環(huán)狀構件的熱處理方法及環(huán)狀構件的制造方法
【專利摘要】一種環(huán)狀構件的熱處理方法，具備通過使面向由鋼構成的環(huán)狀成形體(10)的滾動面(11)配置的、感應加熱成形體(10)的線圈(21)沿成形體(10)的周向進行相對旋轉，在成形體(10)上形成將上述的鋼奧氏體化了的環(huán)狀加熱區(qū)域的工序，和將加熱區(qū)域整體同時冷卻至MS點以下的溫度的工序。并且，在形成加熱區(qū)域的工序中，對滾動面(11)的各區(qū)域加熱，使其多次反復處于超過A1點溫度的狀態(tài)，和低于A1點溫度的維持過冷奧氏體狀態(tài)的溫度的狀態(tài)。
【專利說明】環(huán)狀構件的熱處理方法及環(huán)狀構件的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)狀構件的熱處理方法及環(huán)狀構件的制造方法，更特定地，涉及一種能夠抑制淬火裝置的制作成本的環(huán)狀構件的熱處理方法及環(huán)狀構件的制造方法。
【背景技術】
[0002]作為對滾動軸承的軌道圈等由鋼構成的環(huán)狀構件的淬火硬化處理，有時采用高頻淬火。該高頻淬火與將環(huán)狀構件在爐內加熱后、浸潰于油等冷卻液中的通常的淬火硬化處理相比，在可以簡化設備的同時，具有能夠在短時間內熱處理等優(yōu)點。
[0003]但是，在高頻淬火中，為了對沿環(huán)狀構件的周向的欲淬火硬化的環(huán)狀區(qū)域同時進行加熱，需要與該區(qū)域相向地配置用于感應加熱環(huán)狀構件的線圈等感應加熱構件(例如，參考日本專利特開昭59-118812號公報(專利文獻I))。為此，在對大型的環(huán)狀構件進行淬火硬化的情況下，需要與其相應的大型線圈和與該線圈對應的大容量電源，有淬火裝置的制作成本變高的問題。
[0004]作為回避這種問題的對策，提出了配置線圈使其面向環(huán)狀構件的周面的一部分，使該線圈沿環(huán)狀構件的周向進行相對旋轉，在形成加熱至A1點以上溫度的環(huán)狀加熱區(qū)域的基礎上，將該加熱區(qū)域整體同時冷卻至Ms點以下的溫度的方法(例如，參考日本專利特開2011-26633號公報(專利文獻2))。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日 本專利特開昭59-118812號公報
[0008]專利文獻2:日本專利特開2011 - 26633號公報

【發(fā)明內容】

[0009]發(fā)明所要解決的技術問題
[0010]然而，如果構成環(huán)狀構件的鋼被加熱而表面奧氏體化，則鋼從鐵磁性體變?yōu)轫槾判泽w，這會導致感應加熱的發(fā)熱密度降低。為此，為了形成具有所需厚度且加熱至A1點以上的環(huán)狀的加熱區(qū)域，需要長時間。因此，在采用上述專利文獻2的熱處理方法的時候，在環(huán)狀構件的尺寸大的情況下，需要增加線圈的數(shù)量、使用周向長的線圈、增大電源輸出等對策。其結果是，產(chǎn)生淬火裝置的制作成本上升的問題。
[0011]本發(fā)明是為了解決上述問題的發(fā)明，其目的是提供一種能夠抑制淬火裝置的制作成本的環(huán)狀構件的熱處理方法及環(huán)狀構件的制造方法。
[0012]解決技術問題所采用的技術方案
[0013]按照本發(fā)明的環(huán)狀構件的熱處理方法，具備通過使面向由鋼構成的環(huán)狀構件的周面的一部分配置的、感應加熱環(huán)狀構件的感應加熱構件沿環(huán)狀構件的周向進行相對旋轉，在環(huán)狀構件上形成將上述的鋼奧氏體化了的環(huán)狀加熱區(qū)域的工序；和將加熱區(qū)域整體同時冷卻至Ms點以下的溫度的工序 。并且，在形成加熱區(qū)域的工序中，對上述周面的各區(qū)域加熱，使其多次反復處于超過A1點溫度的狀態(tài)，和低于A1點溫度的維持過冷奧氏體狀態(tài)的溫度的狀態(tài)。
[0014]本發(fā)明的環(huán)狀構件的熱處理方法中，通過使面向環(huán)狀構件的一部分配置的感應加熱構件沿周向進行相對旋轉，在環(huán)狀構件上形成加熱區(qū)域。此時，并不將加熱區(qū)域整體加熱至超過A1點溫度的狀態(tài)，而是將上述周面的各區(qū)域以周向依次反復加熱為超過A1點溫度的狀態(tài)，和低于A1點溫度的維持過冷奧氏體狀態(tài)的溫度的狀態(tài)。更具體地，先將周面中面向感應加熱構件的區(qū)域加熱至超過A1點溫度的狀態(tài)。接著，通過使感應加熱構件在環(huán)狀構件的周向上進行相對移動，加熱了的區(qū)域離開面向感應加熱構件的位置，溫度降低。這樣，即使該區(qū)域的溫度降低到低于A1點溫度，只要不低于根據(jù)材質所決定的規(guī)定的溫度，即可維持過冷奧氏體狀態(tài)。接著，在維持過冷奧氏體狀態(tài)的狀態(tài)下，如果將該區(qū)域再次面向感應加熱構件，則溫度再次上升，變?yōu)槌^A1點溫度的狀態(tài)。通過如此反復，一邊將鋼維持在奧氏體狀態(tài)，一邊累積計算保持在超過A1點溫度的狀態(tài)的時間，當在碳母材中的固溶狀態(tài)達到適于進行淬火的狀態(tài)后，將加熱區(qū)域整體同時冷卻至Ms點以下的溫度，進行淬火硬化。
[0015]通過以這樣的工藝實現(xiàn)淬火處理，即使感應加熱構件沒有使加熱區(qū)域整體處于超過仏點溫度的狀態(tài)的能力，也可以將加熱區(qū)域整體同時淬火硬化。因此，即使例如在淬火硬化大型環(huán)狀構件情況下，也不需要準備能夠使加熱區(qū)域整體同時處于超過A1點溫度的狀態(tài)的大型線圈和與該線圈對應的大容量電源。其結果是，能夠抑制淬火裝置的制作成本。
[0016]上述環(huán)狀構件的熱處理方法中，在形成加熱區(qū)域的工序中，也可沿環(huán)狀構件的周向配置多個感應加熱構件。由此，在形成加熱區(qū)域的工序中易于維持過冷奧氏體狀態(tài)。
[0017]上述環(huán)狀構件的熱處理方法中，構成上述環(huán)狀構件的鋼也可含有0.43質量％以上0.65質量％以下的碳、0.15質量％以上0.35質量％以下的硅、0.60質量％以上1.10質量％以下的錳、0.30質量％以上1 .20質量％以下的鉻、以及0.15質量％以上0.75質量％以下的鑰，剩余部分由鐵及雜質構成。
[0018]此外，上述環(huán)狀構件的熱處理方法中，構成上述環(huán)狀構件的鋼也可含有0.43質量％以上0.65質量％以下的碳、0.15質量％以上0.35質量％以下的硅、0.60質量％以上
1.10質量％以下的錳、0.30質量％以上1.20質量％以下的鉻、0.15質量％以上0.75質量％以下的鑰、以及0.35質量％以上0.75質量％以下的鎳,剩余部分由鐵及雜質構成。
[0019]如此，通過采用具有合適成分組成的鋼，利用本發(fā)明的熱處理方法，可得到滾動軸承的軌道圈等高硬度且耐久性優(yōu)良的環(huán)狀構件。
[0020]此處，對鋼的成分范圍限定于上述范圍的理由進行說明。
[0021]碳:0.43質量％以上0.65%質量％以下
[0022]碳含量對淬火硬化后的鋼的硬度影響大。如果構成環(huán)狀構件的鋼的碳含量低于0.43質量％，則淬火硬化后難以確保足夠的硬度。另一方面，如果碳含量超過0.65質量％，在淬火硬化時有產(chǎn)生破裂(淬裂)的可能性。因此，優(yōu)選使碳含量在0.43質量％以上0.65%質量％以下。
[0023]硅:0.15質量％以上0.35質量％以下
[0024]硅有助于鋼的抗回火軟化性能(日文:焼戾軟化抵抗)的提高。如果構成環(huán)狀構件的鋼的硅含量低于0.15質量％，抗回火軟化性能不足，有在淬火硬化后的回火或環(huán)狀構件的使用中由于溫度上升而硬度大幅降低的可能性。另一方面，如果硅含量超過0.35質量％，則淬火前的原材料的硬度變高，在原材料成形時的冷加工中的加工性降低。因此，優(yōu)選使硅含量在0.15質量％以上0.35質量％以下。
[0025]錳:0.60質量％以上1.10質量％以下
[0026]錳有助于鋼的淬火性的提高。如果錳含量低于0.60質量％，則不能充分獲得該效果。另一方面，如果錳含量超過1.10質量％，則淬火前的原材料的硬度變高，冷加工中的加工性降低。因此，優(yōu)選使猛含量在0.60質量％以上1.10質量％以下。
[0027]鉻:0.30質量％以上1.20質量％以下
[0028]鉻有助于鋼的淬火性的提高。如果鉻含量低于0.30質量％，則不能充分獲得該效果。另一方面，如果鉻含量超過1.20質量％，則會產(chǎn)生原材料成本變高的問題。因此，優(yōu)選使鉻含量在0.30質量％以上1.20質量％以下。
[0029]鑰:0.15質量％以上0.75質量％以下
[0030]鑰也有助于鋼的淬火性的提高。如果鑰含量低于0.15質量％，則不能充分獲得該效果。另一方面，如果鑰含量超過0.75質量％，則會產(chǎn)生原材料成本變高的問題。因此，優(yōu)選使鑰含量在0.15質量％以上0.75質量％以下。
[0031]鎳:0.35質量％以上0.75質量％以下
[0032]鎳也有助于鋼的淬火性的提高。在環(huán)狀構件的外徑大等要求構成環(huán)狀構件的鋼有特別高的淬火性的情況下，可添加鎳。如果鎳含量低于0.35質量％，則不能充分獲得提高淬火性的效果。另一方面,如果鎳含量超過0.75質量％，淬火后殘留奧氏體量變多，有可能成為硬度的降低、尺寸穩(wěn)定性的降低等的原因。因此，根據(jù)需要優(yōu)選在0.35質量％以上
0.75質量％以下的范圍內 進行添加。
[0033]上述環(huán)狀構件的熱處理方法中，在形成加熱區(qū)域的工序中，也可使上述周面的各區(qū)域在超過A1點溫度的狀態(tài)下以累積時間保持I分鐘以上后，實施冷卻加熱區(qū)域整體的工序。藉此，可更可靠地在構成鋼的碳恰當?shù)毓倘茉谀覆闹械臓顟B(tài)下實施淬火處理。
[0034]上述環(huán)狀構件的熱處理方法中，在形成加熱區(qū)域的工序中，也可在上述周面不超過1000°C的條件下形成上述加熱區(qū)域。藉此，可抑制由鋼的晶粒粗大化導致的特性的降低。
[0035]上述環(huán)狀構件的熱處理方法中，上述環(huán)狀構件的內徑也可在1000mm以上。即使是在對這樣的大型的環(huán)狀構件進行淬火處理的情況下，如果采用本發(fā)明的環(huán)狀構件的熱處理方法，也可抑制淬火裝置的制作成本。
[0036]本發(fā)明的環(huán)狀構件的制造方法具備準備由鋼構成的環(huán)狀的成形體的工序，與淬火硬化成形體的工序。并且，在淬火硬化成形體的工序中，使用上述本發(fā)明的環(huán)狀構件的熱處理方法淬火硬化成形體。本發(fā)明的環(huán)狀構件的制造方法中，通過使用上述本發(fā)明的環(huán)狀構件的熱處理方法淬火硬化成形體，能夠抑制淬火設備的制作成本。
[0037]上述環(huán)狀構件的制造方法中，上述環(huán)狀構件也可以是軸承的軌道圈。上述環(huán)狀構件的制造方法能夠實現(xiàn)對周面的整周進行均勻的淬火硬化，適用于軸承的軌道圈的制造。
[0038]上述環(huán)狀構件的制造方法中，上述軌道圈在風力發(fā)電裝置中也可用于支承與刀片連接的主軸的滾動軸承。本發(fā)明的環(huán)狀構件的制造方法能夠制造大型的環(huán)狀構件，適于制造直徑大的風力發(fā)電用滾動軸承的軌道圈。
[0039]另外，A1點是指對鋼進行加熱時，相當于鋼的組織從鐵素體轉變?yōu)閵W氏體的溫度的點。此外，Ms點是指奧氏體化后的鋼冷卻時，相當于開始馬氏體化的溫度的點。[0040]發(fā)明的效果
[0041]由以上說明可知，如果采用本發(fā)明的環(huán)狀構件的熱處理方法及環(huán)狀構件的制造方法，可提供一種能夠抑制淬火裝置的制作成本的環(huán)狀構件的熱處理方法及環(huán)狀構件的制造方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1:表示滾動軸承內圈的制造方法的概要的流程圖。
[0043]圖2:用于說明淬火硬化工序的概要圖。
[0044]圖3:表示沿圖2的線段II1-1II的截面的概要截面圖。
[0045]圖4:表示從滾動面開始深度7_的規(guī)定部位處的溫度經(jīng)歷的圖。
[0046]圖5:放大表示溫度經(jīng)歷的主要部分的圖。
[0047]圖6:表示滾動面以及從滾動面開始深度7_的位置上的溫度經(jīng)歷的圖。
[0048]圖7:表示急冷工序中溫度經(jīng)歷的圖。
[0049]圖8:用于說明實施方式2中淬火硬化工序的概要圖。
[0050]圖9:表示具備風力發(fā)電裝置用滾動軸承的風力發(fā)電裝置的構成的概要圖。
[0051]圖10:放大表示圖9中主軸用軸承的周圍的概要截面圖。
【具體實施方式】
[0052]以下，基于附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。另外，在以下附圖中，對相同或相似的部分標注相同的符號，不重復其說明。
[0053](實施方式I)
[0054]首先，以作為環(huán)狀構件的滾動軸承的軌道圈(內圈)的制造方法為例，對作為本發(fā)明一種實施方式的實施方式I進行說明。參照圖1，本實施方式中內圈的制造方法中，首先實施作為工序(Sio)的成形體準備工序。該工序(SlO)中，例如準備由JIS標準SUP13構成的鋼材，通過實施鍛造、車削等加工，制造具有與所需的內圈的形狀相對應的形狀的環(huán)狀成形體。
[0055]接著，參照圖1，實施淬火硬化工序。該淬火硬化工序包括作為工序(S20)實施的預加熱工序、作為工序(S21)實施的加熱工序、作為工序(S22)實施的過冷工序、和作為工序(S30)實施的急冷工序。工序(S20)中，首先參照圖2及圖3，配置作為感應加熱構件的線圈21，使其面向工序(SlO)中所制造的成形體10中作為滾動體所應滾動的面的滾動面11的一部分。此處，線圈21中與滾動面11相向的面，具有圖3所示的沿滾動面11的形狀。接著，在成形體10圍繞中心軸、具體而言以箭頭α的方向旋轉的同時，由電源(并未圖示)對線圈21供給高頻電流。藉此，對包括成形體10的滾動面11在內的表層區(qū)域進行加熱。
[0056]如果在工序(S20)中將滾動面11加熱至A1點以上的溫度，則鋼從鐵磁性體變?yōu)轫槾判泽w，這會導致感應加熱的發(fā)熱密度降低。為此，在滾動面11加熱至A1點以上的溫度的時刻、或者滾動面11加熱至A1點以上的溫度的時刻之前結束工序(S20)，開始工序(S21)。
[0057]工序(S21)中，將面向線圈21的區(qū)域、即所需的硬化深度所對應的位置、例如面向線圈21的從滾動面11開始的深度7mm的位置上的溫度，加熱至超過A1點溫度的狀態(tài)。具體而言，例如通過使成形體10以與工序(S20)相比緩慢的速度旋轉，使每I次旋轉中滾動面11的各區(qū)域面向線圈21的時間變長。藉此，在每次通過面向線圈21的區(qū)域時，施加于包括滾動面11的表層部分的熱量變大，例如從滾動面11開始的深度7_的位置上的溫度被加熱至超過A1點溫度的狀態(tài)?？傊?，工序(S21)中成形體10的旋轉速度小于工序(S20)的時候。藉此，將滾動面11中面向線圈21的區(qū)域及其正下方的表層部分(例如到深度7_為止的區(qū)域)加熱至超過A1點溫度的狀態(tài)。
[0058]接著，工序(S22)中，通過使成形體10繼續(xù)旋轉，在工序(S21)中經(jīng)過加熱的滾動面11的區(qū)域從面向線圈21的位置離開，該區(qū)域的溫度降低。接著，工序(S22)中，雖然在工序(S21)中經(jīng)過加熱的滾動面11及其正下方的表層部分冷卻至低于A1點溫度，但仍在維持過冷奧氏體狀態(tài)的狀態(tài)下再次到達面向線圈21的區(qū)域。由此，工序(S22)結束，再次實施工序(S21)。總之，在工序(S20)結束后，通過使成形體10以比工序(S20)的時候小的速度進行多次旋轉，多次反復實施工序(S21)及(S22)。藉此，一邊將鋼維持在奧氏體狀態(tài)，一邊累積計算保持在超過A1點溫度的狀態(tài)下的時間。接著，在包括成形體10的滾動面11在內的區(qū)域里，在形成將鋼奧氏體化了的環(huán)狀的加熱區(qū)域IlA的同時，在碳母材中的固溶狀態(tài)達到適于進行淬火的狀態(tài)的時刻結束工序(S21)及(S22)的反復，實施工序(S30)。
[0059]工序(S30)中，對工序(S20)~(S22)中所形成的包括加熱區(qū)域IlA的成形體10整體，通過例如噴射作為冷卻液的水，將加熱區(qū)域IlA整體同時冷卻至塢點以下的溫度。藉此，加熱區(qū)域IlA轉變?yōu)轳R氏體，從而硬化。通過以上的步驟實施高頻淬火，結束淬火硬化工序。
[0060]接著，作為工序(S40)實施回火工序。該工序(S40)中，對工序(S20)~(S30)中淬火硬化了的成形體10，通過例如裝入爐內、加熱至A1點以下的溫度并保持規(guī)定的時間，實施回火處理。
[0061]接著，作為工序(S50)實施收尾工序。該工序(S50)中，例如對滾動面11實施研磨加工等收尾加工。通過以上工藝，完成滾動軸承的內圈，本實施方式的內圈的制造完成。
[0062]上述本實施方 式中，通過按照上述工序(S20)~(S30)的工藝實現(xiàn)淬火處理，即使淬火設備沒有通過線圈21使加熱區(qū)域IlA整體同時處于超過A1點溫度的狀態(tài)的能力，也可將加熱區(qū)域IlA整體同時淬火硬化。為此，即使在淬火硬化大型成形體10的情況下，由于不需要準備可使加熱區(qū)域IlA整體同時處于超過A1點溫度的狀態(tài)的大型線圈和與該線圈對應的大容量電源，可抑制淬火裝置的制作成本。
[0063]此處，對上述工序(S20)~(S30)，準備由JIS標準SUP13構成的、內徑d(參照圖3)超過1000mm的環(huán)狀構件，參照實際實施上述實施方式中工藝的情況下的數(shù)據(jù)，進行進一步詳細說明。圖4表示對從滾動面11開始深度7_的點的溫度經(jīng)歷進行測定的結果，曲線A表示沿滾動面11的周向并排配置8個線圈的情況，曲線B表示并排配置4個線圈的情況。此外，圖5是將曲線B的工序(S21)及(S22)中相應區(qū)域放大顯示的圖。圖6是在圖5上疊加表示最表層(即滾動面11)上溫度經(jīng)歷的曲線的圖。圖4~圖6中，虛線表示A1點溫度。
[0064]參照圖4，在沿滾動面11的周向并排配置8個線圈的情況下，從加熱開始250秒左右測定位置上的溫度超過A1點溫度。因此，在有對應于曲線A的淬火設備的情況下，例如利用上述專利文獻2所公開方法，可將加熱區(qū)域IlA整體加熱至超過A1點溫度的狀態(tài)，實施淬火硬化處理。與此相對，在沿 滾動面11的周向并排配置4個線圈的情況下，即使在相同的條件下從加熱開始經(jīng)過了將近800秒的時刻，測定位置的溫度也沒有到達A1點溫度。因此，難以采用將加熱區(qū)域IlA整體加熱至超SA1點溫度的狀態(tài)的專利文獻2的方法。
[0065]與此相對，如圖4及圖5所示，通過在溫度接近A1點溫度的時刻降低成形體10的旋轉速度，可結束工序(S20)，轉移至工序(S21)及(S22)。該工序(S21)及(S22)中，如圖4及圖5所示，對上述測定位置進行加熱，使其多次反復處于超過A1點溫度的狀態(tài)，和低于A1點溫度的維持過冷奧氏體狀態(tài)的狀態(tài)。此時，如圖6所示，優(yōu)選在最表層的溫度不超過1000°C的條件下實施工序(S21)。藉此，可抑制滾動面11中晶粒的粗大化所導致的耐久性的降低。
[0066]圖7 是在 SUPl3 的 CCT (Continuous Cooling Transformation,連續(xù)冷卻轉變)線圖中，疊加繪制結束工序(S21)及(S22)后直到完成工序(S30)為止的成形體10的溫度經(jīng)歷的圖。圖7表示了從滾動面11開始深度7mm的區(qū)域的溫度經(jīng)歷，在工序(S21)及(S22)的結束時刻，與線圈21最近位置的區(qū)域的溫度經(jīng)歷以粗線表示，與線圈21最遠位置的區(qū)域(由線圈21進行的最后一次加熱完成后經(jīng)過了最長時間的區(qū)域)的溫度經(jīng)歷以細線表示。
[0067]如圖7所示，不僅是與線圈21最近位置的區(qū)域，連與線圈21最遠位置的區(qū)域也不觸及珠光體鼻端(Pearlite Nose)(圖中以“P”表示)及貝氏體鼻端(Bainite Nose)(圖中以“B”表示)，便被冷卻至塢點以下的溫度。通過如此實施工序(S30)，形成良好的淬火硬化層。
[0068]另外，作為構成成形體的鋼可采用各種鋼，但優(yōu)選采用具備適于上述實施方式中工藝的淬火性等的鋼，例如含有0.43質量％以上0.65質量％以下的碳、0.15質量％以上
0.35質量％以下的硅、0.60質量％以上1.10質量％以下的錳、0.30質量％以上1.20質量％以下的鉻、以及0.15質量％以上0.75質量％以下的鑰、剩余部分由鐵及雜質構成的鋼，或者在這種鋼中添加0.35質量％以上0.75質量％以下的鎳的鋼。具體而言，例如可采用 JIS 標準 SUP13、SCM445, SAE 標準 8660H 等。
[0069]此外，在上述工序(S21)及(S22)中，優(yōu)選在滾動面11的各區(qū)域在超過仏點溫度的狀態(tài)下以累積時間保持I分鐘以上后，實施工序(S30)。藉此，可更可靠地在構成鋼的碳恰當?shù)毓倘茉谀覆闹械臓顟B(tài)下實施淬火處理。
[0070](實施方式2)
[0071]接著，對作為本發(fā)明的其他實施方式的實施方式2進行說明。實施方式2中作為環(huán)狀構件的內圈的制造方法，基本上與實施方式I同樣實施，取得同樣的效果。但是，實施方式2中內圈的制造方法，在工序(S20)中線圈21的配置上與實施方式I的時候不同。
[0072]即，參照圖8，在實施方式2中的工序(S20)中，配置一對將成形體10夾在中間的線圈21。接著，在成形體10以箭頭α的方向旋轉的同時，由電源(并未圖示)對線圈21供給高頻電流。
[0073]這樣，通過沿成形體10的周向配置多個(本實施方式為2個)線圈21，實施方式2中滾動軸承的內圈的制造方法在上述工序(S22)中易于維持過冷奧氏體狀態(tài)。
[0074]另外，雖然對上述實施方式中固定線圈21，使成形體10旋轉的情況進行了說明，但也可固定成形體10，使線圈21沿成形體10的周向進行旋轉，也可通過使線圈21及成形體10雙方旋轉，使線圈21沿成 形體10的周向進行相對旋轉。但是，由于線圈21需要對線圈21供給電流的布線等，因此往往合理的是如上所述固定線圈21。[0075]此外，上述實施方式中，作為環(huán)狀構件的一例對實施徑向型滾動軸承的內圈的熱處理及制造的情況進行了說明，但本發(fā)明可適用的環(huán)狀構件不限于此，例如也可以是徑向型滾動軸承的外圈，也可以是推力型軸承的軌道圈。進一步，本發(fā)明可適用的環(huán)狀構件不限于軸承的軌道圈，本發(fā)明可適用于由鋼構成的環(huán)狀的各種構件的熱處理及制造。此處，工序(S20)~(S22)中，例如在加熱徑向型滾動軸承的外圈的情況下，只要將線圈21配置成面向成形體的內周側所形成的滾動面即可。此外，工序(S20)~(S22)中，例如在加熱推力型滾動軸承的軌道輪的情況下，只要將線圈21配置成面向成形體的端面?zhèn)人纬傻臐L動面即可。[0076]進一步,上述實施方式中,對利用被處理物可部分地淬火硬化這一高頻淬火特征，僅對滾動軸承的軌道圈的包括滾動面的表層部分進行淬火硬化的實施部分淬火的情況進行了說明，但本發(fā)明不僅可適用于部分淬火，也可適用于例如將軌道圈整體淬火硬化的情況。
[0077]此外，成形體10的周向上的線圈21的長度，可在實現(xiàn)合適加熱的情況下任意決定，例如長度可為欲加熱區(qū)域的長度的1/4以上1/1.5以下左右的長度。使用多個線圈21的情況下，線圈21的長度總和在上述范圍即可。
[0078](實施方式3)
[0079]接著，對將環(huán)狀構件作為構成風力發(fā)電裝置用軸承(風力發(fā)電裝置用滾動軸承)的軌道圈使用的實施方式3進行說明。
[0080]參照圖9，風力發(fā)電裝置50具備:作為旋流器(日文:旋回翼)的刀片52，包括刀片52的中心軸、一端與刀片52連接的主軸51，與主軸51的另一端連接的增速機54。進一步，增速機54包括輸出軸55，輸出軸55與發(fā)電機56連接。主軸51由作為風力發(fā)電裝置用滾動軸承的主軸用軸承3支承，繞軸自由旋轉。此外，在主軸51的軸向上并排配置多個主軸用軸承3 (圖9中為2個)，各自由殼體53保持。主軸用軸承3、殼體53、增速機54及發(fā)電機56容納于作為機械室的機艙59的內部。并且,主軸51 —端從機艙59突出，與刀片52連接。
[0081]下面，對風力發(fā)電裝置50的運作進行說明。參照圖9，如果刀片52承受風力而周向旋轉，則與刀片52連接的主軸51 —邊由主軸用軸承3支承于殼體53上，一邊繞軸旋轉。主軸51的旋轉傳遞給增速機54并增速，轉換為輸出軸55的繞軸旋轉。于是，輸出軸55的旋轉傳遞至發(fā)電機56，利用電磁感應作用產(chǎn)生電動勢完成發(fā)電。
[0082]下面，對風力發(fā)電裝置50的主軸51的支承結構進行說明。參照圖10，作為風力發(fā)電裝置用滾動軸承的主軸用軸承3配置于作為風力發(fā)電裝置用滾動軸承的軌道圈的環(huán)狀外圈31與配置于外圈31內周側的作為風力發(fā)電裝置用滾動軸承的軌道圈的環(huán)狀內圈32之間，具備被圓環(huán)狀的保持器34所保持的多個滾子33。外圈31的內周面形成有外圈滾動面31A，內圈32的外周面形成有2個內圈滾動面32A。于是，外圈31和內圈32配置成使得2個內圈滾動面32A與外圈滾動面31A相向。進一步，多個滾子33各自沿2個內圈滾動面32A,與外圈滾動面31A和內圈滾動面32A在滾子接觸面33A上接觸，并且被保持器34所保持，在周向上以規(guī)定的間隔配置，藉此被能自由滾動地保持在多列(2列)的圓環(huán)狀的軌道上。此外，外圈31中形成有在徑向上貫穿外圈31的貫通孔31E。通過該貫通孔31E，可為外圈31和內圈32之間的空間供給潤滑劑。藉由上述結構，能使主軸用軸承3的外圈31和內圈32彼此相對地旋轉。
[0083]另一方面，與刀片52連接的主軸51在貫穿主軸用軸承3的內圈32的同時，在外周面51A上與內圈的內周面32F接觸，固定在內圈32上。此外，主軸用軸承3的外圈31在外周面31F上以與在殼體53上形成的貫通孔的內壁53A接觸的方式嵌入，固定在殼體53上。藉由上述結構，與刀片52連接的主軸51和內圈32成為一體，能夠相對于外圈31及殼體53進行繞軸旋轉。
[0084]進一步，在內圈滾動面32A的寬度方向的兩端，形成有向著外圈31突出的帽檐部32E。藉此支承刀片52受風而產(chǎn)生的主軸51的軸向(Axial方向)的負重。此外，外圈滾動面31A具有球面形狀。由此，外圈31和內圈32在與滾子33的滾動方向垂直的截面中，可以以該球面的中心作為中心彼此形成角度。即，主軸用軸承3為雙列自動調心滾子軸承。其結果是，即使在因刀片52受風而主軸51彎曲的情況下，殼體53也可介由主軸用軸承3穩(wěn)定保持主軸51自由旋轉。
[0085]于是，實施方式3中作為風力發(fā)電裝置用滾動軸承的軌道圈的外圈31及內圈32，可通過例如上述實施方式I或2所記載的環(huán)狀構件的制造方法制造。該外圈31及內圈32，為具有1000mm以上的內徑的風力發(fā)電裝置用滾動軸承的軌道圈。如此，通過由能夠抑制淬火裝置的制作成本的制造方法制造，可減低外圈31及內圈32的制造成本。此外，在上述實施方式I及2中，由于將加熱區(qū)域IlA整體同時冷卻至Ms點以下的溫度進行淬火硬化，能整周同樣深度地形成含滾動面(外圈滾動面31A及內圈滾動面32A)的淬火硬化層，可得到耐久性優(yōu)良的外圈31及內圈32。
[0086]本次所公開的實施方式在所有的點上為例示，不應當認為是對本發(fā)明作出了限制。本發(fā)明的范圍是由權利要求書來表示的而不是由上述說明來表示的，本發(fā)明包括與權利要求書等同的意思和范圍內的所有變更。
[0087]產(chǎn)業(yè)上利用的可能性
[0088]本發(fā)明的環(huán)狀構件的熱處理方法及環(huán)狀構件的制造方法，可特別有利地適用于需要抑制淬火裝置的制作成本的環(huán)狀構件的熱處理方法及環(huán)狀構件的制造方法。
[0089]標號說明
[0090]3主軸用軸承，10成形體，11滾動面，IIA加熱區(qū)域，21線圈，31外圈，31A外圈滾動面，31E貫通孔，31F外周面，32內圈，32A內圈滾動面，32E帽檐部，32F內周面，33滾子，33A滾子接觸面，34保持器，50風力發(fā)電裝置，51主軸，51A外周面，52刀片，53殼體，53A內壁，54增速機,55輸出軸，56發(fā)電機,59機艙。
【權利要求】
1.一種環(huán)狀構件的熱處理方法，其特征在于，具備 通過使面向由鋼構成的環(huán)狀構件(10)的周面(11)的一部分配置的、感應加熱所述的環(huán)狀構件(10)的感應加熱構件(21)沿所述的環(huán)狀構件(10)的周向進行相對旋轉，在所述環(huán)狀構件(10)上形成將所述的鋼奧氏體化了的環(huán)狀的加熱區(qū)域(IlA)的工序， 和將所述的加熱區(qū)域(IlA)整體同時冷卻至Ms點以下的溫度的工序； 在所述的形成加熱區(qū)域(IlA)的工序中，對所述的周面(11)的各區(qū)域加熱，使其多次反復處于超過A1點溫度的狀態(tài)，和低于A1點溫度的維持過冷奧氏體狀態(tài)的溫度的狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的環(huán)狀構件的熱處理方法，其特征在于，在形成所述的加熱區(qū)域(IlA)的工序中，沿所述的環(huán)狀構件(10)的周向配置多個所述的感應加熱構件(21)。
3.如權利要求1所述的環(huán)狀構件的熱處理方法，其特征在于，構成所述環(huán)狀構件(10)的鋼含有0.43質量％以上0.65質量％以下的碳、0.15質量％以上0.35質量％以下的硅、0.60質量％以上1.10質量％以下的錳、0.30質量％以上1.20質量％以下的鉻、以及0.15質量％以上0.75質量％以下的鑰,剩余部分由鐵及雜質構成。
4.如權利要求1所述的環(huán)狀構件的熱處理方法，其特征在于，構成所述的環(huán)狀構件(10)的鋼含有0.43質量％以上0.65質量％以下的碳、0.15質量％以上0.35質量％以下的硅、0.60質量％以上1.10質量％以下的錳、0.30質量％以上1.20質量％以下的鉻、0.15質量％以上0.75質量％以下的鑰、以及0.35質量％以上0.75質量％以下的鎳,剩余部分由鐵及雜質構成。
5.如權利要求1所述的環(huán)狀構件的熱處理方法，其特征在于，在所述的形成加熱區(qū)域(IlA)的工序中，使所述周面(11)的各區(qū)`域在超過仏點溫度的狀態(tài)下以累積時間保持I分鐘以上后，實施冷卻加熱區(qū)域(IlA`)整體的工序。
6.如權利要求1所述的環(huán)狀構件的熱處理方法，其特征在于，在所述的形成加熱區(qū)域(IlA)的工序中，在所述周面(11)不超過1000°C的條件下形成所述的加熱區(qū)域(11A)。
7.如權利要求1所述的環(huán)狀構件的熱處理方法，其特征在于，所述環(huán)狀構件(10)的內徑在1000臟以上。
8.—種環(huán)狀構件的制造方法，其特征在于，具備 準備由鋼構成的環(huán)狀的成形體(10)的工序， 和淬火硬化所述成形體(10)的工序； 在所述的淬火硬化成形體(10)的工序中，使用權利要求1所述的環(huán)狀構件的熱處理方法淬火硬化所述的成形體(10)。
9.如權利要求8所述的環(huán)狀構件的制造方法，其特征在于，所述的環(huán)狀構件(10)為軸承的軌道圈(31，32)。
10.如權利要求9所述的環(huán)狀構件的制造方法，其特征在于，所述的軸承的軌道圈(31,32)在風力發(fā)電裝置(50)中用于滾動軸承(3)，該滾動軸承(3)用于支承與刀片(52)連接的主軸(51)。
【文檔編號】C21D1/10GK103890201SQ201280052764
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月16日 優(yōu)先權日:2011年10月28日
【發(fā)明者】大木力 申請人:Ntn株式會社