CN104250684B

CN104250684B - 热处理方法

Info

Publication number: CN104250684B
Application number: CN201410298935.2A
Authority: CN
Inventors: 坂井悟; 堀野孝; 寺岛章; 堀部崇行; 船津友佑
Original assignee: Neturen Co Ltd
Current assignee: Neturen Co Ltd
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2019-04-12
Anticipated expiration: 2034-06-26
Also published as: JP2015010238A; CN104250684A; JP6229226B2

Abstract

本发明提供一种热处理方法，在该热处理方法中，在对一个工件上的不同的区域要求不同的特性这样的工件进行淬火处理和回火处理时，能够确保质量并在短时间内容易地进行处理。一种热处理方法，其中，在对工件(W)的沿着横截方向分开的第1区域(11)和第2区域(12)进行淬火处理和回火处理时，在对第1区域(11)和第2区域(12)进行淬火处理之后，通过使第1区域(11)和第2区域(12)为彼此不同的温度并同时进行回火处理，从而使第1区域(11)的硬度和第2区域(12)的硬度不同。

Description

热处理方法

技术领域

本发明涉及一种对沿着横截方向分开地设有第1区域和第2区域的工件进行淬火处理和回火处理的热处理方法。

背景技术

以往，在建筑机械等中使用在内周和外周之中的一者设有齿轮齿、并在另一者设有轴承的滚珠、滚柱等的滚动面的大型的回转轮。在这样的大型的回转轮中，对齿轮齿和滚动面这两者实施淬火和回火的热处理(例如，下述专利文献1)。

在这样的大型的回转轮中，要求对具有齿轮齿的内周进行热处理，以便提高韧性、耐久性。另一方面，要求对具有滚动面的外周进行热处理，以便确保硬度来提高滚动特性。因此，对内周和外周所要求的特性不同。

在这样对热处理条件不同的回转轮进行淬火的情况下，例如，通过寻求并特定能够同时达到内周的要求特性范围和外周的要求特性范围的条件，进行回火处理。例如，通过分别对内周和外周进行感应加热并进行急冷，进行淬火之后，利用炉加热使工件整体慢慢地升温，加热到预定的较窄的温度范围内并进行冷却，从而进行了回火处理。

此外，为了仅对这样的回转轮的具有齿轮齿的内周进行淬火处理，例如，如下述专利文献2那样提出了如下方法：利用高频电流对内轮的各齿部进行感应加热并进行急冷，在达到预定的冷却温度时立即停止冷却，从而利用余热来进行自回火。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008－231496号公报

专利文献2：日本特开2007－204834号公报

发明内容

要解决的技术问题

然而，如果在对大型的环状工件的内周和外周进行淬火后利用炉加热使大型的环状工件慢慢地升温来进行回火，则存在处理时间较长而生产率差这样的问题。如果在淬火后利用感应加热来依次对内周和外周进行回火，则作业工序较多而需要工夫，并且回火时所要求的温度范围与淬火时相比变窄，且温度较低，因此，也存在如下问题：对一者进行加热时的热量对另一者产生影响，淬火质量降低。

本发明的目的在于提供一种热处理方法，在该热处理方法中，在利用淬火处理和回火处理对一个工件上的不同的区域所要求的特性不同的这样的工件进行热处理时，能够在确保质量的同时在短时间内容易地进行热处理。

解决问题的方案

实现上述目的的本发明的热处理方法的特征在于，在对沿着横截方向分开地设于工件的第1区域和第2区域进行淬火处理和回火处理时，在对第1区域和第2区域进行淬火处理之后，通过使第1区域和第2区域为彼此不同的温度并同时进行回火处理，从而使第1区域的硬度和第2区域的硬度不同。

在该热处理方法的回火处理中，可以通过对第1区域进行加热，而使第2区域加热到预定的回火温度范围。在该情况下，优选的是，在回火处理中，利用第1加热线圈对第1区域进行感应加热。

并且，特别优选的是，通过由第1加热线圈对第1区域进行感应加热并进行急冷，并且由第2加热线圈对第2区域进行感应加热并进行急冷，从而对第1区域和第2区域进行淬火处理，之后，通过由第1加热线圈对第1区域进行感应加热并进行冷却，从而对第1区域和第2区域进行回火处理。

本发明的热处理方法对沿着横截方向分开地设于工件的第1区域和第2区域进行淬火处理和回火处理，也可以在淬火处理中进行加热后，进行急冷使工件上形成温度分布，并在高温部分处于回火温度范围以上的状态下中止急冷而进行散热，从而使第1区域和第2区域成为彼此不同的温度，并同时进行回火处理。在该情况下，可以进行急冷使沿着工件的横截方向形成温度分布，在横截方向的预定位置处的温度达到预定温度的时刻，中止急冷而进行散热。

该热处理方法能够适宜地使用于对带齿的回转轮用的工件进行的淬火处理和回火处理，该工件形成为环状，并在内周和外周中的一者上设有具有多个齿轮齿的第1区域，并在另一者上设有具有滚动面的第2区域。

发明的效果

根据本发明，由于使淬火处理后的第1区域和第2区域为彼此不同的温度来进行回火处理，因此，在同一工件中能够形成硬度不同的第1区域和第2区域，能够确保第1区域和第2区域各自的质量。而且，由于对第1区域和第2区域同时进行回火处理，因此，能够减少回火处理所需要的工夫、时间。因此，能够提供一种确保质量并在短时间内容易地进行热处理的热处理方法。

附图说明

图1的(a)～(f)是说明本发明的第1实施方式的热处理工序的概略剖视图。

图2是表示本发明的第1实施方式的热处理工序中的第2区域的温度的经时变化的图表。

图3的(a)～(e)是说明本发明的第2实施方式的热处理工序的概略剖视图。

图4是表示本发明的第2实施方式的热处理工序中的第1区域的温度的经时变化的图表。

图5是表示在本发明的各实施方式中实施热处理的工件的局部主视图。

附图标号

W 工件

11 第1区域

12 第2区域

13 齿轮齿

14 滚动面

21 第1热处理部件

22 第2热处理部件

23 第1加热线圈

24 第2加热线圈

25 第1冷却喷嘴

26 第2冷却喷嘴

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

(第1实施方式)

本实施方式中的成为热处理的对象的工件W为大型的带齿的回转轮所用的、由预先加工的钢材构成的环状的中间加工品，如图5所示，工件W形成为环状，沿着横截方向分开地设有第1区域11和第2区域12。

在该工件W中，第1区域11被设为与内周连续，具有多个齿轮齿13。第2区域12被设为与外周连续，具有轴承的滚珠、滚柱等的滚动面14。多个齿轮齿13分别沿着轴线方向延伸设置在整个厚度方向、即两端面间的整体上。滚动面14呈凹状设于厚度方向的局部。

在本实施方式中，由于对多个齿轮齿13的从齿根到齿顶的整体进行淬火处理和回火处理，并且，对滚动面的内表面进行淬火处理和回火处理，因此对工件W实施热处理。在热处理时，也可以使形成于内周的第1区域11和外周的第2区域12的金属的热处理组织连续，但在该例子中使其不连续。

如图1所示，所使用的热处理装置包括：第1热处理部件21，其由未图示的支承部件支承，配置在沿着周向旋转的工件W的内周；第2热处理部件22，其同样由未图示的支承部件支承，配置在沿着周向旋转的工件W的外周。

第1热处理部件21具有：圆环状的第1加热线圈23，其配置于工件W的内周，能够与多个齿轮齿13相对；以及第1冷却喷嘴25，其能够向工件W的内周喷射冷却液。第2热处理部件22具有：圆环状的第2加热线圈24，其配置于工件W的外周，能够与滚动面14相对；以及第2冷却喷嘴26，其能够向工件W的外周喷射冷却液。

在对工件W进行热处理中，如图1的(a)、(b)所示，实施第1区域淬火工序，接着如图1的(c)、(d)所示，实施第2区域淬火工序，之后，如图1的(e)、(f)所示，实施回火工序。图2示出了第2区域淬火工序和回火工序中，工件W的第2区域12中的表面温度的经时变化的例子。

在第1区域淬火工序中，如图1的(a)所示，通过由第1加热线圈23对第1区域11进行高频感应加热，从而将齿轮齿13的整体、即齿根和从齿根向内侧突出的部位的表面以及内部加热到淬火温度范围。淬火温度范围例如为A3相变点以上的温度。

接下来，如图1的(b)所示，从第1冷却喷嘴25向第1区域11喷射冷却液而对加热后的第1区域11进行急冷。

在第2区域淬火工序中，如图1的(c)和图2的P11所示，通过由第2加热线圈24对第2区域12进行高频感应加热，从而将滚动面14的内表面加热到淬火温度范围，如图1的(d)所示，从第2冷却喷嘴26向第2区域12喷射冷却液，从而对加热后的第2区域12进行急冷。

在回火工序中，如图1的(e)和图2的P12所示，通过由第1加热线圈23对第1区域11进行高频感应加热，从而将第1区域11加热到预定的第1回火温度范围，并且，例如通过传热等将第2区域12的滚动面加热到预定的第2回火温度范围。

在回火处理中，由于对应于加热温度所得到的特性发生变化，因此，根据要求特性，第1回火温度范围和第2回火温度范围均被适当地设定为小于A1相变点的温度。在本实施方式中，为了保持第2区域12的滚动面14的硬度较高，并且抑制第1区域11的齿轮齿13的硬度而使韧性提高，也可以例如将第1回火温度范围设定为250±20度，并且将第2回火温度范围设定得比第1回火温度范围低20度～50度。

为了同时达到这样的第1回火温度范围和第2回火温度范围，例如，能够采用对向第1加热线圈23供电的电力、频率等电气条件进行调整的方法。

对于各种条件的设定，能够利用例如工件W的形状、材质、线圈的形状、配置、频率、电力等电气条件、加热时间、热传递速度、热容量等各种参数，并通过使用FEM解析模型的模拟等预先设定。

在这样将第2区域12加热到第2回火温度范围之后，优选的是，同时使第1区域11处于第1回火温度范围之后，通过在大气中进行散热的这种缓冷却进行冷却，来对第1区域11和第2区域12进行回火处理。

由此，结束热处理。

根据以上这样的热处理方法，由于使淬火处理后的第1区域11和第2区域12为彼此不同的温度来进行回火处理，因此，能够在同一工件W中形成硬度不同的第1区域11和第2区域12。而且，由于对第1区域11和第2区域12同时进行回火处理，因此，能够减少回火处理所需的工夫、时间。

在该实施方式中，由于能够将设于内周的多个齿轮齿13和设于外周的滚动面14分别进行回火到所期望的程度，因此，能够对齿轮齿13进行充分的回火而使硬度降低来提高韧性、耐久性，抑制滚动面14的回火以保持充分的硬度，从而能够提高轴承的滚珠、滚柱等的滚动特性。

在该实施方式的回火处理工序中，由于通过对第1区域11进行加热，从而将第1区域11和第2区域12加热，因此，能够对第1区域11强力地进行加热而例如通过传热对第2区域12较弱地进行加热。此时，由于将第2区域12加热到第2回火温度范围，因此，能够使第2区域12成为预定的硬度，并且能够使第1区域11的硬度低于第2区域12的硬度。

在该实施方式的回火处理工序中，由于利用第1加热线圈23对第1区域11进行感应加热，因此，通过适当地设定频率、电力等电气条件，能够调整第1区域11的加热温度、升温速度等。因此，能够将第1区域11加热到预定的第1回火温度范围，并且将第2区域12加热到预定的第2回火温度范围，能够使第1区域11和第2区域12分别成为所期望的硬度。

在该实施方式中，由于通过由第1加热线圈23对第1区域11进行感应加热并进行急冷，并且由第2加热线圈24对第2区域12进行感应加热并进行急冷，从而进行淬火处理，因此，能够将第1区域11和第2区域12分别淬火到所期望的硬度。并且，如果通过由第1加热线圈23对第1区域11进行感应加热并进行冷却而对第1区域11和第2区域12进行回火处理，则不需要为了回火而设置其他的设备。因此，能够以简单的设备对第1区域11和第2区域12进行淬火处理和回火处理而使第1区域11和第2区域12分别为所期望的硬度。

(第2实施方式)

在第2实施方式中，除了各工序的顺序和加热方法不同之外，其他与第1实施方式是同样的。

在该实施方式中，为了对图5所示的环状的工件W进行热处理，如图3的(a)、(b)所示，实施第2区域淬火工序，接着下来，如图3的(c)、(d)所示，实施第1区域淬火工序，如图3的(e)所示，实施回火工序。在第1区域淬火工序和回火工序中，将工件W的第1区域11中的表面温度的经时变化的例子表示在图4中。

在第2区域淬火工序中，如图3的(a)所示，通过由第2加热线圈24对第2区域12进行高频感应加热，从而将滚动面14的内表面加热到淬火温度范围，如图1的(b)所示，从第2冷却喷嘴26向第2区域12喷射冷却液而对第2区域12进行急冷。

在第1区域淬火工序中，如图3的(c)和图4的P21所示，通过由第1加热线圈23对第1区域11进行高频感应加热，从而将齿轮齿13整体、即齿根和从齿根向内侧突出的部位的表面以及内部加热到预定的淬火温度范围。

接下来，如图3的(d)所示，从第1冷却喷嘴25向第1区域11喷射冷却液而对第1区域11进行急冷。

在该第2实施方式中，在第1区域淬火工序中，在加热后进行冷却时，进行急冷使得沿着工件W的横截方向、即径向形成温度分布。例如，也可以使冷却液与第1区域11及第2区域12接触，形成第1区域11和第2区域12的温度为比内部的温度低那样的温度分布，但在此，通过使冷却液仅与第1区域11直接接触，从而形成第1区域11的温度为比第2区域12的温度低那样的温度分布。

并且，在冷却中途，通过停止来自第1冷却喷嘴的冷却液的喷射，中止急冷，从而如图3的(e)和图4的P22所示，使工件W缓冷却来实施回火处理。

由于如果中止急冷，则在工件W上形成有温度分布，因此，在工件W的横截方向的局部形成高温部分。在该实施方式中，在该高温部分的温度至少处于第1回火温度范围以上的状态下中止冷却。

中止该急冷的时机也可以例如根据急冷时间等来设定，但在该实施方式中，是根据工件W的横截方向上的预定位置X的表面温度来设定的，在表面温度达到预定温度的时刻中止急冷。优选基于工件W的大小、形状等预先确定该位置。例如，也能够预先通过模拟、预备实验等来设定。

由此，高温部分的热量向低温侧扩散。于是，使第2区域12的温度为第2回火温度范围，之后继续散热而进行缓冷却。在该情况下，优选的是，在急冷时形成第1区域11的温度为第1回火温度范围那样的温度分布，使第2区域12为第2回火温度范围，并且使第1区域11为第1回火温度范围。由此，能够使第1区域11和第2区域12为彼此不同的温度，并同时进行回火处理，结束热处理。

根据如上的工件W的热处理方法，能够获得与第1实施方式同样的作用效果。并且，根据第2实施方式，通过在淬火处理时于中途中止急冷来进行散热，从而对第1区域11和第2区域12进行回火处理，因此，能够利用淬火时的热量来进行淬火处理和回火处理。特别是在急冷时，通过在工件W上形成温度分布，从而使第1区域11和第2区域12为彼此不同的温度，因此，能够容易地进行回火处理。

在该实施方式中，由于沿着工件W的横截方向形成温度分布，因此，在中止了急冷之后，能够使余热沿着横截方向扩散，能够使沿着横截方向分开地设置的第1区域11和第2区域12成为不同的温度，并且防止在各区域内产生温度的偏差，能够容易地进行回火处理。

此外，以上的实施方式能够在本发明的范围内适当地进行变更。

例如，在上述内容中，对在内周设有齿轮齿13、并在外周设有滚动面14的工件W进行了说明，但即使是在外周设有齿轮齿13、并在内周设有滚动面14的工件W，使内外周互换即可。

对在第1区域11具有齿轮齿13、并在第2区域12具有滚动面14的工件W进行了说明，但不做任何限定。在此，只要是在第1区域11和第2区域12中要求不同的特性这样的构造的工件W，就能够同样地适用。

并且，在上述内容中，对第1区域11和第2区域12设于内周和外周的例子进行了说明，但也可以在环状的工件W的一个端面和另一个端面设有第1区域11和第2区域12。另外，不限于环状的工件W，即使是其他形状的工件W也是同样的。

另外，在上述内容中，为了通过对第1区域11进行加热急冷、并且对第2区域12进行加热急冷来进行淬火处理，在第1实施方式中，先对第1区域11进行了加热急冷，之后对第2区域12进行了加热急冷。另一方面，在第2实施方式中，先对第2区域12进行了加热急冷，之后对第1区域11进行了加热急冷。但是，第1区域11和第2区域12的淬火处理的顺序是任意的，也可以顺序相反。并且，也能够对第1区域11和第2区域12同时进行加热、或同时进行急冷，从而同时对第1区域11和第2区域12进行淬火处理。

Claims

1.一种热处理方法，在该热处理方法中，对沿着横截方向分开地设于工件表面的第1区域和第2区域进行淬火处理和回火处理，其中，

在由第1加热线圈对所述第1区域及由第2加热线圈对所述第2区域分别进行淬火处理之后，通过使该第1区域和第2区域为彼此不同的温度并同时对该第1区域和第2区域进行回火处理，从而使所述第1区域的硬度和所述第2区域的硬度不同，

在所述回火处理中，通过对所述第1区域进行加热，将所述第2区域加热到预定的回火温度范围，

通过由所述第1加热线圈对所述第1区域进行感应加热并进行急冷，并且由所述第2加热线圈对所述第2区域进行感应加热并进行急冷，对所述第1区域和第2区域进行所述淬火处理，之后，由所述第1加热线圈对所述第1区域进行感应加热并进行冷却，从而对所述第1区域和第2区域进行回火处理。

2.一种热处理方法，在该热处理方法中，对沿着横截方向分开地设于工件表面的第1区域和第2区域进行淬火处理和回火处理，其中，

在由第1加热线圈对所述第1区域及由第2加热线圈对所述第2区域分别进行的所述淬火处理中进行加热后，通过进行急冷使所述工件上形成温度分布，并在高温部分处于回火温度范围以上的状态下中止急冷而进行散热，从而使所述第1区域和第2区域为彼此不同的温度并同时进行回火处理。

3.根据权利要求2所述的热处理方法，其中，

进行急冷使沿着所述工件的横截方向形成温度分布，并在该横截方向上的预定位置处的温度达到预定温度的时刻中止急冷而进行散热。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的热处理方法，其中，

对带齿的回转轮用的所述工件进行淬火处理和回火处理，所述工件形成为环状，且在内周和外周之中的一者上设有具有多个齿轮齿的所述第1区域，并在另一者上设有具有滚动面的所述第2区域。