JP2007239043A - Induction heat-treatment method and induction heat-treated article - Google Patents

Induction heat-treatment method and induction heat-treated article Download PDF

Info

Publication number
JP2007239043A
JP2007239043A JP2006064453A JP2006064453A JP2007239043A JP 2007239043 A JP2007239043 A JP 2007239043A JP 2006064453 A JP2006064453 A JP 2006064453A JP 2006064453 A JP2006064453 A JP 2006064453A JP 2007239043 A JP2007239043 A JP 2007239043A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
heat treatment
data
heating
processed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2006064453A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takumi Fujita
工 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to JP2006064453A priority Critical patent/JP2007239043A/en
Priority to PCT/JP2007/053033 priority patent/WO2007102306A1/en
Publication of JP2007239043A publication Critical patent/JP2007239043A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an induction heat-treatment method by which the temperature control can be easily obtained and the condition setting of the heat-treatment is easily performed and also, the quality in the treating material can be stabilized and to provide an induction heat-treated article with which a manufacturing cost is restrained and the quality is stabilized. <P>SOLUTION: The induction-hardening method is provided with a surface stabilizing process 11 for forming the stabilized layer of higher oxidizing resistance than the treating material 1 on the surface of the treating material 1 in the temperature zone heated to the treating material 1 and a hardening process 10, with which the treating material 1 forming the stabilized layer in the surface stabilizing process 11 is hardened. Then, the hardening process 10 contains a temperature control process 20, with which the temperature of the treating material 1 forming the stabilized layer is adjusted, and a hardening control process 30 for cooling the treating material 1 by deciding the controlling cooling timing to the treating material 1. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は高周波熱処理方法および高周波熱処理品に関し、より特定的には、高周波加熱により被処理物を加熱して熱処理を行なう高周波熱処理方法および高周波熱処理品に関するものである。   The present invention relates to a high-frequency heat treatment method and a high-frequency heat-treated product, and more specifically to a high-frequency heat treatment method and a high-frequency heat-treated product in which an object to be treated is heated by high-frequency heating.

高周波熱処理方法は、誘導コイルに高周波電流を流すことにより、誘導コイルに隣接してセットされた被処理物を誘導加熱し、被処理物の焼入、焼戻などの熱処理を行なう熱処理方法である。この高周波熱処理方法は、一般的に鋼の熱処理方法として採用されている浸炭焼入や光輝熱処理などに比べて、作業環境がクリーンであり、少量ロットの製品を短時間で効率よく処理できるといった点で有利である。そのため、高周波熱処理方法や高周波熱処理設備に関しては、被処理物の硬度の制御や、熱処理の効率向上を目的として多くの検討がなされ、種々の提案がなされている(たとえば特許文献1および2参照)。
特開2004−315851号公報 特開2004−225081号公報
The high-frequency heat treatment method is a heat treatment method in which a high-frequency current is passed through an induction coil to inductively heat a workpiece set adjacent to the induction coil, and heat treatment such as quenching or tempering of the workpiece is performed. . Compared to carburizing and quenching, bright heat treatment, etc., which are generally adopted as heat treatment methods for steel, this induction heat treatment method has a cleaner working environment and can efficiently process a small lot of products in a short time. Is advantageous. Therefore, with respect to the induction heat treatment method and induction heat treatment equipment, many studies have been made for the purpose of controlling the hardness of the workpiece and improving the efficiency of the heat treatment, and various proposals have been made (see, for example, Patent Documents 1 and 2). .
JP 2004-315851 A JP 2004-225081 A

高周波熱処理においては、一般的な雰囲気炉のような炉内の雰囲気を介して被処理物が加熱される熱処理方法とは異なり、被処理物が誘導加熱により直接加熱される。そのため、被処理の温度を測定するためには、被処理物を直接測温する必要がある。しかし、高周波熱処理設備には、被処理物を均一に加熱するため、被処理物を移動させるための駆動機構が設けられている場合が多く、接触式の温度計の設置が困難である場合が多い。   In the high-frequency heat treatment, the object to be treated is directly heated by induction heating, unlike a heat treatment method in which the object to be treated is heated through an atmosphere in a furnace such as a general atmosphere furnace. Therefore, in order to measure the temperature of the object to be processed, it is necessary to directly measure the temperature of the object to be processed. However, in order to uniformly heat the object to be processed, the high frequency heat treatment equipment is often provided with a drive mechanism for moving the object to be processed, and it may be difficult to install a contact-type thermometer. Many.

これに対し、被処理物の測温を、放射温度計を用いて行なう対策が考えられる。しかし、鋼などの金属は金属光沢を有し、光の反射率が高い。そのため、金属からなる被処理物においては、外部の光源からの光が反射されることによる外乱の影響のため、放射温度計の測温精度が低下する場合が多い。また、鋼などの金属は放射率が小さいため、放射温度計が取得する光の量が小さく、上記外乱の影響が一層大きくなる。   On the other hand, a measure for measuring the temperature of the object to be processed using a radiation thermometer can be considered. However, metals such as steel have a metallic luster and high light reflectance. Therefore, in the object to be processed made of metal, the temperature measurement accuracy of the radiation thermometer often decreases due to the influence of disturbance due to reflection of light from an external light source. Moreover, since metals such as steel have a low emissivity, the amount of light acquired by the radiation thermometer is small, and the influence of the disturbance is further increased.

上述のような理由により、高周波熱処理においては被処理物の測温が容易ではなく、温度と時間との熱処理条件による熱処理の制御(温度制御)が難しい。そのため、一般に、高周波熱処理においては、電力と時間との熱処理条件による熱処理の制御(電力制御)が採用される場合が多い。この電力制御による高周波熱処理では、被処理物に付与された加熱履歴が明確ではないため、電源から誘導コイルに出力される電力と当該出力の時間とを変化させながら、被処理物のサンプルが実際に熱処理され、当該サンプルの硬度、ミクロ組織などの熱処理品質が確認されて、実験的に熱処理条件が設定されている。そのため、所望の熱処理品質を被処理物に付与するためには、被処理物の形状や材質が変更されるたびに、熱処理品質を確認しながらの熱処理の試行錯誤を繰り返して熱処理条件を設定する必要がある。その結果、熱処理の条件出しに手間がかかるだけでなく、被処理物の品質が十分に安定しないという点が高周波熱処理の問題点となっている。また、これに起因して、高周波熱処理により熱処理された高周波熱処理品の製造コストが上昇している。   For the reasons described above, it is not easy to measure the temperature of the object to be processed in the high-frequency heat treatment, and it is difficult to control the heat treatment (temperature control) according to the heat treatment conditions of temperature and time. Therefore, in general, in the high-frequency heat treatment, heat treatment control (power control) based on heat treatment conditions of electric power and time is often employed. In this high-frequency heat treatment by power control, the heating history given to the workpiece is not clear, so the sample of the workpiece is actually changed while changing the power output from the power source to the induction coil and the time of the output. The heat treatment quality such as hardness and microstructure of the sample was confirmed, and the heat treatment conditions were set experimentally. Therefore, in order to impart desired heat treatment quality to the object to be treated, each time the shape or material of the object to be treated is changed, the heat treatment conditions are set by repeating trial and error of heat treatment while confirming the heat treatment quality. There is a need. As a result, not only is it time-consuming to determine the conditions for the heat treatment, but the quality of the object to be treated is not sufficiently stable, which is a problem of the high-frequency heat treatment. Further, due to this, the manufacturing cost of the high frequency heat treated product heat treated by the high frequency heat treatment is increasing.

そこで、本発明の目的は、温度制御を可能にし、熱処理の条件出しを容易に行なうとともに、被処理物の品質を安定させることが可能な高周波熱処理方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、製造コストが抑制され、かつ品質の安定した高周波熱処理品を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high-frequency heat treatment method that enables temperature control, makes it easy to determine heat treatment conditions, and stabilizes the quality of an object to be treated. Another object of the present invention is to provide a high-frequency heat-treated product with reduced production cost and stable quality.

本発明の一の局面における高周波熱処理方法は、高周波加熱により被処理物を加熱して焼入硬化する高周波熱処理方法である。当該高周波熱処理方法は、被処理物の表面に、被処理物が加熱される温度域において当該被処理物よりも耐酸化性の高い安定化層が形成される表面安定化工程と、表面安定化工程において安定化層が形成された被処理物が焼入硬化される焼入硬化工程とを備えている。   The high-frequency heat treatment method according to one aspect of the present invention is a high-frequency heat treatment method in which an object to be processed is heated and hardened by high-frequency heating. The high-frequency heat treatment method includes a surface stabilization step in which a stabilization layer having higher oxidation resistance than the object to be processed is formed on the surface of the object to be processed in a temperature range where the object to be processed is heated. And a quench hardening step in which the workpiece on which the stabilization layer is formed is quench hardened.

そして、焼入硬化工程は、安定化層が形成された被処理物の温度が調節される温度制御工程と、加熱された被処理物が冷却されるべきタイミングが決定されて、被処理物が冷却される焼入制御工程とを含んでいる。温度制御工程は、被処理物の表面に形成された安定化層の表面の温度が放射温度計により測定される温度制御用測温工程と、温度制御用測温工程において測定された温度の情報に基づき被処理物の加熱状態を制御するための温度制御信号が出力される温度調節工程と、温度制御信号に基づいて、高周波加熱により被処理物が加熱される加熱工程とを有している。   In the quench hardening process, the temperature control process in which the temperature of the object to be processed on which the stabilization layer is formed is adjusted, and the timing at which the heated object to be cooled is determined. A quench control process to be cooled. The temperature control process includes a temperature control temperature measurement process in which the temperature of the surface of the stabilization layer formed on the surface of the workpiece is measured by a radiation thermometer, and temperature information measured in the temperature control temperature measurement process. A temperature adjusting step for outputting a temperature control signal for controlling the heating state of the workpiece based on the temperature control, and a heating step for heating the workpiece by high-frequency heating based on the temperature control signal. .

焼入制御工程は、被処理物の表面に形成された安定化層の表面の温度が放射温度計により測定される焼入用測温工程と、焼入用測温工程において測定された温度の情報に基づき加熱時間が調節され、被処理物が冷却されるべきタイミングが決定されて冷却開始信号が出力される冷却タイミング調節工程と、冷却開始信号に基づいて、被処理物が冷却されることにより被処理物が焼入硬化される冷却工程とを有している。   The quenching control process includes a temperature measurement process for quenching in which the temperature of the surface of the stabilization layer formed on the surface of the workpiece is measured by a radiation thermometer, and a temperature measured in the temperature measurement process for quenching. The heating time is adjusted based on the information, the timing at which the workpiece is to be cooled is determined and the cooling start signal is output, and the workpiece is cooled based on the cooling start signal And a cooling step in which the workpiece is quenched and hardened.

一般に、高周波焼入においては、まず熱処理条件として電力と時間とのパラメータからなる電源出力の推移(電源出力パターン)が、過去の熱処理の実績や作業者の経験に基づいて決定される(電力制御)。そして、熱処理条件は、被処理物の形状、材質等を考慮しつつ電力と時間とを変化させて被処理物のサンプルを実際に熱処理して決定される。そのため、熱処理条件の決定に経験と手間が必要となる。また、鋼製品の焼入においては、被処理物を所定温度に所定時間以上保持した後、急冷する必要がある。しかし、上記方法(電力制御)では被処理物の加熱履歴を正確に把握することは困難である。そのため、熱処理条件を決定するためには、実際に熱処理を実施して得られた被処理物の硬度、ミクロ組織等の品質を調査する必要がある。   In general, in induction hardening, the transition of power output (power output pattern) consisting of parameters of power and time as heat treatment conditions is first determined based on past heat treatment results and operator experience (power control). ). The heat treatment conditions are determined by actually heat-treating the sample of the object to be processed while changing the power and time in consideration of the shape and material of the object to be processed. Therefore, experience and labor are required to determine the heat treatment conditions. Further, in quenching of steel products, it is necessary to rapidly cool an object to be processed after it is kept at a predetermined temperature for a predetermined time. However, it is difficult to accurately grasp the heating history of the workpiece by the above method (power control). Therefore, in order to determine the heat treatment conditions, it is necessary to investigate the quality, such as the hardness and microstructure of the workpiece obtained by actually performing the heat treatment.

これに対し、本発明の一の局面における高周波熱処理方法では、焼入硬化工程において、温度と時間とをパラメータとして被処理物の加熱が制御される(温度制御)。そのため、被処理物の加熱履歴を正確に把握することが可能であり、被処理物に必要な加熱履歴を与えた後、急冷することで焼入を行なうことができる。その結果、実際に熱処理を実施して得られた被処理物の硬度、ミクロ組織等の品質の調査を必ずしも行なう必要がなく、また、熱処理条件の決定に経験や手間が必ずしも必要ない。このように、本発明の一の局面における高周波熱処理方法によれば、前述の高周波熱処理の問題点が解消される。   On the other hand, in the induction heat treatment method according to one aspect of the present invention, in the quench hardening process, heating of the workpiece is controlled using temperature and time as parameters (temperature control). Therefore, it is possible to accurately grasp the heating history of the object to be processed, and quenching can be performed by quenching after giving the necessary heating history to the object to be processed. As a result, it is not always necessary to investigate the quality of the workpiece, such as the hardness and microstructure, obtained by actually performing the heat treatment, and experience and labor are not necessarily required to determine the heat treatment conditions. Thus, according to the high frequency heat treatment method in one aspect of the present invention, the above-described problems of high frequency heat treatment are solved.

また、温度制御を採用する本発明の一の局面における高周波熱処理方法においては、被処理物の測温精度が極めて重要である。前述のように、高周波熱処理においては、熱処理装置のレイアウト上の問題により、被処理物の測温に熱電対などの接触式温度計の採用は困難である、そのため、本発明の一の局面における高周波熱処理方法においても、被処理物の測温には、放射温度計が採用される。一方、高周波熱処理では、通常、雰囲気の制御は行なわれず、大気中(空気中)で被処理物が加熱される。そのため、鋼からなる被処理物が熱処理される場合、被処理物は熱処理の進行とともに大気中の酸素により酸化される。その結果、熱処理の進行中に被処理物の表面状態が変化し、これに伴い放射率が変化するため、放射温度計による被処理物の測温の精度が低下する。   In the high-frequency heat treatment method according to one aspect of the present invention that employs temperature control, the temperature measurement accuracy of the object to be processed is extremely important. As described above, in the high-frequency heat treatment, it is difficult to employ a contact thermometer such as a thermocouple for measuring the temperature of the object to be processed due to a layout problem of the heat treatment apparatus. Therefore, in one aspect of the present invention, Also in the high-frequency heat treatment method, a radiation thermometer is employed for measuring the temperature of the workpiece. On the other hand, in the high frequency heat treatment, the atmosphere is not normally controlled, and the object to be processed is heated in the air (in the air). Therefore, when an object to be processed made of steel is heat-treated, the object to be treated is oxidized by oxygen in the atmosphere as the heat treatment proceeds. As a result, the surface state of the object to be processed changes during the heat treatment, and the emissivity changes accordingly. Therefore, the temperature measurement accuracy of the object to be processed by the radiation thermometer decreases.

被処理物の耐酸化性が低い場合、被処理物の表面は、熱処理の初期に酸化され、その後、表面状態はほとんど変化しないため、測温精度に及ぼす表面状態の変化の影響は比較的小さい。しかし、被処理物が3%以上のクロムを含む鋼、たとえばJIS規格 SUS440Cなどのマルテンサイト系ステンレス鋼や、AISI規格M50などの高速度鋼などから構成されている場合、表面の酸化に比較的長い時間を要するため、測温精度に及ぼす表面状態の変化の影響が大きくなる。   When the oxidation resistance of the object to be processed is low, the surface of the object to be processed is oxidized in the initial stage of the heat treatment, and the surface state is hardly changed after that. Therefore, the influence of the change of the surface state on the temperature measurement accuracy is relatively small. . However, when the object to be treated is made of steel containing 3% or more of chromium, for example, martensitic stainless steel such as JIS standard SUS440C, high speed steel such as AISI standard M50, etc., the surface is relatively oxidized. Since it takes a long time, the influence of the change of the surface state on the temperature measurement accuracy becomes large.

これに対し、本発明の一の局面における高周波熱処理方法では、表面安定化工程において、被処理物の表面に、被処理物が加熱される温度域において被処理物よりも耐酸化性の高い安定化層が形成される。そのため、焼入硬化工程において、被処理物の表面の酸化による表面状態の変化が抑制され、放射温度計による測温精度の低下が回避される。その結果、本発明の一の局面における高周波熱処理方法によれば、被処理物の品質を安定させることができる。   On the other hand, in the high-frequency heat treatment method according to one aspect of the present invention, in the surface stabilization step, the surface of the object to be processed is stabilized with higher oxidation resistance than the object to be processed in the temperature range where the object to be processed is heated. A layer is formed. Therefore, in the quench hardening process, changes in the surface state due to oxidation of the surface of the workpiece are suppressed, and a decrease in temperature measurement accuracy by the radiation thermometer is avoided. As a result, according to the high-frequency heat treatment method in one aspect of the present invention, the quality of the workpiece can be stabilized.

以上のように、本発明の一の局面における高周波熱処理方法によれば、温度制御を可能にし、熱処理の条件出しを容易に行なうことが可能であるとともに、被処理物の品質を安定させることが可能な高周波熱処理方法を提供することができる。   As described above, according to the high-frequency heat treatment method in one aspect of the present invention, temperature control can be performed, heat treatment conditions can be easily set, and the quality of an object to be processed can be stabilized. A possible high-frequency heat treatment method can be provided.

なお、上述の温度制御用測温工程においては、被処理物が加熱され過ぎることにより残留オーステナイト量が過多となることを回避するため、被処理物のうち温度の高くなる部位、たとえば誘導コイルに近接し、磁束の侵入の最も多い部位の温度が測定されることが好ましい。また、上述の焼入用測温工程においては、被処理物の焼入前の加熱が不足することを回避するため、被処理物のうち温度の低くなる部位、たとえば誘導コイルから遠く、磁束の侵入の最も少ない部位の温度が測定されることが好ましい。   In the above temperature control temperature measurement process, in order to avoid an excessive amount of retained austenite due to excessive heating of the object to be processed, a part of the object to be processed, such as an induction coil, is heated. It is preferable to measure the temperature of the part which is close and has the most magnetic flux penetration. Further, in the temperature measuring process for quenching described above, in order to avoid insufficient heating before quenching of the workpiece, a portion of the workpiece to be cooled is located far from a portion where the temperature is low, for example, an induction coil, It is preferred that the temperature of the site with the least penetration is measured.

本発明の他の局面における高周波熱処理方法は、高周波加熱により被処理物を加熱して焼入硬化する高周波熱処理方法である。当該高周波熱処理方法は、データ取得工程と、記憶工程と、確認工程と、量産工程とを備えている。データ取得工程では、被処理物のサンプルが加熱されて焼入硬化されることにより、プロセスデータが取得される。記憶工程では、データ取得工程において被処理物のサンプルを加熱するために高周波加熱用の電源から誘導コイルに出力された電源出力の推移データと、被処理物のサンプルの冷却タイミングを特定するための冷却タイミングデータとがプロセスデータとして記憶される。   The high-frequency heat treatment method according to another aspect of the present invention is a high-frequency heat treatment method in which an object to be treated is heated and hardened by induction heating. The high-frequency heat treatment method includes a data acquisition process, a storage process, a confirmation process, and a mass production process. In the data acquisition step, the process data is acquired by heating and hardening the sample of the workpiece. In the storing step, in order to identify the transition data of the power output output from the power source for high frequency heating to the induction coil in order to heat the sample of the workpiece in the data acquisition step, and the cooling timing of the sample of the workpiece Cooling timing data is stored as process data.

確認工程では、データ取得工程において焼入硬化された被処理物の材質データに基づき、電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータの妥当性が確認される。量産工程では、記憶工程で記憶され、かつ確認工程で妥当性が確認された電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータに従って被処理物が焼入硬化される。そして、データ取得工程における焼入硬化は、上記本発明の一の局面における高周波熱処理方法により実施される。   In the confirmation process, the validity of the transition data of the power output and the cooling timing data is confirmed based on the material data of the workpiece that has been quenched and hardened in the data acquisition process. In the mass production process, the workpiece is quenched and hardened according to the transition data of the power output and the cooling timing data which are stored in the storage process and validated in the confirmation process. And quench hardening in a data acquisition process is implemented by the high frequency heat treatment method in the above-mentioned one aspect of the present invention.

上記本発明の一の局面における高周波熱処理方法においては、被処理物の測温に放射温度計が採用されている。そして、表面安定化工程が実施されることにより、測温精度に及ぼす外乱の影響が抑制されている。しかし、たとえば放射温度計のレンズに汚れや水滴が付着した場合、測定された温度には誤差が含まれるおそれがあり、外乱への更なる対策を講じることが好ましい。   In the high-frequency heat treatment method according to one aspect of the present invention, a radiation thermometer is employed for measuring the temperature of the workpiece. And the influence of the disturbance which acts on temperature measurement precision is suppressed by performing a surface stabilization process. However, for example, when dirt or water droplets adhere to the lens of the radiation thermometer, the measured temperature may include an error, and it is preferable to take further measures against disturbance.

これに対し、上記他の局面における高周波熱処理方法では、データ取得工程として上記本発明の一の局面における高周波熱処理方法による高周波焼入を被処理物のサンプルに対して行なった後、測温データ等のプロセスデータを記憶する記憶工程を設け、さらに記憶されたプロセスデータの妥当性を確認する確認工程を経た上で、妥当性が担保されたプロセスデータに基づいて量産工程の熱処理が行なわれる。これにより、本発明の他の局面における高周波熱処理方法によれば、温度制御を可能にし、熱処理の条件出しを容易に行なうことが可能であるとともに、被処理物の品質をさらに安定させることが可能な高周波熱処理方法を提供することができる。   On the other hand, in the induction heat treatment method according to the other aspect described above, after performing induction hardening on the sample of the workpiece by the induction heat treatment method according to the aspect of the present invention as the data acquisition step, temperature measurement data, etc. A storage process for storing the process data is provided, and after a confirmation process for confirming the validity of the stored process data, the heat treatment of the mass production process is performed based on the process data whose validity is ensured. Thereby, according to the high-frequency heat treatment method in another aspect of the present invention, temperature control can be performed, heat treatment conditions can be easily set, and the quality of the workpiece can be further stabilized. A high-frequency heat treatment method can be provided.

なお、上記確認工程において、電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータの妥当性を確認するために調査される材質データは、たとえば被処理物の硬度、被処理物を構成する鋼のミクロ組織、残留オーステナイト量などから選択される1以上の材質データとすることができる。また、当該材質データは、データ取得工程の温度制御用測温工程および焼入用測温工程において測定された温度データを、記憶工程において記憶し、当該データとプロセスデータとして記憶された冷却タイミングデータに基づいて推定することができるが、熱処理後の被処理物のサンプルを実際に調査して取得してもよい。   In the above confirmation process, the material data investigated to confirm the validity of the power output transition data and the cooling timing data are, for example, the hardness of the workpiece, the microstructure of the steel constituting the workpiece, the residual One or more material data selected from the amount of austenite can be used. In addition, the material data includes temperature data measured in the temperature measurement temperature measurement process and quenching temperature measurement process in the data acquisition process in the storage process, and the cooling timing data stored as the data and process data. However, the sample of the object to be processed after the heat treatment may be actually investigated and acquired.

被処理物の硬度は、熱処理後の被処理物を切断し、切断面を研磨した後、当該切断面の硬度をビッカース硬度計、ロックウェル硬度計などの硬度計により測定して得ることができる。また、被処理物を構成する鋼のミクロ組織は、熱処理後の被処理物を切断し、切断面を研磨した後、当該切断面をナイタル(硝酸アルコール溶液)などの腐食液により腐食し、光学顕微鏡などの顕微鏡により観察することにより調査することができる。また、残留オーステナイト量は、たとえば熱処理後の被処理物の所望の部位を電解研磨し、X線回折計(XRD)を用いて、マルテンサイトα(211)面とオーステナイトγ(220)面との回折強度とを測定することにより、算出することができる。   The hardness of the workpiece can be obtained by cutting the workpiece after the heat treatment, polishing the cut surface, and then measuring the hardness of the cut surface with a hardness meter such as a Vickers hardness meter or a Rockwell hardness meter. . In addition, the microstructure of the steel constituting the workpiece is cut after the workpiece after heat treatment, the cut surface is polished, and then the cut surface is corroded by a corrosive liquid such as nital (nitric alcohol solution). It can be investigated by observing with a microscope such as a microscope. The amount of retained austenite is determined by, for example, electropolishing a desired portion of the object to be treated after heat treatment, and using an X-ray diffractometer (XRD) to determine whether the martensite α (211) plane and the austenite γ (220) plane It can be calculated by measuring the diffraction intensity.

本発明の別の局面における高周波熱処理方法は、高周波加熱により被処理物を加熱して焼戻を実施する高周波熱処理方法である。当該高周波熱処理方法は、被処理物の表面に、被処理物よりも耐酸化性の高い安定化層が形成される表面安定化工程と、表面安定化工程において安定化層が形成された被処理物が加熱されて焼戻される焼戻工程とを備えている。焼戻工程は、被処理物の温度が調節される温度制御工程と、被処理物の加熱が終了されるべきタイミングが決定されて、被処理物が冷却される焼戻制御工程とを含んでいる。   The high-frequency heat treatment method according to another aspect of the present invention is a high-frequency heat treatment method in which an object to be processed is heated and tempered by high-frequency heating. The high-frequency heat treatment method includes a surface stabilization process in which a stabilization layer having higher oxidation resistance than the object to be processed is formed on the surface of the object to be processed, and a process in which the stabilization layer is formed in the surface stabilization process. A tempering step in which the object is heated and tempered. The tempering step includes a temperature control step in which the temperature of the workpiece is adjusted, and a tempering control step in which the timing at which the heating of the workpiece is to be finished is determined and the workpiece is cooled. Yes.

温度制御工程は、被処理物の表面に形成された安定化層の表面の温度が放射温度計により測定される温度制御用測温工程と、温度制御用測温工程において測定された温度の情報に基づき、被処理物の加熱状態を制御するための温度制御信号が出力される温度調節工程と、温度制御信号に基づいて、高周波加熱により被処理物が加熱される加熱工程とを有している。焼戻制御工程は、被処理物の表面に形成された安定化層の表面の温度が放射温度計により測定される焼戻用測温工程と、焼戻用測温工程において測定された温度の情報に基づき加熱時間が調節され、被処理物が冷却されるべきタイミングが決定されて冷却開始信号が出力される冷却タイミング調節工程と、冷却開始信号に基づいて、被処理物が冷却されることにより被処理物の焼戻が終了する冷却工程とを有している。   The temperature control process includes a temperature control temperature measurement process in which the temperature of the surface of the stabilization layer formed on the surface of the workpiece is measured by a radiation thermometer, and information on the temperature measured in the temperature control temperature measurement process. A temperature adjusting step for outputting a temperature control signal for controlling the heating state of the workpiece, and a heating step for heating the workpiece by high-frequency heating based on the temperature control signal. Yes. The tempering control process includes a temperature measurement process for tempering in which the temperature of the surface of the stabilization layer formed on the surface of the workpiece is measured by a radiation thermometer, and a temperature measured in the temperature measurement process for tempering. The heating time is adjusted based on the information, the timing at which the workpiece is to be cooled is determined and the cooling start signal is output, and the workpiece is cooled based on the cooling start signal And a cooling step in which tempering of the object to be processed is completed.

本発明の別の局面における高周波熱処理方法では、焼戻工程において、温度制御による熱処理が採用される。そのため、上記一の局面における高周波熱処理方法と同様に、被処理物の加熱履歴を正確に把握することが可能であり、被処理物に必要な加熱履歴を与えた後、冷却することで焼戻を行なうことができる。その結果、実際に熱処理を実施して得られた被処理物の材質、たとえば硬度の調査を必ずしも行なう必要がなく、また、熱処理条件の決定に経験や手間が必ずしも必要ない。   In the induction heat treatment method according to another aspect of the present invention, heat treatment by temperature control is employed in the tempering step. Therefore, similar to the high-frequency heat treatment method in the above one aspect, it is possible to accurately grasp the heating history of the workpiece, and after providing the necessary heating history to the workpiece, tempering by cooling Can be performed. As a result, it is not always necessary to investigate the material, for example, hardness, of the workpiece obtained by actually performing the heat treatment, and experience and labor are not necessarily required to determine the heat treatment conditions.

また、本発明の別の局面における高周波熱処理方法では、表面安定化工程において、被処理物の表面に、被処理物が加熱される温度域において被処理物よりも耐酸化性の高い安定化層が形成される。そのため、焼戻工程において、被処理物の表面の酸化による表面状態の変化が抑制され、放射温度計による測温精度の低下が回避される。その結果、本発明の別の局面における高周波熱処理方法によれば、被処理物の品質を安定させることができる。   In the high-frequency heat treatment method according to another aspect of the present invention, in the surface stabilization step, a stabilization layer having higher oxidation resistance than the object to be processed in the temperature range where the object to be processed is heated on the surface of the object to be processed. Is formed. Therefore, in the tempering process, a change in the surface state due to oxidation of the surface of the workpiece is suppressed, and a decrease in temperature measurement accuracy by the radiation thermometer is avoided. As a result, according to the high frequency heat treatment method in another aspect of the present invention, the quality of the object to be processed can be stabilized.

以上のように、本発明の別の局面における高周波熱処理方法によれば、温度制御を可能にし、熱処理の条件出しを容易に行なうことが可能であるとともに、被処理物の品質を安定させることが可能な高周波熱処理方法を提供することができる。なお、上述の焼戻用測温工程においては、被処理物の品質を安定させるため、複数部位の温度が測定されることが好ましい。   As described above, according to the high-frequency heat treatment method according to another aspect of the present invention, temperature control can be performed, heat treatment conditions can be easily set, and the quality of the workpiece can be stabilized. A possible high-frequency heat treatment method can be provided. In the tempering temperature measurement process described above, it is preferable to measure the temperature at a plurality of sites in order to stabilize the quality of the workpiece.

本発明のさらに別の局面における高周波熱処理方法は、高周波加熱により被処理物を加熱して焼戻を実施する高周波熱処理方法である。当該高周波熱処理方法は、データ取得工程と、記憶工程と、確認工程と、量産工程とを備えている。データ取得工程では、被処理物のサンプルが加熱されて焼戻されることによりプロセスデータが取得される。記憶工程では、データ取得工程において被処理物のサンプルを加熱するために高周波加熱用の電源から誘導コイルに出力された電源出力の推移データと、被処理物のサンプルの冷却タイミングを特定するための冷却タイミングデータとがプロセスデータとして記憶される。   A high-frequency heat treatment method according to still another aspect of the present invention is a high-frequency heat treatment method in which an object to be processed is heated and tempered by high-frequency heating. The high-frequency heat treatment method includes a data acquisition process, a storage process, a confirmation process, and a mass production process. In the data acquisition step, process data is acquired by heating and tempering the sample of the workpiece. In the storing step, in order to identify the transition data of the power output output from the power source for high frequency heating to the induction coil in order to heat the sample of the workpiece in the data acquisition step, and the cooling timing of the sample of the workpiece Cooling timing data is stored as process data.

確認工程では、データ取得工程において焼戻された被処理物の材質データに基づき、電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータの妥当性が確認される。量産工程では、記憶工程で記憶され、かつ確認工程で妥当性が確認された電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータに従って被処理物が焼戻される。そして、データ取得工程における焼戻は、上記本発明の別の局面における高周波熱処理方法により実施される。   In the confirmation step, the validity of the transition data of the power output and the cooling timing data is confirmed based on the material data of the workpiece tempered in the data acquisition step. In the mass production process, the workpiece is tempered according to the power output transition data and the cooling timing data which are stored in the storage process and validated in the confirmation process. And the tempering in a data acquisition process is implemented by the high frequency heat processing method in another situation of the said invention.

本発明のさらに別の局面における高周波熱処理方法では、データ取得工程として上記本発明の別の局面における高周波熱処理方法による高周波焼戻を被処理物のサンプルに対して行なった後、測温データ等のプロセスデータを記憶する記憶工程を設け、さらに記憶されたプロセスデータの妥当性を確認する確認工程を経た上で、妥当性が担保されたプロセスデータに基づいて量産工程の熱処理が行なわれる。これにより、本発明のさらに別の局面における高周波熱処理方法によれば、温度制御を可能にし、熱処理の条件出しを容易に行なうことが可能であるとともに、被処理物の品質をさらに安定させることが可能な高周波熱処理方法を提供することができる。   In the induction heat treatment method according to still another aspect of the present invention, after performing induction tempering on the sample of the object to be processed by the induction heat treatment method according to another aspect of the present invention as a data acquisition step, temperature measurement data or the like is obtained. A storage process for storing the process data is provided, and after a confirmation process for confirming the validity of the stored process data, the heat treatment of the mass production process is performed based on the process data whose validity is ensured. Thereby, according to the high frequency heat treatment method in still another aspect of the present invention, it is possible to control the temperature, to easily determine the conditions of the heat treatment, and to further stabilize the quality of the workpiece. A possible high-frequency heat treatment method can be provided.

なお、上記確認工程において、電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータの妥当性を確認するために調査される材質データは、たとえば被処理物の焼戻において最も重要な特性である被処理物の硬度とすることができる。また、当該材質データは、データ取得工程の温度制御用測温工程および焼戻用測温工程において測定された温度データを、記憶工程において記憶し、当該データとプロセスデータとして記憶された冷却タイミングデータに基づいて推定することができるが、熱処理後の被処理物のサンプルを実際に調査して取得してもよい。   In the confirmation process, the material data investigated to confirm the validity of the power output transition data and the cooling timing data is, for example, the hardness of the workpiece, which is the most important characteristic in tempering the workpiece. It can be. The material data includes temperature data measured in the temperature control temperature measurement step and the tempering temperature measurement step in the data acquisition step in the storage step, and the cooling timing data stored as the data and process data. However, the sample of the object to be processed after the heat treatment may be actually investigated and acquired.

上記高周波熱処理方法において好ましくは、表面安定化工程は、被処理物の表面に黒体塗料が塗布される黒体塗料塗布工程を含んでいる。被処理物が加熱される温度域において、放射率の変化の極めて小さい黒体塗料を被処理物の表面に塗布した上で、高周波熱処理が実施されることにより、熱処理中の被処理物の表面における放射率の変化が抑制される。その結果、放射温度計による測温の精度が一層向上し、被処理物の品質がより安定する。   Preferably, in the high-frequency heat treatment method, the surface stabilization step includes a black body paint application step in which a black body paint is applied to the surface of the object to be processed. In the temperature range where the workpiece is heated, the surface of the workpiece during the heat treatment is applied by applying a black body paint with a very small change in emissivity on the surface of the workpiece and then performing high-frequency heat treatment. The change in emissivity is suppressed. As a result, the accuracy of temperature measurement by the radiation thermometer is further improved, and the quality of the object to be processed is further stabilized.

ここで、黒体塗料としては、たとえばシリコン系の艶消し塗料などを使用することができ、より具体的には、たとえばTEMPIL社製のPyromark High Temperature Paint、ジャパンセンサー株式会社製の高温黒体塗料JSC3号などを採用することができる。   Here, as the black body paint, for example, a silicon-based matte paint can be used. More specifically, for example, Pyromark High Temperature Paint manufactured by TEMPIL, high temperature black body paint manufactured by Japan Sensor Co., Ltd. JSC3 etc. can be adopted.

上記高周波熱処理方法において好ましくは、表面安定化工程は、被処理物が熱酸化されることにより、被処理物の表面に酸化鉄層が形成される熱酸化工程を含んでいる。被処理物が加熱される温度域において、被処理物よりも耐酸化性が高く、放射率の変化の小さい酸化鉄層を被処理物の表面に形成した上で、高周波熱処理が実施されることにより、熱処理中の被処理物の表面における放射率の変化が抑制される。その結果、放射温度計による測温の精度が一層向上し、被処理物の品質がより安定する。   Preferably, in the high-frequency heat treatment method, the surface stabilization step includes a thermal oxidation step in which an iron oxide layer is formed on the surface of the object to be processed by thermally oxidizing the object to be processed. In the temperature range where the workpiece is heated, high-frequency heat treatment is performed after an iron oxide layer having higher oxidation resistance than that of the workpiece and a small change in emissivity is formed on the surface of the workpiece. Thereby, the change of the emissivity in the surface of the to-be-processed object during heat processing is suppressed. As a result, the accuracy of temperature measurement by the radiation thermometer is further improved, and the quality of the object to be processed is further stabilized.

ここで、上記酸化鉄層は、放射率の変化を抑制する観点からは、厚みの厚い酸化鉄層であることが好ましいが、その効果は当該酸化鉄層により被処理物の表面全体が完全に覆われることによりほぼ飽和する。したがって、酸化鉄層の形成の程度は熱処理の効率向上の観点も考慮して決定することが好ましい。   Here, from the viewpoint of suppressing a change in emissivity, the iron oxide layer is preferably a thick iron oxide layer, but the effect is that the entire surface of the object to be processed is completely removed by the iron oxide layer. It becomes almost saturated by being covered. Therefore, it is preferable to determine the degree of formation of the iron oxide layer in consideration of improving the heat treatment efficiency.

具体的には、たとえば、被処理物のサンプルを高周波加熱し、その際に当該被処理物の表面に熱電対などの接触式温度計を接触させて温度を測定するとともに、同一部位を放射温度計により測温して両者の測温データを取得する。そして、たとえば両者の測温データの差の変化率が10秒間あたり3%以下となれば、十分な酸化鉄層が形成されたと考えることができる。その後、放射温度計の放射率設定の調整を実施することで、当該酸化鉄層が形成された被処理物の表面の温度を、放射温度計により正確に測定することができる。   Specifically, for example, a sample of an object to be processed is heated at a high frequency, and at that time, a contact thermometer such as a thermocouple is brought into contact with the surface of the object to be processed, and the temperature is measured, The temperature is measured with a meter to obtain temperature measurement data for both. For example, if the rate of change of the difference between the temperature measurement data is 3% or less per 10 seconds, it can be considered that a sufficient iron oxide layer has been formed. Thereafter, by adjusting the emissivity setting of the radiation thermometer, the temperature of the surface of the workpiece on which the iron oxide layer is formed can be accurately measured by the radiation thermometer.

上記高周波熱処理方法において好ましくは、表面安定化工程は、被処理物が酸性の溶液中に浸漬されることにより、被処理物の表面に酸化鉄層が形成される酸性溶液浸漬工程を含んでいる。上述の場合と同様に、被処理物が加熱される温度域において、被処理物よりも耐酸化性が高く、放射率の変化の小さい酸化鉄層を被処理物の表面に形成した上で、高周波熱処理が実施されることにより、熱処理中の被処理物の表面における放射率の変化が抑制される。その結果、放射温度計による測温の精度が一層向上し、被処理物の品質がより安定する。   Preferably, in the above high-frequency heat treatment method, the surface stabilization step includes an acidic solution dipping step in which an iron oxide layer is formed on the surface of the treatment object by dipping the treatment object in an acidic solution. . As in the case described above, in the temperature range where the workpiece is heated, the oxidation resistance is higher than that of the workpiece, and an iron oxide layer having a small change in emissivity is formed on the surface of the workpiece, By performing the high-frequency heat treatment, a change in emissivity on the surface of the object to be processed during the heat treatment is suppressed. As a result, the accuracy of temperature measurement by the radiation thermometer is further improved, and the quality of the object to be processed is further stabilized.

ここで、被処理物を浸漬するための酸性の溶液としては、硫酸、塩酸、硝酸などを採用することができる。また、酸化鉄層の形成後に、上述と同様に接触式温度計と放射温度計とによる被処理物の表面の測温を行ない、同様の手順で酸化鉄層が十分に形成されたか否かを判断することができる。   Here, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, or the like can be employed as the acidic solution for immersing the object to be processed. After the formation of the iron oxide layer, the surface temperature of the object to be processed is measured with a contact thermometer and a radiation thermometer in the same manner as described above, and whether or not the iron oxide layer is sufficiently formed by the same procedure. Judgment can be made.

本発明に従った高周波熱処理品は、上述の高周波熱処理方法で熱処理されて作製されたことを特徴とする。本発明の高周波熱処理品によれば、温度制御により熱処理されるとともに、熱処理の条件出しが容易な高周波熱処理方法により熱処理されているため、低価格化が可能であり、かつ品質の安定した高周波熱処理品を提供することができる。   A high-frequency heat treatment product according to the present invention is characterized by being heat-treated by the high-frequency heat treatment method described above. According to the high-frequency heat treatment product of the present invention, the heat treatment is performed by temperature control and the high-frequency heat treatment method that makes it easy to determine heat treatment conditions, so that the price can be reduced and the quality is stable. Goods can be provided.

なお、本発明の高周波熱処理品は、たとえば、軸受の軌道輪、転動体など、鋼からなり、焼入硬化されて製造される機械部品に適用することができる。   The high-frequency heat-treated product of the present invention can be applied to mechanical parts made of steel, such as bearing races and rolling elements, and manufactured by quenching and hardening.

以上の説明から明らかなように、本発明の高周波熱処理方法によれば、温度制御を可能にし、熱処理の条件出しを容易に行なうとともに、被処理物の品質を安定させることが可能な高周波熱処理方法を提供することができる。さらに、本発明の高周波熱処理品によれば、製造コストの抑制され、かつ品質の安定した高周波熱処理品を提供することができる。   As is apparent from the above description, according to the high-frequency heat treatment method of the present invention, it is possible to control the temperature, easily determine the conditions for heat treatment, and to stabilize the quality of the object to be processed. Can be provided. Furthermore, according to the high frequency heat-treated product of the present invention, it is possible to provide a high-frequency heat treated product with reduced manufacturing cost and stable quality.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施の形態である実施の形態1における高周波熱処理品としての転がり軸受外輪の構成を示す概略断面図である。図1を参照して、実施の形態1における転がり軸受外輪の構成を説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a rolling bearing outer ring as a high-frequency heat-treated product in the first embodiment which is an embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1, the structure of the rolling bearing outer ring in Embodiment 1 is demonstrated.

図1を参照して、実施の形態1における高周波熱処理品としての転がり軸受外輪1は、円環状の形状を有している。そして、転がり軸受外輪1は、内周面1Bに転動体としての玉、ころなどが接触しつつ転走するための転走面1Cが形成されているとともに、他の部材と接触して転がり軸受外輪を当該他の部材に対して保持するための外周面1Aを有している。ここで、転がり軸受外輪1は転動疲労強度および剛性の観点から、58HRC以上の硬度を有していることが好ましい。また、寸法安定性の観点から、残留オーステナイト量は12体積%以下に抑制されていることが好ましい。   Referring to FIG. 1, rolling bearing outer ring 1 as the high frequency heat treatment product in Embodiment 1 has an annular shape. The rolling bearing outer ring 1 is formed with a rolling surface 1C for rolling while the balls, rollers and the like as rolling elements are in contact with the inner peripheral surface 1B, and in contact with other members, the rolling bearing. It has 1 A of outer peripheral surfaces for hold | maintaining an outer ring | wheel with respect to the said other member. Here, it is preferable that the rolling bearing outer ring 1 has a hardness of 58 HRC or more from the viewpoint of rolling fatigue strength and rigidity. From the viewpoint of dimensional stability, the amount of retained austenite is preferably suppressed to 12% by volume or less.

そして、転がり軸受外輪1は、以下に説明する本発明の一実施の形態における高周波熱処理方法で熱処理されて作製されているため、製造コストが抑制され、かつ品質の安定した高周波熱処理品となっている。   And since the rolling bearing outer ring 1 is heat-processed by the high frequency heat processing method in one embodiment of this invention demonstrated below, it becomes a high frequency heat-treated product with which manufacturing cost was suppressed and quality was stabilized. Yes.

次に、本発明の一実施の形態である実施の形態1における高周波熱処理設備としての高周波焼入設備について説明する。図2は、実施の形態1における高周波焼入設備の構成を示す概略図である。図2を参照して、実施の形態1における高周波焼入設備の構成を説明する。   Next, induction hardening equipment as induction heat treatment equipment in Embodiment 1 which is an embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the induction hardening equipment in the first embodiment. With reference to FIG. 2, the structure of the induction hardening equipment in Embodiment 1 is demonstrated.

図2を参照して、実施の形態1における高周波焼入設備91は、高周波加熱により被処理物(たとえば転がり軸受外輪1)を加熱して焼入硬化する本発明の高周波熱処理方法に使用される高周波焼入設備であって、被処理物としての転がり軸受外輪1の温度を調節するための温度制御装置50と、加熱された転がり軸受外輪1が冷却されるべきタイミングを調節するための焼入制御装置60とを備えている。また、後述するように、転がり軸受外輪1の外周面1Aおよび内周面1Bには、転がり軸受外輪1が加熱される温度域、すなわち焼入温度において、転がり軸受外輪1よりも耐酸化性の高い安定化層9が形成されている。   With reference to FIG. 2, induction hardening equipment 91 in Embodiment 1 is used in the induction heat treatment method of the present invention in which an object to be treated (for example, rolling bearing outer ring 1) is heated and hardened by induction heating. It is induction hardening equipment, and the temperature control device 50 for adjusting the temperature of the rolling bearing outer ring 1 as the object to be processed, and the quenching for adjusting the timing when the heated rolling bearing outer ring 1 should be cooled. And a control device 60. Further, as will be described later, the outer peripheral surface 1A and the inner peripheral surface 1B of the rolling bearing outer ring 1 are more resistant to oxidation than the rolling bearing outer ring 1 in the temperature range in which the rolling bearing outer ring 1 is heated, that is, in the quenching temperature. A high stabilization layer 9 is formed.

温度制御装置50は、転がり軸受外輪1において、高周波加熱により最も温度が高くなると考えられる外周面1Aの温度データを取得し、転がり軸受外輪1の温度データに基づく温度の情報を出力する温度制御用測温装置としての第1放射温度計3と、第1放射温度計3に接続され、第1放射温度計3からの温度の情報に基づき被処理物の加熱状態を制御するための温度制御信号を出力する温度調節装置4と、温度調節装置4に接続され、温度調節装置4からの温度制御信号に基づき、高周波加熱により転がり軸受外輪1を加熱する加熱装置2とを含んでいる。加熱装置2は、たとえば高周波電流を流すための誘導コイルと、誘導コイルに接続され高周波電流を発生させる電源とを有している。   The temperature control device 50 acquires temperature data of the outer peripheral surface 1A that is considered to have the highest temperature by high-frequency heating in the rolling bearing outer ring 1, and outputs temperature information based on the temperature data of the rolling bearing outer ring 1. A first radiation thermometer 3 as a temperature measuring device, and a temperature control signal connected to the first radiation thermometer 3 for controlling the heating state of the object to be processed based on the temperature information from the first radiation thermometer 3 And a heating device 2 that is connected to the temperature adjusting device 4 and heats the rolling bearing outer ring 1 by high-frequency heating based on a temperature control signal from the temperature adjusting device 4. The heating device 2 includes, for example, an induction coil for flowing a high-frequency current, and a power source that is connected to the induction coil and generates a high-frequency current.

焼入制御装置60は、高周波加熱により最も温度が高くなると考えられる外周面1Aから最も遠く、温度の上昇が最も小さいと考えられる内周面1Bの温度データを取得し、内周面1Bの温度データに基づく温度の情報を出力する焼入用測温装置としての第2放射温度計5と、第2放射温度計5に接続され、第2放射温度計5からの温度の情報に基づき加熱時間を調節し、転がり軸受外輪1が冷却されるべきタイミングを決定して冷却開始信号を出力する冷却タイミング調節装置6と、冷却タイミング調節装置6に接続され、冷却開始信号に基づいて、転がり軸受外輪1を冷却することにより転がり軸受外輪1を焼入硬化する冷却装置としての冷却液噴射装置7とを含んでいる。   The quenching control device 60 acquires temperature data of the inner peripheral surface 1B that is farthest from the outer peripheral surface 1A that is considered to have the highest temperature by high-frequency heating and that is considered to have the smallest temperature rise, and the temperature of the inner peripheral surface 1B. A second radiation thermometer 5 serving as a quenching temperature measuring device that outputs temperature information based on the data, and a heating time connected to the second radiation thermometer 5 and based on the temperature information from the second radiation thermometer 5 And a cooling timing adjusting device 6 that determines the timing at which the rolling bearing outer ring 1 should be cooled and outputs a cooling start signal, and is connected to the cooling timing adjusting device 6, and based on the cooling start signal, the rolling bearing outer ring And a coolant injection device 7 as a cooling device for quenching and hardening the rolling bearing outer ring 1 by cooling 1.

ここで、温度調節装置4および冷却タイミング調節装置6は、たとえばそれぞれパーソナルコンピュータであり、1台のパーソナルコンピュータで温度調節装置4と冷却タイミング調節装置6とを兼ねる構成であってもよい。   Here, each of the temperature adjusting device 4 and the cooling timing adjusting device 6 is, for example, a personal computer, and one personal computer may serve as both the temperature adjusting device 4 and the cooling timing adjusting device 6.

次に、上述の高周波焼入設備を用いた本発明の一実施の形態である実施の形態1における高周波熱処理方法としての高周波焼入方法について説明する。図3は、本発明の一実施の形態である実施の形態1における高周波焼入方法の概略を示す図である。   Next, the induction hardening method as the induction heat treatment method in Embodiment 1, which is an embodiment of the present invention using the above-described induction hardening equipment, will be described. FIG. 3 is a diagram showing an outline of the induction hardening method according to the first embodiment which is one embodiment of the present invention.

図2および図3を参照して、実施の形態1の高周波焼入方法は、高周波加熱により被処理物(転がり軸受外輪1)を加熱して焼入硬化する高周波熱処理方法であって、転がり軸受外輪1の表面に、転がり軸受外輪1が加熱される温度域において転がり軸受外輪1よりも耐酸化性の高い安定化層9が形成される表面安定化工程11と、表面安定化工程11において安定化層9が形成された転がり軸受外輪1が焼入硬化される焼入硬化工程10とを備えている。   2 and 3, the induction hardening method according to the first embodiment is an induction heat treatment method in which a workpiece (rolling bearing outer ring 1) is heated and hardened by induction heating, and is a rolling bearing. A surface stabilization process 11 in which a stabilization layer 9 having higher oxidation resistance than the rolling bearing outer ring 1 is formed on the surface of the outer ring 1 in a temperature range where the rolling bearing outer ring 1 is heated, and stable in the surface stabilization process 11. The rolling bearing outer ring 1 on which the chemical layer 9 is formed is provided with a quench hardening step 10 for quench hardening.

焼入硬化工程10は、安定化層9が形成された転がり軸受外輪1の温度が調節される温度制御工程20と、加熱された転がり軸受外輪1が冷却されるべきタイミングが決定されて、転がり軸受外輪1が冷却される焼入制御工程30とを含んでいる。   In the quench hardening process 10, the temperature control process 20 in which the temperature of the rolling bearing outer ring 1 on which the stabilizing layer 9 is formed is adjusted, and the timing at which the heated rolling bearing outer ring 1 is to be cooled is determined. And a quenching control step 30 in which the bearing outer ring 1 is cooled.

温度制御工程20は、転がり軸受外輪1の外周面1Aに形成された安定化層9の表面の温度が第1放射温度計3により測定される温度制御用測温工程23と、温度制御用測温工程23において測定された温度の情報に基づき、転がり軸受外輪1の加熱状態を制御するための温度制御信号が出力される温度調節工程24と、温度制御信号に基づいて、高周波加熱により転がり軸受外輪1が加熱される加熱工程22とを有している。   The temperature control process 20 includes a temperature control process 23 for measuring the temperature of the surface of the stabilizing layer 9 formed on the outer peripheral surface 1A of the rolling bearing outer ring 1 by the first radiation thermometer 3, and a temperature control process. A temperature adjustment step 24 for outputting a temperature control signal for controlling the heating state of the rolling bearing outer ring 1 based on the temperature information measured in the temperature step 23, and a rolling bearing by high-frequency heating based on the temperature control signal. And a heating step 22 in which the outer ring 1 is heated.

焼入制御工程30は、転がり軸受外輪1の内周面1Bに形成された安定化層9の表面の温度が第2放射温度計5により測定される焼入用測温工程35と、焼入用測温工程35において測定された温度の情報に基づき加熱時間が調節され、転がり軸受外輪1が冷却されるべきタイミングが決定されて冷却開始信号が出力される冷却タイミング調節工程36と、冷却開始信号に基づいて、転がり軸受外輪1が冷却されることにより転がり軸受外輪1が焼入硬化される冷却工程37とを有している。   The quenching control process 30 includes a quenching temperature measuring process 35 in which the surface temperature of the stabilization layer 9 formed on the inner peripheral surface 1B of the rolling bearing outer ring 1 is measured by the second radiation thermometer 5, and quenching. A cooling timing adjustment step 36 in which the heating time is adjusted based on the temperature information measured in the temperature measuring step 35, the timing at which the rolling bearing outer ring 1 should be cooled is determined, and a cooling start signal is output; And a cooling step 37 in which the rolling bearing outer ring 1 is quenched and hardened by cooling the rolling bearing outer ring 1 based on the signal.

実施の形態1における高周波焼入方法は、温度制御により実施され、熱処理の条件出しが容易であるため、転がり軸受外輪1の製造コストを抑制し、かつ品質を安定させることが可能である。   The induction hardening method according to the first embodiment is performed by temperature control, and it is easy to determine the conditions for heat treatment. Therefore, the manufacturing cost of the rolling bearing outer ring 1 can be suppressed and the quality can be stabilized.

なお、表面安定化工程11においては、転がり軸受外輪1の表面に黒体塗料が塗布されることにより、上述の安定化層9としての黒体塗料層を形成してもよい。また、黒体塗料層に代えて、酸化鉄層が形成されてもよい。この酸化鉄層は、たとえば転がり軸受外輪1の表面が熱酸化されることにより形成されてもよいし、転がり軸受外輪1が酸性の溶液中に浸漬されることにより形成されてもよい。   In the surface stabilization step 11, the black body paint layer as the stabilization layer 9 may be formed by applying a black body paint to the surface of the rolling bearing outer ring 1. Further, instead of the black body paint layer, an iron oxide layer may be formed. This iron oxide layer may be formed, for example, by thermally oxidizing the surface of the rolling bearing outer ring 1, or may be formed by immersing the rolling bearing outer ring 1 in an acidic solution.

次に、上述の実施の形態1における高周波焼入方法の具体的手順について、転がり軸受外輪1の材質がJIS SUJ2である場合を例に、詳細に説明する。   Next, a specific procedure of the induction hardening method in the first embodiment will be described in detail by taking an example in which the material of the rolling bearing outer ring 1 is JIS SUJ2.

ここでは、180℃で焼戻した場合の焼戻後の硬度(焼戻硬度)が強度の観点からHRC58以上(HV653以上)であり、寸法安定性の観点から残留オーステナイト量が12体積%以下であることを規格値として設定する。   Here, the hardness after tempering (tempering hardness) when tempering at 180 ° C. is HRC 58 or more (HV653 or more) from the viewpoint of strength, and the retained austenite amount is 12 vol% or less from the viewpoint of dimensional stability. Is set as a standard value.

図4は、熱処理の規格値を満足するための焼入温度と保持時間との関係を示したSUJ2材のTTA(Time Temperature Austinitization)線図である。図4において横軸は焼入温度(℃)、縦軸は保持時間(秒)を示している。また、領域Aは硬度規格を満足しない範囲であり、領域Bは残留オーステナイト量が規格を満足しない範囲であり、領域Cはいずれの熱処理品質規格をも満足する範囲である。図4を参照して、実施の形態1における高周波焼入方法のうち、冷却タイミング調節工程の熱処理条件の決定について説明する。   FIG. 4 is a TTA (Time Temperature Authentication) diagram of the SUJ2 material showing the relationship between the quenching temperature and the holding time for satisfying the standard value of the heat treatment. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the quenching temperature (° C.), and the vertical axis indicates the holding time (seconds). Further, the region A is a range that does not satisfy the hardness standard, the region B is a range in which the amount of retained austenite does not satisfy the standard, and the region C is a range that satisfies any heat treatment quality standard. With reference to FIG. 4, the determination of the heat treatment conditions of the cooling timing adjustment step in the induction hardening method in the first embodiment will be described.

実施の形態1における高周波焼入においては、まず、目標の熱処理条件(焼入における加熱温度および加熱時間の条件)を決定する必要がある。図4を参照して、SUJ2製の転がり軸受外輪の硬度は焼入温度と保持時間とが大きくなるにつれて規格を満たしやすくなる。これに対して、オーステナイト量は焼入温度と保持時間とが大きくなるにつれて規格を満たしにくくなる。熱処理の規格値(硬度規格および残留オーステナイト量の規格値)を満たすためには、比較的低温で長時間の条件設定の方が熱処理品質を制御しやすい。たとえば、1050℃の比較的高温での処理では、熱処理品質規格を確保するための保持時間は15秒以上であるが、17秒以上保持してしまうと規格を満たすことができない。これに対し、950℃の処理では、熱処理品質を確保するための保持時間は20秒以上であり、60秒までは規格を満たすことができる。一方、短時間での昇温が可能であるという高周波熱処理の利点を生かすためには、できるだけ高温、短時間での処理が望ましい。すなわち、図4を参照して、熱処理品質の制御の容易性と、熱処理の効率とのバランスを考慮しつつ、目標の熱処理条件を決定することができる。   In the induction hardening in the first embodiment, first, it is necessary to determine target heat treatment conditions (heating temperature and heating time conditions in quenching). Referring to FIG. 4, the hardness of the rolling bearing outer ring made of SUJ2 easily satisfies the standard as the quenching temperature and the holding time increase. On the other hand, the austenite amount becomes difficult to satisfy the standard as the quenching temperature and the holding time increase. In order to satisfy the heat treatment standard values (hardness standard and residual austenite content standard value), it is easier to control the heat treatment quality by setting conditions at a relatively low temperature for a long time. For example, in the treatment at a relatively high temperature of 1050 ° C., the holding time for ensuring the heat treatment quality standard is 15 seconds or longer, but if the holding time is 17 seconds or longer, the standard cannot be satisfied. On the other hand, in the treatment at 950 ° C., the holding time for ensuring the heat treatment quality is 20 seconds or more, and the standard can be satisfied up to 60 seconds. On the other hand, in order to take advantage of the high-frequency heat treatment that the temperature can be raised in a short time, it is desirable to perform the treatment at as high a temperature as possible for a short time. That is, referring to FIG. 4, the target heat treatment conditions can be determined in consideration of the balance between the ease of control of the heat treatment quality and the efficiency of the heat treatment.

なお、図4はSUJ2に関するTTA線図であるが、材料に応じたTTA線図を作成することができれば、その線図に応じて熱処理条件を決定すればよいので、本実施の形態1の高周波熱処理方法は材料の種類を問わず利用することができる。   Note that FIG. 4 is a TTA diagram related to SUJ2, but if a TTA diagram corresponding to the material can be created, the heat treatment conditions may be determined according to the diagram, so the high frequency according to the first embodiment is used. The heat treatment method can be used regardless of the type of material.

熱処理条件が決まると、図2を参照して、熱処理条件をパーソナルコンピュータなどの温度調節装置4に入力する。温度調節装置4は、第1放射温度計3と、加熱装置2とに接続されており、第1放射温度計3からの温度情報に基づき、PID(Proportional Integral Differential)制御により温度制御信号を加熱装置2に出力し、第1放射温度計3の測温部である外周面1Aの温度推移を制御することができる。なお、外周面1Aは、転がり軸受外輪1において磁束の侵入が最も多くなり、高周波加熱による温度上昇の最も大きい部位である。   When the heat treatment conditions are determined, referring to FIG. 2, the heat treatment conditions are input to a temperature control device 4 such as a personal computer. The temperature adjusting device 4 is connected to the first radiation thermometer 3 and the heating device 2, and based on the temperature information from the first radiation thermometer 3, heats the temperature control signal by PID (Proportional Integral Differential) control. It can output to the apparatus 2 and the temperature transition of 1 A of outer peripheral surfaces which are the temperature measurement parts of the 1st radiation thermometer 3 can be controlled. The outer peripheral surface 1A is the portion where the magnetic flux penetrates most in the rolling bearing outer ring 1 and the temperature rises most due to high frequency heating.

このとき同時に、第2放射温度計5の測温データをパーソナルコンピュータなどの冷却タイミング調節装置6に取り込み、その温度推移から加熱が十分であるかどうかを判断し、冷却タイミングを調節する。冷却タイミングの判断は、第2放射温度計5の測温部である内周面1Bの温度推移がTTA線図上で規格内におさまったかどうかで行なう。なお、内周面1Bは、転がり軸受外輪1において磁束の侵入が最も少なくなり、高周波加熱による温度上昇の最も小さい部位である。また、温度調節装置4と冷却タイミング調節装置6とを同一のパーソナルコンピュータで兼ねることもできる。   At the same time, the temperature measurement data of the second radiation thermometer 5 is taken into the cooling timing adjustment device 6 such as a personal computer, and it is determined whether or not the heating is sufficient from the temperature transition, and the cooling timing is adjusted. The determination of the cooling timing is performed based on whether or not the temperature transition of the inner peripheral surface 1B, which is the temperature measuring unit of the second radiation thermometer 5, falls within the specifications on the TTA diagram. In addition, the inner peripheral surface 1B is a portion where the penetration of the magnetic flux is the smallest in the rolling bearing outer ring 1 and the temperature rise due to the high frequency heating is the smallest. Further, the temperature adjusting device 4 and the cooling timing adjusting device 6 can be combined with the same personal computer.

TTA線図上で規格内におさまったかどうかという判断には、下記の式(1)および式(2)を用いることができるが、好ましくは被処理物の温度が刻一刻と変化することを考慮して式(1)を補正した式(3)および式(2)が用いられる。   The following formulas (1) and (2) can be used to determine whether or not the values are within the standard on the TTA diagram, but preferably the temperature of the workpiece changes every moment. Thus, Expression (3) and Expression (2) obtained by correcting Expression (1) are used.

ep=2(Dt)1/2・・・式(1)
ep=A×2(Dt)1/2・・・式(3)
D:鋼中の炭素の拡散定数、t:保持時間(秒)、A:補正係数
D=D0exp(−Q/RT)・・・式(2)
0:拡散定数のエントロピー項、Q:活性化エネルギー、R:気体定数、T:絶対温度(K)
ここで補正係数Aの値は、以下の式(4)から得られる値である。
D ep = 2 (Dt) 1/2 Formula (1)
D ep = A × 2 (Dt) 1/2 Formula (3)
D: diffusion constant of carbon in steel, t: retention time (seconds), A: correction coefficient D = D 0 exp (−Q / RT) (2)
D 0 : Entropy term of diffusion constant, Q: activation energy, R: gas constant, T: absolute temperature (K)
Here, the value of the correction coefficient A is a value obtained from the following equation (4).

erf(A)=1−0.1573C1/C2・・・式(4)
1:727℃のCの固溶度(SUJ2の場合:0.52)
2:任意の温度におけるCの固溶度
式(3)は、式(4)のC1の値が、C2になった場合の炭素の拡散長Depを計算する式である。C2の値は任意の温度における炭素の固溶度であり、これらの値は、実験的もしくは、熱力学の平衡計算により、あらかじめ求めることができる。冷却は、式(3)中の炭素の拡散長Depの値がある値(Dep *)に達した時に行なう。
erf (A) = 1−0.1573C 1 / C 2 Formula (4)
C 1 : Solid solubility of C at 727 ° C. (in the case of SUJ2: 0.52)
C 2 : Solid solubility of C at an arbitrary temperature Equation (3) is an equation for calculating the carbon diffusion length D ep when the value of C 1 in Equation (4) becomes C 2 . The value of C 2 is the solid solubility of carbon at an arbitrary temperature, and these values can be obtained in advance by experimental or thermodynamic equilibrium calculation. Cooling is performed when the value of the carbon diffusion length D ep in formula (3) reaches a certain value (D ep * ).

なお、第2放射温度計5の測温部は、必ずしも1箇所である必要はない。測温部を複数とすることにより、複数の部位での熱処理品質を確保することができる。   In addition, the temperature measuring part of the 2nd radiation thermometer 5 does not necessarily need to be one place. By using a plurality of temperature measuring units, it is possible to ensure heat treatment quality at a plurality of sites.

図5は、補正Depの値を温度推移から積算する方法を説明するための焼入温度と保持時間との関係を示す説明図である。図5の上段左のグラフにおいては横軸を時間t、縦軸を温度Tとして温度制御側(転がり軸受外輪1の外周面1A)および焼入制御側(転がり軸受外輪1の内周面1B)における温度推移が示されている。また、上段右の図は上段左のグラフの領域αの部分を拡大して示した図である。また、下段には補正Depの値を温度推移から積算するための計算式が示されている。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the quenching temperature and the holding time for explaining a method of integrating the correction D ep value from the temperature transition. In the upper left graph of FIG. 5, the horizontal axis is time t and the vertical axis is temperature T, on the temperature control side (outer peripheral surface 1A of the rolling bearing outer ring 1) and quenching control side (inner peripheral surface 1B of the rolling bearing outer ring 1). The temperature transition at is shown. The upper right diagram is an enlarged view of the area α of the upper left graph. Also, the lower part shows a calculation formula for integrating the value of the correction D ep from the temperature transition.

図5を参照して、被処理物が加熱されている間、冷却タイミングを決定するための測温部位(つまり第2放射温度計5の測温部位である内周面1B)の温度は刻一刻と変化するので、補正Dep(式(3)における補正されたDep、以下単にDepという)の値は図5に示すように、Dep1→Dep2→・・・→Depnと積算する必要がある。転がり軸受外輪1の昇温が開始されると、焼入制御側(内周面1B側)は、磁束の進入が温度制御側(外周面1A側)より少ないので、温度制御側に比べて遅れて温度が上昇する。通常、温度が727℃を越えると、鉄のオーステナイト化が始まるが、昇温速度が速いと鉄の加熱変態温度は変化する。そのため、拡散長を計算するための温度は、昇温速度によって変化させなくてはならない。 Referring to FIG. 5, while the workpiece is heated, the temperature of the temperature measurement part for determining the cooling timing (that is, the inner peripheral surface 1B which is the temperature measurement part of the second radiation thermometer 5) is since changes from moment, the value of the correction D ep (D corrected in equation (3) ep, hereinafter simply referred to D ep), as shown in FIG. 5, and D ep1 → D ep2 → ··· → D epn It is necessary to add up. When the temperature rise of the rolling bearing outer ring 1 is started, the quenching control side (inner peripheral surface 1B side) is delayed as compared with the temperature control side because the magnetic flux enters less than the temperature control side (outer peripheral surface 1A side). Temperature rises. Usually, when the temperature exceeds 727 ° C., the austenitization of iron starts, but when the rate of temperature rise is fast, the heating transformation temperature of iron changes. Therefore, the temperature for calculating the diffusion length must be changed according to the rate of temperature increase.

昇温速度は、電源の能力、コイルと被処理物の形状などによって異なるので、装置と被処理物の種類によって、拡散長を計算するための温度は適宜変更されることが好ましい。焼入制御側の温度が加熱変態温度を越えたところから、図中の式によって拡散長Depを計算する。任意の時間におけるDepnがDep *を越えると、ただちに焼入を開始する。Dep *の値は、所定の熱処理品質を維持できる範囲で、できるだけ小さな値である方が、熱処理時間低減という観点からは望ましい。しかし、品質を安定させる観点からは、ある程度安全をみた設定値とするのが望ましい。 Since the rate of temperature increase varies depending on the power supply capacity, the shape of the coil and the object to be processed, it is preferable that the temperature for calculating the diffusion length is appropriately changed depending on the type of the apparatus and the object to be processed. When the temperature on the quenching control side exceeds the heating transformation temperature, the diffusion length D ep is calculated by the equation in the figure. As soon as D epn at any time exceeds D ep * , quenching is started. The value of D ep * is preferably as small as possible within a range in which a predetermined heat treatment quality can be maintained from the viewpoint of reducing the heat treatment time. However, from the viewpoint of stabilizing the quality, it is desirable to set a set value with some safety.

図6は、Dep *の値に対する硬度と処理時間との変化を示す図である。図6は、最高到達温度を900℃、降温速度を0℃/秒とし、焼入後に焼戻を180℃で120分行なった場合の結果を示している。図6において、横軸はDep *の値(mm)、縦軸は硬度(HV)および処理時間(秒)を示している。また、図中の黒丸は硬度、白丸は処理時間を示している。 FIG. 6 is a diagram showing changes in hardness and processing time with respect to the value of D ep * . FIG. 6 shows the results when the maximum temperature reached is 900 ° C., the cooling rate is 0 ° C./second, and tempering is performed at 180 ° C. for 120 minutes after quenching. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the value of D ep * (mm), and the vertical axis indicates the hardness (HV) and the processing time (seconds). In the figure, black circles indicate hardness and white circles indicate processing time.

図6を参照して、処理時間は、Dep *を大きく設定するほど、必要な拡散長が長くなるため増加することが分かる。また硬度は、Dep *の値を大きく設定するほど、処理時間が増加するので、高くなっていくことが分かる。ただし、硬度は、加熱が長すぎると飽和する領域が存在し、Dep *が約0.015mmで最高硬さに達していた。したがって、Dep *の値は0.015mm以下が望ましい考えられる。つまり、本実施の形態の場合、たとえばDep *の値を0.015mmとし、上述のように積算されたDepnが0.015mmとなった時点で、冷却タイミング調節装置6から冷却開始信号が冷却液噴射装置7に向けて出力され、これに基づいて冷却液噴射装置7が転がり軸受外輪1をA点以上の温度からM点以下の温度に冷却することにより、転がり軸受外輪1を焼入硬化することができる。 Referring to FIG. 6, it can be seen that the processing time increases as D ep * is set larger, because the required diffusion length becomes longer. It can also be seen that the hardness increases as the processing time increases as the value of D ep * is set larger. However, the hardness had a region saturated when the heating was too long, and reached the maximum hardness with D ep * of about 0.015 mm. Accordingly, it is considered that the value of D ep * is preferably 0.015 mm or less. That is, in the case of the present embodiment, for example, the value of D ep * is set to 0.015 mm, and when the integrated D epn becomes 0.015 mm as described above, a cooling start signal is sent from the cooling timing adjustment device 6. Output to the coolant injection device 7, and based on this, the coolant injection device 7 cools the rolling bearing outer ring 1 from a temperature of A 1 point or more to a temperature of M S point or less, thereby the rolling bearing outer ring 1. It can be hardened by hardening.

なお、A点とは鋼を加熱した場合に、鋼の組織がフェライトからオーステナイトに変態を開始する温度に相当する点をいう。また、M点とはオーステナイト化した鋼が冷却される際に、マルテンサイト化を開始する温度に相当する点をいう。 Note that the point A when heated steel refers to a point that the structure of the steel corresponds to the temperature to start the transformation from ferrite to austenite. Further, the M S point when the steel was austenitized is cooled, it refers to a point corresponding to a temperature to initiate the martensite.

次に、実施の形態1の変形例について説明する。実施の形態1の変形例における高周波熱処理方法、高周波熱処理設備および高周波熱処理品は基本的に上述した実施の形態1と同様の構成を有している。しかし、冷却タイミングの判断において転がり軸受外輪1の内周面1Bの温度推移がTTA線図上で規格内におさまったどうかの判断に下記の式(5)および式(2)を用いる点で異なっている。以下、転がり軸受外輪1の内周面1Bの温度推移がTTA線図上で規格内におさまったどうかの判断を、式(5)および式(2)を用いて行なう方法について説明する。   Next, a modification of the first embodiment will be described. The high-frequency heat treatment method, high-frequency heat treatment facility, and high-frequency heat treatment product in the modification of the first embodiment basically have the same configuration as that of the first embodiment described above. However, the difference is that the following equations (5) and (2) are used to determine whether the temperature transition of the inner peripheral surface 1B of the rolling bearing outer ring 1 is within the standard on the TTA diagram in the determination of the cooling timing. ing. Hereinafter, a method for determining whether or not the temperature transition of the inner peripheral surface 1B of the rolling bearing outer ring 1 has fallen within the standard on the TTA diagram will be described using Equation (5) and Equation (2).

∂C/(∂t)=D∂2C/(∂x2)・・・式(5)
D:鋼中の炭素の拡散定数、C:炭素濃度(質量%)、t:時間(秒)、x:距離
D=D0exp(−Q/RT)・・・式(2)
0:拡散定数のエントロピー項、Q:活性化エネルギー、R:気体定数、T:絶対温度(K)
ここで、式(5)を差分方程式で表すと、以下の式になる。
∂C / (∂t) = D∂ 2 C / (∂x 2 ) (5)
D: carbon diffusion constant in steel, C: carbon concentration (mass%), t: time (seconds), x: distance D = D 0 exp (−Q / RT) (2)
D 0 : Entropy term of diffusion constant, Q: activation energy, R: gas constant, T: absolute temperature (K)
Here, when Expression (5) is expressed by a difference equation, the following expression is obtained.

m,n+1=rCm+1,n+(1−2r)Cm,n+rCm-1,n・・・式(6)
r=D×Δt/(Δx)2・・・式(7)
冷却タイミングは、式(6)をある境界条件で解き、材料中の炭素の固溶状態が所定の条件を満たしているかどうかで決定する。ここで、境界条件は、たとえば加熱中の転がり軸受外輪1を構成する鋼中における鉄炭化物(セメンタイト;FeC)と素地との界面において、ある温度での炭素固溶濃度が当該温度での炭素の固溶度に等しくなっているとの仮定の下に与えることができる。
C m, n + 1 = rC m + 1, n + (1-2r) C m, n + rC m-1, n (6)
r = D × Δt / (Δx) 2 Formula (7)
The cooling timing is determined by solving equation (6) under a certain boundary condition and determining whether the solid solution state of carbon in the material satisfies a predetermined condition. Here, the boundary condition is, for example, that the solid solution concentration of carbon at a certain temperature at the interface between the iron carbide (cementite; Fe 3 C) and the base material in the steel constituting the rolling bearing outer ring 1 during heating is It can be given under the assumption that it is equal to the solid solubility of carbon.

図7は、加熱中の被処理物の温度推移を示す図である。また、図8〜図10は、炭素の固溶開始からの各時間T(0.4秒後、0.8秒後、1.2秒後)における、2つのFeC間の各位置における炭素分布(固溶炭素濃度(質量%)の分布)を示す図である。図7において、横軸は時間(秒)、縦軸は温度(℃)を示している。また、図8〜図10において、横軸は基準となる境界点からの距離(位置)(mm)、縦軸は炭素濃度(質量%)を示している。この炭素の固溶状態の計算においては、2つのFeC間の距離を0.012mmとし、境界点(FeCと素地との界面)における固溶炭素量(炭素濃度(質量%)の値)をSUJ2の固溶度曲線から得られる値(熱力学平衡計算ソフトで計算)とした。この固溶度曲線の式(固溶度の式)は、実験的もしくは熱力学平衡計算によって、材料別にあらかじめ求めておくことができる。 FIG. 7 is a diagram illustrating a temperature transition of the object to be processed during heating. FIGS. 8 to 10 show the positions at the positions between the two Fe 3 C at the respective times T (after 0.4 seconds, after 0.8 seconds and after 1.2 seconds) from the start of the solid solution of carbon. It is a figure which shows carbon distribution (distribution of solid solution carbon concentration (mass%)). In FIG. 7, the horizontal axis represents time (seconds) and the vertical axis represents temperature (° C.). 8 to 10, the horizontal axis indicates the distance (position) (mm) from the reference boundary point, and the vertical axis indicates the carbon concentration (mass%). In the calculation of the solid solution state of carbon, the distance between the two Fe 3 Cs is set to 0.012 mm, and the amount of solid solution carbon (carbon concentration (mass%)) at the boundary point (the interface between Fe 3 C and the substrate) is calculated. Value) was a value (calculated with thermodynamic equilibrium calculation software) obtained from the solid solubility curve of SUJ2. This solid solubility curve equation (solid solubility equation) can be obtained in advance for each material by experimental or thermodynamic equilibrium calculation.

図7〜図10を参照して、たとえば図7に示すように転がり軸受外輪1が加熱された場合、固溶炭素濃度の分布は、図8〜図10に示すように中央位置(2つのFeC間の距離を0.012mmとした場合には0.006mmの位置)において固溶炭素濃度が最も低くなっており、時間が経過するにつれて固溶炭素濃度が全体として増加するとともに、中央位置と両端(FeCと素地との界面)との差が小さくなる傾向にある。 Referring to FIGS. 7 to 10, for example, when the rolling bearing outer ring 1 is heated as shown in FIG. 7, the distribution of the solute carbon concentration is as shown in FIGS. When the distance between 3 C is 0.012 mm, the solid solution carbon concentration is lowest at the position of 0.006 mm), and as the time passes, the solid solution carbon concentration increases as a whole, and the central position And the difference between both ends (the interface between Fe 3 C and the substrate) tends to be small.

冷却タイミング調節工程36における冷却開始信号は、たとえば転がり軸受外輪1の内周面1Bが上述の焼入条件である固溶炭素濃度の条件を上記中央位置において満たした時点で出力することができる。また2つの境界点間の距離(炭化物間距離)は、被処理物の焼入前の組織や材料の違いによって適宜変更することができる。   The cooling start signal in the cooling timing adjustment step 36 can be output when, for example, the inner peripheral surface 1B of the rolling bearing outer ring 1 satisfies the solid solution carbon concentration condition, which is the quenching condition, at the central position. Further, the distance between the two boundary points (the distance between carbides) can be appropriately changed depending on the difference in structure and material before quenching of the workpiece.

つまり本変形例の冷却タイミングの決定はたとえば以下のように行なわれる。まず焼入制御側の温度を第2放射温度計5により測定し(ステップA)、その測定された温度から境界部の炭素量を計算する(ステップB)。境界部の炭素量の値を式(6)の境界条件に与えて式(6)を計算する(ステップC)。以上の工程により、図8〜図10に示すような固溶炭素濃度の分布を計算することができる(ステップD)。得られた固溶炭素濃度の分布から、固溶炭素濃度の分布の中央位置における炭素濃度が所定の炭素濃度(たとえば0.6〜0.8質量%)になったかどうかの確認を行なう(ステップE)。もし中央位置における炭素濃度が所定の炭素濃度に達していたら冷却を開始し(ステップF)、達していなければ冷却は開始されずに加熱が継続されて再度ステップAに戻る。   That is, the determination of the cooling timing of this modification is performed as follows, for example. First, the temperature on the quenching control side is measured by the second radiation thermometer 5 (step A), and the carbon content at the boundary is calculated from the measured temperature (step B). Formula (6) is calculated by giving the value of the carbon amount at the boundary to the boundary condition of Formula (6) (Step C). Through the above steps, the solid solution carbon concentration distribution as shown in FIGS. 8 to 10 can be calculated (step D). From the obtained solute carbon concentration distribution, it is confirmed whether or not the carbon concentration at the center position of the solute carbon concentration distribution has reached a predetermined carbon concentration (for example, 0.6 to 0.8 mass%) (step). E). If the carbon concentration at the central position has reached a predetermined carbon concentration, cooling is started (step F). If not, cooling is not started and heating is continued and the process returns to step A again.

また、上記ステップCにおける式(6)は以下のように差分法により解くことができる。まず図8〜図10の炭素分布の両端における炭素濃度は、炭化物素地界面の炭素濃度である。したがって、この位置からある濃度(炭素の固溶度)で炭素が素地へ供給される。   Further, the equation (6) in the step C can be solved by the difference method as follows. First, the carbon concentration at both ends of the carbon distribution in FIGS. 8 to 10 is the carbon concentration at the carbide substrate interface. Accordingly, carbon is supplied from this position to the substrate at a certain concentration (carbon solid solubility).

たとえば図8〜図10のように、隣り合うFeCの間に区切りを5点とると(境界点を入れると7点)、5個の連立方程式が得られるが、未知数は、C0,n、C1,n、C2,n、C3,n、C4,n、C5,n、C6,nの7つになる。このうちC0,nとC6,nとは炭化物と素地との界面の位置となるため、固溶度の式から炭素濃度の値を与えることができる。これにより、連立方程式は5個で、未知数が5個となるため、C1,n、C2,n、C3,n、C4,n、C5,nの値を求めることができる。 For example, as shown in FIGS. 8 to 10, if 5 points are separated between adjacent Fe 3 Cs (7 points if boundary points are included), 5 simultaneous equations can be obtained . n , C 1, n , C 2, n , C 3, n , C 4, n , C 5, n , C 6, n . Among these, C 0, n and C 6, n are the positions of the interface between the carbide and the substrate, and therefore the value of the carbon concentration can be given from the solid solubility equation. As a result, there are five simultaneous equations and five unknowns, so the values of C 1, n , C 2, n , C 3, n , C 4, n , C 5, n can be obtained.

なお、上記固溶炭素濃度の計算を、焼入制御側だけでなく、温度制御側でも行なうことにより、温度制御側の炭素の固溶状態から、温度制御側の残留オーステナイト量を推測することができる。   In addition, by calculating the solid solution carbon concentration not only on the quenching control side but also on the temperature control side, the amount of retained austenite on the temperature control side can be estimated from the solid solution state of carbon on the temperature control side. it can.

図11は、本変形例の方法で焼入を実施した場合の、温度制御側および焼入制御側における固溶炭素濃度の分布を示す図である。図11において、横軸は基準となる境界点からの距離(位置)(mm)、縦軸は炭素濃度(質量%)を示している。このデータは、焼入温度(加熱温度)を950℃で一定とし、焼入温度までの昇温速度を300℃/秒とし、炭化物間距離を0.012mmとし、冷却開始の条件を炭素濃度の中央位置での値を0.6質量%とした場合のものである。図11から、固溶炭素濃度の値は、焼入制御側よりも温度制御側のほうが全体的に高くなっていることが分かる。これは、転がり軸受外輪1において、加熱装置2に含まれる誘導コイルに近い温度制御側の温度が、焼入制御側よりも高くなるためである。   FIG. 11 is a diagram showing a distribution of solute carbon concentrations on the temperature control side and the quench control side when quenching is performed by the method of the present modification. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the distance (position) (mm) from the reference boundary point, and the vertical axis indicates the carbon concentration (mass%). This data shows that the quenching temperature (heating temperature) is constant at 950 ° C., the rate of temperature rise to the quenching temperature is 300 ° C./second, the distance between carbides is 0.012 mm, and the cooling start condition is the carbon concentration. The value at the center position is 0.6% by mass. From FIG. 11, it can be seen that the value of the solute carbon concentration is generally higher on the temperature control side than on the quenching control side. This is because in the rolling bearing outer ring 1, the temperature on the temperature control side close to the induction coil included in the heating device 2 is higher than that on the quenching control side.

さらに、上述固溶炭素濃度の計算の開始温度、すなわち炭素の素地への固溶の開始温度は、昇温速度を考慮して決定することが好ましい。以下、その決定方法について説明する。   Furthermore, it is preferable to determine the temperature for starting the calculation of the solid solution carbon concentration, that is, the temperature for starting the solid solution of carbon in the substrate, in consideration of the rate of temperature increase. Hereinafter, the determination method will be described.

鋼が平衡状態を保ちつつ727℃(A点温度)以上に加熱されると、オーステナイト化が始まり、これに伴って炭素の固溶が始まる。しかし、昇温速度が速い場合、A点温度は昇温速度に影響されて変化し、AC1点(加熱変態点)温度においてオーステナイト化を開始する。したがって、上記計算の開始温度は、昇温速度を考慮して変化させることが好ましい。 When the steel is heated to 727 ° C. (A 1 point temperature) or more while maintaining an equilibrium state, austenitization starts, and along with this, carbon solid solution starts. However, if the heating rate is high, A 1 point temperature changes are affecting the heating rate, C1 point A (heating transformation point) to start the austenitizing at temperatures. Therefore, it is preferable to change the starting temperature of the calculation in consideration of the rate of temperature increase.

図12は、炭素含有量1質量%の鋼(JIS SUJ2)における昇温速度による加熱変態点の変化を示す図である。図12において、横軸は昇温速度(℃/秒)、縦軸は加熱変態点AC1(℃)を示している。図12を参照して、昇温速度が変化すると、加熱変態点AC1は、727℃から950℃まで変化することが分かる。よって、被処理物の組成における昇温速度の変化に対する加熱変態点AC1の変化を予め調べておき、被処理物の加熱時における昇温速度から加熱変態点AC1を求めて、その加熱変態点AC1に基づいて上記固溶炭素濃度の計算開始温度(炭素の固溶開始温度)を決定することができる。 FIG. 12 is a diagram showing the change in the heating transformation point depending on the heating rate in steel (JIS SUJ2) having a carbon content of 1 mass%. In FIG. 12, the horizontal axis represents the rate of temperature increase (° C./second), and the vertical axis represents the heating transformation point A C1 (° C.). Referring to FIG. 12, it can be seen that the heating transformation point A C1 changes from 727 ° C. to 950 ° C. when the temperature rising rate changes. Therefore, the change in the heating transformation point A C1 with respect to the change in the heating rate in the composition of the object to be processed is examined in advance, the heating transformation point A C1 is obtained from the heating rate during the heating of the object to be processed, and the heating transformation is performed. Based on the point AC1 , the calculation start temperature (carbon solution start temperature) of the solid solution carbon concentration can be determined.

図13は、昇温速度を考慮して固溶炭素濃度の計算開始温度を決定する方法を説明するための図である。図13において、横軸は時間、縦軸は温度を示している。図13中には、温度制御側(図2の転がり軸受外輪1の外周面1A)の温度推移と焼入制御側(図2の転がり軸受外輪1の内周面1B)の温度推移と加熱変態点AC1とが示されている。 FIG. 13 is a diagram for explaining a method of determining the calculation start temperature of the solute carbon concentration in consideration of the rate of temperature rise. In FIG. 13, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates temperature. In FIG. 13, the temperature transition on the temperature control side (the outer peripheral surface 1A of the rolling bearing outer ring 1 in FIG. 2), the temperature transition on the quenching control side (the inner peripheral surface 1B of the rolling bearing outer ring 1 in FIG. 2), and the heating transformation. Point A C1 is shown.

図13を参照して、加熱初期においては、温度制御側での加熱が急速に行なわれるため、焼入制御側の昇温速度も速くなり、加熱変態点は高くなる。温度制御側の温度が所定の設定温度に近づくと、温度調節装置4により昇温速度が緩やかになるように加熱が制御される。そのため、焼入制御側の昇温速度も緩やかになり、加熱変態点AC1が低下していく。そして、時間が経過すると、加熱変態点AC1は、焼入制御側の温度推移と交わる。この交点がオーステナイト化の開始温度を示していることになるため、この交点の温度(つまりオーステナイト化の開始温度)から上記固溶炭素濃度の計算を開始することができる。 Referring to FIG. 13, in the initial stage of heating, heating on the temperature control side is rapidly performed, so that the rate of temperature increase on the quenching control side also increases and the heating transformation point increases. When the temperature on the temperature control side approaches a predetermined set temperature, heating is controlled by the temperature adjustment device 4 so that the rate of temperature increase becomes gentle. Therefore, the rate of temperature increase on the quenching control side also becomes gentle, and the heating transformation point A C1 decreases. When the time elapses, the heating transformation point A C1 intersects the temperature transition of the quenching control side. Since this intersection point indicates the start temperature of austenitization, the calculation of the solute carbon concentration can be started from the temperature of this intersection point (that is, the start temperature of austenitization).

そして、図8〜図10を用いて説明したように、固溶炭素濃度の分布の中央位置における炭素濃度が所定の炭素濃度(たとえば0.6〜0.8質量%)を越えた時点で、ただちに冷却を開始して、被処理物(転がり軸受外輪1)を焼入硬化することができる。   And as demonstrated using FIGS. 8-10, when the carbon concentration in the center position of distribution of solute carbon concentration exceeds predetermined carbon concentration (for example, 0.6-0.8 mass%), Immediately after cooling, the workpiece (rolling bearing outer ring 1) can be hardened by hardening.

(実施の形態2)
図14は、本発明の一実施の形態である実施の形態2における高周波焼入設備の構成の概略を示す図である。また、図15は、本発明の一実施の形態である実施の形態2における高周波焼入方法の概略を示す図である。図14および図15を参照して、実施の形態2における高周波焼入設備および高周波焼入方法について説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 14 is a diagram showing an outline of the configuration of the induction hardening equipment in the second embodiment which is an embodiment of the present invention. FIG. 15 is a diagram showing an outline of the induction hardening method in the second embodiment which is one embodiment of the present invention. With reference to FIG. 14 and FIG. 15, the induction hardening equipment and the induction hardening method in Embodiment 2 will be described.

図14を参照して、実施の形態2における高周波焼入設備92は、基本的には実施の形態1における高周波焼入設備91と同様の構成を有している。しかし、実施の形態2における高周波焼入設備92は、加熱装置2、温度調節装置4および冷却タイミング調節装置6に接続され、電源出力の推移データと、冷却タイミングデータとをプロセスデータとして記憶する記憶装置70を備えている点において、実施の形態1の高周波焼入設備91とは異なっている。   Referring to FIG. 14, induction hardening equipment 92 in the second embodiment basically has the same configuration as induction hardening equipment 91 in the first embodiment. However, the induction hardening equipment 92 according to the second embodiment is connected to the heating device 2, the temperature adjustment device 4, and the cooling timing adjustment device 6, and stores the transition data of the power output and the cooling timing data as process data. In the point provided with the apparatus 70, it differs from the induction hardening equipment 91 of Embodiment 1. FIG.

また、図15を参照して、実施の形態2における高周波焼入方法は高周波加熱により被処理物(たとえば転がり軸受外輪1)を加熱して焼入硬化する高周波熱処理方法であって、データ取得工程と、記憶工程と、確認工程と、量産工程とを備えている。   Referring to FIG. 15, the induction hardening method according to the second embodiment is an induction heat treatment method in which an object to be treated (for example, the rolling bearing outer ring 1) is quenched and hardened by induction heating, and includes a data acquisition step. And a storage process, a confirmation process, and a mass production process.

データ取得工程では、転がり軸受外輪1のサンプルが加熱されて焼入硬化されることによりプロセスデータが取得される。記憶工程では、データ取得工程において転がり軸受外輪1のサンプルを加熱するために高周波加熱用の電源から誘導コイルに出力された電源出力の推移データと、転がり軸受外輪1のサンプルの冷却タイミングを特定するための冷却タイミングデータとがプロセスデータとして記憶される。   In the data acquisition step, the process data is acquired by heating and hardening the sample of the rolling bearing outer ring 1. In the storing step, the transition data of the power output output from the power source for high frequency heating to the induction coil to heat the sample of the rolling bearing outer ring 1 in the data acquisition step and the cooling timing of the sample of the rolling bearing outer ring 1 are specified. Cooling timing data is stored as process data.

確認工程では、データ取得工程において焼入硬化された転がり軸受外輪1の材質データに基づき、電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータの妥当性が確認される。すなわち、たとえば、データ取得工程における被処理物の温度推移のデータを記憶し、記憶された温度推移データが分析されることで、外乱の影響の有無が判定され、記憶工程において記憶されたプロセスデータである電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータの妥当性が確認される。なお、実際に熱処理された転がり軸受外輪1のサンプルの材質データを実験により実際に取得し、電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータの妥当性が確認されてもよい。   In the confirmation step, the validity of the transition data of the power output and the cooling timing data is confirmed based on the material data of the rolling bearing outer ring 1 that has been quenched and hardened in the data acquisition step. That is, for example, the temperature transition data of the object to be processed in the data acquisition process is stored, and the stored temperature transition data is analyzed to determine whether there is an influence of disturbance, and the process data stored in the storage process The validity of the power output transition data and the cooling timing data is confirmed. In addition, the material data of the sample of the rolling bearing outer ring 1 that has been actually heat-treated may be actually obtained by experiment, and the validity of the transition data of the power output and the cooling timing data may be confirmed.

ここで、転がり軸受外輪1の測温において、外乱の影響があった場合、温度推移データに異常な値が記録されるため、記憶された温度推移データから外乱の有無は判断可能である。たとえば、温度推移データに不連続な領域が存在する場合、外乱があったものと判断することができる。また、より正確な判断を行なうためには、同一の部位の温度を測定する接触式または非接触式の温度計を設け、双方のデータの整合性により外乱の有無を判断することもできる。具体的判断の手法としては、たとえば双方のデータから温度差が5%以上となった場合に外乱有りと判断することができる。また、外乱の判断は作業者が温度推移データを確認して行なうことができるが、自動化された他の装置により行なうこともできる。具体的にはたとえば記憶された温度推移データの温度推移の微分値が1000℃/秒以上または−1000℃/秒以下となった場合に外乱有りと判断する方法や、前述のように同一の部位の温度を測定する温度計を設け、両者のデータに5%以上の差が生じた場合に外乱有りと判断するような手段が挙げられる。   Here, in the temperature measurement of the rolling bearing outer ring 1, when there is an influence of disturbance, an abnormal value is recorded in the temperature transition data. Therefore, it is possible to determine the presence or absence of the disturbance from the stored temperature transition data. For example, when there is a discontinuous region in the temperature transition data, it can be determined that there is a disturbance. In order to make a more accurate determination, a contact-type or non-contact-type thermometer that measures the temperature of the same part can be provided, and the presence or absence of disturbance can be determined based on the consistency of both data. As a specific determination method, for example, when the temperature difference is 5% or more from both data, it can be determined that there is a disturbance. The determination of the disturbance can be made by an operator confirming the temperature transition data, but can also be made by another automated device. Specifically, for example, when the differential value of the temperature transition of the stored temperature transition data is 1000 ° C./second or more or −1000 ° C./second or less, there is a method of determining that there is a disturbance, or the same part as described above. There is a means for providing a thermometer for measuring the temperature of the above and determining that there is a disturbance when a difference of 5% or more occurs between the data of the two.

量産工程では、記憶工程で記憶され、かつ確認工程で妥当性が確認された電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータに従って転がり軸受外輪1の高周波焼入が行なわれる。そして、データ取得工程における焼入硬化は、本発明の高周波熱処理方法、たとえば実施の形態1の高周波焼入方法により実施される。   In the mass production process, induction hardening of the rolling bearing outer ring 1 is performed in accordance with the transition data and cooling timing data of the power output stored in the storage process and validated in the confirmation process. The quench hardening in the data acquisition process is performed by the induction heat treatment method of the present invention, for example, the induction hardening method of the first embodiment.

実施の形態2における高周波焼入方法により被処理物としての転がり軸受外輪1を焼入硬化することにより、温度制御が可能となり、熱処理の条件出しが容易となるだけでなく、プロセスデータへの外乱の影響が一層抑制され、被処理物(転がり軸受外輪1)の品質が安定する。   By hardening and hardening the rolling bearing outer ring 1 as an object to be processed by the induction hardening method according to the second embodiment, temperature control becomes possible and not only heat treatment conditions can be easily determined, but also disturbance to process data. Is further suppressed, and the quality of the workpiece (rolling bearing outer ring 1) is stabilized.

そして、実施の形態2における高周波焼入方法により焼入硬化された実施の形態2における高周波焼入品としての転がり軸受外輪1は、低価格化され、かつ一層品質の安定した高周波焼入品となっている。   Then, the rolling bearing outer ring 1 as the induction hardened product in the second embodiment, which has been hardened by the induction hardening method in the second embodiment, can be reduced in price and further can be induction hardened with a more stable quality. It has become.

次に、実施の形態2における高周波焼入の詳細について説明する。図16は、実施の形態2に係る高周波焼入の各工程におけるデータおよび指令の流れを示す図である。図16において、データ取得工程におけるデータの流れは実線矢印、記憶工程におけるデータの流れは破線矢印、確認工程におけるデータの流れは二重破線矢印、量産工程におけるデータの流れは二重実線矢印で表示されている。図16を参照して、実施の形態2に係る高周波焼入の各工程におけるデータの流れを説明する。   Next, details of induction hardening in the second embodiment will be described. FIG. 16 is a diagram showing the flow of data and commands in each step of induction hardening according to the second embodiment. In FIG. 16, the data flow in the data acquisition process is indicated by solid arrows, the data flow in the storage process is indicated by broken arrows, the data flow in the confirmation process is indicated by double broken arrows, and the data flow in the mass production process is indicated by double solid arrows. Has been. With reference to FIG. 16, the data flow in each step of induction hardening according to the second embodiment will be described.

図16を参照して、データ取得工程においては、温度制御用測温装置(第1放射温度計3)により測定された被処理物としての転がり軸受外輪1のサンプルの温度データは温度調節装置4に送られる。温度調節装置4においては転がり軸受外輪1の目標加熱温度および取得した転がり軸受外輪1のサンプルの温度データから必要な電源出力を判断し、加熱装置2の電源に電源出力を指令する。指令を受けた電源は加熱装置2の誘導コイルに電力を出力し、転がり軸受外輪1のサンプルは目的の温度に加熱される。   Referring to FIG. 16, in the data acquisition process, the temperature data of the sample of the rolling bearing outer ring 1 as the object to be processed measured by the temperature control temperature measuring device (first radiation thermometer 3) is the temperature adjusting device 4. Sent to. In the temperature control device 4, the necessary power output is determined from the target heating temperature of the rolling bearing outer ring 1 and the obtained temperature data of the sample of the rolling bearing outer ring 1, and the power supply output is commanded to the power supply of the heating device 2. The power supply that has received the command outputs power to the induction coil of the heating device 2, and the sample of the rolling bearing outer ring 1 is heated to a target temperature.

一方、焼入用測温装置(第2放射温度計5)により測定された転がり軸受外輪1のサンプルの温度データは冷却タイミング調節装置6に送られる。冷却タイミング調節装置6においては取得した転がり軸受外輪1のサンプルの温度および加熱時間から冷却タイミングを判断し、冷却開始を冷却液噴射装置7などの冷却装置に指令する。これにより、転がり軸受外輪1のサンプルは急冷され、焼入硬化される。このとき、このデータ取得工程は温度制御により実施されるため、転がり軸受外輪1のサンプルの加熱履歴は明確である。そのため、温度データが正確である限り適切な熱処理が行なわれており、目的の品質を有する転がり軸受外輪1が得られている。その結果、被処理物の品質を確認しながら熱処理の条件出しが行なわれる必要がなく、条件出しが容易に行なわれる。また、被処理物の表面には、安定化層が形成されているため、放射温度計による測温の精度は高くなっている。   On the other hand, the temperature data of the sample of the rolling bearing outer ring 1 measured by the quenching temperature measuring device (second radiation thermometer 5) is sent to the cooling timing adjusting device 6. The cooling timing adjusting device 6 determines the cooling timing from the acquired temperature and heating time of the sample of the rolling bearing outer ring 1 and commands the cooling device such as the coolant injection device 7 to start cooling. Thereby, the sample of the rolling bearing outer ring 1 is quenched and hardened by hardening. At this time, since this data acquisition process is performed by temperature control, the heating history of the sample of the rolling bearing outer ring 1 is clear. Therefore, as long as the temperature data is accurate, appropriate heat treatment is performed, and the rolling bearing outer ring 1 having the desired quality is obtained. As a result, it is not necessary to determine the conditions for the heat treatment while checking the quality of the object to be processed, and the conditions can be determined easily. Further, since a stabilization layer is formed on the surface of the object to be processed, the accuracy of temperature measurement by the radiation thermometer is high.

記憶工程においては、データ取得工程において温度調節装置4および冷却タイミング調節装置6が取得した温度データが温度推移データとして記憶装置70に記憶される。また、加熱装置2の電源が誘導コイルに出力した電源出力が電源出力の推移データとして記憶装置70に記憶される。さらに、冷却タイミング調節装置6が冷却液噴射装置7などの冷却装置に出力した冷却開始指令のタイミングが冷却タイミングデータとして記憶装置70に記憶される。ここで、冷却タイミングはたとえば加熱開始からの時間として記憶される。   In the storage step, the temperature data acquired by the temperature adjustment device 4 and the cooling timing adjustment device 6 in the data acquisition step is stored in the storage device 70 as temperature transition data. Moreover, the power supply output which the power supply of the heating apparatus 2 output to the induction coil is memorize | stored in the memory | storage device 70 as transition data of a power supply output. Further, the timing of the cooling start command output from the cooling timing adjusting device 6 to the cooling device such as the coolant injection device 7 is stored in the storage device 70 as cooling timing data. Here, the cooling timing is stored as the time from the start of heating, for example.

確認工程においては、たとえば第1放射温度計3および第2放射温度計5と同一部位を測定可能な温度計がそれぞれ設けられ、当該部位が測温される。この測温データと、第1放射温度計3および第2放射温度計5により測定されて記憶装置70に記憶された温度推移データとが比較されることにより、外乱の有無が判断される。   In the confirmation step, for example, a thermometer capable of measuring the same part as the first radiation thermometer 3 and the second radiation thermometer 5 is provided, and the part is temperature-measured. By comparing this temperature measurement data with the temperature transition data measured by the first radiation thermometer 3 and the second radiation thermometer 5 and stored in the storage device 70, the presence or absence of disturbance is determined.

量産工程においては、記憶工程で記憶され、かつ確認工程で妥当性が確認された電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータに基づき、転がり軸受外輪1が加熱されて焼入が行なわれる。このとき、この量産工程は外乱のおそれのある第1放射温度計3および第2放射温度計5からのリアルタイムの温度データに基づいて実施されるのではなく、妥当性が確認された電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータに基づいて電力制御により実施される。そのため、安定した品質の転がり軸受外輪1が得られる。   In the mass production process, the rolling bearing outer ring 1 is heated and hardened based on the power output transition data and the cooling timing data that are stored in the storage process and validated in the confirmation process. At this time, this mass production process is not carried out based on the real-time temperature data from the first radiation thermometer 3 and the second radiation thermometer 5 that may cause disturbance, but the validity of the power supply output whose validity has been confirmed. It is implemented by power control based on the transition data and the cooling timing data. Therefore, the rolling bearing outer ring 1 having stable quality can be obtained.

なお、記憶装置70は、独立の装置として設置されてもよいが、たとえばハードディスクなどの記憶部を有するパーソナルコンピュータにより、温度調節装置4、冷却タイミング調節装置6などの装置を兼用して設置されてもよい。また、本実施の形態の高周波焼入方法の各工程は、たとえば制御装置としてパーソナルコンピュータを用い、各工程に対応した単数または複数のプログラムにより当該パーソナルコンピュータを動作させることにより実施することができる。   The storage device 70 may be installed as an independent device. However, the storage device 70 may be installed as a device such as the temperature adjustment device 4 and the cooling timing adjustment device 6 by a personal computer having a storage unit such as a hard disk. Also good. Moreover, each process of the induction hardening method of this Embodiment can be implemented by operating the said personal computer by the single or several program corresponding to each process, for example using a personal computer as a control apparatus.

(実施の形態3)
図17は、実施の形態3の高周波熱処理方法に使用される高周波焼戻設備の構成を示す概略図である。図17を参照して、実施の形態3における高周波焼戻設備の構成を説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 17 is a schematic diagram showing the configuration of the induction tempering equipment used in the induction heat treatment method of the third embodiment. With reference to FIG. 17, the structure of the induction tempering equipment in Embodiment 3 is demonstrated.

図17を参照して、実施の形態3における高周波焼戻設備93は、高周波加熱により被処理物(たとえば転がり軸受外輪1)を加熱して焼戻を実施する本発明の高周波熱処理方法に使用される高周波焼戻設備であって、被処理物としての転がり軸受外輪1の温度を調節するための温度制御装置51と、加熱された転がり軸受外輪1が冷却されるべきタイミングを調節するための焼戻制御装置61とを備えている。また、後述するように、転がり軸受外輪1の外周面1Aおよび内周面1Bには、転がり軸受外輪1が加熱される温度域、すなわち焼戻温度において、転がり軸受外輪1よりも耐酸化性の高い安定化層9が形成されている。   Referring to FIG. 17, induction tempering equipment 93 according to Embodiment 3 is used in the induction heat treatment method of the present invention in which an object to be treated (for example, rolling bearing outer ring 1) is tempered by induction heating. A temperature control device 51 for adjusting the temperature of the rolling bearing outer ring 1 as an object to be processed, and a tempering for adjusting the timing when the heated rolling bearing outer ring 1 should be cooled. And a return control device 61. As will be described later, the outer peripheral surface 1A and the inner peripheral surface 1B of the rolling bearing outer ring 1 are more resistant to oxidation than the rolling bearing outer ring 1 in the temperature range in which the rolling bearing outer ring 1 is heated, that is, the tempering temperature. A high stabilization layer 9 is formed.

温度制御装置51は、転がり軸受外輪1において、高周波加熱により最も温度が高くなると考えられる外周面1Aの温度データを取得し、転がり軸受外輪1の温度データに基づく温度の情報を出力する温度制御用測温装置としての第1放射温度計13と、第1放射温度計13に接続され、第1放射温度計13からの温度の情報に基づき被処理物の加熱状態を制御するための温度制御信号を出力する温度調節装置14と、温度調節装置14に接続され、温度調節装置14からの温度制御信号に基づき、高周波加熱により転がり軸受外輪1を加熱する加熱装置12とを含んでいる。加熱装置12は、たとえば高周波電流を流すための誘導コイルと、誘導コイルに接続され高周波電流を発生させる電源とを有している。   The temperature control device 51 obtains temperature data of the outer peripheral surface 1A that is considered to have the highest temperature due to high frequency heating in the rolling bearing outer ring 1, and outputs temperature information based on the temperature data of the rolling bearing outer ring 1. A first radiation thermometer 13 as a temperature measuring device and a temperature control signal connected to the first radiation thermometer 13 for controlling the heating state of the workpiece based on the temperature information from the first radiation thermometer 13 And a heating device 12 that is connected to the temperature adjusting device 14 and heats the rolling bearing outer ring 1 by high-frequency heating based on a temperature control signal from the temperature adjusting device 14. The heating device 12 includes, for example, an induction coil for flowing a high-frequency current and a power source that is connected to the induction coil and generates a high-frequency current.

焼戻制御装置61は、高周波加熱により最も温度が高くなると考えられる外周面1Aから最も遠く、温度の上昇が最も小さいと考えられる内周面1Bの温度データを取得し、内周面1Bの温度データに基づく温度の情報を出力する焼戻用測温装置としての第2放射温度計15と、第2放射温度計15に接続され、第2放射温度計15からの温度の情報に基づき加熱時間を調節し、転がり軸受外輪1が冷却されるべきタイミングを決定して冷却開始信号を出力する冷却タイミング調節装置16と、冷却タイミング調節装置16に接続され、冷却開始信号に基づいて、転がり軸受外輪1を冷却することにより転がり軸受外輪1の焼戻を終了させる冷却装置としての冷却液噴射装置17とを含んでいる。   The tempering control device 61 obtains temperature data of the inner peripheral surface 1B farthest from the outer peripheral surface 1A considered to have the highest temperature by high frequency heating and considered to have the smallest temperature rise, and the temperature of the inner peripheral surface 1B. A second radiant thermometer 15 serving as a tempering temperature measuring device for outputting temperature information based on the data, and a heating time connected to the second radiant thermometer 15 based on the temperature information from the second radiant thermometer 15 The cooling timing adjusting device 16 that determines the timing at which the rolling bearing outer ring 1 should be cooled and outputs a cooling start signal is connected to the cooling timing adjusting device 16, and based on the cooling start signal, the rolling bearing outer ring And a coolant injection device 17 as a cooling device that terminates tempering of the rolling bearing outer ring 1 by cooling 1.

ここで、温度調節装置14および冷却タイミング調節装置16は、たとえばそれぞれパーソナルコンピュータであり、1台のパーソナルコンピュータで温度調節装置14と冷却タイミング調節装置16とを兼ねる構成であってもよい。   Here, each of the temperature adjusting device 14 and the cooling timing adjusting device 16 is, for example, a personal computer, and one personal computer may serve as both the temperature adjusting device 14 and the cooling timing adjusting device 16.

次に、上述の高周波焼戻設備を用いた本発明の一実施の形態である実施の形態3における高周波熱処理方法としての高周波焼戻方法について説明する。図18は、本発明の一実施の形態である実施の形態3における高周波焼戻方法の概略を示す図である。   Next, an induction tempering method will be described as an induction heat treatment method according to Embodiment 3, which is an embodiment of the present invention using the above-described induction tempering equipment. FIG. 18 is a diagram showing an outline of the induction tempering method according to the third embodiment which is an embodiment of the present invention.

図17および図18を参照して、実施の形態3の高周波焼戻方法は、高周波加熱により被処理物(たとえば転がり軸受外輪1)を加熱して焼戻を実施する高周波熱処理方法であって、転がり軸受外輪1の表面に、転がり軸受外輪1よりも耐酸化性の高い安定化層9が形成される表面安定化工程11と、表面安定化工程において安定化層9が形成された転がり軸受外輪1が加熱されて焼戻される焼戻工程110とを備えている。   Referring to FIGS. 17 and 18, the induction tempering method of the third embodiment is an induction heat treatment method in which an object to be treated (for example, the rolling bearing outer ring 1) is heated and tempered by induction heating, A surface stabilization process 11 in which a stabilization layer 9 having higher oxidation resistance than the rolling bearing outer ring 1 is formed on the surface of the rolling bearing outer ring 1, and a rolling bearing outer ring in which the stabilization layer 9 is formed in the surface stabilization process. And a tempering step 110 in which 1 is heated and tempered.

焼戻工程110は、転がり軸受外輪1の温度が調節される温度制御工程120と、転がり軸受外輪1の加熱が終了されるべきタイミングが決定されて、転がり軸受外輪1が冷却される焼戻制御工程130とを含んでいる。   The tempering step 110 includes a temperature control step 120 in which the temperature of the rolling bearing outer ring 1 is adjusted, and a tempering control in which the timing at which the heating of the rolling bearing outer ring 1 should be finished is determined to cool the rolling bearing outer ring 1. Step 130 is included.

温度制御工程120は、転がり軸受外輪1の表面に形成された安定化層9の表面の温度が放射温度計により測定される温度制御用測温工程123と、温度制御用測温工程123において測定された温度の情報に基づき、転がり軸受外輪1の加熱状態を制御するための温度制御信号が出力される温度調節工程124と、温度制御信号に基づいて、高周波加熱により転がり軸受外輪1が加熱される加熱工程122とを有している。   The temperature control process 120 is measured in a temperature control temperature measurement process 123 in which the temperature of the surface of the stabilization layer 9 formed on the surface of the rolling bearing outer ring 1 is measured by a radiation thermometer, and in the temperature control temperature measurement process 123. Based on the temperature information, a temperature adjusting step 124 for outputting a temperature control signal for controlling the heating state of the rolling bearing outer ring 1, and the rolling bearing outer ring 1 is heated by high frequency heating based on the temperature control signal. Heating step 122.

焼戻制御工程130は、転がり軸受外輪1の表面に形成された安定化層9の表面の温度が放射温度計により測定される焼戻用測温工程135と、焼戻用測温工程135において測定された温度の情報に基づき加熱時間が調節され、転がり軸受外輪1が冷却されるべきタイミングが決定されて冷却開始信号が出力される冷却タイミング調節工程136と、冷却開始信号に基づいて、転がり軸受外輪1が冷却されることにより転がり軸受外輪1の焼戻が終了する冷却工程137とを有している。   The tempering control process 130 includes a tempering temperature measurement process 135 in which the surface temperature of the stabilization layer 9 formed on the surface of the rolling bearing outer ring 1 is measured by a radiation thermometer, and a tempering temperature measurement process 135. The heating time is adjusted based on the measured temperature information, the timing at which the rolling bearing outer ring 1 is to be cooled is determined, and the cooling start signal is output, and the rolling is adjusted based on the cooling start signal. And a cooling step 137 in which the tempering of the rolling bearing outer ring 1 is completed when the bearing outer ring 1 is cooled.

実施の形態3における高周波焼戻方法は、温度制御により実施され、熱処理の条件出しが容易であるため、転がり軸受外輪1の製造コストを抑制し、かつ品質を安定させることが可能である。また、実施の形態3の高周波焼戻方法においては、たとえば図1に基づいて説明した実施の形態1の転がり軸受外輪1と同様の構成を有し、焼入硬化された被処理物に対して焼戻を実施することができる。その結果、本発明の一実施の形態である実施の形態3における高周波熱処理品としての転がり軸受外輪1は、製造コストが抑制され、かつ品質の安定した高周波熱処理品となっている。   The induction tempering method in the third embodiment is carried out by temperature control, and since it is easy to determine the conditions for heat treatment, the manufacturing cost of the rolling bearing outer ring 1 can be suppressed and the quality can be stabilized. In addition, in the induction tempering method of the third embodiment, for example, the workpiece having the same configuration as the rolling bearing outer ring 1 of the first embodiment described with reference to FIG. Tempering can be performed. As a result, the rolling bearing outer ring 1 as the high frequency heat-treated product in the third embodiment which is an embodiment of the present invention is a high-frequency heat-treated product with reduced manufacturing cost and stable quality.

なお、表面安定化工程11においては、実施の形態1と同様に、転がり軸受外輪1の表面に黒体塗料が塗布されることにより、上述の安定化層9としての黒体塗料層を形成してもよいし、黒体塗料層に代えて、酸化鉄層が形成されてもよい。この酸化鉄層は、たとえば転がり軸受外輪1の表面が熱酸化されることにより形成されてもよいし、転がり軸受外輪1が酸性の溶液中に浸漬されることにより形成されてもよい。   In the surface stabilization step 11, as in the first embodiment, a black body paint layer is formed as the stabilization layer 9 by applying a black body paint to the surface of the rolling bearing outer ring 1. Alternatively, an iron oxide layer may be formed instead of the black body paint layer. This iron oxide layer may be formed, for example, by thermally oxidizing the surface of the rolling bearing outer ring 1, or may be formed by immersing the rolling bearing outer ring 1 in an acidic solution.

次に、実施の形態3の高周波熱処理方法について、SUJ2製の転がり軸受外輪1を例に、具体的に説明する。この転がり軸受外輪1は、RXガス雰囲気炉にて850℃から急冷されることにより焼入されたものである。ここでは、強度の観点から、焼戻後の被処理物の熱処理規格を、硬度HRC58以上HRC62以下と設定する。   Next, the high frequency heat treatment method of the third embodiment will be specifically described by taking the rolling bearing outer ring 1 made of SUJ2 as an example. This rolling bearing outer ring 1 is quenched by quenching from 850 ° C. in an RX gas atmosphere furnace. Here, from the viewpoint of strength, the heat treatment standard of the workpiece after tempering is set to hardness HRC58 or more and HRC62 or less.

材料強度と、焼戻温度および焼戻時間との間には、次の関係式が成立する。
X=1−exp{−(kt)
k=Aexp(−Q/RT)
M=M−(M−M)X
X:機械的性質の変化率、k:反応速度係数、t:焼戻時間(秒)、N:時間指数、A:振動因子項、Q:活性化エネルギー、R:気体定数、T:焼戻温度(K)、M:焼戻後の硬度、M:焼入後の硬度、M:生材硬度
したがって、これらの式から焼戻時間tについての次式を導くことができる。
The following relational expression is established between the material strength and the tempering temperature and tempering time.
X = 1-exp {-(kt) N }
k = Aexp (−Q / RT)
M = M 0 − (M 0 −M f ) X
X: rate of change of mechanical properties, k: reaction rate coefficient, t: tempering time (seconds), N: time index, A: vibration factor term, Q: activation energy, R: gas constant, T: tempering Temperature (K), M: Hardness after tempering, M 0 : Hardness after quenching, M f : Raw material hardness Accordingly, the following equation for the tempering time t can be derived from these equations.

t=〔ln{(M−M)/(M−M)}×{Aexp(−Q/RT)}−N1/N・・・式(8)
式(8)中の焼入後の硬度Mと生材硬度Mは実測できる。また、NとAとQは実験的に求めることができるから、焼戻温度Tの値を代入して式(8)により焼戻時間tを計算できる。本実施の形態3の冷却タイミング調節工程では、式(8)に基づき焼戻時間tを調節することができる。式(8)は、被処理物の規格品質(硬度)に対する熱処理温度とその保持時間との関係式であるから、転がり軸受外輪1の形状を問わず有効に利用することができる。
t = [ln {(M 0 −M f ) / (M−M f )} × {Aexp (−Q / RT)} −N ] 1 / N Expression (8)
The hardness M 0 and the raw material hardness M f after quenching in the formula (8) can be measured. Further, since N, A, and Q can be obtained experimentally, the value of the tempering temperature T can be substituted and the tempering time t can be calculated by the equation (8). In the cooling timing adjustment step of the third embodiment, the tempering time t can be adjusted based on the equation (8). Expression (8) is a relational expression between the heat treatment temperature and the holding time with respect to the standard quality (hardness) of the object to be processed, and therefore can be used effectively regardless of the shape of the rolling bearing outer ring 1.

図19は、焼戻後に所定の硬度を得るための焼戻温度Tと焼戻時間tとの関係を示す条件線図である。図19において、横軸は焼戻温度(℃)、縦軸は保持時間(秒)を示している。また、領域AはHRC62以上の範囲であり、領域BはHRC58以下の範囲であり、領域CがHRC58〜62の範囲である。図19を参照して、焼戻の加熱温度および時間の条件(焼戻条件)の決定方法を説明する。   FIG. 19 is a condition diagram showing the relationship between the tempering temperature T and the tempering time t for obtaining a predetermined hardness after tempering. In FIG. 19, the horizontal axis indicates the tempering temperature (° C.), and the vertical axis indicates the holding time (seconds). Region A is a range of HRC62 or higher, region B is a range of HRC58 or lower, and region C is a range of HRC58-62. With reference to FIG. 19, the determination method of the heating temperature and time conditions (tempering conditions) of tempering is demonstrated.

図19に示す条件線図は、焼戻時間tを求める式(8)に基づいて作製することができる。図19を参照して、焼戻温度が高温になるほど短時間での焼戻が可能になる。このため、焼戻温度は高い方が、熱処理時間の低減という観点からは望ましい。しかし、焼戻温度が高くなると、温度ムラによる焼戻ムラが発生しやすくなると考えられるので、焼戻温度は、熱処理時間と焼戻ムラとの兼ね合いなどから決定することができる。   The condition diagram shown in FIG. 19 can be produced based on the equation (8) for obtaining the tempering time t. Referring to FIG. 19, tempering in a shorter time becomes possible as the tempering temperature becomes higher. For this reason, a higher tempering temperature is desirable from the viewpoint of reducing the heat treatment time. However, since it is considered that tempering unevenness due to temperature unevenness is likely to occur when the tempering temperature is increased, the tempering temperature can be determined from the balance between the heat treatment time and the tempering unevenness.

焼戻条件が決定すると、図17を参照して、当該焼戻条件がパーソナルコンピュータなどの温度調節装置14に入力される。温度調節装置14は、第2放射温度計13と、加熱装置12に接続されており、第2放射温度計13からの温度情報に基づき、PID制御により温度制御信号を加熱装置12に出力し、転がり軸受外輪1の温度推移を制御する。このとき同時に、第2放射温度計15の温度情報をパソコンなどの冷却タイミング調節装置16に取り込み、その温度推移から加熱が十分であるかどうかを判断し、焼戻終了時期を調節する。   When the tempering conditions are determined, the tempering conditions are input to the temperature control device 14 such as a personal computer with reference to FIG. The temperature adjusting device 14 is connected to the second radiation thermometer 13 and the heating device 12, and based on the temperature information from the second radiation thermometer 13, outputs a temperature control signal to the heating device 12 by PID control. The temperature transition of the rolling bearing outer ring 1 is controlled. At the same time, the temperature information of the second radiation thermometer 15 is taken into the cooling timing adjusting device 16 such as a personal computer, and it is determined whether the heating is sufficient from the temperature transition, and the tempering end timing is adjusted.

図20は、焼戻後の硬度の値を温度推移から積算する方法を説明するための焼戻温度と保持時間との関係を示す説明図である。図20の上段左のグラフにおいては横軸を時間t、縦軸を温度Tとして温度推移が示されている。また、上段右の図は上段左のグラフの領域βの部分を拡大して示した図である。また、下段には焼戻後の硬度Mの値を温度推移から積算するための計算式が示されている。   FIG. 20 is an explanatory diagram showing the relationship between the tempering temperature and the holding time for explaining a method of integrating the hardness value after tempering from the temperature transition. In the upper left graph of FIG. 20, the temperature transition is shown with time t on the horizontal axis and temperature T on the vertical axis. Further, the upper right diagram is an enlarged view of the area β of the upper left graph. Also, the lower part shows a calculation formula for integrating the value of hardness M after tempering from the temperature transition.

図20を参照して、第2放射温度計15からの温度情報は刻一刻と変化するので、M(焼戻後の硬度)の値はt を算出しつつ、図20のように積算して算出することが望ましい。そして、焼戻後の硬度が目標の硬度になる条件が満たされた時点で、冷却液噴射装置17により転がり軸受外輪1が冷却される。なお、温度調節装置14と冷却タイミング調節装置16とを同一のパソコンで兼ねることもできる。 Referring to FIG. 20, since the temperature information from second radiation thermometer 15 changes every moment, the value of M (hardness after tempering) is integrated as shown in FIG. 20 while calculating t n * . It is desirable to calculate as follows. When the condition that the hardness after tempering becomes the target hardness is satisfied, the rolling bearing outer ring 1 is cooled by the coolant injection device 17. The temperature adjusting device 14 and the cooling timing adjusting device 16 can also serve as the same personal computer.

なお、本実施の形態3の熱処理設備は上述の実施の形態1の熱処理設備と基本的に同様の構成を有している。したがって、たとえば制御装置としてパソコンを用い、目的の熱処理に対応したプログラムを使い分けることにより、高周波焼入装置と高周波焼戻装置を兼ねることができる。   The heat treatment facility of the third embodiment has basically the same configuration as the heat treatment facility of the first embodiment described above. Therefore, for example, by using a personal computer as a control device and using a program corresponding to the target heat treatment, the induction hardening device and the induction tempering device can be used together.

(実施の形態4)
図21は、本発明の一実施の形態である実施の形態4における高周波焼戻設備の構成の概略を示す図である。また、図22は、本発明の一実施の形態である実施の形態4における高周波焼戻方法の概略を示す図である。図21および図22を参照して、実施の形態4における高周波焼戻設備および高周波焼戻方法について説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 21 is a diagram showing an outline of the configuration of the induction tempering equipment according to the fourth embodiment which is an embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 22 is a figure which shows the outline of the induction tempering method in Embodiment 4 which is one embodiment of this invention. With reference to FIG. 21 and FIG. 22, the induction tempering equipment and the induction tempering method in Embodiment 4 will be described.

図21を参照して、実施の形態4における高周波焼戻設備94は、基本的には実施の形態3における高周波焼戻設備93と同様の構成を有している。しかし、実施の形態4における高周波焼戻設備94は、加熱装置12、温度調節装置14および冷却タイミング調節装置16に接続され、電源出力の推移データと、冷却タイミングデータとをプロセスデータとして記憶する記憶装置71を備えている点において、実施の形態3の高周波焼戻設備93とは異なっている。   Referring to FIG. 21, induction tempering equipment 94 in the fourth embodiment basically has the same configuration as induction tempering equipment 93 in the third embodiment. However, the induction tempering equipment 94 according to the fourth embodiment is connected to the heating device 12, the temperature adjustment device 14, and the cooling timing adjustment device 16, and stores the transition data of the power output and the cooling timing data as process data. It differs from the induction tempering equipment 93 of Embodiment 3 in that the apparatus 71 is provided.

また、図22を参照して、実施の形態4における高周波焼戻方法は高周波加熱により被処理物(たとえば転がり軸受外輪1)を加熱して焼戻を実施する高周波熱処理方法であって、データ取得工程と、記憶工程と、確認工程と、量産工程とを備えている。   Referring to FIG. 22, the induction tempering method according to the fourth embodiment is an induction heat treatment method in which an object to be treated (for example, rolling bearing outer ring 1) is tempered by induction heating, and data acquisition is performed. A process, a storage process, a confirmation process, and a mass production process are provided.

データ取得工程では、転がり軸受外輪1のサンプルが加熱されて焼戻されることによりプロセスデータが取得される。記憶工程では、データ取得工程において転がり軸受外輪1のサンプルを加熱するために高周波加熱用の電源から誘導コイルに出力された電源出力の推移データと、転がり軸受外輪1のサンプルの冷却タイミングを特定するための冷却タイミングデータとがプロセスデータとして記憶される。   In the data acquisition step, the process data is acquired by heating and tempering the sample of the rolling bearing outer ring 1. In the storing step, the transition data of the power output output from the power source for high frequency heating to the induction coil to heat the sample of the rolling bearing outer ring 1 in the data acquisition step and the cooling timing of the sample of the rolling bearing outer ring 1 are specified. Cooling timing data is stored as process data.

確認工程では、データ取得工程において焼戻された転がり軸受外輪1の材質データに基づき、電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータの妥当性が確認される。すなわち、たとえば、データ取得工程における被処理物の温度推移のデータを記憶し、記憶された温度推移データが分析されることで、外乱の影響の有無が判定され、記憶工程において記憶されたプロセスデータである電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータの妥当性が確認される。なお、実際に熱処理された転がり軸受外輪1のサンプルの材質データを実験により実際に取得し、電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータの妥当性が確認されてもよい。   In the confirmation step, the validity of the power output transition data and the cooling timing data is confirmed based on the material data of the rolling bearing outer ring 1 tempered in the data acquisition step. That is, for example, the temperature transition data of the object to be processed in the data acquisition process is stored, and the stored temperature transition data is analyzed to determine whether there is an influence of disturbance, and the process data stored in the storage process The validity of the power output transition data and the cooling timing data is confirmed. In addition, the material data of the sample of the rolling bearing outer ring 1 that has been actually heat-treated may be actually obtained by experiment, and the validity of the transition data of the power output and the cooling timing data may be confirmed.

ここで、転がり軸受外輪1の測温において、外乱の影響があった場合、温度推移データに異常な値が記録されるため、記憶された温度推移データから外乱の有無は判断可能である。たとえば、温度推移データに不連続な領域が存在する場合、外乱があったものと判断することができる。また、より正確な判断を行なうためには、同一の部位の温度を測定する接触式または非接触式の温度計を設け、双方のデータの整合性により外乱の有無を判断することもできる。具体的判断の手法としては、たとえば双方のデータから温度差が5%以上となった場合に外乱有りと判断することができる。また、外乱の判断は作業者が温度推移データを確認して行なうことができるが、自動化された他の装置により行なうこともできる。具体的にはたとえば記憶された温度推移データの温度推移の微分値が1000℃/秒以上または−1000℃/秒以下となった場合に外乱有りと判断する方法や、前述のように同一の部位の温度を測定する温度計を設け、両者のデータに5%以上の差が生じた場合に外乱有りと判断するような手段が挙げられる。   Here, in the temperature measurement of the rolling bearing outer ring 1, when there is an influence of disturbance, an abnormal value is recorded in the temperature transition data. Therefore, it is possible to determine the presence or absence of the disturbance from the stored temperature transition data. For example, when there is a discontinuous region in the temperature transition data, it can be determined that there is a disturbance. In order to make a more accurate determination, a contact-type or non-contact-type thermometer that measures the temperature of the same part can be provided, and the presence or absence of disturbance can be determined based on the consistency of both data. As a specific determination method, for example, when the temperature difference is 5% or more from both data, it can be determined that there is a disturbance. The determination of the disturbance can be made by an operator confirming the temperature transition data, but can also be made by another automated device. Specifically, for example, when the differential value of the temperature transition of the stored temperature transition data is 1000 ° C./second or more or −1000 ° C./second or less, there is a method of determining that there is a disturbance, or the same part as described above. There is a means for providing a thermometer for measuring the temperature of the above and determining that there is a disturbance when a difference of 5% or more occurs between the data of the two.

量産工程では、記憶工程で記憶され、かつ確認工程で妥当性が確認された電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータに従って転がり軸受外輪1の高周波焼戻が行なわれる。そして、データ取得工程における焼戻は、本発明の高周波熱処理方法、たとえば実施の形態3の高周波熱処理方法により実施される。   In the mass production process, the rolling bearing outer ring 1 is subjected to induction tempering in accordance with the transition data and cooling timing data of the power output stored in the storage process and validated in the confirmation process. The tempering in the data acquisition process is performed by the induction heat treatment method of the present invention, for example, the induction heat treatment method of the third embodiment.

実施の形態4における高周波焼戻方法により被処理物としての転がり軸受外輪1を焼戻すことにより、温度制御が可能となり、熱処理の条件出しが容易となるだけでなく、プロセスデータへの外乱の影響が一層抑制され、被処理物(転がり軸受外輪1)の品質が安定する。   By tempering the rolling bearing outer ring 1 as the object to be processed by the induction tempering method in the fourth embodiment, temperature control becomes possible, not only the conditions for heat treatment are easily determined, but also the influence of disturbance on the process data. Is further suppressed, and the quality of the workpiece (rolling bearing outer ring 1) is stabilized.

そして、実施の形態4における高周波焼戻方法により焼戻された実施の形態4における高周波焼戻品としての転がり軸受外輪1は、低価格化され、かつ一層品質の安定した高周波焼戻品となっている。   Then, the rolling bearing outer ring 1 as the induction tempered product in the fourth embodiment tempered by the induction tempering method in the fourth embodiment is an induction tempered product that is reduced in price and more stable in quality. ing.

次に、実施の形態4における高周波焼戻の詳細について説明する。図23は、実施の形態4に係る高周波焼戻の各工程におけるデータおよび指令の流れを示す図である。図23において、データ取得工程におけるデータの流れは実線矢印、記憶工程におけるデータの流れは破線矢印、確認工程におけるデータの流れは二重破線矢印、量産工程におけるデータの流れは二重実線矢印で表示されている。図23を参照して、実施の形態4に係る高周波焼戻の各工程におけるデータの流れを説明する。   Next, details of induction tempering in the fourth embodiment will be described. FIG. 23 is a diagram showing the flow of data and commands in each step of induction tempering according to the fourth embodiment. In FIG. 23, the data flow in the data acquisition process is indicated by solid arrows, the data flow in the storage process is indicated by broken arrows, the data flow in the confirmation process is indicated by double broken arrows, and the data flow in the mass production process is indicated by double solid arrows. Has been. With reference to FIG. 23, the data flow in each step of induction tempering according to the fourth embodiment will be described.

図23を参照して、データ取得工程においては、温度制御用測温装置(第1放射温度計13)により測定された被処理物としての転がり軸受外輪1のサンプルの温度データは温度調節装置14に送られる。温度調節装置14においては転がり軸受外輪1の目標加熱温度および取得した転がり軸受外輪1のサンプルの温度データから必要な電源出力を判断し、加熱装置12の電源に電源出力を指令する。指令を受けた電源は加熱装置12の誘導コイルに電力を出力し、転がり軸受外輪1のサンプルは目的の温度に加熱される。   Referring to FIG. 23, in the data acquisition process, the temperature data of the sample of the rolling bearing outer ring 1 as the object to be processed measured by the temperature control temperature measuring device (first radiation thermometer 13) is the temperature adjusting device 14. Sent to. In the temperature control device 14, the necessary power output is determined from the target heating temperature of the rolling bearing outer ring 1 and the obtained temperature data of the sample of the rolling bearing outer ring 1, and the power output of the heating device 12 is commanded. The power supply that has received the command outputs power to the induction coil of the heating device 12, and the sample of the rolling bearing outer ring 1 is heated to a target temperature.

一方、焼戻用測温装置(第2放射温度計15)により測定された転がり軸受外輪1のサンプルの温度データは冷却タイミング調節装置16に送られる。冷却タイミング調節装置16においては取得した転がり軸受外輪1のサンプルの温度および加熱時間から冷却タイミングを判断し、冷却開始を冷却液噴射装置などの冷却装置に指令する。これにより、転がり軸受外輪1のサンプルは冷却され、焼戻が終了する。このとき、このデータ取得工程は温度制御により実施されるため、転がり軸受外輪1のサンプルの加熱履歴は明確である。そのため、温度データが正確である限り適切な熱処理が行なわれており、目的の品質を有する転がり軸受外輪1が得られている。その結果、被処理物の品質を確認しながら熱処理の条件出しが行なわれる必要がなく、条件出しが容易に行なわれる。また、被処理物の表面には、安定化層が形成されているため、放射温度計による測温の精度は高くなっている。   On the other hand, the temperature data of the sample of the rolling bearing outer ring 1 measured by the tempering temperature measuring device (second radiation thermometer 15) is sent to the cooling timing adjusting device 16. The cooling timing adjusting device 16 determines the cooling timing from the acquired temperature and heating time of the sample of the rolling bearing outer ring 1, and commands a cooling device such as a coolant injection device to start cooling. Thereby, the sample of the rolling bearing outer ring 1 is cooled, and tempering is completed. At this time, since this data acquisition process is performed by temperature control, the heating history of the sample of the rolling bearing outer ring 1 is clear. Therefore, as long as the temperature data is accurate, an appropriate heat treatment is performed, and the rolling bearing outer ring 1 having the desired quality is obtained. As a result, it is not necessary to determine the conditions for the heat treatment while checking the quality of the object to be processed, and the conditions can be determined easily. In addition, since a stabilization layer is formed on the surface of the object to be processed, the accuracy of temperature measurement by the radiation thermometer is high.

記憶工程においては、データ取得工程において温度調節装置14および冷却タイミング調節装置16が取得した温度データが温度推移データとして記憶装置70に記憶される。また、加熱装置12の電源が誘導コイルに出力した電源出力が電源出力の推移データとして記憶装置71に記憶される。さらに、冷却タイミング調節装置16が冷却液噴射装置などの冷却装置に出力した冷却開始指令のタイミングが冷却タイミングデータとして記憶装置71に記憶される。ここで、冷却タイミングはたとえば加熱開始からの時間として記憶される。   In the storage step, the temperature data acquired by the temperature adjustment device 14 and the cooling timing adjustment device 16 in the data acquisition step is stored in the storage device 70 as temperature transition data. Moreover, the power supply output which the power supply of the heating apparatus 12 output to the induction coil is memorize | stored in the memory | storage device 71 as transition data of a power supply output. Further, the timing of the cooling start command output from the cooling timing adjusting device 16 to the cooling device such as the coolant injection device is stored in the storage device 71 as cooling timing data. Here, the cooling timing is stored as the time from the start of heating, for example.

確認工程においては、たとえば第1放射温度計13および第2放射温度計15と同一部位を測定可能な温度計がそれぞれ設けられ、当該部位が測温される。この測温データと、第1放射温度計13および第2放射温度計15により測定されて記憶装置71に記憶された温度推移データとが比較されることにより、外乱の有無が判断される。   In the confirmation step, for example, a thermometer capable of measuring the same part as the first radiation thermometer 13 and the second radiation thermometer 15 is provided, and the part is temperature-measured. By comparing this temperature measurement data with the temperature transition data measured by the first radiation thermometer 13 and the second radiation thermometer 15 and stored in the storage device 71, the presence or absence of disturbance is determined.

量産工程においては、記憶工程で記憶され、かつ確認工程で妥当性が確認された電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータに基づき、転がり軸受外輪1が加熱されて焼戻が行なわれる。このとき、この量産工程は外乱のおそれのある第1放射温度計13および第2放射温度計15からのリアルタイムの温度データに基づいて実施されるのではなく、妥当性が確認された電源出力の推移データおよび冷却タイミングデータに基づいて電力制御により実施される。そのため、安定した品質の転がり軸受外輪1が得られる。   In the mass production process, the rolling bearing outer ring 1 is heated and tempered based on the transition data and cooling timing data of the power output stored in the storage process and validated in the confirmation process. At this time, this mass production process is not performed based on the real-time temperature data from the first radiation thermometer 13 and the second radiation thermometer 15 which may cause disturbance, but the power output of which the validity has been confirmed. It is implemented by power control based on the transition data and the cooling timing data. Therefore, the rolling bearing outer ring 1 having stable quality can be obtained.

なお、記憶装置71は、独立の装置として設置されてもよいが、たとえばハードディスクなどの記憶部を有するパーソナルコンピュータにより、温度調節装置14、冷却タイミング調節装置16などの装置を兼用して設置されてもよい。また、本実施の形態の高周波焼戻方法の各工程は、たとえば制御装置としてパーソナルコンピュータを用い、各工程に対応した単数または複数のプログラムにより当該パーソナルコンピュータを動作させることにより実施することができる。   The storage device 71 may be installed as an independent device. For example, the storage device 71 may be installed as a device such as the temperature adjustment device 14 and the cooling timing adjustment device 16 by a personal computer having a storage unit such as a hard disk. Also good. Moreover, each process of the induction tempering method of this Embodiment can be implemented by operating the said personal computer by the single or several program corresponding to each process, for example using a personal computer as a control apparatus.

以下、本発明の実施例について説明する。本発明の高周波熱処理方法における表面安定化工程の効果を確認する試験を行なった。試験の手順は以下のとおりである。   Examples of the present invention will be described below. A test was conducted to confirm the effect of the surface stabilization step in the high frequency heat treatment method of the present invention. The test procedure is as follows.

試験の対象となる被処理物としては、JIS SUJ2製の転がり軸受外輪、およびJIS SUS440C製の転がり軸受外輪を選択した。そして、それぞれの被処理物を900℃以上の温度に加熱して保持しつつ、被処理物の同一部位を放射温度計および熱電対で測定した。また、JIS SUS440C製の転がり軸受外輪については、加熱前に当該加熱温度において耐酸化性に優れ、放射率のほとんど変化しない黒体塗料(TEMPIL社製のPyromark High Temperature Paint)を表面に塗布した後、同様の試験を実施した。   As an object to be tested, a rolling bearing outer ring made of JIS SUJ2 and a rolling bearing outer ring made of JIS SUS440C were selected. And the same site | part of the to-be-processed object was measured with the radiation thermometer and the thermocouple, heating each to-be-processed object to the temperature of 900 degreeC or more and hold | maintaining. In addition, for the rolling bearing outer ring made of JIS SUS440C, after heating, a black body paint (Pyromark High Temperature Paint made by TEMPIL), which has excellent oxidation resistance at the heating temperature and hardly changes in emissivity, is applied to the surface before heating. A similar test was conducted.

図24は、JIS SUJ2製の転がり軸受外輪を加熱した場合の試験結果を示す図である。また、図25は、JIS SUS440C製の転がり軸受外輪を加熱した場合の試験結果を示す図である。また、図26は、JIS SUS440C製の転がり軸受外輪に黒体塗料を表面に塗布した後、加熱した場合の試験結果を示す図である。図24〜図26において、横軸は加熱時間、縦軸は加熱温度を示しており、実線は放射温度計の測温データ、破線は熱電対の測温データを示している。図24〜図26を参照して、本実施例の試験結果について説明する。   FIG. 24 is a diagram showing test results when a rolling bearing outer ring made of JIS SUJ2 is heated. FIG. 25 is a diagram showing test results when a rolling bearing outer ring made of JIS SUS440C is heated. Moreover, FIG. 26 is a figure which shows the test result at the time of heating, after apply | coating the black body coating material on the surface to the rolling bearing outer ring made from JIS SUS440C. 24 to 26, the horizontal axis indicates the heating time, the vertical axis indicates the heating temperature, the solid line indicates the temperature measurement data of the radiation thermometer, and the broken line indicates the temperature measurement data of the thermocouple. The test results of this example will be described with reference to FIGS.

図24を参照して、SUJ2製の転がり軸受外輪の場合、加熱開始からわずかな時間、具体的には15秒程度で放射温度計の測温データと熱電対の測温データとの比がほぼ一定となっている。これは、SUJ2製の転がり軸受外輪の場合、上述の加熱開始からわずかな時間で、熱酸化により当該外輪の表面に酸化鉄層が形成され、その後表面状態が変化しなかったためであると考えられる。   Referring to FIG. 24, in the case of a rolling bearing outer ring made of SUJ2, the ratio between the temperature measurement data of the radiation thermometer and the temperature measurement data of the thermocouple is almost within a short time from the start of heating, specifically about 15 seconds. It is constant. This is considered to be because, in the case of a rolling bearing outer ring made of SUJ2, an iron oxide layer was formed on the surface of the outer ring by thermal oxidation in a short time after the start of heating, and the surface state did not change thereafter. .

一方、図25を参照して、SUS440C製の転がり軸受外輪の場合、加熱開始から170秒経過した時点で、熱電対の測温データを示す破線がほぼ水平となっており、その後は放射温度計の測温データと熱電対の測温データとの比がほぼ一定となっている。これは、SUS440CはSUJ2に比べて耐酸化性に優れているため、熱酸化により表面状態が変化しない程度にまで酸化鉄層が形成されるために、より長い時間を要するためであると考えられる。つまり、SUS440Cは、表面状態が変化しない程度にまで酸化鉄層が形成されるためには、920℃で170秒程度保持する必要がある。   On the other hand, referring to FIG. 25, in the case of a rolling bearing outer ring made of SUS440C, when 170 seconds have elapsed from the start of heating, the broken line indicating the thermocouple temperature measurement data is almost horizontal, and thereafter the radiation thermometer The ratio between the measured temperature data and the thermocouple measured data is almost constant. This is probably because SUS440C is superior in oxidation resistance compared to SUJ2, and therefore it takes a longer time to form the iron oxide layer to such an extent that the surface state does not change due to thermal oxidation. . That is, SUS440C needs to be held at 920 ° C. for about 170 seconds in order for the iron oxide layer to be formed to such an extent that the surface state does not change.

以上の結果より、SUJ2製の被処理物に関しては、表面安定化工程を実施することが好ましいものの、960℃以上の高温で熱処理が実施される場合には、表面安定化工程を実施しない場合の測温精度への影響は比較的小さいといえる。なお、図24に示すように、放射温度計の測温データと熱電対の測温データとの間に差が認められるが、当該差は放射温度計の放射率の設定により解消し、本来の正確な温度である熱電対の測温データに放射温度計の測温データを一致させることができる。   From the above results, it is preferable to perform the surface stabilization process for the SUJ2 workpiece, but when the heat treatment is performed at a high temperature of 960 ° C. or higher, the surface stabilization process is not performed. It can be said that the influence on the temperature measurement accuracy is relatively small. In addition, as shown in FIG. 24, although a difference is recognized between the temperature measurement data of the radiation thermometer and the temperature measurement data of the thermocouple, the difference is eliminated by setting the emissivity of the radiation thermometer. The temperature measurement data of the radiation thermometer can be matched with the temperature measurement data of the thermocouple, which is an accurate temperature.

一方、SUS440製の被処理物に関しては、表面安定化工程を実施しない場合の測温精度への影響は大きく、表面安定化工程を実施する必要性が高いといえる。そして、当該表面安定化工程を熱酸化により実施する場合、920℃で170秒程度保持する必要があることが分かった。   On the other hand, regarding the object to be processed made of SUS440, it can be said that there is a great influence on the temperature measurement accuracy when the surface stabilization process is not performed, and it is highly necessary to perform the surface stabilization process. And when implementing the said surface stabilization process by thermal oxidation, it turned out that it needs to hold | maintain at 920 degreeC for about 170 second.

また、図26を参照して、黒体塗料を塗布した後、加熱を実施したSUS440製の被処理物に関しては、加熱の初期から放射温度計の測温データと熱電対の測温データとの比がほぼ一定となっている。このことから、表面安定化工程として黒体塗料の塗布を実施することにより、SUS440製の被処理物の放射温度計による測温精度を大幅に向上させることが可能であることが確認された。   In addition, referring to FIG. 26, with respect to the object to be processed made of SUS440 which has been heated after applying the black body paint, the temperature measurement data of the radiation thermometer and the temperature measurement data of the thermocouple are measured from the initial stage of heating. The ratio is almost constant. From this, it was confirmed that the temperature measurement accuracy of the object to be processed made of SUS440 by the radiation thermometer can be greatly improved by applying the black body paint as the surface stabilization process.

以上の結果より、本発明の表面安定化工程を実施することで放射温度計による測温精度が向上し、特にステンレス鋼などの耐酸化性の高い素材(たとえばSUS440C、M50など)で構成される高周波熱処理品の品質を安定させることが可能となることが確認された。   From the above results, by performing the surface stabilization process of the present invention, the temperature measurement accuracy by the radiation thermometer is improved, and it is particularly composed of a material having high oxidation resistance such as stainless steel (for example, SUS440C, M50, etc.). It was confirmed that the quality of the induction heat-treated product can be stabilized.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の高周波熱処理方法および高周波熱処理品は、高周波加熱により被処理物を加熱して熱処理する高周波熱処理方法、および高周波加熱により加熱されて熱処理された高周波熱処理品に特に有利に適用され得る。   The high-frequency heat treatment method and high-frequency heat-treated product of the present invention can be particularly advantageously applied to a high-frequency heat treatment method in which an object to be processed is heated by high-frequency heating and a high-frequency heat-treated product that has been heat-treated by high-frequency heating.

実施の形態1における高周波熱処理品としての転がり軸受外輪の構成を示す概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a rolling bearing outer ring as a high frequency heat treatment product in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における高周波焼入設備の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the induction hardening equipment in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における高周波焼入方法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the induction hardening method in Embodiment 1. FIG. 熱処理の規格値を満足するための焼入温度と保持時間との関係を示したSUJ2材のTTA線図である。It is a TTA diagram of SUJ2 material which showed the relationship between the quenching temperature for satisfying the standard value of heat processing, and holding time. 補正Depの値を温度推移から積算する方法を説明するための焼入温度と保持時間との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the quenching temperature and the holding time for demonstrating the method of integrating | accumulating the value of correction | amendment Dep from a temperature transition. ep *の値に対する硬度と処理時間との変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the hardness and process time with respect to the value of Dep * . 加熱中の被処理物の温度推移を示す図である。It is a figure which shows the temperature transition of the to-be-processed object during a heating. 炭素の固溶開始から0.4秒後における、2つのFeC間の各位置における炭素分布を示す図である。In 0.4 seconds after the solid solution starting carbon is a diagram showing the carbon distribution at each position between two Fe 3 C. 炭素の固溶開始から0.8秒後における、2つのFeC間の各位置における炭素分布を示す図である。In 0.8 seconds after the solid solution starting carbon is a diagram showing the carbon distribution at each position between two Fe 3 C. 炭素の固溶開始から1.2秒後における、2つのFeC間の各位置における炭素分布を示す図である。In 1.2 seconds after the solid solution starting carbon illustrates a carbon distribution at each position between two Fe 3 C. 変形例の方法で焼入を実施した場合の、温度制御側および焼入制御側における固溶炭素濃度の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the solid solution carbon concentration in the temperature control side and the quenching control side at the time of implementing quenching by the method of a modification. 炭素含有量1質量%の鋼(JIS SUJ2)における昇温速度による加熱変態点の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the heating transformation point by the temperature increase rate in steel (JIS SUJ2) with a carbon content of 1 mass%. 昇温速度を考慮して固溶炭素濃度の計算開始温度を決定する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of determining the calculation start temperature of a solute carbon concentration in consideration of a temperature increase rate. 実施の形態2における高周波焼入設備の構成の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of a structure of the induction hardening equipment in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における高周波焼入方法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the induction hardening method in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る高周波焼入の各工程におけるデータおよび指令の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the data in each process of induction hardening which concerns on Embodiment 2, and a command. 実施の形態3の高周波熱処理方法に使用される高周波焼戻設備の構成を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of induction tempering equipment used in the induction heat treatment method of Embodiment 3. 実施の形態3における高周波焼戻方法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the induction tempering method in Embodiment 3. FIG. 焼戻後に所定の硬度を得るための焼戻温度Tと焼戻時間tとの関係を示す条件線図である。It is a condition diagram which shows the relationship between the tempering temperature T and the tempering time t for obtaining predetermined | prescribed hardness after tempering. 焼戻後の硬度の値を温度推移から積算する方法を説明するための焼戻温度と保持時間との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the tempering temperature and the holding time for demonstrating the method of integrating | accumulating the value of the hardness after tempering from a temperature transition. 実施の形態4における高周波焼戻設備の構成の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of a structure of the induction tempering installation in Embodiment 4. FIG. 実施の形態4における高周波焼戻方法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the induction tempering method in Embodiment 4. FIG. 実施の形態4に係る高周波焼戻の各工程におけるデータおよび指令の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the data in each process of induction tempering which concerns on Embodiment 4, and instruction | command. JIS SUJ2製の転がり軸受外輪を加熱した場合の試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result at the time of heating the rolling bearing outer ring made from JIS SUJ2. JIS SUS440C製の転がり軸受外輪を加熱した場合の試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result at the time of heating the rolling bearing outer ring made from JIS SUS440C. JIS SUS440C製の転がり軸受外輪に黒体塗料を表面に塗布した後、加熱した場合の試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result at the time of heating, after apply | coating the black body coating material on the surface to the rolling bearing outer ring made from JIS SUS440C.

符号の説明Explanation of symbols

1 被処理物(転がり軸受外輪)、1A 外周面、1B 内周面、1C 転走面、2 加熱装置、3 第1放射温度計、4 温度調節装置、5 第2放射温度計、6 冷却タイミング調節装置、7 冷却液噴射装置、9 安定化層、10 焼入硬化工程、11 表面安定化工程、12 加熱装置、13 第1放射温度計、14 温度調節装置、15 第2放射温度計、16 冷却タイミング調節装置、17 冷却液噴射装置、20 温度制御工程、22 加熱工程、23 温度制御用測温工程、24 温度調節工程、30 焼入制御工程、35 焼入用測温工程、36 冷却タイミング調節工程、37 冷却工程、50,51 温度制御装置、60 焼入制御装置、61 焼戻制御装置、70,71 記憶装置、91,92 高周波焼入設備、93,94 高周波焼戻設備。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 To-be-processed object (rolling bearing outer ring), 1A outer peripheral surface, 1B inner peripheral surface, 1C rolling surface, 2 Heating device, 3rd radiation thermometer, 4 Temperature control device, 5th Radiation thermometer, 6 Cooling timing Adjustment device, 7 Coolant injection device, 9 Stabilization layer, 10 Quenching and curing step, 11 Surface stabilization step, 12 Heating device, 13 First radiation thermometer, 14 Temperature adjustment device, 15 Second radiation thermometer, 16 Cooling timing adjustment device, 17 Coolant injection device, 20 Temperature control step, 22 Heating step, 23 Temperature control step for temperature control, 24 Temperature adjustment step, 30 Quenching control step, 35 Temperature measurement step for quenching, 36 Cooling timing Adjustment process, 37 Cooling process, 50, 51 Temperature control device, 60 Quenching control device, 61 Tempering control device, 70, 71 Storage device, 91, 92 Induction hardening equipment, 93, 94 Induction hardening Equipment.

Claims (8)

高周波加熱により被処理物を加熱して焼入硬化する高周波熱処理方法であって、
前記被処理物の表面に、前記被処理物が加熱される温度域において前記被処理物よりも耐酸化性の高い安定化層が形成される表面安定化工程と、
前記表面安定化工程において前記安定化層が形成された前記被処理物が焼入硬化される焼入硬化工程とを備え、
前記焼入硬化工程は、
前記安定化層が形成された前記被処理物の温度が調節される温度制御工程と、
加熱された前記被処理物が冷却されるべきタイミングが決定されて、前記被処理物が冷却される焼入制御工程とを含み、
前記温度制御工程は、
前記被処理物の表面に形成された前記安定化層の表面の温度が放射温度計により測定される温度制御用測温工程と、
前記温度制御用測温工程において測定された温度の情報に基づき前記被処理物の加熱状態を制御するための温度制御信号が出力される温度調節工程と、
前記温度制御信号に基づいて、前記高周波加熱により前記被処理物が加熱される加熱工程とを有し、
前記焼入制御工程は、
前記被処理物の表面に形成された前記安定化層の表面の温度が放射温度計により測定される焼入用測温工程と、
前記焼入用測温工程において測定された温度の情報に基づき加熱時間が調節され、前記被処理物が冷却されるべきタイミングが決定されて冷却開始信号が出力される冷却タイミング調節工程と、
前記冷却開始信号に基づいて、前記被処理物が冷却されることにより前記被処理物が焼入硬化される冷却工程とを有する、高周波熱処理方法。
A high-frequency heat treatment method in which an object to be treated is heated and hardened by induction heating,
A surface stabilization step in which a stabilization layer having higher oxidation resistance than the object to be processed is formed on the surface of the object to be processed in a temperature range where the object to be processed is heated,
A quench hardening step in which the object on which the stabilization layer is formed is quenched and hardened in the surface stabilization step,
The quench hardening process includes
A temperature control step in which the temperature of the object to be processed on which the stabilization layer is formed is adjusted;
A quenching control step in which a timing at which the heated workpiece is to be cooled is determined, and the workpiece is cooled, and
The temperature control step includes
A temperature measuring step for temperature control in which the temperature of the surface of the stabilization layer formed on the surface of the workpiece is measured by a radiation thermometer;
A temperature adjustment step in which a temperature control signal for controlling the heating state of the object to be processed is output based on the temperature information measured in the temperature measurement temperature measurement step;
A heating step in which the workpiece is heated by the high-frequency heating based on the temperature control signal;
The quench control process includes
A quenching temperature measurement step in which the temperature of the surface of the stabilization layer formed on the surface of the object to be processed is measured by a radiation thermometer,
A cooling timing adjustment step in which a heating time is adjusted based on the temperature information measured in the quenching temperature measurement step, a timing at which the workpiece is to be cooled is determined, and a cooling start signal is output;
A high-frequency heat treatment method comprising: a cooling step in which the workpiece is quenched and hardened by cooling the workpiece based on the cooling start signal.
高周波加熱により被処理物を加熱して焼入硬化する高周波熱処理方法であって、
前記被処理物のサンプルが加熱されて焼入硬化されることによりプロセスデータが取得されるデータ取得工程と、
前記データ取得工程において前記被処理物のサンプルを加熱するために高周波加熱用の電源から誘導コイルに出力された電源出力の推移データと、前記被処理物のサンプルの冷却タイミングを特定するための冷却タイミングデータとが前記プロセスデータとして記憶される記憶工程と、
前記データ取得工程において焼入硬化された前記被処理物の材質データに基づき、前記電源出力の推移データおよび前記冷却タイミングデータの妥当性が確認される確認工程と、
前記記憶工程で記憶され、かつ前記確認工程で妥当性が確認された前記電源出力の推移データおよび前記冷却タイミングデータに従って前記被処理物が焼入硬化される量産工程とを備え、
前記データ取得工程における前記焼入硬化は、請求項1に記載の高周波熱処理方法により実施される、高周波熱処理方法。
A high-frequency heat treatment method in which an object to be treated is heated and hardened by induction heating,
A data acquisition step in which process data is acquired by heating and quenching the sample of the object to be processed;
Transition data of power output output from the power source for high frequency heating to the induction coil in order to heat the sample of the object to be processed in the data acquisition step, and cooling for specifying the cooling timing of the sample of the object to be processed A storage step in which timing data is stored as the process data;
Based on the material data of the workpiece that has been quenched and hardened in the data acquisition step, a confirmation step in which the validity of the transition data of the power output and the cooling timing data is confirmed;
A mass production process in which the workpiece is quenched and hardened according to the transition data of the power supply output and the cooling timing data which are stored in the storage process and validated in the confirmation process;
The induction hardening method according to claim 1, wherein the quench hardening in the data acquisition step is performed by the induction heat treatment method according to claim 1.
高周波加熱により被処理物を加熱して焼戻を実施する高周波熱処理方法であって、
前記被処理物の表面に、前記被処理物よりも耐酸化性の高い安定化層が形成される表面安定化工程と、
前記表面安定化工程において前記安定化層が形成された前記被処理物が加熱されて焼戻される焼戻工程とを備え、
前記焼戻工程は、
前記被処理物の温度が調節される温度制御工程と、
前記被処理物の加熱が終了されるべきタイミングが決定されて、前記被処理物が冷却される焼戻制御工程とを含み、
前記温度制御工程は、
前記被処理物の表面に形成された前記安定化層の表面の温度が放射温度計により測定される温度制御用測温工程と、
前記温度制御用測温工程において測定された温度の情報に基づき、前記被処理物の加熱状態を制御するための温度制御信号が出力される温度調節工程と、
前記温度制御信号に基づいて、前記高周波加熱により前記被処理物が加熱される加熱工程とを有し、
前記焼戻制御工程は、
前記被処理物の表面に形成された前記安定化層の表面の温度が放射温度計により測定される焼戻用測温工程と、
前記焼戻用測温工程において測定された温度の情報に基づき加熱時間が調節され、前記被処理物が冷却されるべきタイミングが決定されて冷却開始信号が出力される冷却タイミング調節工程と、
前記冷却開始信号に基づいて、前記被処理物が冷却されることにより前記被処理物の焼戻が終了する冷却工程とを有する、高周波熱処理方法。
A high-frequency heat treatment method for performing tempering by heating an object to be processed by high-frequency heating,
A surface stabilization step in which a stabilization layer having higher oxidation resistance than the object to be treated is formed on the surface of the object to be treated;
A tempering step in which the object on which the stabilization layer is formed in the surface stabilization step is heated and tempered.
The tempering step includes
A temperature control step in which the temperature of the workpiece is adjusted;
A tempering control step in which a timing at which heating of the workpiece is to be finished is determined and the workpiece is cooled, and
The temperature control step includes
A temperature measuring step for temperature control in which the temperature of the surface of the stabilization layer formed on the surface of the workpiece is measured by a radiation thermometer;
Based on the temperature information measured in the temperature control temperature measurement step, a temperature adjustment step for outputting a temperature control signal for controlling the heating state of the workpiece,
A heating step in which the workpiece is heated by the high-frequency heating based on the temperature control signal;
The tempering control step includes
A temperature measurement step for tempering in which the temperature of the surface of the stabilization layer formed on the surface of the workpiece is measured by a radiation thermometer,
A cooling timing adjustment step in which the heating time is adjusted based on the temperature information measured in the temperature measurement step for tempering, the timing at which the workpiece is to be cooled is determined, and a cooling start signal is output;
And a cooling step in which tempering of the object to be processed is completed by cooling the object to be processed based on the cooling start signal.
高周波加熱により被処理物を加熱して焼戻を実施する高周波熱処理方法であって、
前記被処理物のサンプルが加熱されて焼戻されることによりプロセスデータが取得されるデータ取得工程と、
前記データ取得工程において前記被処理物のサンプルを加熱するために高周波加熱用の電源から誘導コイルに出力された電源出力の推移データと、前記被処理物のサンプルの冷却タイミングを特定するための冷却タイミングデータとが前記プロセスデータとして記憶される記憶工程と、
前記データ取得工程において焼戻された前記被処理物の材質データに基づき、前記電源出力の推移データおよび前記冷却タイミングデータの妥当性が確認される確認工程と、
前記記憶工程で記憶され、かつ前記確認工程で妥当性が確認された前記電源出力の推移データおよび前記冷却タイミングデータに従って前記被処理物が焼戻される量産工程とを備え、
前記データ取得工程における前記焼戻は、請求項3に記載の高周波熱処理方法により実施される、高周波熱処理方法。
A high-frequency heat treatment method for performing tempering by heating an object to be processed by high-frequency heating,
A data acquisition step in which process data is acquired by heating and tempering the sample of the workpiece;
Transition data of power output output from the power source for high frequency heating to the induction coil in order to heat the sample of the object to be processed in the data acquisition step, and cooling for specifying the cooling timing of the sample of the object to be processed A storage step in which timing data is stored as the process data;
Based on the material data of the object to be tempered in the data acquisition step, a confirmation step in which the validity of the power output transition data and the cooling timing data is confirmed;
A mass production process in which the workpiece is tempered in accordance with the transition data of the power output and the cooling timing data which are stored in the storage process and validated in the confirmation process;
The said tempering in the said data acquisition process is an induction heat treatment method implemented by the induction heat treatment method of Claim 3.
前記表面安定化工程は、前記被処理物の表面に黒体塗料が塗布される黒体塗料塗布工程を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の高周波熱処理方法。   5. The high-frequency heat treatment method according to claim 1, wherein the surface stabilization step includes a black body paint application step in which a black body paint is applied to a surface of the object to be processed. 前記表面安定化工程は、前記被処理物が熱酸化されることにより、前記被処理物の表面に酸化鉄層が形成される熱酸化工程を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の高周波熱処理方法。   The surface stabilization step includes a thermal oxidation step in which an iron oxide layer is formed on the surface of the object to be processed by thermally oxidizing the object to be processed. The high-frequency heat treatment method described. 前記表面安定化工程は、前記被処理物が酸性の溶液中に浸漬されることにより、前記被処理物の表面に酸化鉄層が形成される酸性溶液浸漬工程を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の高周波熱処理方法。   The surface stabilization step includes an acidic solution immersion step in which an iron oxide layer is formed on the surface of the object to be processed by immersing the object to be processed in an acidic solution. The high-frequency heat treatment method according to any one of the above. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の高周波熱処理方法で熱処理されて作製されたことを特徴とする、高周波熱処理品。   A high-frequency heat-treated product produced by being heat-treated by the high-frequency heat treatment method according to any one of claims 1 to 7.
JP2006064453A 2006-03-09 2006-03-09 Induction heat-treatment method and induction heat-treated article Withdrawn JP2007239043A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006064453A JP2007239043A (en) 2006-03-09 2006-03-09 Induction heat-treatment method and induction heat-treated article
PCT/JP2007/053033 WO2007102306A1 (en) 2006-03-09 2007-02-20 Method of high-frequency quenching, high-frequency quenching apparatus, and product of high-frequency quenching

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006064453A JP2007239043A (en) 2006-03-09 2006-03-09 Induction heat-treatment method and induction heat-treated article

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007239043A true JP2007239043A (en) 2007-09-20

Family

ID=38584865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006064453A Withdrawn JP2007239043A (en) 2006-03-09 2006-03-09 Induction heat-treatment method and induction heat-treated article

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007239043A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012149327A (en) * 2011-01-21 2012-08-09 Ntn Corp Method for manufacturing bearing ring
US9487843B2 (en) 2011-01-21 2016-11-08 Ntn Corporation Method for producing a bearing ring
WO2019172385A1 (en) * 2018-03-08 2019-09-12 Ntn株式会社 Method for tempering work piece, and machine part obtained by said method
JP2019157272A (en) * 2018-03-08 2019-09-19 Ntn株式会社 Work tempering process, and machine part obtained by said process

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012149327A (en) * 2011-01-21 2012-08-09 Ntn Corp Method for manufacturing bearing ring
US9487843B2 (en) 2011-01-21 2016-11-08 Ntn Corporation Method for producing a bearing ring
WO2019172385A1 (en) * 2018-03-08 2019-09-12 Ntn株式会社 Method for tempering work piece, and machine part obtained by said method
JP2019157272A (en) * 2018-03-08 2019-09-19 Ntn株式会社 Work tempering process, and machine part obtained by said process
JP7266426B2 (en) 2018-03-08 2023-04-28 Ntn株式会社 Workpiece tempering method and machine parts obtained by this method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006265606A (en) High frequency induction heat-treatment method, high frequency induction heat-treatment facility and high frequency induction heat-treating article
US8394212B2 (en) High frequency induction heating treatment equipment and method and induction heated and thus treated product
JP2008303402A (en) High frequency induction-hardening apparatus and method for manufacturing rolling bearing, rolling bearing
Totten et al. Quenching of Steel
JP2007239043A (en) Induction heat-treatment method and induction heat-treated article
JP2007239044A (en) Induction heat-treatment facility
CN110457834A (en) A method of characterization carburizing steel infiltration layer concentration of carbon
WO2007102306A1 (en) Method of high-frequency quenching, high-frequency quenching apparatus, and product of high-frequency quenching
WO2014069149A1 (en) Heat treatment method and method for manufacturing machine part
JP2006291248A (en) Method and equipment for high frequency induction heat treatment, thin member and thrust bearing
JP2021042398A (en) Nitrided steel member, and method and apparatus for manufacturing the same
WO2007094096A1 (en) High frequency hardening method, high frequency hardening equipment, and high frequency hardened product
JP2007211283A (en) High frequency-induction hardening method, induction hardening facility and induction hardened article
JP5196395B2 (en) Carbonitriding method, machine part manufacturing method, and heat treatment furnace
JP6962084B2 (en) A method for determining the cooling rate of a steel pipe and a method for manufacturing a steel pipe using the method.
Rowan et al. Gas Carburizing
JP2007239039A (en) Induction-hardening method, induction-hardening facility and induction-hardened article
JP6716964B2 (en) Steel sheet surface composition determination method, surface composition determination apparatus, manufacturing method, and manufacturing apparatus
Dossett et al. Steel heat treating technologies
JP4508956B2 (en) Induction heat treatment method and induction heat treatment apparatus
EP4194570A1 (en) Method and device for controlling carbon potential of an atmosphere
WO2007032154A1 (en) Method of induction tempering, induction tempering equipment and induction tempering product
JP2006083412A (en) Induction heat treatment device, induction heat treatment method, and wrought product manufactured with the method
JP2006152429A (en) High-frequency heat treatment method, high-frequency heat treatment apparatus, and high-frequency heat treated article
CN117355619A (en) Method and system for vacuum and oil-temperature quenching in bainite production

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20090512