(57)【要約】【課題】転がり軸受の軌道輪の製造方法として、熱処理時の変形を小さくでき、異物混入潤滑下での寿命を長くでき、寸法安定性にも優れ、生産効率が高い軌道輪が得られる方法を提供する。【解決手段】内輪７に対して、先ず、浸炭窒化・冷却室１で、Ａ1 変態点を超える温度に加熱して浸炭窒化を行った後に、Ａ1 変態点未満に冷却する。次に、誘導加熱部２の誘導加熱コイル２２内で、浸炭窒化の加熱温度以上前記加熱温度＋１００℃未満の温度に誘導加熱する。次に、冷却・矯正部３で焼入れと矯正を行う。冷却途中のＭS 点に到達する前に、内輪７を外径拘束型３４に入れてＭS 点以下になるまで冷却する。次に、焼戻し・矯正部４で、高周波焼戻しとセラミックス製の外径矯正型４２による矯正を行う。次に、酸化膜除去室５で表面に形成された酸化膜を除去する。【選択図】図１
2014005526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受を構成する鋼製の軌道輪を、Ａ1 変態点を超える温度に加熱して浸炭窒化を行った後に、Ａ1 変態点未満に冷却する浸炭窒化・冷却工程と、
前記浸炭窒化・冷却工程後の軌道輪を、前記浸炭窒化・冷却工程の加熱温度以上前記加熱温度＋１００℃未満の温度に誘導加熱した後に、ＭS 点以下になるまで冷却する工程であって、冷却途中のＭS 点に到達する前に前記軌道輪を外径拘束型に入れることで、焼入れと矯正を行う高周波焼入れ・矯正工程と、
前記高周波焼入れ・矯正工程後の軌道輪をセラミックス製の矯正型で拘束した状態で誘導加熱することで、焼戻しと矯正を行う高周波焼戻し・矯正工程と、
前記高周波焼戻し・矯正工程後の軌道輪の表面に形成された酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、
をこの順に行うことを特徴とする転がり軸受軌道輪の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法で製造され、軌道面の表層部の残留オーステナイト量が２０体積％以上４５体積％以下で、芯部の残留オーステナイト量が１５体積％以下になっていることを特徴とする転がり軸受の軌道輪。
【請求項３】
前記高周波焼入れ・矯正工程の前後での前記軌道輪の真円度の変化率が４０％以上である請求項１記載の転がり軸受軌道輪の製造方法。
【請求項４】
前記高周波焼戻し・矯正工程の前後での前記軌道輪の真円度の変化率が±３０％以内である請求項１記載の転がり軸受軌道輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱処理工程に特徴を有する転がり軸受軌道輪の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、転がり軸受においては、軌道輪の厚さを薄くすることが求められている。厚さの薄い軌道輪は、熱処理時の変形が大きい。熱処理時の変形に伴って真円度が悪くなった軌道輪には、研削工程で黒皮残りが生じ易い。黒皮を除去するために研削工程を繰り返すことで生産性が低下する。熱処理時の変形が非常に大きな場合は、研削工程を繰り返し行っても真円度が設定範囲にならず、不良品となっている。このように、転がり軸受の軌道輪には、熱処理時の変形を小さくすることが求められている。
特許文献１には、環状体の肉厚の変化に関わらず、効率的に環状体の矯正焼入れを行うことができるとともに、研磨処理等の後処理作業を大幅に削減することができる矯正焼入れ装置として、マルテンサイト変態膨張を伴う環状体の焼入後の外径寸法を矯正する矯正焼入れ装置が記載されている。
【０００３】
この装置には、環状体を加熱する環状の加熱コイルと、環状体の内周及び外周に冷却水を噴射して冷却する環状の冷却ジャケットと、環状体の外周を圧入して矯正する環状の外径拘束型と、が上下方向に同軸に配置されている。この装置は、環状体を、前記加熱コイルの環状空間、前記冷却ジャケットの環状空間、および前記外径拘束型の内部に同軸に移動させる昇降機構と、加熱コイル内に移動した環状体を回転させる回転手段とを備えている。
特許文献２には、焼き入れ硬化後の環状部材の外周面および端面の少なくとも一方を拘束する矯正型と、矯正型に拘束された環状部材を所望のテンパ温度に誘導加熱する加熱手段とを備えた環状部材の変形矯正装置として、矯正型の少なくとも環状部材と接触する部分が導電性セラミックス製である変形矯正装置が記載されている。
【０００４】
一方、自動車などの低燃費化の要求に伴って、機械部品の小型化や高効率化が行われている。そのため、機械部品の使用環境は、潤滑不良下や異物混入下などのより厳しい条件下となっている。
異物混入潤滑下で使用する転がり軸受の寿命を長くするためには、異物の噛み込みによって軌道面に生じた圧痕の周辺部に、応力が集中することを緩和する必要がある。このような応力集中の緩和を達成できる方法として、軌道面の残留オーステナイト量を多くする方法がある。軌道面に浸炭処理や浸炭窒化処理を行うことで、軌道面の残留オーステナイト量を多くすることができる。
【０００５】
特許文献３には、軸受部品（内輪、外輪および転動体の少なくとも一つ）に対する熱処理として、Ａ1 変態点（オーステナイト変態温度）を超える温度（Ｔ１）に加熱して浸炭窒化処理を行った後に、Ａ1 変態点未満に冷却する浸炭窒化・冷却工程と、前記浸炭窒化・冷却工程後の軌道輪を、Ａ1 変態点以上であって浸炭窒化・冷却工程の加熱温度（Ｔ１）未満の温度（Ｔ２＜Ｔ１）に加熱（二次加熱）した後に冷却する焼入れ工程とを、この順に行う方法が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、この方法によれば、オーステナイト結晶粒度の粒径が従来の２分の１以下となるミクロ組織を得ることができるため、一次加熱（浸炭窒化処理）に引き続いてそのまま１回焼入れし、二次加熱を行わない通常の浸炭窒化・焼入れ方法と比較して、表層部分を浸炭窒化しつつ、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率を減少させることができるとの記載がある。
特許文献３には、また、この方法により、軸受部品の窒素富化層における残留オーステナイト量を１１％以上２５％以下の範囲にすることで、耐表面損傷特性と耐経年寸法変化特性とのバランスをとることが記載されている。
【０００７】
特許文献４および５には、鋼製部品をＡ1 変態点を越える温度（Ｔ１）に加熱した後、Ａ1 変態点未満に冷却して表面に窒素富化層を形成する一次熱処理装置と、一次熱処理後の鋼製部品を、Ａ1 変態点を越える温度（Ｔ２）に加熱した後、Ａ1 変態点未満に冷却する二次熱処理装置とを備え、二次熱処理装置が誘導加熱で加熱する装置であると共に、二次熱処理装置で型焼入れすることが記載されている。
そして、特許文献４には、一次熱処理装置と二次熱処理装置とにおける加熱温度の関係をＴ２＜Ｔ１とすることで、鋼中のオーステナイト粒が微細化されると記載されている。特許文献５にはＴ２＜Ｔ１でもＴ２≧Ｔ１でもよいと記載されている。
【０００８】
特許文献６には、軌道輪をオーステナイト変態温度以上に誘導加熱した後、回転している軌道輪に向けて冷却液を噴射することにより、軌道輪の表面温度がマルテンサイト変態開始温度より高い温度から５００℃までの温度範囲となるまで水冷した後、マルテンサイト変態開始温度以下となるまでガス冷する焼入れ工程を備え、前記水冷またはガス冷中に、軌道輪を筒状の外径矯正型に入れて拘束し、軌道輪の外形寸法を矯正することを特徴とする転がり軸受軌道輪の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許４５３９１６４号公報
【特許文献２】特開２００１−６４７２１号公報
【特許文献３】特開２００６−３１６８２１号公報
【特許文献４】特開２００５−１１３２１３号公報
【特許文献５】特開２００５−１３３２１２号公報
【特許文献６】特開２００９−２０３５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明の課題は、転がり軸受の軌道輪を製造する方法として、熱処理後の真円度が高く、異物混入潤滑下での寿命を長くでき、寸法安定性にも優れた軌道輪が得られる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、この発明の転がり軸受軌道輪の製造方法は、転がり軸受を構成する鋼製の軌道輪（内輪または外輪）を、Ａ1 変態点（オーステナイト変態温度）を超える温度（Ｔ１）に加熱して浸炭窒化を行った後に、Ａ1 変態点未満に冷却する浸炭窒化・冷却工程と、前記浸炭窒化・冷却工程後の軌道輪を、前記浸炭窒化・冷却工程の加熱温度以上前記加熱温度＋１００℃未満の温度（Ｔ２；Ｔ１＋１００℃＞Ｔ２≧Ｔ１）に誘導加熱した後に、ＭS 点（マルテンサイト変態開始温度）以下になるまで冷却する工程であって、冷却途中のＭS 点に到達する前に前記軌道輪を外径拘束型に入れることで、焼入れと矯正を行う高周波焼入れ・矯正工程と、前記高周波焼入れ・矯正工程後の軌道輪をセラミックス製の矯正型で拘束した状態で誘導加熱することで、焼戻しと矯正を行う高周波焼戻し・矯正工程と、前記高周波焼戻し・矯正工程後の軌道輪の表面に形成された酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、をこの順に行うことを特徴とする。
【００１２】
この発明の方法では、前記高周波焼入れ・矯正工程において、焼入れ時の冷却途中で軌道輪を外径拘束型に入れて矯正を行うだけでなく、高周波焼戻し時にも矯正を行うことにより、軌道輪の熱処理時の変形を小さくし、熱処理後の軌道輪の真円度を高くすることができる。
また、セラミックスは非磁性材料であるため外部磁場によって磁化され難いことから、誘導加熱で温度が上昇し難い。そのため、前記高周波焼戻し・矯正工程でセラミックス製の矯正型を使用することにより、矯正型の温度上昇が抑えられる。よって、セラミックス製以外の矯正型を使用した場合と比較して、矯正型の寸法変化が小さくなり、高周波焼戻し・矯正工程での矯正精度が高くなる。
【００１３】
なお、高周波焼入れ時の矯正は、軌道輪を構成する金属のマルテンサイト変態時の膨張を利用した矯正であり、冷却しながら行われる。前記高周波焼入れ・矯正工程で使用する矯正型としては、例えば高炭素鋼からなるものが挙げられる。
さらに、この発明の方法では、一次加熱（浸炭窒化時の加熱）後に行う二次加熱を、一次加熱時の温度（Ｔ１）以上Ｔ１＋１００℃未満の温度（Ｔ２）で誘導加熱法で行うことにより、表層部の残留オーステナイト量を多くしながら、芯部の残留オーステナイト量を少なくすることができる。具体例として、この発明の方法によれば、軌道面の表層部（表面から５０μｍまでの深さの範囲）の残留オーステナイト量を２０体積％以上４５体積％以下とし、芯部の残留オーステナイト量を１５体積％以下にすることができる。
【００１４】
軌道面の表層部の残留オーステナイト量が２０体積％以上４５体積％以下で、芯部の残留オーステナイト量が１５体積％以下になっている軌道輪を有する転がり軸受は、異物混入潤滑下での寿命が長く、寸法安定性にも優れたものとなる。
軌道面の表層部の残留オーステナイト量が２０体積％未満であると、異物混入潤滑下で転がり疲労特性が不十分である。軌道面の表層部の残留オーステナイト量が４５体積％を超えると、軌道面の十分な硬さが得られず、転がり疲労特性が不十分である。芯部の残留オーステナイト量が１５体積％を超えると、時効変形による膨張量が大きく、寸法安定性が不十分である。
【００１５】
この発明の方法では、浸炭窒化・冷却工程後に行う高周波焼入れ時の冷却途中で軌道輪を外径拘束型に入れて矯正を行う（前記高周波焼入れ・矯正工程を行う）ことにより、高周波焼入れ時に矯正を行わない場合と比較して軌道輪の真円度が高くなるため、研削工程で軌道輪の真円度を設定範囲にするための研削量を少なくすることができる。そして、前記高周波焼入れ・矯正工程の前後での前記軌道輪の真円度の変化率が大きいほど、この研削量を少なくできる効果が高い。例えば、前記高周波焼入れ・矯正工程の前後での前記軌道輪の真円度の変化率が４０％以上であると、研削量が少なくなることによる研削工程の効率化が確実に得られる。
【００１６】
この発明の方法では、前記高周波焼入れ・矯正工程で軌道輪が矯正された後、前記高周波焼戻し・矯正工程でさらに矯正される。すなわち、前記高周波焼入れ・矯正工程で改善された軌道輪の真円度が前記高周波焼戻し・矯正工程によって変化する。前記高周波焼戻し・矯正工程の前後での前記軌道輪の真円度の変化率が±３０％を超えると、 前記高周波焼戻し・矯正工程後に追加の矯正工程を行う必要があるため、生産効率が低下する。よって、前記高周波焼戻し・矯正工程の前後での前記軌道輪の真円度の変化率が±３０％以内になっていることが好ましい。
【００１７】
矯正工程（高周波焼入れ・矯正工程または高周波焼戻し・矯正工程）前後の真円度の変化率Ｃｈは、矯正工程直前の真円度をＣｂ、矯正工程直後の真円度をＣａとして、下記の式(1) で算出される。
Ｃｈ（％）＝（（Ｃｂ−Ｃａ）／Ｃｂ）×１００‥‥(1) 
【発明の効果】
【００１８】
この発明の方法は、転がり軸受の軌道輪を製造する方法であって、熱処理後の真円度が高く、異物混入潤滑下での寿命を長くでき、寸法安定性にも優れた軌道輪が得られる方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の方法を実施可能な処理ラインを示す概略構成図である。
【図２】図１の処理ラインを構成する誘導加熱部で、内輪を加熱している状態を示す図である。
【図３】図１の処理ラインを構成する冷却・矯正部で、内輪を冷却しながら矯正している状態を示す図である。
【図４】図１の処理ラインを構成する焼戻し・矯正部で、内輪を加熱しながら矯正している状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施形態について説明する。
この実施形態の方法では、図１に示す処理ラインを使用して、転がり軸受の内輪（軌道輪）に対する処理を行う。
この処理ラインは、浸炭窒化・冷却室１と、誘導加熱部２と、冷却・矯正部３と、焼戻し・矯正部４と、酸化膜除去室５と、コンベヤ６とを有する。内輪７は、各室および部間をコンベヤ６で搬送される。
【００２１】
浸炭窒化・冷却室１は、加熱炉と冷却室を有する。加熱炉は、浸炭窒化処理の雰囲気ガスが導入でき、内部をＡ1 変態点以上に加熱できる炉である。冷却室には、空冷、油冷、水冷を行うことができる装置が設置されている。
誘導加熱部２には、回転テーブル２１と、環状の誘導加熱コイル２２と、ピストン２３が配置されている。回転テーブル２１は、下方に延びる回転軸２１ａを有し、この回転軸２１ａに沿って昇降自在に構成されている。回転テーブル２１はコンベヤ６とほぼ同じ高さの位置に待機している。
【００２２】
誘導加熱コイル２２は、回転テーブル２１の回転軸２１ａと中心を合わせて、コンベヤ６より高い位置に配置されている。誘導加熱コイル２２としては、処理対象の内輪７の外側に一定の間隔が生じる内径のものを使用する。
ピストン２３は、円板状の押え板２３ａと上方に延びる軸２３ｂを有し、軸２３ｂに沿って昇降自在に構成されている。ピストン２３は、回転テーブル２１の回転軸２１ａと中心を合わせて、誘導加熱コイル２２よりも高い位置に配置されている。
【００２３】
誘導加熱部２で内輪７を加熱する際には、内輪７を載せた回転テーブル２１を上昇させて、図２に示すように、誘導加熱コイル２２内に内輪７を配置し、ピストン２３を下降させて押え板２３ａで内輪７を上から押える。この状態で、回転テーブル２１を回転させ、誘導加熱コイル２２に通電する。
冷却・矯正部３には、回転テーブル３１と、環状の冷却ジャケット３２と、内部冷却装置３３と、円筒形の外径矯正型３４と、ピストン３５が配置されている。回転テーブル３１は、下方に延びる回転軸３１ａを有し、この回転軸３１ａに沿って昇降自在に構成されている。回転テーブル３１はコンベヤ６とほぼ同じ高さの位置に待機している。
【００２４】
冷却ジャケット３２は、外径矯正型３４より内径および軸方向寸法が大きい環状体からなる。冷却ジャケット３２の内側には多数のノズルが配置されている。冷却ジャケット３２に冷却液を供給する冷却液供給装置が、冷却ジャケット３２に接続されている。この冷却液供給装置により、所定のタイミングで設定量の冷却液が、冷却ジャケット３２のノズルから噴射される。冷却ジャケット３２は、回転テーブル３１の回転軸３１ａと中心を合わせて、コンベヤ６より高い位置に配置されている。
【００２５】
内部冷却装置３３はピストン３５の下部に固定されている。内部冷却装置３３の外側には多数のノズルが配置されている。内部冷却装置３３に冷却液を供給する冷却液供給装置が、ピストン３５を介して内部冷却装置３３に接続されている。この冷却液供給装置により、所定のタイミングで設定量の冷却液が、内部冷却装置３３のノズルから内輪７に向けて噴射される。
【００２６】
外径矯正型３４は、冷却ジャケット３２の内部の上側に、回転テーブル３１の回転軸３１ａと中心を合わせて配置されている。
ピストン３５は、円板状の押え板３５ａと上方に延びる軸３５ｂを有し、軸３５ｂに沿って昇降自在に構成されている。押え板３５ａの下面の中央部に内部冷却装置３３が固定されている。ピストン３５は、回転テーブル３１の回転軸３１ａと中心を合わせて、外径矯正型３４の内部の上側に配置されている。
【００２７】
冷却・矯正部３で内輪７を冷却する際には、内輪７を載せた回転テーブル３１を上昇させて、図３（ａ）に示すように、冷却ジャケット３２内の内径矯正型３４より下側に内輪７を配置する。また、ピストン３５を下降させて押え板３４ａで内輪７を上から押える。これにより、内部冷却装置３３が内輪７の内部に入る。この状態で、冷却ジャケット３２および内部冷却装置３３を作動させて、回転テーブル３１を回転させる。
【００２８】
冷却・矯正部３で内輪７を矯正する際には、内輪７を載せた回転テーブル３１を、図３（ａ）の状態からさらに上昇させて、図３（ｂ）に示すように、内輪７を外径矯正型３４に圧入する。この状態で、冷却ジャケット３２および内部冷却装置３３を作動させて、回転テーブル３１を回転させる。
焼戻し・矯正部４には、回転テーブル４１と、円筒形の外径矯正型４２と、ピストン４３と、環状の誘導加熱コイル４４とが配置されている。回転テーブル４１は、下方に延びる回転軸４１ａを有し、この回転軸４１ａに沿って昇降自在に構成されている。回転テーブル４１はコンベヤ６とほぼ同じ高さの位置に待機している。
【００２９】
外径矯正型４２は、回転テーブル３１の回転軸３１ａと中心を合わせて、コンベヤ６より高い位置に配置されている。
ピストン４３は、円板状の押え板４３ａと上方に延びる軸４３ｂを有し、軸４３ｂに沿って昇降自在に構成されている。ピストン４３は、回転テーブル４１の回転軸４１ａと中心を合わせて、外径矯正型４２の内部の上側に配置されている。
【００３０】
誘導加熱コイル４４は、外径矯正型４２の下部の外側に、外径矯正型４２および回転テーブル４１の回転軸４１ａと中心を合わせて配置されている。誘導加熱コイル４４としては、外径矯正型４２の外側に一定の間隔が生じる内径のものを使用する。
焼戻し・矯正部４で内輪７を加熱しながら矯正する際には、内輪７を載せた回転テーブル４１を上昇させて、図４に示すように、外径矯正型４２の内部の下側に内輪７を圧入し、外径矯正型４２の下部の外側に誘導加熱コイル４４を配置する。また、ピストン４３を下降させて押え板４３ａで内輪７を上から押える。この状態で、回転テーブル４１を回転させ、誘導加熱コイル４４に通電する。
【００３１】
焼戻し・矯正部４で内輪７を矯正せずに加熱する際には、外径矯正型４２とピストン４３を上方に退避させた状態で、内輪７を載せた回転テーブル４１を上昇させて、誘導加熱コイル４４内に内輪７を配置する。この状態で、回転テーブル４１を回転させ、誘導加熱コイル４４に通電する。
酸化膜除去室５内には、ショットブラスト装置が配置されている。
【００３２】
図１の処理ラインを使用し、以下の方法で、鋼製の内輪７に対する処理を行う。
先ず、浸炭窒化・冷却室１の加熱炉に内輪７を入れて、加熱炉の内部を浸炭窒化雰囲気に保持し、加熱炉の内部の温度をＡ1 変態点（７２６℃）を超える温度Ｔ１（８００〜９００℃）に所定時間保持する。これにより、内輪７に対する浸炭窒化処理を行う。次に、内輪７を冷却室に移動して、ＭS 点以下の温度になるまで冷却することにより、内輪７に対して一次焼入れを行う。
【００３３】
次に、内輪７をコンベヤ６に載せて誘導加熱部２まで搬送して、回転テーブル２１の上に載せる。次に、内輪７を載せた回転テーブル２１を上昇させて図２に示す状態とし、回転テーブル２１を回転させて、誘導加熱コイル２２に高周波（５〜１５ｋＨｚ）を短時間（２〜５秒）通電する。これにより、内輪７の軌道面７１を、浸炭窒化・冷却工程の加熱温度Ｔ１以上Ｔ１＋１００℃未満の温度Ｔ２（Ｔ１の温度に応じて、例えば８００〜９００℃）に加熱する。通電終了後、軌道面７１からの熱が内輪７の軌道面７１以外の表面と芯部に伝達されて、軌道面７１の深さ方向に温度勾配が形成される。
【００３４】
次に、回転テーブル２１をコンベヤ６の高さまで降下して、内輪７をコンベヤ６に載せて冷却・矯正部３まで搬送する。次に、コンベヤ６上の内輪７を回転テーブル３１の上に載せて、回転テーブル３１を上昇させるとともに、ピストン３５を降下して図３（ａ）に示す状態とする。この状態で、冷却ジャケット３２および内部冷却装置３３を作動させて、回転テーブル３１を回転させることにより、内輪７を冷却する。
【００３５】
この冷却により、内輪７がＭS 点より少し高い温度になった時点で、回転テーブル３１をさらに上昇させて、図３（ｂ）に示すように、内輪７を外径矯正型３４に圧入する。この状態でＭS 点以下の温度になるまで冷却を行う。これにより、内輪７の外径の矯正が焼入れ時に行われる。また、図３（ａ）および（ｂ）の工程により、内輪７に対する二次焼入れが行われる。
【００３６】
次に、回転テーブル３１をコンベヤ６の高さまで降下して、内輪７をコンベヤ６に載せて焼戻し・矯正部４まで搬送する。次に、コンベヤ６上の内輪７を回転テーブル４１の上に載せて、回転テーブル４１を上昇させることで、図４に示すように、内輪７を外径矯正型４２に圧入する。この状態で、回転テーブル４１を回転させて、誘導加熱コイル４４に高周波（３〜１０ｋＨｚ）を短時間（１〜１０秒）通電することで、内輪７の軌道面７１を、焼戻し加熱温度（１８０〜３２０℃）に加熱した後、所定時間（１０秒〜１分）放置する。これにより、 内輪７に対する焼戻しと外径の矯正が行われる。
【００３７】
次に、回転テーブル４１をコンベヤ６の高さまで降下して、内輪７をコンベヤ６に載せて酸化膜除去室５まで搬送する。酸化膜除去室５で、内輪７をショットブラスト装置にかけて、表面の酸化膜を除去する。
この実施形態の方法によれば、二次焼入れ時と焼戻し時に内輪７の外径の矯正を行うことにより、内輪７の熱処理時の変形を小さくし、熱処理後の内輪７の外径の真円度を高くすることができる。
【００３８】
この実施形態の方法では、一次加熱（浸炭窒化時の加熱）後に行う二次加熱（二次焼入れ時の加熱）を、誘導加熱部２で一次加熱時の温度（Ｔ１）以上Ｔ１＋１００℃未満の温度（Ｔ２）で行うことにより、表層部の残留オーステナイト量を多くしながら、芯部の残留オーステナイト量を少なくすることができる。
なお、この実施形態の方法では、浸炭窒化・冷却工程の冷却温度をＭS 点以下の温度としているが、Ａ1 変態点未満の温度であればＭS 点より高い温度であってもよい。その場合、焼入れは高周波焼入れ・矯正工程のみで行われる。
また、酸化膜除去工程はショットブラスト処理でなくてもよい。ショットブラスト処理以外の酸化膜除去工程としては、例えば、光輝バレル処理、ホーニング加工などが挙げられる。
【実施例】
【００３９】
以下、この発明の実施例について説明する。
ＳＵＪ２（ＭS 点：２７５℃）からなる素材を旋削することで、所定寸法（外径１０１．３ｍｍ、内径９４．６ｍｍ、幅１３ｍｍ、溝底厚さ２ｍｍ）の内輪に加工した。この内輪を１６×２００個用意し、サンプルNo. １〜１６の各２００個の内輪に対して、下記の処理を行った。
【００４０】
サンプルNo. １〜１３では、図１の処理ラインを用いて、上述の実施形態の方法に基づき、浸炭窒化・冷却工程、高周波焼入れ・矯正工程、高周波焼戻し・矯正工程、酸化膜除去工程を行った。
サンプルNo. １４では、高周波焼戻し工程で矯正を行わなかった点以外はサンプルNo. １〜１３と同じ工程を行った。サンプルNo. １５では、高周波焼入れ工程で矯正を行わなかった点以外はサンプルNo. １〜１３と同じ工程を行った。サンプルNo. １６では、高周波焼入れ工程と高周波焼戻し工程の両方で矯正を行わなかった点以外はサンプルNo. １〜１３と同じ工程を行った。
【００４１】
浸炭窒化・冷却工程の加熱条件は、全サンプルについて同じ条件で行った。すなわち、同じ浸炭窒化ガス雰囲気とし、加熱炉内の温度も同じ８５０℃として、この温度に各内輪を３時間保持した。浸炭窒化・冷却工程での冷却は、表１に示すように、各サンプル毎に、空冷、油冷、水冷のいずれかの方法で、２７５℃（ＭS 点以下の温度）になるまで行うことにより、内輪７に対して一次焼入れを行った。空冷、油冷、水冷はそれぞれ同じ方法で行った。
No. １〜６とNo. １３〜１６では、誘導加熱部２における加熱条件を、高周波（周波数１０ｋＨｚ）で２秒間行うことで、軌道面７１の温度（溝底位置で放射温度計で測定した温度）を８５０℃とした。No. ７と９では、高周波焼入れ・矯正工程の誘導加熱を、高周波（周波数１０ｋＨｚ）で３秒間行うことで、軌道面７１の温度を８８０℃とした。
【００４２】
No. ８と１０では、高周波焼入れ・矯正工程の誘導加熱を、高周波（周波数１０ｋＨｚ）で４秒間行うことで、軌道面７１の温度を９００℃とした。No. １１では、高周波焼入れ・矯正工程の誘導加熱を、高周波（周波数１０ｋＨｚ）で５秒間行うことで、軌道面の温度を９５０℃とした。No. １２では、高周波焼入れ・矯正工程の誘導加熱を、高周波（周波数１０ｋＨｚ）で１秒間行うことで、軌道面７１の温度を８２０℃とした。
なお、全サンプルについて、誘導加熱コイル２２に対する通電を終えた後に図２に示す状態を３秒間保持することにより、軌道面７１以外の部分に軌道面７１からの熱を伝導して、内輪７に温度勾配を形成した。
【００４３】
次に、No. １〜１４では、冷却・矯正部３での冷却を、図３（ａ）の状態で２秒間行うことで内輪７の表面温度（軌道面７１の溝底位置で放射温度計で測定した温度）を３００℃とした後に、図３（ｂ）の状態として、さらに１０秒間冷却することで内輪７の表面温度を３０℃とした。外径矯正型３４としては高炭素鋼製のものを使用した。
No. １５と１６では、冷却・矯正部３での冷却を、図３（ａ）の状態で１２秒間行うことで内輪７の表面温度を３０℃とした。
【００４４】
次に、No. １、 ２、 ４〜８、１１〜１３、１５では、図４に示すように、焼戻し・矯正部４で内輪７を外径矯正型４２に圧入した状態で、高周波（周波数５ｋＨｚ）を誘導加熱コイル４４に５秒間通電することにより、内輪７の軌道面７１を１８０℃（溝底位置で放射温度計で測定した温度）に加熱した後、１０秒間放置した。これにより、内輪７に対する高周波焼戻しと矯正を行った。
No. ３では、図４に示すように、焼戻し・矯正部４で内輪７を外径矯正型４２に圧入した状態で、高周波（周波数５ｋＨｚ）を誘導加熱コイル４４に６秒間通電することにより、内輪７の軌道面７１を２００℃に加熱した後、１０秒間放置した。これにより、内輪７に対する高周波焼戻しと矯正を行った。
【００４５】
No. ９では、図４に示すように、焼戻し・矯正部４で内輪７を外径矯正型４２に圧入した状態で、高周波（周波数５ｋＨｚ）を誘導加熱コイル４４に７秒間通電することにより、内輪７の軌道面７１を２４０℃に加熱した後、１０秒間放置した。これにより、内輪７に対する高周波焼戻しと矯正を行った。No. １０では、図４に示すように、焼戻し・矯正部４で内輪７を外径矯正型４２に圧入した状態で、高周波（周波数５ｋＨｚ）を誘導加熱コイル４４に１０秒間通電することにより、内輪７の軌道面７１を３２０℃に加熱した後、１０秒間放置した。これにより、内輪７に対する高周波焼戻しと矯正を行った。
【００４６】
なお、No. １〜１２と１５では、外径矯正型４２として窒化珪素（セラミックス）製のもの（矯正型Ａ）を使用した。No. １３では、外径矯正型４２として冷却・矯正部３の外径矯正型３４と同じ材質のもの（矯正型Ｂ）を使用した。
No. １４と１６では、焼戻し・矯正部４で内輪７の外側に誘導加熱コイル４４のみを配置した状態で、高周波（周波数５ｋＨｚ）を誘導加熱コイル４４に５秒間通電することにより内輪７の軌道面７１を１８０℃に加熱した後、１０秒間放置した。これにより、内輪７に対する高周波焼戻しを行った。
【００４７】
最後に、全てのサンプルについて同じ条件で酸化膜除去工程を行った。すなわち、ＳｉＣ粒子を４９〜１９６ｋＰａの圧縮空気で投射するショットブラスト処理を行うことで、内輪７の表面に形成された酸化膜を除去した。
各サンプルについて、内輪７の軌道面７１の表層部と芯部における残留オーステナイト量と、高周波焼入れ・矯正工程の前後と、高周波焼戻し・矯正工程の前後での内輪７の真円度の変化率を測定した。
【００４８】
残留オーステナイト量は、No. １〜１６の各２００個の内輪全てについて、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて、表面から深さ１５０μｍの位置と深さ１ｍｍの位置でＸ線回折パターンを測定し、各回折パターンのマルテンサイトα（２１１）面とオーステナイトγ（２２０）面の回折強度から算出した。そして、表面から深さ１５０μｍ位置での測定結果から得られた値を表層部の残留オーステナイト量とし、表面から深さ１ｍｍ位置での測定結果から得られた値を芯部の残留オーステナイト量とした。各値から、同じ処理をした各２００個の内輪の平均値を算出して、No. １〜１６の残留オーステナイト量とした。
【００４９】
内輪の真円度の変化率は、以下の方法で測定した。先ず、各矯正工程の直前直後で、No. １〜１６の各２００個の内輪全てについて、軌道面の溝底位置での直径を全周に渡って測定した。次に、各内輪について測定された直径の最小値と最大値の差（δ）を算出し、同じ処理をした各２００個のδの平均値を算出した。この平均値を、各矯正工程の直前の真円度Ｃｂ、直後の真円度をＣａとして(1) 式に導入して、真円度の変化率Ｃｈを算出した。
これらの結果と各サンプルの熱処理方法の違いを表１に示す。
【００５０】
【表１】
2014005526.tif 000003
【００５１】
この結果から、この発明の方法に含まれる方法を実施したNo. １〜１０では、内輪軌道面の表層部の残留オーステナイト量が２１〜４３体積％で、芯部の残留オーステナイト量が５〜１４体積％となっている。すなわち、「表層部の残留オーステナイト量が２０体積％以上４５体積％以下で、芯部の残留オーステナイト量が１５体積％以下」を満たしている。
【００５２】
これに対して、高周波焼入れ・矯正工程での加熱温度がこの発明の方法の範囲（浸炭窒化・冷却工程での加熱温度が８５０℃のため、８５０℃以上９５０℃未満）外である方法を実施したNo. １１と１２では、軌道面の表層部の残留オーステナイト量が１７体積％と４７体積％で、芯部の残留オーステナイト量が１９体積％と６体積％になっている。すなわち、「表層部の残留オーステナイト量が２０体積％以上４５体積％以下で、芯部の残留オーステナイト量が１５体積％以下」を満たしていない。
【００５３】
また、No. １３では、高周波焼戻し・矯正工程で使用した矯正型がセラミックス製でないため、高周波焼戻し・矯正工程の前後での内輪の真円度の変化率が−４０％と大きかった。No. １４では、高周波焼戻し時に矯正を行わなかったため、高周波焼戻し工程の前後での内輪の真円度の変化率が−３５％と大きかった。No. １５と１６では、高周波焼入れ時に矯正を行わなかったため、高周波焼入れ工程の前後での内輪の真円度の変化率が−１０％と大きかった。
【００５４】
したがって、No. １〜１０の内輪を有する転がり軸受は、No. １１および１２の内輪を有する転がり軸受と比較して、異物混入潤滑下での寿命が長く、寸法安定性にも優れたものとなる。また、No. １〜１０の内輪はNo. １３〜１６の内輪と比較して、熱処理後の真円度が高くなるため、高周波焼戻し・矯正工程後に追加の矯正工程を行う必要がなく、研削工程での研削量も少なくなるため、生産効率が向上する。
【符号の説明】
【００５５】
１  浸炭窒化・冷却室
２  誘導加熱部
２１  回転テーブル
２１ａ  回転軸
２２  誘導加熱コイル
２３  ピストン
２３ａ  押え板
２３ｂ  軸
３  冷却・矯正部
３１  回転テーブル
３１ａ  回転軸
３２  冷却ジャケット
３３  内部冷却装置
３４  外径矯正型
３５  ピストン
３５ａ  押え板
３５ｂ  軸
４  焼戻し・矯正部
４１  回転テーブル
４１ａ  回転軸
４２  外径矯正型
４４  誘導加熱コイル
４３  ピストン
４３ａ  押え板
４３ｂ  軸
５  酸化膜除去室
６  コンベヤ
７  内輪（軌道輪）
７１  軌道面
【図１】
2014005526.tif 000004
【図２】
2014005526.tif 000005
【図３】
2014005526.tif 000006
【図４】
2014005526.tif 000007