JPH1150137A - 熱処理部材、熱処理方法および熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼き入れ組織の中に靭性に富むフェライト組
織を積極的に析出させることにより、マルテンサイト変
態時の変態歪みをフェライト組織で緩和し、焼き割れや
変形等の発生を抑えることができるようにする。 【解決手段】 熱処理対象のピン１を予め決められた形
状に成形・加工した後、これを搬送装置２で加熱炉３内
に搬入して加熱し、ピン１を全体的にオーステナイト化
させる。次に、加熱状態のピン１を温度保持装置４内で
オーステナイト化温度よりも、例えば１０〜３０℃だけ
低い温度に保持して、ピン１中に微量のフェライトを析
出させる。そして、この状態で搬送装置２によりピン１
を急冷装置８に搬入し、ピン１を表面側から冷却水等で
急速に冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば建設機械の
足廻り部品等のように耐摩耗性や耐衝撃性が要求される
鉄鋼製の部材に熱処理を施すようにしてなる熱処理部
材、熱処理方法および熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建設機械の足廻り部品として用
いられるトラックリンクのピン、トラックシューまたは
上ローラや下ローラのピン等の鉄鋼製部材は、過酷な条
件下で使用されることが多いために高い耐摩耗性や耐衝
撃性等が要求される。

【０００３】このため、これらの鉄鋼製部材はそれぞれ
必要とされる形状に成形・加工された後に熱処理が施さ
れ、熱処理部材として製造される。なお、線材等からな
る鉄鋼製部材の熱処理方法としては、例えば特開昭５７
−１６１０３７号公報等が挙げられる。

【０００４】この種の従来技術による熱処理方法は、熱
処理対象の部材を加熱する加熱工程と、加熱された前記
部材を外側から急速に冷却する冷却工程とからなり、前
記部材を加熱した後に急冷してマルテンサイト変態を起
こさせることにより、所望の機械的性質（例えば耐摩耗
性や耐衝撃性等）を得るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による熱処理方法では、熱処理対象の部材を一旦
加熱した後に急冷しているに過ぎないために、熱処理部
材の表面側で焼割れが発生したり、熱処理歪みが生じた
りする等の問題がある。

【０００６】即ち、一旦加熱した部材を冷却するとき
に、冷却速度が十分に速い場合にはフェライトが析出せ
ず、表面側ではマルテンサイト変態を起こす。また、部
材内部においては、表面に比較して冷却速度が遅くなる
ものの、厚肉の部材でない限りフェライトは析出せず、
ベイナイト組織、または一部マルテンサイトとベイナイ
トの混合組織となる。

【０００７】そして、焼き入れ時の冷却条件をきつくす
ることによって熱処理部材の硬度は上がり、また焼き入
れ深さも深くなる。しかし、この反面、冷却時の焼き割
れや変形等が生じ易くなるという問題がある。

【０００８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は焼き入れ組織の中に靭性に富む
フェライト組織を積極的に析出させることにより、マル
テンサイト変態時の変態歪みをフェライト組織で緩和で
き、焼き割れや変形等の発生を確実に抑えることができ
ると共に、疲労寿命等を大幅に延ばすことができ、耐摩
耗性や耐衝撃性等を向上できるようにした熱処理部材、
その熱処理方法および熱処理装置を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明は、鉄鋼材料からなる部材を熱
処理することにより製造され、その表面側はフェライト
とマルテンサイトの混合組織からなり、内部は少なくと
もフェライトとベイナイトの混合組織からなる構成を採
用している。

【００１０】上記構成により、熱処理部材は表面側から
内部に亘ってフェライト組織が形成されているから、部
材表面側でのマルテンサイト変態時にも靭性に富むフェ
ライト組織によって変態歪みを緩和することができる。

【００１１】また、請求項２の発明では、熱処理部材の
内部組織をフェライトとベイナイトとマルテンサイトの
混合組織としているから、例えば部材の肉厚が薄い場合
に表面側から内部に亘ってマルテンサイト変態が起きて
も、このときの変態歪みをフェライト組織により緩和で
きる。

【００１２】一方、請求項３による熱処理方法の発明
は、熱処理対象の部材を全体的にオーステナイト化温度
以上まで加熱する加熱工程と、加熱した前記部材をオー
ステナイト化温度よりも予め決められた温度だけ低い温
度に保持する温度保持工程と、温度保持した前記部材が
マルテンサイト変態を起こすように前記部材を外側から
急速に冷却する急冷工程とからなる。

【００１３】上記の熱処理方法によれば、加熱工程で熱
処理対象の部材を全体的にオーステナイト化温度以上ま
で加熱した後に、温度保持工程により前記部材をオース
テナイト化温度よりも一定温度だけ低い温度に冷却と加
熱を繰返すようにして保持でき、この部材中にフェライ
ト組織を析出させることができる。そして、その後の急
冷工程により前記部材にマルテンサイト変態が生じて
も、この相変態による歪みを先に析出したフェライト組
織で緩和することができる。

【００１４】また、請求項４の発明は、温度保持工程に
おいて、加熱した部材を表面から内部に亘ってオーステ
ナイト化温度よりも１０〜３０℃だけ低い温度に保持す
るようにしている。

【００１５】これにより、加熱工程でオーステナイト組
織となった部材中に、温度保持工程で表面側から内部に
亘ってフェライト組織を析出させることができる。

【００１６】さらに、請求項５による熱処理装置の発明
は、熱処理対象の部材を搬送する搬送手段と、前記搬送
手段の途中に設けられ前記部材をオーステナイト化温度
以上まで加熱する加熱手段と、前記加熱手段の下流側に
位置して前記搬送手段の途中に設けられ前記部材をオー
ステナイト化温度よりも予め決められた温度だけ低い温
度に保持する温度保持手段と、前記温度保持手段の下流
側に設けられ前記部材を外側から急速に冷却する冷却手
段とからなる構成を採用している。

【００１７】これにより、熱処理対象の部材を搬送手段
で加熱手段へと搬送し、前記加熱手段で部材を自動的に
加熱でき、加熱後の部材を加熱手段から温度保持手段の
位置へと搬送できる。そして、温度保持手段では加熱後
の部材をオーステナイト化温度よりも低い温度に冷却と
加熱を繰返して保持することにより、この部材中にフェ
ライトを析出させることができ、その後は冷却手段で部
材を外側から急冷することにより、少なくとも部材の表
面側にマルテンサイト変態を起こさせることができる。

【００１８】また、請求項６の発明では、温度保持手段
を、熱処理する部材を回転させる回転機構と、前記回転
機構により回転される前記部材に向けて冷却流体を噴霧
する冷却装置と、前記冷却装置とは異なる位置に設けら
れ、前記回転機構で回転される前記部材を外側から加熱
する加熱装置とから構成している。

【００１９】この場合には、加熱処理によりオーステナ
イト化した部材を回転機構で回転させつつ、この部材に
対して冷却装置による冷却流体の噴霧と加熱装置による
加熱とを繰返すことができ、前記部材をオーステナイト
化温度よりも低い一定温度に保つことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
熱処理部材、熱処理方法および熱処理装置について添付
図面に従って詳述する。

【００２１】ここで、図１ないし図７は本発明の第１の
実施例による熱処理装置を示している。図中、１，１，
…は熱処理対象の部材となるピンで、これら各ピン１は
履帯のトラックリンク（図示せず）間を連結する連結ピ
ンとして、例えば炭素鋼等の鉄鋼材料から丸棒状に形成
されている。そして、各ピン１は後述の如く熱処理され
ることにより熱処理部材として製造され、高い耐摩耗性
や耐衝撃性等が与えられるものである。

【００２２】２は搬送手段としての搬送装置で、この搬
送装置２は、各ピン１を後述の加熱炉３よりも上流側か
ら矢示Ｘ方向に後述する急冷装置８の下流側に向けて搬
送する搬送コンベア２Ａと、この搬送コンベア２Ａに一
定間隔をもって設けられ、搬送コンベア２Ａから上向き
に突出した昇降シリンダ２Ｂ，２Ｂ，…と、各昇降シリ
ンダ２Ｂのロッド先端側に設けられ、各ピン１を下側か
ら支持する支持具２Ｃ，２Ｃ，…とから大略構成されて
いる。

【００２３】３は搬送装置２の途中に設けられた加熱手
段としての加熱炉で、この加熱炉３は略箱形状に形成さ
れ、その内部にはピン１の載置台３Ａおよび加熱源とし
てのバーナ３Ｂ，３Ｂ等が設けられている。そして、加
熱炉３は搬送コンベア２Ａによって矢示Ｘ方向に搬送さ
れてくる各ピン１を各バーナ３Ｂにより、図４中に示す
Ａs 点のオーステナイト化温度以上の温度（例えば８０
０〜８５０℃程度）下で３０分〜１時間程度に亘って加
熱し、鉄鋼材料からなる各ピン１を全体的にオーステナ
イト化させるものである。

【００２４】４は加熱炉３の下流側に位置して搬送コン
ベア２Ａの途中に設けられた温度保持手段としての温度
保持装置で、この温度保持装置４は図２に示す如く、ピ
ン１を同軸の回転軸５Ａ，５Ｂを中心にして回転させる
回転機構５と、後述の冷却装置６および加熱装置７等と
から構成されている。

【００２５】そして、温度保持装置４はピン１に対して
その外周側から冷却と加熱を繰返すことにより、図４中
に示すＡs 点（オーステナイト化温度）以上まで加熱さ
れたピン１をその表面から内部に亘ってオーステナイト
化温度よりも１０〜３０℃だけ低い温度に、例えば２〜
５分程度の時間に亘り保持するものである。

【００２６】ここで、回転機構５は、回転軸５Ａ，５Ｂ
間でピン１を軸方向両端側から挟持する一対の挟持具５
Ｃ，５Ｃと、回転軸５Ａを回転可能に支持するブラケッ
ト５Ｄと、このブラケット５Ｄと挟持具５Ｃとの間に配
設され、ピン１に対する挟持力を発生させるスプリング
５Ｅと、回転軸５Ｂに連結され、ピン１を各挟持具５Ｃ
と共に回転軸５Ａ，５Ｂを中心にして回転駆動するモー
タ５Ｆとから構成されている。そして、ピン１は回転機
構５により十分に遅い速度でゆっくりと回転されるもの
である ６は回転機構５により回転されるピン１の外周面に向け
て冷却流体を噴霧する冷却装置で、この冷却装置６は図
２に示すように、ピン１のほぼ全長に亘って軸方向に延
び、その長さ方向途中部位に径方向のノズル口６Ａ，６
Ａ，…が複数個列設された噴霧管６Ｂと、この噴霧管６
Ｂ内に冷却流体としての冷却用空気（液体または気体の
冷却剤を必要に応じて混合させた空気）を供給する導管
６Ｃと、この導管６Ｃの途中に設けられた開閉弁６Ｄと
から構成されている。

【００２７】ここで、開閉弁６Ｄはピン１が回転機構５
にセットされ回転軸５Ａ，５Ｂを中心にして回転駆動さ
れるまでは閉弁状態を保ち、冷却用空気が噴霧管６Ｂ内
に供給されるのを遮断する。そして、冷却装置６は、回
転機構５によるピン１の回転が開始されたときには開閉
弁６Ｄを開き、噴霧管６Ｂの各ノズル口６Ａからピン１
の外周面に向けて冷却用空気を噴霧させることにより、
ピン１を空気噴射の自然対流で冷却し、ピン１の表面か
ら内部に亘る温度差を可能な限り小さく抑えるようにし
ている。

【００２８】即ち、この場合の冷却方法は、ピン１を表
面側から内部に亘って出来るかぎり均一の温度に冷却す
る目的から、比較的冷却能が低く、かつその幅が広くて
制御し易い空気噴射による自然対流でピン１を冷却させ
る方法を採用しているものである。

【００２９】７はピン１の径方向で冷却装置６の各ノズ
ル口６Ａとは反対側の位置に配設された加熱装置で、こ
の加熱装置７は非接触式加熱方式を採用した赤外線ラン
プ等で構成され、回転機構５で回転されるピン１の外周
面に向けて赤外線照射を行うものである。そして、加熱
装置７は、冷却装置６による空気噴霧でピン１から奪っ
た熱量よりも僅かに低い熱量をピン１に与えることによ
り、このピン１をその表面から内部に亘って前記オース
テナイト化温度よりも１０〜３０℃だけ低い温度に保つ
ようになっている。

【００３０】８は温度保持装置４の下流側に配設された
冷却手段としての急冷装置で、この急冷装置８は図１に
示す如く、前記回転機構５とほぼ同様の回転機構９と、
回転機構９により回転されるピン１の周囲に一定間隔を
もって配設された複数の冷却用ノズル１０，１０，…と
から構成されている。そして、急冷装置８は回転機構９
により回転されるピン１の外周面に向けて、各冷却用ノ
ズル１０から冷却水等の冷却媒体を噴射させることによ
り、ピン１を図４中のＭs 点（例えば３００℃程度のマ
ルテンサイト化開始温度）以下まで急速に冷却するもの
である。

【００３１】本実施例による熱処理装置は上述の如き構
成を有するもので、次にピン１の熱処理方法について図
４ないし図７を参照して説明する。

【００３２】まず、図６に示す成形工程では、鉄鋼材料
からなるピン１を丸棒状に成形・加工し、この状態（熱
処理前の状態）ではピン１の結晶構造がフェライト
（Ｆ）とパーライト（Ｐ）とからなるフェライト・パー
ライト組織（Ｆ）＋（Ｐ）として形成されている。

【００３３】次に、このピン１を搬送装置２により加熱
炉３内へと図１に示す如く搬入し、この加熱炉３内でピ
ン１を図４中に示すＡs 点（オーステナイト化温度）以
上まで加熱する（加熱工程）。そして、この加熱工程は
加熱の開始時点から図４中の時間Ｔ1 まで、例えば３０
分〜１時間程度に亘って続行される。

【００３４】ここで、図５に例示した炭素含有量が０．
３重量％の炭素鋼では、例えば８００℃程度の温度がＡ
s 点のオーステナイト化温度になる。そして、この炭素
鋼によりピン１を形成した場合には、加熱工程でピン１
は８００℃以上の温度まで加熱される。

【００３５】この場合、加熱工程の初期段階では、ピン
１の表面側と内部との間に温度差が生じ、ピン１の内部
温度はＡs 点まで早期には上昇しないから、ピン１は図
６に示す如く内部がフェライト・パーライト組織（Ｆ）
＋（Ｐ）を保ち、表面側のみがオーステナイト（Ａ）と
して相変化する。そして、加熱工程を続けるうちにピン
１の内部温度がＡs 点以上まで上昇することにより、ピ
ン１は全体がオーステナイト（Ａ）として相変化するよ
うになる。

【００３６】次に、全体がオーステナイト（Ａ）に相変
化したピン１を、図１に示す搬送装置２により温度保持
装置４内へと搬入し、この温度保持装置４内では回転機
構５にピン１をセットした状態で、このピン１を図２に
示す回転軸５Ａ，５Ｂを中心にしてゆっくりを回転させ
つつ、ピン１の外周面に向けて冷却装置６による冷却用
空気の噴霧と加熱装置７による赤外線照射とを、図４の
時間Ｔ1 〜Ｔ2 に亘り繰返すようにする（温度保持工
程）。

【００３７】この場合、加熱装置７による加熱エネルギ
は、冷却装置６からの冷却用空気によりピン１から奪っ
た熱エネルギを越えないように、冷却によって奪った熱
容量よりも小さい熱量に抑える。そして、回転機構５に
よりピン１を回転させつつ、冷却装置６による冷却と加
熱装置７による加熱とを交互に繰返すことによってピン
１に熱サイクルを与え、ピン１の表面から内部に亘って
徐々に温度を下げるようにする。これにより、図６に示
す温度保持工程では、前述の加熱工程により全体がオー
ステナイト（Ａ）に相変化したピン１中にフェライトと
してのフェライト組織（Ｆ）を析出させる。

【００３８】ここで、フェライトは図３中に示す如く保
持時間と温度との関係で、フェライト析出開始特性１１
とフェライト析出終了特性１２とが予め求められること
が知られている。そして、オーステナイト化温度（図４
中のＡs 点）とパーライト析出温度（図示せず）との中
間温度、例えば図４中のＡs 点よりも１０〜３０℃低い
Ａf 点の温度に保持した場合には、図３に示す如く時間
Ｔf1でフェライトの析出が開始され、時間Ｔf2ではフェ
ライトの析出が終了し、これ以上の時間に亘って温度保
持を続けてもフェライトの析出量が増えることはない。

【００３９】また、このＡf 点の温度よりも低い温度ま
でピン１を冷却した場合には、ピン１中のフェライトの
析出量が増え過ぎることがあり、さらに、保持時間から
冷却開始時間までの時間管理が難しくなることが実験で
確認された。そこで、本実施例による温度保持工程は、
オーステナイト化温度のＡs 点よりも１０〜３０℃だけ
低いＡf 点の温度で行うことにより、ピン１中にフェラ
イト（Ｆ）を必要量（微量）だけ析出させるものであ
る。

【００４０】そして、この温度保持工程は冷却速度が十
分に緩やかであるため、結果的に図３に示す等温変態線
図における、最終保持温度での等温変態と見做すことが
できる。また、この温度におけるフェライトの析出量は
素材の炭素含有量と保持温度によって決められることに
なるので、図３に示す時間Ｔf2以上に保持時間を長くし
てもフェライトの析出量は変わらない。なお、図４中の
時間Ｔ1 〜Ｔ2 に亘る温度保持工程は、図３中の時間Ｔ
f1〜Ｔf2よりも長い時間に設定される。

【００４１】次に、図４に示す時間Ｔ3 以降の急冷工程
では、図１に示す急冷装置８の回転機構９にピン１をセ
ットした状態でピン１をゆっくりと回転させつつ、各冷
却用ノズル１０からピン１の外周面に向けて冷却水等を
噴射させる。これにより、時間Ｔ2 から時間Ｔ3 までの
短時間でピン１の表面側を図４中のＭs 点（マルテンサ
イト化開始温度）以下まで急速に冷却する。

【００４２】この結果、前記温度保持工程で結晶構造が
オーステナイト（Ａ）とフェライト（Ｆ）の混合組織と
なったピン１の表面側は、例えば３００℃程度のＭs 点
以下まで急冷されることによってマルテンサイト変態を
起こし、図７に示す如くマルテンサイト（Ｍ）とフェラ
イト（Ｆ）の混合組織になる。また、外径が比較的大き
い厚肉のピン１の場合には、急冷工程によりピン１の内
部が急速に冷却されることはないので、その内部組織は
フェライトの周りをベイナイトが取り囲むようにベイナ
イト（Ｂ）とフェライト（Ｆ）の混合組織となる。

【００４３】かくして、本実施例によれば、熱処理対象
のピン１を予め決められた形状に成形・加工した後、こ
れを搬送装置２で加熱炉３内に搬入して加熱し、ピン１
が全体的にオーステナイト化した状態で、ピン１を温度
保持装置４内でオーステナイト化温度よりも予め決めた
一定温度（例えば１０〜３０℃）だけ低い温度に保持し
て、ピン１中に微量のフェライトを析出させ、その後に
急冷装置８によりピン１を表面側から冷却水等で急速に
冷却する構成としたから、下記のような作用効果を得る
ことができる。

【００４４】即ち、結晶構造が予めフェライト・パーラ
イト組織（Ｆ）＋（Ｐ）からなるピン１は、加熱炉３内
で全体的にオーステナイト化する温度まで加熱されるこ
とにより、ピン１は全体的にオーステナイト（Ａ）とし
て相変化するから、この段階でピン１の元の残留応力を
一旦は全て緩和することができる。

【００４５】そして、加熱炉３から搬出されたピン１は
次の温度保持装置４内で冷却と加熱を繰返すようにして
オーステナイト化温度よりも１０〜３０℃程度だけ低い
温度に保持されるから、一旦はオーステナイト化したピ
ン１中には初析フェライトとしてのフェライト（Ｆ）が
微量分だけ析出するようになる。

【００４６】次に、この状態のピン１を急冷装置８内で
冷却水等により急速に冷却することにより、ピン１の少
なくとも表面側にマルテンサイト変態を起こさせ、ピン
１の表面側には図７に示す如くマルテンサイト（Ｍ）と
フェライト（Ｆ）の混合組織を形成できる。また、ピン
１の内部にはフェライトの周りをベイナイトが取り囲む
ようにベイナイト（Ｂ）とフェライト（Ｆ）の混合組織
を形成できる。

【００４７】これにより、ピン１の表面側にマルテンサ
イト変態による変態歪み等が生じても、これをフェライ
ト組織で緩和することができ、ピン１の表面側に焼き割
れ等が発生するのを防止できる。また、この場合にピン
１の表面側に析出しているフェライト量は微量であり、
大部分はマルテンサイト組織であるから、ピン１の表面
側で硬度を確実に高めることができる。

【００４８】また、熱処理部材としてのピン１は図７に
示すように、内部組織がベイナイト（Ｂ）とフェライト
（Ｆ）の混合組織となっているので、均質な内部組織と
することができ、外側が硬く内部は靱性を有する構造と
することができる。

【００４９】従って、本実施例によれば、熱処理部材と
してのピン１は焼き入れ組織の中に靭性に富むフェライ
ト組織を積極的に析出させることにより、マルテンサイ
ト変態時の変態歪みをフェライト組織で緩和でき、焼き
割れや熱処理歪み等の発生を確実に抑えることができる
と共に、疲労寿命等を大幅に延ばすことができ、耐摩耗
性や耐衝撃性等を向上できる。そして、例えば軸受部材
や転動部材等に適した部材としてピン１を製造すること
ができる。

【００５０】なお、前記第１の実施例では、ピン１の表
面側をマルテンサイト（Ｍ）とフェライト（Ｆ）の混合
組織とし、内部をベイナイト（Ｂ）とフェライト（Ｆ）
の混合組織に形成するものとして述べたが、本発明はこ
れに限るものではなく、例えば図８に示す変形例のよう
に、ピン１′の表面側をマルテンサイト（Ｍ）とフェラ
イト（Ｆ）の混合組織とし、内部をマルテンサイト
（Ｍ）とベイナイト（Ｂ）とフェライト（Ｆ）の混合組
織に形成するようにしてもよい。

【００５１】即ち、外径が比較的小さい薄肉のピン１′
の場合には、急冷工程においてピン１′は内部まで急速
に冷却されるようになり、これによってピン１′の内部
にもマルテンサイト変態が起こり、フェライトの周りに
ベイナイトとマルテンサイトの混合組織が形成されるも
のである。

【００５２】次に、図９は本発明の第２の実施例を示
し、本実施例では前記第１の実施例と同一の構成要素に
同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。し
かし、本実施例の特徴は、温度保持手段としての温度保
持装置２１に複数の誘導加熱コイル２２Ａ，２２Ａ，…
からなる加熱装置２２を設ける構成としたことにある。

【００５３】ここで、温度保持装置２１は加熱装置２２
を除いて前記第１の実施例で述べた温度保持装置４と同
様に構成され、回転機構５および冷却装置６を備えるも
のである。また、加熱装置２２の各誘導加熱コイル２２
Ａは、ピン１の径方向で冷却装置６の各ノズル口６Ａと
反対側の位置に配設され、ピン１の軸方向で互い間隔を
もって取付けられている。そして、各誘導加熱コイル２
２Ａは外部の電源等から高周波または低周波の電圧（電
流）が印加されることにより、回転機構５で回転される
ピン１を外側から加熱するものである。

【００５４】かくして、このように構成される本実施例
でも、温度保持装置２１の加熱装置２２を用いて、冷却
装置６による空気噴霧でピン１から奪った熱量よりも僅
かに低い熱量をピン１に与えることにより、このピン１
をその表面から内部に亘ってオーステナイト化温度より
も１０〜３０℃だけ低い温度に保つことができ、前記第
１の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

【００５５】なお、前記各実施例では、熱処理部材とし
てトラックリンク間を連結するピン１またはピン１′を
例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではな
く、例えば建設機械の足廻り部品として用いられるトラ
ックシュー、上ローラや下ローラのピン等に適用しても
よい。そして、熱処理により例えば軸受部材や転動部材
等に適した鉄鋼製の部材を製造でき、外側が硬く内部は
靱性を有する構造とすることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１に記載の発
明によれば、熱処理部材の表面側をフェライトとマルテ
ンサイトの混合組織とし、内部組織を少なくともフェラ
イトとベイナイトの混合組織にする構成としているか
ら、熱処理部材の表面側から内部に亘ってフェライト組
織を形成でき、例えば部材表面側でのマルテンサイト変
態時にも靭性に富むフェライト組織によって変態歪みを
緩和することができる。従って、焼き割れや変形等の発
生を確実に抑え、疲労寿命等を大幅に延ばすことができ
ると共に、耐摩耗性や耐衝撃性等を向上でき、当該熱処
理部材を軸受部材や転動部材等として好適に用いること
ができる。

【００５７】また、請求項２の発明では、熱処理部材の
内部組織をフェライトとベイナイトとマルテンサイトの
混合組織とすることにより、例えば部材の肉厚が薄い場
合に表面側から内部に亘ってマルテンサイト変態が起き
ても、このときの変態歪みをフェライト組織により緩和
でき、焼き割れや変形等の発生を確実に抑えることがで
きる。

【００５８】一方、請求項３による熱処理方法の発明で
は、加熱工程により加熱した部材をオーステナイト化温
度よりも予め決められた温度だけ低い温度に温度保持工
程で保持し、その後の急冷工程で部材がマルテンサイト
変態を起こすように前記部材を外側から急速に冷却する
ようにしているから、温度保持工程によって熱処理対象
の部材をオーステナイト化温度よりも一定温度だけ低い
温度に冷却と加熱を繰返すようにして保持でき、この部
材中に例えば靭性に富むフェライト組織を積極的に析出
させることができる。そして、その後の急冷工程により
前記部材にマルテンサイト変態が生じても、この相変態
による歪みを先に析出したフェライト組織で緩和でき、
焼き割れや変形等の発生を確実に抑えることができる。

【００５９】また、請求項４の発明は、温度保持工程に
おいて、加熱した部材の表面から内部に亘ってオーステ
ナイト化温度よりも１０〜３０℃だけ低い温度に保持す
るようにしているから、加熱工程でオーステナイト組織
となった部材中に、温度保持工程で表面側から内部に亘
って必要量のフェライト組織を積極的に析出させること
ができる。

【００６０】さらに、請求項５による熱処理装置の発明
では、熱処理対象の部材を搬送手段で加熱手段へと搬送
して部材を加熱し、加熱後の部材を加熱手段から温度保
持手段の位置へと搬送し、加熱後の部材をオーステナイ
ト化温度よりも低い温度に冷却と加熱を繰返して保持す
ると共に、その後は冷却手段で部材を外側から急冷する
構成としているから、熱処理対象の部材を搬送手段で加
熱手段、温度保持手段および冷却手段に亘って連続的に
搬送でき、熱処理作業全体を効率的に行うことができ
る。

【００６１】また、請求項６の発明では、温度保持手段
を回転機構、冷却流体を噴霧する冷却装置および加熱装
置により構成していから、加熱処理によりオーステナイ
ト化した部材を回転機構で回転させつつ、この部材に対
して冷却装置による冷却流体の噴霧と加熱装置による加
熱とを繰返すことができ、前記部材をオーステナイト化
温度よりも低い一定温度に保つことができ、これによっ
て前記部材中に靭性に富むフェライト組織を効率的に析
出させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による熱処理装置を示す
全体図である。

【図２】図１中の温度保持装置を示す構成図である。

【図３】フェライトの析出開始特性と析出終了特性を示
す特性線図である。

【図４】ピンの熱処理時における温度変化特性を示す特
性線図である。

【図５】炭素鋼の炭素含有量と熱処理温度との関係を示
す平衡状態図である。

【図６】成形工程、加熱工程および温度保持工程をそれ
ぞれ示すピンの組織状態図である。

【図７】急冷工程が完了したピンを示す組織状態図であ
る。

【図８】変形例によるピンの組織状態図である。

【図９】第２の実施例による熱処理装置の温度保持装置
を示す構成図である。

【符号の説明】 １ ピン（熱処理部材） ２ 搬送装置（搬送手段） ２Ａ 搬送コンベア ３ 加熱炉（加熱手段） ４，２１ 温度保持装置（温度保持手段） ５ 回転機構 ６ 冷却装置 ７，２２ 加熱装置 ８ 急冷装置（冷却手段） １０ 冷却用ノズル Ａ オーステナイト Ｂ ベイナイト Ｆ フェライト Ｍ マルテンサイト Ａs オーステナイト化温度 Ｍs マルテンサイト化開始温度

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄鋼材料からなる部材を熱処理すること
   により製造され、その表面側はフェライトとマルテンサ
   イトの混合組織からなり、内部は少なくともフェライト
   とベイナイトの混合組織から構成してなる熱処理部材。
2. 【請求項２】 内部組織がフェライトとベイナイトとマ
   ルテンサイトの混合組織である請求項１に記載の熱処理
   部材。
3. 【請求項３】 熱処理対象の部材を全体的にオーステナ
   イト化温度以上まで加熱する加熱工程と、加熱した前記
   部材をオーステナイト化温度よりも予め決められた温度
   だけ低い温度に保持する温度保持工程と、温度保持した
   前記部材がマルテンサイト変態を起こすように前記部材
   を外側から急速に冷却する急冷工程とからなる熱処理方
   法。
4. 【請求項４】 前記温度保持工程では、加熱した前記部
   材を表面から内部に亘ってオーステナイト化温度よりも
   １０〜３０℃だけ低い温度に保持してなる請求項３に記
   載の熱処理方法。
5. 【請求項５】 熱処理対象の部材を搬送する搬送手段
   と、前記搬送手段の途中に設けられ前記部材をオーステ
   ナイト化温度以上まで加熱する加熱手段と、前記加熱手
   段の下流側に位置して前記搬送手段の途中に設けられ前
   記部材をオーステナイト化温度よりも予め決められた温
   度だけ低い温度に保持する温度保持手段と、前記温度保
   持手段の下流側に設けられ前記部材を外側から急速に冷
   却する冷却手段とから構成してなる熱処理装置。
6. 【請求項６】 前記温度保持手段は、前記部材を回転さ
   せる回転機構と、前記回転機構により回転される前記部
   材に向けて冷却流体を噴霧する冷却装置と、前記冷却装
   置とは異なる位置に設けられ、前記回転機構で回転され
   る前記部材を外側から加熱する加熱装置とから構成して
   なる請求項５に記載の熱処理装置。