(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアゾーン（２）と、コアゾーン（２）を包囲する、浸炭窒化された端縁ゾーン（３）を有し、
工作物（１）が、０．８重量％と１．２重量％の間の炭素含有量を有するコアゾーンまで硬化する鋼から形成されており、かつ
コアゾーン（２）が、ベイナイト組織を主成分として有している転がり負荷用に形成された工作物（１）において、
端縁ゾーン（３）が、マルテンサイトとベイナイトとから成る混合組織を主成分としており、かつ端縁ゾーン内のマルテンサイトの体積割合が、少なくとも２０体積％であると共に、
工作物（１）が、転がり軸受構成部品として形成され、
前記端縁ゾーン（３）が、コアゾーン（２）の残留オーステナイトよりも５体積％から４０体積％だけ高い、残留オーステナイト含有量を有していることを特徴とする、転がり負荷用に形成された工作物。
【請求項２】
前記端縁ゾーン（３）が、マルテンサイトとベイナイトからなる混合組織を有していることを特徴とする請求項１に記載の工作物。
【請求項３】
前記コアゾーンまで硬化する鋼が、DIN１００Ｃｒ６(JIS G 4805 SUJ2)であることを特徴とする請求項１または２に記載の工作物。
【請求項４】
前記コアゾーン（２）が、炭化物および／または残留オーステナイトを含んでいることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項５】
前記コアゾーン（２）が、最大で１０体積％の残留オーステナイト含有量を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項６】
前記コアゾーン（２）が、最大で３体積％の残留オーステナイト含有量を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項７】
前記端縁ゾーン（３）が、炭化物および／または残留オーステナイトおよび／またはベイナイトおよび／または窒化物を含んでいることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項８】
前記端縁ゾーン（３）が、１０体積％の残留オーステナイト含有量を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項９】
前記端縁ゾーン（３）が、少なくとも０．１重量％と最大で０．８重量％の窒素含有量を有していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項１０】
前記端縁ゾーン（３）が、工作物（１）の表面に隣接していることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項１１】
前記端縁ゾーン（３）が、１００μｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項１２】
前記端縁ゾーン（３）が、最大で８００μｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項１３】
前記端縁ゾーン（３）が、最大で６００μｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項１４】
前記コアゾーン（２）が、端縁ゾーン（３）よりも大きい体積を有していることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項１５】
前記端縁ゾーン（３）が、−６００ＭＰａと−１００ＭＰａの間の圧縮残留応力を有していることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項１６】
前記端縁ゾーン（３）が、５０ＨＶｌだけコアゾーン（２）の硬度以上の硬度を有していることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項１７】
工作物が、少なくとも６０ＨＲＣの表面硬度を有していることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項１８】
前記端縁ゾーン（３）が、炭化物を持たない、第１の層を有していることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項１９】
前記第１の層が、工作物表面に隣接していることを特徴とする請求項１８に記載の工作物。
【請求項２０】
前記第１の層が、最大で２５０μｍの厚みを有していることを特徴とする請求項１８または１９に記載の工作物。
【請求項２１】
前記端縁ゾーン（３）が、炭化物を含む、第２の層を有していることを特徴とする請求項１８から２０のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項２２】
前記第２の層が、第１の層とコアゾーン（２）の間に配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の工作物。
【請求項２３】
コアゾーンまで硬化する鋼からなる、転がり負荷を受ける転がり軸受構成部品である工作物（１）を熱処理する方法であって、
−工作物（１）の端縁ゾーン（３）が、浸炭窒化され、
−工作物（１）の、端縁ゾーン（３）に包囲されているコアゾーン（２）内で、オーステナイト化後に工作物（１）を第１のタイムインターバルの間第１の温度領域内に保管することによって、ベイナイトを主成分として含む組織への遷移が実施される、前記工作物を熱処理する方法において、
第１のタイムインターバル後に、工作物（１）の端縁ゾーン（３）内で、工作物（１）が第１の温度領域内の温度から第２の温度領域内の温度へ、合金化に依存するクリティカルな冷却速度を上回るように、急速に冷却されることによって、少なくとも２０体積％のマルテンサイトの体積割合を有する組織への遷移が実施されると共に、
０．８重量％と１．２重量％の間の炭素含有量を有する、コアゾーンまで硬化する鋼が使用されると共に、
前記端縁ゾーン（３）が、マルテンサイトとベイナイトとから成る混合組織を主成分としており、かつコアゾーン（２）の残留オーステナイトよりも５体積％から４０体積％だけ高い、残留オーステナイト含有量を有していることを特徴とする工作物を熱処理する方法。
【請求項２４】
工作物（１）が、第２のタイムインターバルの間、第２の温度領域の内部に保管されることを特徴とする請求項２３に記載の工作物を熱処理する方法。
【請求項２５】
工作物（１）が、第３の温度領域の内部の温度へ加熱されて、第３のタイムインターバルの内部で、第３の温度領域の内部の温度で焼鈍されることを特徴とする請求項２４に記載の工作物を熱処理する方法。
【請求項２６】
浸炭窒化が、８４０℃と８９０℃の間の温度で実施されることを特徴とする請求項２３から２５のいずれか１項に記載の工作物を熱処理する方法。
【請求項２７】
浸炭窒化が、１から２０体積％の間のアンモニアを含む雰囲気内で実施されることを特徴とする請求項２３から２６のいずれか１項に記載の工作物を熱処理する方法。
【請求項２８】
第１の温度領域が、２１０℃と２６０℃の間に延びていることを特徴とする請求項２３から２７のいずれか１項に記載の工作物を熱処理する方法。
【請求項２９】
第２の温度領域が、最大で１２０℃まで延びていることを特徴とする請求項２３から２８のいずれか１項に記載の工作物。
【請求項３０】
第２の温度領域が、最大で１０℃の温度まで延びていることを特徴とする請求項２９に記載の工作物を熱処理する方法。
【請求項３１】
第２の温度領域が、最大で−５０℃の温度まで延びていることを特徴とする請求項３０に記載の工作物を熱処理する方法。
【請求項３２】
第３の温度領域が、１５０℃と３３０℃の間に延びていることを特徴とする請求項２５から３１のいずれか１項に記載の工作物を熱処理する方法。
【請求項３３】
第１のタイムインターバルが、３時間と５時間の間にあることを特徴とする請求項２３から３２のいずれか１項に記載の工作物を熱処理する方法。
【請求項３４】
前記第２のタイムインターバルが、工作物横断面にわたって均一な温度分布が生じるように、調節されることを特徴とする請求項２４または２５に記載の工作物を熱処理する方法。
【請求項３５】
第３のタイムインターバルが、１時間と４時間の間にあることを特徴とする請求項２５に記載の工作物を熱処理する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり負荷用に形成された、コアゾーンまで硬化する鋼からなる工作物に関する。さらに、本発明は、この種の工作物を熱処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼からなる工作物を熱処理する方法は、多様な形態で知られている。熱処理は、特に、工作物の硬度を増大させるために用いられる。その場合に、熱処理の種類が、工作物の特性に大きい影響を有するので、鋼の適切な組成の選択の他に、熱処理方法の適切な選択も、工作物の寿命にとって極めて重要である。これは、高い品質要請を満たさなければならず、かつ長い使用時間にわたって高い負荷にさらされる工作物については、特に言えることである。この種の工作物において、品質が、熱処理の詳細に極めて敏感に依存することがある。
【０００３】
従来技術（たとえば、特許文献１を参照）から、コアゾーンまで硬化する鋼からなる転がり軸受コンポーネントのための熱処理方法が知られており、同方法においては、まず、８６０℃から９３０℃において浸炭窒化が実施される。その後、８３０℃から８６０℃におけるオーステナイト化とそれに続く１９０℃から２３０℃への急冷が行われる。そして、１９０℃と２３０℃の間で恒温遷移が実施されて、その後室温に冷却される。このようにして、構成部品の組織遷移がコアゾーンにおけるのと端縁層におけるのとでは異なるように推移し、それによってコアゾーンにおいては５体積％より少ない残留オーステナイト含有量が、端縁層においては１０体積％より多い残留オーステナイト含有量が得られるように、しようとしている。
【０００４】
他の従来技術（たとえば、特許文献２を参照）からは、鋼または鋳鉄からなる工作物を熱処理する方法が知られており、同方法においては、オーステナイト化の後に、たとえばマルテンサイト開始点までの迅速な急冷が行われる。次に、構成部品は、組織がベイナイトに所望に部分遷移するまで、ベイナイト遷移温度に維持される。その後、室温への急速な冷却、室温における短い維持および短時間焼鈍が行われる。
【特許文献１】独国特許公報ＤＥ１０１６１７２１Ｂ４
【特許文献２】独国特許公報ＤＥ１９８４９６８１Ｃ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、鋼からなる転がり負荷を受ける工作物を、高い耐磨耗性、硬度、粘性および寸法安定性を有するように、形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴の組合せを有する工作物によって解決される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に基づく工作物は、転がり負荷のために形成されており、コアゾーンと、コアゾーンを包囲する、浸炭窒化された端縁ゾーンとを有している。工作物は、コアゾーンまで硬化する鋼から形成されている。工作物のコアゾーンは、ベイナイト組織を有している。工作物は、その端縁ゾーンが主成分としてマルテンサイトとベイナイトからなる混合組織を有し、端縁ゾーン内のマルテンサイトの体積割合が、少なくとも２０体積％であることを、特徴としている。
【０００８】
本発明に基づく工作物において、ベイナイト組織とマルテンサイト組織の利点が、効果的に組み合わされている。結果として、コアゾーン内のベイナイト組織は、高い粘性と寸法安定性を有している。端縁ゾーン内のマルテンサイトとベイナイトからなる混合組織は、高い硬度と耐磨耗性をもたらす。この組合せによって、極めて堅牢で磨耗強い工作物が得られ、その工作物は、潤滑が乏しい場合、あるいは、汚れの作用などのような、他の好ましくない環境条件においても、通常、すぐには損傷を受けない。
【０００９】
好ましくは、端縁ゾーンは、主成分としてマルテンサイトとベイナイトからなる混合組織を有している。
【００１０】
工作物は、特に、転がり軸受構成部品として形成することができる。コアゾーンまで硬化する鋼は、特にＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ６８３−１７に基づく、コアゾーンまで硬化する転がり軸受鋼である。特に、種類１００Ｃｒ６の鋼または高合金の誘導体が、効果的である。
【００１１】
工作物のコアゾーンは、ベイナイトの他に、炭化物および／または残留オーステナイトを含むことができる。従って、コアゾーンが、最大１０体積％、特に最大３体積％の残留オーステナイト含有量を有していると、寸法安定性に関して効果的である。
【００１２】
工作物の端縁ゾーンは、マルテンサイトの他に、炭化物および／または残留オーステナイトおよび／またはベイナイトおよび／または窒化物を含むことができる。特に、端縁ゾーンは、コアゾーンの残留オーステナイト含有量よりも、５体積％から４０体積％だけ高い、残留オーステナイト含有量を有することができる。好ましくは端縁ゾーンは、少なくとも１０体積％の残留オーステナイト含有量を有する。さらに、端縁ゾーンは、少なくとも０．１重量％かつ最大で０．８重量％の窒素含有量を有することができる。
【００１３】
端縁ゾーンは、工作物の表面に隣接することができる。さらに、端縁ゾーンは、少なくとも１００μｍの厚みを有することができる。さらに、端縁ゾーンは、最大で８００μｍ、好ましくは最大で６００μｍの厚みを有することができる。このように寸法決めされた端縁ゾーンは、良好な耐磨耗性を提供し、その場合に同時に、万一工作物の寸法安定性への作用があった場合に、それが限界内に抑えられる。同様に、工作物の寸法安定性に関して、コアゾーンが端縁ゾーンよりも大きい体積を有していると、効果的である。
【００１４】
工作物の端縁ゾーンは、−６００ＭＰａと−１００ＭＰａの間の圧縮残留応力を有することができる。これが、工作物の堅牢性にポジティブに作用する。さらに、端縁ゾーンが、少なくとも５０ＨＶＩだけコアゾーンの硬度の上にある硬度を有していると、効果的である。それぞれ端縁ゾーンとの転がり接触が形成され、コアゾーンとの転がり接触は形成されないので、磨耗挙動は第１に、端縁ゾーンの特性に依存する。高い硬度は、通常、磨耗挙動にポジティブに作用する。これは特に、転がり接触の領域内に異物粒子が存在する可能性がある駆動条件の下で、言えることである。もちろん、極めて高い硬度は、ネガティブな特性も伴うことが多い。たとえば、あまりにも高い粘性は、達成されない。従って、極めて高い硬度を端縁ゾーンにだけ局所的に設け、コアゾーン内にはより低い硬度を設けることが、有意義である。工作物は、好ましくは、少なくとも６０ＨＲＣの表面硬度を有している。
【００１５】
工作物の端縁ゾーンは、炭化物を持たない、第１の層を有することができる。第１の層は、工作物表面に隣接することができる。さらに、第１の層は、最大で２５０μｍの厚みを有することができる。さらに、工作物の端縁ゾーンは、炭化物を含む、第２の層を有することができる。第２の層は、第１の層とコアゾーンとの間に配置することができる。
【００１６】
コアゾーンまで硬化する鋼からなる、転がり負荷を受ける工作物を熱処理するための、本発明に基づく方法において、工作物の端縁ゾーンは、浸炭窒化される。さらに、工作物の、端縁ゾーンによって包囲されるコアゾーン内で、工作物を第１のタイムインターバルの間第１の温度領域の内部に保管することによって、主成分としてベイナイトを含む組織への遷移が実施される。本発明に基づく方法の特殊性は、第１のタイムインターバル後に、工作物の端縁ゾーン内で、工作物が第１の温度領域内の温度から第２の温度領域内の温度へ、合金化に依存するクリティカルな冷却速度を上回るように冷却されることにより、少なくとも２０体積％のマルテンサイトの体積割合を有する組織への遷移が実施されることにある。
【００１７】
工作物は、第２のタイムインターバルの間、第２の温度領域の内部で保管することができる。さらに、工作物は、第３の温度領域の内部の温度に加熱し、第３のタイムインターバルの内部で、第３の温度領域の内部にある温度で焼鈍することができる。それが、組織の所定の安定化をもたらす。
【００１８】
浸炭窒化は、８４０℃と８９０℃の間の温度において実施することができる。好ましくは浸炭窒化は、１と２０体積％の間のアンモニアを含み、かつ０．８と１．２の間のＣレベルを有する、雰囲気内で実施される。
【００１９】
第１の温度領域は、２１０℃と２６０℃の間に延びることができる。第２の温度領域は、高い温度へ向かって最大で１２０℃まで延びることができる。同様に、第２の温度領域が、高い温度へ向かって最大で１０℃の温度まで、あるいは単に−５０℃の温度まで延びることも、可能である。第２の温度領域の低い温度は、結果として、工作物の端縁領域の特に高い硬度をもたらす。第３の温度領域は、１５０℃と３００℃の間に延びることができる。
【００２０】
第１のタイムインターバルは、３時間と５時間の間とすることができる。第１のタイムインターバルは、工作物横断面にわたる均一な温度分布を調節するために必要な時間長さから得られる。第３のタイムインターバルについては、特に１時間と４時間の間の値が適している。
【００２１】
本発明に基づく方法のために、好ましくは、０．８重量％と１．２重量％の間の炭素含有量を有する、コアゾーンまで硬化する鋼が使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に示す実施例を用いて、本発明を説明する。
【００２３】
図１は、本発明に基づいて形成された工作物１を図式的な断面表示で示している。表示は、寸法通りではなく、比率を理想化して示している。図１に示す実施例は、玉軸受のインナーリングである。同様に、工作物１は、たとえばアウターリングまたは転動体のような、玉軸受のその他のコンポーネントであってもよい。さらに、工作物１は、他の軸受タイプのコンポーネントまたは、たとえば歯車のような、その他の転がり負荷を受けるコンポーネントであってもよい。
【００２４】
工作物１は、コアゾーン２と端縁ゾーン３を有しており、それらはその組織に関して異なっている。端縁ゾーン３は、工作物１の表面に隣接しており、コアゾーン２を包囲している。その場合に、端縁ゾーン３の厚みは、通常１００μｍと８００μｍの間であって、好ましくは１００μｍと６００μｍの間である。コアゾーン２と端縁ゾーン３の間には、通常、シャープな移行は形成されない。その代わりに、移行領域の内部で組織が徐々に変化している。コアゾーン２と端縁ゾーン３の組成は、以下でさらに詳細に説明する。
【００２５】
図２は、本発明に基づく熱処理方法の枠内で可能なやり方を説明するために、図式的な温度−時間−ダイアグラムを示している。横軸に時間、縦軸には工作物温度が記載されている。見やすくする理由から、カーブ推移は、抽象化した形式で示されており、領域的に時間を伸張ないし圧縮して示されている。
【００２６】
熱処理が実施される工作物１は、コアゾーンまで硬化する鋼から、たとえばＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ６８３−１７に基づく転がり軸受鋼から、特に低合金の転がり軸受鋼からなる。図２に例示する温度推移は、１００Ｃｒ６の名称を有する鋼からなる工作物１の熱処理に関するものである。この鋼は、その質量に関して、０．９３から１．０５％の炭素、１．３５から１．６０％のクロム、０．２５から０．４５％のマンガン、０．１５から０．３５％のケイ素および０．１％までのモリブデンを有している。リン含有量は、最大で０．０２５％、硫黄含有量は、最大で０．０１５％である。さらに、製造に基づいて、少量の他の元素を含むことがある。
【００２７】
熱処理の前に、工作物１が機械的な軟化処理を受け、その軟化処理によって工作物１は所望の形状にされる。この形状は、まだ、熱処理後の他の機械的な加工のための付加分だけ、最終的な形状とは異なることができる。
【００２８】
図２の表示に示すように、熱処理は、工作物１が浸炭窒化を実施するために時点ｔ０から始まって時点ｔ１までに温度Ｔ０から温度Ｔ１まで加熱されることによって、開始される。温度Ｔ０は、室温であることができる。具体的な値として、室温については、異なる記載がない場合は、２０℃の温度を基礎にすることができる。温度Ｔ１は、たとえば８４０℃と８９０℃の間の値を有する。
【００２９】
浸炭窒化は、炭素と窒素を含む雰囲気内で実施される。この種の雰囲気は、たとえば、１と２０体積％の間のアンモニア添加と０．８から０．２のＣレベルによって形成することができる。
【００３０】
浸炭窒化の間、工作物１の温度は、温度Ｔ１のために設定された温度領域内に維持される。浸炭窒化は、時点ｔ１と時点ｔ２の間のタイムインターバル内で実施される。このタイムインターバルは、約２から８時間である。
【００３１】
浸炭窒化によって、端縁ゾーン３が炭素と窒素によって富化されるので、端縁領域３内の窒素含有量が約０．１重量％から０．８重量％、端縁ゾーン３内の炭素含有量は約０．８重量％から１．２重量％になる。
【００３２】
浸炭窒化に続いて、工作物１は、時点ｔ２から時点ｔ３まで、温度Ｔ０に冷却される。温度Ｔ０は、ここでも室温とすることができる。
【００３３】
その後、工作物１は、オーステナイト化温度にされ、それは、図示の推移においては、浸炭窒化の間の温度Ｔ１に相当し、すなわち８４０℃と８９０℃の間の温度領域内にある。オーステナイト化温度は、時点ｔ４から達成され、時点ｔ５まで維持される。
【００３４】
このやり方とは異なり、オーステナイト化が中間冷却なしで、直接浸炭窒化に続くことができ、すなわち時点ｔ２から開始することができる。
【００３５】
時点ｔ５において、工作物１は、マルテンサイト開始温度の上方の温度Ｔ２に急速に冷却されるので、取り立てて言うほどのマルテンサイトの形成をもたらさない。この急速な冷却は、以下において急冷と称され、たとえば溶けた塩内で工作物を冷却することによって行うことができる。温度Ｔ２は、たとえば、２１０℃から２６０℃の温度領域内の値を有することができる。温度Ｔ２は、この温度インターバルの外部の値を有することもできる。この値も、マルテンサイト開始温度の上にある。
【００３６】
工作物１の温度は、時点ｔ６までは一定に温度Ｔ２に維持される。その代わりに、工作物１の温度を時点ｔ６まで変化させ、特に低下させることも、可能である。その場合に、工作物１の温度は、それぞれマルテンサイト開始温度の上に維持される。
【００３７】
時点ｔ５とｔ６の間のタイムインターバルは、約３時間から５時間続く。このタイムインターバル内に、工作物１のコアゾーン２内の組織が、少なくとも部分的にオーステナイトからベイナイトへ遷移する。工作物１の端縁ゾーン３内では、ベイナイトへの遷移は行われず、あるいは極めてわずかな程度でこの種の遷移が行われる。いずれにしても、工作物１のコアゾーン２は、時点ｔ６において、端縁ゾーン３よりもずっと高いベイナイト含有量を有する。コアゾーン２と端縁ゾーン３内の組織遷移の違いは、特に端縁ゾーン３の浸炭窒化によってもたらされる。浸炭窒化の結果として、端縁ゾーン３内のベイナイト遷移は、コアゾーン２内のベイナイト遷移に比較して遅延され、すなわち遷移温度における、より長い保持時間の後に初めて行われる。これは、コアゾーン２内のベイナイト遷移がすでにずっと進行した時点で、端縁ゾーン３内のベイナイト遷移はまだ開始されておらず、あるいはまだ初期段階にあることを、意味している。この時点で、工作物１を急冷することによって、それ以降のベイナイト遷移を停止させた場合に、高いベイナイト含有量を有するコアゾーン２とわずかなベイナイト含有量を有する端縁ゾーン３が得られる。
【００３８】
時点ｔ６において、工作物１が温度Ｔ０に急冷され、その温度はここでも室温の領域にあることができ、あるいはその下でもよい。図２に破線で示唆するように、−５０℃あるいはその下の温度への急冷を行うこともできる。急冷は、たとえばオイルまたはガスを用いて、合金組成に従ってクリティカルな冷却速度を越えるように、行うことができる。冷却は、たとえば最大で２分続く。急冷によって、工作物１の端縁ゾーン３内に組織遷移がもたらされ、その場合に特にマルテンサイトが形成される。工作物１のコアゾーン２内では、急冷の際に、いずれにせよ極めてわずかな程度のマルテンサイトしか形成されない。従って端縁ゾーン３内のマルテンサイト含有量は、時点ｔ６の後は、コアゾーン２内よりもずっと高い。
【００３９】
時点ｔ６で急冷した後に、工作物１は少なくとも、工作物断面にわたって均一な温度分布が調節されるまで、温度Ｔ０に維持され、次に時点ｔ７から加熱されて、時点ｔ８で温度Ｔ３に達する。極めて低い温度まで急冷された場合には、温度Ｔ０に維持する代わりに、低温冷却とそれに続いて温度Ｔ３への加熱が行われる。
【００４０】
１５０℃と３００℃の間の温度領域にあることができる、温度Ｔ３において、工作物１が約１時間から４時間の間焼鈍され、それによって工作物１内に含まれるマルテンサイトが安定化される。
【００４１】
時点ｔ９において、焼鈍が終了し、工作物１が時点ｔ１０までに温度Ｔ０、好ましくは室温に冷却される。この冷却は、時点ｔ６における急冷よりもずっと低速で行うことができる。冷却によって、図２に示す熱処理が終了する。その後さらに、図２には示されていない、他の熱処理ステップを続けることもできる。同様に、時点ｔ１０で熱処理が完全に終了することも、可能である。
【００４２】
上述したように、あるいは同様に、本発明に基づいて熱処理された工作物１は、端縁ゾーン３内に主成分としてマルテンサイトとベイナイトからなる混合組織を有し、コアゾーン２内には主成分としてベイナイト組織を有している。その場合にマルテンサイト組織ないしベイナイト組織の割合は、それぞれ、コアゾーン２または端縁ゾーン３の全体積に関するコアゾーン２または端縁ゾーン３のマルテンサイトないしベイナイトの体積から求めることができる。同様にして、他の成分の割合も求めることができる。従って含有量は、それぞれ、以下においてそれぞれパーセント数として略語、体積％で示される、平均の体積濃度である。同様に使用される略語、重量％は、同様に、平均の質量濃度である。
【００４３】
熱処理後に、工作物１の端縁ゾーン３は、少なくとも２０体積％のマルテンサイト含有量を有している。ベイナイト含有量は、最大で７０体積％であることができる。残留オーステナイトの含有量は、少なくとも１０体積％であることができる。特に、端縁ゾーン３内の残留オーステナイトの含有量は、コアゾーン２内よりも、５から４０体積％だけ高くなることができる。さらに、端縁ゾーン３は、０．１と０．８重量％の間の窒素含有量と、０．８と１．２重量％の間の炭素含有量を有することができる。炭素は、少なくとも部分的に、炭化物の形式で存在することができる。その場合に、工作物１の表面に直接隣接する、２５０μｍまでの厚みを有する層は、炭化物を含まなくてもよい。炭化物を含まない層とコアゾーン２の間に配置されている、端縁ゾーン３の他の層内には、炭化物が含まれていてもよい。
【００４４】
端縁ゾーン３の表面硬度は、少なくとも６０ＨＲＣであることができる。さらに、端縁ゾーン３の硬度は、コアゾーン２の硬度より少なくとも５０ＨＶｌだけ上にあることができる。さらに、端縁ゾーン３内に、−６００ＭＰａと−１００ＭＰａの間の領域内の圧縮残留応力が形成されることがある。
【００４５】
コアゾーン２は、端縁ゾーン３よりも大きい体積を有することができる。コアゾーン２内で、熱処理後のマルテンサイト含有量は、最大で１０体積％であることができる。ベイナイト含有量は、少なくとも８０体積％であることができる。残留オーステナイトの含有量は、最大で１０体積％であることができる。特に、残留オーステナイトの含有量が最大で３体積％であることも、可能である。コアゾーン２は、さらに、炭化物を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に基づいて形成された工作物を図式的に示す断面図である。
【図２】本発明に基づく熱処理方法の枠内で可能なやり方を説明するための、図式的な温度−時間−ダイアグラムである。
【図１】
0005700322.tif 000002
【図２】
0005700322.tif 000003