(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材をオーステナイト変態点以上に焼入加熱した後急冷し，
次いで，オーステナイト変態点未満の温度で焼戻加熱する鋼材の焼戻し方法であって，
上記焼戻加熱は，調質所望部分において，焼入れたままの部分と焼戻し部分とが交互に隣接して形成されるよう，焼入加熱された焼入れ部分に対して部分的に行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方法。
【請求項２】
請求項１において，上記焼入加熱は，鋼材の表層に溶融を伴う温度で行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方法。
【請求項３】
請求項１において，上記焼入加熱は，鋼材の表層に溶融を伴わない温度で行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記焼入加熱と焼戻加熱とは，鋼材における上記調質所望部分のみに対して行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において，上記オーステナイト変態点以上の温度への焼入加熱及び上記オーステナイト変態点未満の温度への焼戻加熱は，高密度エネルギーを用いて行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方法。
【請求項６】
請求項５において，上記高密度エネルギーは，高密度エネルギービームであり，該高密度エネルギービームを上記鋼材に照射することにより上記焼入加熱及び焼戻加熱を行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方法。
【請求項７】
請求項６において，上記高密度エネルギービームは，鋼材を上記オーステナイト変態点以上の温度に加熱する焼入加熱用ビームと，上記オーステナイト変態点未満の温度に加熱する焼戻加熱用ビームとを用いて，
まず焼入加熱用ビームにより鋼材を焼入加熱し，次いでマルテンサイト変態点以下の温度まで急冷された焼入れ部分に，上記焼戻加熱用ビームを断続的に照射することにより行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方法。
【請求項８】
請求項６又は７において，上記高密度エネルギービームは，１箇所のビーム発生源から発射されたビームを，複数箇所に分配して照射することを特徴とする鋼材の焼戻し方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において，上記急冷は１０3℃／分以上の速度で行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，鋼材の焼入れ・焼戻しを行う方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，鋼材の表面硬度を高くし，耐摩耗性や疲労強度等を向上させるために，いわゆる焼入れ処理が行われている。
かかる焼入れ処理は，鋼材をオーステナイト変態点以上の温度に加熱する焼入加熱を行い，次いで急冷することにより，オーステナイト相をマルテンサイト相に変態させる。このマルテンサイトは，非常に硬く，鋼材の硬度を高めるのに非常に効果的である。
【０００３】
一方，鋼材の表面層を急速に焼入れ処理する方法として，例えば，高密度エネルギービームを照射して鋼材の表面層を急激に加熱し，次いで急冷する方法が提案されている（特願平７−３４５１６０号）。そして，この提案においては，上記加熱を，鋼材の表層が溶融するほどの高いエネルギーを用いて行えば，非常に優れた焼入れ効果が得られることが示されている。
【０００４】
即ち，鋼材をその表層が溶融する温度以上の温度で加熱し，その後急冷することにより，表層の溶融部分だけでなく，その下層部分が比較的深い範囲でマルテンサイト化され，高硬度の焼入れ硬化層を比較的深く形成することができる。そのため，極めて優れた硬度向上効果が得られる。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記方法においては，次の問題がある。
即ち，上記鋼材の溶融温度以上に加熱後急冷して焼入れする方法（以下，適宜溶融焼入れという）によれば，優れた焼入れ効果が得られる一方，表層の溶融層の再凝固時に引張残留応力が発生する。
【０００６】
この引張残留応力は，焼入れ歪みを発生させる原因となるだけでなく，焼き割れや破損等を引き起こしやすく，有害である。
この対策として，焼入れした部分を再度オーステナイト変態点未満の温度に加熱して焼戻しする方法がある。これによれば，残留応力が十分に除去される。
【０００７】
しかしながら，上記焼戻しした部分は，残留応力が除去される一方，その硬度が低下して焼入れ効果が減少してしまう。また，低温による焼戻し方法も考えられるが，残留応力はほとんど除去されることなく，根本的な解決方法ではない。そのため，十分な表面硬度の向上が要求される鋼材においては，焼戻加熱を行うことが非常に問題となる。
【０００８】
一方，鋼材によっては，上記溶融焼入れほどの硬度向上効果が必要ない場合がある。この場合には，上記加熱を鋼材のオーステナイト変態点以上で溶融温度以下の温度で行いその後急冷する方法（以下，適宜非溶融焼入れという）に変更することが考えられる。
【０００９】
しかし，この非溶融焼入れの場合には，所望の硬度が得られ，かつ表層部分における引張残留応力は解消しても，逆に，オーステナイトからマルテンサイトへの変態による体積膨張によって，表層に圧縮応力が発生してしまう。これに対して，上記と同様に焼戻加熱を行うことは，圧縮残留応力の除去には効果的であるが，硬度向上効果の低下は回避できない。
【００１０】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，焼入れによる硬度向上効果を維持し，かつ，残留応力を制御することができる，鋼材の焼戻し方法を提供しようするものである。
【００１１】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，鋼材をオーステナイト変態点以上に焼入加熱した後急冷し，
次いで，オーステナイト変態点未満の温度で焼戻加熱する鋼材の焼戻し方法であって，
上記焼戻加熱は，調質所望部分において，焼入れたままの部分と焼戻し部分とが交互に隣接して形成されるよう，焼入加熱された焼入れ部分に対して部分的に行うことを特徴とする鋼材の焼戻し方法にある。
【００１２】
本発明において最も注目すべきことは，上記焼戻加熱は，上記焼入加熱した焼入れ部分に対して，部分的に行い，上記焼入れたままの部分と焼戻し部分とが互いに隣接して形成されるように行うことである。
尚，本発明における上記焼入れたままの部分とは，低温焼戻し等を行なった場合のような残留応力除去が不完全で実質的に焼入れたままの部分も含む。
【００１３】
本発明において対象とする鋼材としては，例えば，Ｓ５０Ｃ，Ｓ２３Ｃ，Ｓ１０Ｃ等の炭素鋼，ＳＮＣＭ，ＳＣＲ，ＳＣＭ等の合金鋼，ＳＫ，ＳＫＤ，ＳＫＨ，ＳＫＳ等の工具鋼がある。
【００１４】
上記焼入加熱は，上記のごとくオーステナイト変態点以上の温度で行う。即ち，焼入加熱は，後述する図４に示した鉄−炭素系平衡状態図における，Ａ３  線以上の温度で行う。これにより，鋼材がオーステナイトとなり，これを急冷することにより，オーステナイトがマルテンサイトに変態し，焼入れ硬化層となる。一方オーステナイト変態点以下の温度（上記Ａ３  線未満の温度）の場合には，加熱によってオーステナイトが得られないため，急冷によるマルテンサイト変態も得られない。
【００１５】
また，上記焼戻加熱は，上記のごとくオーステナイト変態点未満の温度で行う。即ち，これも後述する図４に示した鉄−炭素系平衡状態図において説明すると，上記Ａ３  線未満の温度で行う。一方，焼戻加熱を上記Ａ３  線以上の温度で行った場合には，焼入れ硬化効果が消滅してしまうという問題がある。
【００１６】
次に，本発明の作用につき説明する。
本発明の鋼材の焼戻し方法においては，上記焼戻加熱を，上記焼入れ部分に対して部分的に行い，上記焼入れたままの部分と焼戻し部分とを互いに隣接して形成する。
【００１７】
このとき，上記焼入れたままの部分は，残留応力が残存しているが，上記焼戻し部分は残留応力が十分に除去されている。そして，残留応力残存部と残留応力除去部とが，互いに隣接して存在している。そのため，全体でみれば，残留応力は大きく緩和され，従来の焼入れ歪み等の発生を防止することができる。
【００１８】
また，上記焼戻加熱した焼戻し部分は，焼入れたままの状態よりも硬度が低下している。しかしながら，本発明においては，この焼戻し部分に隣接させて焼入れたままの部分を配置している。そのため，全体を焼戻加熱した場合に比べて，平均的に高い硬度を維持することができる。
それ故，焼入れによる硬度向上効果を維持しつつ，残留応力の制御を行うことができる。
【００１９】
次に，請求項２の発明のように，上記焼入加熱は，鋼材の表層に溶融を伴う温度で行うことが好ましい。具体的には，焼入加熱は，後述する図４の鉄−炭素系平衡状態図において，例えば組成がＬ１  の場合には，鋼材の表層がＰ２  以上の温度になるように加熱することが好ましい。
【００２０】
これにより，その後の急冷によって表層の溶融部分だけでなく，その下層部分が比較的深い範囲でマルテンサイト化され，高い硬度の焼入れ硬化層を比較的深く形成することができる。そのため，極めて優れた硬度向上効果が得られる。
ただし，この場合には，上記焼入れたままの部分に残存する残留応力は，引張残留応力となる。凝固収縮現象のためである。
【００２１】
また，請求項３の発明のように，上記焼入加熱は，鋼材の表層に溶融を伴わない温度で行うこともできる。具体的には，焼入加熱は，後述する図４の鉄−炭素系平衡状態図において，例えば組成がＬ１  の場合には，鋼材の表層がＰ１  以上でＰ２  未満の温度になるように加熱することもできる。
【００２２】
この場合には，上記の鋼材表層の溶融を伴う加熱の場合に比べて焼入れ硬化層の形成が浅くなるが，それでも焼入れしないものに比べて十分な硬度向上効果が得られる。
ただし，この場合には，上記焼入れたままの部分に残存する残留応力は，圧縮残留応力となる。オーステナイトからマルテンサイトへの変態に伴う体積膨張のためである。
【００２３】
また，請求項４の発明のように，上記焼入加熱と焼戻加熱とは，鋼材における調質所望部分のみに対して行うことができる。ここでいう調質所望部分とは，鋼材の一部分であって焼入れにより硬化したい部分をいう。これにより，製品の特性等に応じて，必要部分にのみ焼入れ硬化部分を形成し，他の部分には例えば比較的軟らかく粘り強い性質の部分を残すことができる。
【００２４】
また，請求項５の発明のように，上記オーステナイト変態点以上の温度への焼入加熱及び上記オーステナイト変態点未満の温度への焼戻加熱は，高密度エネルギーを用いて行うことが好ましい。これにより，上記焼入加熱及び焼戻加熱をレスポンス良く，効率よく行うことができる。そのため，高い生産性と安定した品質が得られる。この高密度エネルギーを用いた方法は，上記調質所望部分のみを部分的に焼入れ処理したい場合に，特にその効果が大きい。
【００２５】
上記高密度エネルギーとしては，例えば電子ビーム，レーザビーム等の高密度エネルギービーム，また，ビームではないが高周波加熱などの高密度エネルギーがある。上記電子ビームは電子ビームガンに高電圧を印加することにより発生させる。また，レーザ光は，レーザ発振器に高電圧を印加することにより発生させる。
また，請求項６の発明のように，上記高密度エネルギーは，高密度エネルギービームであり，該高密度エネルギービームを上記鋼材に照射することにより上記焼入加熱及び焼戻加熱を行うことがより好ましい。
【００２６】
次に，請求項７の発明のように，上記高密度エネルギービームは，鋼材を上記オーステナイト変態点以上の温度に加熱する焼入加熱用ビームと，上記オーステナイト変態点未満の温度に加熱する焼戻加熱用ビームとを用いて，まず焼入加熱用ビームにより鋼材を焼入加熱し，次いでマルテンサイト変態点以下の温度まで急冷された焼入れ部分に，上記焼戻加熱用ビームを断続的に照射することにより行う方法がある。
【００２７】
この場合には，上記焼入加熱用ビームと焼戻加熱用ビームとを，鋼材に順次続けて照射するため，上記２つの熱処理（上記オーステナイト変態点以上への焼入加熱，及びオーステナイト変態点未満への焼戻加熱）を連続的に行うことができる。そのため，上記加熱→急冷→再加熱を，一層レスポンス良く行うことができる。尚，上記焼戻加熱用ビームを断続的に照射するとは，上記焼入れたままの部分に対応する部分には照射せず，焼戻し部分に対応する部分のみに照射する動作を繰り返し行うことを意味する。
【００２８】
なお，上記の急冷は，上記焼入加熱用ビームの照射と上記焼戻加熱用ビームの照射との間に若干の時間間隔を設けることによって達成できる。つまり，この時間間隔の間に，焼入加熱用ビームにより鋼材に与えられた熱が鋼材内及び鋼材外へ急速に伝達され，鋼材は急冷される。
上記時間間隔は，鋼材の焼入加熱部分がマルテンサイト変態点以下の温度に達するまでに必要な時間である。
【００２９】
次に，請求項８の発明のように，上記高密度エネルギービームは，１箇所のビーム発生源から発射されたビームを，複数箇所に分配して照射することができる。この場合には，１本の高密度エネルギービームを偏向制御装置等により複数に分割する。これにより，１本の高密度エネルギービームを，鋼材における所望する複数部分に，同時に分配照射することができ，照射設備を小型化することができる。
【００３０】
次に，請求項９の発明のように，上記急冷は１０3℃／分以上の速度で行うことが好ましい。上記１０3℃／分未満では，十分にマルテンサイト変態がおこらないおそれがある。なお，その上限は，速いほど好ましいが，鋼の熱伝導率により限定されるものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる鋼材の焼戻し方法につき，図１〜図５を用いて説明する。
本例の鋼材の焼戻し方法は，図２〜図４に示すごとく，被処理材としての鋼材２（図２）の調質所望部分２０をオーステナイト変態点以上（図４のＡ３  線以上）でかつ表層に溶融を伴う温度に焼入加熱した後急冷し，次いでオーステナイト変態点未満の温度（図４のＡ３  線未満）で焼戻加熱する焼戻し方法である。
【００３２】
なお，ここでは簡単の為，鉄−炭素２元系平衡状態図で説明するが，これらの変態温度は鋼の成分によって異なるばかりでなく，急速な加熱では変態温度は高温側へ，急速な冷却では変態温度は低温側へ移行することが知られており，具体的に鋼の変態温度の数値を図４に示すごとく限定するものではない。
【００３３】
そして，上記焼戻加熱は，図１に示すごとく，焼入れたままの部分Ｂと焼戻し部分Ａとが，互いに隣接して形成されるように，焼入加熱された焼入れ部分に対して部分的に行う。尚，本例の焼入れは，上記のごとく，焼入加熱を鋼材の表面に溶融を伴う温度で行うため，便宜上溶融焼入という。
【００３４】
即ち，図３（ａ）に示すごとく，上記調質所望部分２０における焼戻し部分Ａは，オーステナイト変態点Ｔ４  以上で溶融温度Ｔ５  以上の温度３１に加熱し，次いでマルテンサイト変態点Ｔ３  未満の温度３４に急冷し，その後，再びオーステナイト変態点Ｔ４  未満の温度３３に加熱するというヒートパターンにより熱処理される。
【００３５】
一方，図３（ｂ）に示すごとく，上記調質所望部分２０における溶融焼入れしたままの部分Ｂは，オーステナイト変態点Ｔ４  以上かつ溶融温度Ｔ５  以上の温度３１に加熱され，次いでマルテンサイト変態点Ｔ３  未満の温度３４に急冷されたままというヒートパターンにより熱処理される。
【００３６】
また，本例における焼入加熱及び焼戻加熱は，図２に示すごとく，鋼材２の調質所望部分２０に高密度エネルギービーム１１，１２を照射することにより行っている。つまり，図２（ａ）（ｂ）に示すごとく，高密度エネルギービーム発生源１より高密度エネルギービーム１０を発射し，これを焼入加熱の場合には出力の高い焼入加熱用ビーム１１とし，焼戻加熱の場合には出力の低い焼戻加熱用ビーム１２に切り換える。
【００３７】
上記高密度エネルギービーム１１，１２の照射は，まず上記焼入加熱用ビーム１１を，鋼材２の調質所望部分２０全体に対して予め照射し，次いで，調質所望部分２０の焼戻し部分Ａのみに焼戻加熱用ビーム１２を照射する手順で行う。
具体的には，図２に示すごとく，鋼材２を同図の矢印方向へ移動させながら，調質所望部分２０に対してまず上記焼入加熱用ビーム１１を照射する。
【００３８】
焼入加熱用ビーム１１を照射した部分２１は，その照射が完了した時点から急速に自己放冷され，上記焼戻加熱を開始するまでに十分に急冷される。
次いで，焼入加熱完了後，上記高密度エネルギービームを焼戻加熱用ビーム１２に切り換え，更にこれをオン・オフしながら，移動する調質所望部分２０に照射する。焼戻加熱用ビーム１２を照射した部分２２は，焼戻し部分Ａとなる。したがって，焼戻加熱用ビーム１２を照射しなかった部分は，溶融焼入れしたままの部分Ｂとなる。
【００３９】
上記のごとく，本例においては，図１に示すように，溶融焼入れしたままの部分Ｂと焼戻し部分Ａとが互いに隣接して交互に形成される。そのため，図５に示すごとく，溶融焼入れのままの部分Ｂは引張残留応力状態８１（図５（ａ）），一方焼戻し部分Ａは残留応力がない状態８２（図５（ｂ））となり，連続的にみれば，これらが交互に存在してサインカーブ状８３（図５（ｃ））になっている。
【００４０】
即ち，鋼材２の調質所望部分２０は，全体的にみれば，焼入れたままの状態に比べて格段に残留応力が緩和された状態となる。
それ故，溶融焼入れ処理後の残留応力に起因する歪みの発生や置き割れ等の不具合を十分に防止することができる。
【００４１】
また，図１に示すごとく，焼戻し部分Ａは，比較的硬度が低い状態になる。しかしながら，本例においては，上記のごとく焼戻し部分Ａに交互に隣接するように溶融焼入れしたままの部分Ｂを配置している。この溶融焼入れしたままの部分Ｂは，極めて高い硬度を有する。そのため，調質所望部分２０全体の硬度は，十分に高い硬度に維持される。
したがって，本例においては，焼入れによる硬度向上効果を維持しながら，残留応力の制御を行うことができる。
【００４２】
実施形態例２
本例は，図６に示すごとく，実施形態例１における上記焼入加熱及び焼戻加熱の一連の処理を，複数列に順次位置をずらしながら実施した。即ち，鋼材２の調質所望部分２０には，縦横に焼戻し部分Ａと溶融焼入れしたままの部分Ｂとが交互に市松模様状に配置した。
【００４３】
この場合には，比較的広い調質所望部分２０を処理する場合に，上記のごとく性質の異なる部分Ａ，Ｂが縦横にバランス良く配置され，上記実施形態例１の効果がさらに向上する。
【００４４】
実施形態例３
本例は，実施形態例１において，焼入加熱は，鋼材の表層に溶融を伴わない温度で行った。そして，その後急冷し，いわば非溶融焼入れを行った。具体的には，前述した図３（ａ）（ｂ）に示すごとく，焼戻し部分Ａ，焼入れたままの部分Ｂ共に，最初の焼入加熱の温度をオーステナイト変態点Ｔ４  以上で溶融温度Ｔ５  未満の温度３２とした。その他は，実施形態例１と同様である。
【００４５】
本例においては，図７（ａ）に示すように焼戻しした部分Ａと非溶融焼入れしたままの部分Ｂとが，交互に隣接して形成された。その結果，図８に示すごとく，非溶融焼入れしたままの部分Ｂは圧縮残留応力状態８４（図８（ａ）），一方焼戻し部分Ａは残留応力がない状態８５（図８（ｂ））となり，連続的にみれば，これらが交互に存在してサインカーブ状８６（図８（ｃ））になった。
【００４６】
即ち，鋼材２の調質所望部分２０は，全体的にみれば，焼入れたままの状態に比べて格段に残留応力が緩和された状態となる。
それ故，非溶融焼入れ処理後の圧縮残留応力に起因する歪みの発生や置き割れ等の不具合を十分に防止することができる。
【００４７】
また，図７（ｃ）に示すごとく，焼戻し部分Ａは，比較的硬度が低い状態になる。しかしながら，本例においては，上記のごとく焼戻し部分Ａに交互に隣接するように非溶融焼入れしたままの部分Ｂを配置している。この非溶融焼入れしたままの部分Ｂは，前記溶融焼入れの場合よりは硬度が低いが，上記焼戻し部分Ａよりも十分に高い硬度を有する。そのため，調質所望部分２０全体の硬度は，高い硬度に維持される。
したがって，本例においては，非溶融焼入れによる硬度向上効果を維持しながら，残留応力の制御を行うことができる。
【００４８】
尚，本例においても，図９に示すごとく，上記一連の処理を幅方向の位置をずらしながら繰り返し，焼戻し部分Ａと非溶融焼入れしたままの部分Ｂとを縦横に交互に市松模様状に配置した場合には，さらに効果的となる。
【００４９】
実施形態例４
本例は，図１０〜図１２に示すごとく，上記実施形態例１に示した鋼材の焼戻し方法において，鋼材２を回転させながら，該鋼材２におけるリング状の調質所望部分２０（図１１，図１２）に対して，まず焼入加熱用ビーム１１を照射し（図１１），次いで焼戻加熱用ビーム１２を照射する（図１２），熱処理装置及び方法を示すものである。
【００５０】
本例における，被処理材としての鋼材２は，トルクコンバータ用部品のロックアップクラッチピストンである。このピストンは皿状をなしている（図１０，図１３参照）。そして，その一部分にリング状の焼入れ調質を施す（図１１，図１２）。
上記熱処理装置は，図１０に示すごとく，鋼材２を入れる加工室１９と，該加工室１９内に上記高密度エネルギービーム１０を照射するビーム発生源１と，該ビーム発生源１からの高密度エネルギービーム１０を，焼入加熱用ビームと焼戻加熱用ビームとに切り換える偏向コイル１１１，１１２とを有する。
【００５１】
また，加工室１９内を減圧する真空排気装置１６と，上記偏向コイル１１１，１１２における高密度エネルギービームの高速偏向制御装置１１０とを有する。上記偏向コイル１１１，１１２に流す電流の周波数及び波形を変えることにより，高密度エネルギービーム１０の出力を任意に変更し，焼入加熱用ビームと焼戻加熱用ビームとに切り換えることができる。また，上記加工室１９の下部には，上記鋼材２の載置台１５を回転させるための回転モータ１５０を有する。
これらの装置は，総合制御装置１７によりコントロールされる。
【００５２】
そして，上記熱処理装置により，鋼材の焼入れを実施するに当たっては，まず上記回転モータ１５０を駆動させて，上記鋼材２を図１１，図１２の矢印方向に約８ｍ／分の速度で回転させておく。また，真空排気装置１６により，加工室１９内を真空状態にする。
【００５３】
そして，図１１に示すごとく，鋼材２の調質所望部分２０に対してまず出力３．５ＫＷの高密度エネルギービームを焼入加熱用ビーム１１として照射しながら鋼材２を１回転させる。焼入加熱用ビーム１１を照射した部分は，照射完了後，自己放冷により即座に急冷される。次いで，高密度エネルギービームの出力を下げて１．５ＫＷとした焼戻加熱用ビーム１２を断続的に照射する。即ち，焼入れのままの部分Ｂには照射せずに鋼材２を空回りさせ，焼戻し部分Ａのみに照射する。
【００５４】
このように，鋼材２が２回転した時点で，リング状の焼入れ処理及び焼戻し処理が完了する。即ち，本例においては，短時間で確実に，溶融焼入れしたままの部分Ｂと焼戻し部分Ａとを互いに隣接して鋼材２に形成することができる。
したがって，本例においては，確実かつ迅速に処理できると共に，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【００５５】
実施形態例５
本例は，実施形態例１及び４に示した鋼材の焼入れ方法及び装置を用いた具体例である。
即ち，本例における被処理品としての鋼材は，図１３に示すごとく，トルクコンバータに用いるロックアップクラッチピストン４１である。
【００５６】
このロックアップクラッチピストン４１は，トルクコンバータにおいて，伝達トルクの変動を吸収するためのダンパ装置に部分的にかしめ固定されるものである。なお，同図の符号４３は取付用穴である。
そして，上記ダンパ装置は，図１３に示すごとく，タービンライナと一体に回転させられるドリブンプレート５１及びスプリング５２，５３等からなる。
【００５７】
ここで，図１３に示すごとくスプリング５２はロックアップクラッチピストン４１の円周方向における８箇所に配設された第１ステージ用のものであり，またスプリング５３はロックアップクラッチピストン４１の円周方向における４箇所に配設された第２ステージ用のものであって，このスプリング５３はスプリング５２内に一つ置きに配設される。なお，前記スプリング５３はスプリング５２より径が小さく，かつ短く設定され，スプリング５２の捩れ角が設定値になって伝達トルクが屈曲点トルクに到達した後に撓み始める。
【００５８】
従って，フロントカバーから摩擦材を介して伝達された回転は前記ダンパ装置を介してタービンハブに伝達されるが，この際，スプリング５２，５３が収縮して回転伝達時における伝達トルクの変動を吸収する。また，“エンジンの出力トルクの急激な変動”が図示しない変速装置に伝達されることによって起きる振動，騒音等を防止する役目を担っている。
【００５９】
ところで，前記ロックアップクラッチピストン４１の正駆動時（ロックアップクラッチ装置が係合状態に置かれてロックアップクラッチピストン４１が図１３における反時計回り方向に回転する時）及び逆駆動時（エンジンブレーキ時等でロックアップクラッチピストン４１が図１３における時計回り方向に回転する時）には前記スプリング５２が圧縮されるので，このスプリング５２がロックアップクラッチピストン４１の平板部４１１と繰り返し摺動しがちとなる。
【００６０】
そのため，ロックアップクラッチピストン４１の平板部４１１にはスプリング５２との摺動による摩擦が生じるという問題がある。
そして，ロックアップクラッチピストン４１は上記スプリング５２と接触するドーナツ状のスプリング受け４０の部分（図１３のハッチング部分）を有している。
【００６１】
このロックアップクラッチピストンのスプリング受け４０は，耐摩耗性等が要求される。そのため，そのスプリング受け部分（厚み３ｍｍ）に，部分的に表面硬化処理を施す必要がある。
上記部品の材質は，Ｓ２３Ｃである。
【００６２】
また，焼入れ，焼戻し処理を行うに当たっては，上記焼入加熱，焼戻加熱には実施形態例１，４に示した高密度エネルギービームとしての電子ビームを用いた。
上記電子ビーム発生装置は，最大５ＫＷの出力を有し，焼入加熱用ビームとしての３．５ＫＷの電子ビームと焼戻加熱用ビームとしての１．５ＫＷの電子ビームとを切り換えて発射することができる。
【００６３】
そして，上記部品は，１０ｒｐｍにて約８ｍ／分の送り速度で回転させ，その半径１２７ｍｍの位置に実施形態例４に示すごとく，焼入加熱用ビーム１１を１回転分照射し，次いで焼戻加熱用ビーム１２に切り換えてこれをオン・オフしながら断続的に照射した。
【００６４】
上記焼入加熱用ビーム１１及び焼戻加熱用ビーム１２は，図１４に示すごとく，ともにその偏向軌跡はＸ方向５ｍｍ，Ｙ方向１０ｍｍである。そして，部品の回転によって，電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移動する。
なお，上記焼入加熱された部分は，加熱直後に鋼材２の自己放冷により十分に急冷され，焼入れられる。
【００６５】
上記のごとき処理した結果，鋼材２の調質所望部分２０には，焼入れたままの部分Ｂと焼戻し部分Ａとが交互に隣接して形成された。
その結果，上記部品は，上記のスプリング受け部分がリング状に平均的に十分に硬度が高い部分が形成された。一方，残留応力は，従来に比べて平均的に十分に緩和されていた。
【００６６】
実施形態例６
本例は，図１５，図１６に示すごとく，実施形態例４に示した熱処理装置を用いて，１箇所のビーム発生源から発射された高密度エネルギービームを偏向コイル１１１，１１２（図１０）を用いて２つのビームに分配し，これらをそれぞれ上記焼入加熱用ビーム１１及び焼戻加熱用ビーム１２として用いた。
【００６７】
即ち，図１５，図１６に示すごとく，鋼材２を矢印方向に回転させながら，上記焼入加熱用ビーム１１と焼戻加熱用ビーム１２とを一定間隔を開けて順次照射する。また，上記焼戻加熱用ビーム１２は，オン・オフを繰り返して，焼戻し部分Ａのみに照射する。
その他は，実施形態例１，４，５と同様である。
【００６８】
この場合には，上記一連の熱処理を，鋼材２の１回転で行うことができる。そのため，上記実施形態例に比べてさらに短時間で処理を終えることができ，非常に効率的である。
【００６９】
実施形態例７
本例は，実施形態例６における２つの電子ビームを照射する場合の，電子ビームの照射軌跡の１例を図１７に示す。
本例では，電子ビームは，２つの円偏向軌跡Ｃ１  ，Ｃ２  に従って照射される。この場合，各円偏向軌跡Ｃ１  ，Ｃ２  によってそれぞれ被熱処理領域２５，２６に電子ビームが照射され，その間中，被熱処理部材はその中心軸回りに回転させられる。従って，被熱処理領域２５．２６における電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移動する。
【００７０】
なお，各円偏向軌跡Ｃ１  ，Ｃ２  は，ｘ軸方向及びｙ軸方向において正弦波の偏向波形を発生させ，その偏向の組合せによって形成される。また，各円偏向軌跡Ｃ１  ，Ｃ２  を切り換え，隣接する被熱処理領域２５，２６において交互に電子ビームを照射するために，図１８のような偏向波形ｗ１  が発生させられ，該偏向波形ｗ１  と前記ｙ軸方向における偏向波形とが重ねられる。
【００７１】
従って，電圧ＶＥ  が正の値を採る時間ｔ１  の間に被熱処理領域２５に電子ビームが照射され，電圧ＶＥ  が負の値を採る時間ｔ２  の間に被熱処理領域２６に電子ビームが照射される。
また，前記偏向波形ｗ１  の時間ｔ１  ，ｔ２  の長さを調整することにより，各被熱処理領域２５，２６への照射エネルギーを調整することができる。
【００７２】
実施形態例８
本例は，図１９に示すごとく，被熱処理領域２７，２８へ電子ビームを照射する場合の別例を示している。
この場合には，二つの面偏向軌跡Ｃ３  ，Ｃ４  によって電子ビームが照射される。つまり，各面偏向軌跡Ｃ３  ，Ｃ４  によってそれぞれ被熱処理領域２７，２８に電子ビームが照射され，その間中，被処理部材はその中心軸回りに回転させられる。従って，この場合も被熱処理領域２７，２８における電子ビームの軌跡は矢印Ｈ方向に移動する。
【００７３】
なお，各面偏向軌跡Ｃ３  ，Ｃ４  はｘ軸方向及びｙ軸方向において三角波の偏向電圧を発生させることによって形成される。また，各面偏向軌跡Ｃ３  ，Ｃ４  を切り換え，被熱処理領域２７，２８において電子ビームを照射するために，図２０に示すような偏向波形ｗ１  と前記ｘ軸方向及びｙ軸方向における三角波とが重ねられる。
勿論，円偏向と面偏向とを組み合わせたり，線，楕円等の軌跡をたどるように電子ビームを偏向させることもできる。その他は，実施形態例６と同様である。
【００７４】
ところで，上記実施形態例ではトルクコンバータのロックアップクラッチピストンを処理する例を説明したが，その外，例えば多板摩擦係合装置におけるプレート摺動部，部材同士又はスナップリング等による結合部，オイルポンププレート，シールリング等，表層部を全部又は部分的に残留応力を制御しつつ硬化させる必要がある鋼部材であれば，いずれのものであっても本発明を適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば，焼入れによる硬度向上効果を維持し，かつ，残留応力を制御することができる，鋼材の焼戻し方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１における，（ａ）熱処理パターン，（ｂ）残留応力パターン，（ｃ）硬度パターン，を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，高密度エネルギービームの照射状態を示す，（ａ）側面図，（ｂ）平面図。
【図３】実施形態例１における，（ａ）焼戻し部分，（ｂ）溶融焼入れしたままの部分，のヒートパターンを示す説明図。
【図４】鉄−炭素系平衡状態図を示す説明図。
【図５】実施形態例１における，（ａ）溶融焼入れしたままの部分，（ｂ）焼戻し部分，（ｃ）全体，の残留応力状態を示す説明図。
【図６】実施形態例２における，熱処理パターンを示す説明図。
【図７】実施形態例３における，（ａ）熱処理パターン，（ｂ）残留応力パターン，（ｃ）硬度パターン，を示す説明図。
【図８】実施形態例３における，（ａ）非溶融焼入れしたままの部分，（ｂ）焼戻し部分，（ｃ）全体，の残留応力状態を示す説明図。
【図９】実施形態例３における，他の熱処理パターンを示す説明図。
【図１０】実施形態例４における，熱処理装置の説明図。
【図１１】実施形態例４における，焼入加熱用ビームの照射状態を示す説明図。
【図１２】実施形態例４における，焼戻加熱用ビームの照射状態を示す説明図。
【図１３】実施形態例５における，ロックアップクラッチピストンの説明図。
【図１４】実施形態例５における，電子ビームの照射部の軌跡の一例を示す説明図。
【図１５】実施形態例６における，高密度エネルギービームの照射状態を示す，（ａ）側面図，（ｂ）平面図。
【図１６】実施形態例６における，高密度エネルギービームの照射状態を示す説明図。
【図１７】実施形態例７における，電子ビームの照射部の軌跡の一例を示す説明図。
【図１８】実施形態例７における，電子ビーム照射の偏向波形例を示す説明図。
【図１９】実施形態例７における，電子ビームの照射部の軌跡の他の例を示す説明図。
【図２０】実施形態例７における，電子ビーム照射の偏向波形例を示す説明図。
【符号の説明】
１．．．高密度エネルギービームの発生源，
１０．．．高密度エネルギービーム，
１１．．．焼入加熱用ビーム，
１２．．．焼戻加熱用ビーム，
２．．．鋼材，
２０．．．調質所望部分，
Ａ．．．焼戻し部分，
Ｂ．．．焼入れたままの部分（溶融焼入れ又は非溶融焼入れたままの部分），
【図１】
0003542229.tif 000002
【図２】
0003542229.tif 000003
【図３】
0003542229.tif 000004
【図４】
0003542229.tif 000005
【図５】
0003542229.tif 000006
【図６】
0003542229.tif 000007
【図７】
0003542229.tif 000008
【図８】
0003542229.tif 000009
【図９】
0003542229.tif 000010
【図１０】
0003542229.tif 000011
【図１１】
0003542229.tif 000012
【図１２】
0003542229.tif 000013
【図１３】
0003542229.tif 000014
【図１４】
0003542229.tif 000015
【図１５】
0003542229.tif 000016
【図１６】
0003542229.tif 000017
【図１７】
0003542229.tif 000018
【図１８】
0003542229.tif 000019
【図１９】
0003542229.tif 000020
【図２０】
0003542229.tif 000021