WO2013061822A1 - リング状部材の熱処理方法およびリング状部材の製造方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a ring-shaped member heat treatment method and a ring-shaped member manufacturing method, and more specifically, a ring-shaped member heat treatment method and a ring-shaped member manufacturing method capable of suppressing the manufacturing cost of a quenching apparatus. It is about.
  • Induction hardening may be employed as a quench hardening treatment for ring-shaped members made of steel such as rolling ring bearing rings.
  • This induction hardening can simplify the equipment and heat treatment in a short time compared to the general quench hardening process in which a ring-shaped member is heated in a furnace and then immersed in a coolant such as oil. It has the advantage that it becomes possible.
  • a coil is arranged so as to face a part of the circumferential surface of the ring-shaped member, the coil is relatively rotated along the circumferential direction of the ring-shaped member, and A 1 point on the formation of the annular heating zone which is heated to a temperature above, a method of simultaneously cooling the entire heating region to a temperature below M S point has been proposed (e.g., JP 2011-26633 (Patent Reference 2)).
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a ring-shaped member heat treatment method and a ring-shaped member manufacturing method capable of suppressing the manufacturing cost of a quenching apparatus. Is to provide.
  • the ring-shaped member heat treatment method according to the present invention is arranged so as to face a part of the circumferential surface of the ring-shaped member made of steel.
  • the step of forming the heating region it is repeated a plurality of times each region of the peripheral surface and the state of more than A 1 point temperature, and a state of the temperature by less than A 1 point temperature undercooled austenitic state is maintained To be heated.
  • the induction heating member disposed so as to face a part of the ring-shaped member relatively rotates along the circumferential direction, so that a heating region is formed in the ring-shaped member. It is formed.
  • the entire heating area instead of heating to the state of more than A 1 point temperature, and a state in which each region of the peripheral surface is more than A 1 point temperature and less than A 1 point temperature undercooled austenitic state Heating is performed so that the maintained temperature state is sequentially repeated in the circumferential direction. More specifically, the region facing the induction heating member of the first peripheral surface is heated to a state of more than A 1 point temperature.
  • the induction heating member relatively moves in the circumferential direction of the ring-shaped member, the heated region is detached from the position facing the induction heating member, and the temperature is lowered.
  • the temperature of the area is also reduced to less than A 1 point temperature, as long as not less than a predetermined temperature determined by the material, it is possible to maintain the supercooled austenitic state. Then, while supercooled austenitic state is maintained, when the area is facing the induction heating member again, and the temperature again rises, the state of more than A 1 point temperature.
  • the time is held in a state of more than A 1 point temperature will be integrated, and a state in which a solid solution state into the base material of carbon suitable for quenching After that, the entire heating area is simultaneously cooled to a temperature below the MS point and is hardened by hardening.
  • quenching process is realized in such a process, even if the entire heating region to the induction heating member without the ability to state more than A 1 point temperature, be quench-hardening the entire heating area at the same time it can. Therefore, to prepare a large-capacity power supply that also corresponds to the large coil and the coil, which can be separated into a state exceeding the simultaneously A 1 point temperature across the heating area when for example quench hardening a large ring-shaped member There is no need. As a result, it is possible to reduce the manufacturing cost of the quenching apparatus.
  • a plurality of induction heating members may be arranged along the circumferential direction of the ring-shaped member in the step of forming the heating region.
  • the steel constituting the ring-shaped member is 0.43% to 0.65% by mass of carbon and 0.15% to 0.35% by mass of silicon. 0.60% by mass to 1.10% by mass manganese, 0.30% by mass to 1.20% by mass chromium, and 0.15% by mass to 0.75% by mass molybdenum. It may contain and balance iron and impurities.
  • the steel constituting the ring-shaped member is 0.43% to 0.65% carbon and 0.15% to 0.35% by mass. Silicon, 0.60 mass% or more and 1.10 mass% or less manganese, 0.30 mass% or more and 1.20 mass% or less chromium, and 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less molybdenum And 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less of nickel, and the balance iron and impurities may be included.
  • a ring-shaped member having high hardness and excellent durability such as a bearing ring of a rolling bearing, can be obtained by the heat treatment method of the present invention.
  • Carbon 0.43 mass% or more and 0.65% mass% or less Carbon content has a great influence on the hardness of steel after quench hardening. If the carbon content of the steel constituting the ring-shaped member is less than 0.43% by mass, it is difficult to ensure sufficient hardness after quench hardening. On the other hand, when the carbon content exceeds 0.65% by mass, there is a concern about generation of cracks (quenching cracks) during quench hardening. Therefore, the carbon content is preferably 0.43% by mass or more and 0.65% by mass or less.
  • Silicon 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less Silicon contributes to the improvement of the temper softening resistance of steel.
  • the silicon content of the steel constituting the ring-shaped member is less than 0.15% by mass, the temper softening resistance becomes insufficient, and the hardness increases due to tempering after quench hardening and temperature rise during use of the ring-shaped member. There is a possibility of a significant drop.
  • the silicon content exceeds 0.35% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working when forming the material is lowered. Therefore, the silicon content is preferably 0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less.
  • Manganese 0.60% by mass or more and 1.10% by mass or less Manganese contributes to improvement of hardenability of steel. If the manganese content is less than 0.60% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the manganese content exceeds 1.10% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working decreases. Therefore, the manganese content is preferably 0.60% by mass or more and 1.10% by mass or less.
  • Chromium 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less Chromium contributes to improvement of hardenability of steel. If the chromium content is less than 0.30% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the chromium content exceeds 1.20% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the chromium content is preferably 0.30% by mass or more and 1.20% by mass or less.
  • Molybdenum 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less Molybdenum also contributes to improving the hardenability of the steel. If the molybdenum content is less than 0.15% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the molybdenum content exceeds 0.75% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the molybdenum content is preferably 0.15% by mass or more and 0.75% by mass or less.
  • Nickel 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less Nickel also contributes to improvement of hardenability of steel. Nickel can be added when particularly high hardenability is required for the steel constituting the ring-shaped member, such as when the outer diameter of the ring-shaped member is large. If the nickel content is less than 0.35% by mass, the effect of improving hardenability cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if the nickel content exceeds 0.75 mass%, the amount of retained austenite after quenching increases, which may cause a decrease in hardness and a decrease in dimensional stability. Therefore, it is preferable to add in 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less as needed.
  • the heating region in the step of forming the heating region, the heating region may be formed so that the peripheral surface does not exceed 1000 ° C. Thereby, the characteristic fall by the crystal grain of steel coarsening can be suppressed.
  • the inner diameter of the ring-shaped member may be 1000 mm or more. Even in the case of quenching such a large ring-shaped member, according to the method for heat-treating a ring-shaped member of the present invention, the manufacturing cost of the quenching apparatus can be suppressed.
  • the method for producing a ring-shaped member according to the present invention includes a step of preparing a ring-shaped molded body made of steel and a step of quenching and curing the molded body. In the step of quenching and curing the molded body, the molded body is quenched and cured using the heat treatment method for a ring-shaped member of the present invention. In the manufacturing method of the ring-shaped member of the present invention, the manufacturing cost of the quenching equipment can be suppressed by quenching and hardening the molded body using the above-described heat treatment method for the ring-shaped member of the present invention.
  • the ring-shaped member may be a bearing ring.
  • the above-described method for manufacturing a ring-shaped member capable of realizing uniform quenching hardening over the entire circumference of the peripheral surface is suitable for manufacturing bearing rings for bearings.
  • the race may be used in a rolling bearing that supports a main shaft connected to a blade in a wind power generator.
  • the manufacturing method of the ring-shaped member of the present invention capable of manufacturing a large ring-shaped member is suitable for manufacturing a bearing ring of a rolling bearing for wind power generation having a large diameter.
  • 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.
  • M S point when the steel was austenitized is cooled it refers to a point corresponding to a temperature to initiate the martensite.
  • the ring member heat treatment method and ring member manufacturing method of the present invention capable of suppressing the manufacturing cost of the quenching apparatus.
  • the manufacturing method of a shaped member can be provided.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view showing a section taken along line III-III in FIG. 2. It is a figure which shows the temperature history in the predetermined site
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a quench hardening process in a second embodiment. It is the schematic which shows the structure of the wind power generator provided with the rolling bearing for wind power generators.
  • FIG. 10 is an enlarged schematic cross-sectional view showing the periphery of the main shaft bearing in FIG. 9.
  • Embodiment 1 which is one embodiment of the present invention will be described by taking as an example a method for manufacturing a ring (inner ring) of a rolling bearing that is a ring-shaped member.
  • a molded body preparation step is first performed as a step (S ⁇ b> 10).
  • this step (S10) for example, a steel material made of JIS standard SUP13 is prepared, and by performing processing such as forging and turning, a ring-shaped formed body having a shape corresponding to the shape of the desired inner ring is produced.
  • a quench hardening process is performed.
  • This quench hardening process includes a preliminary heating process performed as a process (S20), a heating process performed as a process (S21), a supercooling process performed as a process (S22), and a process (S30). And a quenching step to be performed.
  • step (S20) referring first to FIG. 2 and FIG. 3, coil 21 serving as an induction heating member is a rolling surface on which the rolling element should roll in molded body 10 produced in step (S10). It arrange
  • the surface of the coil 21 that faces the rolling surface 11 has a shape along the rolling surface 11 as shown in FIG.
  • the molded body 10 is rotated around the central axis, specifically in the direction of the arrow ⁇ , and a high frequency current is supplied to the coil 21 from a power source (not shown). Thereby, the surface area
  • step (S20) when the rolling surface 11 is heated to a temperature of A 1 point or higher, the heat generation density due to induction heating decreases due to the steel changing from a ferromagnetic material to a paramagnetic material. . Therefore, the step (S20) is completed when the rolling surface 11 is heated to a temperature of A 1 point or higher, or at a time before the rolling surface 11 is heated to a temperature of A 1 point or higher, (S21) is started.
  • the temperature at the position corresponding to the desired hardening depth for example, the position of 7 mm deep from the rolling surface 11 facing the coil 21, is the one point temperature facing the coil 21. It is heated to the state exceeding.
  • the time for each region of the rolling surface 11 to face the coil 21 per rotation is lengthened. Thereby, whenever it passes the area
  • the rotational speed of the molded body 10 is made smaller than that in the step (S20).
  • the area facing the coil 21, and the surface layer portion directly thereunder e.g. area to a depth of 7 mm
  • the surface layer portion directly thereunder is heated in a state where more than A 1 point temperature of the rolling surface 11.
  • step (S22) As the compact 10 continues to rotate, the region of the rolling surface 11 heated in the step (S21) leaves from the position facing the coil 21, and the temperature of the region decreases. To do. Then, in step (S22), although the surface layer portion of the the rolling surface 11 and immediately below it heated in the step (S21) is cooled to less than A 1 point temperature, again in a state of supercooled austenite state is maintained It reaches the area facing the coil 21. Thereby, a process (S22) is complete
  • the molded body 10 is rotated a plurality of times at a lower speed than in the case of the step (S20), so that the steps (S21) and (S22) are repeated a plurality of times.
  • the time is held in a state of more than A 1 point temperature is gradually being accumulated.
  • the solid solution state to the base material of carbon became a state suitable for quenching.
  • the repetition of the steps (S21) and (S22) is finished, and the step (S30) is performed.
  • step (S30) for example, water as a cooling liquid is sprayed onto the entire molded body 10 including the heating region 11A formed in the steps (S20) to (S22), so that the entire heating region 11A becomes M. Simultaneous cooling to a temperature below the S point. As a result, the heating region 11A is transformed into martensite and cured.
  • induction hardening is performed and the quench hardening process is completed.
  • a tempering step is performed as a step (S40).
  • a step (S20) ⁇ shaped body 10 which is quench-hardened in (S30), for example, is charged into the furnace, is heated to a temperature of less than 1 point A is held for a predetermined period of time Thus, a tempering process is performed.
  • a finishing process is performed as a process (S50).
  • a finishing process such as a polishing process is performed on the rolling surface 11.
  • FIG. 4 shows the result of measuring the temperature history at a certain point 7 mm deep from the rolling surface 11, and the curve A shows a case where eight coils are arranged side by side along the circumferential direction of the rolling surface 11.
  • Curve B shows a case where four coils are arranged side by side.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a region corresponding to the steps (S21) and (S22) of the curve B.
  • FIG. 6 is a diagram in which a curve indicating the temperature history on the outermost surface (that is, the rolling surface 11) is superimposed on FIG. 4 to 6, a broken line indicates a A 1 point temperature.
  • the temperature is completed the step (S20) by lowering the rotational speed of the molded body 10 at the time of approaching the A 1 point temperature, step (S21) and ( It is possible to proceed to S22).
  • step (S21) and (S22) as shown in FIGS. 4 and 5, the measurement position and the state of more than A 1 point temperature, undercooled austenitic state is maintained less than A 1 point temperature It is heated to repeat the temperature state a plurality of times.
  • the step (S21) is preferably performed so that the temperature on the outermost surface does not exceed 1000 ° C. Thereby, the fall of durability resulting from the coarsening of the crystal grain in the rolling surface 11 can be suppressed.
  • FIG. 7 is a diagram in which the temperature history of the molded body 10 from the completion of the steps (S21) and (S22) to the completion of the step (S30) is drawn on the CCT (Continuous Cooling Transformation) diagram of the SUP13.
  • FIG. 7 shows a temperature history in a region having a depth of 7 mm from the rolling surface 11, and the temperature history of the region that was closest to the coil 21 at the end of the steps (S21) and (S22).
  • a thick line indicates the temperature history of the farthest region (the region where the longest time has elapsed since the last heating by the coil 21 was completed).
  • steel which comprises a molded object
  • steel provided with the hardenability etc. which are suitable for the process in the said embodiment for example, 0.43 mass% or more and 0.65 mass%
  • Steel containing chromium and 0.15 mass% or more and 0.75 mass% or less of molybdenum, and the balance iron and impurities, or steel with 0.35 mass% or more and 0.75 mass% or less of nickel added thereto Is preferably adopted.
  • JIS standards SUP13, SCM445, SAE standards 8660H, etc. can be adopted.
  • step (S30) after each area of rolling surface 11 is held over one minute cumulative time in a state where more than A 1 point temperature, that step (S30) is performed preferable. Thereby, the quenching process can be carried out in a state where the carbon constituting the steel is properly dissolved in the base material.
  • Embodiment 2 which is another embodiment of the present invention will be described.
  • the manufacturing method of the inner ring as the ring-shaped member in the second embodiment is basically performed in the same manner as in the first embodiment, and has the same effect.
  • the inner ring manufacturing method according to the second embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the coil 21 in the step (S20).
  • a pair of coils 21 are arranged with the molded body 10 interposed therebetween. And while the molded object 10 rotates in the direction of arrow (alpha), the high frequency current is supplied with respect to the coil 21 from a power supply (not shown).
  • positioning the coil 21 in multiple numbers (in this Embodiment 2 pieces) along the circumferential direction of the molded object 10 is the said process ( In S22), it is easy to maintain the supercooled austenite state.
  • the molded object 10 may be fixed and the coil 21 may be rotated in the circumferential direction of the molded object 10,
  • the coil 21 may be relatively rotated along the circumferential direction of the molded body 10 by rotating both the coil 21 and the molded body 10.
  • the coil 21 requires wiring for supplying a current to the coil 21, it is often reasonable to fix the coil 21 as described above.
  • the ring-shaped member to which the present invention is applicable is not limited thereto, For example, it may be an outer ring of a radial type rolling bearing or a raceway ring of a thrust type bearing.
  • the ring-shaped member to which the present invention can be applied is not limited to the bearing ring, and the present invention can be applied to heat treatment and manufacturing of various ring-shaped members made of steel.
  • the coil 21 may be disposed so as to face the rolling surface formed on the inner peripheral side of the molded body.
  • the coil 21 may be disposed so as to face the rolling surface formed on the end surface side of the molded body.
  • the length of the coil 21 in the circumferential direction of the molded body 10 can be arbitrarily determined so as to realize appropriate heating.
  • the length of the region to be heated is not less than 1/4 and not more than 1/1.
  • the length can be about 5 or less.
  • the total value of the length of the coil 21 should just be in the said range.
  • Embodiment 3 in which the ring-shaped member is used as a bearing ring constituting a bearing for a wind power generator (a rolling bearing for a wind power generator) will be described.
  • wind power generator 50 is connected to blade 52 that is a swirl blade, main shaft 51 that is connected to blade 52 at one end so as to include the central axis of blade 52, and the other end of main shaft 51.
  • the speed-up gear 54 is provided.
  • the speed increaser 54 includes an output shaft 55, and the output shaft 55 is connected to the generator 56.
  • the main shaft 51 is rotatably supported around the shaft by a main shaft bearing 3 which is a rolling bearing for a wind power generator.
  • a plurality (two in FIG. 9) of the main shaft bearings 3 are arranged in the axial direction of the main shaft 51 and are held by the housings 53.
  • the main shaft bearing 3, the housing 53, the speed increaser 54, and the generator 56 are housed in a nacelle 59 that is a machine room.
  • the main shaft 51 protrudes from the nacelle 59 at one end and is connected to the blade 52.
  • the operation of the wind power generator 50 will be described.
  • the main shaft 51 connected to the blade 52 rotates around the shaft while being supported by the main shaft bearing 3 with respect to the housing 53.
  • the rotation of the main shaft 51 is transmitted to the speed increaser 54 to be accelerated, and converted into rotation around the output shaft 55.
  • the rotation of the output shaft 55 is transmitted to the generator 56, and an electromotive force is generated by the electromagnetic induction action to achieve power generation.
  • main shaft bearing 3 as a rolling bearing for a wind power generator includes an annular outer ring 31 as a raceway of the wind bearing for a wind power generator, and wind power generation disposed on the inner peripheral side of outer ring 31.
  • An annular inner ring 32 as a bearing ring of the rolling bearing for the device, and a plurality of rollers 33 disposed between the outer ring 31 and the inner ring 32 and held by an annular retainer 34 are provided.
  • An outer ring rolling surface 31 ⁇ / b> A is formed on the inner circumferential surface of the outer ring 31, and two inner ring rolling surfaces 32 ⁇ / b> A are formed on the outer circumferential surface of the inner ring 32.
  • the outer ring 31 and the inner ring 32 are arranged so that the two inner ring rolling surfaces 32A face the outer ring rolling surface 31A.
  • the plurality of rollers 33 are in contact with the outer ring rolling surface 31A and the inner ring rolling surface 32A along the two inner ring rolling surfaces 32A at the roller contact surface 33A and are held by the cage 34. By being arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction, it is rotatably held on a double row (two rows) annular track.
  • the outer ring 31 is formed with a through hole 31E that penetrates the outer ring 31 in the radial direction. Lubricant can be supplied to the space between the outer ring 31 and the inner ring 32 through the through hole 31E.
  • the main shaft 51 connected to the blade 52 passes through the inner ring 32 of the main shaft bearing 3 and contacts the inner peripheral surface 32F of the inner ring at the outer peripheral surface 51A and is fixed to the inner ring 32. Further, the outer ring 31 of the main shaft bearing 3 is fitted into an inner wall 53 ⁇ / b> A of a through-hole formed in the housing 53 so as to come into contact with the outer peripheral surface 31 ⁇ / b> F, and is fixed to the housing 53. With the above configuration, the main shaft 51 connected to the blade 52 can rotate about the shaft relative to the outer ring 31 and the housing 53 integrally with the inner ring 32.
  • flanges 32E projecting toward the outer ring 31 are formed at both ends in the width direction of the inner ring rolling surface 32A.
  • the outer ring rolling surface 31A has a spherical shape. Therefore, the outer ring 31 and the inner ring 32 can make an angle with each other around the center of the spherical surface in a cross section perpendicular to the rolling direction of the rollers 33. That is, the main shaft bearing 3 is a double-row self-aligning roller bearing. As a result, even when the main shaft 51 is bent due to the wind received by the blade 52, the housing 53 can stably and rotatably hold the main shaft 51 via the main shaft bearing 3.
  • wheel 32 as a bearing ring of the rolling bearing for wind power generators in Embodiment 3 are manufactured by the manufacturing method of the ring-shaped member as described in the said Embodiment 1 or 2, for example.
  • the outer ring 31 and the inner ring 32 are raceways of a rolling bearing for a wind power generator having an inner diameter of 1000 mm or more.
  • the manufacturing cost of the outer ring 31 and the inner ring 32 can be reduced by being manufactured by a manufacturing method capable of suppressing the manufacturing cost of the quenching apparatus.
  • the rolling surface (outer ring raceway surface 31A and inner ring raceway surface 32A ) Including the outer ring 31 and the inner ring 32 having excellent durability can be obtained.
  • the heat treatment method for a ring-shaped member and the method for producing the ring-shaped member of the present invention are particularly advantageously applied to a heat treatment method for a ring-shaped member and a method for producing the ring-shaped member that are required to reduce the manufacturing cost of the quenching apparatus. Can be done.

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Abstract

　リング状部材の熱処理方法は、鋼からなるリング状の成形体（１０）の転走面（１１）に面するように配置され、成形体（１０）を誘導加熱するコイル（２１）を、成形体（１０）の周方向に沿って相対的に回転させることにより、成形体（１０）に、上記鋼がオーステナイト化した環状の加熱領域を形成する工程と、加熱領域全体をＭＳ点以下の温度に同時に冷却する工程とを備えている。そして、加熱領域を形成する工程では、転走面（１１）の各領域がＡ１点温度を超える状態と、Ａ１点温度未満であって過冷オーステナイト状態が維持される温度の状態とを複数回繰り返すように加熱される。

Description

リング状部材の熱処理方法およびリング状部材の製造方法
　本発明はリング状部材の熱処理方法およびリング状部材の製造方法に関し、より特定的には、焼入装置の製作コストを抑制することが可能なリング状部材の熱処理方法およびリング状部材の製造方法に関するものである。
　転がり軸受の軌道輪などの鋼からなるリング状部材に対する焼入硬化処理として、高周波焼入が採用される場合がある。この高周波焼入は、リング状部材を炉内で加熱した後、油などの冷却液中に浸漬する一般的な焼入硬化処理に比べて、設備を簡略化できるとともに、短時間での熱処理が可能となるなどの利点を有している。
　しかし、高周波焼入において、リング状部材の周方向に沿った焼入硬化すべき環状の領域を同時に加熱するためには、当該領域に対向するように、リング状部材を誘導加熱するためのコイルなどの誘導加熱部材を配置する必要がある（たとえば、特開昭５９－１１８８１２号公報（特許文献１）参照）。そのため、大型のリング状部材を焼入硬化する場合、それに応じた大型のコイルや当該コイルに対応する大容量の電源が必要となり、焼入装置の製作コストが高くなるという問題がある。
　このような問題を回避する方策として、リング状部材の周面の一部に面するようにコイルを配置し、当該コイルをリング状部材の周方向に沿って相対的に回転させ、Ａ１点以上の温度に加熱された環状の加熱領域を形成した上で、当該加熱領域全体をＭＳ点以下の温度に同時に冷却する方法が提案されている（たとえば、特開２０１１－２６６３３号公報（特許文献２）参照）。
特開昭５９－１１８８１２号公報 特開２０１１－２６６３３号公報
　しかしながら、リング状部材を構成する鋼が加熱されて表面がオーステナイト化すると、鋼が強磁性体から常磁性体へと変化することに起因して、誘導加熱による発熱密度が低下する。そのため、所望の厚みを有し、Ａ１点以上に加熱された環状の加熱領域を形成するためには、長時間を要することとなる。したがって、上記特許文献２の熱処理方法を採用した場合、環状部材のサイズが大きい場合には、コイルの数を増やす、周方向に長いコイルを使用する、電源出力を大きくするなどの対策が必要となる。その結果、焼入装置の製作コストが上昇するという問題が生じる。
　本発明は上述のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、焼入装置の製作コストを抑制することが可能なリング状部材の熱処理方法およびリング状部材の製造方法を提供することである。
　本発明に従ったリング状部材の熱処理方法は、鋼からなるリング状部材の周面の一部に面するように配置され、リング状部材を誘導加熱する誘導加熱部材を、リング状部材の周方向に沿って相対的に回転させることにより、リング状部材に、上記鋼がオーステナイト化した環状の加熱領域を形成する工程と、加熱領域全体をＭＳ点以下の温度に同時に冷却する工程とを備えている。そして、加熱領域を形成する工程では、上記周面の各領域がＡ１点温度を超える状態と、Ａ１点温度未満であって過冷オーステナイト状態が維持される温度の状態とを複数回繰り返すように加熱される。
　本発明のリング状部材の熱処理方法においては、リング状部材の一部に面するように配置された誘導加熱部材が周方向に沿って相対的に回転することにより、リング状部材に加熱領域が形成される。このとき、加熱領域全体がＡ１点温度を超える状態に加熱するのではなく、上記周面の各領域がＡ１点温度を超える状態と、Ａ１点温度未満であって過冷オーステナイト状態が維持される温度の状態とを周方向に順次繰り返すように加熱される。より具体的には、まず周面のうち誘導加熱部材に面する領域がＡ１点温度を超える状態に加熱される。そして、誘導加熱部材がリング状部材の周方向に相対的に移動することにより、加熱された領域は誘導加熱部材に面する位置から離脱し、温度が低下する。ここで、当該領域の温度がＡ１点温度未満にまで低下しても、材質によって定まる所定の温度を下回らない限り、過冷オーステナイト状態を維持することができる。そして、過冷オーステナイト状態が維持されたまま、当該領域が再度誘導加熱部材に面するようになると、再度温度が上昇し、Ａ１点温度を超える状態となる。これを繰り返すことにより、鋼がオーステナイト状態を維持しつつ、Ａ１点温度を超える状態に保持される時間が積算されていき、炭素の母材への固溶状態が焼入に適した状態となった後、加熱領域全体がＭＳ点以下の温度に同時に冷却され、焼入硬化される。
　このようなプロセスで焼入処理が実現されることにより、たとえ誘導加熱部材に加熱領域全体をＡ１点温度を超える状態にする能力が無くても、加熱領域全体を同時に焼入硬化することができる。そのため、たとえば大型のリング状部材を焼入硬化する場合でも、加熱領域全体を同時にＡ１点温度を超える状態にすることが可能な大型のコイルや当該コイルに対応する大容量の電源を準備する必要がない。その結果、焼入装置の製作コストを抑制することが可能となる。
　上記リング状部材の熱処理方法においては、加熱領域を形成する工程では、誘導加熱部材は、リング状部材の周方向に沿って複数個配置されてもよい。これにより、加熱領域を形成する工程において過冷オーステナイト状態を維持することが容易となる。
　上記リング状部材の熱処理方法においては、上記リング状部材を構成する鋼は、０．４３質量％以上０．６５質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．６０質量％以上１．１０質量％以下のマンガンと、０．３０質量％以上１．２０質量％以下のクロムと、０．１５質量％以上０．７５質量％以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなるものであってもよい。
　また、上記リング状部材の熱処理方法においては、上記リング状部材を構成する鋼は、０．４３質量％以上０．６５質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．６０質量％以上１．１０質量％以下のマンガンと、０．３０質量％以上１．２０質量％以下のクロムと、０．１５質量％以上０．７５質量％以下のモリブデンと、０．３５質量％以上０．７５質量％以下のニッケルとを含有し、残部鉄および不純物からなるものであってもよい。
　このように、適切な成分組成を有する鋼を採用することにより、本発明の熱処理方法によって転がり軸受の軌道輪など、高硬度かつ耐久性に優れたリング状部材を得ることができる。
　ここで、鋼の成分範囲を上記の範囲に限定した理由について説明する。
　炭素：０．４３質量％以上０．６５％質量％以下
　炭素含有量は、焼入硬化後における鋼の硬度に大きな影響を与える。リング状部材を構成する鋼の炭素含有量が０．４３質量％未満では、焼入硬化後における十分な硬度を確保することが困難となる。一方、炭素含有量が０．６５質量％を超えると、焼入硬化の際の割れの発生（焼割れ）が懸念される。そのため、炭素含有量は０．４３質量％以上０．６５％質量％以下とすることが好ましい。
　珪素：０．１５質量％以上０．３５質量％以下
　珪素は、鋼の焼戻軟化抵抗の向上に寄与する。リング状部材を構成する鋼の珪素含有量が０．１５質量％未満では、焼戻軟化抵抗が不十分となり、焼入硬化後の焼戻や、リング状部材の使用中における温度上昇により硬度が大幅に低下する可能性がある。一方、珪素含有量が０．３５質量％を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、素材を成形する際の冷間加工における加工性が低下する。そのため、珪素含有量は０．１５質量％以上０．３５質量％以下とすることが好ましい。
　マンガン：０．６０質量％以上１．１０質量％以下
　マンガンは、鋼の焼入性の向上に寄与する。マンガン含有量が０．６０質量％未満では、この効果が十分に得られない。一方、マンガン含有量が１．１０質量％を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、冷間加工における加工性が低下する。そのため、マンガン含有量は０．６０質量％以上１．１０質量％以下とすることが好ましい。
　クロム：０．３０質量％以上１．２０質量％以下
　クロムは、鋼の焼入性の向上に寄与する。クロム含有量が０．３０質量％未満では、この効果が十分に得られない。一方、クロム含有量が１．２０質量％を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、クロム含有量は０．３０質量％以上１．２０質量％以下とすることが好ましい。
　モリブデン：０．１５質量％以上０．７５質量％以下
　モリブデンも、鋼の焼入性の向上に寄与する。モリブデン含有量が０．１５質量％未満では、この効果が十分に得られない。一方、モリブデン含有量が０．７５質量％を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、モリブデン含有量は０．１５質量％以上０．７５質量％以下とすることが好ましい。
　ニッケル：０．３５質量％以上０．７５質量％以下
　ニッケルも、鋼の焼入性の向上に寄与する。リング状部材の外径が大きい場合など、リング状部材を構成する鋼に特に高い焼入性が求められる場合に、ニッケルを添加することができる。ニッケル含有量が０．３５質量％未満では、焼入性向上の効果が十分に得られない。一方、ニッケル含有量が０．７５質量％を超えると、焼入後における残留オーステナイト量が多くなり、硬さの低下、寸法安定性の低下などの原因となるおそれがある。そのため、必要に応じて０．３５質量％以上０．７５質量％以下の範囲で添加することが好ましい。
　上記リング状部材の熱処理方法においては、加熱領域を形成する工程において、上記周面の各領域がＡ１点温度を超える状態に累積時間で１分間以上保持された後、加熱領域全体を冷却する工程が実施されてもよい。これにより、より確実に、鋼を構成する炭素が母材に適切に固溶した状態で焼入処理を実施することができる。
　上記リング状部材の熱処理方法においては、加熱領域を形成する工程では、上記周面が１０００℃を超えることがないように上記加熱領域が形成されてもよい。これにより、鋼の結晶粒が粗大化することによる特性の低下を抑制することができる。
　上記リング状部材の熱処理方法においては、上記リング状部材の内径は１０００ｍｍ以上であってもよい。このような大型のリング状部材を焼入処理する場合でも、本発明のリング状部材の熱処理方法によれば、焼入装置の製作コストを抑制することができる。
　本発明に従ったリング状部材の製造方法は、鋼からなるリング状の成形体を準備する工程と、成形体を焼入硬化する工程とを備えている。そして、成形体を焼入硬化する工程では、上記本発明のリング状部材の熱処理方法を用いて成形体を焼入硬化する。本発明のリング状部材の製造方法では、上記本発明のリング状部材の熱処理方法を用いて成形体を焼入硬化することにより、焼入設備の製作コストを抑制することができる。
　上記リング状部材の製造方法においては、上記リング状部材は軸受の軌道輪であってもよい。周面の全周にわたって均質な焼入硬化を実現することが可能な上記リング状部材の製造方法は、軸受の軌道輪の製造に好適である。
　上記リング状部材の製造方法においては、上記軌道輪は、風力発電装置において、ブレードに接続された主軸を支持する転がり軸受に用いられるものであってもよい。大型のリング状部材の製造が可能な本発明のリング状部材の製造方法は、直径の大きい風力発電用転がり軸受の軌道輪の製造に好適である。
　なお、Ａ１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、ＭＳ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。
　以上の説明から明らかなように、本発明のリング状部材の熱処理方法およびリング状部材の製造方法によれば、焼入装置の製作コストを抑制することが可能なリング状部材の熱処理方法およびリング状部材の製造方法を提供することができる。
転がり軸受内輪の製造方法の概略を示すフローチャートである。 焼入硬化工程を説明するための概略図である。 図２の線分ＩＩＩ－ＩＩＩに沿う断面を示す概略断面図である。 転走面からの深さ７ｍｍの所定部位における温度履歴を示す図である。 温度履歴の主要部を拡大して示す図である。 転走面および転走面から深さ７ｍｍの位置における温度履歴を示す図である。 急冷工程における温度履歴を示す図である。 実施の形態２における焼入硬化工程を説明するための概略図である。 風力発電装置用転がり軸受を備えた風力発電装置の構成を示す概略図である。 図９における主軸用軸受の周辺を拡大して示す概略断面図である。
　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、その説明は繰り返さない。
　（実施の形態１）
　まず、リング状部材である転がり軸受の軌道輪（内輪）の製造方法を例に、本発明の一実施の形態である実施の形態１について説明する。図１を参照して、本実施の形態における内輪の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）として成形体準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、たとえばＪＩＳ規格ＳＵＰ１３からなる鋼材が準備され、鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、所望の内輪の形状に応じた形状を有するリング状の成形体が作製される。
　次に、図１を参照して、焼入硬化工程が実施される。この焼入硬化工程は、工程（Ｓ２０）として実施される予備加熱工程と、工程（Ｓ２１）として実施される加熱工程と、工程（Ｓ２２）として実施される過冷工程と、工程（Ｓ３０）として実施される急冷工程とを含んでいる。工程（Ｓ２０）では、まず図２および図３を参照して、誘導加熱部材としてのコイル２１が、工程（Ｓ１０）において作製された成形体１０において転動体が転走すべき面である転走面１１の一部に面するように配置される。ここで、コイル２１において転走面１１に対向する面は、図３に示すように転走面１１に沿った形状を有している。次に、成形体１０が中心軸周り、具体的には矢印αの向きに回転されるとともに、コイル２１に対して電源（図示しない）から高周波電流が供給される。これにより、成形体１０の転走面１１を含む表層領域が加熱される。
　工程（Ｓ２０）において転走面１１がＡ１点以上の温度にまで加熱されると、鋼が強磁性体から常磁性体へと変化することに起因して、誘導加熱による発熱密度が低下する。そのため、転走面１１がＡ１点以上の温度に加熱された時点、あるいは転走面１１がＡ１点以上の温度に加熱されるよりも前の時点で工程（Ｓ２０）を終了し、工程（Ｓ２１）を開始する。
　工程（Ｓ２１）では、コイル２１に面する領域であって所望の硬化深さに対応する位置、たとえばコイル２１に面する転走面１１からの深さ７ｍｍの位置における温度がＡ１点温度を超える状態にまで加熱される。具体的には、たとえば工程（Ｓ２０）に比べて遅い速度で成形体１０を回転させることにより、１回転あたりに転走面１１の各領域がコイル２１に面する時間を長くする。これにより、コイル２１に面する領域を通過するごとに転走面１１を含む表層部に与えられる熱量が大きくなり、たとえば転走面１１からの深さ７ｍｍの位置における温度がＡ１点温度を超える状態にまで加熱される。つまり、工程（Ｓ２１）では成形体１０の回転速度を工程（Ｓ２０）の場合よりも小さくする。これによって、転走面１１のうちコイル２１に面する領域、およびその直下の表層部（たとえば深さ７ｍｍまでの領域）がＡ１点温度を超える状態に加熱される。
　次に、工程（Ｓ２２）では、成形体１０が回転を続けることにより、工程（Ｓ２１）において加熱された転走面１１の領域はコイル２１に面する位置から離脱し、当該領域の温度が低下する。そして、工程（Ｓ２２）では、工程（Ｓ２１）において加熱された転走面１１およびその直下の表層部がＡ１点温度未満にまで冷却されるものの、過冷オーステナイト状態が維持された状態で再度コイル２１に面する領域にまで到達する。これにより、工程（Ｓ２２）が終了し、再度工程（Ｓ２１）が実施される。つまり、工程（Ｓ２０）が完了した後、成形体１０が工程（Ｓ２０）の場合よりも小さい速度で複数回回転することにより、工程（Ｓ２１）および（Ｓ２２）が複数回繰り返して実施される。これにより、鋼がオーステナイト状態を維持しつつ、Ａ１点温度を超える状態に保持される時間が積算されていく。そして、成形体１０の転走面１１を含む領域に、鋼がオーステナイト化した環状の加熱領域１１Ａが形成されるとともに、炭素の母材への固溶状態が焼入に適した状態となった時点で工程（Ｓ２１）および（Ｓ２２）の繰り返しを終了し、工程（Ｓ３０）が実施される。
　工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）～（Ｓ２２）において形成された加熱領域１１Ａを含む成形体１０全体に対して、たとえば冷却液としての水が噴射されることにより、加熱領域１１Ａ全体がＭＳ点以下の温度に同時に冷却される。これにより、加熱領域１１Ａがマルテンサイトに変態し、硬化する。以上の手順により、高周波焼入が実施され、焼入硬化工程が完了する。
　次に、工程（Ｓ４０）として焼戻工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ２０）～（Ｓ３０）において焼入硬化された成形体１０が、たとえば炉内に装入され、Ａ１点以下の温度に加熱されて所定の時間保持されることにより、焼戻処理が実施される。
　次に、工程（Ｓ５０）として仕上工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、たとえば転走面１１に対して研磨加工などの仕上加工が実施される。以上のプロセスにより、転がり軸受の内輪が完成し、本実施の形態における内輪の製造は完了する。
　上記本実施の形態では、上記工程（Ｓ２０）～（Ｓ３０）のプロセスによって焼入処理が実現されることにより、たとえコイル２１によって加熱領域１１Ａ全体を同時にＡ１点温度を超える状態にする能力を焼入設備が有していなくても、加熱領域１１Ａ全体を同時に焼入硬化することができる。そのため、大型の成形体１０を焼入硬化する場合でも、加熱領域１１Ａ全体を同時にＡ１点温度を超える状態にできるような大型のコイルや当該コイルに対応する大容量の電源を準備する必要がないため、焼入装置の製作コストを抑制することができる。
　ここで、上記工程（Ｓ２０）～（Ｓ３０）について、ＪＩＳ規格ＳＵＰ１３からなり、内径ｄ（図３参照）が１０００ｍｍを超えるリング状部材を準備し、上記実施の形態におけるプロセスを実際に実施した場合のデータを参照して、より詳細に説明する。図４は、転走面１１から深さ７ｍｍのある点における温度履歴を測定した結果を示しており、曲線Ａは転走面１１の周方向に沿って８個のコイルを並べて配置した場合、曲線Ｂは４個のコイルを並べて配置した場合を示している。また、図５は、曲線Ｂの工程（Ｓ２１）および（Ｓ２２）に対応する領域を拡大して示した図である。図６は、図５に対して最表面（すなわち転走面１１）における温度履歴を示す曲線を重ねて示した図である。図４～図６において、破線はＡ１点温度を示している。
　図４を参照して、転走面１１の周方向に沿って８個のコイルを並べて配置した場合、加熱開始から２５０秒程度で測定位置における温度がＡ１点温度を超えている。そのため、曲線Ａに対応する焼入設備が存在する場合、たとえば上記特許文献２に開示された方法により、加熱領域１１Ａ全体がＡ１点温度を超える状態に加熱して、焼入硬化処理を実施することができる。これに対し、転走面１１の周方向に沿って４個のコイルを並べて配置した場合、同様の条件では加熱開始から８００秒近く経過した時点でも、測定位置における温度がＡ１点温度に到達していない。そのため、加熱領域１１Ａ全体がＡ１点温度を超える状態に加熱する特許文献２の方法を採用することは困難である。
　これに対し、図４および図５に示すように、温度がＡ１点温度に近づいた時点で成形体１０の回転速度を低下させることにより工程（Ｓ２０）を終了し、工程（Ｓ２１）および（Ｓ２２）に移行することができる。この工程（Ｓ２１）および（Ｓ２２）では、図４および図５に示すように、上記測定位置がＡ１点温度を超える状態と、Ａ１点温度未満であって過冷オーステナイト状態が維持される温度の状態とを複数回繰り返すように加熱される。このとき、図６に示すように、最表面における温度が１０００℃を超えることがないように、工程（Ｓ２１）が実施されることが好ましい。これにより、転走面１１における結晶粒の粗大化に起因した耐久性の低下を抑制することができる。
　図７は、ＳＵＰ１３のＣＣＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｃｏｏｌｉｎｇ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）線図に、工程（Ｓ２１）および（Ｓ２２）終了後、工程（Ｓ３０）完了までの成形体１０の温度履歴を重ねて描いた図である。図７には、転走面１１から深さ７ｍｍの領域における温度履歴が示されており、工程（Ｓ２１）および（Ｓ２２）終了時点において、コイル２１に最も近い位置にあった領域の温度履歴が太線で、最も遠い位置にあった領域（コイル２１による最後の加熱が完了して最も長い時間が経過していた領域）の温度履歴が細線で示されている。
　図７に示すように、コイル２１に最も近い位置にあった領域だけでなく、最も遠い位置にあった領域もパーライトノーズ（図中「Ｐ」で示す）およびベイナイトノーズ（図中「Ｂ」で示す）に触れることなく、ＭＳ点以下の温度にまで冷却されている。このように工程（Ｓ３０）を実施することにより、良好な焼入硬化層が形成される。
　なお、成形体を構成する鋼としては種々の鋼を採用することができるが、上記実施の形態におけるプロセスに適した焼入性等を備える鋼、たとえば０．４３質量％以上０．６５質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．６０質量％以上１．１０質量％以下のマンガンと、０．３０質量％以上１．２０質量％以下のクロムと、０．１５質量％以上０．７５質量％以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼、あるいはこれに０．３５質量％以上０．７５質量％以下のニッケル添加した鋼を採用することが好ましい。具体的には、たとえばＪＩＳ規格ＳＵＰ１３、ＳＣＭ４４５、ＳＡＥ規格８６６０Ｈなどを採用することができる。
　また、上記工程（Ｓ２１）および（Ｓ２２）において、転走面１１の各領域がＡ１点温度を超える状態に累積時間で１分間以上保持された後、工程（Ｓ３０）が実施されることが好ましい。これにより、より確実に鋼を構成する炭素が母材に適切に固溶した状態で焼入処理を実施することができる。
　（実施の形態２）
　次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。実施の形態２におけるリング状部材としての内輪の製造方法は、基本的には実施の形態１の場合と同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２における内輪の製造方法は、工程（Ｓ２０）におけるコイル２１の配置において、実施の形態１の場合とは異なっている。
　すなわち、図８を参照して、実施の形態２における工程（Ｓ２０）では、成形体１０を挟んで一対のコイル２１が配置される。そして、成形体１０が矢印αの向きに回転されるとともに、コイル２１に対して電源（図示しない）から高周波電流が供給される。
　このように、コイル２１が成形体１０の周方向に沿って複数個（本実施の形態では２個）配置されることにより、実施の形態２における転がり軸受の内輪の製造方法は、上記工程（Ｓ２２）において過冷オーステナイト状態を維持することが容易となっている。
　なお、上記実施の形態においてはコイル２１を固定し、成形体１０を回転させる場合について説明したが、成形体１０を固定し、コイル２１を成形体１０の周方向に回転させてもよいし、コイル２１および成形体１０の両方を回転させることにより、コイル２１を成形体１０の周方向に沿って相対的に回転させてもよい。ただし、コイル２１には、コイル２１に電流を供給する配線などが必要であるため、上述のようにコイル２１を固定することが合理的である場合が多い。
　また、上記実施の形態においては、リング状部材の一例としてラジアル型転がり軸受の内輪の熱処理および製造が実施される場合について説明したが、本発明を適用可能なリング状部材はこれに限られず、たとえばラジアル型転がり軸受の外輪であってもよいし、スラスト型軸受の軌道輪であってもよい。さらに、本発明を適用可能なリング状部材は軸受の軌道輪に限られず、鋼からなるリング状の種々の部材の熱処理および製造に、本発明を適用することができる。ここで、工程（Ｓ２０）～（Ｓ２２）において、たとえばラジアル型転がり軸受の外輪を加熱する場合、コイル２１を成形体の内周側に形成された転走面に面するように配置すればよい。また、工程（Ｓ２０）～（Ｓ２２）において、たとえばスラスト型転がり軸受の軌道輪を加熱する場合、コイル２１を成形体の端面側に形成された転走面に面するように配置すればよい。
　さらに、上記実施の形態では、被処理物を部分的に焼入硬化することが可能な高周波焼入の特徴を利用して、転がり軸受の軌道輪の転走面を含む表層部のみを焼入硬化する部分焼入が実施される場合について説明したが、本発明は部分焼入のみに適用可能なものではなく、たとえば軌道輪の全体を焼入硬化する場合にも適用可能である。
　また、成形体１０の周方向におけるコイル２１の長さは、適切な加熱を実現するように任意に決定することができるが、たとえば加熱すべき領域の長さの１／４以上１／１．５以下程度の長さとすることができる。複数のコイル２１を用いる場合、コイル２１の長さの合計値が上記範囲となればよい。
　（実施の形態３）
　次に、リング状部材が風力発電装置用軸受（風力発電装置用転がり軸受）を構成する軌道輪として用いられる実施の形態３について説明する。
　図９を参照して、風力発電装置５０は、旋回翼であるブレード５２と、ブレード５２の中心軸を含むように、一端においてブレード５２に接続された主軸５１と、主軸５１の他端に接続された増速機５４とを備えている。さらに、増速機５４は、出力軸５５を含んでおり、出力軸５５は、発電機５６に接続されている。主軸５１は、風力発電装置用転がり軸受である主軸用軸受３により、軸まわりに回転自在に支持されている。また、主軸用軸受３は、主軸５１の軸方向に複数個（図９では２個）並べて配置されており、それぞれハウジング５３により保持されている。主軸用軸受３、ハウジング５３、増速機５４および発電機５６は、機械室であるナセル５９の内部に格納されている。そして、主軸５１は一端においてナセル５９から突出し、ブレード５２に接続されている。
　次に、風力発電装置５０の動作について説明する。図９を参照して、風力を受けてブレード５２が周方向に回転すると、ブレード５２に接続された主軸５１は、主軸用軸受３によりハウジング５３に対して支持されつつ、軸まわりに回転する。主軸５１の回転は、増速機５４に伝達されて増速され、出力軸５５の軸まわりの回転に変換される。そして、出力軸５５の回転は、発電機５６に伝達され、電磁誘導作用により起電力が発生して発電が達成される。
　次に、風力発電装置５０の主軸５１の支持構造について説明する。図１０を参照して、風力発電装置用転がり軸受としての主軸用軸受３は、風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の外輪３１と、外輪３１の内周側に配置された風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての環状の内輪３２と、外輪３１と内輪３２との間に配置され、円環状の保持器３４に保持された複数のころ３３とを備えている。外輪３１の内周面には外輪転走面３１Ａが形成されており、内輪３２の外周面には２つの内輪転走面３２Ａが形成されている。そして、２つの内輪転走面３２Ａが、外輪転走面３１Ａに対向するように、外輪３１と内輪３２とは配置されている。さらに、複数のころ３３は、２つの内輪転走面３２Ａのそれぞれに沿って、外輪転走面３１Ａと内輪転走面３２Ａとに、ころ接触面３３Ａにおいて接触し、かつ保持器３４に保持されて周方向に所定のピッチで配置されることにより複列（２列）の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。また、外輪３１には、外輪３１を径方向に貫通する貫通孔３１Ｅが形成されている。この貫通孔３１Ｅを通して、外輪３１と内輪３２との間の空間に潤滑剤を供給することができる。以上の構成により、主軸用軸受３の外輪３１および内輪３２は、互いに相対的に回転可能となっている。
　一方、ブレード５２に接続された主軸５１は、主軸用軸受３の内輪３２を貫通するとともに、外周面５１Ａにおいて内輪の内周面３２Ｆに接触し、内輪３２に対して固定されている。また、主軸用軸受３の外輪３１は、ハウジング５３に形成された貫通孔の内壁５３Ａに外周面３１Ｆにおいて接触するように嵌め込まれ、ハウジング５３に対して固定されている。以上の構成により、ブレード５２に接続された主軸５１は、内輪３２と一体に、外輪３１およびハウジング５３に対して軸まわりに回転可能となっている。
　さらに、内輪転走面３２Ａの幅方向両端には、外輪３１に向けて突出する鍔部３２Ｅが形成されている。これにより、ブレード５２が風を受けることにより発生する主軸５１の軸方向（アキシャル方向）の荷重が支持される。また、外輪転走面３１Ａは、球面形状を有している。そのため、外輪３１と内輪３２とは、ころ３３の転走方向に垂直な断面において、当該球面の中心を中心として互いに角度をなすことができる。すなわち、主軸用軸受３は、複列自動調心ころ軸受である。その結果、ブレード５２が風を受けることにより主軸５１が撓んだ場合であっても、ハウジング５３は、主軸用軸受３を介して主軸５１を安定して回転自在に保持することができる。
　そして、実施の形態３における風力発電装置用転がり軸受の軌道輪としての外輪３１および内輪３２は、たとえば上記実施の形態１または２に記載のリング状部材の製造方法により製造されている。この外輪３１および内輪３２は、１０００ｍｍ以上の内径を有する風力発電装置用転がり軸受の軌道輪である。このように、焼入装置の製作コストを抑制することが可能な製造方法により製造されることにより、外輪３１および内輪３２の製造コストを低減することができる。また、上記実施の形態１および２においては、加熱領域１１Ａ全体がＭＳ点以下の温度に同時に冷却されて焼入硬化されるため、転走面（外輪転走面３１Ａおよび内輪転走面３２Ａ）を含む焼入硬化層を全周にわたって一様な深さに形成することが可能となり、耐久性に優れた外輪３１および内輪３２を得ることができる。
　今回開示された実施の形態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請求の範囲によって示され、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。
　本発明のリング状部材の熱処理方法およびリング状部材の製造方法は、焼入装置の製作コストを抑制することが求められるリング状部材の熱処理方法およびリング状部材の製造方法に、特に有利に適用され得る。
　３　主軸用軸受、１０　成形体、１１　転走面、１１Ａ　加熱領域、２１　コイル、３１　外輪、３１Ａ　外輪転走面、３１Ｅ　貫通孔、３１Ｆ　外周面、３２　内輪、３２Ａ　内輪転走面、３２Ｅ　鍔部、３２Ｆ　内周面、３３　ころ、３３Ａ　ころ接触面、３４　保持器、５０　風力発電装置、５１　主軸、５１Ａ　外周面、５２　ブレード、５３　ハウジング、５３Ａ　内壁、５４　増速機、５５　出力軸、５６　発電機、５９　ナセル。

Claims (10)

  1. 　鋼からなるリング状部材（１０）の周面（１１）の一部に面するように配置され、前記リング状部材（１０）を誘導加熱する誘導加熱部材（２１）を、前記リング状部材（１０）の周方向に沿って相対的に回転させることにより、前記リング状部材（１０）に、前記鋼がオーステナイト化した環状の加熱領域（１１Ａ）を形成する工程と、
    　前記加熱領域（１１Ａ）全体をＭＳ点以下の温度に同時に冷却する工程とを備え、
    　前記加熱領域（１１Ａ）を形成する工程では、前記周面（１１）の各領域がＡ１点温度を超える状態と、Ａ１点温度未満であって過冷オーステナイト状態が維持される温度の状態とを複数回繰り返すように加熱される、リング状部材の熱処理方法。
  2. 　前記加熱領域（１１Ａ）を形成する工程では、前記誘導加熱部材（２１）は、前記リング状部材（１０）の周方向に沿って複数個配置される、請求項１に記載のリング状部材の熱処理方法。
  3. 　前記リング状部材（１０）を構成する鋼は、０．４３質量％以上０．６５質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．６０質量％以上１．１０質量％以下のマンガンと、０．３０質量％以上１．２０質量％以下のクロムと、０．１５質量％以上０．７５質量％以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる、請求項１に記載のリング状部材の熱処理方法。
  4. 　前記リング状部材（１０）を構成する鋼は、０．４３質量％以上０．６５質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．６０質量％以上１．１０質量％以下のマンガンと、０．３０質量％以上１．２０質量％以下のクロムと、０．１５質量％以上０．７５質量％以下のモリブデンと、０．３５質量％以上０．７５質量％以下のニッケルとを含有し、残部鉄および不純物からなる、請求項１に記載のリング状部材の熱処理方法。
  5. 　前記加熱領域（１１Ａ）を形成する工程において、前記周面（１１）の各領域がＡ１点温度を超える状態に累積時間で１分間以上保持された後、前記加熱領域（１１Ａ）全体を冷却する工程が実施される、請求項１に記載のリング状部材の熱処理方法。
  6. 　前記加熱領域（１１Ａ）を形成する工程では、前記周面（１１）が１０００℃を超えることがないように前記加熱領域（１１Ａ）が形成される、請求項１に記載のリング状部材の熱処理方法。
  7. 　前記リング状部材（１０）の内径は１０００ｍｍ以上である、請求項１に記載のリング状部材の熱処理方法。
  8. 　鋼からなるリング状の成形体（１０）を準備する工程と、
    　前記成形体（１０）を焼入硬化する工程とを備え、
    　前記成形体（１０）を焼入硬化する工程では、請求項１に記載のリング状部材の熱処理方法を用いて前記成形体（１０）を焼入硬化する、リング状部材の製造方法。
  9. 　前記リング状部材（１０）は軸受の軌道輪（３１，３２）である、請求項８に記載のリング状部材の製造方法。
  10. 　前記軌道輪（３１，３２）は、風力発電装置（５０）において、ブレード（５２）に接続された主軸（５１）を支持する転がり軸受（３）に用いられる、請求項９に記載のリング状部材の製造方法。
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