区域相对于有效宽度区域的体积分率为100%。此时，使用上述数据由上述式（31）算出的加工硬化系数E_h为4155.8MPa（这里ε_p=0.05）。

对进行了激光热处理的部位测定维氏硬度。相对于未处理的结构材料的维氏硬度为140，激光热处理后的维氏硬度为306，确认到硬化区域被充分地淬火并硬化。

以如此实施了激光热处理的结构材料组装体的长度方向与竖直方向一致、且其冲击附加侧端部朝上的方式设置结构材料组装体，使位于其正上方的300kg的落锤从2m高处落下来进行冲击试验。

进行冲击试验时，在结构材料组装体的正下方设置载荷计（测力传感器），测定落锤与结构材料组装体接触后的载荷过程。同时，利用激光位移计对落锤与结构材料组装体接触后的落锤的位移过程（落锤与结构材料组装体接触后的落锤的下降量的时间过程）也进行了测定。基于如此测定的载荷过程和位移过程，制作载荷-形变线图。由该载荷-形变线图算出初期峰值反冲力，并将初期峰值反冲力除以结构材料组装体的剖面积（340mm²），从而算出初期峰值应力。此时的初期峰值反冲力为146.9kN，初期峰值应力为432.0MPa。

在试验No.2中，与上述试验No.1同样地制作未处理的结构材料组装体，并对该结构材料组装体进行激光热处理。以硬化区域相对于有效宽度区域的体积分率达到76.6%的方式进行激光热处理。此时，使用上述数据由上述式（31）算出的加工硬化系数E_h为4301.6MPa（这里ε_p=0.05）。

对如此实施了激光热处理的结构材料组装体与上述试验No.1同样地进行冲击试验，基于试验结果算出初期峰值反冲力、初期峰值应力。此时的初期峰值反冲力为150.6kN，初期峰值应力为443.0MPa。

在试验No.3中，与上述试验No.1同样地制作未处理的结构材料组装体，并对该结构材料组装体进行激光热处理。以硬化区域相对于有效宽度区域的体积分率达到53.3%的方式进行激光热处理。此时，使用上述数据由上述式（31）算出的加工硬化系数E_h为4155.8MPa（这里ε_p=0.05）。

对如此实施了激光热处理的结构材料组装体与上述试验No.1同样地进行冲击试验，基于试验结果算出初期峰值反冲力、初期峰值应力。此时的初期峰值反冲力为146.3kN，初期峰值应力为430.1MPa。

将以上的结果归纳于下述表1。

[表1]

由表1可知：硬化区域相对于有效宽度区域的体积分率（f_M）为53.3%（=f_M-min）时的初期峰值应力与该体积分率为100%时的初期峰值应力大致相同。另外，硬化区域相对于有效宽度区域的体积分率为76.6%（=f_M-max）时的初期峰值应力高于该体积分率为53.3%及100%时的初期峰值应力。这样，在试验No.3中，可以以少于试验No.1的成本获得与试验No.1同等的变形抑制能力。另外，在试验No.2中，可以以少于试验No.1的成本获得比试验No.1高的变形抑制能力。

产业上利用的可能性

通过对未处理的结构材料在适当的部位进行热处理从而使结构材料局部硬化，由此可以提供变形抑制能力充分提高了的结构材料。

符号说明

10  结构材料

11  平坦部

12  弯折部

15  有效宽度区域

20  结构材料

Claims (22)

1.一种结构材料的热处理方法，其特征在于，

其是具备向结构材料的一个方向延伸且在垂直于所述一个方向的方向上被赋予弯曲而成的弯折部的结构材料的热处理方法，包括以下步骤：

确定所述弯折部的有效宽度e；

在将从所述弯折部朝向垂直于所述一个方向的方向上的距离为所述有效宽度e以内的包含所述弯折部的区域定义为有效宽度区域、并将该有效宽度区域中通过热处理而硬化的区域所占的比例定义为硬化率f_M时，基于屈服应力σ_Y相对于硬化率f_M的变化率即屈服应力σ_Y相对于硬化率f_M的一次微分值来确定硬化率f_M的范围；

以满足所述硬化率f_M的范围的方式对所述结构材料的所述有效宽度区域进行热处理。

2.根据权利要求1所述的结构材料的热处理方法，其特征在于，对所述硬化率f_M为0和0.1的2个试样进行抗拉试验，求出这些试样的屈服应力σ_Y，将所述屈服应力σ_Y相对于所述硬化率f_M的增加率确定为所述变化率。

3.根据权利要求2所述的结构材料的热处理方法，其特征在于，以基于所述变化率而算出的加工硬化系数E_h达到所述硬化率f_M为1时的加工硬化系数E_h以上的方式来确定所述硬化率f_M的范围。

4.根据权利要求2所述的结构材料的热处理方法，其特征在于，在将所述硬化率f_M为1时的流变应力与所述硬化率f_M为0时的流变应力之差定义为Δσ_h、将所述硬化率f_M为1时的屈服应力与所述硬化率f_M为0时的屈服应力之差定义为Δσ_Y、将所述变化率定义为b时，所述硬化率f_M的范围为下述式（1）所示的f_M-min以上且低于1，

$f_{M-\min }=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_h-\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_Y}{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_Y-b}...\left(1\right).$

5.根据权利要求4所述的结构材料的热处理方法，其特征在于，所述硬化率f_M的范围为下述式（2）所示的f_M-max以下，

$f_{M-\max }=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_h-b}{2(\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_Y-b)}...\left(2\right).$

6.根据权利要求1所述的结构材料的热处理方法，其特征在于，将所述变化率与流变应力σ_h相对于硬化率f_M的变化率相等时的边界硬化率f_M确定为f_M-max，并基于该f_M-max来确定所述硬化率f_M的范围。

7.根据权利要求6所述的结构材料的热处理方法，其特征在于，将所述硬化率f_M的范围确定为满足下述式（3）的范围，

0.5f_M-max≤f_M＜1...(3)。

8.根据权利要求6所述的结构材料的热处理方法，其特征在于，将所述硬化率f_M的范围确定为加工硬化系数E_h与所述硬化率f_M为1时的加工硬化系数E_h相等时的硬化率f_M-min以上且低于1。

9.根据权利要求1所述的结构材料的热处理方法，其特征在于，关于所述结构材料中含有的化学成分，在将碳的质量百分率定义为C、将硅的质量百分率定义为Si、将锰的质量百分率定义为Mn、将镍的质量百分率定义为Ni、将铬的质量百分率定义为Cr、将钼的质量百分率定义为Mo、将铌的质量百分率定义为Nb、将钒的质量百分率定义为V时，通过所述热处理而硬化的区域是由下述式（5）及（6）算出的维氏硬度以上的区域，

Hv=0.8(950C_eq+260)...(5)

C_eq=C+0.004Si+0.011Mn+0.02Ni+0.012Cr+0.016Mo+0.006Nb+0.0025V...(6)。

10.根据权利要求1所述的结构材料的热处理方法，其特征在于，所述热处理通过激光来进行。

11.根据权利要求1所述的结构材料的热处理方法，其特征在于，所述热处理的1道次遍及所述一个方向的全长而连续地进行。

12.一种经热处理的结构材料，其特征在于，其是具备向结构材料的一个方向延伸且在垂直于所述一个方向的方向上被赋予弯曲而成的弯折部的结构材料，

在将从所述弯折部朝向垂直于所述一个方向的方向上的距离为有效宽度e以内的包含所述弯折部的区域定义为有效宽度区域、并将该有效宽度区域中通过热处理而硬化的区域所占的比例定义为硬化率f_M时，该硬化率f_M低于1且包含在基于屈服应力σ_Y相对于硬化率f_M的变化率即屈服应力σ_Y相对于硬化率f_M的一次微分值而确定的硬化率f_M的范围内。

13.根据权利要求12所述的经热处理的结构材料，其特征在于，所述变化率是对所述硬化率f_M为0和0.1的2个试样进行抗拉试验而求出屈服应力σ_Y、通过这些试样的屈服应力σ_Y而得到的所述屈服应力σ_Y相对于所述硬化率f_M的增加率。

14.根据权利要求13所述的经热处理的结构材料，其特征在于，所述硬化率f_M的范围是以基于所述变化率而算出的加工硬化系数E_h达到所述硬化率f_M为1时的加工硬化系数E_h以上的方式确定的范围。

15.根据权利要求12所述的经热处理的结构材料，其特征在于，在将所述硬化率f_M为1时的流变应力与所述硬化率f_M为0时的流变应力之差定义为Δσ_h、将所述硬化率f_M为1时的屈服应力与所述硬化率f_M为0时的屈服应力之差定义为Δσ_Y、将所述变化率定义为b时，所述硬化率f_M的范围为下述式（7）所示的f_M-min以上，

$f_{M-\min }=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_h-\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_Y}{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_Y-b}...\left(7\right).$

16.根据权利要求15所述的经热处理的结构材料，其特征在于，所述硬化率f_M的范围为下述式（8）所示的f_M-max以下，

$f_{M-\max }=\frac{\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_h-b}{2(\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&sigma;}}_Y-b)}...\left(8\right).$

17.根据权利要求15所述的经热处理的结构材料，其特征在于，所述各流变应力被定义为产生了5%的塑性形变时的屈服强度。

18.根据权利要求12所述的经热处理的结构材料，其特征在于，在将垂直于所述一个方向的宽度尺寸定义为w、将所述硬化率f_M为0时的屈服应力定义为σ_Y0、将在结构材料的所述一个方向的最大应力达到该σ_Y0时的应力向所述一个方向赋予时的垂直于所述一个方向的宽度方向上的各位置的应力定义为σ_x时，所述有效宽度e由下述式（9）来定义，

$e=\frac{1}{2{\mathrm{\&sigma;}}_{Y0}}{\&Integral;}_0^2{\mathrm{\&sigma;}}_x\mathrm{dw}...\left(9\right).$

19.根据权利要求12所述的经热处理的结构材料，其特征在于，在将厚度尺寸定义为t、将泊松比定义为ν、将弹性模量定义为E、将所述硬化率f_M为0时的屈服应力定义为σ_Y0时，所述有效宽度e由下述式（10）来定义，

$e=\frac{t}{2}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\&sigma;}}_{Y0}}}(1.90-\frac{t}{w}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\&sigma;}}_{Y0}}})...\left(10\right).$

20.根据权利要求12所述的经热处理的结构材料，其特征在于，在将厚度尺寸定义为t、将垂直于所述一个方向的宽度尺寸定义为w、将弹性模量定义为E、将所述硬化率f_M为0时的屈服应力定义为σ_Y0时，所述有效宽度e由下述式（11）来定义，

$e=\frac{t}{1.052}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\&sigma;}}_{Y0}}}(1-\frac{0.44t}{1.052w}\sqrt{\frac{E}{{\mathrm{\&sigma;}}_{Y0}}})...\left(11\right).$

21.根据权利要求12所述的经热处理的结构材料，其特征在于，关于所述结构材料中含有的化学成分，在将碳的质量百分率定义为C、将硅的质量百分率定义为Si、将锰的质量百分率定义为Mn、将镍的质量百分率定义为Ni、将铬的质量百分率定义为Cr、将钼的质量百分率定义为Mo、将铌的质量百分率定义为Nb、将钒的质量百分率定义为V时，通过所述热处理而硬化的区域是由下述式（12）及（13）算出的维氏硬度以上的区域，

Hv=0.8(950C_eq+260)...(12)

C_eq=C+0.004Si+0.011Mn+0.02Ni+0.012Cr+0.016Mo+0.006Nb+0.0025V...(13)。

22.根据权利要求12所述的经热处理的结构材料，其特征在于，所述热处理通过激光来进行。

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