(57)【要約】  ａ）９３０〜９７０℃の温度で鋼構成部品（２８、３６）を浸炭窒化するステップと、ｂ）鋼構成部品（２８、３６）を冷却するステップと、ｃ）７８０〜８２０℃の温度まで鋼構成部品（２８、３６）を再加熱するステップと、ｄ）鋼構成部品（２８、３６）を焼入れするステップとを含む、鋼構成部品（２８、３６）を熱処理する方法。当該方法は、ｅ）マルテンサイト形成温度の直上の温度においてベイナイト変態を実施し、その温度においてオーステナイトの２５〜９９％をベイナイトに変態させて、次いで温度を上昇させて、残留オーステナイトのベイナイトへの変態を加速させるステップ、またはｆ）鋼構成部品（２８、３６）を、初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より高い初期温度（Ｔ１）で保持するとともに、初期温度（Ｔ１）を、初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より低いが、ベイナイト変態中の実際のマルテンサイト形成温度より高い温度（Ｔ２）に下げるステップのいずれかを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）９３０〜９７０℃の温度で鋼構成部品（２８、３６）を浸炭窒化するステップと、
ｂ）前記鋼構成部品（２８、３６）を冷却するステップと、
ｃ）７８０〜８２０℃の温度まで前記鋼構成部品（２８、３６）を再加熱するステップと、
ｄ）前記鋼構成部品（２８、３６）を焼入れするステップと、
を含む、鋼構成部品（２８、３６）を熱処理する方法であって、
ｅ）マルテンサイト形成温度より高い温度においてベイナイト変態を実施し、前記温度においてオーステナイトの２５〜９９％をベイナイトに変態させ、次いで前記温度を上昇させて、残留オーステナイトのベイナイトへの変態を加速させるステップ、または
ｆ）前記鋼構成部品（２８、３６）を、初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より高い初期温度（Ｔ１）に保持するとともに、前記初期温度（Ｔ１）を、前記初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より低いが、前記ベイナイト変態中の実際のマルテンサイト形成温度より高い温度（Ｔ２）に下げるステップ、
のいずれかを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ステップｅ）が、前記残留オーステナイトのベイナイトへの前記変態を加速するために前記温度を上げる前に、前記オーステナイトの５０〜９０％をベイナイトに変態させるステップを含むこと特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップｆ）が、その後、前記ベイナイト変態中に、前記温度を、（Ｔ２）から、前記初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より高い温度（Ｔ３）に上昇させるステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップｆ）が、温度（Ｔ１）を、前記初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より低いが、前記実際のマルテンサイト形成温度より高い温度（Ｔ２）に下げる前に、前記初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より高い前記温度（Ｔ１）おいて、少なくとも１５〜４０％の前記オーステナイトをベイナイトに変態させるステップを含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ステップｆ）が、完全なベイナイト変態が達成されるまで、前記初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より高い前記温度（Ｔ３）を維持するステップを含むことを特徴とする、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
ステップａ）が、９３０〜９７０℃の温度で５〜１０時間、前記鋼構成部品（２８、３６）を浸炭窒化させるステップを含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記鋼構成部品（２８、３６）が、炭素含有率が０．６〜１．２０重量％である鋼を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記鋼構成部品（２８、３６）が、炭素含有率が０．２〜０．６重量％である鋼を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記鋼が、重量で、最大２０ｐｐｍのＳ、および最大１５ｐｐｍのＯを含むこと、ならびに前記鋼が硫化物介在物を含み、前記硫化物介在物の５％未満が、カプセル化された、または埋め込まれた酸化物介在物を含有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記硫化物介在物の最大長が、３に等しい換算変数において１２５μｍであることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記鋼が、最大１０ｐｐｍのＯ、または最大８ｐｐｍのＯを含むことを特徴とする、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記硫化物介在物のすべてが、３：１未満のアスペクト比を有することを特徴とする、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記鋼が、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｅ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂまたはＬｕの群から選択される元素を含むことを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記鋼が、重量で１０〜３０ｐｐｍの前記元素を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記鋼構成部品（２８、３６）が以下のもの、すなわち、ボールベアリング、ローラベアリング、ニードルベアリング、テーパーローラベアリング、球形ローラベアリング、トロイダルローラベアリング、ボールスラストベアリング、ローラスラストベアリング、テーパーローラスラストベアリング、ホイールベアリング、ハブベアリングユニット、旋回ベアリング、ボールスクリュ、または交番するヘルツ応力、例えば、転動接触もしくは複合された転動と摺動を受ける用途、ならびに／または高い耐摩耗性および／もしくは向上した疲労および引張り強度を必要とする用途用の構成部品の内の１つの少なくとも部分を構成することを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法の結果として、前記鋼構成部品（２８、３６）が、０．３〜１．２ｍｍの厚さ（ｄ）の浸炭窒化層を備え、それによって前記浸炭窒化層における炭化物のすべてが、０．２〜０．３μｍの最大長手寸法を有することを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法の結果として、前記鋼構成部品（２８、３６）が浸炭窒化層を備え、前記鋼構成部品（２８、３６）の最大横寸法（Ｄ）に対する、前記鋼構成部品（２８、３６）の表面から測定された前記浸炭窒化層の深さ（ｄ）の比（ｄ：Ｄ）が１：４０００〜１：１７０００以上であることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法の結果として、前記鋼構成部品（２８、３６）が実質的にベイナイト組織を有し、硬度が少なくとも６２ＨＲＣであることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれかに記載の方法にかけられていることを特徴とする、鋼構成部品（２８、３６）。
【請求項２０】
風力タービン用途における、請求項１９に記載の鋼構成部品（２８、３６）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼構成部品を熱処理する方法に関する。本発明は、また、そのような方法にかけられた鋼構成部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンのナセル（ｎａｃｅｌｌｅ）は、通常、例えば、ロータシャフト、ギアボックス、発電機、ヨーギアボックス、ヨー旋回テーブル（ｙａｗ  ｓｌｅｗｉｎｇ  ｔａｂｌｅ）、ブレードピッチ回転シートおよび／または液圧ポンプ用の、複数のベアリングを備える。このようなベアリング使用中に受ける軸受荷重およびベアリング回転速度は、変化する風速および風向のためにかなり変動する。カットイン（ｃｕｔ−ｉｎ）風速（すなわち、発電に必要な最小風速）未満の風速において、ロータシャフトはアイドリング状態になり、その結果として低速、低負荷運転となる。カットイン速度を超える風速において、ロータシャフトは回転し、その結果として、高速、高負荷運転となる。したがって、風力タービンのベアリングは、反復する始動、加速、減速、および停止の動作にさらされ得る。さらに、ベアリングは、これらの要素や、砂粒子など浮遊粒子にさらされる可能性があり、したがって、高い強度および硬度のものである必要がある。
【０００３】
浸炭窒化は、金属構成部品の表面硬度を増大させ、それによって使用中の構成部品の摩耗を低減するのに使用される金属表面改質技法である。浸炭窒化工程中に、炭素および窒素の原子は、格子間侵入型で（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌｌｙ）金属中に拡散し、すべりに対する障壁を生成するとともに、表面付近、典型的には０．１〜０．３ｍｍ厚さである層における硬度を増大させる。浸炭窒化は、通常は８５０〜８６０℃の温度で実行される。浸炭窒化は、通常、高炭素鋼ではなく、低炭素鋼または中炭素鋼を含む鋼構成部品の耐摩耗性を向上させるのに使用される。高炭素鋼を含む鋼構成部品はより強度が高いが、それらは、特定の用途においては、割れを発生しやすいことがわかっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、鋼構成部品の改良された熱処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、
ａ）すべての炭化物を溶解させるために、９３０〜９７０℃の温度、すなわち通常の浸炭窒化温度より高い温度で鋼構成部品を浸炭窒化するステップと、
ｂ）鋼構成部品を、Ａ１変態温度より低い温度まで冷却するステップと、
ｃ）７８０〜８２０℃の温度、すなわちＡ１変態温度より高いが、浸炭窒化温度より低い温度まで、鋼構成部品を再加熱するステップと、
ｄ）鋼構成部品を、塩浴、高分子溶液または高分子油などの焼入れ媒体浴中で焼入れするステップと、を含み、かつ
ｅ）マルテンサイト形成温度の直上の温度においてベイナイト変態を実施し、その温度においてオーステナイトの２５〜９９％をベイナイトに変態させて、次いで温度を上昇させて、残りのオーステナイトのベイナイトへの変態を加速させるステップ、または
ｆ）鋼構成部品を、初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）の上、好ましくは初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）の直上、すなわち初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）の５０℃以内、好ましくは２０℃高い初期温度（Ｔ１）で保持するステップ、
のいずれかを含む、方法によって達成される。これによって、実際のマルテンサイト形成温度が低下させられる。この方法は、さらに、初期温度（Ｔ１）を、初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より低いが、ベイナイト変態中の実際のマルテンサイト形成温度より高い、温度（Ｔ２）に下げるステップを含む。それによって、マルテンサイト変態が常に回避される。本発明の一実施形態によれば、ステップｆ）は、その後、ベイナイト変態中に温度を（Ｔ２）から初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より高い温度（Ｔ３）に上昇させるステップを含む。
【０００６】
浸炭窒化工程の後に、鋼構成部品がステップｅ）またはステップｆ）のいずれかにかけられる、このような方法は、浸炭窒化によって生じる脆性を抑制することがわかっている。すなわちステップｅ）およびステップｆ）は、浸炭窒化鋼構成部品の表面に圧縮応力を生成することが知られており、これによって、圧縮応力のかかった区域においては割れが発生または伝播することがより困難であるので、鋼構成部品の疲労強度および使用寿命を増大させる。すなわち、圧縮応力は、疲労破壊、腐食疲労、応力腐食割れ、水素助長割れ（ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｃｒａｃｋｉｎｇ）、フレッティング（ｆｒｅｔｔｉｎｇ）、摩損（ｇａｌｌｉｎｇ）およびキャビテーションによって生じるエロージョンに対する耐性を増大させる上で有利である。
【０００７】
最初に鋼構成部品を浸炭窒化することによって、鋼の表面は、少なくとも６０のロックウェル硬度ＨＲＣを有するとともに、かなりの量の微細炭化物、すなわち０．２〜０．３μｍの最大長手寸法を有する炭化物を含むようになる。このようにして鋼構成部品の表面のミクロ組織を変えることによって、その耐摩耗性が向上するとともに、その表面における任意の圧痕の縁端における応力集中を緩和する能力が強化される。所与の温度範囲内の温度で浸炭窒化ステップを実行することによって、鋼構成部品には、鋼構成部品の表面から測定した深さが０．３〜１．２ｍｍである浸炭窒化層が得られ、この浸炭窒化層は、最大長手寸法が０．２〜０．３μｍの炭化物だけを含有し、より長い最大長手寸法を有する炭化物を含まない。
【０００８】
方法ステップｅ）を使用すると、浸炭窒化鋼構成部品の疲労強度を増大させるとともに、硬度を低下させることなくベイナイト変態時間を削減する、ベイナイト硬化をもたらすことができる。従来型の等温ベイナイト変態の代わりに方法ステップｅ）を使用すると、所与の硬度を達成するのに必要な処理時間を短縮するか、または所与の変態時間の間に硬度を増大させることが可能になる。本発明の一実施形態によれば、ステップｅ）は、残留オーステナイトのベイナイトへの変態を加速するために温度を上げる前に、オーステナイトの５０〜９０％をベイナイトに変態させるステップを含む。
【０００９】
代替的に、従来型の等温ベイナイト変態の代わりに方法ステップｆ）を使用すると、浸炭窒化鋼構成部品の疲労強度を増大させるとともに、所与の変態時間の間のベイナイト変態中に形成されるベイナイトの硬度を増大させることができる。
【００１０】
形成されるベイナイトの硬度はマルテンサイトの硬度とほとんど同等であるが、同時にマルテンサイト組織に対するベイナイト組織の利点（例えば、より高い靱性、より高い亀裂伝播抵抗、その他）が維持される。さらに、ベイナイト変態中のベイナイト変態温度を低下させると、等温ベイナイト変態と比較して製造コストが減少し、結果的に、ベイナイト変態のエネルギー効率を向上させる。方法のステップｆ）は、マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）は、ベイナイト変態中に低下すること、およびこのことを利用して、より硬度の高いベイナイトを形成するために、ベイナイト変態中に初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より低い温度までベイナイト変態温度を低下させることができるという洞察に基づいている。
【００１１】
本発明のさらなる実施形態によれば、ステップｆ）は、温度（Ｔ１）を、初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より低いが、実際のマルテンサイト形成温度より高い温度（Ｔ２）に下げる前に、初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より高い温度（Ｔ１）おいて、少なくとも１５〜４０％のオーステナイトをベイナイトに変態させるステップを含む。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、ステップｆ）は、完全ベイナイト変態が達成されるまで、初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より高い温度（Ｔ３）を維持するステップを含む。代替的に、鋼構成部品は、８５％、９０％または９５％のベイナイト変態が達成された後に焼入れしてもよい。
【００１３】
本発明の別の実施形態によれば、ステップａ）は、９３０〜９７０℃の温度で５〜１０時間、鋼構成部品を浸炭窒化させるステップを含む。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態によれば、鋼構成部品は、例えばＳＡＥ５２１００／Ｇｄ３またはＧｄ２のような高炭素ベアリング鋼などの、炭素含有率が０．６〜１．２０重量％である鋼を含む。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、鋼構成部品は、ＡＳＴＭ  Ａ５１６等級５５などの、炭素含有率が０．２〜０．６重量％である鋼を含む。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、鋼は、重量で、最大２０ｐｐｍのＳ、および最大１５ｐｐｍのＯを含有するとともに、硫化物介在物を含み、それによって硫化物介在物の５％未満が、カプセル化された、または埋め込まれた酸化物介在物を含有する。
【００１７】
本発明の別の実施形態によれば、鋼は、最大１０ｐｐｍのＯ、または最大８ｐｐｍのＯを含む。
【００１８】
本発明のさらなる実施形態によれば、鋼は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｅ、またはランタニド、例えばＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂもしくはＬｕの群から選択される元素を含む。本発明のさらなる実施形態によれば、鋼は、重量で１０〜３０ｐｐｍの上記の群から選択される元素を含む。
【００１９】
硫黄含有量が、酸素含有量と実質的に同程度のレベルまで低減された後に、鋼にそのような元素を添加することによって、鋼内に残る硫化物介在物の合計数が減少し、かつ／または残りの介在物の形状が、最終ベアリング構成部品における機械的性質に対して有害性が低いものに改質される  （例えば、テルルは硫化物介在物を球状化する）。すなわち、そのような元素を鋼に添加すると、硫化物介在物の５％未満が、カプセル化された、または埋め込まれた酸化物介在物を含有することになることがわかっている。そのような元素の添加は、また、結果として硫化物介在物のすべてが、３：１未満のアスペクト比（すなわち、介在物の最大直径の介在物の最小直径に対する比）を有し、最大硫化物介在物長が、ＡＳＴＭ  Ｅ２２８３−０３  Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｖａｌｕｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄを用いて評価された、換算変数（Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｖａｒｉａｔｅ）が３であるときに、１２５μｍとなる。そのような硫化物介在物は、鋼構成部品に対して、その疲労特性に関しては有害性が低い。さらに、３：１よりも大きいアスペクト比を有するとともに、１２５μｍを超える最大長を有する硫化物介在物が存在しないことによって、鋼に対して、すべての方向において、より均一な特性が与えられ、それによって鋼における方向異方性が低減される。
【００２０】
本発明のさらなる実施形態によれば、鋼構成部品は以下のもの、すなわち、ボールベアリング、ローラベアリング、ニードルベアリング、テーパーローラベアリング、球形ローラベアリング、トロイダルローラベアリング、ボールスラストベアリング、ローラスラストベアリング、テーパーローラスラストベアリング、ホイールベアリング、ハブベアリングユニット、旋回ベアリング（ｓｌｅｗｉｎｇ  ｂｅａｒｉｎｇ）、ボールスクリュ、または交番するヘルツ応力、例えば、転動接触もしくは複合された転動と摺動を受ける用途、ならびに／または高い耐摩耗性および／もしくは向上した疲労および引張り強度を必要とする用途用の構成部品の内の１つの、少なくとも一部を構成する。構成部品は、ギア歯、カム、シャフト、ベアリング、ファスナ、ピン、自動車クラッチプレート、工具、金型またはギアボックスの任意の部品（例えば、遊星ギアボックス、可変速ドライブまたは無段変速機）を含むか、または構成してもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態によれば、方法の結果として、鋼構成部品が、０．３〜１．２ｍｍの厚さ（ｄ）の浸炭窒化層を備え、それによって浸炭窒化層における炭化物のすべてが、０．２〜０．３μｍの最大長手寸法を有する。
【００２２】
本発明の別の実施形態によれば、鋼構成部品は浸炭窒化層を備え、鋼構成部品の最大横寸法（Ｄ）に対する、鋼構成部品の表面から測定された浸炭窒化層の深さ（ｄ）の比（ｄ：Ｄ）は１：４０００〜１：１７０００以上である。本発明による方法は、浸炭窒化層を備える、任意の大きさの構成部品を提供するのに使用してもよい。しかしながら、本方法は、例えば、浸炭窒化層を備え、数メートルの最大横寸法を有する、大型構成部品を提供するのに特に適しており、その理由は、より高い浸炭窒化温度によって、より深さの大きい浸炭窒化層を得られ、それによって浸炭窒化層の一部を、実質的に構成部品の耐摩耗性に影響を与えることなく、構成部品の製造中に研磨して除去することができるからである。
【００２３】
本発明のさらなる実施形態によれば、方法の結果として、鋼構成部品が実質的にベイナイト組織を有し、硬度が少なくとも６２ＨＲＣである。
【００２４】
本発明は、本発明の実施形態のいずれかによる方法にかけられた鋼構成部品にも関する。本発明による方法は、風力タービン用途に使用される鋼構成部品の処理に使用できる。しかしながら、方法および鋼構成部品は、風力タービン用途に使用するための鋼構成部品を処理することを排他的に意図するものではなく、高い耐摩耗性ならびに／または疲労強度および引張り強度を向上させた鋼構成部品を必要とする任意の用途において使用してもよい。構成部品は、例えば、自動車、船舶、金属製造、またはその他機械の用途に使用してもよい。
【００２５】
以下では、添付の図を参照して非限定の例を用い、本発明をさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による方法のステップａ）〜ｄ）を示す図である。
【図２】従来技術によるベイナイト変態方法を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による方法のステップｅ）によるベイナイト変態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による方法のステップｅ）によるベイナイト変態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による方法のステップｆ）によるベイナイト変態を示す図である。
【図６】本発明の実施形態による鋼構成部品を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による鋼構成部品を示す図である。
【図８】本発明による方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
なお、図面は原寸に比例して示されてはいないこと、およびある特徴の寸法は分かり易くするために誇張されていることに留意されたい。
【００２８】
図１は、本発明による方法のステップａ）〜ｄ）を示す。図示された方法は、ａ）鋼構成部品を９３０〜９７０℃の温度で５〜１０時間、浸炭窒化するステップを含む。プロセス環境は、制御されたキャリアガスの存在下で、メタン／プロパン／天然ガス（炭素用）およびアンモニア（窒素用）を炉中に導入することによって提供してもよい。作動ガスの適正な比を維持することによって、構成部品に、炭素および窒素を富化された鋼の薄い浸炭窒化層が得られる。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、この方法は、浸炭窒化ステップａ）の始めに、高濃度アンモニアを供給して、浸炭窒化工程を増強するステップを含む。例えば、９．５％アンモニアを最初に使用して、これを６．５％アンモニアに低下させ、次いで０％まで低下させてもよい。９．５％アンモニアを、浸炭窒化ステップａ）の約７０％の間、使用してもよい。
【００３０】
次いで、構成部品を、Ａ１変態温度より低い温度まで冷却し（ステップｂ））、次いで、７８０〜８２０℃の温度、すなわちＡ１変態温度より高く、浸炭窒化温度より低い温度まで再加熱し（ステップｃ））、続いて焼入れして（ステップｄ））、十分な肌焼きを達成する。焼入れは、許容できるレベルの寸法変化で最適特性を得るように浴温度を選択して、油浴または塩浴中で実行してもよい。高温油／塩浴焼入れを使用して複雑な部品の歪みを最小化することができる。
【００３１】
図２は、３つの従来型のベイナイト変態熱処理ｉ、ｉｉ、ｉｉｉについて、対数時間に対する温度のプロットを示す。Ｍｓは、マルテンサイトが形成し始める温度を示す。Ｂｓは、ベイナイト変態の開始を、Ｂｆはベイナイト変態の終了を示す。鋼は、最初にオーステナイト化されて、次いで焼入れされる。次いで、鋼は、マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）の直上の温度で加熱することによって、等温焼戻しされる。
【００３２】
従来から、最大硬度を得るために、初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）に近い焼戻し温度が使用されている（図２におけるプロットｉｉｉ）。しかしながら、この結果として、変態が非常に長時間となり、これは経済的ではない。変態時間は、鋼を焼戻しする温度を上昇させること（図２におけるプロットｉ）によって削減してもよい。しかしながら、これによって形成されるベイナイトの硬度が低下する。
【００３３】
図３は、本発明の一実施形態による方法のステップｅ）によるベイナイト変態を示しており、この場合に、ベイナイト変態は、本発明の一実施形態による方法のステップａ）〜ｄ）にかけられた鋼構成部品に対して、マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）の直上の温度で行われる。オーステナイトの６０〜８０％がこの温度においてベイナイトに変態し、次いでこの温度を上昇させて残留オーステナイトのベイナイトへの変態を加速させる。図３における破線は、同じ硬度が得られるが、大幅に長い変態時間を要する、従来型の等温ベイナイト変態を示す。
【００３４】
図４は、本発明の一実施形態による方法のステップｅ）によるベイナイト変態を示し、この図では、破線は、同じ変態時間であるが、大幅に低い硬度しか得られない、従来型の等温ベイナイト変態を示す。
【００３５】
図５は、本発明の一実施形態による方法のステップｆ）によるベイナイト変態を示し、この場合には、本発明の一実施形態による方法のステップａ）〜ｄ）にかけられた鋼構成部品が、初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より高い初期温度（Ｔ１）で保持される。次いで、初期温度（Ｔ１）は、初期マルテンサイト形成温度（Ｍｓ）より低いが、ベイナイト変態中に実際のマルテンサイト形成温度より高い温度（Ｔ２）まで低下される。本発明の一実施形態によれば、残留オーステナイトのベイナイトへの変態を加速するために温度をＴ３に上昇させる前に、オーステナイトの５０〜９０％がベイナイトに変態する。
【００３６】
鋼構成部品を方法ステップａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）およびｅ）、または方法ステップａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）およびｆ）に供した後に、構成部品は室温まで冷却され、次いで、通常の動作サイクルの下で応力、歪み、衝撃および／または摩耗にさらされ易い任意の用途に使用してもよい。
【００３７】
図６は、本発明の一実施形態による鋼構成部品の例、すなわち直径１０ｍｍから直径数メートルまでの大きさの範囲で、数十グラムから数千トンの耐荷重能力を有する、回転要素ベアリング２８を示す。すなわち、本発明によるベアリング２８は、任意の大きさで、任意の耐荷重能力を有してもよい。ベアリング２８は、インナーリング３０およびアウターリング３２、ならびに一組の回転要素３４を有する。回転要素ベアリング２８のインナーリング３０、アウターリング３２および／または回転要素３４、ならびに好ましくは回転要素ベアリング２８の回転接触部分のすべての表面の少なくとも一部は、本発明による方法に供することができる。
【００３８】
図７は、本発明の一実施形態による、構成部品３６、すなわち横断面で示されているシャフトを示す。構成部品３６には、本発明の一実施形態による方法を用いて、その外表面上に浸炭窒化層３８を設けられている。構成部品３６の表面から測定した浸炭窒化層３８の深さはｄであり、構成部品３６の最大横寸法（この場合にはシャフトの直径）はＤである。浸炭窒化層３８の厚さｄの構成部品３６の最大横寸法Ｄに対する比（ｄ：Ｄ）は、１：４０００〜１７０００以上である。
【００３９】
本発明による鋼構成部品は、以下の組成を有する鋼から製造してもよい。すなわち、
０．７０〜０．９５重量％  炭素
０．０５〜１．５重量％  ケイ素
０．１５〜０．５０重量％  マンガン
０．５〜２．５重量％  クロム
０．１０〜１．５重量％  モリブデン
最大０．２５重量％  バナジウム
残部はＦｅ、ならびに１０〜３０ｐｐｍのＣａ、最大２０ｐｐｍのＳ、および最大１５ｐｐｍのＯ、好ましくは最大１０ｐｐｍのＯ、または最も好ましくは最大８ｐｐｍのＯを含む、通常発生する不純物である。
【００４０】
そのような鋼の硫化物介在物の約１％は、カプセル化されるか、または埋め込まれた酸化物介在物を含有する。逆に、標準鋼では、鋼の硫化物介在物の約８０％が、カプセル化された、または埋め込まれた酸化物介在物を含有する。本発明による鋼構成部品の（９５０ＭＰａでの回転ビーム試験において測定された）疲労強度は、標準鋼の疲労強度よりも実質的に高いことがわかっている。
【００４１】
図８は、本発明の一実施形態による方法のステップａ）〜ｆ）の概要を示すフロー図である。
【００４２】
特許請求の範囲の範囲に含まれる本発明のさらなる変型形態が、当業者には明白であろう。
【符号の説明】
【００４３】
ｄ  厚さ
Ｄ  最大横寸法
Ｍｓ  初期マルテンサイト形成温度
Ｂｓ  ベイナイト変態開始
Ｂｆ  ベイナイト変態終了
２８  鋼構成部品
２８  回転要素ベアリング
３０  インナーリング
３２  アウターリング
３４  回転要素
３６  鋼構成部品
３８  浸炭窒化層
【図１】
2014516120.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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