WO2019172385A1 - ワークの焼き戻し方法、及びこの方法で得られた機械部品 - Google Patents

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WO2019172385A1
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workpiece
heating
work
range
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義也 真野
慎太郎 鈴木
智哉 村川
大 齋藤
堀　誠
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Ntn株式会社
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a work tempering method and a machine part obtained by this method, and more particularly to a tempering technique suitable for a machine part used in a high temperature environment.
  • heat treatment quenching hardening
  • tempering is generally performed for the purpose of relaxing residual stress or reducing residual austenite.
  • the tempering treatment includes, for example, a method of heating a work by induction heating for the purpose of heating in a short time in addition to a method of heating a work placed in the furnace by atmospheric heating using an electric furnace or the like (for example, see Patent Document 1).
  • An atmosphere heating apparatus such as an electric furnace is relatively easy to control the temperature, but has a limited heating rate, so it takes a lot of time to raise the temperature. Therefore, if the tempering condition (heating condition) is set in the high temperature range for the above-mentioned reason, the processing time becomes longer than before, and deterioration of productivity is inevitable.
  • induction heating is highly energy efficient when raising the temperature of metal parts
  • the workpiece can be heated to a high temperature range in a shorter time than atmospheric heating.
  • a higher temperature range for example, 250 ° C. or higher
  • the hardness of the workpiece may be greatly reduced. Therefore, it is difficult to obtain a machine part suitable for use in a high temperature environment simply by heating the workpiece to a high temperature range by induction heating and cooling it.
  • induction heating when applying induction heating to a machine part with an uneven thickness distribution in the axial direction, such as an outer joint member of a constant velocity universal joint, a portion in which magnetic flux is relatively dense and easily heated, The magnetic flux is relatively sparse and a portion that is difficult to be heated is generated. Therefore, the temperature difference in one work becomes large and soaking is difficult.
  • an induction heating device for example, an induction heating coil
  • it is necessary to prepare an induction heating device for example, an induction heating coil
  • an induction heating device for example, an induction heating coil
  • this method includes a heating step for heating the workpiece and a cooling step for cooling the workpiece heated in the heating step, and the temperature history in the heating step and the cooling step is controlled, so that the workpiece is tempered.
  • the heating step includes a heating step of heating the workpiece to a target temperature by induction heating, and the workpiece after the temperature rising within a temperature range of a predetermined width is kept warm for a predetermined time.
  • it is characterized by having a heat-retaining step for controlling heating of the workpiece by atmospheric heating.
  • the inventors of the present invention reduce the amount of retained austenite contained in the work after tempering treatment to a required level or less by keeping the work after being heated in a temperature range of a predetermined width for a predetermined time. It has been found that it may be possible to keep the hardness within a predetermined range.
  • the present invention has been made on the basis of this finding. By heating the workpiece to a target temperature by induction heating (temperature raising step), the workpiece can be heated to a predetermined high temperature range in a shorter time than conventional. Further, by keeping the workpiece after the temperature rise within a predetermined temperature range for a predetermined time as described above, both the amount of retained austenite and the hardness after the tempering process can be within the allowable range. it can.
  • the heating control for keeping the work within the above temperature range is performed by atmospheric heating, the work can be kept warm while heating the work evenly. Therefore, it is possible to perform a uniform tempering process while suppressing variations in the temperature inside the workpiece. Even in the case of mechanical parts with an uneven thickness dimension distribution in the axial direction, such as the outer joint member of a constant velocity universal joint, the temperature variation in the workpiece caused by induction heating can be leveled by atmospheric heating. it can. Therefore, a uniform tempering process can be performed without preparing a plurality of coils and the like. Further, if the atmosphere is heated, the temperature of the workpiece is less likely to be lower than that of induction heating or the like. Therefore, it is possible to relatively easily perform heating control during the heat retaining step.
  • the atmosphere is heated, a large amount of workpieces can be processed at a time.
  • the amount of retained austenite contained in the workpiece can be reduced to a required level or less, and the hardness of the workpiece can be kept within a predetermined range, so that it can be used in a high temperature environment. Suitable machine parts can be obtained.
  • the time required for the temperature increase is short, and a uniform process can be performed on a large number of workpieces in a relatively short time, so that the productivity is excellent.
  • the heated workpiece is heated to the atmosphere to reach the target temperature at the time of temperature elevation.
  • a reheating step for recovering the temperature of the workpiece may be further provided.
  • the temperature of the workpiece is reduced by a short time immediately after the workpiece is taken out from the device for induction heating. If the target temperature is set higher in advance in anticipation of this temperature drop, the hardness of the workpiece will be reduced more than necessary as described above. Therefore, by providing a reheating step for recovering the temperature of the workpiece to the target temperature at the time of the temperature increase after the temperature increasing step, it is possible to shift to the heat retaining step in a state where the temperature of the workpiece is returned to the target temperature.
  • the temperature fall at the time of transfer to a heat retention process from a heat recovery process can be suppressed by heating a workpiece
  • the work can be efficiently transferred to the heat retaining process.
  • the set temperature of the atmosphere heating may be set higher than the target temperature at the time of temperature increase in the reheating step.
  • the atmospheric temperature in the device (atmosphere heating furnace) used in the heat regenerating step is easier than the atmospheric temperature in the device (atmosphere heating furnace) used in the heat retaining step. Can be high. As a result, the time required for the rewarming can be shortened, so that a workpiece having a target temperature can be introduced into the heat retaining process more efficiently.
  • the set temperature of the atmosphere heating may be set to the same temperature as the target temperature at the time of temperature increase in the heat retaining step.
  • the tempering quality (residual austenite amount, hardness) as intended can be obtained by setting the set temperature of the atmospheric heating in the heat retaining step to the same temperature as the target temperature at the time of temperature increase.
  • an allowable temperature range is set as a temperature range of a predetermined width according to the amount of retained austenite and hardness required for the work, and the allowable temperature
  • the heating of the workpiece by induction heating may be controlled so that the workpiece is kept warm for a predetermined time within the range.
  • the amount of retained austenite falls within an allowable range based on the relationship between the target temperature at the time of temperature rise of the work and the amount of retained austenite.
  • the first temperature lower limit value is set, and the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value at which the hardness falls within the allowable range are set based on the relationship between the target temperature and the hardness when the workpiece is heated.
  • the allowable temperature range may be set within a range where a region larger than the one temperature lower limit value overlaps with a region between the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value.
  • the amount of retained austenite decreases as the heating temperature (precisely, the target temperature during the heating process) increases, and the hardness also decreases as the heating temperature increases. Therefore, based on these tendencies, according to the amount of retained austenite and hardness required for the workpiece, as described above, the first temperature lower limit value is set, and the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value are set. Set. And by setting the allowable temperature range within the range where the region larger than the first temperature lower limit value and the region between the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value overlap, the kind of workpiece It is possible to accurately set an optimum allowable temperature range for each (particularly material).
  • the allowable temperature range is set within a range of 290 ° C. or higher and 340 ° C. or lower. May be.
  • the heat retention time of the work may be set to 3 minutes or more and 7 minutes or less.
  • an appropriate allowable temperature range is specifically derived by using, for example, the setting method described above. Therefore, it is possible to keep the workpiece warm within an appropriate allowable temperature range, and thereby it is possible to stably impart an appropriate amount of retained austenite and hardness to the workpiece after tempering.
  • the allowable temperature range may be set within a range of 130 ° C. or higher and 220 ° C. or lower.
  • the heat retention time of the workpiece may be set to 10 seconds or more and 70 minutes or less.
  • an appropriate allowable temperature range can be specifically derived by using the setting method described above. Therefore, it is possible to keep the workpiece warm within an appropriate allowable temperature range, and thereby it is possible to stably impart an appropriate amount of retained austenite and hardness to the workpiece after tempering.
  • the work may be heated in the heat retaining step using an atmosphere heating furnace having an electric heater.
  • the temperature rise may change depending on the color (gloss) of the surface of the metal workpiece, but if the atmosphere is heated by an electric heater, the surrounding atmosphere (gas) is not the workpiece. Since heating is performed, the above-described problems do not occur. Therefore, stable heating is possible without being affected by individual differences in the workpiece.
  • the work tempering method according to the first aspect of the present invention can obtain a machine part suitable for use in a high-temperature environment and is excellent in productivity.
  • it is suitable as a method for performing heat treatment on mass-produced products of mechanical parts such as rolling bearing race rings (outer rings, inner rings) and outer joint members of constant velocity universal joints.
  • this method includes a heating step for heating the workpiece and a cooling step for cooling the workpiece heated in the heating step, and the temperature history in the heating step and the cooling step is controlled, so that the workpiece is tempered.
  • the heating step includes a heating step of heating the workpiece to a target temperature by induction heating, and the workpiece after the temperature rising within a temperature range of a predetermined width is kept warm for a predetermined time.
  • the present invention has also been made on the basis of the above-described knowledge.
  • induction heating temperature raising step
  • the workpiece can be heated to a predetermined high temperature range in a shorter time than before. it can.
  • both the amount of retained austenite and the hardness after the tempering process can be within the allowable range. it can.
  • the heating control for keeping the work in the above temperature range is performed by induction heating, a single induction heating device is sufficient, and a heating device (atmosphere) different from the induction heating device is required for heat insulation. There is no need to provide a heating device.
  • the amount of retained austenite contained in the workpiece can be reduced to a required level or less, and the hardness of the workpiece can be kept within a predetermined range, so that it can be used in a high temperature environment. Suitable machine parts can be obtained.
  • the productivity is superior to the conventional one.
  • an allowable temperature range as a temperature range of a predetermined width is set according to the amount of retained austenite and hardness required for the work, and the allowable temperature
  • the heating of the workpiece by induction heating may be controlled so that the workpiece is kept warm for a predetermined time within the range.
  • the heating of the work may be controlled in the temperature raising step so that the temperature of the work does not exceed the upper limit of the allowable temperature range.
  • the heating of the workpiece is controlled so that the temperature of the workpiece does not exceed the upper limit of the allowable temperature range in the temperature raising step, the workpiece is tempered by heating it more than necessary when the temperature is raised. It is possible to more reliably prevent a situation in which the later hardness decreases to a required level or less. Moreover, after heating a workpiece
  • the work is provided with a plurality of temperature measurement points, and an easy temperature rise point that is most likely to be raised among the plurality of temperature measurement points by induction heating.
  • the heating of the workpiece may be controlled in advance so that the temperature at the easy temperature rising point does not exceed the upper limit of the allowable temperature range in the temperature raising step and the temperature keeping step.
  • Induction heating can raise the temperature of a workpiece in a short time, but has a side surface in which the temperature increase rate tends to vary depending on the shape of the workpiece.
  • an easy temperature rise point that is easily heated by induction heating is obtained in advance, and a series of heat treatment steps (temperature increase step, heat retention step) related to tempering are easily performed.
  • an output pattern of induction heating is set in advance so that the heated work can be kept warm within the allowable temperature range.
  • the heating of the workpiece may be controlled based on the output pattern of induction heating.
  • the allowable temperature can be measured without directly measuring the temperature of the workpiece during the heat insulation process.
  • the temperature of the workpiece can be controlled within the range.
  • the first temperature lower limit at which the amount of retained austenite falls within an allowable range.
  • the allowable temperature range may be set within a range where a region larger than the value overlaps with a region between the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value.
  • the amount of retained austenite decreases as the heating temperature (precisely, the target temperature during the heating process) increases, and the hardness also decreases as the heating temperature increases. Therefore, based on these tendencies, according to the amount of retained austenite and hardness required for the workpiece, as described above, the first temperature lower limit value is set, and the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value are set. Set. And by setting the allowable temperature range within the range where the region larger than the first temperature lower limit value and the region between the second temperature upper limit value and the second temperature lower limit value overlap, the kind of workpiece It is possible to accurately set an optimum allowable temperature range for each (particularly material).
  • the allowable temperature range is set within a range of 290 ° C. or higher and 340 ° C. or lower. May be.
  • the heat retention time of the work may be set to 3 minutes or more and 6 minutes or less.
  • an appropriate allowable temperature range is specifically derived by using, for example, the setting method described above. Therefore, it is possible to keep the workpiece warm within an appropriate allowable temperature range, and thereby it is possible to stably impart an appropriate amount of retained austenite and hardness to the workpiece after tempering.
  • the work tempering method according to the second aspect of the present invention can provide a machine part suitable for use in a high-temperature environment and is excellent in productivity.
  • it is suitable as a method for performing heat treatment on mass-produced products of machine parts such as rolling bearing race rings (outer ring, inner ring).
  • a mechanical part suitable for use in a high temperature environment can be obtained, and a tempering method excellent in productivity can be provided.
  • FIG. 12A It is a flowchart which shows the flow of the whole heat processing process which concerns on 3rd embodiment of this invention. It is a flowchart which shows the flow of the tempering process shown in FIG. It is a flowchart which shows the detailed flow of the heating process shown to FIG. 12A. It is sectional drawing which shows the whole outline
  • FIG. 1 is a flowchart showing the overall flow of a heat treatment process according to the first embodiment of the present invention.
  • the heat treatment process according to the present embodiment includes a quenching process S ⁇ b> 1 in which a target workpiece W (see FIG. 3) is quenched and a tempering process in which the workpiece W after quenching is tempered.
  • Step S2 Moreover, after hardening process S1 and tempering process S2, washing
  • the cleaning steps S3 and S5 and the inspection steps S4 and S6 can be partially or entirely omitted as necessary. Or although illustration is abbreviate
  • the tempering step S2 includes a heating step S21 for heating the workpiece W after quenching, and a cooling step S22 for cooling the heated workpiece W.
  • the heating step S21 includes a temperature raising step S211 that heats the workpiece W to the target temperature r1 by induction heating, and the temperature of the workpiece W is increased by heating the workpiece W after the temperature elevation.
  • FIG. 3 is a front view of the heat treatment apparatus (tempering apparatus 10) used in the tempering step S2 shown in FIG. 2A.
  • the tempering device 10 is configured to continuously perform a tempering process on a plurality of workpieces W conveyed in a predetermined direction on the conveyance path 11, and is arranged on the upstream side of the conveyance path 11.
  • a heating device 12 is provided, and a cooling device 13 is provided downstream of the heating device 12 in the conveyance path 11.
  • the configuration of the tempering apparatus 10 will be described with a focus on the heating apparatus 12, and then an example of a tempering method (tempering step S2) using the tempering apparatus 10 will be described.
  • the shape of the target workpiece W is arbitrary, and may be, for example, an annular shape.
  • the material of the workpiece W is also arbitrary in principle, and examples thereof include high carbon chrome bearing steel such as SUJ2.
  • the type of workpiece W from the viewpoint of application is also arbitrary.
  • outer and inner rings of rolling bearings, sliding bearings, outer joint members constituting constant velocity universal joints, rolling joint bearings, rolling bearings, A cage (base material) incorporated in a constant velocity universal joint can be a target.
  • the bearing ring (outer ring or inner ring) of the rolling bearing is the target of the tempering step S2.
  • the heating device 12 includes a heating device 14, a reheating device 15, and a heat retention device 16 in order from the upstream side of the conveyance path 11.
  • the temperature raising device 14 is for heating, for example, the workpieces W one by one.
  • the temperature raising device 14 is conveyed on the conveyance path 11 in a predetermined direction.
  • the support part 17 which can support the several workpiece
  • the induction heating device 19 includes, for example, a heating coil 20 formed in an annular shape with a conductive metal such as a copper tube (in FIG.
  • the two heating coils 20 and 20 are illustrated), and power to the heating coil 20.
  • the power supply 21 is supplied, and the support part 17 is raised by the elevating part 18 so that the workpiece W placed on the support part 17 can be introduced into the inner periphery of the heating coil 20.
  • the support portion 17 and a part of the elevating portion 18 connected to the support portion 17 may be configured to rotate around the center line.
  • a pin that can be projected and retracted with respect to the transport path 11 or its upper surface so that the work W transported on the transport path 11 can be stopped at a predetermined position on the support portion 17.
  • a positioning part such as may be provided.
  • the temperature raising device 14 configured as described above may further include a wall portion 22 surrounding the periphery of the induction heating device 19 or the like, for example, as shown in FIG.
  • the atmospheric temperature inside the temperature raising device 14 can be adjusted by a predetermined temperature adjusting device (not shown).
  • a member denoted by reference numeral 23 is first opening / closing means for opening and closing the inlet side opening 14 a of the temperature raising device 14 on the upstream side of the conveyance path 11, and a member denoted by reference numeral 24 is on the downstream side of the conveyance path 11.
  • This is a second opening / closing means for opening / closing the outlet side opening 14b of the temperature raising device 14.
  • the reheating step S212 is provided after the temperature raising step S211, and the process can smoothly shift to the heat retaining step S213), the wall The part 22 is not necessary.
  • the temperature raising device 14 having the above configuration is connected to the reheating device 15 and the first passage chamber 25 on the conveyance path 11 (see FIG. 3). As a result, the workpiece W that has been subjected to the temperature raising process in the temperature raising device 14 is carried into the reheating device 15 through the first passage chamber 25.
  • the rewarming device 15 is for heating the workpiece W after the temperature rise, and has a first furnace chamber 26 and a first heater 27 disposed in the first furnace chamber 26.
  • the first heater 27 is an electric heater, for example, and heats the atmosphere (gas) in the first furnace chamber 26. Thereby, the atmosphere heating with respect to the workpiece
  • the heat retaining device 16 is for heating the work W heated by the recuperating device 15 to the atmosphere, and has a second furnace chamber 28 and a second heater 29 disposed in the second furnace chamber 28.
  • the second heater 29 is, for example, an electric heater, and heats the atmosphere (gas) in the second furnace chamber 28. Thereby, the atmosphere heating with respect to the workpiece
  • the inlet side opening 15a of the recuperator 15 is provided with means (third opening / closing means 30) for opening and closing the inlet side opening 15a, and the outlet side opening 15b of the recuperator 15 is provided in the outlet side opening 15a.
  • a means (fourth opening / closing means 31) for opening and closing the outlet side opening 15b is provided.
  • opening / closing means are also provided in the inlet side opening of the heat retaining device 16 (that is, the outlet side opening 15b of the rewarming device 15) and the outlet side opening.
  • the inlet side opening part of the heat retention apparatus 16 becomes the outlet side opening part 15b of the heat recovery apparatus 15 (refer FIG. 4), the airtightness in the heat insulation apparatus 16 is ensured.
  • the heating device 12 having the above configuration is connected to the cooling path 13 and the second passage chamber 32 on the conveyance path 11 (see FIG. 3). As a result, the workpiece W that has been subjected to a predetermined heat treatment in the heating device 12 is carried into the cooling device 13 through the second passage chamber 32.
  • the conveyance conveyor arrange
  • the cooling device 13 is a device for performing a cooling process for cooling the work W heated by the heating device 12 with a predetermined temperature history, and has a device configuration corresponding to the cooling method. For example, in the case of air cooling, the internal space of the cooling device 13 is managed at a predetermined atmospheric temperature by a temperature adjusting device (not shown), and the work W carried into the cooling device 13 is cooled to a predetermined temperature at a predetermined cooling rate. The Or if it is water cooling, the cooling device 13 has the liquid tank of the cooling fluid which is not shown in figure, and immersing the workpiece
  • the temperature of the workpiece W is increased by induction heating from the temperature rising start temperature r0 to the target temperature r1 (temperature rising). Step S211).
  • the rate of temperature increase is, for example, constant, and the workpiece W is continuously heated so that the temperature rises as time elapses from the start of heating.
  • Such a temperature history is, for example, output during the temperature raising step S211 of the induction heating device 19 until the workpiece W reaches the target temperature r1 (between the temperature raising start time t0 and the temperature raising end time t1) ( This can be achieved by maintaining the output during heating at a constant value.
  • atmosphere heating is performed on the workpiece W that has been heated (heated up) to the target temperature r1, and the temperature of the workpiece W is recovered from the temperature r2 at the start of recovery to the target temperature r1 (reheating step S212). ). Since the temperature raising step S211 and the heat retaining step S213 are performed by different heating devices (induction heating device 19, second furnace chamber 28 and second heater 29 as the atmosphere heating device), the temperature raising step S211 to the heat retaining step are performed. Until the process proceeds to S213, the temperature of the workpiece W decreases with the passage of time from the target temperature r1. Therefore, the workpiece W that has completed the temperature raising step S211 is carried into the recuperator 15 (see FIG.
  • the temperature of the workpiece W is recovered to the target temperature r1 by atmospheric heating.
  • a temperature history is, for example, until the workpiece W reaches the target temperature r1 from the temperature r2 at the start of recuperation (between the time t2 from the start of recuperation and the time t3 at the end of recuperation).
  • This can be achieved by heating the atmosphere in the first furnace chamber 26 so that the temperature in the first furnace chamber 26 is slightly higher than the target temperature r1 (for example, the target temperature r1 + 20 to the target temperature r1 + 30 ° C.) with one heater 27 (see FIG. 4).
  • the workpiece W is subjected to atmospheric heating, and a temperature range of a predetermined width including the target temperature r1, specifically, the residual required for the workpiece W.
  • the workpiece W after rewarming is kept warm for a predetermined time within the allowable temperature range R set according to the austenite amount and hardness (heat keeping step S213).
  • the atmosphere heating of the workpiece W is controlled so that the workpiece W is maintained at a temperature substantially equal to the target temperature r1 from the heat retention start time t3 to the heat retention end time t4.
  • Such a temperature history is obtained, for example, by the second heater 29 of the heat retaining device 16 (see FIG. 4) from the heat retention start time t3 to the heat retention end time t4, so that the ambient temperature in the second furnace chamber 28 becomes the target temperature r1. This can be realized by heating the atmosphere so as to maintain a substantially equal state.
  • the allowable temperature range R is set as follows, for example. First, the amount of retained austenite after heat treatment (after tempering) of the workpiece W when the target temperature r1 at the time of raising the workpiece W is changed is measured. Then, based on the relationship between the measured amount of retained austenite and the target temperature r1, a first temperature lower limit value at which the amount of retained austenite falls within the allowable range is set. In the present embodiment, as shown in FIG. 7A, approximate curves C1 and C2 indicating the relationship between the target temperature r1 and the amount of retained austenite are derived based on the measured values of the amount of retained austenite. In FIG.
  • C1 represents an approximate curve on the upper limit side of the variation when the variation in the measured value of the retained austenite amount is taken into account
  • C2 represents an approximate curve on the lower limit side of the variation in the measured value of the retained austenite amount.
  • the target temperature ra1 corresponding to the allowable upper limit value Q1 is calculated based on the upper limit side approximate curve C1.
  • the temperature range R1 higher than the target temperature ra1 is a temperature range (first allowable temperature range) where the amount of retained austenite falls within the allowable range, and the target temperature ra1 at that time is the first temperature lower limit value referred to in the present invention. Become.
  • the hardness of the workpiece W after heat treatment (after tempering) when the target temperature r1 when the workpiece W is raised is changed.
  • the type of hardness is not particularly limited, but for example, Rockwell hardness is measured.
  • a second temperature upper limit value and a second temperature lower limit value at which the hardness falls within an allowable range are set.
  • approximate curves C3 and C4 indicating the relationship between the target temperature r1 and the hardness are derived based on the plurality of measured hardness values.
  • C3 indicates an approximate curve on the upper limit side of the variation when the variation in the measurement value of hardness is taken into account
  • C4 indicates an approximate curve on the lower limit side of the variation in the measurement value of hardness.
  • the temperature range R2 between these target temperatures rb1 and rb2 is a temperature range (second allowable temperature range) in which the hardness falls within the allowable range, and the target temperatures rb1 and rb2 at that time are referred to in the present invention. It becomes a two temperature upper limit and a second temperature lower limit.
  • the first allowable temperature range R1 and the second allowable temperature range R1 are calculated.
  • the allowable temperature range R (see FIG. 6) is set within a range where the allowable temperature range R2 overlaps.
  • the entire range where the first allowable temperature range R1 and the second allowable temperature range R2 overlap is set as the allowable temperature range R.
  • the target temperature r1 is set within the allowable temperature range R.
  • the workpiece W that has been kept warm for a predetermined time within the allowable temperature range R is cooled.
  • the workpiece W is unloaded from the second furnace chamber 28 of the atmosphere heating device (the heat retaining device 16), and conveyed to the cooling device 13 through the second passage chamber 32 (see FIG. 3).
  • work W is cooled to the predetermined
  • the output pattern of the induction heating device 19 and the output patterns of the first and second heaters 27 and 29 are stored in the control unit 33 (see FIG. 4) so as to follow the above-described temperature history. Then, in the heating step S21 (temperature raising step S211, reheating step S212, heat retention step S213) and cooling step S22, the control unit 33 sends a command to the power source 21 based on the stored output pattern. Thus, a predetermined pattern of electric power is applied to the heating coil 20 (see FIGS. 4 and 5) of the induction heating device 19 connected to the power source 21 and the first and second heaters 27 and 29 also connected to the power source 21.
  • the temperature history shown in FIG. 6 can be applied to the workpiece W.
  • (S21) Heating step (S211) Temperature raising step In this step, first, the first opening / closing means 23 shown in FIG. The workpiece W conveyed to the inside is carried into the temperature raising device 14. At this time, the upper surface of the support portion 17 is at the same level as the transport path 11. The output of the induction heating device 19 is at or near zero. And if the workpiece
  • the workpiece W placed on the support portion 17 is introduced and held at a predetermined position of the induction heating device 19, in this embodiment, at a predetermined position on the inner circumference of the heating coil 20 of the induction heating device 19 (See FIG. 4).
  • the control unit 33 sends a command to the power source 21 and supplies a predetermined pattern of power to the heating coil 20 to start heating the workpiece W, and heats the workpiece W to a target temperature r1 with a constant gradient.
  • the induction heating described above is preferably performed in a so-called low frequency range (up to several kHz). Thereby, not only the surface layer part of the workpiece W but also the core part can be heated to a high temperature.
  • the control unit 33 controls the work W so that the temperature of the work W does not exceed the upper limit of the allowable temperature range R (allowable temperature upper limit value r3). It is better to control the heating.
  • the target temperature r1 is set within the range of the allowable temperature range R (the allowable temperature lower limit value r4 or more and the allowable temperature upper limit value r3 or less).
  • the temperature of the support unit 17 may be increased by rotating the shaft of the support unit 17 by the control unit 33 while heating. By rotating the support portion 17, the entire workpiece W on the support portion 17 is heated uniformly.
  • the second opening / closing means 24 opening the outlet side opening 14b of the temperature raising device 14, it is conveyed in a predetermined direction on the conveyance path 11 by an appropriate means (not shown), and the workpiece W Unload.
  • the unloaded work W is carried into the first furnace chamber 26 of the recuperator 15 through the first passage chamber 25, and the work W is subjected to predetermined atmosphere heating.
  • the temperature of the workpiece W (see FIG. 6) that has fallen to the temperature r2 between the temperature rise end time t1 and the temperature recovery start time t2 is recovered to the target temperature r1.
  • the control unit 33 controls the work piece 33 so that the temperature of the work W does not exceed the upper limit of the allowable temperature range R (allowable temperature upper limit value r3). It is good to control the heating of W.
  • the temperature of the workpiece W is maintained within the allowable temperature range R (the allowable temperature upper limit value r3 or less and the allowable temperature lower limit value r4).
  • the allowable temperature range R is set within a range of 290 ° C. or higher and 340 ° C. or lower, preferably 303 ° C. or higher and 315 ° C. or lower. Set within the range.
  • the warming time of the workpiece W (between the warming start time t3 and the warming end time t4) is set within a range of 3 minutes or more and 7 minutes or less, preferably 4 minutes or more and 6 minutes or less. Set by.
  • the workpiece W is heated to the target temperature r1 by induction heating (temperature raising step S211), which is shorter than the conventional method.
  • the workpiece W can be heated to a necessary temperature range (for example, 250 ° C. or more) over time.
  • the allowable temperature range R is set according to the amount of retained austenite and hardness required for the work W, and the temperature of the work W after the temperature rise is kept within the allowable temperature range R. While raising the temperature in a short time, the amount of retained austenite contained in the work W after tempering can be reduced to a required level or less, and the hardness of the work W can be kept within a predetermined range.
  • the heating control for keeping the workpiece W within the temperature range R is performed by atmospheric heating, the workpiece W can be kept warm while heating the workpiece W evenly. Therefore, variation in temperature inside the workpiece W can be suppressed and uniform tempering processing can be performed. Moreover, if it is atmosphere heating, compared with induction heating etc., the temperature of the workpiece
  • work W is hard to fall. Therefore, the heating control during the heat retaining step S213 can be performed relatively easily. Of course, if the atmosphere is heated, a large amount of workpieces W can be processed at one time.
  • the amount of retained austenite contained in the workpiece W can be reduced to a required level or less, and the hardness of the workpiece W can be kept within a predetermined range. Also suitable machine parts can be obtained.
  • the time required for the temperature increase is short, and a uniform process can be performed on many workpieces W in a relatively short time, so that the productivity is excellent.
  • the equipment can be reduced in size as compared with the case where all the heat treatments from the temperature raising step S211 to the heat retaining step S213 are performed in the atmosphere heating furnace.
  • the workpiece W after the temperature rise is heated in the atmosphere to recover the temperature of the workpiece W to the target temperature r1 at the time of the temperature rise. Since the temperature step S212 is further provided, the temperature of the workpiece W can be shifted to the heat retention step S213 in a state in which the temperature is returned from the temperature r2 when the reheating device 15 is carried to the target temperature r1 (see FIG. 6). .
  • the workpiece W by heating the workpiece W by atmospheric heating in both the warming step S212 and the warming step S213, it is possible to suppress a decrease in temperature when shifting from the warming step S212 to the warming step S213. Therefore, by providing the rewarming step S212, the work W can be efficiently transferred to the heat retaining step S213.
  • the set temperature of the atmosphere heating is set slightly higher than the target temperature r1 at the time of temperature increase (for example, the target temperature +20 to the target temperature + 30 ° C.).
  • the time required can be shortened.
  • the internal temperature of the recuperator 15 and the heat retaining device 16 is sealed separately, it is easy to make individual atmosphere temperatures different.
  • the tempering apparatus 10 can be appropriately modified without departing from the gist of the present invention. .
  • a plurality of temperature measurement points w1 to w6 are provided on the surface of the workpiece W, and an easy temperature increase point that is most likely to rise among the plurality of temperature measurement points w1 to w6 by induction heating is provided.
  • the heating of the workpiece W may be controlled in advance so that the temperature at the easy temperature rising point does not exceed the upper limit (allowable temperature upper limit value r3) of the allowable temperature range R, particularly in the temperature raising step S211.
  • work W to the target temperature r1 is made to memorize
  • the case where the heating of the workpiece W is controlled based on the output pattern stored in the temperature raising step S211 is exemplified, but a control method different from this may be adopted.
  • the temperature of the workpiece W is raised while measuring the surface temperature of the workpiece W with a temperature measuring device (such as a thermocouple) provided in the heating device 12, and the control unit is based on the measured temperature each time.
  • a temperature measuring device such as a thermocouple
  • the 33 may control the temperature rise of the workpiece W by sending an appropriate output command to the power source 21. According to this, more precise heating control reflecting the variation for each workpiece W is possible. At this time, the temperature rise of the workpiece W may be controlled while measuring the temperature at the easy temperature rise point of the workpiece W described above.
  • control method can also be applied to the reheating step S212 and the heat retaining step S213. That is, although illustration is similarly omitted, the workpiece W is heated and kept warm while measuring the surface temperature of the workpiece W with a temperature measuring device provided in the heating device 12, and the control unit 33 is based on the measured temperature each time.
  • the heating and heat retention of the workpiece W may be controlled by sending an appropriate output command to the power source 21.
  • the case where the workpieces W are heated one by one (temperature increase and temperature retention) by the induction heating device 19 is exemplified, but other methods can be adopted.
  • two or more workpieces W in a vertically stacked state are raised at a time, for example, a predetermined position of an induction heating device having three or more heating coils (the inner circumference of three or more heating coils) ) Introduce two or more works together.
  • temperature rising process S211 is implemented with respect to the 2 or more workpiece
  • some of the heating coils may be heated and controlled separately from the remaining heating coils.
  • FIG. 9 shows a longitudinal sectional view of a temperature raising device 101 constituting a tempering device according to an example (second embodiment of the present invention).
  • the temperature raising device 101 is for performing a predetermined heat treatment by induction heating on an outer joint member of a constant velocity universal joint as a work Wa.
  • the induction heating device 104 includes, for example, a heating coil 105 formed in an annular shape with a conductive metal such as a copper tube, and a power source 21 that supplies power to the heating coil 105.
  • the heating coil 105 is a general-purpose multi-winding heating coil such as a solenoid coil, and the workpiece is placed on the support unit 102 by raising the support unit 102 by the elevating unit 103.
  • the number of turns (axial dimension) of the heating coil 105 is set so that the entire area in the axial direction of the workpiece Wa is covered with the heating coil 105 as shown in FIG. .
  • the workpiece Wa is an outer joint member
  • the support unit 102 and a part of the elevating unit 103 connected to the support unit 102 be rotatable around the center line, as in the first embodiment.
  • the temperature condition (temperature history) of the tempering process can be set based on the same idea as in the first embodiment. That is, in the temperature raising step S211 of the tempering step S2, as shown in FIG. 6, the workpiece Wa is heated to the target temperature r1 at a constant temperature raising rate.
  • the heating coil 105 having the form shown in FIG. 9
  • the cup portion Wb and the stem portion Wc of the outer joint member have different easiness in raising the temperature. Is desirably controlled so as not to exceed the target temperature r1.
  • the temperature history in the reheating step S212 and the heat retaining step S213 may be controlled as shown in FIG.
  • the target temperature r1 is set within the allowable temperature range R.
  • the output pattern of the induction heating device 104 and the output patterns of the first and second heaters 27 and 29 are stored in the control unit 33 (see FIG. 4) so as to follow the above-described temperature history. Then, in the heating step S21 (temperature raising step S211, reheating step S212, heat retention step S213) and cooling step S22, the control unit 33 sends a command to the power source 21 based on the stored output pattern. Thereby, electric power of a predetermined pattern is supplied to the heating coil 105 (see FIG. 9) of the induction heating device 104 connected to the power source 21 and the first and second heaters 27 and 29 that are also connected to the power source 21.
  • the temperature history shown in FIG. 6 can be given to the workpiece Wa.
  • the whole area in the axial direction of the workpiece Wa placed on the support portion 102 is introduced to a predetermined position of the induction heating device 104, in this embodiment, to a predetermined position on the inner periphery of the heating coil 105 of the induction heating device 104, Held (see FIG. 9).
  • the control unit 33 sends a command to the power source 21 and supplies a predetermined pattern of power to the heating coil 105 to start heating the workpiece Wa, and heats the workpiece Wa to a temperature r1 with a constant gradient. (See FIG. 6).
  • the induction heating described above is preferably performed in a frequency range suitable for the material, shape, size, and the like of the workpiece Wa.
  • the temperature of the cup portion Wb that is relatively easy to raise the temperature of the workpiece Wa is the upper limit of the allowable temperature range R (allowable temperature upper limit value r3).
  • the heating of the workpiece Wa is preferably controlled by the control unit 33 so as not to exceed.
  • the target temperature r1 is set within the range of the allowable temperature range R (the allowable temperature lower limit value r4 or more and the allowable temperature upper limit value r3 or less). Further, while heating, the temperature of the entire workpiece Wa on the support portion 102 is raised uniformly by raising the temperature while rotating the support portion 102 by the control portion 33.
  • (S212) Reheating step After the workpiece Wa is heated to the target temperature r1 in this way, the workpiece Wa is detached from the heating processing position of the induction heating device 104 (a predetermined position on the inner periphery of the heating coil 105), and the workpiece Wa is opened. It is carried out of the temperature raising device 101 through a certain outlet side opening 14b. Specifically, the control unit 33 sends a command to the power source 21 to stop the heating of the work Wa by the induction heating device 104 and lower the support unit 102 by the elevating unit 103 to move the work Wa on the support unit 102. Return to the conveyance path 11.
  • the outlet side opening 14b of the temperature raising device 101 is opened by the second opening / closing means 24, and is conveyed in a predetermined direction on the conveyance path 11 by an appropriate means (not shown). Unload. Then, the unloaded workpiece Wa is loaded into the first furnace chamber 26 of the recuperator 15 through the first passage chamber 25, and the workpiece Wa is subjected to predetermined atmosphere heating. As a result, after the temperature rise, the temperature of the workpiece Wa (see FIG. 6) that has fallen to the temperature r2 between the temperature rise end time t1 and the temperature recovery start time t2 is recovered to the target temperature r1.
  • control is performed so that the temperature of the cup portion Wb of the workpiece Wa does not exceed the upper limit (allowable temperature upper limit value r3) of the allowable temperature range R.
  • the heating of the workpiece Wa may be controlled by the unit 33.
  • the allowable temperature range R is set within a range of 130 ° C. or higher and 220 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. Set within the range.
  • the warming time of the workpiece Wa (between the warming start time t3 and the warming end time t4) is set in the range of 10 seconds or more and 70 minutes or less, preferably in the range of 30 seconds or more and 60 minutes or less. Set by.
  • the workpiece Wa is heated to the target temperature r1 by induction heating (temperature raising step S211), the workpiece Wa is shortened in a shorter time than conventional. Can be heated to the required temperature range.
  • the allowable temperature range R is set according to the amount of retained austenite and hardness required for the workpiece Wa, and the workpiece Wa after the temperature rise is kept warm within the allowable temperature range R. While increasing the temperature in a short time, the amount of retained austenite contained in the work Wa after tempering can be reduced to a required level or less, and the hardness of the work Wa can be kept within a predetermined range.
  • the heating control for keeping the workpiece Wa within the temperature range R is performed by atmospheric heating, the workpiece Wa can be kept warm while heating the workpiece Wa uniformly. Therefore, it is possible to perform a uniform tempering process while suppressing variations in temperature inside the workpiece Wa.
  • the temperature in the workpiece Wa generated during induction heating. Can be leveled by atmospheric heating. Therefore, a uniform tempering process can be performed without preparing a plurality of heating coils or the like according to the type of the workpiece Wa or without preparing a heating coil in a dedicated form according to the workpiece Wa. Accordingly, it is possible to avoid the increase in the replacement cost of the heating coil and the setup time associated with the replacement work, and to perform a uniform tempering process at a low cost and in a short time.
  • the heating control during the heat retaining step S213 can be performed relatively easily.
  • the atmosphere is heated, a large amount of workpieces Wa can be processed at a time.
  • the amount of retained austenite contained in the workpiece Wa can be reduced to a required level or less, and the hardness of the workpiece Wa can be kept within a predetermined range. A machine part suitable for use in a high temperature environment can be obtained.
  • the time required for the temperature increase is short, and a uniform treatment can be performed on a large number of workpieces Wa in a relatively short time, so that the productivity is excellent.
  • the processing lead time is shortened, which leads to improvement in productivity and reduction of in-process inventory.
  • the equipment can be reduced in size as compared with the case where all the heat treatments from the temperature raising step S211 to the heat retaining step S213 are performed in the atmosphere heating furnace.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the overall flow of the heat treatment process according to the third embodiment of the present invention.
  • the heat treatment process according to the present embodiment includes a quenching process S7 in which a target workpiece W (see FIG. 13) is quenched and a tempering process in which the workpiece W after quenching is tempered. Step S8. Further, after the quenching step S7 and the tempering step S8, respectively, cleaning steps S9 and S11 and inspection steps S10 and S12 are provided. Note that some or all of the cleaning steps S9 and S11 and the inspection steps S10 and S12 can be omitted as necessary. Or although illustration is abbreviate
  • the tempering step S8 includes a heating step S81 for heating the workpiece W after quenching and a cooling step S82 for cooling the heated workpiece W, as shown in FIG. 12A.
  • the heating step S81 includes a temperature raising step S811 for heating the workpiece W to the target temperature r11 by induction heating, and a heat retention for similarly heating the workpiece W heated to the target temperature r11 by induction heating. Step S812.
  • FIG. 13 is a front view of the heat treatment apparatus (tempering apparatus 110) used in the tempering step S8 shown in FIG. 12A.
  • the tempering device 110 is configured to continuously temper a plurality of workpieces W conveyed in a predetermined direction on the conveyance path 111, and is arranged on the upstream side of the conveyance path 111.
  • a heating device 112 provided; and a cooling device 113 disposed on the downstream side of the conveyance path 111 with respect to the heating device 112.
  • the configuration of the tempering apparatus 110 will be described with a focus on the heating apparatus 112, and then an example of a tempering method (tempering step S8) using the tempering apparatus 110 will be described.
  • the shape of the target workpiece W is arbitrary, and may be, for example, an annular shape.
  • the material of the workpiece W is also arbitrary in principle, and examples thereof include high carbon chrome bearing steel such as SUJ2.
  • the type of workpiece W from the viewpoint of application is also arbitrary.
  • outer and inner rings of rolling bearings, sliding bearings, outer joint members constituting constant velocity universal joints, rolling joint bearings, rolling bearings, A cage (base material) incorporated in a constant velocity universal joint can be a target.
  • the heating device 112 is for heating, for example, the workpieces W one by one.
  • the plurality of workpieces W conveyed in a predetermined direction on the conveyance path 111 are supported one by one.
  • Mainly provided is a possible support part 114, an elevating part 115 that drives the support part 114 up and down, and an induction heating device 116 positioned above the support part 114.
  • the induction heating device 116 includes a heating coil 117 formed in a ring shape with a conductive metal such as a copper tube (for example, the two heating coils 117 and 117 are illustrated in FIG. 15), and power to the heating coil 117.
  • the power supply 118 is supplied, and the support part 114 is raised by the elevating part 115 so that the workpiece W placed on the support part 114 can be introduced into the inner periphery of the heating coil 117.
  • the center line of the lifting / lowering unit 115 and the center line of the heating coil 117 coincide.
  • the support unit 114 and a part of the elevating unit 115 connected to the support unit 114 may be configured to rotate around the center line.
  • a pin that can be projected and retracted with respect to the conveyance path 111 or its upper surface so that the workpiece W conveyed on the conveyance path 111 can be stopped at a predetermined position on the support portion 114.
  • a positioning part such as may be provided.
  • the heating device 112 having the above-described configuration may further include a wall portion 119 surrounding the periphery of the induction heating device 116 or the like, for example, as shown in FIG.
  • the atmospheric temperature of the internal space of the heating device 112 can be adjusted by a predetermined temperature adjusting device (not shown).
  • the member denoted by reference numeral 120 is a first opening / closing means for opening and closing the inlet side opening 112 a of the heating device 112 on the upstream side of the conveyance path 111, and the member denoted by reference numeral 121 is heated on the downstream side of the conveyance path 111.
  • the wall portion 119 is unnecessary.
  • the heating device 112 having the above configuration is connected to the cooling path 113 and the passage chamber 122 on the conveyance path 111 (see FIG. 13). Thereby, the workpiece W carried into the heating device 112 is carried into the cooling device 113 through the passage chamber 122.
  • a transport conveyor disposed so as to straddle the bottom of the heating device 112 and the cooling device 113
  • a power cylinder hydroaulic cylinder, air cylinder, electric cylinder
  • the cooling device 113 is a device for performing a cooling process for cooling the workpiece W heated by the heating device 112 with a predetermined temperature history, and has a device configuration corresponding to the cooling method.
  • the internal space of the cooling device 113 is managed at a predetermined atmospheric temperature by a temperature adjusting device (not shown), and the work W carried into the cooling device 113 is cooled to a predetermined temperature at a predetermined cooling rate.
  • the cooling device 113 has a liquid tank of a cooling liquid (not shown), and the workpiece W carried in the cooling device 113 is immersed in the cooling liquid so as to be at a predetermined temperature at a predetermined cooling rate. Until cooled.
  • the temperature of the workpiece W is raised by induction heating from the temperature rising start temperature r10 to the target temperature r11 (temperature raising step S811).
  • the rate of temperature increase is, for example, constant, and the workpiece W is continuously heated so that the temperature rises as time elapses from the start of heating.
  • the output at the heating step S811 of the induction heating device 116 is maintained at a constant value.
  • the workpiece W heated to the target temperature r11 is increased within a temperature range of a predetermined width, specifically, within the allowable temperature range R3 set according to the amount of retained austenite and hardness required for the workpiece W.
  • the workpiece W is heated by induction heating so that the heated workpiece W is kept warm for a predetermined time (see FIG. 16A).
  • the output at the heat retention step S812 of the induction heating device 116 is raised and lowered at an appropriate output level for a predetermined time (from the heat retention start time t11 to the heat retention end time t12).
  • the temperature of the workpiece W is maintained within the allowable temperature range R3 (region between the allowable temperature upper limit value r12 and the allowable temperature lower limit value r13).
  • the output level at the heat retaining step S812 (for example, the heat retention upper limit output p2) is set lower than the output level at the temperature raising step S811 (temperature rising output p1).
  • the allowable temperature range R3 is set as follows, for example. First, the amount of retained austenite after heat treatment (after tempering) of the workpiece W when the target temperature r11 at the time of raising the temperature of the workpiece W is changed is measured. Then, based on the relationship between the measured amount of retained austenite and the target temperature r11, a first temperature lower limit value at which the amount of retained austenite falls within the allowable range is set. In the present embodiment, as shown in FIG. 17A, approximate curves C5 and C6 indicating the relationship between the target temperature r11 and the retained austenite amount are derived based on the measured values of the retained austenite amount. In FIG.
  • C5 shows an approximate curve on the upper limit side of the variation when the variation in the measured value of the retained austenite amount is taken into account
  • C6 shows an approximate curve on the lower limit side of the variation in the measured value of the retained austenite amount.
  • the target temperature ra3 corresponding to the allowable upper limit value Q2 is calculated based on the upper limit side approximate curve C5.
  • the temperature range R4 higher than the target temperature ra3 is a temperature range (first allowable temperature range) where the amount of retained austenite falls within the allowable range, and the target temperature ra3 at that time is the first temperature lower limit value referred to in the present invention. Become.
  • the hardness of the workpiece W after the heat treatment (after tempering) when the target temperature r11 at the time of raising the workpiece W is changed is measured.
  • the type of hardness is not particularly limited, but for example, Rockwell hardness is measured.
  • a second temperature upper limit value and a second temperature lower limit value at which the hardness falls within an allowable range are set.
  • approximate curves C7 and C8 indicating the relationship between the target temperature r11 and the hardness are derived based on the plurality of measured hardness values.
  • C7 indicates an approximate curve on the upper limit side of the variation when the variation of the hardness measurement value is taken into account
  • C8 indicates an approximate curve on the lower limit side of the variation of the hardness measurement value.
  • the temperature range R5 between the target temperatures rb3 and rb4 is a temperature range (second allowable temperature range) in which the hardness falls within the allowable range, and the target temperatures rb3 and rb4 at that time are referred to in the present invention. It becomes a two temperature upper limit and a second temperature lower limit.
  • the first allowable temperature range R4 and the second allowable temperature range R4 are calculated.
  • the allowable temperature range R3 (see FIG. 16A) is set.
  • the entire range where the first allowable temperature range R4 and the second allowable temperature range R5 overlap is defined as the allowable temperature range R3.
  • the allowable temperature range R3 at the time of heat retention can be set.
  • the workpiece W that has been kept warm for a predetermined time within the allowable temperature range R is cooled.
  • the workpiece W is detached from the induction heating device 116 and transferred to the cooling device 113 (see FIG. 14 and the like).
  • the workpiece W is cooled to a predetermined temperature r14 at a predetermined cooling rate, and the workpiece W is tempered (cooling step S82).
  • the output of the induction heating device 116 is zero.
  • the output pattern of the induction heating device 116 shown in FIG. 16B is stored in advance in the control unit 123 (see FIG. 14) so as to follow the temperature history described above, and the heating step S81 (temperature raising step) In S811, the heat retaining step S812) and the cooling step S82, the control unit 123 sends a command to the power source 118 based on the stored output pattern. Thereby, electric power of a predetermined pattern is supplied to the heating coil 117 (see FIGS. 14 and 15), and the temperature history shown in FIG.
  • (S81) Heating step (S811) Temperature raising step
  • the first opening / closing means 20 shown in FIG. 14 opens the inlet side opening 112a of the heating device 112 in the predetermined direction on the conveyance path 111.
  • the workpiece W to be conveyed is carried into the heating device 112.
  • the upper surface of the support part 114 is at the same level as the transport path 111.
  • the output of the induction heating device 116 is zero (see FIG. 16B) or at a level close to zero.
  • the support part 114 will be raised by the raising / lowering part 115 with the horizontal positioning with respect to the support part 114 of the workpiece
  • the workpiece W placed on the support portion 114 is introduced and held at a predetermined position of the induction heating device 116, in this embodiment, at a predetermined position on the inner periphery of the heating coil 117 of the induction heating device 116 ( (See FIG. 14).
  • the control unit 123 sends a command to the power supply 118 and supplies a predetermined pattern of power to the heating coil 117 to start heating the workpiece W and heat the workpiece W to the target temperature r11 (FIG. 16A). And see FIG. 16B).
  • the induction heating described above is preferably performed in a so-called low frequency range (up to several kHz).
  • the control unit 123 causes the work W to prevent the temperature of the work W from exceeding the upper limit (allowable temperature upper limit value r12) of the allowable temperature range R3. It is better to control the heating.
  • the target temperature r11 is set within the allowable temperature range R3 (the allowable temperature lower limit value r13 or more and the allowable temperature upper limit value r12 or less).
  • the temperature of the support unit 114 may be increased by rotating the support unit 114 by the control unit 123 while heating. By rotating the support portion 114, the entire workpiece W on the support portion 114 is heated uniformly.
  • the allowable temperature range R3 is set within a range of 290 ° C. or higher and 340 ° C. or lower, preferably 303 ° C. or higher and 315 ° C. or lower.
  • the warming time of the workpiece W (between the warming start time t11 and the warming end time t12) is set within a range of 3 minutes or more and 7 minutes or less, and preferably within a range of 4 minutes or more and 6 minutes or less.
  • the unloaded work W is carried into the cooling device 113 through the passage chamber 122 (see FIG. 13), and reaches a predetermined temperature r14, for example, a temperature lower than the temperature rise start temperature r10 at a predetermined cooling rate. It is cooled (at the end of cooling t13). Thereby, the tempering process for the workpiece W is completed.
  • the subsequent workpiece W is also subjected to a tempering process following the same path, and is discharged to the outside of the tempering device 110.
  • the discharged workpiece W is transferred to the next process such as a cleaning process S11 or a polishing process (not shown). As described above, the tempering process is continuously and automatically performed on the plurality of workpieces W.
  • the workpiece W is heated to the target temperature r11 by induction heating (temperature raising step S811), which is shorter than the conventional method.
  • the workpiece W can be heated to a necessary temperature range (for example, 250 ° C. or more) over time.
  • the allowable temperature range R3 is set according to the amount of retained austenite and hardness required for the work W, and the temperature of the work W after the temperature rise is kept within the allowable temperature range R3. While raising the temperature in a short time, the amount of retained austenite contained in the work W after tempering can be reduced to a required level or less, and the hardness of the work W can be kept within a predetermined range.
  • the heating control for keeping the workpiece W within the allowable temperature range is performed by induction heating, one induction heating device 116 is sufficient, and heating different from the induction heating device 116 is required for keeping the temperature. It is not necessary to provide a device (atmosphere heating device or the like). As a result, it is possible to save space and reduce equipment costs. Furthermore, by performing the temperature raising step S811 and the heat retaining step S812 using the common induction heating device 116, the temperature raising step S811 can be shifted to the heat retaining step S812 without time loss. Accordingly, it is possible to efficiently keep the workpiece W while avoiding a temporary temperature drop due to leaving the induction heating device 116.
  • the amount of retained austenite contained in the workpiece W can be reduced to a required level or less, and the hardness of the workpiece W can be kept within a predetermined range. Therefore, a machine part suitable for use in a high temperature environment can be obtained. In addition, since the time required for temperature increase is short and the increase in equipment cost can be avoided, the productivity is superior to the conventional one.
  • an output pattern of induction heating (FIG. 16B) that can keep the workpiece W after being heated within the allowable temperature range R (between the allowable temperature upper limit value r12 and the allowable temperature lower limit value r13). Since the heating of the workpiece W is controlled based on the output pattern of induction heating in the heat retention step S812, for example, the heating is performed while actually measuring the temperature at the heating of the workpiece W, for example. No need to control. Therefore, the facility can be further simplified, and the facility cost can be further reduced.
  • tempering method and the tempering apparatus 110 according to the third embodiment of the present invention have been described above.
  • the tempering apparatus 110 can be appropriately modified without departing from the gist of the present invention. .
  • a plurality of temperature measurement points w1 to w6 are provided on the surface of the workpiece W, and the temperature rises most among these temperature measurement points w1 to w6 by induction heating.
  • An easy temperature rise point that is easy to perform is obtained in advance, and in the temperature raising step S811 and the heat retaining step S812, the temperature of the easy temperature rise point is set so as not to exceed the upper limit of the allowable temperature range R3 (allowable temperature upper limit value r12)
  • the heating may be controlled.
  • an output pattern of induction heating (see FIG. 16B) that can heat the workpiece W to the target temperature r11 without exceeding the upper limit of the allowable temperature range R3 in the temperature raising step S811 in advance.
  • a control method different from this is also possible. It is.
  • the temperature of the workpiece W is raised while measuring the surface temperature of the workpiece W with a temperature measuring device (such as a thermocouple) provided in the heating device 112, and the control unit is based on the measured temperature each time.
  • the 123 may control the temperature increase of the workpiece W by sending an appropriate output command to the power source 118. According to this, more precise heating control reflecting the variation for each workpiece W is possible. At this time, the temperature rise of the workpiece W may be controlled while measuring the temperature at the easy temperature rise point of the workpiece W described above.
  • control method can also be applied to the heat retaining step S812. That is, although illustration is similarly omitted, the workpiece 123 is heated and kept warm while measuring the surface temperature of the workpiece W with the temperature measuring device provided in the heating device 112, and the control unit 123 is based on the measured temperature each time.
  • the heating and heat retention of the workpiece W may be controlled by sending an appropriate output command to the power source 118.
  • the case where the workpieces W are heated one by one (temperature increase and temperature retention) by the induction heating device 116 is illustrated, but other methods can be adopted.
  • two or more workpieces W in a vertically stacked state are raised at a time, for example, a predetermined position of an induction heating device having three or more heating coils (the inner circumference of three or more heating coils) ) Introduce two or more works together.
  • temperature rising process S811 and heat retention process S812 are implemented with respect to the 2 or more workpiece
  • some of the heating coils may be heated and controlled separately from the remaining heating coils.
  • the outer joint member of the constant velocity universal joint is S53C, which is carbon steel for machine structure
  • the outer diameter of the cup portion Wb (see FIG. 10) is 60.85 mm
  • the outer diameter of the large-diameter side region of the stem portion Wc is 30 mm.
  • the outer diameter of the small-diameter side region was formed to be 24 mm and subjected to quenching treatment by high-frequency heating.
  • the tempering process was performed under the conditions shown in Table 1 while using, for example, the tempering apparatus shown in FIGS. 3, 4, and 9.

Abstract

ワークの焼き戻し方法は、ワークＷを加熱する加熱工程Ｓ２１と、加熱工程Ｓ２１で加熱されたワークＷを冷却する冷却工程Ｓ２２とを備え、加熱工程Ｓ２１は、誘導加熱によりワークＷを狙い温度ｒ１まで加熱する昇温工程Ｓ２１１と、所定幅の温度域Ｒの範囲内で昇温後のワークＷが所定時間の間保温されるように、雰囲気加熱によるワークＷの加熱を制御する保温工程Ｓ２１３とを有する。

Description

ワークの焼き戻し方法、及びこの方法で得られた機械部品
　本発明は、ワークの焼き戻し方法、及びこの方法で得られた機械部品に関し、特に高温環境下で使用される機械部品に適した焼き戻し技術に関する。
　例えば、転がり軸受の軌道輪のように、ＳＵＪ２等の鋼材からなる機械部品の製造過程においては、機械部品に必要とされる機械的強度等を付与するための熱処理（焼入硬化処理）を実施した後、例えば残留応力の緩和や残留オーステナイトの低減化を目的として、焼き戻し処理を実施するのが一般的である。
　ここで、焼き戻し処理には、例えば電気炉等による雰囲気加熱で、炉内に配置されたワークを加熱する方法の他、短時間での加熱を目的として、誘導加熱によりワークを加熱する方法（例えば、特許文献１を参照）などが知られている。
特開２０１１－１４４４４８号公報
　ところで、高温環境下で使用される軸受においては、使用時、高温に晒されることで、軸受に含まれる残留オーステナイトが変態して、過大な寸法変化が生じる傾向にある。そのため、この種の用途に用いられる製品（軸受）については、残留オーステナイト量を通常の製品よりも更に低減化する必要が生じる。具体的には、焼き戻し処理時の温度（例えば最高温度）を、通常の焼き戻し処理の場合よりも高温域に設定する必要が生じる。
　電気炉などの雰囲気加熱装置は、温度制御が比較的容易である一方で、昇温速度に限界があるため、どうしても昇温に多大な時間を要する。そのため、上述の理由で、高温域に焼き戻し条件（加熱条件）を設定すると、処理時間が今まで以上に長くなり、生産性の悪化が避けられない。
　誘導加熱は、金属部品の温度を上げる際のエネルギー効率が高いため、雰囲気加熱と比べて短時間で高温域までワークを加熱することができる。しかしながら、従来よりも高温域（例えば２５０℃以上）にまでワークを加熱した場合、残留オーステナイト量が低減化するだけでなく、ワークの硬さも大きく低下するおそれが生じる。そのため、単に、誘導加熱でワークを高温域まで加熱し、冷却しただけでは、高温環境下での使用に適した機械部品を得ることは難しい。
　また、等速自在継手の外側継手部材のように、軸方向の厚み寸法分布が偏った機械部品に対して誘導加熱を適用する場合、磁束が相対的に密となって加熱され易い部分と、磁束が相対的に疎となって加熱され難い部分とが生じる。そのため、一つのワーク内での温度差が大きくなり、均熱加熱が難しい。誘導加熱のみで焼き戻しに必要な均熱加熱を達成するためには、ワークのサイズや形状に適した形態の誘導加熱装置（例えば誘導加熱用コイル）を準備する必要があるが、これだと型番（処理すべきワークの種類）の増加に伴い準備すべき上記コイルの種類が増えるため、生産性の低下は免れ得ない。
　以上の実情に鑑み、本明細書では、高温環境下での使用に適した機械部品を得ることができ、かつ生産性に優れた焼き戻し方法を提供することを、解決すべき技術課題とする。
　前記課題の解決は、本発明の第一の側面に係るワークの焼き戻し方法によって達成される。すなわち、この方法は、ワークを加熱する加熱工程と、加熱工程で加熱されたワークを冷却する冷却工程とを備え、加熱工程及び冷却工程における温度履歴を制御することで、ワークに焼き戻し処理を施す、ワークの焼き戻し方法において、加熱工程は、誘導加熱によりワークを狙い温度まで加熱する昇温工程と、所定幅の温度域の範囲内で昇温後のワークが所定時間の間保温されるように、雰囲気加熱によるワークの加熱を制御する保温工程とを有する点をもって特徴付けられる。
　本発明者らは、所定幅の温度域内で昇温後のワークを所定時間の間保温することにより、焼き戻し処理後のワークに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化し、かつワークの硬さを所定範囲内に収めることが可能となる場合があることを見出した。本発明はこの知見に基づきなされたもので、誘導加熱によりワークを狙い温度まで加熱することにより（昇温工程）、従来よりも短時間でワークを所定の高温域にまで加熱することができる。また、昇温後のワークを上述のように所定幅の温度域の範囲内で所定時間の間保温することにより、焼き戻し処理後の残留オーステナイト量と硬さを共に許容範囲内に収めることができる。また、ワークを上記温度域内で保温するための加熱制御を、雰囲気加熱により実施するようにしたので、ワークを均等に加熱しながらワークを保温することができる。よって、ワーク内部の温度のばらつきを抑えて、均質な焼き戻し処理を施すことができる。また、等速自在継手の外側継手部材のように軸方向で厚み寸法分布に偏りがある機械部品であっても、誘導加熱時に生じたワーク内での温度のばらつきを雰囲気加熱で均すことができる。よって、複数のコイル等を準備せずとも、均質な焼き戻し処理を施すことができる。また、雰囲気加熱であれば、誘導加熱等と比べてワークの温度が下がりにくい。そのため、保温工程時の加熱制御も比較的容易に行うことができる。もちろん、雰囲気加熱であれば、一度に大量のワークを処理することができる。以上より、本発明によれば、ワークに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化できると共に、ワークの硬さを所定範囲内に収めることができるので、高温環境下での使用にも適した機械部品を得ることができる。また、昇温に要する時間が短くて済み、比較的短時間で多くのワークに均質な処理を施すことができるので、生産性にも優れている。
　また、本発明の第一の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、昇温工程の後でかつ保温工程の前に、昇温後のワークを雰囲気加熱して、昇温時の狙い温度までワークの温度を回復させる復温工程をさらに設けてもよい。
　誘導加熱によりワークを昇温すると、当該誘導加熱を図るための装置から取り出された直後から、ワークの温度は少なからず低下する。この温度低下を見越して予め狙い温度を高めに設定すると、上述のようにワークの硬さが必要以上に低下してしまう。そこで、昇温工程の後に昇温時の狙い温度までワークの温度を回復させる復温工程を設けることで、ワークの温度を狙い温度にまで戻した状態で保温工程に移行させることができる。また、復温工程と保温工程ともに雰囲気加熱でワークを加熱することで、復温工程から保温工程に移行する際の温度低下を抑制できる。以上より、復温工程を設けることで、ワークを効率よく保温工程に移行することができる。
　また、この場合、本発明の第一の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、復温工程で、雰囲気加熱の設定温度は、昇温時の狙い温度よりも高く設定されてもよい。
　保温工程の前に復温工程を設けるのであれば、復温工程に使用する装置（雰囲気加熱炉）内の雰囲気温度を保温工程に使用する装置（雰囲気加熱炉）内の雰囲気温度よりも容易に高くすることができる。これにより、復温に要する時間を短くできるので、さらに効率よく狙い温度のワークを保温工程に導入することが可能となる。
　また、本発明の第一の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、保温工程で、雰囲気加熱の設定温度は、昇温時の狙い温度と同じ温度に設定されてもよい。
　雰囲気加熱であれば、誘導加熱装置よりも温度を一定に保ちやすい。よって、保温工程における雰囲気加熱の設定温度を昇温時の狙い温度と同じ温度にすることで、より狙い通りの焼き戻し品質（残留オーステナイト量、硬さ）を得ることが可能となる。
　また、本発明の第一の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて所定幅の温度域としての許容温度域を設定し、この許容温度域の範囲内でワークが所定時間の間保温されるように、誘導加熱によるワークの加熱を制御してもよい。
　このように、ワークに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて許容温度域を設定することにより、より短い保温時間でもって、残留オーステナイト量と硬さを共に許容範囲内に収めることが可能となる。従って、更なる生産性の向上が可能となる。
　また、この場合、本発明の第一の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークの昇温時の狙い温度と残留オーステナイト量との関係に基づき、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる第一温度下限値を設定すると共に、ワークの昇温時の狙い温度と硬さとの関係に基づき、硬さが許容範囲内に収まる第二温度上限値及び第二温度下限値を設定し、これら第一温度下限値よりも大きな領域と、第二温度上限値と第二温度下限値との間の領域とが重複する範囲内で、許容温度域を設定してもよい。
　残留オーステナイト量は、加熱温度（正確には昇温工程時の狙い温度）が上昇するにつれて低下し、硬さもまた加熱温度が上昇するにつれて低下する。そのため、これらの傾向に基づき、ワークに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて、上述のように、第一温度下限値を設定し、かつ第二温度上限値及び第二温度下限値を設定する。そして、これら第一温度下限値よりも大きな領域と、第二温度上限値と第二温度下限値との間の領域とが重複する範囲内で、許容温度域を設定することにより、ワークの種類（特に材質）ごとに最適な許容温度域を的確に設定することが可能となる。
　また、本発明の第一の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、許容温度域が２９０℃以上でかつ３４０℃以下の範囲内で設定されてもよい。
　また、ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、ワークの保温時間が３分以上でかつ７分以下に設定されてもよい。
　このように、ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合には、例えば上述した設定手法を用いることで、適切な許容温度域が具体的に導出される。よって、適正な許容温度域内でワークを保温することができ、これにより焼き戻し処理後のワークに適切な残留オーステナイト量と硬さとを安定的に付与することが可能となる。
　あるいは、本発明に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークの材質が機械構造用炭素鋼である場合、許容温度域が１３０℃以上でかつ２２０℃以下の範囲内で設定されてもよい。
　また、ワークの材質が機械構造用炭素鋼である場合、ワークの保温時間が１０秒以上でかつ７０分以下に設定されてもよい。
　このように、ワークの材質が機械構造用炭素鋼である場合においても、上述した設定手法を用いることで、適切な許容温度域が具体的に導出される。よって、適正な許容温度域内でワークを保温することができ、これにより焼き戻し処理後のワークに適切な残留オーステナイト量と硬さとを安定的に付与することが可能となる。
　また、本発明の第一の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、電気ヒーターを有する雰囲気加熱炉を用いて、保温工程におけるワークの加熱を行ってもよい。
　例えば赤外線ヒーターだと、金属製のワーク表面の色（光沢）によって温度の上昇度合いが変化する可能性があるが、電気ヒーターによる雰囲気加熱であれば、ワークではなくその周囲の雰囲気（気体）を加熱するため、上述のような問題は生じない。よって、ワークの個体差の影響を受けることなく安定した加熱が可能となる。
　また、以上述べたように、本発明の第一の側面に係るワークの焼き戻し方法は、高温環境下での使用に適した機械部品を得ることができ、かつ生産性に優れているため、例えば転がり軸受の軌道輪（外輪、内輪）や、等速自在継手の外側継手部材のような機械部品の量産品に熱処理を施すための方法として好適である。
　また、前記課題の解決は、本発明の第二の側面に係るワークの焼き戻し方法によっても達成される。すなわち、この方法は、ワークを加熱する加熱工程と、加熱工程で加熱されたワークを冷却する冷却工程とを備え、加熱工程及び冷却工程における温度履歴を制御することで、ワークに焼き戻し処理を施す、ワークの焼き戻し方法において、加熱工程は、誘導加熱によりワークを狙い温度まで加熱する昇温工程と、所定幅の温度域の範囲内で昇温後のワークが所定時間の間保温されるように、誘導加熱によるワークの加熱を制御する保温工程とを有する点をもって特徴付けられる。
　本発明もまた上述した知見に基づきなされたもので、誘導加熱によりワークを狙い温度まで加熱することにより（昇温工程）、従来よりも短時間でワークを所定の高温域にまで加熱することができる。また、昇温後のワークを上述のように所定幅の温度域の範囲内で所定時間の間保温することにより、焼き戻し処理後の残留オーステナイト量と硬さを共に許容範囲内に収めることができる。また、ワークを上記温度域内で保温するための加熱制御を、誘導加熱により実施するようにしたので、一台の誘導加熱装置で足り、保温のために誘導加熱装置とは別の加熱装置（雰囲気加熱装置など）を設けずに済む。これにより、省スペース化と共に設備コストの低減化を図ることも可能となる。以上より、本発明によれば、ワークに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化できると共に、ワークの硬さを所定範囲内に収めることができるので、高温環境下での使用にも適した機械部品を得ることができる。また、昇温に要する時間が短くて済み、設備コストの高騰を避けることもできるので、生産性の面でも従来に比べて優位である。
　また、本発明の第二の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて所定幅の温度域としての許容温度域を設定し、この許容温度域の範囲内でワークが所定時間の間保温されるように、誘導加熱によるワークの加熱を制御してもよい。
　このように、ワークに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて許容温度域を設定することにより、より短い保温時間でもって、残留オーステナイト量と硬さを共に許容範囲内に収めることが可能となる。従って、更なる生産性の向上が可能となる。
　また、本発明の第二の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、昇温工程で、ワークの温度が許容温度域の上限を超えないように、前記ワークの加熱を制御してもよい。
　このように、昇温工程で、ワークの温度が許容温度域の上限を超えないように、ワークの加熱を制御しておけば、昇温時にワークを必要以上に加熱することにより、焼き戻し処理後の硬さが所要レベル以下にまで低下する事態をより確実に防止することができる。また、ワークを狙い温度にまで加熱した後、スムーズに保温工程に移行することができる。よって、昇温工程から保温工程までの一連の工程を無駄なく短時間で処理することができ、生産性の一層の向上が期待できる。
　また、本発明の第二の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークに複数の温度測定点を設けて、誘導加熱により複数の温度測定点のうち最も昇温し易い易昇温点を予め求めておき、昇温工程及び保温工程で、易昇温点の温度が許容温度域の上限を超えないように、ワークの加熱を制御してもよい。
　誘導加熱は、ワークを短時間で昇温できる一方で、ワークの形状によっては昇温速度にばらつきが生じ易い側面を有する。この点に鑑み、上述のようにして、ワークのうち誘導加熱により昇温し易い易昇温点を予め求めておき、焼き戻しに係る一連の熱処理工程（昇温工程、保温工程）で、易昇温点の温度が許容温度域の上限を超えないように、ワークの加熱を制御することにより、ワークが部分的に過熱される事態についても回避することができる。よって、ワークの熱処理後の硬さをその全域にわたって均質化しつつ許容範囲内に収めることが可能となる。
　また、本発明の第二の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、許容温度域の範囲内で昇温後のワークが保温され得る誘導加熱の出力パターンを予め設定しておき、保温工程で、誘導加熱の出力パターンに基づいてワークの加熱を制御してもよい。
　このように、許容温度域の範囲内で昇温後のワークが保温され得る誘導加熱の出力パターンを予め設定しておくことで、保温工程の際、ワークの温度を直接測定することなく許容温度域の範囲内でワークの温度を制御することができる。これにより、簡易かつ迅速に保温に係る加熱制御を実施することが可能となる。
　また、本発明の第二の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークの昇温時の狙い温度と残留オーステナイト量との関係に基づき、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる第一温度下限値を設定すると共に、ワークの昇温時の狙い温度と硬さとの関係に基づき、硬さが許容範囲内に収まる第二温度上限値及び第二温度下限値を設定し、これら第一温度下限値よりも大きな領域と、第二温度上限値と第二温度下限値との間の領域とが重複する範囲内で、許容温度域を設定してもよい。
　残留オーステナイト量は、加熱温度（正確には昇温工程時の狙い温度）が上昇するにつれて低下し、硬さもまた加熱温度が上昇するにつれて低下する。そのため、これらの傾向に基づき、ワークに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて、上述のように、第一温度下限値を設定し、かつ第二温度上限値及び第二温度下限値を設定する。そして、これら第一温度下限値よりも大きな領域と、第二温度上限値と第二温度下限値との間の領域とが重複する範囲内で、許容温度域を設定することにより、ワークの種類（特に材質）ごとに最適な許容温度域を的確に設定することが可能となる。
　また、本発明の第二の側面に係るワークの焼き戻し方法においては、ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、許容温度域が２９０℃以上でかつ３４０℃以下の範囲内で設定されてもよい。
　また、ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、ワークの保温時間が３分以上でかつ６分以下に設定されてもよい。
　このように、ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合には、例えば上述した設定手法を用いることで、適切な許容温度域が具体的に導出される。よって、適正な許容温度域内でワークを保温することができ、これにより焼き戻し処理後のワークに適切な残留オーステナイト量と硬さとを安定的に付与することが可能となる。
　また、以上述べたように、本発明の第二の側面に係るワークの焼き戻し方法は、高温環境下での使用に適した機械部品を得ることができ、かつ生産性に優れているため、例えば転がり軸受の軌道輪（外輪、内輪）のような機械部品の量産品に熱処理を施すための方法として好適である。
　以上述べたように、本発明によれば、高温環境下での使用に適した機械部品を得ることができ、かつ生産性に優れた焼き戻し方法を提供することが可能となる。
本発明の第一実施形態に係る熱処理工程の全体の流れを示すフローチャートである。 図１に示す焼き戻し工程の流れを示すフローチャートである。 図２Ａに示す加熱工程の詳細な流れを示すフローチャートである。 本発明の第一実施形態に係る焼き戻し装置の全体概要を示す断面図である。 加熱装置の断面図である。 誘導加熱装置の断面図である。 図２Ａに示す焼き戻し工程の間の温度履歴を示すグラフである。 焼き戻し処理時における加熱温度と残留オーステナイト量との関係を概念的に示すグラフである。 焼き戻し処理時における加熱温度と硬さとの関係を概念的に示すグラフである。 焼き戻し処理時における許容温度域の範囲を概念的に示すグラフである。 ワークが転がり軸受の軌道輪である場合、ワークの表面に設けた複数の温度測定点の位置を示す断面図の一例である。 本発明の第二実施形態に係る昇温装置の断面図である。 ワークが等速自在継手の外側継手部材である場合、ワークの表面に設けた複数の硬度測定点の位置を示す断面図の一例である。 本発明の第三実施形態に係る熱処理工程の全体の流れを示すフローチャートである。 図１１に示す焼き戻し工程の流れを示すフローチャートである。 図１２Ａに示す加熱工程の詳細な流れを示すフローチャートである。 本発明の第三実施形態に係る焼き戻し装置の全体概要を示す断面図である。 加熱装置の断面図である。 誘導加熱装置の断面図である。 図１２Ａに示す焼き戻し工程の間の温度履歴を示すグラフである。 図１２Ａに示す焼き戻し工程の間の誘導加熱装置の出力履歴を示すグラフである。 焼き戻し処理時における加熱温度と残留オーステナイト量との関係を概念的に示すグラフである。 焼き戻し処理時における加熱温度と硬さとの関係を概念的に示すグラフである。 焼き戻し処理時における許容温度域の範囲を概念的に示すグラフである。
　以下、本発明の第一実施形態を図１～図８に基づいて説明する。
　図１は、本発明の第一実施形態に係る熱処理工程の全体の流れを示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態に係る熱処理工程は、対象となるワークＷ（図３を参照）に焼入れ処理を施す焼入れ工程Ｓ１と、焼入れ後のワークＷに焼き戻し処理を施す焼き戻し工程Ｓ２とを備える。また、焼入れ工程Ｓ１と焼き戻し工程Ｓ２の後にはそれぞれ、洗浄工程Ｓ３，Ｓ５と、検査工程Ｓ４，Ｓ６とを備える。なお、これら洗浄工程Ｓ３，Ｓ５や検査工程Ｓ４，Ｓ６は、必要に応じてその一部又は全部を省略可能である。もしくは図示は省略するが、必要に応じて、焼入れ工程Ｓ１又は焼き戻し工程Ｓ２の後に、研磨工程などを追加してもよい。
　ここで、焼き戻し工程Ｓ２は、図２Ａに示すように、焼入れ後のワークＷを加熱する加熱工程Ｓ２１と、加熱したワークＷを冷却する冷却工程Ｓ２２とを備える。また、加熱工程Ｓ２１は、図２Ｂに示すように、ワークＷを誘導加熱により狙い温度ｒ１にまで加熱する昇温工程Ｓ２１１と、昇温後のワークＷを雰囲気加熱して、ワークＷの温度を狙い温度ｒ１にまで回復させる復温工程Ｓ２１２と、狙い温度ｒ１にまで回復させたワークＷを同じく雰囲気加熱により保温する保温工程Ｓ２１３とを有する。
　図３は、図２Ａに示す焼き戻し工程Ｓ２に使用する熱処理装置（焼き戻し装置１０）の正面図である。この焼き戻し装置１０は、搬送路１１上を所定の方向に搬送される複数のワークＷに対して連続的に焼き戻し処理を施すように構成されたもので、搬送路１１の上流側に配設される加熱装置１２と、加熱装置１２よりも搬送路１１の下流側に配設される冷却装置１３とを備える。以下、まず焼き戻し装置１０の構成について加熱装置１２を中心に説明し、次いで、この焼き戻し装置１０を用いた焼き戻し方法（焼き戻し工程Ｓ２）の一例を説明する。
　ここで、対象となるワークＷの形状は原則として任意であり、例えば環状をなすものであってもよい。また、ワークＷの材質についても原則任意であり、例えばＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼を挙げることができる。また、用途の面から見たワークＷの種類についても任意であり、例えば転がり軸受の外輪、内輪をはじめとして、滑り軸受、等速自在継手を構成する外側継手部材や内側継手部材、転がり軸受や等速自在継手に組み込まれる保持器（の基材）などが対象となり得る。本実施形態では、例えば転がり軸受の軌道輪（外輪又は内輪）が焼き戻し工程Ｓ２の対象となる。
　加熱装置１２は、搬送路１１の上流側から順に、昇温装置１４、復温装置１５、及び保温装置１６を有する。ここで、昇温装置１４は、例えばワークＷを一個ずつ加熱するためのもので、本実施形態では、図４に示すように、昇温装置１４は、搬送路１１上を所定の方向に搬送される複数のワークＷを一個ずつ支持可能な支持部１７と、支持部１７を昇降駆動する昇降部１８と、支持部１７の上方に位置する誘導加熱装置１９とを主に備える。誘導加熱装置１９は、例えば銅管等の導電性金属で環状に形成された加熱コイル２０（図５では二巻状の加熱コイル２０，２０を例示している）と、加熱コイル２０に電力を供給する電源２１とを有しており、昇降部１８により支持部１７を上昇させることで、支持部１７上に載置された状態のワークＷを加熱コイル２０の内周に導入可能としている。この場合、昇降部１８の中心線と、加熱コイル２０の中心線とが一致していることが望ましい。また、図示は省略するが、支持部１７と、支持部１７と連結される昇降部１８の一部が上記中心線まわりに回転できるように構成してもよい。また、同様に図示は省略するが、搬送路１１上を搬送されるワークＷを支持部１７上の所定位置で停止可能なように、搬送路１１又はその周囲の上面に対して出没可能なピンなどの位置決め部を設けてもよい。
　上記構成の昇温装置１４は、例えば図４に示すように、誘導加熱装置１９等の周囲を囲む壁部２２をさらに有するものであってもよい。この場合、昇温装置１４内部の雰囲気温度を、図示しない所定の温度調整装置により調整することも可能となる。図４中、符号２３で示す部材は、搬送路１１の上流側で昇温装置１４の入口側開口部１４ａを開閉する第一開閉手段、符号２４で示す部材は、搬送路１１の下流側で昇温装置１４の出口側開口部１４ｂを開閉する第二開閉手段である。もちろん、特段の雰囲気温度制御が必要ない場合（例えば本実施形態のように、昇温工程Ｓ２１１の後に復温工程Ｓ２１２が設けられており、スムーズに保温工程Ｓ２１３に移行できる場合）には、壁部２２は不要である。
　上記構成の昇温装置１４は、搬送路１１上で、復温装置１５と第一通路室２５を介してつながっている（図３を参照）。これにより、昇温装置１４内で昇温処理が施されたワークＷが第一通路室２５内を通って復温装置１５内に搬入されるようになっている。
　復温装置１５は、昇温後のワークＷを雰囲気加熱するためのもので、第一炉室２６と、第一炉室２６内に配設される第一ヒーター２７とを有する。第一ヒーター２７は、例えば電気ヒーターであり、第一炉室２６内の雰囲気（気体）を加熱する。これにより第一炉室２６内のワークＷに対する雰囲気加熱を可能としている。
　保温装置１６は、復温装置１５により加熱されたワークＷを雰囲気加熱するためのもので、第二炉室２８と、第二炉室２８内に配設される第二ヒーター２９とを有する。第二ヒーター２９は、例えば電気ヒーターであり、第二炉室２８内の雰囲気（気体）を加熱する。これにより第二炉室２８内のワークＷに対する雰囲気加熱を可能としている。
　また、復温装置１５の入口側開口部１５ａには、入口側開口部１５ａを開閉するための手段（第三開閉手段３０）が設けられると共に、復温装置１５の出口側開口部１５ｂには、出口側開口部１５ｂを開閉するための手段（第四開閉手段３１）が設けられている。これにより復温装置１５内の密閉性が担保される。もちろん、図示は省略するが、保温装置１６の入口側開口部（すなわち復温装置１５の出口側開口部１５ｂ）と出口側開口部にも開閉手段が設けられている。また、保温装置１６の入口側開口部は復温装置１５の出口側開口部１５ｂとなっているので（図４を参照）、保温装置１６内の密閉性が担保される。
　以上の構成を有する加熱装置１２は、搬送路１１上で、冷却装置１３と第二通路室３２を介してつながっている（図３を参照）。これにより、加熱装置１２内で所定の加熱処理が施されたワークＷが第二通路室３２を通って冷却装置１３内に搬入されるようになっている。
　また、ワークＷを搬送路１１に沿って搬送するための手段としては任意であり、例えば図示は省略するが、加熱装置１２及び冷却装置１３の底部に跨るようにして配設された搬送コンベア、あるいは動力シリンダ（油圧シリンダ、エアシリンダ、電動シリンダ）などを採用することができる。
　冷却装置１３は、加熱装置１２により所定の温度履歴を伴って加熱されたワークＷを冷却する冷却工程を実施するための装置であり、冷却の方式に応じた装置構成をとる。例えば空冷であれば冷却装置１３の内部空間は図示しない温度調整装置により所定の雰囲気温度に管理されており、冷却装置１３内に搬入されたワークＷが所定の冷却速度で所定の温度まで冷却される。あるいは、水冷であれば冷却装置１３は図示しない冷却液の液槽を有しており、冷却装置１３内に搬入されたワークＷを冷却液中に浸漬することで所定の冷却速度で所定の温度まで冷却される。
　次に、焼き戻し処理の温度条件（温度履歴）について、図４を参照しながら図６にて説明する。
　本発明の第一の側面に係る焼き戻し方法（焼き戻し工程Ｓ２）では、図６に示すように、昇温開始時温度ｒ０から狙い温度ｒ１まで誘導加熱によりワークＷを昇温する（昇温工程Ｓ２１１）。この際、昇温速度は例えば一定とし、加熱開始時から時間が経過するにつれて温度が上昇するようにワークＷを連続的に加熱する。このような温度履歴は、例えばワークＷが狙い温度ｒ１に到達するまでの間（昇温開始時ｔ０から昇温終了時ｔ１までの間）、誘導加熱装置１９の昇温工程Ｓ２１１時の出力（昇温時出力）を一定の値に維持することで実現できる。
　次に、狙い温度ｒ１まで加熱（昇温）した後のワークＷに対して雰囲気加熱を施し、当該ワークＷの温度を復温開始時温度ｒ２から狙い温度ｒ１にまで回復させる（復温工程Ｓ２１２）。昇温工程Ｓ２１１と保温工程Ｓ２１３とは互いに異なる加熱方式の装置（誘導加熱装置１９と雰囲気加熱装置としての第二炉室２８及び第二ヒーター２９）により行われるため、昇温工程Ｓ２１１から保温工程Ｓ２１３に移行するまでの間に、ワークＷの温度が狙い温度ｒ１から時間の経過と共に低下する。そこで、昇温工程Ｓ２１１を終えたワークＷを復温装置１５内（図４を参照）に搬入し、雰囲気加熱によりワークＷの温度を狙い温度ｒ１にまで回復させる。このような温度履歴は、例えばワークＷが復温開始時温度ｒ２から狙い温度ｒ１に到達するまでの間（復温開始時ｔ２から復温終了時ｔ３までの間）、復温装置１５の第一ヒーター２７（図４を参照）で第一炉室２６内の雰囲気温度が狙い温度ｒ１よりも少し高い温度（例えば狙い温度ｒ１＋２０～狙い温度ｒ１＋３０℃）となるよう雰囲気加熱することによって実現できる。
　このようにしてワークＷの温度を狙い温度ｒ１にまで回復させた後、当該ワークＷに雰囲気加熱を施し、狙い温度ｒ１を含む所定幅の温度域、具体的にはワークＷに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて設定される許容温度域Ｒの範囲内で復温後のワークＷを所定時間の間保温する（保温工程Ｓ２１３）。本実施形態では、保温開始時ｔ３から保温終了時ｔ４までの間、ワークＷがほぼ狙い温度ｒ１に等しい温度を保つよう、ワークＷの雰囲気加熱を制御する。このような温度履歴は、例えば保温開始時ｔ３から保温終了時ｔ４までの間、保温装置１６の第二ヒーター２９（図４を参照）で第二炉室２８内の雰囲気温度が狙い温度ｒ１にほぼ等しい状態を維持できるよう雰囲気加熱することによって実現できる。
　ここで、許容温度域Ｒは、例えば以下のようにして設定される。まず、ワークＷの昇温時の狙い温度ｒ１を変化させたときのワークＷの熱処理後（焼き戻し後）の残留オーステナイト量を測定する。そして、測定した残留オーステナイト量と狙い温度ｒ１との関係に基づき、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる第一温度下限値を設定する。本実施形態では、図７Ａに示すように、測定した複数の残留オーステナイト量の値に基づいて、狙い温度ｒ１と残留オーステナイト量との関係を示す近似曲線Ｃ１，Ｃ２を導出する。図７Ａにおいて、Ｃ１は、残留オーステナイト量の測定値のばらつきを考慮した場合のばらつきの上限側の近似曲線を示しており、Ｃ２は、残留オーステナイト量の測定値のばらつきの下限側の近似曲線を示している。ここで、例えば残留オーステナイト量の許容上限値をＱ１とした場合、上限側近似曲線Ｃ１に基づき、許容上限値Ｑ１に対応する狙い温度ｒａ１を算出する。この狙い温度ｒａ１よりも高い温度域Ｒ１が、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる温度域（第一許容温度域）であり、その際の狙い温度ｒａ１が本発明でいう第一温度下限値となる。
　次に、ワークＷの昇温時の狙い温度ｒ１を変化させたときのワークＷの熱処理後（焼き戻し後）の硬さを測定する。硬さの種類は特に問わないが、例えばロックウェル硬さを測定する。そして、測定した硬さと狙い温度ｒ１との関係に基づき、硬さが許容範囲内に収まる第二温度上限値及び第二温度下限値を設定する。本実施形態では、図７Ｂに示すように、測定した複数の硬さの値に基づいて、狙い温度ｒ１と硬さとの関係を示す近似曲線Ｃ３，Ｃ４を導出する。図７Ｂにおいて、Ｃ３は、硬さの測定値のばらつきを考慮した場合のばらつきの上限側の近似曲線を示しており、Ｃ４は、硬さの測定値のばらつきの下限側の近似曲線を示している。ここで、例えば硬さの許容上限値をＨ１、許容下限値をＨ２とした場合、上限側近似曲線Ｃ３に基づき、許容上限値Ｈ１に対応する狙い温度ｒｂ１を算出する。また、下限側近似曲線Ｃ４に基づき、許容下限値Ｈ２に対応する狙い温度ｒｂ２を算出する。これら狙い温度ｒｂ１，ｒｂ２の間の温度域Ｒ２が、硬さが許容範囲内に収まる温度域（第二許容温度域）であり、またその際の狙い温度ｒｂ１，ｒｂ２がそれぞれ本発明でいう第二温度上限値と第二温度下限値となる。
　このように、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる第一許容温度域Ｒ１と、硬さが許容範囲内に収まる第二許容温度域Ｒ２とを求めた後、第一許容温度域Ｒ１と第二許容温度域Ｒ２とが重複する範囲内で、許容温度域Ｒ（図６を参照）を設定する。本実施形態の場合、図７Ｃに示すように、第一許容温度域Ｒ１と第二許容温度域Ｒ２とが重複する範囲全体を許容温度域Ｒとしている。このようにして、保温時の許容温度域Ｒが設定され得る。この場合、狙い温度ｒ１は、許容温度域Ｒの範囲内で設定される。
　そして、最後に、許容温度域Ｒの範囲内で所定時間の間保温されたワークＷを冷却する。本実施形態では、雰囲気加熱装置（保温装置１６）の第二炉室２８からワークＷを搬出し、第二通路室３２を通って冷却装置１３に搬送する（図３を参照）。これにより、ワークＷを所定の冷却速度で所定の温度ｒ５まで冷却し、ワークＷに焼き戻し処理を施す（冷却工程Ｓ２２）。
　本実施形態では、例えば上述した温度履歴を辿るように、誘導加熱装置１９の出力パターンと第一及び第二ヒーター２７，２９の出力パターンをそれぞれ制御部３３（図４を参照）に記憶させておき、加熱工程Ｓ２１（昇温工程Ｓ２１１、復温工程Ｓ２１２、保温工程Ｓ２１３）及び冷却工程Ｓ２２において、上記記憶させておいた出力パターンに基づいて制御部３３が電源２１に指令を送る。これにより、電源２１に接続された誘導加熱装置１９の加熱コイル２０（図４及び図５を参照）と、同じく電源２１に接続された第一及び第二ヒーター２７，２９に所定パターンの電力が供給され、図６に示す温度履歴をワークＷに付与し得る。
　次に、上記構成の焼き戻し装置１０を用いたワークＷの焼き戻し工程Ｓ２の一例を説明する。
（Ｓ２１）加熱工程
（Ｓ２１１）昇温工程
　この工程では、まず図４に示す第一開閉手段２３により昇温装置１４の入口側開口部１４ａを開口した状態で、搬送路１１上を所定の方向に搬送されるワークＷを昇温装置１４の内部に搬入する。この時点では、支持部１７の上面は、搬送路１１と同一平面レベルにある。また、誘導加熱装置１９の出力は零もしくは零に近いレベルにある。そして、ワークＷが支持部１７上に到達すると、必要に応じてワークＷの支持部１７に対する水平方向の位置決めを伴って、昇降部１８により支持部１７を上昇させる。これにより、支持部１７上に載置された状態のワークＷが誘導加熱装置１９の所定位置、本実施形態では誘導加熱装置１９の加熱コイル２０の内周所定位置に導入され、保持される（図４を参照）。この状態で、制御部３３は電源２１に指令を送り、加熱コイル２０に所定パターンの電力を供給することにより、ワークＷの加熱を開始し、ワークＷを狙い温度ｒ１にまで一定の勾配で加熱する（図６を参照）。上述した誘導加熱は、いわゆる低周波域（～数ｋＨｚ）で実施するのがよい。これによりワークＷの表層部だけでなく芯部まで高温に加熱することができる。なお、この間（昇温開始時ｔ０から昇温終了時ｔ１までの間）、ワークＷの温度が許容温度域Ｒの上限（許容温度上限値ｒ３）を超えないように、制御部３３によりワークＷの加熱を制御するのがよい。この場合、狙い温度ｒ１は、許容温度域Ｒの範囲内（許容温度下限値ｒ４以上でかつ許容温度上限値ｒ３以下）に設定される。また、加熱している間、支持部１７を制御部３３により軸回転させて昇温させてもよい。支持部１７を軸回転させることによって支持部１７上のワークＷ全体が均等に昇温される。
（Ｓ２１２）復温工程
　このようにしてワークＷを狙い温度ｒ１まで昇温した後、ワークＷを誘導加熱装置１９の加熱処理位置（加熱コイル２０の内周所定位置）から離脱させ、開口状態にある出口側開口部１４ｂを通って昇温装置１４外に搬出する。具体的には、制御部３３が電源２１に指令を送り、誘導加熱装置１９によるワークＷの加熱を停止すると共に、昇降部１８により支持部１７を降下させて、支持部１７上のワークＷを搬送路１１上に復帰させる。そして、第二開閉手段２４により昇温装置１４の出口側開口部１４ｂを開口した状態で、図示しない適当な手段で搬送路１１上を所定の方向に搬送し、昇温装置１４内からワークＷを搬出する。そして、搬出したワークＷを、第一通路室２５を介して、復温装置１５の第一炉室２６内へ搬入し、ワークＷに対して所定の雰囲気加熱を施す。これにより、昇温後、昇温終了時ｔ１から復温開始時ｔ２までの間に温度ｒ２まで温度低下を生じていたワークＷ（図６を参照）の温度を狙い温度ｒ１にまで回復させる。この際、復温装置１５の入口側開口部１５ａは一旦開き、ワークＷが復温装置１５内に搬入された後、閉じる。なお、この間（復温開始時ｔ２から復温終了時ｔ３までの間）も、ワークＷの温度が許容温度域Ｒの上限（許容温度上限値ｒ３）を超えないように、制御部３３によりワークＷの加熱を制御するのがよい。
（Ｓ２１３）保温工程
　このようにしてワークＷを再び狙い温度ｒ１にまで加熱した後、出口側開口部１５ｂを開けてワークＷを復温装置１５外に搬出し、隣接する保温装置１６内に搬入する。この際、保温装置１６の入口側開口部（すなわち復温装置１５の出口側開口部１５ｂ）は一旦開き、ワークＷが保温装置１６内に搬入された後、閉じる。そして、ワークＷに雰囲気加熱を施して、許容温度域Ｒの範囲内で当該ワークＷを所定時間の間、保温する。なお、この間（保温開始時ｔ３から保温終了時ｔ４までの間）、ワークＷの温度が許容温度域Ｒの範囲内に維持されるように（許容温度上限値ｒ３以下でかつ許容温度下限値ｒ４以上であるように）、制御部３３によりワークＷの加熱を制御するのがよいが、この間の加熱は電気ヒーター（第二ヒーター２９）による雰囲気加熱で行われるため、上述の温度制御は比較的容易である。なお、一例として、ワークＷの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、許容温度域Ｒは２９０℃以上でかつ３４０℃以下の範囲内で設定され、好ましくは３０３℃以上でかつ３１５℃以下の範囲内で設定される。また、ワークＷの保温時間（保温開始時ｔ３から保温終了時ｔ４までの間）は３分以上でかつ７分以下の範囲内で設定され、好ましくは４分以上でかつ６分以下の範囲内で設定される。
（Ｓ２２）冷却工程
　このようにして所定時間の間ワークＷの保温を行った後、図示しない出口側開口部を開けてワークＷを保温装置１６外に搬出する。搬出されたワークＷは、第二通路室３２を通って冷却装置１３内に搬入され（図３を参照）、所定の冷却速度で所定の温度ｒ５、例えば昇温開始時温度ｒ０よりも低い温度にまで冷却される（冷却終了時ｔ５）。これにより、ワークＷに対する焼き戻し処理が完了する。後続のワークＷについても同様の経路を辿って、焼き戻し処理が施され、焼き戻し装置１０の外側に排出される。排出されたワークＷは例えば洗浄工程Ｓ５あるいは研磨工程（図示は省略）など次の工程へ搬送される。以上のようにして、複数のワークＷに対して連続的にかつ自動的に焼き戻し処理が施される。
　以上述べたように、本発明の第一の側面に係る焼き戻し方法によれば、誘導加熱でワークＷを狙い温度ｒ１にまで加熱するようにしたので（昇温工程Ｓ２１１）、従来よりも短時間でワークＷを必要な温度域（例えば２５０℃以上）にまで加熱することができる。また、本発明では、ワークＷに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて許容温度域Ｒを設定し、この許容温度域Ｒ内で昇温後のワークＷを保温するようにしたので、短時間で昇温しつつも、焼き戻し処理後のワークＷに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化し、かつワークＷの硬さを所定範囲内に収めることが可能となる。また、ワークＷを上記温度域Ｒ内で保温するための加熱制御を、雰囲気加熱により実施するようにしたので、ワークＷを均等に加熱しながらワークＷを保温することができる。よって、ワークＷ内部の温度のばらつきを抑えて、均質な焼き戻し処理を施すことができる。また、雰囲気加熱であれば、誘導加熱等と比べてワークＷの温度が下がりにくい。そのため、保温工程Ｓ２１３時の加熱制御も比較的容易に行うことができる。もちろん、雰囲気加熱であれば、一度に大量のワークＷを処理することができる。以上より、本発明によれば、ワークＷに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化できると共に、ワークＷの硬さを所定範囲内に収めることができるので、高温環境下での使用にも適した機械部品を得ることができる。また、昇温に要する時間が短くて済み、比較的短時間で多くのワークＷに均質な処理を施すことができるので、生産性にも優れている。もちろん、昇温工程Ｓ２１１から保温工程Ｓ２１３までの熱処理を全て雰囲気加熱炉で行う場合と比べて、設備も小型化できる。
　また、本実施形態では、昇温工程Ｓ２１１の後でかつ保温工程Ｓ２１３の前に、昇温後のワークＷを雰囲気加熱して、昇温時の狙い温度ｒ１までワークＷの温度を回復させる復温工程Ｓ２１２をさらに設けるようにしたので、ワークＷの温度を復温装置１５搬入時の温度ｒ２から狙い温度ｒ１にまで戻した状態で保温工程Ｓ２１３に移行させることができる（図６を参照）。また、復温工程Ｓ２１２と保温工程Ｓ２１３ともに雰囲気加熱でワークＷを加熱することで、復温工程Ｓ２１２から保温工程Ｓ２１３に移行する際の温度低下を抑制できる。そのため、復温工程Ｓ２１２を設けることで、ワークＷを効率よく保温工程Ｓ２１３に移行することができる。
　また、この場合、復温工程Ｓ２１２で、雰囲気加熱の設定温度を、昇温時の狙い温度ｒ１よりも少し高く設定しておくことで（例えば狙い温度＋２０～狙い温度＋３０℃）、復温に要する時間を短くできる。また、復温装置１５と保温装置１６とは内部空間が別個に密閉された状態にあるため、個々の雰囲気温度を異ならせることも容易である。
　以上、本発明の第一実施形態に係る焼き戻し方法及び焼き戻し装置１０について説明したが、焼き戻し装置１０には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を施すことが可能である。
　例えば、図８に示すように、ワークＷの表面に複数の温度測定点ｗ１～ｗ６を設けて、誘導加熱によりこれら複数の温度測定点ｗ１～ｗ６のうち最も昇温し易い易昇温点を予め求めておき、特に昇温工程Ｓ２１１で、易昇温点の温度が許容温度域Ｒの上限（許容温度上限値ｒ３）を超えないように、ワークＷの加熱を制御してもよい。これにより、ワークＷが部分的に過剰に加熱される事態を回避することができるので、ワークＷの熱処理後の硬さをその全域にわたって均質化しつつ許容範囲内に収めて、より高精度な焼き戻し処理を行うことが可能となる。
　また、上記実施形態では、昇温工程Ｓ２１１でワークＷが許容温度域Ｒの上限を超えることなく当該ワークＷを狙い温度ｒ１にまで加熱し得る誘導加熱の出力パターンを予め制御部３３に記憶させておき、昇温工程Ｓ２１１で、記憶させておいた上記出力パターンに基づいてワークＷの加熱を制御する場合を例示したが、これとは異なる制御方式をとることも可能である。例えば図示は省略するが、加熱装置１２内に設けた温度測定装置（熱電対など）でワークＷの表面温度を測定しながらワークＷを昇温し、かつ測定した温度に基づいてその都度制御部３３が適切な出力の指令を電源２１に送ることで、ワークＷの昇温を制御してもよい。これによれば、ワークＷごとのばらつきを反映したより精密な加熱制御が可能となる。この際、上述したワークＷの易昇温点の温度を測定しながらワークＷの昇温を制御してもよい。
　もちろん、上述の制御方式は復温工程Ｓ２１２及び保温工程Ｓ２１３にも適用し得る。すなわち、同様に図示は省略するが、加熱装置１２内に設けた温度測定装置でワークＷの表面温度を測定しながらワークＷを加熱保温し、かつ測定した温度に基づいてその都度制御部３３が適切な出力の指令を電源２１に送ることで、ワークＷの加熱保温を制御してもよい。
　また、上記実施形態では、誘導加熱装置１９によりワークＷを一個ずつ加熱（昇温及び保温）する場合を例示したが、これ以外の方式を採ることも可能である。例えば図示は省略するが、縦積みした状態の二個以上のワークＷを一度に上昇させて、例えば三巻以上の加熱コイルを有する誘導加熱装置の所定位置（三巻以上の加熱コイルの内周）に二個以上のワークをまとめて導入する。そして、上記構成の誘導加熱装置を起動することにより、二個以上のワークＷに対して一度に昇温工程Ｓ２１１を実施する。このように加熱処理を施すことで、更なる生産性の向上を図ることが可能となる。なお、ワークＷの縦積み方向位置によって異なる出力パターンが必要となる場合には、複数ある加熱コイルのうち一部の加熱コイルを残りの加熱コイルと別個独立して加熱制御してもよい。
　また、上記実施形態では、本発明に係る焼き戻し方法の対象として、ワークＷが転がり軸受の軌道輪（外輪又は内輪）である場合を例示したが、もちろん本発明は他の機械部品となるワークに対しても適用可能である。図９は、その一例（本発明の第二実施形態）に係る焼き戻し装置を構成する昇温装置１０１の縦断面図を示している。この昇温装置１０１は、図９に示すように、ワークＷａとしての等速自在継手の外側継手部材に対して誘導加熱により所定の加熱処理を施すためのもので、搬送路１１上を所定の方向に搬送される複数のワークＷａを一個ずつ支持可能な支持部１０２と、支持部１０２を昇降駆動する昇降部１０３と、支持部１０２の上方に位置する誘導加熱装置１０４とを主に備える。誘導加熱装置１０４は、例えば銅管等の導電性金属で環状に形成された加熱コイル１０５と、加熱コイル１０５に電力を供給する電源２１とを有する。本実施形態では、加熱コイル１０５は例えばソレノイドコイルなどの汎用の多巻状加熱コイルであって、かつ昇降部１０３により支持部１０２を上昇させて、支持部１０２上に載置された状態のワークＷを加熱コイル１０５の内周に導入した際、図９に示すように、ワークＷａの軸方向全域が加熱コイル１０５で覆われるよう、加熱コイル１０５の巻き数（軸方向寸法）が設定される。
　また、ワークＷａが外側継手部材である場合、外側継手部材のカップ部Ｗｂを下向きに、外側継手部材のステム部Ｗｃを上向きにして支持部１０２の上に載置することが望ましく、かつワークＷａ（外側継手部材）の中心線を加熱コイル１０５の中心線に一致させることが望ましい。よって、この場合、上述の関係を満たす位置にワークＷａが支持部１０２上に位置決め固定されるよう、搬送路１１又はその周囲に位置決め装置を設けることが望ましい。また、図示は省略するが、第一実施形態と同様、支持部１０２と、支持部１０２と連結される昇降部１０３の一部が上記中心線まわりに回転できるように構成することが望ましい。
　なお、焼き戻し装置のうち上述した昇温装置１０１以外の構成については、第一実施形態と同様に構成してもかまわない。すなわち、昇温装置１０１と共に加熱装置１２を構成する復温装置、保温装置、及び冷却装置については、図３及び図４に示す復温装置１５、保温装置１６、及び冷却装置１３を用いることが可能である。
　また、焼き戻し処理の温度条件（温度履歴）について、第一実施形態と同様の考えに基づいて設定することが可能である。すなわち、焼き戻し工程Ｓ２の昇温工程Ｓ２１１では、図６に示すように、昇温速度一定で狙い温度ｒ１までワークＷａを加熱する。ここで図９に示す形態の加熱コイル１０５を用いた場合、外側継手部材のカップ部Ｗｂとステム部Ｗｃとでは昇温のし易さが異なるため、例えば相対的に昇温し易いカップ部Ｗｂが狙い温度ｒ１を超えないように制御することが望ましい。復温工程Ｓ２１２、保温工程Ｓ２１３における温度履歴については、第一実施形態と同様、図６に示すように制御してもかまわない。また、保温工程Ｓ２１３時における許容温度域Ｒについても、第一実施形態と同様に設定してもよい。この場合、狙い温度ｒ１は、許容温度域Ｒの範囲内で設定される。
　本実施形態では、例えば上述した温度履歴を辿るように、誘導加熱装置１０４の出力パターンと第一及び第二ヒーター２７，２９の出力パターンをそれぞれ制御部３３（図４を参照）に記憶させておき、加熱工程Ｓ２１（昇温工程Ｓ２１１、復温工程Ｓ２１２、保温工程Ｓ２１３）及び冷却工程Ｓ２２において、上記記憶させておいた出力パターンに基づいて制御部３３が電源２１に指令を送る。これにより、電源２１に接続された誘導加熱装置１０４の加熱コイル１０５（図９を参照）と、同じく電源２１に接続された第一及び第二ヒーター２７，２９に所定パターンの電力が供給され、図６に示す温度履歴をワークＷａに付与し得る。
　次に、上記構成の焼き戻し装置を用いたワークＷａの焼き戻し工程Ｓ２の一例を説明する。
（Ｓ２１）加熱工程
（Ｓ２１１）昇温工程
　この工程では、まず図４に示す第一開閉手段２３により昇温装置１０１（図９）の入口側開口部１４ａを開口した状態で、搬送路１１上を所定の方向に搬送されるワークＷａを昇温装置１４の内部に搬入する。そして、ワークＷが支持部１０２（図９）上に到達すると、必要に応じてワークＷａの支持部１０２に対する水平方向の位置決めを伴って、昇降部１０３により支持部１０４を上昇させる。これにより、支持部１０２上に載置された状態のワークＷａの軸方向全域が誘導加熱装置１０４の所定位置、本実施形態では誘導加熱装置１０４の加熱コイル１０５の内周所定位置に導入され、保持される（図９を参照）。この状態で、制御部３３は電源２１に指令を送り、加熱コイル１０５に所定パターンの電力を供給することにより、ワークＷａの加熱を開始し、ワークＷａを狙い温度ｒ１にまで一定の勾配で加熱する（図６を参照）。上述した誘導加熱は、ワークＷａの材質、形状、サイズ等に合わせて適切な周波数域で実施するのがよく、例えば本実施形態では低周波域（～数ｋＨｚ）で実施するのがよい。これによりワークＷａの表層部だけでなく芯部まで高温に加熱することができる。なお、この間（昇温開始時ｔ０から昇温終了時ｔ１までの間）、ワークＷａのうち相対的に昇温し易いカップ部Ｗｂの温度が許容温度域Ｒの上限（許容温度上限値ｒ３）を超えないように、制御部３３によりワークＷａの加熱を制御するのがよい。この場合、狙い温度ｒ１は、許容温度域Ｒの範囲内（許容温度下限値ｒ４以上でかつ許容温度上限値ｒ３以下）に設定される。また、加熱している間、支持部１０２を制御部３３により軸回転させながら昇温させることで、支持部１０２上のワークＷａ全体が均等に昇温される。
（Ｓ２１２）復温工程
　このようにしてワークＷａを狙い温度ｒ１まで昇温した後、ワークＷａを誘導加熱装置１０４の加熱処理位置（加熱コイル１０５の内周所定位置）から離脱させ、開口状態にある出口側開口部１４ｂを通って昇温装置１０１外に搬出する。具体的には、制御部３３が電源２１に指令を送り、誘導加熱装置１０４によるワークＷａの加熱を停止すると共に、昇降部１０３により支持部１０２を降下させて、支持部１０２上のワークＷａを搬送路１１上に復帰させる。そして、第二開閉手段２４により昇温装置１０１の出口側開口部１４ｂを開口した状態で、図示しない適当な手段で搬送路１１上を所定の方向に搬送し、昇温装置１０１内からワークＷａを搬出する。そして、搬出したワークＷａを、第一通路室２５を介して、復温装置１５の第一炉室２６内へ搬入し、ワークＷａに対して所定の雰囲気加熱を施す。これにより、昇温後、昇温終了時ｔ１から復温開始時ｔ２までの間に温度ｒ２まで温度低下を生じていたワークＷａ（図６を参照）の温度を狙い温度ｒ１にまで回復させる。なお、この間（復温開始時ｔ２から復温終了時ｔ３までの間）も、ワークＷａのカップ部Ｗｂの温度が許容温度域Ｒの上限（許容温度上限値ｒ３）を超えないように、制御部３３によりワークＷａの加熱を制御するのがよい。
（Ｓ２１３）保温工程
　このようにしてワークＷａを再び狙い温度ｒ１にまで加熱した後、出口側開口部１５ｂを開けてワークＷａを復温装置１５外に搬出し、隣接する保温装置１６内に搬入する。そして、ワークＷａに雰囲気加熱を施して、許容温度域Ｒの範囲内で当該ワークＷａを所定時間の間、保温する。なお、この間（保温開始時ｔ３から保温終了時ｔ４までの間）、ワークＷａのカップ部Ｗｂの温度が許容温度域Ｒの範囲内に維持されるように（許容温度上限値ｒ３以下でかつ許容温度下限値ｒ４以上であるように）、制御部３３によりワークＷａの加熱を制御するのがよい。なお、一例として、ワークＷａの材質が機械構造用炭素鋼である場合、許容温度域Ｒは１３０℃以上でかつ２２０℃以下の範囲内で設定され、好ましくは１５０℃以上でかつ２００℃以下の範囲内で設定される。また、ワークＷａの保温時間（保温開始時ｔ３から保温終了時ｔ４までの間）は１０秒以上でかつ７０分以下の範囲内で設定され、好ましくは３０秒以上でかつ６０分以下の範囲内で設定される。
（Ｓ２２）冷却工程
　このようにして所定時間の間ワークＷａの保温を行った後、図示しない出口側開口部を開けてワークＷａを保温装置１６外に搬出する。搬出されたワークＷａは、第二通路室３２を通って冷却装置１３内に搬入され（図３を参照）、所定の冷却速度で所定の温度ｒ５、例えば昇温開始時温度ｒ０よりも低い温度にまで冷却される（冷却終了時ｔ５）。これにより、ワークＷａに対する焼き戻し処理が完了する。後続のワークＷａについても同様の経路を辿って、焼き戻し処理が施され、焼き戻し装置の外側に排出される。排出されたワークＷａは例えば洗浄工程Ｓ５あるいは研磨工程（図示は省略）など次の工程へ搬送される。以上のようにして、複数のワークＷａに対して連続的にかつ自動的に焼き戻し処理が施される。
　以上述べたように、本実施形態に係る焼き戻し方法によれば、誘導加熱でワークＷａを狙い温度ｒ１にまで加熱するようにしたので（昇温工程Ｓ２１１）、従来よりも短時間でワークＷａを必要な温度域にまで加熱することができる。また、本実施形態では、ワークＷａに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて許容温度域Ｒを設定し、この許容温度域Ｒ内で昇温後のワークＷａを保温するようにしたので、短時間で昇温しつつも、焼き戻し処理後のワークＷａに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化し、かつワークＷａの硬さを所定範囲内に収めることが可能となる。また、ワークＷａを上記温度域Ｒ内で保温するための加熱制御を、雰囲気加熱により実施するようにしたので、ワークＷａを均等に加熱しながらワークＷａを保温することができる。よって、ワークＷａ内部の温度のばらつきを抑えて、均質な焼き戻し処理を施すことができる。特に、本実施形態のようにワークＷａが等速自在継手の外側継手部材のように軸方向で厚み寸法分布に偏りがある機械部品であっても、誘導加熱時に生じたワークＷａ内での温度のばらつきを雰囲気加熱で均すことができる。よって、ワークＷａの種類に応じて複数の加熱コイル等を準備せずとも、あるいはワークＷａに応じた専用形態の加熱コイルを準備せずとも、均質な焼き戻し処理を施すことができる。これにより、加熱コイルの交換コストや交換作業に伴う段取り時間の増加を回避して、低コスト、短時間で均質な焼き戻し処理を施すことが可能となる。
　もちろん、ワークＷａの保温を雰囲気加熱により行うことで、誘導加熱等と比べてワークＷａの温度を下げにくくすることができる。そのため、保温工程Ｓ２１３時の加熱制御も比較的容易に行うことができる。もちろん、雰囲気加熱であれば、一度に大量のワークＷａを処理することができる。以上より、本実施形態に係る焼き戻し方法によれば、ワークＷａに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化できると共に、ワークＷａの硬さを所定範囲内に収めることができるので、高温環境下での使用にも適した機械部品を得ることができる。また、昇温に要する時間が短くて済み、比較的短時間で多くのワークＷａに均質な処理を施すことができるので、生産性にも優れている。具体的には、加工リードタイムが短くなるため、生産性の向上と仕掛在庫の削減につながる。もちろん、昇温工程Ｓ２１１から保温工程Ｓ２１３までの熱処理を全て雰囲気加熱炉で行う場合と比べて、設備も小型化できる。
　以下、本発明の第三実施形態を図１１～図１７Ｃに基づいて説明する。
　図１１は、本発明の第三実施形態に係る熱処理工程の全体の流れを示すフローチャートである。図１１に示すように、本実施形態に係る熱処理工程は、対象となるワークＷ（図１３を参照）に焼入れ処理を施す焼入れ工程Ｓ７と、焼入れ後のワークＷに焼き戻し処理を施す焼き戻し工程Ｓ８とを備える。また、焼入れ工程Ｓ７と焼き戻し工程Ｓ８の後にはそれぞれ、洗浄工程Ｓ９，Ｓ１１と、検査工程Ｓ１０，Ｓ１２とを備える。なお、これら洗浄工程Ｓ９，Ｓ１１や検査工程Ｓ１０，Ｓ１２は、必要に応じてその一部又は全部を省略可能である。もしくは図示は省略するが、必要に応じて、焼入れ工程Ｓ７又は焼き戻し工程Ｓ８の後に、研磨工程などを追加してもよい。
　ここで、焼き戻し工程Ｓ８は、図１２Ａに示すように、焼入れ後のワークＷを加熱する加熱工程Ｓ８１と、加熱したワークＷを冷却する冷却工程Ｓ８２とを備える。また、加熱工程Ｓ８１は、図１２Ｂに示すように、ワークＷを誘導加熱により狙い温度ｒ１１にまで加熱する昇温工程Ｓ８１１と、狙い温度ｒ１１にまで加熱したワークＷを同じく誘導加熱により保温する保温工程Ｓ８１２とを有する。
　図１３は、図１２Ａに示す焼き戻し工程Ｓ８に使用する熱処理装置（焼き戻し装置１１０）の正面図である。この焼き戻し装置１１０は、搬送路１１１上を所定の方向に搬送される複数のワークＷに対して連続的に焼き戻し処理を施すように構成されたもので、搬送路１１１の上流側に配設される加熱装置１１２と、加熱装置１１２よりも搬送路１１１の下流側に配設される冷却装置１１３とを備える。以下、まず焼き戻し装置１１０の構成について加熱装置１１２を中心に説明し、次いで、この焼き戻し装置１１０を用いた焼き戻し方法（焼き戻し工程Ｓ８）の一例を説明する。
　ここで、対象となるワークＷの形状は原則として任意であり、例えば環状をなすものであってもよい。また、ワークＷの材質についても原則任意であり、例えばＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼を挙げることができる。また、用途の面から見たワークＷの種類についても任意であり、例えば転がり軸受の外輪、内輪をはじめとして、滑り軸受、等速自在継手を構成する外側継手部材や内側継手部材、転がり軸受や等速自在継手に組み込まれる保持器（の基材）などが対象となり得る。
　加熱装置１１２は、例えばワークＷを一個ずつ加熱するためのもので、本実施形態では、図１４に示すように、搬送路１１１上を所定の方向に搬送される複数のワークＷを一個ずつ支持可能な支持部１１４と、支持部１１４を昇降駆動する昇降部１１５と、支持部１１４の上方に位置する誘導加熱装置１１６とを主に備える。誘導加熱装置１１６は、例えば銅管等の導電性金属で環状に形成された加熱コイル１１７（図１５では二巻状の加熱コイル１１７，１１７を例示している）と、加熱コイル１１７に電力を供給する電源１１８とを有しており、昇降部１１５により支持部１１４を上昇させることで、支持部１１４上に載置された状態のワークＷを加熱コイル１１７の内周に導入可能としている。この場合、昇降部１１５の中心線と、加熱コイル１１７の中心線とが一致していることが望ましい。また、図示は省略するが、支持部１１４と、支持部１１４と連結される昇降部１１５の一部が上記中心線まわりに回転できるように構成してもよい。また、同様に図示は省略するが、搬送路１１１上を搬送されるワークＷを支持部１１４上の所定位置で停止可能なように、搬送路１１１又はその周囲の上面に対して出没可能なピンなどの位置決め部を設けてもよい。
　上記構成の加熱装置１１２は、例えば図１４に示すように、誘導加熱装置１１６等の周囲を囲む壁部１１９をさらに有するものであってもよい。この場合、加熱装置１１２の内部空間の雰囲気温度を、図示しない所定の温度調整装置により調整することも可能となる。図１４中、符号１２０で示す部材は、搬送路１１１の上流側で加熱装置１１２の入口側開口部１１２ａを開閉する第一開閉手段、符号１２１で示す部材は、搬送路１１１の下流側で加熱装置１１２の出口側開口部１１２ｂを開閉する第二開閉手段である。もちろん、特段の雰囲気温度制御が必要ない（昇温工程Ｓ８１１及び保温工程Ｓ８１２でワークＷの温度を十分に制御可能な）場合には、壁部１１９は不要である。
　以上の構成を有する加熱装置１１２は、搬送路１１１上で、冷却装置１１３と通路室１２２を介してつながっている（図１３を参照）。これにより、加熱装置１１２内に搬入されたワークＷが通路室１２２を通って冷却装置１１３内に搬入されるようになっている。
　また、ワークＷを搬送路１１１に沿って搬送するための手段としては任意であり、例えば図示は省略するが、加熱装置１１２及び冷却装置１１３の底部に跨るようにして配設された搬送コンベア、あるいは動力シリンダ（油圧シリンダ、エアシリンダ、電動シリンダ）などを採用することができる。
　冷却装置１１３は、加熱装置１１２により所定の温度履歴を伴って加熱されたワークＷを冷却する冷却工程を実施するための装置であり、冷却の方式に応じた装置構成をとる。例えば空冷であれば冷却装置１１３の内部空間は図示しない温度調整装置により所定の雰囲気温度に管理されており、冷却装置１１３内に搬入されたワークＷが所定の冷却速度で所定の温度まで冷却される。あるいは、水冷であれば冷却装置１１３は図示しない冷却液の液槽を有しており、冷却装置１１３内に搬入されたワークＷを冷却液中に浸漬することで所定の冷却速度で所定の温度まで冷却される。
　次に、焼き戻し処理の温度条件（温度履歴）について、図１４を参照しながら図１６Ａ及び図１６Ｂにて説明する。
　本発明に係る焼き戻し方法（焼き戻し工程Ｓ８）では、図１６Ａに示すように、昇温開始時温度ｒ１０から狙い温度ｒ１１まで誘導加熱によりワークＷを昇温する（昇温工程Ｓ８１１）。この際、昇温速度は例えば一定とし、加熱開始時から時間が経過するにつれて温度が上昇するようにワークＷを連続的に加熱する。本実施形態では、図１６Ｂに示すように、ワークＷが狙い温度ｒ１１に到達するまでの間、誘導加熱装置１１６の昇温工程Ｓ８１１時の出力（昇温時出力ｐ１）を一定の値に維持することで、図１６Ａに示す温度履歴を実現可能としている。
　次に、狙い温度ｒ１１まで加熱したワークＷを所定幅の温度域、具体的には、ワークＷに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて設定される許容温度域Ｒ３の範囲内で昇温後のワークＷが所定時間の間保温されるように（図１６Ａを参照）、誘導加熱によりワークＷを加熱する。本実施形態では、図１６Ｂに示すように、所定時間の間（保温開始時ｔ１１から保温終了時ｔ１２までの間）、誘導加熱装置１１６の保温工程Ｓ８１２時の出力を適度な出力レベルで上げ下げすることにより、ワークＷの温度を許容温度域Ｒ３（許容温度上限値ｒ１２と許容温度下限値ｒ１３との間の領域）の範囲内に維持する。この場合、保温工程Ｓ８１２時の出力レベル（例えば保温時上限出力ｐ２）は、昇温工程Ｓ８１１時の出力レベル（昇温時出力ｐ１）よりも低く設定される。
　ここで、許容温度域Ｒ３は、例えば以下のようにして設定される。まず、ワークＷの昇温時の狙い温度ｒ１１を変化させたときのワークＷの熱処理後（焼き戻し後）の残留オーステナイト量を測定する。そして、測定した残留オーステナイト量と狙い温度ｒ１１との関係に基づき、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる第一温度下限値を設定する。本実施形態では、図１７Ａに示すように、測定した複数の残留オーステナイト量の値に基づいて、狙い温度ｒ１１と残留オーステナイト量との関係を示す近似曲線Ｃ５，Ｃ６を導出する。図１７Ａにおいて、Ｃ５は、残留オーステナイト量の測定値のばらつきを考慮した場合のばらつきの上限側の近似曲線を示しており、Ｃ６は、残留オーステナイト量の測定値のばらつきの下限側の近似曲線を示している。ここで、例えば残留オーステナイト量の許容上限値をＱ２とした場合、上限側近似曲線Ｃ５に基づき、許容上限値Ｑ２に対応する狙い温度ｒａ３を算出する。この狙い温度ｒａ３よりも高い温度域Ｒ４が、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる温度域（第一許容温度域）であり、その際の狙い温度ｒａ３が本発明でいう第一温度下限値となる。
　次に、ワークＷの昇温時の狙い温度ｒ１１を変化させたときのワークＷの熱処理後（焼き戻し後）の硬さを測定する。硬さの種類は特に問わないが、例えばロックウェル硬さを測定する。そして、測定した硬さと狙い温度ｒ１１との関係に基づき、硬さが許容範囲内に収まる第二温度上限値及び第二温度下限値を設定する。本実施形態では、図１７Ｂに示すように、測定した複数の硬さの値に基づいて、狙い温度ｒ１１と硬さとの関係を示す近似曲線Ｃ７，Ｃ８を導出する。図１７Ｂにおいて、Ｃ７は、硬さの測定値のばらつきを考慮した場合のばらつきの上限側の近似曲線を示しており、Ｃ８は、硬さの測定値のばらつきの下限側の近似曲線を示している。ここで、例えば硬さの許容上限値をＨ３、許容下限値をＨ４とした場合、上限側近似曲線Ｃ７に基づき、許容上限値Ｈ３に対応する狙い温度ｒｂ３を算出する。また、下限側近似曲線Ｃ８に基づき、許容下限値Ｈ４に対応する狙い温度ｒｂ４を算出する。これら狙い温度ｒｂ３，ｒｂ４の間の温度域Ｒ５が、硬さが許容範囲内に収まる温度域（第二許容温度域）であり、またその際の狙い温度ｒｂ３，ｒｂ４がそれぞれ本発明でいう第二温度上限値と第二温度下限値となる。
　このように、残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる第一許容温度域Ｒ４と、硬さが許容範囲内に収まる第二許容温度域Ｒ５とを求めた後、第一許容温度域Ｒ４と第二許容温度域Ｒ５とが重複する範囲内で、許容温度域Ｒ３（図１６Ａを参照）を設定する。本実施形態の場合、図１７Ｃに示すように、第一許容温度域Ｒ４と第二許容温度域Ｒ５とが重複する範囲全体を許容温度域Ｒ３としている。このようにして、保温時の許容温度域Ｒ３が設定され得る。
　そして、最後に、許容温度域Ｒの範囲内で所定時間の間保温されたワークＷを冷却する。本実施形態では、誘導加熱装置１１６からワークＷを離脱させ、冷却装置１１３に搬送する（図１４等を参照）。これにより、ワークＷを所定の冷却速度で所定の温度ｒ１４まで冷却し、ワークＷに焼き戻し処理を施す（冷却工程Ｓ８２）。この間、誘導加熱装置１１６の出力は零である。
　本実施形態では、例えば上述した温度履歴を辿るように、図１６Ｂに示す誘導加熱装置１１６の出力パターンを予め制御部１２３（図１４を参照）に記憶させておき、加熱工程Ｓ８１（昇温工程Ｓ８１１、保温工程Ｓ８１２）及び冷却工程Ｓ８２において、上記記憶させておいた出力パターンに基づいて制御部１２３が電源１１８に指令を送る。これにより、加熱コイル１１７（図１４及び図１５を参照）に所定パターンの電力が供給され、図１６Ａに示す温度履歴をワークＷに付与し得る。
　次に、上記構成の焼き戻し装置１１０を用いたワークＷの焼き戻し方法の一例を説明する。
（Ｓ８１）加熱工程
（Ｓ８１１）昇温工程
　この工程では、まず図１４に示す第一開閉手段２０により加熱装置１１２の入口側開口部１１２ａを開口した状態で、搬送路１１１上を所定の方向に搬送されるワークＷを加熱装置１１２の内部に搬入する。この時点では、支持部１１４の上面は、搬送路１１１と同一平面レベルにある。また、誘導加熱装置１１６の出力は零（図１６Ｂを参照）もしくは零に近いレベルにある。そして、ワークＷが支持部１１４上に到達すると、必要に応じてワークＷの支持部１１４に対する水平方向の位置決めを伴って、昇降部１１５により支持部１１４を上昇させる。これにより、支持部１１４上に載置された状態のワークＷが誘導加熱装置１１６の所定位置、本実施形態では誘導加熱装置１１６の加熱コイル１１７の内周所定位置に導入され、保持される（図１４を参照）。この状態で、制御部１２３は電源１１８に指令を送り、加熱コイル１１７に所定パターンの電力を供給することにより、ワークＷの加熱を開始し、ワークＷを狙い温度ｒ１１にまで加熱する（図１６Ａ及び図１６Ｂを参照）。上述した誘導加熱は、いわゆる低周波域（～数ｋＨｚ）で実施するのがよい。これによりワークＷの表層部だけでなく芯部まで高温に加熱することができる。なお、この間（昇温開始時ｔ１０から昇温終了時ｔ１１までの間）、ワークＷの温度が許容温度域Ｒ３の上限（許容温度上限値ｒ１２）を超えないように、制御部１２３によりワークＷの加熱を制御するのがよい。この場合、狙い温度ｒ１１は、許容温度域Ｒ３の範囲内（許容温度下限値ｒ１３以上でかつ許容温度上限値ｒ１２以下）に設定される。また、加熱している間、支持部１１４を制御部１２３により軸回転させて昇温させてもよい。支持部１１４を軸回転させることによって支持部１１４上のワークＷ全体が均等に昇温される。
（Ｓ８１２）保温工程
　このようにしてワークＷを狙い温度ｒ１１にまで加熱した後、ワークＷを引き続き誘導加熱装置１１６の所定位置（加熱コイル１１７の内周所定位置）に保持した状態で、ワークＷの保温を行う。具体的には、図１６Ｂ等に示す出力パターンに基づいて制御部１２３が電源１１８に指令を送り、誘導加熱装置１１６（加熱コイル１１７）によるワークＷの加熱を制御する。これにより、ワークＷの温度が許容温度域Ｒ３の範囲内で維持された状態で、ワークＷが所定時間の間保温される（図１６Ａを参照）。一例として、ワークＷの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、許容温度域Ｒ３が２９０℃以上でかつ３４０℃以下の範囲内で設定され、好ましくは３０３℃以上でかつ３１５℃以下の範囲内で設定される。また、ワークＷの保温時間（保温開始時ｔ１１から保温終了時ｔ１２までの間）が３分以上でかつ７分以下の範囲内で設定され、好ましくは４分以上でかつ６分以下の範囲内で設定される。
（Ｓ８２）冷却工程
　然る後、ワークＷを誘導加熱装置１１６の所定位置から離脱させて、ワークＷの冷却を行う。具体的には、制御部１２３が電源１１８に指令を送り、誘導加熱装置１１６によるワークＷの加熱を停止すると共に、昇降部１１５により支持部１１４を降下させて、支持部１１４上のワークＷを搬送路１１１上に復帰させる。そして、第二開閉手段１２１により加熱装置１１２の出口側開口部１１２ｂを開口した状態で、図示しない適当な手段で搬送路１１１上を所定の方向に搬送し、加熱装置１１２内からワークＷを搬出する。搬出されたワークＷは、通路室１２２を通って冷却装置１１３内に搬入され（図１３を参照）、所定の冷却速度で所定の温度ｒ１４、例えば昇温開始時温度ｒ１０よりも低い温度にまで冷却される（冷却終了時ｔ１３）。これにより、ワークＷに対する焼き戻し処理が完了する。後続のワークＷについても同様の経路を辿って、焼き戻し処理が施され、焼き戻し装置１１０の外側に排出される。排出されたワークＷは例えば洗浄工程Ｓ１１あるいは研磨工程（図示は省略）など次の工程へ搬送される。以上のようにして、複数のワークＷに対して連続的にかつ自動的に焼き戻し処理が施される。
　以上述べたように、本発明の第二の側面に係る焼き戻し方法によれば、誘導加熱でワークＷを狙い温度ｒ１１にまで加熱するようにしたので（昇温工程Ｓ８１１）、従来よりも短時間でワークＷを必要な温度域（例えば２５０℃以上）にまで加熱することができる。また、本発明では、ワークＷに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて許容温度域Ｒ３を設定し、この許容温度域Ｒ３内で昇温後のワークＷを保温するようにしたので、短時間で昇温しつつも、焼き戻し処理後のワークＷに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化し、かつワークＷの硬さを所定範囲内に収めることが可能となる。また、ワークＷを許容温度域内で保温するための加熱制御を、誘導加熱により実施するようにしたので、一台の誘導加熱装置１１６で足り、保温のために誘導加熱装置１１６とは別の加熱装置（雰囲気加熱装置など）を設けずに済む。これにより、省スペース化と共に設備コストの低減化を図ることも可能となる。さらにいえば、共通の誘導加熱装置１１６を用いて昇温工程Ｓ８１１と保温工程Ｓ８１２とを実施することで、タイムロスなく昇温工程Ｓ８１１から保温工程Ｓ８１２に移行することができる。これにより、誘導加熱装置１１６から離れることによる一時的な温度低下を避けて、効率よくワークＷを保温することが可能となる。以上より、本発明の第二の側面に係る焼き戻し方法によれば、ワークＷに含まれる残留オーステナイト量を所要レベル以下にまで低減化できると共に、ワークＷの硬さを所定範囲内に収めることができるので、高温環境下での使用にも適した機械部品を得ることができる。また、昇温に要する時間が短くて済み、設備コストの高騰を避けることもできるので、生産性の面でも従来に比べて優位である。
　また、本実施形態では、許容温度域Ｒの範囲内（許容温度上限値ｒ１２と許容温度下限値ｒ１３との間）で昇温後のワークＷが保温され得る誘導加熱の出力パターン（図１６Ｂを参照）を予め設定しておき、保温工程Ｓ８１２で、誘導加熱の出力パターンに基づいてワークＷの加熱を制御するようにしたので、例えばワークＷの加熱時の温度を実際に測定しながら加熱を制御せずに済む。よって、設備がより簡素化でき、更なる設備コストの低減化が可能となる。
　以上、本発明の第三実施形態に係る焼き戻し方法及び焼き戻し装置１１０について説明したが、焼き戻し装置１１０には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を施すことが可能である。
　例えば、第一実施形態と同様、図８に示すように、ワークＷの表面に複数の温度測定点ｗ１～ｗ６を設けて、誘導加熱によりこれら複数の温度測定点ｗ１～ｗ６のうち最も昇温し易い易昇温点を予め求めておき、昇温工程Ｓ８１１及び保温工程Ｓ８１２で、易昇温点の温度が許容温度域Ｒ３の上限（許容温度上限値ｒ１２）を超えないように、ワークＷの加熱を制御してもよい。これにより、ワークＷが部分的に過剰に加熱される事態を回避することができるので、ワークＷの熱処理後の硬さをその全域にわたって均質化しつつ許容範囲内に収めて、より高精度な焼き戻し処理を行うことが可能となる。
　また、上記実施形態では、昇温工程Ｓ８１１でワークＷが許容温度域Ｒ３の上限を超えることなく当該ワークＷを狙い温度ｒ１１にまで加熱し得る誘導加熱の出力パターン（図１６Ｂを参照）を予め制御部１２３に記憶させておき、昇温工程Ｓ８１１で、記憶させておいた上記出力パターンに基づいてワークＷの加熱を制御する場合を例示したが、これとは異なる制御方式をとることも可能である。例えば図示は省略するが、加熱装置１１２内に設けた温度測定装置（熱電対など）でワークＷの表面温度を測定しながらワークＷを昇温し、かつ測定した温度に基づいてその都度制御部１２３が適切な出力の指令を電源１１８に送ることで、ワークＷの昇温を制御してもよい。これによれば、ワークＷごとのばらつきを反映したより精密な加熱制御が可能となる。この際、上述したワークＷの易昇温点の温度を測定しながらワークＷの昇温を制御してもよい。
　もちろん、上述の制御方式は保温工程Ｓ８１２にも適用し得る。すなわち、同様に図示は省略するが、加熱装置１１２内に設けた温度測定装置でワークＷの表面温度を測定しながらワークＷを加熱保温し、かつ測定した温度に基づいてその都度制御部１２３が適切な出力の指令を電源１１８に送ることで、ワークＷの加熱保温を制御してもよい。
　また、上記実施形態では、保温工程Ｓ８１２時における誘導加熱装置１１６の出力を一定の出力幅Ｐ内でステップ状に上げ下げしている場合を例示したが（図１６Ｂを参照）、もちろん保温工程Ｓ８１２時の出力パターンはこれには限られない。許容温度域Ｒ３内で昇温後のワークＷが所定時間保温される限りにおいて、図示以外の任意の出力パターンをとることが可能である。
　また、上記実施形態では、誘導加熱装置１１６によりワークＷを一個ずつ加熱（昇温及び保温）する場合を例示したが、これ以外の方式を採ることも可能である。例えば図示は省略するが、縦積みした状態の二個以上のワークＷを一度に上昇させて、例えば三巻以上の加熱コイルを有する誘導加熱装置の所定位置（三巻以上の加熱コイルの内周）に二個以上のワークをまとめて導入する。そして、上記構成の誘導加熱装置を起動することにより、二個以上のワークＷに対して一度に昇温工程Ｓ８１１と保温工程Ｓ８１２を実施する。このように加熱処理を施すことで、更なる生産性の向上を図ることが可能となる。なお、ワークＷの縦積み方向位置によって異なる出力パターンが必要となる場合には、複数ある加熱コイルのうち一部の加熱コイルを残りの加熱コイルと別個独立して加熱制御してもよい。
　本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得る。すなわち、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
　以下、本発明に係る焼き戻し方法の有用性を実証する実験の詳細について説明する。
　本実験では、等速自在継手の外側継手部材をワークとして所定の焼き戻し処理を施した。ここで外側継手部材には、機械構造用炭素鋼であるＳ５３Ｃで、カップ部Ｗｂ（図１０を参照）の外径寸法が６０．８５ｍｍ、ステム部Ｗｃの大径側領域の外径寸法が３０ｍｍ、小径側領域の外径寸法が２４ｍｍとなるように形成され、高周波加熱による焼入れ処理が施されたものを使用した。
　また、焼き戻し処理は、例えば図３、図４、及び図９に示す焼き戻し装置を用いると共に、表１に示す条件下で行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　そして、焼き戻し処理後のワークに対して、図１０に示すように、複数の硬度測定点Ｗ７～Ｗ１１を設けて、各測定点Ｗ７～Ｗ１１におけるワークの硬度［ＨＶ］を測定した。正確には、ワークＷａの表面に設定した各測定点Ｗ７～Ｗ１１から０．２５ｍｍ深部の位置における硬度［ＨＶ］を測定した。測定結果を表２に示す。表２より、従来の雰囲気加熱のみによる焼き戻し処理と同レベルの硬度を得られることがわかった。また、硬度のばらつき（例えばカップ部Ｗｂとステム部Ｗｃ間の硬度のばらつき）も小さく抑えられることがわかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

Claims (22)

  1. 　ワークを加熱する加熱工程と、前記加熱工程で加熱された前記ワークを冷却する冷却工程とを備え、前記加熱工程及び前記冷却工程での前記ワークの温度履歴を制御することで、前記ワークに焼き戻し処理を施す、ワークの焼き戻し方法において、
    　前記加熱工程は、誘導加熱により前記ワークを狙い温度まで加熱する昇温工程と、
    　所定幅の温度域の範囲内で前記昇温後のワークが所定時間の間保温されるように、雰囲気加熱による前記ワークの加熱を制御する保温工程とを有することを特徴とするワークの焼き戻し方法。
  2. 　前記昇温工程の後でかつ前記保温工程の前に設けられ、前記昇温後のワークを雰囲気加熱して、前記昇温時の狙い温度まで前記ワークの温度を回復させる復温工程をさらに有する請求項１に記載のワークの焼き戻し方法。
  3. 　前記復温工程で、前記雰囲気加熱の設定温度は、前記昇温時の狙い温度よりも高く設定される請求項２に記載のワークの焼き戻し方法。
  4. 　前記保温工程で、前記雰囲気加熱の設定温度は、前記昇温時の狙い温度と同じ温度に設定される請求項１～３の何れか一項に記載のワークの焼き戻し方法。
  5. 　前記ワークに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて前記所定幅の温度域としての許容温度域を設定し、この許容温度域の範囲内で前記昇温後のワークが所定時間の間保温されるように、雰囲気加熱による前記ワークの加熱を制御する請求項１に記載のワークの焼き戻し方法。
  6. 　前記ワークの昇温時の狙い温度と残留オーステナイト量との関係に基づき、前記残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる第一温度下限値を設定すると共に、前記ワークの昇温時の狙い温度と硬さとの関係に基づき、前記硬さが許容範囲内に収まる第二温度上限値及び第二温度下限値を設定し、
    　これら前記第一温度下限値よりも大きな領域と、前記第二温度上限値と前記第二温度下限値との間の領域とが重複する範囲内で、前記許容温度域を設定する請求項５に記載のワークの焼き戻し方法。
  7. 　前記ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、前記許容温度域が２９０℃以上でかつ３４０℃以下の範囲内で設定される請求項５又は６に記載のワークの焼き戻し方法。
  8. 　前記ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、前記保温工程における前記ワークの保温時間が３分以上でかつ７分以下に設定される請求項５～７の何れか一項に記載のワークの焼き戻し方法。
  9. 　前記ワークの材質が機械構造用炭素鋼である場合、前記許容温度域が１３０℃以上でかつ２２０℃以下の範囲内で設定される請求項５又は６に記載のワークの焼き戻し方法。
  10. 　前記ワークの材質が機械構造用炭素鋼である場合、前記保温工程における前記ワークの保温時間が１０秒以上でかつ７０分以下に設定される請求項５、６、又は９に記載のワークの焼き戻し方法。
  11. 　電気ヒーターを有する雰囲気加熱炉を用いて、前記保温工程における前記ワークの加熱を行う請求項１～１０の何れか一項に記載のワークの焼き戻し方法。
  12. 　ワークを加熱する加熱工程と、前記加熱工程で加熱されたワークを冷却する冷却工程とを備え、前記加熱工程及び前記冷却工程での前記ワークの温度履歴を制御することで、前記ワークに焼き戻し処理を施す、ワークの焼き戻し方法において、
    　前記加熱工程は、誘導加熱により前記ワークを狙い温度まで加熱する昇温工程と、
    　所定幅の温度域の範囲内で前記昇温後のワークが所定時間の間保温されるように、誘導加熱による前記ワークの加熱を制御する保温工程とを有することを特徴とするワークの焼き戻し方法。
  13. 　前記ワークに要求される残留オーステナイト量及び硬さに応じて前記所定幅の温度域としての許容温度域を設定し、この許容温度域の範囲内で前記昇温後のワークが所定時間の間保温されるように、誘導加熱による前記ワークの加熱を制御する請求項１２に記載のワークの焼き戻し方法。
  14. 　前記昇温工程で、前記ワークの温度が前記許容温度域の上限を超えないように、前記ワークの加熱を制御する請求項１３に記載のワークの焼き戻し方法。
  15. 　前記ワークに複数の温度測定点を設けて、誘導加熱により前記複数の温度測定点のうち最も昇温し易い易昇温点を予め求めておき、
    　前記昇温工程及び前記保温工程で、前記易昇温点の温度が前記許容温度域の上限を超えないように、前記ワークの加熱を制御する請求項１３又は１４に記載のワークの焼き戻し方法。
  16. 　前記許容温度域の範囲内で前記昇温後のワークが保温され得る誘導加熱の出力パターンを予め設定しておき、
    　前記保温工程で、前記誘導加熱の出力パターンに基づいて前記ワークの加熱を制御する請求項１３～１５の何れか一項に記載のワークの焼き戻し方法。
  17. 　前記ワークの昇温時の狙い温度と残留オーステナイト量との関係に基づき、前記残留オーステナイト量が許容範囲内に収まる第一温度下限値を設定すると共に、前記ワークの昇温時の狙い温度と硬さとの関係に基づき、前記硬さが許容範囲内に収まる第二温度上限値及び第二温度下限値を設定し、
    　これら前記第一温度下限値よりも大きな領域と、前記第二温度上限値と前記第二温度下限値との間の領域とが重複する範囲内で、前記許容温度域を設定する請求項１３～１６の何れか一項に記載のワークの焼き戻し方法。
  18. 　前記ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、前記許容温度域が２９０℃以上でかつ３４０℃以下の範囲内で設定される請求項１３～１７の何れか一項に記載のワークの焼き戻し方法。
  19. 　前記ワークの材質が高炭素クロム軸受鋼である場合、前記ワークの保温時間が３分以上でかつ７分以下に設定される請求項１３～１８の何れか一項に記載のワークの焼き戻し方法。
  20. 　前記ワークは、等速自在継手の外側継手部材である請求項１～１１の何れか一項に記載のワークの焼き戻し方法。
  21. 　前記ワークは、転がり軸受の環状輪である請求項１～１９の何れか一項に記載のワークの焼き戻し方法。
  22. 　請求項１～２１の何れか一項に記載の方法で焼き戻し処理を施されてなる機械部品。
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