CN106480298A - 环状工件的淬火方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环状工件的淬火方法。环状工件(W1、W2)的淬火方法中，环状工件由金属形成，所述淬火方法包括：加热工序，将所述环状工件(W1、W2)加热至淬火温度；解析工序，取得被加热至淬火温度的所述环状工件(W1、W2)的直径尺寸，基于取得的所述直径尺寸，将被加热的所述环状工件(W1、W2)至少区分为大径部和小径部；及冷却工序，对于通过所述解析工序至少区分为大径部和小径部的所述环状工件(W1、W2)，以使所述大径部与所述小径部的尺寸差减小的方式，以不同的喷射条件向所述大径部和所述小径部喷射冷却液。

Description

环状工件的淬火方法

技术领域

本发明涉及由金属形成的环状工件的淬火方法。

背景技术

作为环状构件的例如滚动轴承的滚道圈主要由钢材形成，使用轴承钢或渗碳钢等轴承用钢。上述滚道圈为了成为所希望的机械强度，需要对环状工件实施淬火等热处理。然而，当对环状工件进行淬火时，存在圆度恶化或者外径、内径的尺寸变动增大之类的问题。

作为抑制环状构件的外径及内径的变动的方法，例如，日本特开2014-62308提出了使用淬火装置进行淬火处理的方法，该淬火装置具备：与环状构件的外周面抵接来限制上述环状构件的向径向外侧的变形的外周限制用具；与上述环状构件的内周面抵接来限制上述环状构件的向径向内侧的变形的内周限制用具。

发明内容

根据日本特开2014-62308公开的方法，虽然能够期待避免淬火后的环状构件的圆度的恶化或尺寸变动的增大，但是由于需要另行准备限制用具，因此存在无法避免成本的增大的问题。而且，该限制用具需要根据环状构件的尺寸(型号)进行更换，因此每当变更环状构件的尺寸时，需要淬火装置的换产调整。因此，也难以迅速地应对尺寸不同的环状构件的淬火。

本发明提供一种淬火方法，其能够低成本地进行避免淬火后的环状工件的圆度的恶化或尺寸变动的增大的淬火处理，而且，也能够迅速地应对成为淬火对象的环状工件的尺寸等的变更。

本发明的第一方式的环状工件的淬火方法中，环状工件由金属形成，所述淬火方法包括：加热工序，将所述环状工件加热至淬火温度；解析工序，取得被加热至淬火温度的所述环状工件的直径尺寸，基于取得的所述直径尺寸，将被加热的所述环状工件至少区分为大径部和小径部；及冷却工序，对于通过所述解析工序至少区分为大径部和小径部的所述环状工件，以使所述大径部与所述小径部的尺寸差减小的方式，以不同的喷射条件向所述大径部和所述小径部喷射冷却液。

就用于制造轴承滚道圈等的环状工件而言，在本发明中成为淬火对象的环状工件具有在用于制造该环状工件的前工序(例如，锻造工序或车削工序等)中产生的残余应力。在对这样的具有残余应力的环状工件进行了加热的情况下，环状工件边释放残余应力，边进行热膨胀。因此，被加热至淬火温度的环状工件产生与残余应力的分布对应的变形(翘曲)，环状工件的圆度下降。而且，在淬火处理中，在对被加热至淬火温度的环状工件进行冷却的冷却工序中，环状工件伴随着温度的下降而直径尺寸变化。此时，环状工件的直径尺寸的变化的方式根据冷却条件而不同。

在第一方式的淬火方法中，将在加热至淬火温度时产生了变形(翘曲)的环状工件至少区分为大径部和小径部，在之后的冷却工序中，以使上述大径部与上述小径部的尺寸差减小的方式，以不同的喷射条件向上述大径部和上述小径部喷射冷却液而对环状工件进行冷却。这样，通过调节环状工件的冷却条件，在上述冷却工序中，能够使环状工件变形，以消除与将环状工件加热至淬火温度时产生的残余应力的分布对应的变形(翘曲)。其结果是，能够得到圆度良好且尺寸变动少的淬火处理件。

另外，在第一方式的淬火方法中，取得加热至淬火温度的环状工件的直径尺寸，根据得到的直径尺寸来调节冷却条件。因此，与成为淬火处理的对象的环状工件的形状、尺寸、型号等无关，对于任意的环状工件都能够低成本地实施适当的淬火处理。而且，也能够迅速地应对成为淬火对象的环状工件的尺寸等的变更。

本发明的第二方式的环状工件的淬火方法中，环状工件由金属形成，所述淬火方法包括：第一加热工序，将所述环状工件加热至该环状工件的应力被释放的温度；解析工序，取得被加热至使应力释放的温度的所述环状工件的直径尺寸，基于取得的所述直径尺寸，将被加热的所述环状工件至少区分为大径部和小径部；第二加热工序，将通过所述解析工序至少区分为大径部和小径部的所述环状工件加热至淬火温度；及冷却工序，对于被加热至淬火温度的所述环状工件，以使所述大径部与所述小径部的尺寸差减小的方式，以不同的喷射条件向所述大径部和所述小径部喷射冷却液。

如上所述，在对用于制造轴承滚道圈等的环状工件进行了加热的情况下，该环状工件边释放残余应力边进行热膨胀，因此在被加热的环状工件产生与残余应力的分布对应的变形(翘曲)，环状工件的圆度下降。此时，环状工件首先边释放残余应力边进行热膨胀，虽然伴随着与残余应力的分布对应的变形(翘曲)而进行热膨胀，但是在释放了残余应力之后，大致均匀地进行热膨胀。将上述环状工件的应力释放的温度也取决于环状工件的材质等，但是例如在由轴承用钢构成的环状工件的情况下，在500～700℃左右的温度下，残留于环状工件的应力大致被释放。

在第二方式的淬火方法中，在上述第一加热工序中，将环状工件加热至该环状工件的应力被释放的温度(以下，也称为应力释放温度)之后，将被加热至上述应力释放温度的环状工件区分为大径部和小径部。然后，经由第二加热工序而将环状工件加热至淬火温度之后，在冷却工序中，以使上述大径部与上述小径部的尺寸差减小的方式，以不同的喷射条件向上述大径部和上述小径部喷射冷却液来对环状工件进行冷却。这样，通过调节环状工件的冷却条件，在上述冷却工序中，能够以消除与对环状工件进行加热时产生的残余应力的分布对应的变形(翘曲)的方式使环状工件变形。其结果是，能够得到圆度良好且尺寸变动少的淬火处理件。

另外，在第二方式的淬火方法中，取得被加热至将应力释放的温度的环状工件的直径尺寸，根据得到的直径尺寸来调节冷却条件。因此，与成为淬火处理的对象的环状工件的形状、尺寸、型号等无关，对于任意的环状工件都能够低成本地实施适当的淬火处理。而且，也能够迅速地应对成为淬火对象的环状工件的尺寸等的变更。

此外，在第二方式的淬火方法中，在上述第一加热工序中，将环状工件加热至应力被释放的温度之后，将环状工件至少区分为大径部和小径部，然后，在上述第二加热工序中将环状工件加热至淬火温度。这种情况下，在环状工件被加热至淬火温度的时刻，上述解析工序完成。因此，被加热至淬火温度的环状工件在加热后，能够立即向冷却工序转移。在对于由钢材构成的环状工件进行淬火的情况下，在加热至淬火温度之后，快速地进行冷却至关重要。尤其是为了直至环状工件的内部进行良好的淬火而快速地冷却至工件的内部至关重要。关于这一点，第二方式的淬火方法能够在加热工序结束后立即向冷却工序转移，因此能够快速地冷却直至环状工件的内部。因此，即便是作为淬火对象的环状工件是难以冷却的壁厚较厚的工件，也能够良好地进行淬火直至其内部。

在上述方式中，可以是，通过上述冷却工序，使所述环状工件成为没有不完全淬火组织的马氏体组织。没有不完全淬火组织的马氏体组织是指马氏体组织为85～95质量％且残余奥氏体组织为5～15质量％的组织，没有不完全淬火组织。在此，不完全淬火组织是指在淬火处理中冷却速度慢的情况下析出的贝氏体组织。上述没有不完全淬火组织的马氏体组织不会析出贝氏体组织。由没有不完全淬火组织的马氏体组织构成的淬火处理件可以良好地使用作为轴承滚道圈等。而且，喷射冷却液而对环状工件进行冷却的上述冷却工序能够将被加热至淬火温度的环状工件急速冷却，因此适合作为使环状工件成为没有不完全淬火组织的马氏体组织的冷却工序。

在上述方式中，可以是，在所述冷却工序中，以与所述大径部的冷却相比更促进所述小径部的冷却的方式调节所述冷却液的喷射条件。由此，能够得到圆度更良好的淬火处理件。以使淬火处理后的环状工件的组织成为没有不完全淬火组织的马氏体组织的方式将上述环状工件急速冷却的情况下，环状工件首先伴随着温度的下降而收缩，然后，通过组织进行马氏体变态而膨胀，温度进一步下降并收缩。这种情况下，若以与上述大径部的冷却相比更促进上述小径部的冷却的方式对环状工件进行冷却，则先冷却的小径部先进行马氏体变态而膨胀。这样的话，通过进行马氏体变态而膨胀，温度进一步下降并收缩的小径部与处于收缩中途的大径部相比直径尺寸增大。另一方面，大径部也比小径部延迟地进行马氏体变态，开始膨胀。此时，小径部已经变态为没有不完全淬火组织的马氏体组织，没有不完全淬火组织的马氏体组织与奥氏体组织相比屈服点高而难以变形，因此延迟地冷却的大径部的膨胀由小径部抑制。因此，上述大径部的与马氏体变态的膨胀相伴的位移量比先膨胀的上述小径部减小。其结果是，与将环状工件加热至淬火温度时产生的残余应力的分布对应的变形(翘曲)引起的尺寸差在对环状工件进行冷却时得到缓和，淬火处理后的环状工件的小径部与大径部的尺寸差小，圆度优异。

在上述方式中，可以是，在所述冷却工序中，从所述环状工件的内侧及外侧喷射冷却液。这种情况下，能够将被加热至淬火温度的环状工件更快速地冷却。因此，作为对厚壁的环状工件进行冷却的方法而特别优选。

在上述方式中，可以是，在所述冷却工序中，通过改变每单位时间的冷却液的喷射量、冷却液的喷射开始时期、及冷却液的喷射角度中的至少一个来调节所述冷却液的喷射条件。上述的冷却液的喷射条件的调节方法都是对于调节上述大径部和上述小径部的冷却条件而言适合的方法。

在上述方式中，可以是，所述环状工件的直径尺寸的取得基于激光位移传感器的计测结果来进行。在这样的方法中，通过取得环状工件的直径尺寸，不与上述环状工件接触，而能够在短时间内准确地取得环状工件的直径尺寸。

根据本方式，能够低成本地提供一种具有良好的圆度且尺寸变动少的淬火处理后的环状工件。而且，本发明也能够迅速地应对成为淬火处理的对象的环状工件的尺寸等的变更。

附图说明

前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。

图1A是用于说明第一实施方式的环状工件的淬火方法的工序图。

图1B是示意性地表示图1A所示的淬火方法使用的淬火装置的图。

图2是示意性地表示第一实施方式的冷却工序使用的冷却装置的一部分的俯视图。

图3A是用于说明冷却液的喷射角度的图。

图3B是用于说明冷却液的喷射角度的图。

图4A是用于说明第二实施方式的环状工件的淬火方法的工序图。

图4B是示意性地表示图4A所示的淬火方法使用的淬火装置的图。

图5是示意性地表示第二实施方式的冷却工序使用的冷却装置的一部分的俯视图。

具体实施方式

在此，说明本发明的第一实施方式。本实施方式的淬火方法是以环状工件为淬火对象且包括加热工序、解析工序及冷却工序的方法。环状工件由钢材形成。以下，按照工序顺序来说明本实施方式的淬火方法。图1A是用于说明第一实施方式的环状工件的淬火方法的工序图，图1B是示意性地表示图1A所示的淬火方法使用的淬火装置的图。图2是示意性地表示第一实施方式的冷却工序使用的冷却装置的一部分的俯视图。图3A、3B是用于说明冷却液的喷射角度的图。

在本实施方式中成为淬火对象的环状工件(以下，也简称为工件)由轴承用钢构成。作为上述轴承用钢，没有特别限定，但是可列举例如JISSUJ2、JISSUJ3等的高碳铬轴承钢、SAE5120、SCr420等渗碳钢(表面淬火钢)等。

上述工件的尺寸(外径或壁厚等)不受限定。在本实施方式中，能够将任意的尺寸的工件作为淬火对象。另一方面，在本实施方式中，成为淬火对象的工件的壁厚依赖于感应加热的加热线圈。上述工件的壁厚只要通过加热线圈能够对工件整体进行感应加热即可，可以为任意的壁厚。上述工件的壁厚的上限依赖于加热线圈。而且，上述工件的壁厚的下限依赖于热处理后的环状构件所需的厚度。而且，上述工件越成为厚壁，仅是加热线圈的话越难以进行均匀加热，因此在上述工件的壁厚为10mm以上的情况下，可以在工件的径向的内侧非接触地配置中心芯部来进行感应加热。中心芯部由硅钢板形成，作为一例而为圆柱形状。需要说明的是，上述工件的壁厚在轴向上均匀的情况下，上述工件的壁厚是指外径与内径之差的1/2的值，上述工件的壁厚在轴向上不均匀的情况下，上述工件的壁厚是指内径与外径之差变得最大的轴向位置处的外径与内径之差的1/2的值。

例如从由轴承用钢构成的钢材通过锻造来制造环状原料，通过对得到的环状原料进行切削加工等而加工(车削处理)成规定形状，由此能够制造上述工件。

本实施方式的淬火方法例如使用图1B所示的淬火装置100进行。淬火装置100具备感应加热区域10、外周解析区域20及冷却区域30。在上述淬火方法中，首先，进行将经由车削处理而制作的上述工件加热至淬火温度的加热工序。在上述加热工序中，首先，如图1B所示，将经由车削处理而制作的工件W1搬运到具备转台1和加热线圈11的感应加热区域10(在图1A、1B中，参照箭头(1))。搬运的工件W1载置于转台1，安设在加热线圈11的内周侧。然后，边使工件W1(转台1)旋转，边使电流流过加热线圈11，将工件W1感应加热至规定的淬火温度(例如，若是JISSUJ2制的工件W1，则为900～1000℃)。由此，能够将工件W1均匀地加热，能够均匀地进行工件W1的奥氏体化。在此，感应加热的条件只要调节输出、频率、加热时间等，以能够对于工件W1从表面至内部将整体均匀加热即可。上述频率优选为0.1～5kHz。在上述感应加热中，工件W1自身被迅速地加热。上述感应加热能够缩短加热所需的时间，适合于加热工序的串联(in-line)化。而且，在本工序中，加热温度只要考虑工件W1的材质或加热方法而适当选择即可。而且，工件W1的加热例如可以在惰性气体气氛下进行。

接下来，进行将加热后的工件W1区分为大径部和小径部的解析工序。在上述解析工序中，使被加热的工件W1移动到具备激光位移传感器(间隙传感器)的外周解析区域20(在图1A、1B中，参照箭头(2))，计测工件W1的外周的周向各位置处的半径，基于该计测结果，将工件W1区分为大径部和小径部。上述外周的周向各位置表示构成外周整体的点中的由于传感器的分辨率等的制约而能够计测的点的各自的位置。

在外周解析区域20，以位于工件W1的外侧的方式安装有激光位移传感器的传感器元件21。在此，通过使转台1旋转，而在相对配置的传感器元件21的内侧使工件W1旋转。由此，能够计测工件W1的外周的周向各位置与传感器元件21的距离。

作为上述激光位移传感器，可以使用公知的激光位移传感器，也可以使用市售品。上述激光位移传感器中的激光束的颜色没有特别限定，但是优选蓝色或绿色。这是因为，由于加热后的工件W1为红色，因此在使用蓝色或绿色的激光束的情况下，能够更准确地计测与工件W1的距离。

在上述解析工序中，工件W1的计测所需的时间越短越优选，上述计测时间优选小于大致3秒。这样的短时间内的计测通过使用激光位移传感器能够实现。通过使上述计测时间小于3秒，能够将计测中的工件W1的表面温度的下降抑制成30℃以下。

在该解析工序中，如上所述，将工件W1区分为径向的尺寸大的大径部和径向的尺寸小的小径部。该区分通过外周解析区域20具备的运算部22进行。而且，区分的结果由外周解析区域20具备的存储部23存储。而且，根据需要，也可以一并算出加热后的工件W1的圆度。

上述的大径部与小径部的区分例如经由下述(A)及(B)的工序进行。(A)是测定加热后的工件W1的外周的周向各位置，来掌握工件W1的外周形状的工序。(B)是根据工件W1的外周形状，将工件W1区分为大径部和小径部的工序。

在上述(A)的工序中，具体而言，进行下述(A-1)～(A-4)的处理，掌握工件W1的外周形状。在(A-1)中，首先，决定加热后的工件W1的假想中心C0。假想中心C0的决定方法没有特别限定，可以任意决定。例如，预先在转台1载置主工件，算出主工件的中心，只要将该主工件的中心作为假想中心C0即可。在(A-2)中，使用上述激光位移传感器测定加热后的工件W1的外周的周向各位置，取得上述假想中心C0与工件W1的外周的周向各位置的距离。在(A-3)中，将上述(A-2)取得的距离转换成以上述假想中心C0为原点的XY坐标。在(A-4)中，将上述(A-3)取得的坐标数据通过最小二乘法进行近似，算出近似为工件W1的外周形状的圆(近似圆)。而且，算出从上述近似圆的中心坐标C至工件W1的外周的周向各位置的距离，将其作为工件W1的外周的周向各位置处的半径，来掌握工件W1的外周形状。需要说明的是，通过(A)的工序取得的、近似圆的信息(中心坐标C、半径r)、及上述工件W1的外周的周向各位置处的半径预先存储于存储部23。

接下来，进行上述(B)的工序。在上述(B)的工序中，具体而言，进行下述(B-1)～(B-4)的处理，将工件W1区分为上述大径部和上述小径部。在(B-1)中，首先，基于通过上述(A)的工序取得的信息，求出以中心坐标C为中心的第一假想圆和第二假想圆。上述第一假想圆是以上述中心坐标C为中心，以上述(A)的取得的工件W1的外周的周向各位置处的半径中的最大值为该第一假想圆的半径的圆。而且，上述第二假想圆是以上述中心坐标C为中心，以上述(A)的取得的工件W1的外周的周向各位置处的半径中的最小值为该第二假想圆的半径的圆。

在(B-2)中，基于上述第一假想圆的半径a及上述第二假想圆的半径b，通过下述计算式(1)，算出进行大径部及小径部的区分的基准半径c。

c＝(a+b)/2…(1)

在(B-3)中，与上述(B-1)及(B-2)另行地，将俯视观察的工件W1以沿着上述第一假想圆(或上述第二假想圆)的圆周方向中心角成为均匀的方式进行16等分，假想性地分割成16个环状工件断片W1a～W1p(参照图2)。接下来，在各环状工件断片W1a～W1p分别算出各环状工件断片W1a～W1p包含的外周的周向各位置处的半径的平均值。

在(B-4)中，将各环状工件断片W1a～W1p的周向各位置处的半径的平均值与上述基准半径c进行比较，将上述平均值比上述基准半径c大的环状工件断片作为大径部，将上述平均值为上述半径c以下的环状工件断片作为小径部。

需要说明的是，在上述解析工序中，取得工件W1的外周的周向各位置处的半径的方法并未限定为使用了激光位移传感器的方法，也可以采用其他的方法。另一方面，基于使用了激光位移传感器的计测结果，取得工件W1的外周的周向各位置处的半径等的工件W1的直径尺寸的方法适合于上述解析工序的串联化。

接下来，使工件W1向冷却区域30移动(在图1A、1B中，参照箭头(3))，进行向工件W1喷射冷却液的冷却工序。在本冷却工序中，以使通过加热至淬火温度而奥氏体化的工件W1进行马氏体变态的冷却速度，优选以成为由没有不完全淬火组织的马氏体组织构成的工件W1的冷却速度，对被加热的工件W1进行冷却。

构成冷却区域30的冷却装置如图2所示，在配置有工件W1时，多个(在图2的例子中为16个)喷嘴32(32a～32p)等间隔地位于工件W1的外周。在上述冷却工序中，使用多个喷嘴32从工件W1的外侧喷射冷却液进行工件W1的冷却。

在该冷却工序中，基于上述解析工序中进行的大径部与小径部的区分的结果，按照工件W1的每个部位(环状工件断片)来调节冷却条件。在此，例如，以与工件W1的大径部的冷却相比更促进工件W1的小径部的冷却的方式调节冷却液33的喷射条件。上述冷却液的喷射条件的调节例如可以通过改变每单位时间的冷却液的喷射量、冷却液的喷射开始时期、及冷却液的喷射角度中的至少1个来进行。

具体而言，例如(a)使每单位时间的冷却液向小径部的喷射量(冷却液的流量)比每单位时间的冷却液向大径部的喷射量多；(b)首先仅向小径部喷射冷却液，在经过一定时间之后，向包含大径部的工件W1整体喷射冷却液，使小径部的喷射开始时期比大径部的喷射开始时期提前；(c)在小径部从斜上方向将冷却液向工件W1喷射，在大径部从水平方向(图1中，左右方向)将冷却液向工件W1喷射，在小径部与大径部使冷却液向工件W1的喷射角度不同；(d)在小径部延长冷却液的喷射时间，在大径部缩短冷却液的喷射时间；(e)在小径部降低冷却液的温度，在大径部提高冷却液的温度；(f)使上述(a)～(e)适当组合；等来调节冷却液的喷射条件。由此，与工件W1的大径部的冷却相比更促进工件W1的小径部的冷却。

在本发明的实施方式中，上述冷却液的喷射角度是指从喷嘴32对于以外周面(或内周面)朝向铅垂方向的方式载置的工件W1喷射的冷却液的喷射方向与水平方向所成的角度。如图3A所示，在从喷嘴32喷射的冷却液的喷射方向与水平方向H一致的情况下，冷却液的喷射角度成为0°。而且，如图3B所示，从喷嘴32喷射的冷却液从斜上方向向工件W1喷射时，冷却液的喷射方向(图中，参照箭头)与水平方向H所成的角度θ成为冷却液的喷射角度。

在上述冷却工序中，若使喷射角度θ大于0°，则与喷射角度为0°的情况(从水平方向喷射冷却液的情况)相比，能够加快工件W1的冷却速度。在上述冷却工序中，通常，在冷却初期(蒸气膜阶段)，在工件表面产生蒸气膜而妨碍冷却剂与工件表面的直接接触，且阻碍导热率小的蒸气膜的热移动，因此冷却速度小，当该蒸气膜破坏而引起固液接触时，向沸腾(沸腾阶段)转移而工件的冷却急速进展。此时，可认为，若使冷却液的喷射角度大于0°而从倾斜方向喷射冷却液，则上述蒸气膜容易破坏，因此提前向沸腾阶段转移，能够加快工件的冷却速度。实际上，也确认到了与上述喷射角度θ为0°的情况相比，使喷射角度θ为5°或15°而从斜上方向喷射冷却液的情况下冷却速度快的情况。需要说明的是，通过调节上述冷却液的喷射角度来调节工件的冷却速度的情况下，上述冷却液的喷射角度优选在0°～60°之间调节。

通过上述加热工序加热后的工件如已经说明那样，即使在加热前具有圆度良好的形状，有时也会在上述加热工序中变形而圆度恶化。加热处理后的工件的俯视形状成为大致椭圆形状或具有多个部位(例如，3个部位)的凸部的形状等各种形状，其变形的方式即便加热条件相同也不一样。并且，若对于上述加热工序中变形的工件均匀地进行冷却，则仍维持加热时的变形状态进行冷却，因此得到的淬火处理件的圆度差。另一方面，在本实施方式中，进行上述解析工序，在将工件W1刚加热至淬火温度之后立即掌握工件W1的外周形状，基于工件W1的外周形状，将该工件W1区分为大径部和小径部。然后，在冷却工序中，以与工件W1的大径部的冷却相比更促进工件W1的小径部的冷却的方式调节冷却条件(冷却液的喷射条件)来进行工件W1的冷却。通过以这样的条件进行冷却，如已经说明那样，小径部的与马氏体变态的膨胀相伴的位移量大于上述大径部的与马氏体变态的膨胀相伴的位移量。其结果是，在冷却工序后，小径部与大径部的尺寸差减小，淬火处理后的工件的圆度优异。而且，本实施方式的淬火方法也适合于串联化。

在上述冷却工序中，使用16个喷嘴将冷却液向工件W1喷射进行工件W1的冷却，但是在本实施方式中，上述冷却工序使用的喷嘴的个数没有特别限定。上述喷嘴的个数优选为4个以上。

上述冷却液只要是能够对工件W1进行冷却的液体即可。作为上述冷却液没有特别限定，可列举例如水、油、水溶性聚合物等。作为上述油，可列举例如淬火油等。作为上述水溶性聚合物，可列举例如PAG(聚烯二醇)等。上述水溶性聚合物可以作为溶解于水的水溶液使用。这种情况下，水溶性聚合物向水的混合量可以根据水溶性聚合物的种类等进行适当设定。这些冷却液可以仅使用1种，也可以并用2种以上。

上述冷却工序优选在将工件加热至淬火温度之后尽早开始。在将工件加热至淬火温度之后，若到冷却开始之前花费时间，则有时难以通过冷却工序使工件进行马氏体变态。因此，在加热至上述淬火温度之后，到上述冷却工序开始(喷射冷却液)之前的时间越短越优选。因此，在上述解析工序结束后，优选快速地进行上述冷却工序。而且，在加热至上述淬火温度之后到开始上述冷却工序(喷射冷却液)为止下降的工件的表面温度也是越小越优选。

在上述冷却工序中，上述冷却液的喷射时间没有特别限定，只要考虑工件W1的温度、冷却液的流量等而适当设定即可。而且，如上述冷却液的喷射条件(b)所示，在工件W1的大径部与小径部使冷却液的喷射开始时期错开地进行冷却液的喷射的情况下，从开始向小径部的喷射至开始向大径部的喷射为止的时间优选为10秒以下。而且，在上述冷却工序中，每单位时间的冷却液的喷射量(流量)没有特别限定，只要根据工件W1的尺寸或喷嘴的个数等而适当选择即可。需要说明的是，为了调节冷却液的喷射量，冷却区域30具备未图示的流量调整阀等。

经由这样的各工序，对工件W1进行淬火处理，由此能够低成本地得到由没有不完全淬火组织的马氏体组织构成、圆度良好、且尺寸变动少的工件的淬火品。对于通过上述的方法实施了淬火处理的工件，通常，接下来实施回火处理(在图1A、1B中，参照箭头(4))。利用本实施方式的淬火方法实施了淬火处理的工件能够适当地使用于轴承滚道圈等。

在本发明的第一实施方式中，区分为大径部与小径部的方法没有限定为第一实施方式的方法。可以是例如，以上述(A)的工序算出的近似圆的半径r为基准，将该半径r与各环状工件断片的外周的周向各位置处的半径的平均值进行比较，将工件区分为大径部与小径部。

在第一本发明的实施方式的上述解析工序中，可以是测定工件W1的内周的周向各位置，基于其测定结果来掌握工件W1的内周形状，然后，基于上述内周形状，将工件W1区分为大径部与小径部。这种情况下，工件W1的大径部与小径部的区分只要利用与上述的基于工件W1的外周形状进行的方法大致同样的方法进行即可。而且，工件W1的直径尺寸的取得除了激光位移传感器以外，例如，也可以使用红外线热像仪等进行。

在本发明的第一实施方式的淬火方法中，可以将工件基于直径尺寸而区分为3种以上的部位(例如，大径部、中径部及小径部这3种部位)，以直径尺寸越小的部位越促进冷却的方式调节冷却液的喷射条件来进行上述冷却工序。

在本发明的第一实施方式的淬火方法中，可以是以与小径部的冷却相比更促进大径部的冷却的方式调节冷却条件。这种情况下，例如，在与大径部的冷却相比更促进小径部的冷却的上述的(a)～(f)的方法中，只要将小径部的冷却条件与大径部的冷却条件相互替换即可。

在第一本发明的实施方式中，工件的加热方法并未限定为感应加热。上述工件的加热方法也可以是炉加热等公知的其他的加热方法。

在第一本发明的实施方式中，工件并未限定为轴承用钢。上述工件可以是轴承用钢以外的钢材，也可以是钢材以外的金属材料。

在此，说明本发明的第二实施方式。本实施方式的淬火方法是以环状工件为淬火对象且包括第一加热工序、解析工序、第二加热工序及冷却工序的方法。环状工件由钢材形成。以下，按照工序顺序来说明本实施方式的淬火方法。图4A是用于说明第二实施方式的环状工件的淬火方法的工序图，图4B是示意性地表示图4A所示的淬火方法使用的淬火装置的图。图5是示意性地表示第二实施方式的冷却工序使用的冷却装置的一部分的俯视图。

在本实施方式中成为淬火对象的环状工件(以下，也简称为工件)与第一实施方式同样由轴承用钢构成。在本实施方式中，上述工件的尺寸也没有限定。在本实施方式中，可以将任意的尺寸的工件作为淬火对象。另一方面，在本实施方式中成为淬火对象的工件的壁厚依赖于感应加热的加热线圈。上述工件的壁厚只要是通过加热线圈能够对工件整体进行感应加热即可，可以是任意的壁厚。上述工件的壁厚的上限依赖于加热线圈。而且，上述工件的壁厚的下限依赖于热处理后的环状构件所需的厚度。而且，上述工件的厚壁越厚，仅通过加热线圈越难以均匀加热，因此在上述工件的壁厚为10mm以上的情况下，可以在工件的径向的内侧非接触地配置中心芯部来进行感应加热。中心芯部由硅钢板形成，作为一例而为圆柱形状。

在本实施方式中，与第一实施方式同样，对于经由车削处理等而制作的由轴承用钢构成的工件实施淬火处理。本实施方式的淬火方法例如使用淬火装置300进行。淬火装置300具备感应加热区域210、外周解析区域220及冷却区域230。在上述淬火方法中，首先，进行将经由车削处理制作的上述工件加热至应力被释放的温度(应力释放温度)的第一加热工序。

在上述第一加热工序中，首先，如图4B所示，将经由车削处理而制作的工件W2搬运到具备转台201和加热线圈211的感应加热区域210(图4B中，参照箭头(1))。搬运来的工件W2载置于转台201，安设在加热线圈211的内周侧。然后，使工件W2(转台201)旋转，并使电流流过加热线圈211，将工件W2感应加热至该工件W2的残余应力被释放的温度。此时，感应加热的条件以能够从工件W2的表面至内部均匀地加热的方式调节输出、频率、加热时间等。上述频率优选为0.1～5kHz。需要说明的是，上述第一加热工序中的加热温度也小于淬火温度。这是因为淬火温度之前的加热通过后续的第二加热工序进行的缘故。由此，在制造工件W2时产生的该工件W2的残余应力被释放，在加热后的工件W2产生与残余应力对应的变形。在此产生的与残余应力对应的变形在将工件加热至淬火温度时大致仍维持此状态。

上述第一加热工序中的工件W2的加热温度优选500～700℃之间的温度。这是因为，加热至该范围的温度的工件W2大致将残余应力释放，结束残余应力引起的随机的变形。另一方面，工件W2的加热温度小于500℃的话，工件W2的残余应力有时未充分释放，而且，若超过700℃，则在工件W2的组织开始产生相变态，因此不适合于中断加热。更优选的加热温度是500～650℃之间的温度，更优选的加热温度是600～650℃。

接下来，使加热后的工件W2移动到具备激光位移传感器(间隙传感器)的外周解析区域220(图4B中，参照箭头(2))，掌握工件W2的外径形状，进行将工件W2区分为大径部和小径部的解析工序。在上述解析工序中，作为将工件W2区分为大径部和小径部的方法，只要采用与第一实施方式同样的方法即可。

然后，将解析工序结束的工件W2再次搬运到感应加热区域210(图4B中，参照箭头(3))，进行将工件W2感应加热至规定的淬火温度(例如，若是JISSUJ2制的工件W2则为900～1000℃)的第二加热工序。在上述第二加热工序中，与上述第一加热工序同样，边使载置于转台201且安设在加热线圈211的内周侧的工件W2旋转，边使电流流过加热线圈211，从而对该工件W2进行感应加热。此时，作为加热条件的频率优选为0.1～5kHz。在本工序中，由于能够将工件W2均匀加热，因此能够均匀地进行工件W1的奥氏体化。而且，在本工序中，仍维持与上述第一加热工序产生的残余应力对应的变形的状态而被加热至淬火温度。在上述第二加热工序中，工件W2的淬火温度只要考虑工件W2的材质、加热方法而适当选择即可。而且，工件W2的加热例如可以在惰性气体气氛下进行。

接下来，使被加热至淬火温度的工件W2向冷却区域230移动(图4B中，参照箭头(4))，进行向工件W2喷射冷却液的冷却工序。在本冷却工序中，以使奥氏体化的工件W2进行马氏体变态的冷却速度，优选以成为由没有不完全淬火组织的马氏体组织构成的工件W2的冷却速度，对加热后的工件W2进行冷却。

冷却区域230以分别从工件W2的外侧及内侧向工件W2喷射冷却液的方式构成。在构成冷却区域230的冷却装置中，如图5所示，在配置有工件W2时，多个(在图5的例子中为16个)喷嘴232(232a～232p)等间隔地位于工件W2的外周，并且多个(在图5的例子中为16个)喷嘴234(234a～234p)等间隔地位于工件W2的内周。在冷却区域230中，经由各喷嘴232a～232p及234a～234p向工件W2喷射冷却液233。

在该冷却工序中，基于通过上述解析工序进行的大径部与小径部的区分的结果，按照工件W2的每个部位(环状工件断片)来调节冷却条件。在此，例如，以与工件W2的大径部的冷却相比更促进工件W2的小径部的冷却的方式调节冷却液233的喷射条件。作为具体的喷射条件的调节方法，可以采用与第一实施方式同样的方法。

在这样的本实施方式的淬火方法中，与第一实施方式的淬火方法同样，在上述冷却工序中，以消除与在加热工件时产生的残余应力的分布对应的变形(翘曲)的方式将工件冷却，因此能够得到具有良好的圆度的淬火品。而且，本实施方式的淬火方法也适合于串联化。

此外，在本实施方式的淬火方法中，在进行了加热至将残余应力释放的温度的第一加热工序之后，进行上述解析工序，然后，在进行了加热至淬火温度的第二加热工序之后，进行冷却工序。因此，与第一实施方式不同，将工件W2加热至淬火温度之后，能够立即向冷却工序转移。而且，在上述冷却工序中，不仅从被加热的工件W2的外侧，而且也从内侧喷射冷却液，由此对工件W2进行冷却。因此，在本实施方式中，在加热工序完成后，能够在更短时间内将工件W2冷却至内部。因此，在本实施方式中，即便成为淬火对象的工件是厚壁的工件，也能充分地淬火至内部，能够得到具有良好的圆度的淬火品。当然，本实施方式也适合于以薄壁的工件为处理对象的淬火处理。

在本实施方式中，上述冷却工序中使用的喷嘴的个数没有特别限定。上述喷嘴的个数优选在外周及内周都为4个以上。而且，作为上述冷却液，只要使用与第一实施方式同样的冷却液即可。

在上述冷却工序中，上述冷却液的喷射时间没有特别限定，只要考虑工件W2的温度、冷却液的流量等而适当设定即可。而且，在上述冷却工序中，在工件W2的大径部与小径部使却液的喷射开始时期错开而进行冷却液的喷射的情况下，从开始向小径部的喷射至开始向大径部的喷射为止的时间优选为10秒以下。而且，在上述冷却工序中，每单位时间的冷却液的喷射量(流量)没有特别限定，只要根据工件W2的尺寸、喷嘴的个数等而适当选择即可。而且，在上述冷却工序中，在使冷却液的喷射角度错开的情况下，上述喷射角度没有特别限定，只要根据工件W2的尺寸、喷嘴的个数等而适当选择即可。此时，上述冷却液的喷射角度优选在0°～60°之间进行调节。而且，隔着工件W2而彼此相对的各个外侧的喷嘴232及内侧的喷嘴234的喷射条件可以相同，也可以相互不同。

经由这样的各工序，对工件W2进行淬火处理，由此能够低成本地得到由马氏体构成、圆度良好、且尺寸变动少的工件的淬火品。对于通过上述的方法实施了淬火处理的工件，通常，接下来实施回火处理(图4A中，参照箭头(5))。利用本实施方式的淬火方法实施了淬火处理的工件可以适合使用作为轴承滚道圈等。

在第二实施方式的淬火方法中，作为将工件W2区分为大径部和小径部的方法，可以采用例如以通过上述(A)的工序算出的近似圆的半径r为基准，将该半径r与各环状工件断片的外周的周向各位置处的半径的平均值进行比较，将工件区分为大径部与小径部的方法。

在本发明的第二实施方式的上述解析工序中，可以测定工件W2的内周的周向各位置，基于该测定结果来掌握工件W2的内周形状，然后，基于上述内周形状，将工件W2区分为大径部和小径部。这种情况下，工件W2的大径部与小径部的区分只要利用与上述的基于工件W2的外周形状进行的方法大致同样的方法进行即可。而且，工件W2的直径尺寸的取得除了激光位移传感器以外，例如，也可以使用红外线热像仪等进行。

在本发明的第二实施方式的淬火方法中，可以将工件基于直径尺寸而区分为3种以上的部位(例如，大径部、中径部及小径部这3种部位)，以直径尺寸的相对越大的部位越促进冷却的方式采用3种以上的冷却条件进行冷却工序。

在第二个本发明的实施方式中，工件的加热方法并未限定为感应加热。上述工件的加热方法可以是炉加热等以往公知的其他的加热方法。

在第二本发明的实施方式中，工件并未限定为轴承用钢。上述工件可以是轴承用钢以外的钢材，也可以是钢材以外的金属材料。

在第二本发明的实施方式的淬火方法中，可以是以与小径部的冷却相比更促进大径部的冷却的方式调节冷却条件。这种情况下，例如，在与大径部的冷却相比更促进小径部的冷却的上述的(a)～(f)的方法中，只要将小径部的冷却条件与大径部的冷却条件相互替换即可。

对第一实施例的淬火方法的作用效果进行验证。在此，以下述环状工件为试验片，进行了实施例1～5及比较例1～4。(评价用试验片的制作)从由JISSUJ2构成的钢材制造环状原料，对得到的环状原料实施切削加工，加工成规定形状，得到了环状工件(外径：125mm，壁厚：4mm)。

在实施例1中，首先，算出了加热前的环状工件(试验片)的圆度。圆度为80μm。圆度的算出使用激光位移传感器(KEYENCE公司制)，将利用上述的方法算出的第一假想圆的半径与第二假想圆的半径之差作为圆度。

接下来，将环状工件导入到具备感应加热区域10、外周解析区域20及冷却区域30的淬火装置100(参照图1B)的感应加热区域10，通过感应加热，将环状工件整体感应加热至950℃。在此，加热条件设为频率1kHz，加热时间30秒钟。而且，关于环状工件的温度，使用热电偶，以表面温度进行了测定。加热后的环状工件的俯视形状为大致椭圆形状。

接下来，使加热后的环状工件向外周解析区域20移动，将加热后的环状工件区分为大径部和小径部之后，将该区分的信息存储于存储部23。在此，作为将环状工件区分为大径部和小径部的方法，采用了经由上述的(A)及(B)的工序的方法。即，首先，经由上述的(A)的工序来掌握环状工件的外周形状。然后，通过进行上述的(B)的工序，基于根据环状工件的上述第一假想圆和上述第二假想圆而求出的基准半径c，将假想性地分割的16个环状工件断片分别区分为大径部及小径部中的任一个。

接下来，使环状工件移动到冷却区域30，进行了以规定的条件向环状工件喷射冷却液的冷却处理。在此，如图2所示，冷却装置具备16个以等间隔配置的用于喷射冷却液的喷嘴32(32a～32p)，在具有该冷却装置的冷却区域30内，在喷嘴32的内侧配置环状工件，进行了向环状工件的外周侧喷射冷却液33的冷却处理。

作为冷却液的喷射条件，采用了下述条件。在小径部，从解析工序结束起1秒后使每一个喷嘴以流量1.8L/min开始冷却液的喷射，喷射30秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度设为0°。在大径部，从解析工序结束起1秒后使每一个喷嘴以流量1.2L/min开始冷却液的喷射，喷射30秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。通过这样的淬火处理，环状工件的内部组织成为没有不完全淬火组织的马氏体组织。而且，在算出淬火处理后的环状工件的圆度时，为65μm。

在实施例2中，除了将冷却条件(冷却液的喷射条件)如下所述变更以外，与实施例1同样地对环状工件实施了淬火处理。在小径部，从解析工序结束起1秒后使每一个喷嘴以流量1.8L/min开始冷却液的喷射，喷射30秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。在大径部，从解析工序结束起1秒后使每一个喷嘴以流量1.5L/min开始冷却液的喷射，喷射30秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。

在本实施例中，环状工件的加热前的圆度为60μm，冷却后的圆度为60μm，加热后的环状工件的俯视形状是具有3个部位的凸部的形状。

在实施例3中，除了将冷却条件(冷却液的喷射条件)如下所述变更以外，与实施例1同样地对环状工件实施了淬火处理。在小径部，从解析工序结束起1秒后使每一个喷嘴以流量1.8L/min开始冷却液的喷射，喷射30秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。在大径部，从解析工序结束起6秒后使每一个喷嘴以流量1.8L/min开始冷却液的喷射，喷射30秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。

在本实施例中，环状工件的加热前的圆度为92μm，冷却后的圆度为65μm，加热后的环状工件的俯视形状为大致椭圆形状。

在实施例4中，除了将冷却条件(冷却液的喷射条件)如下所述变更以外，与实施例1同样地对环状工件实施了淬火处理。在小径部，从解析工序结束起1秒后使每一个喷嘴以流量1.8L/min开始冷却液的喷射，喷射30秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。在大径部，从解析工序结束起3秒后使每一个喷嘴以流量1.8L/min开始冷却液的喷射，喷射30秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。

在本实施例中，环状工件的加热前的圆度为65μm，冷却后的圆度为65μm，加热后的环状工件的俯视形状是具有3个部位的凸部的形状。

在实施例5中，除了将冷却条件(冷却液的喷射条件)如下所述变更以外，与实施例1同样地对环状工件实施了淬火处理。在小径部，从解析工序结束起1秒后使每一个喷嘴以流量1.6L/min开始冷却液的喷射，喷射30秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为15°。在大径部，从解析工序结束起1秒后使每一个喷嘴以流量1.2L/min开始冷却液的喷射，喷射30秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。

在本实施例中，环状工件的加热前的圆度为85μm，冷却后的圆度为75μm，加热后的环状工件的俯视形状为大致椭圆形状。

在比较例1中，首先，算出了加热前的环状工件(试验片)的圆度。圆度为78μm。接下来，将环状工件向加热炉搬入，将环状工件以830℃且0.5小时的条件进行了炉加热。

接下来，进行了将环状工件向80℃的冷却油投入的基于油冷的冷却处理。通过这样的淬火处理，环状工件的内部组织成为没有不完全淬火组织的马氏体组织。而且，淬火处理后的环状工件的圆度为500μm。

在比较例2中，首先，算出了加热前的环状工件(试验片)的圆度。圆度为62μm。接下来，将环状工件向加热炉搬入，将环状工件以830℃且0.5小时的条件进行了炉加热。

接下来，进行了将环状工件向80℃的冷却油投入的基于油冷的冷却处理。然后，进行了环状工件的矫正。矫正后的环状工件的圆度为100μm。而且，通过这样的淬火处理，环状工件的内部组织成为没有不完全淬火组织的马氏体组织。

在比较例3中，除了将冷却条件(冷却液的喷射条件)如下所述变更以外，与实施例1同样地对环状工件实施了淬火处理。从解析工序结束起1秒后打开全部的喷嘴，使每一个喷嘴以流量0.5L/min开始向环状工件整体的冷却液的喷射，喷射30秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。

在本比较例中，环状工件的加热前的圆度为73μm，冷却后的圆度为200μm。

在比较例4中，除了在加热工序中，在环状工件的内周面及外周面分别由限制用具进行了限制的状态下，对环状工件进行感应加热以外，与比较例3同样地实施了环状工件的淬火处理。在本比较例中，环状工件的加热前的圆度为70μm，冷却后的圆度为50μm。

关于实施例1～5及比较例1～4的验证结果，如表1所示。

表1

※1：在实施例1～5的冷却条件下，上段表示小径部的冷却条件，下段表示大径部的冷却条件。

※2：实施例1～5及比较例3、4的冷却条件下的冷却开始时期以解析工序完成后至冷却液的喷射开始为止的时间表示。

※3：实施例1～5及比较例3、4的冷却条件下的流量表示每一个喷嘴的流量。

如表1所示可知，在本发明的第一实施方式的淬火方法中，即使在加热时未使用限制用具或者在冷却后未实施矫正，也能够得到圆度良好的淬火品。因此，根据第一本发明的淬火方法，能够低成本地提供一种圆度良好的淬火品。而且，可以没有限制用具，因此也能够迅速地应对环状工件的尺寸变更等。

验证了第二实施例的淬火方法的作用效果。在此，以下述环状工件为试验片，进行了实施例6～8、参考例1～2及比较例5～6。(评价用试验片的制作)从由JISSUJ2构成的钢材制造了环状原料，对于得到的环状原料实施切削加工，加工成规定形状，得到了环状工件(外径：200mm，壁厚：10～20mm)。

在实施例6中，算出了加热前的环状工件(试验片：壁厚15mm)的圆度。圆度为100μm。上述圆度通过与实施例1同样的方法算出。接下来，将环状工件搬运到具备感应加热区域210、外周解析区域220及冷却区域230的淬火装置300(参照图4B)的感应加热区域210，将环状工件整体感应加热至600℃。在此，加热条件设为频率1kHz。而且，关于环状工件的温度，使用热电偶以表面温度进行了测定。此时，加热后的环状工件的俯视形状为大致椭圆形状。

接下来，使加热后的环状工件移动到外周解析区域220，将加热的环状工件区分为大径部和小径部之后，将该区分的信息存储于存储部223。在此，作为将环状工件区分为大径部和小径部的方法，采用了与实施例1同样的方法。

接下来，将环状工件再次向感应加热区域210搬运，以与上述加热工序相同条件将环状工件整体加热至950℃。需要说明的是，上述加热工序中的600℃之前的加热、上述解析工序中的环状工件的区分、及本工序中的淬火温度(950℃)之前的加热所需的总时间为70秒钟。而且，在本实施例中，将被加热至600℃的环状工件搬运到外周解析区域220，区分为大径部与小径部之后，再次搬运至感应加热区域210所需的时间为10秒钟。

在加热至淬火温度后，立即使环状工件向冷却区域230移动，进行了以规定的条件向环状工件喷射冷却液的冷却处理。在此，如图5所示，冷却装置在环状工件的外周等间隔地配置有16个用于喷射冷却液的喷嘴232(232a～232p)并且在环状工件的内周配置有16个用于喷射冷却液的喷嘴234(234a～234p)，在具有该冷却装置的冷却区域230内，在喷嘴232与喷嘴234之间配置环状工件而进行了冷却处理。

作为冷却液的喷射条件，采用了下述条件。在小径部，至淬火温度(950℃)的加热完成起1秒后，分别从内侧的喷嘴及外侧的喷嘴，使每一个喷嘴以流量2.0L/min开始冷却液的喷射，喷射60秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。在大径部，至淬火温度(950℃)的加热完成起1秒后，分别从内侧的喷嘴及外侧的喷嘴，使每一个喷嘴以流量1.8L/min开始冷却液的喷射，喷射60秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。通过这样的淬火处理，环状工件的内部组织成为没有不完全淬火组织的马氏体组织。而且，淬火处理后的环状工件的圆度为120μm。

在实施例7中，除了使用壁厚20mm的环状工件作为环状工件(试验片)并将加热条件及冷却条件(冷却液的喷射条件)如下所述进行了变更以外，与实施例6同样地对环状工件实施了淬火处理。需要说明的是，加热前的环状工件的圆度为150μm。以频率1kHz进行感应加热。在小径部，至淬火温度(950℃)的加热完成起1秒后，分别从内侧的喷嘴及外侧的喷嘴，使每一个喷嘴以流量2.2L/min开始冷却液的喷射，喷射60秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。在大径部，至淬火温度(950℃)的加热完成起1秒后，分别从内侧的喷嘴及外侧的喷嘴，使每一个喷嘴以流量1.8L/min开始冷却液的喷射，喷射60秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。

在本实施例中，通过淬火处理，环状工件的内部组织成为了完全马氏体。而且，淬火处理后的环状工件的圆度为130μm。而且，加热至600℃时的环状工件的俯视形状为大致椭圆形状。

在实施例8中，首先算出了加热前的环状工件(试验片：壁厚10mm)的圆度。圆度为120μm。接下来，将环状工件搬运到具备感应加热区域210、外周解析区域220及冷却区域230的淬火装置300(参照图4B)的感应加热区域210，将环状工件整体加热至600℃。在此，加热条件为频率1kHz。而且，环状工件的温度与实施例6同样地测定。此时，加热后的环状工件的俯视形状为大致椭圆形状。

接下来，使加热的环状工件移动到外周解析区域220，将加热的环状工件区分为大径部和小径部之后，将该区分的信息存储于存储部223。在此，作为将环状工件区分为大径部和小径部的方法，采用了与实施例1同样的方法。

接下来，将环状工件再次搬运到感应加热区域210，将环状工件加热至950℃。需要说明的是，上述加热工序中的600℃之前的加热、上述解析工序中的环状工件的区分、及本工序中的淬火温度(950℃)之前的加热所需的总时间为40秒钟。而且，在本实施例中，将被加热至600℃的环状工件搬运到外周解析区域，在区分为大径部和小径部之后，再次搬运至感应加热区域210所需的时间为10秒钟。

在加热至淬火温度后，立即使环状工件向冷却区域230移动，除了将冷却条件(冷却液的喷射条件)如下所述进行了变更以外，与实施例6同样地对环状工件进行了冷却。在小径部，至淬火温度(950℃)的加热完成起1秒后，分别从内侧的喷嘴及外侧的喷嘴，使每一个喷嘴以流量1.8L/min开始冷却液的喷射，喷射60秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。在大径部，至淬火温度(950℃)的加热完成起1秒后，分别从内侧的喷嘴及外侧的喷嘴，使每一个喷嘴以流量1.5L/min开始冷却液的喷射，喷射60秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。通过这样的淬火处理，环状工件的内部组织成为了没有不完全淬火组织的马氏体组织。而且，淬火处理后的环状工件的圆度为100μm。

在参考例1中，首先算出了加热前的环状工件(试验片：壁厚20mm)的圆度。圆度为150μm。接下来，将环状工件搬运到具备感应加热区域210、外周解析区域220及冷却区域230的淬火装置300(参照图4B)的感应加热区域210，将环状工件整体加热至950℃。在此，加热条件设为频率1kHz、加热时间60秒钟。而且，环状工件的温度与实施例6同样地测定。此时，加热后的环状工件的俯视形状为大致椭圆形状。然后，通过空冷将环状工件冷却至750℃。

接下来，使加热至淬火温度后冷却至750℃的环状工件移动到外周解析区域220，将环状工件区分为大径部和小径部之后，将该区分的信息存储于存储部223。在此，作为将环状工件区分为大径部和小径部的方法，采用了与实施例1同样的方法。

接下来，使环状工件移动至冷却区域230，除了将冷却条件(冷却液的喷射条件)如下所述进行了变更以外，与实施例6同样地对环状工件进行了冷却。在小径部，通过空冷而到达了750℃起1秒后，分别从内侧的喷嘴及外侧的喷嘴，使每一个喷嘴以流量2.0L/min开始冷却液的喷射，喷射60秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。在大径部，通过空冷而到达750℃起1秒后，分别从内侧的喷嘴及外侧的喷嘴，使每一个喷嘴以流量1.5L/min开始冷却液的喷射，喷射60秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。在这样的淬火处理中，在环状工件的组织的局部观察到了不完全淬火组织(贝氏体组织)。而且，淬火处理后的环状工件的圆度为160μm。

在参考例2中，首先算出了加热前的环状工件(试验片：壁厚10mm)的圆度。圆度为140μm。接下来，将环状工件搬运到具备感应加热区域210、外周解析区域220及冷却区域230的淬火装置300(参照图4B)的感应加热区域210，将环状工件整体加热至950℃。在此，加热条件设为频率1kHz、加热时间30秒钟。环状工件的温度与实施例6同样地测定。此时，加热后的环状工件的俯视形状为大致椭圆形状。然后，通过空冷将环状工件冷却至750℃。

接下来，加热至淬火温度后，使冷却至750℃的环状工件移动到外周解析区域220，将环状工件区分为大径部和小径部之后，将该区分的信息存储于存储部。在此，作为将环状工件区分为大径部和小径部的方法，采用了与实施例1同样的方法。

接下来，使环状工件移动至冷却区域230，除了将冷却条件(冷却液的喷射条件)如下所述进行了变更以外，与实施例6同样地对环状工件进行了冷却。在小径部，通过空冷到达750℃起1秒后，分别从内侧的喷嘴及外侧的喷嘴，使每一个喷嘴以流量1.1L/min开始冷却液的喷射，喷射60秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。在大径部，通过空冷到达750℃起1秒后，分别从内侧的喷嘴及外侧的喷嘴，使每一个喷嘴以流量0.8L/min开始冷却液的喷射，喷射60秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。在这样的淬火处理中，在环状工件的组织的一部分观察到了不完全淬火组织(贝氏体组织)。而且，淬火处理后的环状工件的圆度为150μm。

在比较例5中，首先算出了加热前的环状工件(试验片：壁厚20mm)的圆度。圆度为150μm。接下来，将环状工件向加热炉搬入，将环状工件以830℃且0.5小时的条件进行了炉加热。

接下来，对环状工件进行了向80℃的冷却油投入的基于油冷的冷却处理。通过这样的淬火处理，环状工件的内部组织成为没有不完全淬火组织的马氏体组织。而且，淬火处理后的环状工件的圆度为300μm。

在比较例6中，首先算出了加热前的环状工件(试验片：壁厚20mm)的圆度。圆度为140μm。接下来，将环状工件搬运到具备感应加热区域210、外周解析区域220及冷却区域230的淬火装置300(参照图4B)的感应加热区域210，将环状工件整体加热至950℃。在此，加热条件设为频率1kHz、加热时间60秒钟。环状工件的温度与实施例6同样地进行了测定。

接下来，使环状工件移动至冷却区域230，向环状工件以规定的条件喷射冷却液而对环状工件进行了冷却。在此，从全部的喷嘴以相同的条件喷射冷却液而对环状工件进行了冷却。至淬火温度(950℃)的加热完成起1秒后，分别从内侧的喷嘴及外侧的全部的喷嘴，使每一个喷嘴以流量1.8L/min开始冷却液的喷射，喷射60秒钟的冷却液。冷却液的喷射角度为0°。在这样的淬火处理中，环状工件的内部组织成为了没有不完全淬火组织的马氏体组织。而且，淬火处理后的环状工件的圆度为220μm。

表2

※1：升温至淬火温度的过程中到达的温度。

※2：加热至淬火温度后进行空冷而到达的温度。

※3：在实施例6～8及参考例1～2的冷却条件下，上段表示小径部的冷却条件，下段表示大径部的冷却条件。

※4：实施例6～8、参考例1～2及比较例6的冷却条件下的流量表示每一个喷嘴的流量。

如表2所示可知，在第二实施例的淬火方法中，能够得到圆度良好的淬火品。因此，根据第二实施例的淬火方法，能够低成本地提供圆度良好的淬火品。而且，也能够迅速地应对环状工件的尺寸变更等。而且，根据第二实施例的淬火方法可知，即便是成为淬火对象的环状工件是壁厚超过10mm的环状工件，也能够得到圆度良好的淬火品。

Claims (12)

1.一种环状工件的淬火方法，环状工件由金属形成，所述淬火方法的特征在于，包括：

加热工序，将所述环状工件(W1、W2)加热至淬火温度；

解析工序，取得被加热至淬火温度的所述环状工件(W1、W2)的直径尺寸，基于取得的所述直径尺寸，将被加热的所述环状工件(W1、W2)至少区分为大径部和小径部；及

冷却工序，对于通过所述解析工序至少区分为大径部和小径部的所述环状工件(W1、W2)，以使所述大径部与所述小径部的尺寸差减小的方式，以不同的喷射条件向所述大径部和所述小径部喷射冷却液。

2.根据权利要求1所述的淬火方法，其中，

通过上述冷却工序，使所述环状工件(W1、W2)成为没有不完全淬火组织的马氏体组织。

3.根据权利要求1或2所述的淬火方法，其中，

在所述冷却工序中，以与所述大径部的冷却相比更促进所述小径部的冷却的方式调节所述冷却液的喷射条件。

4.根据权利要求1或2所述的淬火方法，其中，

在所述冷却工序中，从所述环状工件(W1、W2)的内侧及外侧喷射冷却液。

5.根据权利要求1或2所述的淬火方法，其中，

在所述冷却工序中，通过改变每单位时间的冷却液的喷射量、冷却液的喷射开始时期、及冷却液的喷射角度中的至少一个来调节所述冷却液的喷射条件。

6.根据权利要求1或2所述的淬火方法，其中，

所述环状工件(W1、W2)的直径尺寸的取得基于激光位移传感器的计测结果来进行。

7.一种环状工件的淬火方法，环状工件由金属形成，所述淬火方法的特征在于，包括：

第一加热工序，将所述环状工件(W1、W2)加热至该环状工件(W1、W2)的应力被释放的温度；

解析工序，取得被加热至使应力释放的温度的所述环状工件(W1、W2)的直径尺寸，基于取得的所述直径尺寸，将被加热的所述环状工件(W1、W2)至少区分为大径部和小径部；

第二加热工序，将通过所述解析工序至少区分为大径部和小径部的所述环状工件(W1、W2)加热至淬火温度；及

冷却工序，对于被加热至淬火温度的所述环状工件(W1、W2)，以使所述大径部与所述小径部的尺寸差减小的方式，以不同的喷射条件向所述大径部和所述小径部喷射冷却液。

8.根据权利要求7所述的淬火方法，其中，

通过上述冷却工序，使所述环状工件(W1、W2)成为没有不完全淬火组织的马氏体组织。

9.根据权利要求7或8所述的淬火方法，其中，

在所述冷却工序中，以与所述大径部的冷却相比更促进所述小径部的冷却的方式调节所述冷却液的喷射条件。

10.根据权利要求7或8所述的淬火方法，其中，

在所述冷却工序中，从所述环状工件(W1、W2)的内侧及外侧喷射冷却液。

11.根据权利要求7或8所述的淬火方法，其中，

在所述冷却工序中，通过改变每单位时间的冷却液的喷射量、冷却液的喷射开始时期、及冷却液的喷射角度中的至少一个来调节所述冷却液的喷射条件。

12.根据权利要求7或8所述的淬火方法，其中，

所述环状工件(W1、W2)的直径尺寸的取得基于激光位移传感器的计测结果来进行。