JP2018009226A - 熱処理方法及び熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転動疲労寿命に優れたころ軸受を構成するころ軸受用軌道輪を低コストで得ること。【解決手段】 肉厚が軸方向において変化するころ軸受用軌道輪を得るための熱処理方法であって、（Ａ）高炭素クロム軸受鋼からなり、肉厚が軸方向において変化する環状のワークに焼入れ処理を施す工程、（Ｂ）焼入れ処理されたワークに焼戻し処理を施す工程であって、上記ワーク全体を冷却液に浸漬し、この状態で上記ワークを誘導加熱する工程、（Ｃ）焼戻し処理されたワークに仕上げ加工を施す工程、を含み、上記工程（Ｂ）は、（Ｂ１）上記ワークを肉厚に応じて軸方向に沿って複数の区画に区分けしておき、上記肉厚の厚い区画ほど、上記肉厚の薄い区画よりも低い周波数で誘導加熱することにより行い、かつ、（Ｂ２）上記ワークが浸漬された冷却液内に、上記ワークの上記第１軌道面を形成する部分に冷却液が集まるような冷却液の流れを発生させた状態で行う。【選択図】図３

Description

本発明は、ころ軸受用軌道輪を得るための熱処理方法、及び、熱処理装置に関する。

自動車、産業機械等に用いられている転がり軸受を構成する軸受用軌道輪は、転動体との間で相対的に転がり接触をする軌道面を有している。上記軌道面は、転動体との転がり接触によって転動体からの衝撃を受けやすい。
そこで、上記軸受用軌道輪を製造する際には、上記軸受用軌道輪の機械的特性を向上させる種々の手法が提案されている。

例えば、軌道面の高硬度化を図り、転がり軸受の転がり寿命を向上させる手法として、軸受用軌道輪を製造する際に、軸受用鋼に浸炭窒化処理を施す手法が知られている。しかしながら、浸炭窒化処理は、長時間の熱処理を必要としており、この熱処理によるコスト増加は避けることができなかった。

また、例えば、特許文献１には、ＳＵＪ２などの高炭素クロム軸受鋼製の環状ワークに優れた耐衝撃性と、高い圧壊強度とを付与することできる熱処理方法として、上記環状ワークに焼入れ処理を施した後、表面温度が内部温度よりも４０℃以上低い温度となる条件で環状ワークを誘導加熱する焼戻し処理を行う熱処理方法が提案されている。特許文献１は、上記熱処理方法を用いて得られた軸受用軌道輪は、転がり軸受の転動疲労寿命を向上させるとしている。

特開２０１６−７９４６６号公報

特許文献１に記載された熱処理方法を用いて軸受用軌道輪を得た場合、転がり軸受の転動疲労寿命を向上させることが可能となる。しかしながら、円錐ころ軸受の軸受用軌道輪のように、肉厚が軸方向において変化するころ軸受用軌道輪を得る場合、特許文献１に記載された熱処理方法では、ワークの肉厚が軸方向に変化するため、誘導加熱時に肉厚の違いに起因する加熱ムラが生じることがあり、上記転動疲労寿命を充分に向上させることができないことがあった。特に、大径の軸受用軌道輪を得る場合には、ワーク内における肉厚の変化量が大きい傾向にあるため、上記転動疲労寿命を向上させることが困難な場合があった。

また、ころ軸受を構成するころ軸受用軌道輪の軌道面には、当該軌道面の一部にころの転動面の端部から高荷重を受けて、ころとの接触圧力の高くなる部位（所謂、エッジロード）が生じており、ころ軸受の転動疲労寿命は、軌道面の高荷重を受ける部位の寿命に依存していた。

本発明者らは、このような事情に鑑みて転動疲労寿命に優れたころ軸受を提供するために鋭意検討を行い、ころ軸受用軌道輪を得るための熱処理方法において、特定の条件で焼戻し処理を行うことにより、軸方向において肉厚が変化するようなころ軸受用軌道輪を得る場合であっても、ころ軸受の転動疲労寿命を向上させるのに適したころ軸受用軌道輪を得ることができることを見出し、本発明を完成した。
また、上記焼戻し処理を行うのに適した熱処理装置の発明も完成した。

内層部と、上記内層部の周囲全体を包囲し、かつ表面のビッカース硬さが上記内層部のビッカース硬さよりも硬い表層部とを有し、
ころと転がり接触する軌道面は、圧縮残留応力を有し、上記ころの転動面の少なく一方の軸方向端部と接触する部分を含む第１軌道面と、上記第１軌道面に比べて低い圧縮残留応力を有する第２軌道面とを備え、
肉厚が軸方向において変化する、環状のころ軸受用軌道輪を得るための熱処理方法であって、
下記（Ａ）〜（Ｃ）の工程を含み、
（Ａ）高炭素クロム軸受鋼からなり、肉厚が軸方向において変化する環状のワークに焼入れ処理を施す工程、
（Ｂ）焼入れ処理されたワークに焼戻し処理を施す工程であって、上記ワーク全体を冷却液に浸漬し、この状態で上記ワークを誘導加熱する工程、
（Ｃ）焼戻し処理されたワークに仕上げ加工を施す工程、
上記工程（Ｂ）は、
（Ｂ１）上記ワークを肉厚に応じて軸方向に沿って複数の区画に区分けしておき、上記肉厚の厚い区画ほど、上記肉厚の薄い区画よりも低い周波数で誘導加熱することにより行い、かつ、
（Ｂ２）上記ワークが浸漬された冷却液内に、上記ワークの上記第１軌道面を形成する部分に冷却液が集まるような冷却液の流れを発生させた状態で行う、
ことを特徴とする。

本発明の熱処理方法では、ワークを冷却液に浸漬した状態で誘導加熱により焼戻し処理を行うため、焼戻し処理時におけるワークの内部温度は表面温度よりも高くなる。そのため、内層部とその周囲を覆う表層部とを有し、表層部の表面が内層部より硬いころ軸受用軌道輪を得ることができる。このとき、ワークを肉厚に応じて複数の区画に区分けし、各区画を肉厚に応じた条件で誘導加熱するため、肉厚の違いに起因する加熱ムラの発生を回避することができる。
また、ワークを冷却液に浸漬した状態で焼戻し処理を行うので、内部温度が表面温度よりも高くなる。このため、ワークの表層側には体積収縮の小さい低温焼戻しが施され、内部には体積収縮の大きい高温焼戻しが施され、この体積収縮の差によって、得られたころ軸受用軌道輪の軌道面には圧縮残留応力が付与される。

更に、上記焼戻し処理は、上記ワークが浸漬された冷却液内に、上記ワークの上記第１軌道面を形成する部分に冷却液が集まるような冷却液の流れを発生させた状態で行う。そのため、上記焼戻し処理では、上記第１軌道面を形成する部分が他の部分に比べて高い冷却能で冷却されることになる。その結果、形成された第１軌道面は、軌道面の他の部分に比べて高い圧縮残留応力を有することになる。
このような熱処理方法で得られたころ軸受用軌道輪を用いることより、転動疲労寿命に優れたころ軸受を提供することができる。

上記熱処理方法は、
上記工程（Ｂ）において、冷却液を噴射する噴射ノズルを使用し、
上記噴射ノズルの噴射口を上記第１軌道面を形成する部分に対向させ、上記噴射口から上記第１軌道面を形成する部分に向かって冷却液を噴射することが好ましい。
この場合、上記噴射ノズルから噴射される冷却液によって、上記ワークが浸漬された冷却液内に、上記第１軌道面を形成する部分に冷却液が集まるような冷却液の流れを効率的に発生させることができ、上記第１軌道面を形成する部分を他の部分に比べて高い冷却能で冷却するのに特に適している。

上記熱処理方法の上記（Ｂ−１）において、各区画を誘導加熱するための周波数ｆは、下記式（１）で表される電流浸透深さδ（ｍｍ）に対する各区画の肉厚Ｔ（ｍｍ）の比率が下記不等式（２）を充足するように設定する、ことが好ましい。
１．５≦Ｔ／δ≦４．０・・・（２）

（式中、ρはワークの２０℃における固有抵抗（μΩ・ｍｍ）、μは比透磁率、ｆは誘導加熱の周波数（Ｈｚ）である。）
この場合、上記ワークをムラなく加熱し、かつ上記表層部に、高い圧縮残留応力を付与するのにより適している。

本発明の熱処理装置は、
鋼材からなる環状のワークを誘導加熱して熱処理する熱処理装置であって、
上記ワークを内部にセットし、当該ワークに熱処理を施す処理槽と、
上記ワークを所定の位置に保持する保持部と、
上記ワークを包囲して誘導加熱する加熱部材と、
上記ワークに冷却液を噴射する噴射ノズルと、
を備え、
上記加熱部材は、複数の誘導加熱コイルからなり、それぞれの誘導加熱コイルの周波数が独立して制御されるように構成されていることを特徴とする。
上記熱処理装置は、肉厚が軸方向において変化するワークであってもムラなく加熱することができ、また、ワークの特定の部分のみを高い冷却能で冷却することができるため、本発明の熱処理方法における焼戻し処理を行うための装置として適している。

上記熱処理装置において、上記噴射ノズルは、噴射口が上記ワークに対向するように配置されていることが好ましい。
この場合、ワークの一部をより効果的に冷却することができる。

本発明によれば、転動疲労寿命に優れたころ軸受を構成するころ軸受用軌道輪を低コストで提供することができる。

円錐ころ軸受の要部断面図である。 図１に示した円錐ころ軸受の内輪の要部断面図である。 図２に示した内輪を得るための熱処理方法の工程図である。 図３に示した焼入れ処理及び焼戻し処理を説明するための工程図である。 第１実施形態におけるワークと加熱部材との関係を模式的に示す図である。 電流浸透深さδ（ｍｍ）に対する肉厚Ｔ（ｍｍ）の比率（Ｔ／δ）と、圧縮残留応力との関係の概要を示すグラフである。 （ａ）は、第１実施形態に係る熱処理装置を示す概略説明図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。 第２実施形態に係る熱処理装置を示す要部拡大図である。 実施例１における熱処理条件を示す線図である。 比較例１における熱処理条件を示す線図である。 比較例２における熱処理条件を示す線図である。 比較例３における熱処理条件を示す線図である。

以下、本発明の熱処理方法及び熱処理装置を用いて得ることができるころ軸受用軌道輪の一例、及び、当該ころ軸受用軌道輪を用いたころ軸受の一例について先に説明する。
本発明の熱処理方法は、肉厚が軸方向において変化するころ軸受用軌道輪を得るための熱処理方法であり、ここでは円錐ころ軸受用軌道輪を例に説明する。

［円錐ころ軸受］
図１は、円錐ころ軸受を示す要部断面図である。
円錐ころ軸受１は、外周に円錐面からなる内輪軌道面１１を有する内輪１０と、内周に円錐面からなる外輪軌道面２１を有する外輪２０と、外周に円錐面からなる転動面３１を有するとともに両軌道面１１、２１の相互間に転動自在に配置された複数の円錐ころ３０と、この複数の円錐ころ３０を周方向に所定の間隔で保持している保持器４０とを備えている。内輪１０、外輪２０及び円錐ころ３０は、ＪＩＳ ＳＵＪ２、ＪＩＳ ＳＵＪ３等の高炭素クロム軸受鋼からなる。

円錐ころ軸受１では、円錐ころ３０の転動面３１が、内輪軌道面１１及び外輪軌道面２１のそれぞれと転がり接触している。このとき、円錐ころ３０の転動面３１は、転動面３１のころ端面３２，３３とのエッジ部３１ａ，３１ｂ（転動面３１の軸方向両端部）で内輪軌道面１１及び外輪軌道面２１と高い接触圧力で接触しており、エッジ部３１ａ，３１ｂ付近に、所謂エッジロードが生じている。
特に、円錐ころ軸受１の内輪１０側では、転動面３１の大径側のエッジ部３１ａと、内輪１０の内輪軌道面１１との接触圧力が大きくなっている。

［円錐ころ軸受用軌道輪］
図２は、図１に示した円錐ころ軸受の内輪の要部断面図である。
図２に示す内輪１０は、内層部１５と、内層部１５の周囲全体を包囲する表層部１４とを有し、表層部１４が内層部１５に比べて相対的に高硬度（ビッカース硬さ基準）となるように構成されている。そのため、内輪１０は、圧壊強度と耐衝撃性とに優れる。
なお、本明細書において、「ビッカース硬さ」は、ころ軸受用軌道輪（例えば、内輪）の表面又は当該ころ軸受用軌道輪を径方向に沿って切断したときの切断面にビッカース圧子を当てて測定した値をいう。

内層部１５は、焼戻しマルテンサイトからなる組織又はソルバイトからなる組織を有する。また、内層部１５は、ビッカース硬さが４５０ＨＶ以上、５５０ＨＶ未満である。これにより、優れた圧壊強度と耐衝撃性とが確保されている。

表層部１４は、内層部１５の周囲全体を囲むように形成されており、焼戻しマルテンサイトからなる組織を有し、表面のビッカース硬さが内層部１５のビッカース硬さよりも高くなっている。また、表層部１４は、表面のビッカース硬さが７００ＨＶ以上、８００ＨＶ未満である。これにより、優れた耐衝撃性と長い転動疲労寿命とが確保されている。
表層部１４のビッカース硬さは、表層部１４の表面から内層部１５に向かって徐々に硬度が低くなっていてもよい。

表層部１４は、円錐ころ３０と転がり接触する内輪軌道面１１を表面とする軌道部１６と、内輪１０の内周面１２を表面とする非軌道部１７Ａ及び内輪１０の鍔部１８の表面および側面１３を表面の一部とする非軌道部１７Ｂとを有する。
表層部１４（軌道部１６、非軌道部１７Ａ，１７Ｂ）は、表面のビッカース硬さが上記範囲にあり、更に、表面から内層部１５に向ってビッカース硬さが７００ＨＶ以上の領域（以下、高硬度表面層ともいう（図２中、斜線部分参照。なお、斜線部分は高硬度表面層の深さを説明するために模式的に示したものであり、高硬度表面層の実寸法を必ずしも反映したものではない。））を所定の深さで有していることが好ましい。

軌道部１６における高硬度表面層の深さｄ１は、内輪１０を使用する際の最大せん断応力深さＺ０に対して、下記不等式（３）
３Ｚ０≦ｄ１＜８Ｚ０・・・（３）
を満足することが好ましい。上記深さｄ１が、最大せん断応力深さＺ０の３倍未満では、表面の疲労強度が低下し、内輪１０の転動疲労寿命が低下することがある。一方、上記深さｄ１が、最大せん断応力深さＺ０の８倍以上では、表面に比べて柔らかい組織からなる領域の占める割合が減少し、内輪１０の靱性が不充分になることがある。
なお、ころ軸受用軌道輪を使用する際の最大せん断応力深さＺ０は、定格荷重によって異なるものの、概ね０．１〜０．２ｍｍ程度である。

非軌道部１７Ａにおける高硬度表面層の深さｄ２、及び、非軌道部１７Ｂにおける高硬度表面層の深さｄ３は、いずれも内輪１０における径方向の最大肉厚ｘに対する比（ｄ２／ｘ、ｄ３／ｘ）で、下記不等式（４）
０．０２＜（ｄ２／ｘ，ｄ３／ｘ）≦０．０４・・・（４）
を満足することが好ましい。充分な圧壊強度及び耐衝撃性を確保するのに適しているからである。

軌道部１６は、円錐ころ軸受１において、円錐ころ３０の転動面３１との接触圧力が高くなる部分（エッジロード部位）を含むように設けられた第１軌道部１６Ａと、第１軌道部１６Ａ以外の第２軌道部１６Ｂとを備える。
第１軌道部１６Ａは、表面（第１軌道面１１Ａ）の圧縮残留応力及びビッカース硬さがいずれも第２軌道部１６Ｂの表面（第２軌道面１１Ｂ）の圧縮残留応力及びビッカース硬さよりも高くなっている。これにより、第１軌道部１６Ａの機械的特性を高め、内輪１０を用いた円錐ころ軸受の転動疲労寿命の高寿命化が図られている。

第１軌道面１１Ａの圧縮残留応力は、３００ＭＰａ以上が好ましい。これにより内輪１０はより破損しにくくなり、転動疲労寿命の高寿命化の達成に適している。
第１軌道面１１Ａの表面の圧縮残留応力は、更なる高寿命化を達成できる点で３４０ＭＰａ以上がより好ましい。
一方、第１軌道面１１Ａの圧縮残留応力の上限は特に限定されないが、上記圧縮残留応力が高すぎると、引張残留応力の極値が発生したり、塑性変形による脆い組織となったりすることから１０００ＭＰａが好ましい。

第２軌道面１１Ｂの圧縮残留応力は５０ＭＰａ以上が好ましい。上記転動疲労寿命の高寿命化に適しているからである。
一方、第２軌道面１１Ｂの圧縮残留応力は、第１軌道面１１Ａの圧縮残留応力より低ければ、その上限は特に限定されない。

内輪１０の軌道部１６において、第１軌道部１６Ａの軸方向の長さＬ１は、円錐ころ３０のころ幅Ｌ２（図１参照）の１０〜３０％が好ましい。
上記長さＬ１がころ幅Ｌ２の１０％未満では、本発明の熱処理方法において、第１軌道面１１Ａが確実にエッジロード部位に形成されるように位置合わせをすることが容易ではなく、一方、３０％を超えると、２５０ＭＰａを超えるような高い圧縮残留応力を第１軌道面１１Ａに付与することが難しくなる。

このような内輪１０は、圧縮残留応力の高い第１軌道面１１Ａが円錐ころ３０との接触圧力の高いエッジロード部位を含む位置に設けられている。そのため、内輪１０を用いたころ軸受は、転動疲労寿命に優れる。

（その他）
内輪１０では、軌道面１１の大径側（図２中、右側）に圧縮残留応力の高い第１軌道面１１Ａが設けられている。一方、円錐ころ軸受では、上述したように、円錐ころの軸方向両端側にエッジロード部位が生じることがある。そのため、内輪１０は、上記第１軌道面が軌道部１６の大径側及び小径側の２箇所に設けられたものであっても良い。
なお、円錐ころ軸受では、円錐ころの大径側に生じたエッジロード部位の方が、小径側に生じたエッジロードより接触圧力が高いことが一般的である。そのため、内輪１０のような大径側の１箇所に第１軌道部１６Ａが設けられたものであっても、充分に転動疲労寿命の高寿命化を図ることができる。

本発明の実施形態で得られるころ軸受用軌道輪は、円錐ころ軸受の内輪に限定されず、円錐ころ軸受の外輪であってもよい。また、肉厚が軸方向において変化するころ軸受用軌道輪であれば、例えば、自動調心ころ軸受等の軸受用軌道輪であってもよい。
また、本発明の実施形態で得られるころ軸受用軌道輪は、肉厚が軸方向に沿って変化するころ軸受用軌道輪であれば、その肉厚は特に限定されないが、軌道面における最小肉厚が５ｍｍ以上で、かつ軌道面における最小肉厚（図５中、Ｔｍｉｎ）と最大肉厚（図５中、Ｔｍａｘ）との差が２ｍｍ以上のころ軸受用軌道輪であることが、本発明の熱処理方法を適用するのに適している点で好ましい。

（第１実施形態）
次に、本発明の実施形態について、内輪１０を製造する場合を例に説明する。
図３は、図２に示した内輪を得るための熱処理方法の工程図である。図４は、図３に示した焼入れ処理及び焼戻し処理を説明するための工程図である。

まず、上記高炭素クロム軸受鋼鋼材から形成された環状素材Ｗ１（図３（ａ）参照）を作製する。次に、得られた環状素材Ｗ１に、切削加工等を施して、所定形状に加工して、内輪１０の内輪軌道面１１、内周面１２及び側面１３に対応する部分を有する素形材（ワーク）Ｗ２を得る前加工を行う（図３（ｂ）参照）。

次に、得られたワークＷ２に対して、焼入れ処理（図３（ｃ）、図４（ａ）参照）を施す。
上記焼入れ処理は、焼入れ処理後のワークについて、全体がマルテンサイトからなり、かつ、不完全焼入れ組織（微細パーライト）が５％以下となるように、全体を均一に加熱した後、急冷することが好ましい。上記不完全焼入れ組織が５％を超えると、得られた内輪１０の硬度が不足し、転動疲労寿命が短くなることがある。
上記焼入れ処理の方法は特に限定されず、高周波焼入れ、ズブ焼入れ等の方法を採用することができる。

上記焼入れ処理は、例えば、ワークＷ２を、８１０〜８５０℃の焼入れ温度で０．５〜２時間加熱し、急冷する条件で行なうことができる。
焼入れ温度は、十分な焼入性確保の観点から、好ましくは８２０℃以上であり、結晶粒の粗大化防止の観点から、好ましくは８４０℃以下である。
加熱時間は、部材の均熱化の観点から、好ましくは０．５時間以上であり、結晶粒の粗大化防止の観点から、好ましくは１．５時間以下である。
急冷は、例えば、冷却油の油浴中における油冷等により行われる。冷却油の油浴温度は、通常、６０〜１８０℃である。

次に、焼入れ処理後の素形材（ワーク）Ｗ２に焼戻し処理を施して、中間素材Ｗ３を得る（図３（ｄ）、図４（ｂ）参照）。
上記焼戻し処理は、ワークＷ２を冷却液中に浸漬した状態で、誘導加熱により所定時間加熱し、その後、例えば上記冷却液中でワークＷ２を冷却することにより行う。なお、上記ワークＷ２の冷却は、誘導加熱されたワークＷ２を上記冷却液から取り出し、空冷、放冷等によって行ってもよい。
上記焼戻し処理では、ワークＷ２を冷却液中に浸漬した状態で加熱するため、図４（ｂ）に示すように、ワークＷ２の表面の焼戻し温度（図４中、「表面温度Ａ」参照）を当該ワークＷ２の内部の焼戻し温度（図４中、「内部温度Ｂ」参照）よりも低い温度とすることができる。

上記焼戻し処理では、上記表面温度Ａを上記内部温度Ｂよりも低い温度とすることにより、耐衝撃性を得るのに適した硬さの内層部を形成することができる。加えて、上記の条件で焼戻し処理を行うことにより、焼戻し処理時における残留オーステナイト量の減少を抑制し、かつ圧縮応力を増加させることができる。
このとき、上記表面温度Ａと上記内部温度Ｂとの差（内部温度Ｂ−表面温度Ａ）は、４０℃以上とすることが好ましい。所定の内層部１５及び表層部１４を有する内輪１０を得るのにより適しているからである。
上記表面温度Ａと上記内部温度Ｂとの差（内部温度Ｂ−表面温度Ａ）は、６００℃以下とすることが好ましい。６００℃を超えるとワークＷ２に割れが生じるおそれがある。

また、上記焼戻し処理において、焼戻し時間（図４中、「焼戻し時間ｔ」参照）は、２０秒間以下が好ましい。これにより、ワークＷ２に十分な圧縮残留応力を付与することができる。より好ましくは１８秒間以下である。
上記焼戻し時間ｔは、温度ムラの発生を抑制して内輪の品質を安定化させる観点からは、２秒間以上が好ましく、３秒間以上がより好ましい。
なお、本実施形態において、「焼戻し時間」とは、誘導加熱時の通電時間をいう。

上記焼戻し処理の具体的な温度は、表面温度が１６０〜２９０℃で、内部温度が３２０〜７１５℃となるように調整して行うことが好ましい。
上記表面温度は、ころ軸受の転動疲労寿命を確保する観点から、２７５℃以下が好ましい。
上記内部温度は、耐衝撃性確保の観点から、３６５℃以上がより好ましく、４５０℃以上が更に好ましい。また、圧壊強度確保の観点から、５７５℃以下がより好ましい。内部温度が４５０〜５７５℃である場合、長い転動疲労寿命及び高い耐衝撃性を確保することができ、かつ高い圧壊強度を確保するのに更に好適である。
なお、本実施形態において、上記表面温度とは、ワークＷ２の第２軌道面が形成される部分の温度をいう。また、上記表面温度及び上記内部温度は、Ｋタイプの熱電対により計測することができる。

上記焼戻し処理では、肉厚に応じてワークＷ２を軸方向に沿って複数の区画に区分けしておき、上記肉厚の厚い区画ほど、上記肉厚の薄い区画よりも低い周波数で誘導加熱する。図５は、本実施形態におけるワークと加熱部材との関係を模式的に示す図である。
本実施形態では、図５に示すように、ワークＷ２の軌道面１１が形成される部分（以下、軌道面形成部分ともいう）１１１の径方向内側部分を、肉厚（軌道面形成部分１１１とワークＷ２の内周面１１２との径方向寸法）に基づいて軸方向に沿って３つの区画Ｃ１〜Ｃ３に区分けする。また、３つの区画Ｃ１〜Ｃ３に区分けしたワークＷ２の外方に、各区画のそれぞれ対応した３つの誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃを配置し、これらの誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃでワークＷ２を誘導加熱する。この場合、誘導加熱コイル１０３ａは最も肉厚の薄い区画Ｃ１を主に加熱し、誘導加熱コイル１０３ｂは次に肉厚の薄い区画Ｃ２を主に加熱し、誘導加熱コイル１０３ｃは最も肉厚の厚い区画Ｃ２を主に加熱する。このとき、誘導加熱コイル１０３ａはワークＷ２の区画Ｃ１より小径側の部分（小径側の鍔部の径方向内側部分）Ｄ１も加熱するように配置し、誘導加熱コイル１０３ｃはワークＷ２の区画Ｃ３よりも大径側の部分（大径側の鍔部の径方向内側部分）Ｄ２も加熱するように配置する。

区画Ｃ１〜Ｃ３のそれぞれは、肉厚の厚い区画ほど肉厚の薄い区画よりも低い周波数で誘導加熱する。つまり、区画Ｃ３は区画Ｃ２よりも低い周波数で加熱し、区画Ｃ２は区画Ｃ１よりも低い周波数で加熱する。これにより、ワークＷ２を加熱ムラなく、好ましい温度条件で加熱することができる。
区画Ｃ１〜Ｃ３のそれぞれを加熱するための周波数ｆは、例えば、電流浸透深さδ（ｍｍ）と区画Ｃ１〜Ｃ３のそれぞれの肉厚Ｔに基づいて決定すればよく、上記周波数ｆは、電流浸透深さδ（ｍｍ）に対する各区画の肉厚Ｔ（ｍｍ）の比率（Ｔ／δ）が、下記不等式（２）を充足することが好ましい。
１．５≦Ｔ／δ≦４．０・・・（２）
上記電流浸透深さδ（ｍｍ）は、下記式（１）で表され、

（式中、ρはワークの２０℃における固有抵抗（μΩ・ｍｍ）、μは比透磁率、ｆは誘導加熱の周波数（Ｈｚ）である。）
周波数ｆと相関する値であり、誘導加熱条件の指標となる。

本実施形態では、上記Ｔ／δが上記不等式（２）を充足するように周波数ｆを設定することが、内輪１０の軌道面１１に充分な圧縮残留応力を付与するのに適している。
上記Ｔ／δが１．５未満では、電流浸透深さδが大きすぎるため、ワークＷ２内で電流の同士が干渉し、ワークＷ２の内部を充分に加熱することができない場合がある。
一方、上記Ｔ／δが４．０を超えると、ワークの肉厚に対して電流浸透深さδが小さすぎるため、この場合もワークＷ２の内部を充分に加熱することができない場合がある。

そして、ワークの内部の加熱が不充分になると、得られた内輪１０において、軌道面１１の圧縮残留応力が小さくなってしまう。
図６は、電流浸透深さδ（ｍｍ）に対する肉厚Ｔ（ｍｍ）の比率（Ｔ／δ）と、圧縮残留応力との関係の概要を示すグラフである。
ワークを冷却液に浸漬した状態で誘導加熱する焼戻し処理を施した場合、図６に示したように、上記Ｔ／δが小さすぎても、大きすぎても焼戻し処理後のワークの表面の圧縮残留応力が小さくなってしまう。
これに対して、ワークＷ２を複数の区画Ｃ１〜Ｃ３に区分けして焼戻し処理する場合、各区画の誘導加熱条件において、上記Ｔ／δが上記不等式（２）を充足するように上記周波数ｆを設定すれば、得られた内輪１０の軌道面１１に充分な圧縮残留応力（例えば、３００ＭＰａ以上）を付与することができる。

上記不等式（２）に基づいて周波数ｆを設定する場合、区画Ｃ１〜Ｃ３の肉厚Ｔは、各区画における平均肉厚が上記不等式（２）を充足するように上記周波数ｆを設定しても良いし、各区間における肉厚の最小値から最大値までの範囲全体が上記不等式（２）を充足するように上記周波数ｆを設定してもよい。

上記誘導加熱を行う場合の各誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃの出力は、肉厚の厚い区画ほど肉厚の薄い区画よりも高出力で誘導加熱するように設定することが好ましい。つまり、区画Ｃ３は区画Ｃ２よりも高出力で誘導加熱し、区画Ｃ２は区画Ｃ１よりも高出力で誘導加熱することが好ましい。この場合、同一の焼戻し時間で、各区画の表面温度及び内部温度のそれぞれを上述した焼戻し温度に加熱するのに適しているからである。
なお、上記焼戻し温度の調整は、例えば、焼戻し時間の変えることで行っても良く、誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃ毎に通電時間を調節してもよい。

上記焼戻し処理は、例えば、下記の熱処理装置を用いて行えばよい。
図７は、（ａ）は、本実施形態に係る熱処理装置を示す概略説明図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部拡大図である。
図７に示す熱処理装置１００は、環状のワーク（熱処理方法された素形材）Ｗ２を内部にセットし、ワークＷ２に熱処理を施す処理槽１０１と、ワークＷ２を保持する保持冶具１０２と、ワークＷ２の外周側にワークＷ２を包囲して配置され、ワークＷ２を誘導加熱する加熱部材１０３と、処理槽１０１内に貯留され、ワークＷ２を冷却する冷却液１０５と、ワークＷ２に冷却液１０５を噴射する噴射ノズル１０６と、噴射ノズル１０６及び処理槽１０１内に冷却液１０５を供給するための供給管１０７Ａ，１０７Ｂとを備えている。

処理槽１０１は、冷却液１０５を貯留することが可能な有底円環状の容器であり、円筒状のインナーケース１０１Ａと円筒状のアウターケース１０１Ｂとからなる。処理槽１０１を構成する上記容器は、電気絶縁性のセラミックスまたは電気絶縁性の合成樹脂からなる。このように、熱処理装置１００は、電気絶縁性のセラミックスまたは電気絶縁性の合成樹脂からなる容器を処理槽１０１として有するため、熱処理装置１００自体の加熱を抑制することができる。
容器の大きさは、熱処理装置１００の用途、ワークＷ２の大きさ等によって適宜設定することができる。
処理槽１０１内には、冷却液１０５が貯留されている。また、処理槽１０１には、余剰の冷却液１０５を処理槽１０１の外部に排出するための排出口１０８が設けられている。
かかる処理槽１０１の内部には、冷却液１０５中に浸漬するようにワークＷ２がセットされる。

保持冶具１０２は、冶具本体１０２ａと、ワークＷ２の下面を点接触で受け止める支持部（第１支持部）１０２ｂと、ワークＷ２の水平方向への移動を抑制する支持部（第２支持部）１０２ｃとを有している。保持冶具１０２は、ワークＷ２を点接触で保持しつつ、ワークＷ２の水平方向への移動を抑制する。このとき、支持部１０２ｃはワークＷ２と接触していてもよいし、ワークＷ２との間に最大０．５ｍｍ程度の隙間が形成されていてもよい。上記隙間を設けると、加熱時にワークＷ２が熱膨張してもワークＷ２の表面が支持部１０２ｃで押圧されることを回避することができる。

支持部１０２ｂ，１０２ｃはいずれも球状体である。そのため、ワークＷ２と支持部１０２ｂ，１０２ｃとが接触した場合、両者の接触は点接触となる。そのため、ワークＷ２から支持部１０２ｂ，１０２ｃへの熱伝導が抑制され、ワークＷ２の温度が不均一になることを防止することができるとともに、冷却液１０５によるワークＷ２の冷却が支持部１０２ｂ，１０２ｃによって阻害され難いので、冷却不足によるワークＷ２の過熱を防止することができる。支持部１０２ｂ，１０２ｃの個数は、それぞれ平面視円周方向に３個以上であればよく、通常、３〜６個程度であり、等間隔に３個設けられていることが好ましい。
また、保持冶具１０２は、電気絶縁性のセラミックスまたは電気絶縁性の合成樹脂からなる。これにより、保持冶具１０２自体の加熱やワークＷ２の表面温度のバラつきを抑制することができる。

加熱部材１０３は、アウターケース１０１Ｂの外側に設置された複数（例えば、３個）の誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃと、インナーケース１０１Ａの内側に設置されたセンターコア１０３ｄと備えている。誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃは、既に説明した通り、肉厚に応じて区分けしたワークＷ２の各区画Ｃ１〜Ｃ３に対応した所定の位置に設けられている。
誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃは制御部１０４と接続され、各誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃの周波数や出力等の加熱条件は、制御部１０４によって誘導加熱コイル毎にそれぞれ独立して制御される。
誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃは、それぞれアウターケース１０１Ｂの外径よりも大きい内径を有する螺旋状のものである。
センターコア１０３ｄは、インナーケース１０１Ａの内径よりも小さい外径を有する棒状体であり、ケイ素鋼からなる。
熱処理装置１００では、誘導加熱コイル１０３に所定の周波数及び出力で電流を供給することにより、ワークＷ２を所望の温度に誘導加熱することができる。
なお、誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃ及びセンターコア１０３ｄは、一方又は両方が処理槽１０１内に設置されていてもよい。

熱処理装置１００において、誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃは、処理槽１０１に対して着脱可能に設けられている。そのため、ワークＷ２のサイズや区分けした各区画の軸方向寸法の変更に容易かつ迅速に対応することができる。

冷却液１０５は、ワークＷ２の表面を冷却可能な液体であればよい。冷却液１０５としては、例えば、水、油、水溶性ポリマー等が挙げられる。
上記油としては、例えば、焼入油等が挙げられる。
上記水溶性ポリマーとしては、例えば、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）等が挙げられる。上記水溶性ポリマーは、水に溶解させた水溶液として用いることができる。この場合、水への水溶性ポリマーの配合量は、水溶性ポリマーの種類等に応じて適宜設定することができる。
冷却液１０５は、ワークＷ２の表面を効率よく冷却する観点から、熱伝達率が高いものであることが好ましく、かつ取扱いが容易なものがより好ましい。

噴射ノズル１０６は、冷却液１０５を処理槽１０１に供給するための供給管１０７Ａの先端部に取り付けられている。噴射ノズル１０６は、ワークＷ２の周方向に沿って所定間隔毎に複数個設けられている。各噴射ノズル１０６は、ワークＷ２の外周面に対向するように配置された噴射口１０６ａを有する。噴射口１０６ａは、ワークＷ２の上記第１軌道面を形成する部分（図７（ｂ）斜線部分）に近接して対向するように配置されている。
なお、供給管１０７Ａには、流量調整弁及び圧力調整弁（ともに図示せず）が設けられている。これにより、冷却液の供給条件を調整することができる。

熱処理装置１００では、供給管１０７Ａ，１０７Ｂを介して供給された冷却液１０５が処理槽１０１内に貯留され、余剰の冷却液１０５は排出口１０８から排出される。
なお、熱処理装置１００は、排出された冷却液１０５を処理槽１０１内に再供給するための循環路（図示せず）を備えていてもよい。

その他、熱処理装置１００は、図示していないものの、誘導加熱に必要な電源、整合器、冷却剤の温度を制御するための温調部材等、必要な部材を備えている。
また、熱処理装置１００は、加熱時等にワークＷ２を軸心回りに回転させるための機構を備えていてもよい。

このような熱処理装置１００を使用した焼戻し処理では、上述したようにワークＷ２を処理槽１０１内に設置し、冷却液１０５に浸漬した状態で誘導加熱することにより行う。
このとき、加熱部材１０３による誘導加熱は、既に説明したように、ワークＷ２を肉厚に応じて複数の区画に区分けした後、各区画に応じた条件（周波数及び出力）で行う。
また、処理槽１０１内に貯留された冷却液１０５には、ワークＷ２の第１軌道面１１Ａを形成する部分に冷却液１０５が集まるような冷却液１０５の流れを発生させた状態で誘導加熱を行う。
具体的には、複数の噴射ノズル１０６の噴射口１０６ａから第１軌道面１１Ａを形成する部分に向かって冷却液１０５をジェット噴射で供給しつつ誘導加熱を行えばよい。これにより、ワークＷ２の第１軌道部１６Ａを形成する部分を他の部分に比べて高い冷却能で冷却することができる。そのため、後工程を経て完成した内輪１０の第１軌道面１１Ａに、第２軌道面１１Ｂより高い圧縮残留応力を付与することができる。
また、この手法を採用すれば、上記内輪１０の第２軌道面１１Ｂにも第１軌道面１１Ａに比べれば低いものの圧縮残留応力を付与することができる。

噴射ノズル１０６から冷却液１０５をジェット噴射により供給する際の冷却液１０５の供給量は、噴射ノズル１０６の個数や、ワークＷ２の形状やサイズ、冷却液の冷却能等にもよるが、例えば、８〜８０Ｌ／ｍｉｎとすれば良い。
また、噴射ノズル１０６から供給する冷却液１０５の温度は、ワークＷ２の形状やサイズ、冷却液の冷却能等にもよるが、例えば、５〜８０℃とすればよい。

最後に、焼戻し処理後の中間素材Ｗ３について、内輪軌道面１１に対応する部分などに対して、研磨加工等の仕上げ加工を施す（図３（ｅ）参照）。
このような工程を経ることにより、内輪１０（ころ軸受用軌道輪）を得ることができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、焼戻し処理を施す際に使用する熱処理装置の構成が異なる以外は、第１実施形態と同様である。そのため、ここでは本実施形態で使用する熱処理装置についてのみ説明する。
図８は、本実施形態に係る熱処理装置を示す要部拡大図である。
熱処理装置２００は、図８に示すように、噴射ノズル２０６の取り付け向きが異なる以外は、図７（ａ）、（ｂ）に示した熱処理装置１００と同様の構成を備えている。熱処理装置２００において、熱処理装置１００と同様の部材については、熱処理装置１００と同一の符号を付している。

熱処理装置２００において、供給管１０７Ａの先端部に取り付けられた噴射ノズル２０６は、当該噴射ノズル２０６の噴射口２０６ａがワークＷ２の外周側に位置するアウターケース１０１Ｂの内壁面に対向し、かつ噴射ノズル２０６の噴射口２０６ａからジェット噴射により供給された冷却液１０５が、ワークＷ２の外周側に位置するアウターケース１０１Ｂの内壁面で反射してワークＷ２の第１軌道面１１Ａを形成する部分に向かうように配置されている。

熱処理装置２００を使用した焼戻し処理は、熱処理装置１００を使用する場合と同様、ワークＷ２を冷却液１０５に浸漬した状態となるように処理槽１０１内に設置し、複数の噴射ノズル２０６の噴射口２０６ａから冷却液１０５をジェット噴射で供給して行えばよい。この場合も、ワークＷ２の第１軌道面１１Ａを形成する部分に、冷却液１０５が集まるような冷却液１０５の流れを発生させた状態で、ワークＷ２を加熱することができる。
そのため、ワークＷ２の第１軌道部１６Ａが形成される部分を他の部分に比べて高い冷却能で冷却することができる。
その結果、熱処理装置２００を用いた場合も、後工程を経て完成した内輪１０の第１軌道面１１Ａに、第２軌道面１１Ｂより高い圧縮残留応力を付与することができる。さらに、上記内輪１０の第２軌道面１１Ｂにも第１軌道面１１Ａに比べれば低いものの圧縮残留応力を付与することができる。

本実施形態において、噴射ノズル２０６から冷却液１０５をジェット噴射により供給する際の冷却液１０５の供給量や、冷却液１０５の温度は、熱処理装置１００を使用する場合と同程度の条件を採用することができる。

（他の実施形態）
第１及び第２実施形態では、焼戻し処理において、ワークＷ２の軌道面形成部分１１１の径方向内側部分を３つの区画に区分けしていたが、ワークＷ２を肉厚に応じて複数の区画に区分けする場合、２つの区画に区分けしても良いし、４つ以上の区画に区分けしても良い。
また、複数の区画に区分けする場合、各区画の軸方向寸法は、同一である必要もない。

本発明の実施形態では、既に説明したように、上記第１軌道面が軌道部１６の大径側及び小径側の２箇所に設けられた内輪１０を得ることもできる。
このような内輪１０を得る場合には、例えば、２箇所の第１軌道面を形成する部分のそれぞれに冷却液が集まるような冷却液の流れを発生させるように噴射ノズルが設けられた熱処理装置を用いて上記焼戻し処理を行えば良い。

第１及び第２実施形態に係る熱処理装置１００，２００において、加熱部材１０３は、ワークＷ２の内方に設けられたセンターコア１０３ｄを備えているが、本発明の実施形態に係る熱処理装置は、センターコア１０３ｄに代えて、ワークＷ２の内方に誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃに対応した複数の誘導加熱コイルを備えていてもよい。

以下、実施例等により本発明の作用効果を検証する。本発明の実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
ＳＵＪ２からなる鋼材から環状素材を作製し、得られた環状素材に切削加工を施して、所定形状に加工して、内輪用のワーク（外径：１１０ｍｍ、軌道面形成部分１１１における最大肉厚Ｔｍａｘ及び最小肉厚Ｔｍｉｎ（図５参照）がそれぞれ、Ｔｍａｘ＝９ｍｍ、Ｔｍｉｎ＝３ｍｍ）を得た。次に、得られたワークに、表１、２及び図９に示した熱処理条件による焼入れ処理及び焼戻し処理を施した後、研磨加工を施し、軸受（型番：３８５相当のもの）用の内輪の試験片を得た。
ここで、焼入れ処理は、雰囲気熱処理炉を用いて行い、焼戻し処理は、図７に示した熱処理装置１００を用いて行った。
図９は、実施例１における熱処理条件を示す線図である。
本実施例では、図９に示すように、ワークを８３０℃で０．５時間加熱して全体焼入れを行なった後、８０℃に油冷した。
その後、ワークを図７に示した熱処理装置１００内にセットし、焼戻し処理を行った。

上記焼戻し処理では、肉厚に応じて、ワークを軸方向に沿って下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）３つに区分けし、それぞれの区画を異なる加熱条件で誘導加熱した。
具体的には、（ｉ）ワークを軌道面形成部分１１１における肉厚が５ｍｍ以上、７ｍｍ未満の中間区画Ｃ２、（ｉｉ）上記肉厚が３ｍｍ以上、５ｍｍ未満の薄肉区画Ｃ１及びこの薄肉区画Ｃ１より小径側の部分Ｄ１、並びに、（ｉｉｉ）上記肉厚が７ｍｍ以上、９ｍｍ以下の厚肉区画Ｃ３及びこの厚肉区画Ｃ３より大径側の部分Ｄ２、に区分けし（図５参照）、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の各区画の外方に設置した誘導加熱コイル１０３ａ〜１０３ｃの周波数及び出力をそれぞれ表２に示した条件として、５秒間誘導加熱した。なお、区画Ｃ１〜Ｃ３に対する上記Ｔ／δを合わせて表２に示した。
また、上記焼戻し処理は、焼入れ処理されたワークを２５℃の水（冷却液）に浸漬した状態で行い、このとき、噴射ノズル１０６からは加熱開始と同時に２０Ｌ／ｍｉｎの流量で冷却水をジェット噴射した。
上記焼戻し処理において、誘導加熱時の第１軌道面が形成される部分の温度（以下、実施例／比較例の説明では、単に第１軌道面の温度という）ｔ１は１４５℃、第２軌道面が形成される部分の温度（実施例／比較例の説明では、単に第２軌道面の温度という）ｔ２は１９５℃、内層部となる部分の温度（実施例／比較例の説明では、単に内部温度という）ｔ３は４８０℃であった。

なお、第１軌道面の温度ｔ１は、第１軌道面における軸方向の中央部（図２中、Ｐ参照）で測定し、第２軌道面の温度ｔ２は、第２軌道面における軸方向の中央部（図２中、Ｑ参照）で測定し、内部温度ｔ３は、ワークを径方向に沿って切断した場合に生じる切断面（図２参照）において、軌道面における軸方向の中央部から径方向内部側に当該部分の肉厚の１／２の部分まで入り込んだ位置（図２中、Ｒ参照）で測定した。

（実施例２、３）
焼戻し時の噴射ノズル１０６からジェット噴射する冷却水の流量を、表２に示したように変更した以外は、実施例１と同様にして、内輪の試験片を得た。
また、各実施例における焼戻し温度（第１軌道面の温度ｔ１、第２軌道面の温度ｔ２及び内部温度ｔ３）は、表１に示した通りである。

（比較例１）
焼戻し炉を用いて焼戻し処理を行い、その条件を図１０に示した条件とした以外は、実施例１と同様にして、内輪の試験片を得た。
図１０は、比較例１における熱処理条件を示す線図である。比較例１では、ワークを８３０℃で０．５時間加熱して全体焼入れを行なった後、８０℃に油冷し、その後、ワークを１８０℃（軌道面の温度ｔ２及び内部温度ｔ３ともに１８０℃）で１．５時間加熱して焼戻しを行った。
なお、軌道面の温度は、実施例１の第２軌道面の温度と同様の箇所で測定した。

（比較例２）
実施例１と同様にしてＳＵＪ２からなる内輪用のワークを得た。
次に、得られたワークをカーボンポテンシャルが１．１、アンモニアガス濃度が６体積％の浸炭窒化雰囲気中において図１１に示した熱処理条件による浸炭窒化焼入れ処理を行い、その後、比較例１と同様の焼戻し処理を施した後、研磨加工を施し、軸受（型番：３８５相当のもの）用の内輪の試験片を得た。
図１１は、比較例２における熱処理条件を示す線図である。比較例２では、ワークを、８４０℃で４時間加熱して浸炭窒化焼入れを行なった後、８０℃に油冷し、その後、１８０℃で１．５時間加熱して焼戻しを行った。

（比較例３）
ＳＡＥ４３２０からなる鋼材から環状素材を作製し、得られた環状素材に切削加工を施して所定形状に加工し、実施例１と同サイズの内輪用のワークを得た。次に、得られたワークに図１２に示した熱処理条件による焼入れ処理を雰囲気熱処理炉を用いて行い、その後、比較例１と同様の焼戻し処理を施した後、研磨加工を施して、軸受（型番：３８５相当のもの）用の内輪の試験片を得た。
図１２は、比較例３における熱処理条件を示す線図である。比較例３では、ワークを、８５０℃で５時間加熱して焼入れを行なった後、８０℃に油冷し、その後、１８０℃で１．５時間加熱して焼戻しを行った。

（比較例４〜６）
焼戻し処理時の誘導加熱の条件（周波数及び出力）を表２に示したように変更してワーク全体を同一の周波数で加熱するとともに、噴射ノズル１０６を用いた冷却水のジェット噴射を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、内輪の試験片を得た。

（比較例７、８）
焼戻し処理時の誘導加熱の条件（周波数及び出力）を表２に示したように変更してワーク全体を同一の周波数で加熱するとともに、焼戻し時の噴射ノズル１０６からジェット噴射する冷却水の流量を表２に示した流量とした以外は、実施例１と同様にして、内輪の試験片を得た。

（比較例９〜１０）
焼戻し処理時の誘導加熱の条件（周波数及び出力）を表２に示した条件にするとともに、噴射ノズル１０６を用いた冷却水のジェット噴射を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、内輪の試験片を得た。

（試験片の評価）

実施例１〜３及び比較例１〜１０の内輪の試験片について、軌道面（第１軌道面及び第２軌道面）のビッカース硬さ、内層部の硬さ、圧縮残留応力、転動疲労寿命、圧壊強度、シャルピー衝撃値及びコストを調べた。さらに、各内輪の試験片の表層部及び内層部それぞれの組織を光学顕微鏡にて観察した。

軌道面のビッカース硬さは、各内輪の試験片の軌道面（第１軌道面及び第２軌道面）における軸方向の中央部にビッカース圧子をあてて測定した。
内層部の硬さは、各内輪の試験片を径方向に沿って切断した切断面（図２参照）において、軌道面における軸方向の中央部から径方向内部側に当該部分の肉厚の１／２の部分まで入り込んだ位置にビッカース圧子をあてて測定した硬さを内層部の硬さとした。
圧縮残留応力は、残留応力測定装置によって、Ｘ線回折法を行なうことによって測定した。
転動疲労寿命は、ラジアル型転動疲労寿命試験を行なうことによって測定した。

圧壊強度は、内輪の試験片の周方向の第１の箇所と、上記周方向の第１の箇所とは１８０℃周方向に移動した箇所である第２の箇所とを、アムスラー試験機で径方向に挟み、第１の箇所と第２の箇所とを結ぶ試験片の軸線と垂直な方向に沿って、第１の箇所と第２の箇所とが０．５ｍｍ／ｍｉｎの速度で近接するよう移動させることで試験片を変形させて、破壊し、破壊した時のラジアル荷重を評価することによって測定した。
シャルピー衝撃値は、ＪＩＳ Ｋ７１１１−１にしたがって測定した。
これらの結果を表３に示す。なお、転動疲労寿命、圧壊強度及びシャルピー衝撃値についは、比較例１の測定値に対する相対値として算出した。また、表中、コストにおける丸印は、比較例１の内輪の評価数値と同等以下の数値であることを意味する。

表３に示した結果から、本発明の実施形態によれば、軌道面に圧縮残留応力が高い第１軌道面を備えた円錐ころ軸受用軌道輪（実施例１〜３）を得ることができ、このような円錐ころ軸受用軌道輪は、圧壊強度及びシャルピー衝撃値に優れ、転動疲労寿命が顕著に向上することが明らかとなった。

１：円錐ころ軸受、１０：内輪、１１：内輪軌道面、１１Ａ：第１軌道面、１１Ｂ：第２軌道面１２：内周面、１３：側面、１４：表層部、１５：内層部、１６：軌道部、１６Ａ：第１軌道部、１６Ｂ：第２軌道部、１７Ａ，１７Ｂ：非軌道部、１８：鍔部、２０：外輪、２１：外輪軌道面、３０：円錐ころ、３１：転動面、３１ａ，３１ｂ：エッジ部、３２，３３：ころ端面、４０：保持器、１００，２００：熱処理装置、１０１：処理槽、１０１Ａ：インナーケース、１０１Ｂ：アウターケース、１０２：保持冶具、１０３：加熱部材、１０３ａ〜１０３ｃ：誘導加熱コイル、１０４：センターコア、１０５：冷却液、１０６，２０６：噴射ノズル、１０７Ａ，１０７Ｂ：供給管、１０８：排出口、Ｗ１：環状素材、Ｗ２：素形材（ワーク）、Ｗ３：中間素材

Claims (5)

1. 内層部と、前記内層部の周囲全体を包囲し、かつ表面のビッカース硬さが前記内層部のビッカース硬さよりも硬い表層部とを有し、
   ころと転がり接触する軌道面は、圧縮残留応力を有し、前記ころの転動面の少なく一方の軸方向端部と接触する部分を含む第１軌道面と、前記第１軌道面に比べて低い圧縮残留応力を有する第２軌道面とを備え、
   肉厚が軸方向において変化する、環状のころ軸受用軌道輪を得るための熱処理方法であって、
   下記（Ａ）〜（Ｃ）の工程を含み、
   （Ａ）高炭素クロム軸受鋼からなり、肉厚が軸方向において変化する環状のワークに焼入れ処理を施す工程、
   （Ｂ）焼入れ処理されたワークに焼戻し処理を施す工程であって、前記ワーク全体を冷却液に浸漬し、この状態で前記ワークを誘導加熱する工程、
   （Ｃ）焼戻し処理されたワークに仕上げ加工を施す工程、
   前記工程（Ｂ）は、
   （Ｂ１）前記ワークを肉厚に応じて軸方向に沿って複数の区画に区分けしておき、前記肉厚の厚い区画ほど、前記肉厚の薄い区画よりも低い周波数で誘導加熱することにより行い、かつ、
   （Ｂ２）前記ワークが浸漬された冷却液内に、前記ワークの前記第１軌道面を形成する部分に冷却液が集まるような冷却液の流れを発生させた状態で行う、
   ことを特徴とする熱処理方法。
2. 前記工程（Ｂ）において、冷却液を噴射する噴射ノズルを使用し、
   前記噴射ノズルの噴射口を前記第１軌道面を形成する部分に対向させ、前記噴射口から前記第１軌道面を形成する部分に向かって冷却液を噴射する請求項１に記載の熱処理方法。
3. 上記（Ｂ−１）において、各区画を誘導加熱するための周波数ｆは、下記式（１）で表される電流浸透深さδ（ｍｍ）に対する各区画の肉厚Ｔ（ｍｍ）の比率が下記不等式（２）を充足するように設定する、
   １．５≦Ｔ／δ≦４．０・・・（２）
   請求項１又は２に記載の熱処理方法。
   （式中、ρはワークの２０℃における固有抵抗（μΩ・ｍｍ）、μは比透磁率、ｆは誘導加熱の周波数（Ｈｚ）である。）
4. 鋼材からなる環状のワークを誘導加熱して熱処理する熱処理装置であって、
   前記ワークを内部にセットし、当該ワークに熱処理を施す処理槽と、
   前記ワークを所定の位置に保持する保持部と、
   前記ワークを包囲して誘導加熱する加熱部材と、
   前記ワークに冷却液を噴射する噴射ノズルと、
   を備え、
   前記加熱部材は、複数の誘導加熱コイルからなり、それぞれの誘導加熱コイルの周波数が独立して制御されるように構成されていることを特徴とする熱処理装置。
5. 前記噴射ノズルは、噴射口が前記ワークに対向するように配置されている請求項４に記載の熱処理装置。