JP2005154889A - 転がり軸受の軌道輪用の合金鋼、軌道輪の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空気焼入れによって表層部の硬さをＨＲＣ６０以上にできる鋼を特定して、変形量の少ない空気焼入れを採用できるようにする。
【解決手段】転がり軸受の軌道輪を、炭素０．６０〜１．２０質量％、珪素０．７０〜２．００質量％、マンガン０．８０〜２．００質量％、クロム０．８０〜１．５０質量％、モリブデン０．１０〜１．００質量％であり、下記の（１）式により算出されるＤ_I 値が１３．０以上４０．０以下である合金鋼により形成する。
Ｄ_I ＝（０．２〔Ｃ〕＋０．１４）×（０．６４〔Ｓｉ〕＋１）×（４．１〔Ｍｎ〕＋１）×（２．３３〔Ｃｒ〕＋１）×（３．１４〔Ｍｏ〕＋１）‥‥（１）
【選択図】 図１

Description

この発明は、転がり軸受の軌道輪（内輪および外輪）に関する。

一般的な転がり軸受の軌道輪（内輪および外輪）は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなるリング状素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻しを施すことにより製造されている。ここで、外径（ａ）に対する厚さ（ｔ）の比（ｔ／ａ）が小さい軌道輪や、外径（ａ）に対する軸方向の寸法（ｃ）の比（ｃ／ａ）が大きい軌道輪は、焼入れ時に変形が生じ易い。

焼入れは、鋼材（所定形状に加工後の素材）を高温に加熱した後に適当な速度で冷却する熱処理であり、一般的には、冷却剤として油を使用し、油中に鋼材を浸漬して所定時間保持する「油焼入れ」が行われている。この油焼入れでは、冷却の初期段階で鋼材の表面に蒸気膜が形成される。これに起因して均一な冷却が行われ難くなるため、変形量が大きくなる。

下記の特許文献１には、このような焼入れ時の変形量を小さくするための提案が記載されている。この提案は、焼入れ剤（冷却剤）としてガスと油を使用し、初期段階の高温時はガスで冷却し、鋼材の温度が焼入れ油の特性温度（蒸気膜段階および沸騰段階に相当する温度域）より低くなった時点で油焼入れに切り換えるというものであり、蒸気膜の形成段階がないため焼入れ時の変形量を小さくできると記載されている。なお、この文献１には、高圧ガスを使用した例のみが記載されており、空気焼入れについては記載されていない。

下記の特許文献２には、焼入れ時の冷却を空気で行う「空気焼入れ」に適した鋼の組成が記載されている。また、この鋼の一例で形成された中実棒材を用いて、冷却速度と硬さとの関係を調べる試験を行ったところ、表層部の硬さがロックウエルＣ硬度（ＨＲＣ）で５７以下であったことが記載されている。
下記の非特許文献１には、鋼材の焼入れ性を示す理想臨界直径（Ｄ_I 値）について、以下のように記載されている。いろいろな直径の丸棒試験片を用いて中心まで焼きの入る直径（臨界直径）を調べることにより、臨界直径の大小で鋼の焼入れ性を定量的に表すことができる。この理想臨界直径は焼入れ液の冷却能によって異なる。鋼材を焼入れ液に入れた瞬間にその表面が焼入れ液の温度になる時の臨界直径を、理想臨界直径と呼ぶ。この理想臨界直径は焼入れ液の冷却能に無関係で、鋼特有の値となる。この理想臨界直径は下記の（２）式で計算できる。
Ｄ_I ＝（基本〔Ｃ鋼〕のＤ_I ）×ｆ_Si×ｆ_Mn×ｆ_Ni×ｆ_Cr‥‥（２）
ここで、ｆ_X は合金元素Ｘの焼入れ倍数である。

特開２００２−３８２１４号公報 特開２００１−１３１６８８号公報 日本鉄鋼協会編、「鋼の熱処理 改定５版」、丸善株式会社、１９８９年 ｐ．２４〜２８

転がり軸受の軌道輪は、軌道面の表層部の硬さがＨＲＣ６０以上になっている必要があり、上記特許文献２の鋼は転がり軸受の軌道輪用としては適していない。空気焼入れによって表層部の硬さをＨＲＣ６０以上にできる鋼があれば、その鋼を用い、空気焼入れを採用することによって、外径に対する厚さの比が小さい軌道輪や、外径に対する軸方向の寸法の比が大きい軌道輪であっても、焼入れ時に変形を生じ難くすることができる。

本発明は、この点に着目してなされたものであり、空気焼入れによって表層部の硬さをＨＲＣ６０以上にできる鋼を特定することにより、変形量の少ない空気焼入れを採用できるようにし、その鋼を用い、空気焼入れを採用することによって、外径に対する厚さの比が小さい軌道輪や、外径に対する軸方向の寸法の比が大きい軌道輪の、焼入れ時の変形を小さくすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、炭素（Ｃ）の含有率が０．６０質量％以上１．２０質量％以下、珪素（Ｓｉ）の含有率が０．７０質量％以上２．００質量％以下、マンガン（Ｍｎ）の含有率が０．８０質量％以上２．００質量％以下、クロム（Ｃｒ）の含有率が０．８０質量％以上１．５０質量％以下、モリブデン（Ｍｏ）の含有率が０．１０質量％以上１．００質量％以下（好ましくは０．６０質量％以下）で、残部が鉄および不可避成分であり、且つ、下記の（１）式により算出されるＤ_I 値が１３．０以上４０．０以下（好ましくは３５以下）であることを特徴とする転がり軸受の軌道輪用の合金鋼を提供する。
Ｄ_I ＝（０．２〔Ｃ〕＋０．１４）×（０．６４〔Ｓｉ〕＋１）×（４．１〔Ｍｎ〕＋１）×（２．３３〔Ｃｒ〕＋１）×（３．１４〔Ｍｏ〕＋１）‥‥（１）

本発明はまた、鋼製のリング状素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻しを施すことにより、転がり軸受の軌道輪を製造する方法において、前記鋼として、上述の合金鋼を使用し、焼入れ時の冷却を気体を用いて行うことを特徴とする軌道輪の製造方法を提供する。冷却に用いる気体としては、空気または不活性ガス等が挙げられる。空気を用いると、コストを低く抑えられる利点がある。不活性ガスを用いると、脱炭を少なくできるため、研磨工程での取り代を少なくできる利点がある。また、本発明の方法において、焼入れ時の冷却は連続的に大気圧下で行うことが好ましい。

本発明の軌道輪の製造方法によれば、外径（ａ）に対する厚さ（ｔ）の比（ｔ／ａ）が０．１００以下あるいは０．０８０以下であるリング状素材を用いた場合でも、焼入れ時の変形を小さくすることができる。
本発明の軌道輪の製造方法によれば、外径（ａ）に対する軸方向の寸法（ｃ）の比（ｃ／ａ）が０．１１を超えるリング状素材を用いた場合でも、焼入れ時の変形を小さくすることができる。

＜炭素および合金元素の含有率の特定理由について＞
［Ｃ：０．６０質量％以上１．２０質量％以下］
軸受として必要な硬さ（ＨＲＣ６０以上）を得るためには、軌道面の表層部での炭素含有率は０．６０質量％以上である必要がある。一方、炭素含有率が１．２０質量％を超えると、製鋼過程で巨大炭化物が析出し、この炭化物を起点とした欠陥により軸受の転がり疲れ寿命が低下する。なお、寿命の向上という点で好ましい炭素含有率は、０．８０質量％を超え１．２０質量％以下の範囲である。

［Ｓｉ：０．７０質量％以上２．００質量％以下］
珪素は、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗性を向上させる作用を有するが、珪素の含有率が０．７０質量％未満であるとこれらの作用が実質的に得られない。一方、珪素の含有率が２．００質量％を超えると、冷間加工性が低下する。
［Ｍｎ：０．８０質量％以上２．００質量％以下］
マンガンは、焼入れ性を向上させる作用とフェライト組織を強化する作用を有する。マンガンの含有率が０．８０質量％未満であると、焼入れ性を向上させる作用が実質的に得られない。一方、マンガンの含有率が２．００質量％を超えると、フェライト組織の強化作用により、鍛造で脆性破壊が生じる可能性が高くなる。

［Ｃｒ：０．８０質量％以上１．５０質量％以下］
クロムは、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗性を向上させる作用を有するが、クロムの含有率が０．８０質量％未満であると、これらの作用が実質的に得られない。一方、クロムの含有率が１．５０質量％を超えると、製鋼過程で巨大炭化物が析出し、この炭化物を起点とした欠陥により軸受の転がり疲れ寿命が低下する。

［Ｍｏ：０．１０質量％以上１．００質量％以下（好ましくは０．６０質量％以下）］
モリブデンは、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗性を向上させる作用を有するが、モリブデンの含有率が０．１０質量％未満であると、これらの作用が実質的に得られない。高温焼戻し軟化抵抗性の向上の点から好ましいモリブデン含有率の範囲は、０．３５質量％以上である。
一方、モリブデンは高価な材料であるため、材料コストを抑えるという観点からその含有率を低くしたい。また、モリブデンはクロムとともに製鋼過程で炭化物を析出させる。この炭化物が巨大化すると欠陥の起点となる。そのために、モリブデンの含有率の上限を１．００質量％以下、好ましくは０．６０質量％とした。

＜Ｄ_I 値について＞
本発明では、鋼材の焼入れ性を示す理想臨界直径（Ｄ_I 値）として、独自に定義した下記の（１）式により算出されるＤ_I 値を使用する。
Ｄ_I ＝（０．２〔Ｃ〕＋０．１４）×（０．６４〔Ｓｉ〕＋１）×（４．１〔Ｍｎ〕＋１）×（２．３３〔Ｃｒ〕＋１）×（３．１４〔Ｍｏ〕＋１）‥‥（１）
このＤ_I 値が１３．０以上であって、炭素および合金元素の含有率が前述の範囲である合金鋼材を使用することによって、焼入れ時の冷却を気体を用いて行った場合に、この鋼材の表層部の硬さをＨＲＣ６０以上にすることができる。Ｄ_I 値が４０．０を超えると、材料コストが上昇するだけで、硬さの向上効果は飽和する。Ｄ_I 値の好ましい範囲は１３．０以上３５．０以下であり、より好ましい範囲は１３．０以上２０．０以下である。

本発明の合金鋼を使用することで、焼入れ時の冷却を気体を用いて行っても、軌道輪の表層部の硬さをＨＲＣ６０以上にできる。
また、本発明の方法によれば、この合金鋼を用い、焼入れ時の冷却を気体を用いて行うため、外径に対する厚さの比が小さい軌道輪や、外径に対する軸方向の寸法の比が大きい軌道輪であっても、焼入れ時の変形を小さくすることができる。さらに、油焼入れの場合に必要な洗浄作業が必要ないため、熱処理工程にかかる時間を短縮できる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
呼び番号６８１０の単列深溝玉軸受（転がり軸受）は、図１に示すように、内輪１と外輪２と玉３と保持器４とからなる。また、図２に示すように、この玉軸受の外輪２の外径ａは６５ｍｍであり、内径ｂは６０．５ｍｍであり、幅ｃは７ｍｍである。この外輪２の厚さｔは（６５−６０．５）／２＝２．２５ｍｍであり、外径（ａ）に対する厚さ（ｔ）の比（ｔ／ａ）は、２．２５／６５＝０．０３４６≒０．０３５である。この外輪２用のリング状素材を、下記の表１に示す各組成の合金鋼で形成した。

各リング状素材に対して以下の方法で熱処理を行った。なお、この熱処理は、後述する図１０に示す焼入れ装置を用いて行った。
先ず、真空（１３Ｐａ以下）とした後、大気圧まで窒素にて復圧し、窒素雰囲気にて８４０℃に３０分間保持した後に、空気または油で冷却することによる焼入れを行った。次に、１７０℃で２時間保持した後に空冷する焼戻しを行った。

焼入れ時の冷却を空気で行う空気焼入れでは、この冷却を、大気圧と同程度の１．０×１０⁵ Ｐａ（７５０〜７６０Torr）の雰囲気で、常温（２５〜３５℃）の空気を２０分間処理品に吹き付けることにより行った。焼入れ時の冷却を油で行う油焼入れでは、この冷却を、６０℃に保持された油に１０分間浸漬することにより行った。
熱処理後の各リング状素材について、表層部の硬さ（ＨＲＣ）と変形率を測定した。変形率は以下の方法で測定した。先ず、熱処理後のリング状素材の最大径と最小径を測定し、その差（真円度）を算出する。次に、この算出された真円度を熱処理前のリング状素材の外径で除算する。
これらの結果も表１に併せて示す。表１の「変形率」は、この算出値を「％」で示した値である。

この表に示すように、No. １−１〜１−１２は、使用した合金鋼の炭素と合金元素の含有率、および（１）式により算出されるＤ_I 値が本発明の範囲内であり、No. １−２では油焼入れを行っているが、それ以外では空気焼入れを行っている。いずれも表層部の硬さはＨＲＣ６０以上となった。変形率は、No. １−２では０．２２％と大きかったが、それ以外では０．０９〜０．１５％と小さかった。

No. １−１３〜１−１５は、使用した合金鋼の合金元素含有率および前記Ｄ_I 値が本発明の範囲から外れる例であり、空気焼入れを行ったNo. １−１３と１−１５では、表層部の硬さがＨＲＣ６０未満であった。油焼入れを行ったNo. １−１４では、表層部の硬さがＨＲＣ６０以上であったが、変形率が０．２３％と大きかった。
以上のことから、本発明の合金鋼を用い空気焼入れを行うことで、比（ｔ／ａ）が０．０３５であるリング状素材について、表層部の硬さをＨＲＣ６０以上としながら焼入れ時の変形を小さくできることが分かる。

また、前記Ｄ_I 値が５、１０、１３、１５、２０である合金鋼からなる素材を用い、油焼入れを行った場合と空気焼入れを行った場合とによる表層部の硬さの違いを調べた。各焼入れおよび焼戻しは、上記と同じ条件で行った。その結果を図３にグラフで示す。このグラフから、空気焼入れを行って表層部の硬さがＨＲＣ６０以上となるのは、前記Ｄ_I 値が１３以上の場合であることが分かる。

また、No. １−１と同じ合金鋼を用いて比（ｔ／ａ）を変化させたリング状素材を形成し、こららのリング状素材に上記と同じ条件で空気焼入れを行った。No. １−１３と同じ合金鋼（ＳＵＪ２）を用いて比（ｔ／ａ）を変化させたリング状素材を形成し、これらのリング状素材に上記と同じ条件で油焼入れを行った。熱処理後の各リング状素材の変形率を上記と同じ方法で測定した。その結果を、比（ｔ／ａ）と変形率との関係を示すグラフにまとめた。これを図４に示す。

このグラフから、比（ｔ／ａ）が小さいほどNo. １−１と同じ合金鋼を用いて空気焼入れすることによる変形率低減効果が大きいこと、および比（ｔ／ａ）が０．０８を超えるとＳＵＪ２を用いて油焼入れした場合でも変形率が０．１％程度と小さいことが分かる。すなわち、本発明の範囲内の合金鋼を用い空気焼入れをすることは、比（ｔ／ａ）が０．０８以下の場合に有効であることが分かる。

［第２実施形態］
呼び番号６８１０の単列深溝玉軸受（転がり軸受）は、図１に示すように、内輪１と外輪２と玉３と保持器４とからなる。また、図２に示すように、この玉軸受の外輪２の外径ａは６５ｍｍであり、内径ｂは６０．５ｍｍであり、幅ｃは７ｍｍである。この外輪２の厚さｔは（６５−６０．５）／２＝２．２５ｍｍであり、外径（ａ）に対する厚さ（ｔ）の比（ｔ／ａ）は、２．２５／６５＝０．０３４６≒０．０３５である。この外輪２用のリング状素材を、下記の表２に示す各組成の合金鋼で形成した。

各リング状素材に対して以下の方法で熱処理を行った。なお、この熱処理は、後述する図１１に示す焼入れ装置を用いて行った。
焼入れ時の冷却を空気で行う空気焼入れでは、大気圧下で空気雰囲気にて８２０〜８８０℃に３０分間保持した後に、大気圧下で常温（２５〜３５℃）の空気を２０分間処理品に吹き付けた。次いで、１６０〜１８０℃で２時間保持した後に空冷する焼戻しを行った。

焼入れ時の冷却を油で行う油焼入れでは、大気圧下で空気雰囲気にて８４０℃に３０分間保持した後に、大気圧下で６０℃に保持された油に１０分間浸漬した。次いで、１７０℃で２時間保持した後に空冷する焼戻しを行った。
熱処理後の各リング状素材について、表層部の硬さ（ＨＲＣ）と変形率を測定した。変形率は以下の方法で測定した。先ず、熱処理後のリング状素材の最大径と最小径を測定し、その差（真円度）を算出する。次に、この算出された真円度を熱処理前のリング状素材の外径で除算する。
これらの結果も表２に併せて示す。表２の「変形率」は、この算出値を「％」で示した値である。

この表に示すように、No. ２−１〜２−１７は、使用した合金鋼の（１）式により算出されるＤ_I 値が本発明の範囲内である。使用した合金鋼の各成分の含有率は、炭素（Ｃ）が０．８０質量％以上１．２０質量％以下、珪素（Ｓｉ）が０．７０質量％以上２．００質量％以下、マンガン（Ｍｎ）が０．８０質量％以上２．００質量％以下、クロム（Ｃｒ）が０．８０質量％以上１．５０質量％以下、モリブデン（Ｍｏ）が０．３５質量％以上１．００質量％以下の範囲内である。

また、これらのうち、No. ２−２，２−４，２−１０，２−１３，２−１６では油焼入れを行っているが、それ以外では空気焼入れを行っている。いずれも表層部の硬さはＨＲＣ６０以上となった。変形率は、No. ２−２，２−４，２−１０，２−１３，２−１６では０．２４〜０．３４％と大きかったが、それ以外では０．０９〜０．１５％と小さかった。

No. ２−１８〜２−２３は、使用した合金鋼の合金元素含有率および前記Ｄ_I 値が本発明の範囲から外れる例であり、空気焼入れを行ったNo. ２−１８，２−２０，２−２２では、表層部の硬さがＨＲＣ６０未満であった。油焼入れを行ったNo. ２−１９，２−２１，２−２３では、表層部の硬さがＨＲＣ６０以上であったが、変形率が０．２５〜０．３３％と大きかった。

以上のことから、本発明の合金鋼を用い空気焼入れを行うことで、比（ｔ／ａ）が０．０３５であるリング状素材について、表層部の硬さをＨＲＣ６０以上としながら焼入れ時の変形を小さくできることが分かる。
また、No. ２−１〜２−４，２−９，２−１０，２−１５，２−１６，２−１８〜２−２３の結果を、油焼入れを行った場合と空気焼入れを行った場合とに分け、横軸をＤ_I 値とし縦軸を表層部の硬さとしたグラフを作成した。これを図５に示す。このグラフから、空気焼入れを行って表層部の硬さがＨＲＣ６０以上となるのは、前記Ｄ_I 値が１３．１以上の場合であることが分かる。

また、No. ２−３と同じ合金鋼を用いて比（ｔ／ａ）を変化させたリング状素材を形成し、これらのリング状素材に上記と同じ条件で空気焼入れを行った。No. ２−１８と同じ合金鋼（ＳＵＪ２）を用いて比（ｔ／ａ）を変化させたリング状素材を形成し、これらのリング状素材に上記と同じ条件で油焼入れを行った。熱処理後の各リング状素材の変形率を上記と同じ方法で測定した。その結果を表３に示すとともに、比（ｔ／ａ）と変形率との関係を示すグラフ（図６）にまとめた。

この結果から、比（ｔ／ａ）が小さいほどNo. ２−３と同じ合金鋼を用いて空気焼入れすることによる変形率低減効果が大きいこと、および比（ｔ／ａ）が０．０９を超えるとＳＵＪ２を用いて油焼入れした場合でも変形率が０．１％程度と小さいことが分かる。すなわち、本発明の範囲内の合金鋼を用い空気焼入れをすることは、比（ｔ／ａ）が０．０８以下の場合に有効であることが分かる。

また、No. ２−３と同じ合金鋼を用いて比（ｔ／ａ）を変化させたリング状素材を形成し、これらのリング状素材に上記と同じ条件で空気焼入れを行った。熱処理後の各リング状素材について、リング端面の表層部の硬さ（ＨＲＣ）を測定した。なお、比（ｔ／ａ）が同じ素材を１０個ずつ用意して同じ熱処理を行い、それぞれについて前記表層部の硬さを測定して、その平均値を算出した。その結果を表４に示すとともに、この算出値と比（ｔ／ａ）との関係を図７のグラフにまとめた。

この結果から、比（ｔ／ａ）が０．１１以下であると、表層部の硬さがＨＲＣ６０以上となるが、比（ｔ／ａ）が０．１３以上であると、表層部の硬さがＨＲＣ５８以下となっていることが分かる。
次に、No. ２−３と同じ合金鋼を用いて、リング状素材の外径（ａ）に対する軸方向の寸法（ｃ）の比（ｃ／ａ）を変化させたリング状素材を形成し、これらのリング状素材に上記と同じ条件で熱処理（空気焼入れ、油焼入れ）を行った。そして、熱処理後の各リング状素材の傾斜率（ｄ／ｃ）を調べた。先ず、熱処理後の素材の両端面の直径を測定し、図８に示すように、大きい方の直径ａ₁ と小さい方の直径ａ₂ を用いて、ｄ＝（ａ₁ −ａ₂ ）／２を計算した。次に、この値を軸方向の寸法（ｃ）で除算することにより、傾斜率（ｄ／ｃ）を得た。
その結果を表５に示す。また、得られたデータを、油焼入れを行った場合と空気焼入れを行った場合とに分けて、比（ｃ／ａ）と傾斜率との関係を示すグラフにまとめた。これを図９に示す。

図９のグラフから、比（ｃ／ａ）が０．１１以下であると、油焼入れを行った場合と空気焼入れを行った場合で傾斜率の差がほとんどないのに対して、比（ｃ／ａ）が０．１５以上であると、油焼入れを行った場合と空気焼入れを行った場合で傾斜率の差がはっきりとあることが分かる。また、比（ｃ／ａ）が０．２５〜０．４５であると、空気焼入れを行った場合の傾斜率は油焼入れを行った場合の半分以下となっている。

［焼入れ装置について］
バッチ処理の際の空気焼入れは、図１０や図１１に示す焼入れ装置を用いて行うことができる。
図１０の焼入れ装置は、加熱室１１と冷却室１２とを備えている。加熱室１１と冷却室１２は、開閉可能な中間扉１３により仕切られている。加熱室１１および冷却室１２は、それぞれ真空ポンプ１４により内部の圧力を所定の真空度にすることができる。加熱室１１および冷却室１２には、それぞれ窒素ガスボンベ１５から窒素ガスを導入する配管が設置されている。

加熱室１１内にはヒーター１１１と台１１２が設置され、台１１２の上にトレイ１１３が設置されている。このトレイ１１３の上に、処理品を入れたバスケット１１４が設置されている。処理品は、このバスケット１１４に入れた状態でトレイ１１３と共に搬送される。冷却室１２内には、処理品を載せる台１２１が設置され、この台１２１の上方に冷却空気供給機１２２が設置されている。冷却室１２内には、また、大気開放弁１２３を備えた配管が設置されている。

この焼入れ装置を用いた焼入れは、以下のようにして行う。先ず、処理品を入れたバスケット１１４とトレイ１１３を、ヒーター１１１により予熱された加熱室１１内に搬入し、入口扉および中間扉１３を閉じた状態で真空ポンプ１４を稼働して、加熱室１１内を真空状態とする。その後、窒素ガスボンベ１５から窒素ガスを導入して、加熱室１１内を大気圧まで復圧する。この状態でヒーター１１１による加熱を継続し、加熱室１１内の温度が焼入れ温度に達したらその温度で所定時間保持する。

冷却室１２も、この間に、真空ポンプ１４を稼働して真空状態とした後に、窒素ガスボンベ１５から窒素ガスを導入して大気圧まで復圧しておく。次に、中間扉１３を開けて加熱室１１と冷却室１２を連通させて、処理品が入ったバスケット１１４とトレイ１１３を加熱室１１から冷却室１２へ移動する。次に、中間扉１３を閉じて、冷却空気供給機１２２から処理品に向けて冷却空気を吹き付ける。

図１１に示す焼入れ装置も、加熱室１１と冷却室１２とを備えている。加熱室１１と冷却室１２は、開閉可能な中間扉１３により仕切られている。この中間扉１３を収納する扉収納部１３ａが設けてある。加熱室１１内には、ヒータ１１１とファン１１６が設置されている。冷却室１２内の上方には、冷却用のファン１２６が設置されている。処理品Ａは、搬送出入り口１７から、バスケット１１４に入れた状態でトレイ１１３と共に出し入れされる。

連続処理の際の空気焼入れは、図１２や図１３に示す焼入れ装置を用いて行うことができる。図１２の焼入れ装置は、ベルトコンベヤーにより処理品Ｂが搬送されながら、所定時間加熱された後に冷却されるように構成されている。加熱帯用と冷却帯用とで別々にベルト２３，２４が設置されている。加熱帯用のベルト２３の上方の囲い内に、ヒーター２５が設置されている。冷却帯用のベルト２４の上方には冷却空気供給装置２６が設置されている。

図１３の焼入れ装置も、ベルトコンベヤーにより処理品Ｂが搬送されながら、所定時間加熱された後に冷却されるように構成され、加熱帯用と冷却帯用とで別々にベルト２３，２４が設置されている。また、加熱帯用のベルト２３の囲い内に、ヒーター２５が設置されている。冷却帯用のベルト２４の上方には冷却ファン２６が設置されている。この装置は、加熱帯へ処理品Ｂを搬入するシュート２７と、加熱帯から冷却帯に処理品Ｂを移動するシュート２８と、冷却帯から処理品Ｂを搬出するシュート２９を備えている。

単列深溝玉軸受（転がり軸受）の一例を示す断面図である。 図１の軸受の外輪を示す断面図である。 油焼入れの場合と空気焼入れの場合について、Ｄ_I 値と表層部の硬さとの関係を示すグラフである。 油焼入れの場合と空気焼入れの場合について、熱処理後の各リング状素材の変形率と比（ｔ／ａ）との関係を示すグラフである。 油焼入れの場合と空気焼入れの場合について、Ｄ_I 値と表層部の硬さとの関係を示すグラフである。 油焼入れの場合と空気焼入れの場合について、熱処理後の各リング状素材の変形率と比（ｔ／ａ）との関係を示すグラフである。 空気焼入れの場合について、比（ｔ／ａ）と表層部の硬さとの関係を示すグラフである。 傾斜率（ｄ／ｃ）を説明する図である。 油焼入れの場合と空気焼入れの場合について、熱処理後の各リング状素材の傾斜率と比（ｃ／ａ）との関係を示すグラフである。 バッチ処理用の空気焼入れ装置の一例を示す概略構成図である。 バッチ処理用の空気焼入れ装置の一例を示す概略構成図である。 連続処理用の空気焼入れ装置の一例を示す概略構成図である。 連続処理用の空気焼入れ装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 内輪
２ 外輪
３ 玉
４ 保持器
１１ 加熱室
１２ 冷却室
１３ 中間扉
１４ 真空ポンプ
１５ 窒素ガスボンベ
１７ 搬送出入り口
２３ 加熱帯用のベルト
２４ 冷却帯用のベルト
２５ ヒーター
２６ 冷却空気供給装置
２７〜２９ シュート
１１１ ヒーター
１１２ 台
１１３ トレイ
１１４ バスケット
１１６ ファン
１２２ 冷却空気供給機
１２３ 大気開放弁
１２６ 冷却ファン
Ａ 処理品
Ｂ 処理品

Claims (5)

1. 炭素（Ｃ）の含有率が０．６０質量％以上１．２０質量％以下、珪素（Ｓｉ）の含有率が０．７０質量％以上２．００質量％以下、マンガン（Ｍｎ）の含有率が０．８０質量％以上２．００質量％以下、クロム（Ｃｒ）の含有率が０．８０質量％以上１．５０質量％以下、モリブデン（Ｍｏ）の含有率が０．１０質量％以上１．００質量％以下で、残部が鉄および不可避成分であり、且つ、下記の（１）式により算出されるＤ_I 値が１３．０以上４０．０以下であることを特徴とする転がり軸受の軌道輪用の合金鋼。
   Ｄ_I ＝（０．２〔Ｃ〕＋０．１４）×（０．６４〔Ｓｉ〕＋１）×（４．１〔Ｍｎ〕＋１）×（２．３３〔Ｃｒ〕＋１）×（３．１４〔Ｍｏ〕＋１）‥‥（１）
2. 鋼製のリング状素材を所定形状に加工した後、焼入れおよび焼戻しを施すことにより、転がり軸受の軌道輪を製造する方法において、
   前記鋼として、炭素（Ｃ）の含有率が０．６０質量％以上１．２０質量％以下、珪素（Ｓｉ）の含有率が０．７０質量％以上２．００質量％以下、マンガン（Ｍｎ）の含有率が０．８質量％以上２．０質量％以下、クロム（Ｃｒ）の含有率が０．８０質量％以上１．５０質量％以下、モリブデン（Ｍｏ）の含有率が０．１０質量％以上１．００質量％以下で、残部が鉄および不可避成分であり、且つ、下記の（１）式により算出されるＤ_I 値が１３．０以上４０．０以下となるものを使用し、
   焼入れ時の冷却を気体を用いて行うことを特徴とする軌道輪の製造方法。
   Ｄ_I ＝（０．２〔Ｃ〕＋０．１４）×（０．６４〔Ｓｉ〕＋１）×（４．１〔Ｍｎ〕＋１）×（２．３３〔Ｃｒ〕＋１）×（３．１４〔Ｍｏ〕＋１）‥‥（１）
3. 前記リング状素材の外径（ａ）に対する厚さ（ｔ）の比（ｔ／ａ）が０．１００以下である請求項２記載の軌道輪の製造方法。
4. 前記リング状素材の外径（ａ）に対する軸方向の寸法（ｃ）の比（ｃ／ａ）が０．１１を超える請求項２記載の軌道輪の製造方法。
5. 前記冷却を連続的に大気圧下で行う請求項２記載の軌道輪の製造方法。
   

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