JP2015025156A - Method of producing steel member - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing a steel member which carries out hardening in a short time with high controllability to some parts of a carbon steel material.SOLUTION: A laser heating part for heating a carbon steel material by irradiating with a laser beam and a water cooling part for cooling the carbon steel material by bringing water in contact with the carbon steel material are arranged side by side, and a carbon steel material is moved relative to the laser heating part and the water cooling part. A part of the carbon steel material is irradiated with a laser beam in the laser heating part and then brought into contact with water in the water cooling part. The width of the water cooling part is preferably wider than that of the laser heating part, and the distance between the laser heating part and the water cooling part is preferably equal to ro smaller than the length of the laser heating part.

Description

本発明は、鋼部材の製造方法に関し、さらに詳しくは、炭素鋼材料の一部に焼入れが施された鋼部材の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a steel member, and more particularly to a method for manufacturing a steel member in which a part of a carbon steel material is quenched.

シートをはじめとした乗物に搭載される部品のように、高い機械的強度が要求される鋼製部材においては、その強度を高めるために、鋼材自体の強度を高めることが図られる。旧来は、部材全体を火炎等によって加熱し、焼入れを行うことで、強度の向上させることが一般的に行われてきた。しかし、近年では、部材の一部のみに焼入れを施し、強度を向上させることも行われている。例えば、特許文献1においては、成形後の鋼に対し、高周波誘導加熱によって、局所的あるいは全体的に加熱処理を行い、その後冷却することで、材料強度を向上させることが図られている。   In steel members that require high mechanical strength, such as parts mounted on vehicles such as seats, the strength of the steel material itself can be increased in order to increase the strength. Conventionally, it has been generally performed to improve the strength by heating the entire member with a flame or the like and quenching. However, in recent years, only a part of the member is quenched to improve the strength. For example, in Patent Document 1, it is intended to improve the material strength by subjecting the formed steel to heat treatment locally or entirely by high-frequency induction heating and then cooling it.

特表2013−510044号公報Special table 2013-510044 gazette

高周波誘導加熱を行う場合、使用する高周波誘導コイルの形状を工夫することで、対象物の一部分を、ある程度選択的に加熱することができる。しかし、加熱する領域や、加熱温度の分布等、その加熱条件を精密に制御することは難しい。また、高周波誘導加熱は、被加熱材料自体の発熱を原理とする内部加熱であるため、加熱温度およびその空間分布が材料の形状等に依存しやすい。これらの要因により、高周波誘導加熱を用いて、金属材料中の微小領域に対して、所望の機械的特性(硬さ、靱性等)が得られるように制御しながら、加熱を行うことは困難である。   When performing high-frequency induction heating, a part of the object can be selectively heated to some extent by devising the shape of the high-frequency induction coil to be used. However, it is difficult to precisely control the heating conditions such as the heating area and the distribution of the heating temperature. Moreover, since high frequency induction heating is internal heating based on the principle of heat generation of the material to be heated, the heating temperature and its spatial distribution are likely to depend on the shape of the material. Due to these factors, it is difficult to perform heating while controlling so as to obtain desired mechanical properties (hardness, toughness, etc.) for a minute region in a metal material using high frequency induction heating. is there.

また、高周波誘導加熱が内部加熱を原理とすることに起因し、高周波誘導加熱によって所望の温度まで対象物を加熱するには、長い時間を要し、加工速度を速くすることは困難である。例えば、厚さ1.0〜1.2mmの炭素鋼板を高周波誘導コイルに対して移動させながら焼入れを連続的に行う場合、焼入れの効果を得るのに必要な910℃程度まで加熱するためには、鋼板の移動速度を典型的には12mm/秒以下とする必要がある。   Moreover, due to the fact that high-frequency induction heating is based on internal heating, it takes a long time to heat an object to a desired temperature by high-frequency induction heating, and it is difficult to increase the processing speed. For example, in the case of continuously performing quenching while moving a carbon steel plate having a thickness of 1.0 to 1.2 mm with respect to the high frequency induction coil, in order to heat to about 910 ° C. necessary for obtaining the quenching effect The moving speed of the steel sheet typically needs to be 12 mm / second or less.

本発明が解決しようとする課題は、炭素鋼材料の一部の部位に対して、高い制御性をもって、かつ短時間で焼入れを行うことができる鋼部材の製造方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a steel member that can quench a part of a carbon steel material with high controllability and in a short time.

上記課題を解決するために、本発明にかかる鋼部材の製造方法は、炭素鋼材料にレーザー光を照射して加熱するレーザー加熱部と前記炭素鋼材料に水を接触させて冷却する水冷部とを並べて配置し、前記炭素鋼材料を前記レーザー加熱部および水冷部に対して相対的に移動させながら、前記炭素鋼材料の一部に、前記レーザー加熱部でレーザー光を照射した後、前記水冷部で水を接触させることを要旨とする。   In order to solve the above problems, a method for producing a steel member according to the present invention includes a laser heating unit that irradiates and heats a carbon steel material with laser light, and a water cooling unit that cools the carbon steel material by bringing water into contact therewith. The carbon steel material is irradiated with laser light at the laser heating part while moving the carbon steel material relative to the laser heating part and the water cooling part, and then the water cooling is performed. The point is to bring water into contact with the part.

ここで、前記炭素鋼材料の相対移動の方向と交差する方向に沿った前記水冷部の幅は、前記レーザー加熱部の幅よりも広いことが好ましい。   Here, it is preferable that the width of the water cooling part along the direction intersecting the direction of relative movement of the carbon steel material is wider than the width of the laser heating part.

また、前記炭素鋼材料の相対移動の方向に沿った前記レーザー加熱部と前記水冷部との間の距離は、前記炭素鋼材料の相対移動の方向に沿った前記レーザー加熱部の長さ以下であるとよい。   The distance between the laser heating unit and the water cooling unit along the direction of relative movement of the carbon steel material is less than or equal to the length of the laser heating unit along the direction of relative movement of the carbon steel material. There should be.

そして、前記炭素鋼材料は、前記レーザー加熱部によってレーザー光の照射を受ける前に、予熱部おいて、前記レーザー加熱部よりもエネルギー密度が低いレーザー光の照射を受けることが好ましい。   And before the said carbon steel material receives irradiation of a laser beam by the said laser heating part, it is preferable to receive irradiation of the laser beam whose energy density is lower than the said laser heating part in a preheating part.

上記発明にかかる鋼部材の製造方法によると、レーザー加熱部において、レーザー光を用いて炭素鋼材料の一部を加熱するので、所望の微小な領域に対して、空間的に高い均一性をもって、加熱条件を制御しながら、加熱を行うことができる。そして、レーザー加熱部において加熱された部位を、水冷部によって冷却するため、その部位に、微小な金属組織を形成し、高い強度および硬さと靱性をバランスよく兼ね備えさせることができる。これにより、強度や硬さ、靱性等の機械的特性を制御しながら、局所的に焼入れが施された鋼部材を製造することができる。また、レーザー光を用いることで、焼入れに必要な温度までの加熱を短時間で行うことができ、焼入れを短時間で完了することができる。   According to the method for producing a steel member according to the invention, in the laser heating part, since a part of the carbon steel material is heated using laser light, with high spatial uniformity for a desired minute region, Heating can be performed while controlling the heating conditions. And since the site | part heated in the laser heating part is cooled by a water-cooling part, a fine metal structure can be formed in the site | part, and it can have high strength, hardness, and toughness in balance. Thereby, the steel member by which local hardening was given can be manufactured, controlling mechanical characteristics, such as intensity | strength, hardness, and toughness. Moreover, by using a laser beam, heating to a temperature required for quenching can be performed in a short time, and quenching can be completed in a short time.

ここで、炭素鋼材料の相対移動の方向と交差する方向に沿った水冷部の幅が、レーザー加熱部の幅よりも広い場合には、レーザー光の照射によって熱影響を受けた部位を、広範囲に冷却することができる。   Here, when the width of the water cooling section along the direction intersecting the direction of relative movement of the carbon steel material is wider than the width of the laser heating section, Can be cooled to.

また、炭素鋼材料の相対移動の方向に沿ったレーザー加熱部と水冷部との間の距離が、炭素鋼材料の相対移動の方向に沿ったレーザー加熱部の長さ以下である場合には、レーザー照射によって加熱された部位を迅速に冷却できるので、焼入れ組織の粗大化を抑制して、炭素鋼の靱性を高く維持することができる。また、周辺の部位への熱の拡散を小さく抑えることができる。   In addition, when the distance between the laser heating unit and the water cooling unit along the direction of relative movement of the carbon steel material is equal to or less than the length of the laser heating unit along the direction of relative movement of the carbon steel material, Since the part heated by laser irradiation can be rapidly cooled, the coarsening of the quenched structure can be suppressed and the toughness of the carbon steel can be maintained high. In addition, the diffusion of heat to the surrounding parts can be kept small.

そして、炭素鋼材料が、レーザー加熱部によってレーザー光の照射を受ける前に、予熱部おいて、レーザー加熱部よりもエネルギー密度が低いレーザー光の照射を受ける場合には、予熱部において、ある程度まで炭素鋼を加熱してから、レーザー加熱部でさらに加熱することで、焼入れを高い効率で行うことができる。   When the carbon steel material is irradiated with laser light having an energy density lower than that of the laser heating part in the preheating part before being irradiated with the laser light by the laser heating part, Quenching can be performed with high efficiency by heating the carbon steel and further heating with the laser heating unit.

本発明の一実施形態にかかる鋼部材の製造方法を示す模式図であり、(a)は斜視図、(b)は上面図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing method of the steel member concerning one Embodiment of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a top view. 上記製造方法によって部分焼入れを施した乗物用シートのサイドフレームの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the side frame of the vehicle seat which gave partial hardening by the said manufacturing method. 上記製造方法によって部分焼入れを施した乗物用シートのスライドレールの一例を示す図であり、(a)は斜視図、(b)はA−A断面図である。It is a figure which shows an example of the slide rail of the vehicle seat which gave partial hardening by the said manufacturing method, (a) is a perspective view, (b) is AA sectional drawing. 引張強度および伸びの評価に使用した試験片の形状を示す平面図である。It is a top view which shows the shape of the test piece used for evaluation of tensile strength and elongation. 部分焼入れを施した炭素鋼材料の表面のSEM像であり、(a)は実施例1、(b)は実施例2、(c)は比較例1のものである。It is a SEM image of the surface of the carbon steel material which performed partial hardening, (a) is Example 1, (b) is Example 2, (c) is a thing of the comparative example 1. FIG.

以下、本発明の一実施形態にかかる鋼部材の製造方法について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the steel member concerning one embodiment of the present invention is explained, referring to drawings.

<部分焼入れの方法>
本製造方法は、炭素鋼材料の一部に部分焼入れを施し、鋼部材を製造するものである。図1に、この部分焼入れの方法を模式的に示す。
<Method of partial quenching>
In this manufacturing method, a part of a carbon steel material is partially quenched to manufacture a steel member. FIG. 1 schematically shows this partial quenching method.

図1(a)に示すように、被加工物である炭素鋼材料10が、加工進行方向Mに沿って移動されながら、部分焼入れを受ける。部分焼入れは、レーザー光1と、冷却水2とを用いて行われる。レーザー光1と冷却水2は、炭素鋼材料10の加工進行方向Mに沿って、並べて配置されている。加工進行方向Mに対して前方にレーザー光1が配置され、後方に冷却水2が配置されている。つまり、加工進行方向Mに沿って移動する炭素鋼材料10は、レーザー光1の照射を受けた後に、冷却水2と接触する。なお、以降においても、前後の方向は、加工進行方向Mに対する前後方向として規定する。   As shown in FIG. 1 (a), the carbon steel material 10 that is a workpiece is partially quenched while being moved along the machining progress direction M. Partial quenching is performed using laser light 1 and cooling water 2. The laser beam 1 and the cooling water 2 are arranged side by side along the processing progress direction M of the carbon steel material 10. The laser beam 1 is disposed in front of the processing progress direction M, and the cooling water 2 is disposed behind. That is, the carbon steel material 10 that moves along the processing progress direction M comes into contact with the cooling water 2 after being irradiated with the laser beam 1. In the following, the front-rear direction is defined as the front-rear direction with respect to the machining progress direction M.

レーザー光1が炭素鋼材料10の表面を照射する領域であるレーザー照射部3の幅方向(加工進行方向Mに略直角に交差する方向)中央の位置と、冷却水2が炭素鋼材料10の表面に接触する領域である水冷部4の幅方向中央の位置が揃えられている。そして、レーザー照射部3の後端部と水冷部4の前端部は、所定の距離dだけ離れた位置に配置されている。   The laser beam 1 is a region where the surface of the carbon steel material 10 is irradiated, the center position in the width direction of the laser irradiation unit 3 (a direction intersecting substantially perpendicular to the processing progress direction M), and the cooling water 2 is the carbon steel material 10. The position in the center in the width direction of the water-cooling unit 4 that is a region in contact with the surface is aligned. And the rear end part of the laser irradiation part 3 and the front end part of the water cooling part 4 are arrange | positioned in the position which only the predetermined distance d left | separated.

レーザー照射部3は、後方に配置されたレーザー加熱部3Aと、前方に配置された予熱部3Bよりなる。レーザー加熱部3Aは、予熱部3Bに比べて高いエネルギー密度を有し、また大きな面積を占めている。レーザー加熱部3Aは、焼入れ効果を得るために、照射された炭素鋼材料10の部位を十分にオーステナイト状態とできるだけのエネルギー密度を有する。具体的には、短時間で炭素鋼材料10を910℃程度まで加熱できることが好ましく、例えば、1775W/cm以上のエネルギー密度を有していることが好ましい。また、例えばレーザー加熱部3Aの幅a1が13mm、加工進行方向Mに沿った長さb1が10mmの場合に、レーザー加熱部3Aの出力は3〜4kWであることが好ましい。レーザー加熱部3Aの長さb1は、炭素鋼材料10の一部位がレーザー加熱部3Aを通過する間に十分な焼入れ効果を得られる程度に長いものであることが好ましく、レーザー加熱部3Aのエネルギー密度にも依存するが、上記のようなエネルギー密度を有する場合には、長さb1が10mm以上であることが好ましい。 The laser irradiation unit 3 includes a laser heating unit 3A disposed at the rear and a preheating unit 3B disposed at the front. The laser heating unit 3A has a higher energy density than that of the preheating unit 3B and occupies a large area. In order to obtain a quenching effect, the laser heating unit 3 </ b> A has a sufficient austenite state for the irradiated portion of the carbon steel material 10 to have an energy density as high as possible. Specifically, it is preferable that the carbon steel material 10 can be heated to about 910 ° C. in a short time, and for example, it preferably has an energy density of 1775 W / cm 2 or more. For example, when the width a1 of the laser heating unit 3A is 13 mm and the length b1 along the processing progress direction M is 10 mm, the output of the laser heating unit 3A is preferably 3 to 4 kW. The length b1 of the laser heating unit 3A is preferably long enough to obtain a sufficient quenching effect while one part of the carbon steel material 10 passes through the laser heating unit 3A. The energy density of the laser heating unit 3A However, when the energy density is as described above, the length b1 is preferably 10 mm or more.

レーザー加熱部3Aを形成するレーザー光源の種類は特に限定されるものではないが、上記のように高い出力を得られるレーザーとして、半導体レーザーを用いることが好適である。また、レーザー光源から発せられたレーザー光1を所定の大きさと形状を有するレーザー加熱部3Aとして炭素鋼材料10の表面に導くには、複数の光学レンズ等が複合されてなるレーザー加工ヘッドを用いることが好ましい。   The type of the laser light source that forms the laser heating unit 3A is not particularly limited, but it is preferable to use a semiconductor laser as the laser that can obtain a high output as described above. In order to guide the laser beam 1 emitted from the laser light source to the surface of the carbon steel material 10 as the laser heating unit 3A having a predetermined size and shape, a laser processing head in which a plurality of optical lenses are combined is used. It is preferable.

予熱部3Bは、必ずしも設けられなければならないものではないが、レーザー加熱部3Aによって焼入れ効果が得られるような高温まで炭素鋼材料10の部位を加熱する前に、ある程度の高温にまでその部位を予め加熱しておく役割を果たす。このように、予熱部3Bで予熱を行ってから、レーザー加熱部3Aにおいて本加熱を行うことで、室温から本加熱を行う場合よりも、高い加熱効果を得ることができ、炭素鋼材料10に対する焼入れ効果を高めることができる。予熱部3Bのエネルギー密度はレーザー加熱部3Aのエネルギー密度の60〜70%であることが好ましい。また、例えば予熱部3Bの幅a2が10mm、長さb2が5mmの場合に、予熱部3Bの出力は500W程度であることが好ましい。予熱部3Bの長さb2は、十分な予熱効果を得られる程度に長いものであることが好ましく、予熱部3Bのエネルギー密度が上記のような範囲にあり、レーザー加熱部3Aの長さb1が10mm以上である場合には、5mm以上であることが好ましい。予熱の効率を高めるために、予熱部3Bとレーザー加熱部3Aは接していることが好ましいが、予熱部3Bで与えられた熱の本加熱前における放熱が問題にならない程度であれば、両者の間に間隔が設けられてもかまわない。   The preheating part 3B is not necessarily provided, but before heating the part of the carbon steel material 10 to such a high temperature that the quenching effect can be obtained by the laser heating part 3A, the part is reduced to a certain high temperature. It plays the role of preheating. Thus, after preheating in the preheating part 3B, by performing main heating in the laser heating part 3A, a higher heating effect can be obtained than in the case of performing main heating from room temperature. The quenching effect can be enhanced. It is preferable that the energy density of the preheating part 3B is 60 to 70% of the energy density of the laser heating part 3A. For example, when the width a2 of the preheating part 3B is 10 mm and the length b2 is 5 mm, the output of the preheating part 3B is preferably about 500 W. The length b2 of the preheating part 3B is preferably long enough to obtain a sufficient preheating effect, the energy density of the preheating part 3B is in the above range, and the length b1 of the laser heating part 3A is 10 mm. In the case of the above, it is preferably 5 mm or more. In order to increase the efficiency of preheating, it is preferable that the preheating unit 3B and the laser heating unit 3A are in contact with each other. However, if heat dissipation before the main heating of the heat given by the preheating unit 3B is not a problem, both An interval may be provided between them.

予熱部3Bは、レーザー加熱部3Aと同種のレーザー光源を用いて形成されても、異種の光源を用いて形成されてもよい。簡便性の観点から、予熱部3Bとレーザー加熱部3Aを同種のレーザー光源から形成することが好ましく、さらには、単一のレーザー光源を用いて、単一のビームスポット内にエネルギー密度に分布を形成することで、予熱部3Bおよびレーザー加熱部3Aとすることが好ましい。このようなエネルギー密度の分布は、上記のようなレーザー加工ヘッドを用いれば、簡単に形成することができる。   The preheating unit 3B may be formed using the same type of laser light source as the laser heating unit 3A, or may be formed using a different type of light source. From the viewpoint of simplicity, it is preferable to form the preheating part 3B and the laser heating part 3A from the same type of laser light source. Furthermore, using a single laser light source, the energy density is distributed in a single beam spot. By forming, it is preferable to set it as the preheating part 3B and the laser heating part 3A. Such energy density distribution can be easily formed by using the laser processing head as described above.

水冷部4は、レーザー加熱部3Aにおいて加熱された炭素鋼材料10に水を接触させることで冷却し、炭素鋼材料10にマルテンサイト状態を形成する。水冷部4へ水の供給を行う手段は、レーザー照射部3での加熱を妨げず、かつ部分焼入れを行う部位以外の炭素鋼材料10の部位への水の付着が問題にならない程度に、冷却水2を局所的に炭素鋼材料10に接触させられれば、どのようなものであっても構わない。例えばノズルを用いる構成を例示することができる。冷却水2の温度は25〜30℃であることが好ましい。また、水冷部4の幅a3は、レーザー加熱部3Aの幅a1よりも広いことが好ましい。レーザーを用いることで、局所的に加熱を行うことができるとはいえ、レーザー照射部3よりも広い範囲が加熱の影響を受ける可能性があり、レーザー照射部3よりも広い幅領域にわたって水冷部4で冷却することで、レーザー照射部3およびその周辺領域への熱影響を高確度に解消することができる。好ましくは、水冷部4の幅a3は、レーザー加熱部3Aの幅a1の1.5〜2倍程度であることが好ましい。   The water cooling unit 4 is cooled by bringing water into contact with the carbon steel material 10 heated in the laser heating unit 3 </ b> A, and forms a martensite state in the carbon steel material 10. The means for supplying water to the water-cooling unit 4 is cooled to such an extent that heating in the laser irradiation unit 3 is not hindered, and adhesion of water to the part of the carbon steel material 10 other than the part to be partially quenched is not a problem. Any material can be used as long as the water 2 can be brought into contact with the carbon steel material 10 locally. For example, the structure using a nozzle can be illustrated. The temperature of the cooling water 2 is preferably 25 to 30 ° C. Further, the width a3 of the water cooling unit 4 is preferably wider than the width a1 of the laser heating unit 3A. Although it is possible to perform heating locally by using a laser, there is a possibility that a wider range than the laser irradiation unit 3 may be affected by the heating, and the water-cooled unit covers a wider area than the laser irradiation unit 3. By cooling at 4, the thermal effect on the laser irradiation unit 3 and its peripheral region can be eliminated with high accuracy. Preferably, the width a3 of the water cooling unit 4 is preferably about 1.5 to 2 times the width a1 of the laser heating unit 3A.

さらに、レーザー加熱部3Aによって加熱された炭素鋼材料10の部位を水冷部4で迅速に冷却することで、炭素鋼材料10の金属組織を微細に形成し、炭素鋼材料10の靱性(伸び)を高く維持することができる。この意味で、水冷部4とレーザー加熱部3Aの間の距離dは短い方が好ましく、目安としては、レーザー加熱部3Aの長さb1以下であることが好ましい。水冷部4とレーザー加熱部3Aの間の距離dを短くすることで、部分焼入れを行う部位の周辺への熱の拡散による熱影響を低く抑えることができるという効果もある。   Furthermore, the portion of the carbon steel material 10 heated by the laser heating unit 3A is rapidly cooled by the water cooling unit 4 to form a fine metal structure of the carbon steel material 10 and toughness (elongation) of the carbon steel material 10. Can be kept high. In this sense, the distance d between the water cooling unit 4 and the laser heating unit 3A is preferably short, and as a guide, it is preferable that the distance d is equal to or less than the length b1 of the laser heating unit 3A. By shortening the distance d between the water cooling unit 4 and the laser heating unit 3A, there is also an effect that the thermal influence due to the diffusion of heat to the periphery of the part to be partially quenched can be suppressed.

このようなレーザー照射部3と水冷部4を用い、炭素鋼材料10を加工進行方向Mに移動させながらレーザー照射と水冷を連続的に行うことで、レーザー照射と水冷を受けた部分において、炭素鋼材料10が焼入れを受ける。図1において、焼入れを行いたい被焼入れ部5全体が、レーザー照射部3によるレーザー照射と水冷部4における水冷とを受けるように炭素鋼材料10を移動させれば、炭素鋼材料10全体のうち、この被焼入れ部5に、選択的に焼入れを施すことができる。   Using such a laser irradiation part 3 and a water cooling part 4, by continuously performing laser irradiation and water cooling while moving the carbon steel material 10 in the processing progress direction M, carbon is irradiated in the part that has been subjected to laser irradiation and water cooling. The steel material 10 is quenched. In FIG. 1, if the carbon steel material 10 is moved so that the entire quenching part 5 to be quenched is subjected to laser irradiation by the laser irradiation part 3 and water cooling in the water cooling part 4, The quenching portion 5 can be selectively hardened.

このように、焼入れを受けた部分において、焼入れを受ける前よりも強度および硬さが上昇される。炭素鋼材料10の一部にのみ、このような焼入れを施すことで、その部分だけ、強度および硬さが向上された鋼部材を得ることができる。さらに、レーザー照射による加熱を受けた部位が、加熱された直後に水冷を受けることで、加熱による金属組織の粗大化が抑制され、それにより、炭素鋼材料10の靱性(伸び)が高い値に維持される。   In this way, the strength and hardness of the portion that has been quenched are increased compared to before the quenching. By applying such quenching to only a part of the carbon steel material 10, it is possible to obtain a steel member having improved strength and hardness only in that part. Furthermore, since the site | part which received the heating by laser irradiation receives water cooling immediately after being heated, the coarsening of the metal structure by heating is suppressed, Thereby, the toughness (elongation) of the carbon steel material 10 becomes a high value. Maintained.

特許文献1に示されるように、ある程度空間を規定した部分焼入れは、高周波誘導加熱によっても行うことができる。しかし、高周波誘導加熱は、内部加熱を原理としているため、加熱される部位を厳密に制御することは困難である。一方、レーザー加熱を利用する場合には、レーザー光のエネルギーを被加熱部材に与えて加熱を行う外部加熱であるうえ、光学レンズ等を使用することでビームスポットを小さく絞り、さらにはビーム形状を所望の形状に設計することが容易であるので、加熱を行う空間を微細に制御しながら、部分焼入れを行うことができる。また、レーザー光の出力強度や照射時間を制御することで、焼入れの程度も容易に制御することができる。これらにより、焼入れを施す空間を精度よく制限し、それ以外の部位への熱影響の伝播を最小限に抑えるとともに、焼入れを行った部位の硬さ、靱性等の特性をよく制御することが可能となっている。   As shown in Patent Document 1, partial quenching in which a space is defined to some extent can also be performed by high frequency induction heating. However, since high frequency induction heating is based on the principle of internal heating, it is difficult to strictly control the heated part. On the other hand, in the case of using laser heating, the heating is performed by applying laser beam energy to the member to be heated, and by using an optical lens or the like, the beam spot is narrowed down and the beam shape is further reduced. Since it is easy to design in a desired shape, partial quenching can be performed while finely controlling the space for heating. In addition, the degree of quenching can be easily controlled by controlling the output intensity and irradiation time of the laser beam. With these features, it is possible to accurately limit the space for quenching, minimize the propagation of thermal effects to other parts, and control the hardness, toughness, and other characteristics of the quenched parts. It has become.

また、レーザー加熱においては、外部加熱を原理とすることに加え、大強度のレーザー光源が利用可能であることにより、必要な温度までの加熱に要する時間を短くすることができ、被加工部材である炭素鋼材料10を高速で移動させながら、焼入れを施すことができる。昇温に要する時間は、炭素鋼材料10の形状やレーザー光1のエネルギー密度にもよるが、例えば、板厚が1.0〜1.2mmの炭素鋼板に対し、幅a1が13mm、長さb1が10mm、出力が3〜4kWのレーザー加熱部3Aを用いて、焼入れに必要な910℃まで加熱を行う場合、25mm/秒以上の速度で、炭素鋼材料10を加工進行方向Mに移動させることができる。   In laser heating, in addition to the principle of external heating, the use of a high-intensity laser light source can shorten the time required for heating up to the required temperature. Quenching can be performed while moving a certain carbon steel material 10 at a high speed. The time required for the temperature rise depends on the shape of the carbon steel material 10 and the energy density of the laser beam 1, but, for example, the width a1 is 13 mm and the length with respect to a carbon steel plate having a plate thickness of 1.0 to 1.2 mm. When heating to 910 ° C. necessary for quenching using the laser heating unit 3A with b1 of 10 mm and output of 3 to 4 kW, the carbon steel material 10 is moved in the processing progress direction M at a speed of 25 mm / second or more. be able to.

上記のように、レーザー光を用いて、よく制御された条件で部分焼入れを行うことで、ある部材のうち、特に高い強度や硬さが要求される部位に対して選択的に、焼入れによって強度や硬さを向上させることができる。例えば、ある連続した鋼部材のうち、一部の部位においては高い材料強度が要求されるが、その他の部位においてはそれほど高い材料強度が要求されないような場合に、鋼部材全体を、それほど材料強度が高くない材料で形成しておき、高い材料強度が要求される部位にのみレーザー光を用いて部分焼入れを行い、その部位のみ材料強度を向上させることができる。一般に、強度の高い炭素鋼材料ほど価格が上昇するので、鋼部材全体を安価な比較的低強度の材料で形成し、必要な部分のみレーザーを用いた焼入れによって材料強度を高めることで、要求される材料強度を充足しながら、材料コストを抑えることができる。   As described above, by performing partial quenching using laser light under well-controlled conditions, the strength can be increased by quenching selectively for a part that requires particularly high strength and hardness among certain members. And the hardness can be improved. For example, if some parts of a continuous steel member require high material strength but other parts do not require high material strength, the entire steel member should However, it is possible to improve the material strength only at the site by performing partial quenching using a laser beam only on a site where high material strength is required. In general, the higher the strength of carbon steel material, the higher the price. Therefore, it is required to form the entire steel member with a relatively low-strength material that is inexpensive and raise the material strength by quenching using only a necessary part. The material cost can be suppressed while satisfying the material strength.

例えば、440MPaの引張強度を有する冷間圧延材であるSPC440材(硬さ:Hv150)、あるいは590MPaの引張強度を有する冷間圧延材であるSPC590材(硬さ:Hv200)に対して、上記のようにレーザーを用いて部分焼入れを施すことによって、一部の部位において、980MPaの引張強度を有するSPC980材(硬さ:Hv300)に相当する強度と硬さを得ることができる。   For example, with respect to SPC440 material (hardness: Hv150) which is a cold rolled material having a tensile strength of 440 MPa, or SPC590 material (hardness: Hv200) which is a cold rolled material having a tensile strength of 590 MPa, As described above, by performing partial quenching using a laser, strength and hardness corresponding to the SPC980 material (hardness: Hv300) having a tensile strength of 980 MPa can be obtained in some parts.

上記のようなレーザー光を用いた部分焼入れは、レーザー照射部3および水冷部4の形状および加工進行方向Mさえ適切に設定すれば、どのような炭素鋼材料に対しても適用することができる。図1のように、板状の炭素鋼材料に部分焼入れを施してから、所望の形状に炭素鋼材料を加工してもよいし、所望の形状に加工された炭素鋼材料に対して、部分焼入れを施してもよい。一般に、材料強度が低い状態の方が、プレス加工、曲げ加工等の機械加工を行いやすいので、加工を容易にする観点からは、加工後に部分焼入れを行う後者の方法の方が好適である。   The partial quenching using the laser beam as described above can be applied to any carbon steel material as long as the shape of the laser irradiation unit 3 and the water cooling unit 4 and the processing progress direction M are appropriately set. . As shown in FIG. 1, the plate-shaped carbon steel material may be partially quenched, and then the carbon steel material may be processed into a desired shape, or the carbon steel material processed into a desired shape may be partially Quenching may be performed. In general, since the material strength is lower, it is easier to perform mechanical processing such as press working and bending, so the latter method in which partial quenching is performed after processing is preferable from the viewpoint of facilitating processing.

なお、部分焼入れを行った部位に対して、靱性の向上等を目的として、適宜焼き戻しを行ってもよい。また、部分焼入れを行った部位と、周囲の部分焼入れを行っていない部位との間で特性を滑らかに変化させること等を目的として、部分焼入れ後に適宜熱処理を行ってもよい。   In addition, you may perform tempering suitably with the objective of the improvement of toughness etc. with respect to the site | part which performed partial hardening. In addition, heat treatment may be appropriately performed after partial quenching for the purpose of smoothly changing the characteristics between a site where partial quenching is performed and a surrounding site where partial quenching is not performed.

また、上記実施形態においては、レーザー照射部3と水冷部4を固定し、これらに対して炭素鋼材料10を移動させたが、炭素鋼材料10を固定し、レーザー照射部3と水冷部4を移動させるようにしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the laser irradiation part 3 and the water cooling part 4 were fixed and the carbon steel material 10 was moved with respect to these, the carbon steel material 10 was fixed and the laser irradiation part 3 and the water cooling part 4 were moved. May be moved.

<部分焼入れを行う鋼部材の例>
上記のように、ある鋼部材の一部のみ材料強度を高めたい場合に、種々の鋼部材に対して、上記実施形態にかかる部分焼入れを適用することができる。以下に、例として、乗物用シートを構成する部材の場合を挙げる。
<Example of steel member to be partially quenched>
As described above, when it is desired to increase the material strength of only a part of a certain steel member, the partial quenching according to the above embodiment can be applied to various steel members. Below, the case of the member which comprises the vehicle seat is mentioned as an example.

(サイドフレーム)
図2に乗物用シートのサイドフレーム20を示す。サイドフレーム20は、シートの背もたれ部の幅方向両側に配置され、背もたれ部と着座部を結合する部材である。サイドフレーム20全体の中で、乗物の進行方向前方及び後方に配置される前後端縁部21,21にのみ、レーザー光を用いた部分焼入れが施されている。図2では、部分焼入れを施される箇所を、クロスハッチングで示している。
(Side frame)
FIG. 2 shows a side frame 20 of a vehicle seat. The side frames 20 are members that are disposed on both sides in the width direction of the backrest portion of the seat and connect the backrest portion and the seating portion. In the entire side frame 20, only the front and rear end edges 21, 21 arranged at the front and rear of the vehicle in the traveling direction are partially quenched using laser light. In FIG. 2, the part to which partial hardening is given is shown by cross hatching.

サイドフレーム20においては、前方衝突時や後方衝突時等に、全体の中で前後端縁部21,21に特に大きな荷重が印加され、前後端縁部21,21に応力が集中する。そこで、前後端縁部21,21に部分焼入れを施すことでこの部位の強度および硬さを向上させ、応力が集中しても材料の破壊を起こりにくくすることができる。上記のように、サイドフレーム20全体をSPC440材またはSPC590材を用いて構成し、前後端縁部21,21の強度と硬さをSPC980材に相当するレベルにまで向上させれば、前後端縁部21,21およびそれ以外の部位の両方において、乗物用シートとしての要求を満たす強度と硬さを達成することができる。   In the side frame 20, a particularly large load is applied to the front and rear end edges 21, 21 during the front collision and the rear collision, and stress concentrates on the front and rear end edges 21, 21. Therefore, by performing partial quenching on the front and rear edge portions 21 and 21, the strength and hardness of this portion can be improved, and even if stress is concentrated, the material can hardly be broken. As described above, if the entire side frame 20 is configured using the SPC440 material or the SPC590 material, and the strength and hardness of the front and rear edge portions 21 and 21 are improved to a level corresponding to the SPC980 material, the front and rear edge In both the parts 21 and 21 and other parts, it is possible to achieve strength and hardness that satisfy the requirements as a vehicle seat.

(スライドレール)
図3に、乗物用シートのスライドレール30を示す。スライドレール30は、長尺上のロアレール31とアッパーレール32よりなる。ロアレール31は、乗物の床面に固定され、アッパーレール32には、シート本体が固定される。アッパーレール32がロアレール31に対して長尺方向に摺動することで、シート本体が床面に対してスライド運動することができる。
(Slide rail)
FIG. 3 shows a slide rail 30 for a vehicle seat. The slide rail 30 includes a long lower rail 31 and an upper rail 32. The lower rail 31 is fixed to the floor surface of the vehicle, and the seat body is fixed to the upper rail 32. When the upper rail 32 slides in the longitudinal direction with respect to the lower rail 31, the seat body can slide relative to the floor surface.

ロアレール31は、断面略コの字形に形成され、側面を構成する立上面31a,31aに連続して、内側に曲げ返された内側曲げ返し部31b,31bを有する。アッパーレール32も、断面略コの字形に形成され、側面を構成する垂下面32a,32aに連続して、外側に曲げ返された外側曲げ返し部32b,32bを有する。アッパーレール32の外側曲げ返し部32b,32bがロアレール31の立上面31a,31aと内側曲げ返し部31b,31bの間に挿入されることにより、ロアレール31とアッパーレール32が係合している。ロアレール31の立上面31a,31aおよび内側曲げ返し部31b,31bの内側面と、アッパーレール32の外側曲げ返し部32b,32bの外側面とに挟まれた領域には、ボールベアリングを収容可能な上部摺動空間33a,33aと、下部摺動空間33b,33bが形成されている。上部摺動空間33a,33aおよび下部摺動空間33b,33bには、ロアレール31とアッパーレール32の間の摺動が滑らかに行われるように、ボールベアリング(不図示)が配置される。   The lower rail 31 is formed to have a substantially U-shaped cross section, and has inner bent portions 31b and 31b that are bent inward continuously to the rising surfaces 31a and 31a constituting the side surfaces. The upper rail 32 is also formed to have a substantially U-shaped cross section, and has outer bent portions 32b and 32b that are bent outward and continuous with the hanging surfaces 32a and 32a constituting the side surfaces. By inserting the outer bent portions 32b, 32b of the upper rail 32 between the rising surfaces 31a, 31a of the lower rail 31 and the inner bent portions 31b, 31b, the lower rail 31 and the upper rail 32 are engaged. A ball bearing can be accommodated in a region sandwiched between the inner surfaces of the rising surfaces 31a and 31a and the inner bent portions 31b and 31b of the lower rail 31 and the outer surfaces of the outer bent portions 32b and 32b of the upper rail 32. Upper sliding spaces 33a and 33a and lower sliding spaces 33b and 33b are formed. Ball bearings (not shown) are arranged in the upper sliding spaces 33a and 33a and the lower sliding spaces 33b and 33b so that the sliding between the lower rail 31 and the upper rail 32 is performed smoothly.

ここで、ロアレール31およびアッパーレール32の上部摺動空間33a,33aおよび下部摺動空間33b,33bに面する部位、つまりロアレール31において立上面31a,31aと底面31cの間の部位の内側、および立上面31a,31aと内側曲げ返し部31b,31bの間の部分の内側、そしてアッパーレール32におけるそれらに対向する部位に、レーザー光を用いた部分焼入れが施されている。図3では、部分焼入れが施されている部位を、クロスハッチングで示している。なお、図3では、分かり易いように、部分焼入れが施される部位を盛り上げて示しているが、実際には、これらの部位は、周囲の部位と面一に連続している。   Here, the portions facing the upper sliding spaces 33a and 33a and the lower sliding spaces 33b and 33b of the lower rail 31 and the upper rail 32, that is, the inside of the portion between the rising surfaces 31a and 31a and the bottom surface 31c in the lower rail 31, and Partial quenching using laser light is applied to the inside of the portion between the rising surfaces 31a, 31a and the inner bent-back portions 31b, 31b, and the portion of the upper rail 32 facing them. In FIG. 3, the site | part to which partial hardening is given is shown by cross hatching. In FIG. 3, for easy understanding, the parts to be partially quenched are shown in a raised shape, but actually these parts are continuous with the surrounding parts.

ロアレール31およびアッパーレール32のボールベアリングと接触する部位には、ボールベアリングからの圧痕が形成されやすい。しかし、上記のように、ボールベアリングと接触する上部摺動空間33a,33aおよび下部摺動空間33b,33bに面する部位に部分焼入れを施し、表面を硬くしておくことで、これらの部位に圧痕を形成されにくくし、滑らかな表面を維持することができる。これにより、ロアレール31とアッパーレール32の間の滑らかな摺動を、長期間に亘って維持することが可能となる。この場合にも、ロアレール31およびアッパーレール32全体をSPC440材またはSPC590材を用いて構成し、上部摺動空間33a,33aおよび下部摺動空間33b,33bに面する上記特定部位の硬さをSPC980材に相当するレベルにまで向上させれば、スライドレール全体として十分な材料強度を享受しながら、ボールベアリングとの接触部において、圧痕の形成防止に必要な硬さを得ることができる。   Indentations from the ball bearings are likely to be formed at portions of the lower rail 31 and the upper rail 32 that come into contact with the ball bearings. However, as described above, the portions facing the upper sliding spaces 33a and 33a and the lower sliding spaces 33b and 33b that are in contact with the ball bearings are partially quenched, and the surfaces are hardened so that these portions are hardened. An indentation is hardly formed and a smooth surface can be maintained. Thereby, smooth sliding between the lower rail 31 and the upper rail 32 can be maintained over a long period of time. Also in this case, the entire lower rail 31 and upper rail 32 are formed using the SPC440 material or the SPC590 material, and the hardness of the specific portion facing the upper sliding spaces 33a and 33a and the lower sliding spaces 33b and 33b is set to SPC980. If it is improved to a level corresponding to the material, the hardness necessary for preventing the formation of indentation can be obtained at the contact portion with the ball bearing while enjoying the sufficient material strength as the entire slide rail.

以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

[試料片の作製]
(実施例)
Hv152の硬さを有するSPC440材(板厚:0.75mm)を20mm×150mmの長方形に切り出し、鋼板片を得た。出力が4kWの半導体レーザーのビームを19mm×5mmの長方形に成形し、レーザー加熱部を形成した。このレーザー加熱部と、水冷部(水温:25〜30℃、大きさ:30mm×2mm)を、所定の距離dだけ離して配置した。ここで、レーザー加熱部および水冷部の長辺を、鋼板片の移動方向に沿うように配置した。そして、上記鋼板片を25mm/秒の速度で移動させながら、レーザー加熱部と水冷部をこの順に通過させた。レーザー照射と水冷は、鋼板片上の幅19mm×長さ120mmの範囲にわたって行った。レーザー加熱部と水冷部の間の距離dは、実施例1で10mm、実施例2で20mmとした。
[Preparation of sample piece]
(Example)
An SPC440 material (plate thickness: 0.75 mm) having a hardness of Hv152 was cut into a 20 mm × 150 mm rectangle to obtain a steel plate piece. A laser beam having a power of 4 kW was formed into a 19 mm × 5 mm rectangle to form a laser heating section. The laser heating unit and the water cooling unit (water temperature: 25 to 30 ° C., size: 30 mm × 2 mm) were arranged apart by a predetermined distance d. Here, the long sides of the laser heating part and the water cooling part were arranged along the moving direction of the steel sheet pieces. And the laser heating part and the water cooling part were passed in this order, moving the said steel plate piece at the speed | rate of 25 mm / sec. Laser irradiation and water cooling were performed over a range of width 19 mm × length 120 mm on the steel plate piece. The distance d between the laser heating part and the water cooling part was 10 mm in Example 1 and 20 mm in Example 2.

(比較例)
実施例に用いたのと同様の鋼板片に対し、実施例と同じ条件で、レーザー加熱部によるレーザー照射を行い、比較例1にかかる試料片を得た。ただし、実施例の場合とは異なり、水冷部による水冷を行わず、室温における空冷のみとした。
(Comparative example)
A sample piece according to Comparative Example 1 was obtained by performing laser irradiation with a laser heating unit on the same steel plate piece as used in the example under the same conditions as in the example. However, unlike the case of the example, water cooling by the water cooling unit was not performed, and only air cooling at room temperature was performed.

[試験方法]
(硬さの評価)
実施例および比較例にかかる各試料片のレーザー照射を行った部位に対して、試料片の板幅方向(短辺方向)の硬さを測定した。測定は、マイクロビッカース硬さ試験機を用いて行った。
[Test method]
(Evaluation of hardness)
The hardness of the sample piece in the plate width direction (short side direction) was measured with respect to the site where each sample piece according to the example and the comparative example was irradiated with laser. The measurement was performed using a micro Vickers hardness tester.

(引張強度の評価)
実施例および比較例にかかる各試料片を用い、レーザー照射を行った部位を中央に配置して、図4のような試験片を作成した。そして、JIS Z 2241に準拠して引張試験を行い、引張強度を測定した。
(Evaluation of tensile strength)
Using each sample piece according to the example and the comparative example, the site where the laser irradiation was performed was arranged in the center to prepare a test piece as shown in FIG. And the tensile test was done based on JISZ2241 and the tensile strength was measured.

(伸びの評価)
実施例および比較例にかかる各試料片を用い、上記引張強度試験と同様の試験片を作成し、JIS Z 2241に準拠して引張試験を行い、破断伸びを計測した。
(Evaluation of elongation)
Using each sample piece concerning an Example and a comparative example, the test piece similar to the said tensile strength test was created, the tensile test was done based on JISZ2241, and breaking elongation was measured.

(金属組織の評価)
実施例および比較例にかかる各試料片について、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて、表面の観察を行った。
(Evaluation of metal structure)
About each sample piece concerning an Example and a comparative example, the surface was observed using the scanning electron microscope (SEM).

[結果と考察]
実施例および比較例にかかる各試料片について得られた、硬さ、引張強度、伸びの測定結果を表1に示す。また、得られたSEM像を図5に示す。
[Results and discussion]
Table 1 shows the measurement results of hardness, tensile strength, and elongation obtained for each sample piece according to Examples and Comparative Examples. Moreover, the obtained SEM image is shown in FIG.

レーザー照射を行う前の鋼板片はHv152の硬さ、440MPa(公称値)の引張強度を有していたので、比較例および実施例のいずれの場合にも、硬さおよび引張強度が、レーザー照射を経ることで向上している。これは、レーザー照射によって鋼が焼入れを受けたためである。   Since the steel plate piece before laser irradiation had a hardness of Hv152 and a tensile strength of 440 MPa (nominal value), the hardness and the tensile strength were measured by laser irradiation in any of the comparative examples and the examples. It has improved by going through. This is because the steel was quenched by laser irradiation.

しかし、比較例1においては、硬さおよび引張強度の向上がわずかであるのに対し、実施例1、2においては、これらの値が大きく向上している。このことは、レーザー照射後に水冷を行っていない比較例1のSEM像(図5(c))と比較して、水冷を行った実施例1、2のSEM像(図5(a)、(b))において、緻密で微細な組織が観察されていることと対応していると考えられる。つまり、レーザー照射によって加熱を受けた鋼を急冷することで、微小なマルテンサイト組織が形成され、鋼の硬さと強度が著しく向上されていると解釈される。   However, in Comparative Example 1, hardness and tensile strength are slightly improved, whereas in Examples 1 and 2, these values are greatly improved. This is because the SEM images of Examples 1 and 2 (FIG. 5A, 5), which were water-cooled, compared to the SEM image of Comparative Example 1 (FIG. 5C) which was not water-cooled after laser irradiation. In b)), it is considered that this corresponds to the observation of a dense and fine structure. That is, it is interpreted that by rapidly cooling the steel heated by the laser irradiation, a fine martensite structure is formed, and the hardness and strength of the steel are remarkably improved.

実施例1と実施例2を比較すると、レーザー加熱部と水冷部の間の距離dが長い実施例2の方が、硬さと引張強度において一層優れる反面、伸びにおいて劣っている。また、SEM像を比較すると、図5(a)の実施例1の場合の方が、図5(b)の実施例2の場合よりも、微細な組織が形成されている。このことは、レーザー加熱部と水冷部の間の距離が離れている場合には、レーザー照射を受けた部分が長い時間高温の状態に保たれ、焼入れが進行することで、硬さと引張強度の向上が進む一方で、金属組織が粗大化し、これによって伸びが低下することを示している。   Comparing Example 1 and Example 2, Example 2 with a longer distance d between the laser heating part and the water cooling part is superior in hardness and tensile strength, but is inferior in elongation. Further, comparing the SEM images, a finer structure is formed in the case of Example 1 in FIG. 5A than in the case of Example 2 in FIG. This means that when the distance between the laser heating part and the water cooling part is large, the part irradiated with the laser is kept in a high temperature state for a long time, and quenching proceeds, so that the hardness and the tensile strength are increased. While the improvement progresses, the metal structure becomes coarse, which indicates that the elongation decreases.

乗物用部品等の種々の鋼部材を製造するに際し、硬さおよび引張強度を向上させることとともに、伸びを高い水準に維持することも要求される。つまり、硬さおよび引張強度と伸びがバランスよく両立されることが求められる。この点において、実施例2の試料片よりも、実施例1の試料片の方が好適であり、目安として、レーザー加熱部と水冷部の間の距離がレーザー加熱部の長さ(この場合は19mm)以下であることが好ましい。なお、乗物用シートにおいて、サイドフレームの前後端縁部のように荷重が集中的に印加される部位や、スライドレールのボールベアリングが当接する部位のように摺動が起こる部位においては、SPC980材に相当する硬さおよび引張強度が得られることが求められ、伸びもSPC980材に匹敵することが望ましい。SPC980材は、おおむねHv200の硬さと12〜13%の伸びを有している。上記実施例1にかかる試料片は、このSPC980材よりも高い引張強度と硬さを有し、しかも近い値の伸びを達成しており、硬さおよび引張強度と伸びとの間に良好なバランスが得られていると言える。   When manufacturing various steel members such as vehicle parts, it is required to improve hardness and tensile strength and to maintain elongation at a high level. That is, it is required that hardness, tensile strength, and elongation are balanced. In this respect, the sample piece of Example 1 is preferable to the sample piece of Example 2, and as a guide, the distance between the laser heating part and the water cooling part is the length of the laser heating part (in this case, 19 mm) or less. Note that in a vehicle seat, SPC980 material is used in a portion where a load is applied intensively, such as the front and rear end edges of a side frame, or a portion where sliding occurs such as a portion where a ball bearing of a slide rail abuts. It is desired that a hardness and a tensile strength corresponding to the above can be obtained, and it is desirable that the elongation is comparable to that of the SPC980 material. SPC980 material generally has a hardness of Hv200 and an elongation of 12-13%. The sample piece according to Example 1 has higher tensile strength and hardness than the SPC980 material, and has achieved an elongation of a close value, and a good balance between hardness and tensile strength and elongation. It can be said that is obtained.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment and Example, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

1 レーザー光
2 水冷部
3 レーザー照射部
3A レーザー加熱部
3B 予熱部
10 炭素鋼材料
20 サイドフレーム
21 前後端縁部
30 スライドレール
31 ロアレール
32 アッパーレール
33a 上部摺動空間
33b 下部摺動空間
M 加工進行方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser beam 2 Water cooling part 3 Laser irradiation part 3A Laser heating part 3B Preheating part 10 Carbon steel material 20 Side frame 21 Front and rear edge 30 Slide rail 31 Lower rail 32 Upper rail 33a Upper sliding space 33b Lower sliding space M Process progress direction

Claims (4)

炭素鋼材料にレーザー光を照射して加熱するレーザー加熱部と前記炭素鋼材料に水を接触させて冷却する水冷部とを並べて配置し、前記炭素鋼材料を前記レーザー加熱部および水冷部に対して相対的に移動させながら、前記炭素鋼材料の一部に、前記レーザー加熱部でレーザー光を照射した後、前記水冷部で水を接触させることを特徴とする鋼部材の製造方法。   A laser heating unit that irradiates and heats a carbon steel material with a laser beam and a water cooling unit that cools the carbon steel material by bringing water into contact therewith are arranged side by side, and the carbon steel material is disposed with respect to the laser heating unit and the water cooling unit. The method for producing a steel member is characterized in that a part of the carbon steel material is irradiated with laser light by the laser heating unit while being moved relatively, and then water is brought into contact with the water cooling unit. 前記炭素鋼材料の相対移動の方向と交差する方向に沿った前記水冷部の幅は、前記レーザー加熱部の幅よりも広いことを特徴とする請求項1に記載の鋼部材の製造方法。   2. The method for manufacturing a steel member according to claim 1, wherein the width of the water-cooled portion along the direction intersecting the direction of relative movement of the carbon steel material is wider than the width of the laser heating portion. 前記炭素鋼材料の相対移動の方向に沿った前記レーザー加熱部と前記水冷部との間の距離は、前記炭素鋼材料の相対移動の方向に沿った前記レーザー加熱部の長さ以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の鋼部材の製造方法。   The distance between the laser heating unit and the water cooling unit along the direction of relative movement of the carbon steel material is equal to or less than the length of the laser heating unit along the direction of relative movement of the carbon steel material. The manufacturing method of the steel member of Claim 1 or 2 characterized by these. 前記炭素鋼材料は、前記レーザー加熱部によってレーザー光の照射を受ける前に、予熱部おいて、前記レーザー加熱部よりもエネルギー密度が低いレーザー光の照射を受けることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の鋼部材の製造方法。   The carbon steel material is irradiated with a laser beam having an energy density lower than that of the laser heating unit in the preheating unit before being irradiated with the laser beam by the laser heating unit. 4. The method for producing a steel member according to any one of 3 above.
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