(57)【要約】【課題】熱処理歪みの発生を抑制したい部位がワークの内側に複数設定されるような場合において、熱処理歪みの発生を確実に抑制することができる焼入方法およびそれに用いる焼入治具を提供する。【解決手段】焼入温度まで加熱したワーク１０を焼入液たる焼入液８に浸潰させるときに、焼入液８を蒸発させて蒸気膜７を発生させるための手段である蒸気膜発生部２を、ワーク１０の熱処理歪みの発生を抑制したい部位たる目標部位γの近傍に配置し、蒸気膜発生部２により蒸気膜７を発生させて、該蒸気膜７で目標部位γを包囲しつつ、ワーク１０を焼入する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼入温度まで加熱したワークを焼入液に浸潰させるときに、
前記焼入液を蒸発させて蒸気膜を発生させるための手段である蒸気膜発生手段を、
前記ワークの熱処理歪みの発生を抑制したい部位たる目標部位の近傍に配置し、
前記蒸気膜発生手段により蒸気膜を発生させて、該蒸気膜で前記目標部位を包囲しつつ、前記ワークを焼入する、
ことを特徴とする焼入方法。
【請求項２】
前記蒸気膜発生手段によって、
前記目標部位に対して、前記焼入液の流れ方向における該目標部位よりも上流側から前記蒸気膜を発生させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の焼入方法。
【請求項３】
前記目標部位に対する前記焼入液の流れ方向は、
鉛直上向きとする、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の焼入方法。
【請求項４】
前記蒸気膜発生手段は、
前記目標部位の近傍に配置した状態で、
前記ワークとともに焼入温度まで加熱され、
前記蒸気膜発生手段に接触した前記焼入液を、該蒸気膜発生手段の表面で蒸発させて前記蒸気膜を発生させる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の焼入方法。
【請求項５】
前記蒸気膜発生手段の面粗度を変更することにより、
単位時間あたりの前記蒸気膜の発生量を調整する、
ことを特徴とする請求項４に記載の焼入方法。
【請求項６】
前記蒸気膜発生手段の面粗度をより小さくすることにより、
単位時間あたりの前記蒸気膜の発生量を増大させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の焼入方法。
【請求項７】
前記蒸気膜発生手段の面粗度をより大きくすることにより、
単位時間あたりの前記蒸気膜の発生量を減少させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の焼入方法。
【請求項８】
前記蒸気膜発生手段の表面に複数の窪みを形成することにより、
単位時間あたりの前記蒸気膜の発生量を減少させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の焼入方法。
【請求項９】
前記蒸気膜発生手段の、前記目標部位に最も接近する面の面粗度をより小さくするとともに、それ以外の面の面粗度をより大きくする、
ことを特徴とする請求項５に記載の焼入方法。
【請求項１０】
前記蒸気膜発生手段が有する熱容量を変更することにより、
前記蒸気膜の発生を持続させる時間を調整する、
ことを特徴とする請求項４から請求項９のいずれか一項に記載の焼入方法。
【請求項１１】
ワークとともに焼入温度に加熱するとともに、前記ワークとともに焼入液に浸潰させて焼入を行うための焼入治具であって、
前記ワークの焼入を抑制したい部位の近傍に配置され、前記ワークとともに前記焼入液に浸潰させて、蒸気膜を発生させるための部位である蒸気膜発生部、
を備える、
ことを特徴とする焼入治具。
【請求項１２】
前記蒸気膜発生部は、
所望する蒸気膜の発生を継続させる期間に応じて、
該蒸気膜発生部の体積を調整する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の焼入治具。
【請求項１３】
前記蒸気膜発生部は、
所望する蒸気膜の発生量に応じて、
該蒸気膜発生部の表面における面粗度を調整する、
ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の焼入治具。
【請求項１４】
さらに、前記蒸気膜発生部を前記ワークの焼入を抑制したい部位の近傍に位置決めするための前記ワークを係止する部位である位置決め部、
を備える、
ことを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の焼入治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼入時に生じる歪みを抑制することができる焼入方法およびその焼入方法に用いる焼入治具の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼入温度まで加熱したワークを、当該ワークの焼入温度に比して低い温度の液体（以下、焼入液と呼ぶ）に浸潰させて焼入を行う場合において、焼入液が接触する状況（流れ方向、流速、焼入液の温度等）に応じて、ワークの各部位で焼入速度が異なってくる場合がある。例えば、焼入液の流れにおける上流側に配置される部位や、流速が速い焼入液が接触する部位では、焼入速度が速くなる傾向がある。
【０００３】
そして、ワークの各部位における焼入速度にばらつきがあると、これに起因して、ワークに歪み（以下、熱処理歪みと呼ぶ）が生じることが知られている。
熱処理歪みが生じると、ワークの寸法精度を確保することが困難になるため、焼入時においては、熱処理歪みを抑制することが重要な課題となっている。
【０００４】
このため、焼入時における熱処理歪みの発生を抑制するための技術が種々開発されており、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され公知となっている。
特許文献１に開示されている従来技術では、環状部品の突出条部の下方に近接させて少なくとも該突出条部の幅に対応する焼入速度緩和部を備えた焼入治具が開示されている。
このような従来の焼入治具を用いた焼入方法では、熱処理歪みを抑制したい部位（以下、目標部位と呼ぶ）に焼入液が接触することを阻害するための部位たる焼入速度緩和部を配置して、目標部位に対する焼入液の接触を阻害するようにしている。
【０００５】
「目標部位」としては、例えば、焼入油が頻繁に接触することが予想される等、他の部位に比して焼入速度が速くなってしまうことが懸念される部位が選定される。
そして、「目標部位」に対する焼入液の接触を阻害することにより、「目標部位」の焼入速度を遅らせて、ワークの各部位における焼入速度のばらつきを抑え、「目標部位」における熱処理歪みの発生を抑制するようにしている。
【０００６】
ここで、従来の焼入治具を用いた焼入方法について、図１１を用いてさらに具体的に説明をする。
図１１（ａ）に示す如く、従来の焼入治具の適用対象たるワーク３０は、軸心上に空隙部３０ａを備える略リング状の部材であり、空隙部３０ａにおいて、内側向きに歯列が形成されたギア部３１を一箇所備えている。
【０００７】
このようなワーク３０に焼入を行う場合には、ワーク３０の姿勢を、軸心が鉛直となるように保持しつつ、空隙部３０ａに焼入油等の焼入液８を鉛直上向きに流して、焼入を行うのが一般的である。
このため、ギア部３１に生じる熱処理歪みを抑制しようとする場合に設定する目標部位は、図１１（ａ）中に示すような範囲α（以下、目標部位αと呼ぶ）となる。
【０００８】
目標部位αは、ギア部３１のうち、焼入液８の流れ方向における上流側端面およびその周囲であり、焼入液８が接触しやすいため焼入速度が過度に速くなることが懸念される部位である。
そして、このようなワーク３０を焼入するときには、ギア部３１に熱処理歪みが生じることを抑制するための治具である焼入治具１５を用いるようにしている。
【０００９】
ワーク３０では、目標部位αが外部に面する位置に存在しているため、目標部位αに対して、焼入治具１５を焼入液８の流れ方向における上流側の端面に接するように配置することができ、これにより、焼入液８が目標部位αに接触することを阻害できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開平１−７０８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここで、従来の焼入治具１５を用いた焼入方法の問題点について、説明をする。
従来の焼入治具１５を用いた焼入方法では、図１１（ｂ）に示すようなワーク１０に生じる熱処理歪みを十分に抑制することができなかった。
図１１（ｂ）に示す如く、ワーク１０は、軸心上に空隙部１０ａを備える略筒状の部材であり、空隙部１０ａにおいて、内側向きに歯列が形成された二箇所の各ギア部１１・１２を備えている。
【００１２】
このようなワーク１０に焼入を行う場合には、ワーク１０の姿勢を、軸心が鉛直となるように保持しつつ、空隙部１０ａに焼入液８を鉛直上向きに流して、焼入を行うのが一般的である。
このとき、焼入時の姿勢における下部１０ｂに位置するギア部１２のうち、焼入液８の流れ方向における上流側端面およびその周囲（図１１（ｂ）中に示す範囲β）は、焼入液８が接触しやすく、焼入速度が過度に速くなることが懸念されるため、このような範囲βを、ギア部１２に対する目標部位（以下、目標部位βと呼ぶ）として設定する。
【００１３】
そして、ギア部１２に対する目標部位βは、外部に面する位置に存在しているため、ワーク３０における目標部位αと同様に、目標部位βに対して、焼入治具１５を焼入液８の流れ方向における上流側の端面に接するように配置することで、焼入液８が目標部位βに接触することを阻害できる。
【００１４】
一方、焼入時の姿勢における上部１０ｃに位置するギア部１１のうち、焼入液８の流れ方向における上流側端面およびその周囲（図１１（ｂ）中に示す範囲γ）も、焼入液８が接触しやすく、焼入速度が過度に速くなることが懸念されるため、このような範囲γも、ギア部１１に対する目標部位（以下、目標部位γと呼ぶ）として設定する。
【００１５】
このとき、目標部位γは、空隙部１０ａの内部に位置している。また、目標部位γに対する焼入液８の接触を効果的に阻害するためには、少なくとも、焼入治具１５の外径を図１１（ｂ）に示すφＺ程度とする必要がある。
しかしながら、ギア部１２の内径φＸに比して、焼入治具１５の外形φＺが大きくなると、焼入治具１５を空隙部１０ａから挿入することができず、目標部位γに対して、焼入治具１５を焼入液８の流れ方向における上流側の端面に接するように配置することができない。
このため、目標部位γに対する焼入液８の接触を阻害することができなかった。
また、空隙部１０ａから挿入することができる寸法に焼入治具１５を分割する方法も考えられるが、分割した焼入治具１５を空隙部１０ａ内で組み合わせて目標部位γに配置する手間を考えると、現実的ではなかった。
【００１６】
即ち、ワーク３０のように、ワークの内側に目標部位が一箇所のみ設定される場合には、焼入治具１５を用いた焼入方法によって、熱処理歪みの抑制が可能であるが、ワーク１０等のように、ワークの内側に複数の目標部位が設定されるような場合には、従来の焼入治具１５を用いた焼入方法では、熱処理歪みの発生を十分に抑制することが困難であった。
【００１７】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、熱処理歪みの発生を抑制したい部位がワークの内側に複数設定されるような場合において、熱処理歪みの発生を確実に抑制することができる焼入方法およびそれに用いる焼入治具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１９】
即ち、請求項１においては、焼入温度まで加熱したワークを焼入液に浸潰させるときに、前記焼入液を蒸発させて蒸気膜を発生させるための手段である蒸気膜発生手段を、前記ワークの熱処理歪みの発生を抑制したい部位たる目標部位の近傍に配置し、前記蒸気膜発生手段により蒸気膜を発生させて、該蒸気膜で前記目標部位を包囲しつつ、前記ワークを焼入するものである。
【００２０】
請求項２においては、前記蒸気膜発生手段によって、前記目標部位に対して、前記焼入液の流れ方向における該目標部位よりも上流側から前記蒸気膜を発生させるものである。
【００２１】
請求項３においては、前記目標部位に対する前記焼入液の流れ方向は、鉛直上向きとするものである。
【００２２】
請求項４においては、前記蒸気膜発生手段は、前記目標部位の近傍に配置した状態で、前記ワークとともに焼入温度まで加熱され、前記蒸気膜発生手段に接触した前記焼入液を、該蒸気膜発生手段の表面で蒸発させて前記蒸気膜を発生させるものである。
【００２３】
請求項５においては、前記蒸気膜発生手段の面粗度を変更することにより、単位時間あたりの前記蒸気膜の発生量を調整するものである。
【００２４】
請求項６においては、前記蒸気膜発生手段の面粗度をより小さくすることにより、単位時間あたりの前記蒸気膜の発生量を増大させるものである。
【００２５】
請求項７においては、前記蒸気膜発生手段の面粗度をより大きくすることにより、単位時間あたりの前記蒸気膜の発生量を減少させるものである。
【００２６】
請求項８においては、前記蒸気膜発生手段の表面に複数の窪みを形成することにより、単位時間あたりの前記蒸気膜の発生量を減少させるものである。
【００２７】
請求項９においては、前記蒸気膜発生手段の、前記目標部位に最も接近する面の面粗度をより小さくするとともに、それ以外の面の面粗度をより大きくするものである。
【００２８】
請求項１０においては、前記蒸気膜発生手段が有する熱容量を変更することにより、前記蒸気膜の発生を持続させる時間を調整するものである。
【００２９】
請求項１１においては、ワークとともに焼入温度に加熱するとともに、前記ワークとともに焼入液に浸潰させて焼入を行うための焼入治具であって、前記ワークの焼入を抑制したい部位の近傍に配置され、前記ワークとともに前記焼入液に浸潰させて、蒸気膜を発生させるための部位である蒸気膜発生部、を備えるものである。
【００３０】
請求項１２においては、前記蒸気膜発生部は、所望する蒸気膜の発生を継続させる期間に応じて、該蒸気膜発生部の体積を調整するものである。
【００３１】
請求項１３においては、前記蒸気膜発生部は、所望する蒸気膜の発生量に応じて、該蒸気膜発生部の表面における面粗度を調整するものである。
【００３２】
請求項１４においては、さらに、前記蒸気膜発生部を前記ワークの焼入を抑制したい部位の近傍に位置決めするための前記ワークを係止する部位である位置決め部、を備えるものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００３４】
請求項１においては、目標部位が、ワーク内部の入り組んだ位置に設定される場合であっても、熱処理歪みの発生を確実に抑制することができる。
【００３５】
請求項２においては、ワーク内部の入り組んだ位置に設定された目標部位を、確実に蒸気膜で包囲することができる。
【００３６】
請求項３においては、ワーク内部の入り組んだ位置に設定された目標部位を、より確実に蒸気膜で包囲することができる。
【００３７】
請求項４においては、ワーク内部の入り組んだ位置において、蒸気膜を容易に発生させることができる。
【００３８】
請求項５においては、ワークに設定された目標部位の焼入速度を調整することができる。
【００３９】
請求項６においては、ワークに設定された目標部位の焼入速度を抑制するのに必要な量の蒸気膜を確保できる。
【００４０】
請求項７においては、ワークに設定された目標部位の焼入速度を抑制するのに必要な量の蒸気膜をより確実に確保できる。
【００４１】
請求項８においては、ワークに設定された目標部位の焼入速度を抑制するのに必要な量の蒸気膜をより確実に確保できる。
【００４２】
請求項９においては、ワークに設定された目標部位の焼入速度を抑制するのに必要な量の蒸気膜をより確実に確保できる。
【００４３】
請求項１０においては、焼入時間の間、ワークに設定された目標部位を蒸気膜で包囲することができる。
【００４４】
請求項１１においては、目標部位が、ワーク内部の入り組んだ位置に設定される場合であっても、熱処理歪みの発生を確実に抑制することができる。
【００４５】
請求項１２においては、ワークに設定された目標部位の焼入速度を抑制するのに必要な量の蒸気膜を確保できる。
【００４６】
請求項１３においては、焼入時間の間、ワークに設定された目標部位を蒸気膜で包囲することができる。
【００４７】
請求項１４においては、ワークに設定された目標部位を蒸気膜で確実に包囲することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る焼入治具を用いた焼入方法を適用するワークを示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係る焼入治具の全体構成を示す側面模式図。
【図３】本発明の一実施形態に係る焼入治具を示す模式図、（ａ）蒸気膜発生部を示す図２におけるＡ−Ａ矢視図、（ｂ）位置決め部を示す図２におけるＢ−Ｂ矢視図。
【図４】ワークに対する蒸気膜発生部の配置状況を示す模式図、（ａ）側面側断面模式図、（ｂ）平面模式図。
【図５】位置決め部による蒸気膜発生部の位置決め状況を示す模式図。
【図６】焼入時における蒸気膜の発生状況を示す部分断面模式図。
【図７】蒸気膜発生部を示す模式図、（ａ）第一の実施形態に係る蒸気膜発生部を示す模式図、（ｂ）第二の実施形態に係る蒸気膜発生部を示す模式図、（ｃ）第三の実施形態に係る蒸気膜発生部を示す模式図。
【図８】熱容量を変更した蒸気膜発生部を示す模式図。
【図９】本発明の一実施形態に係る焼入方法における歪み抑制効果の評価方法を説明するための図、（ａ）評価対象部たる歯面を示す図、（ｂ）凸部の大きさＤの規定方法を示す模式図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る焼入治具を使用した場合の歪み抑制効果を示す模式図。
【図１１】従来の焼入治具の説明図、（ａ）目標部位に対する従来の焼入治具の配置状況を示す模式図、（ｂ）目標部位に対して従来の焼入治具を配置できない態様であるワークを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係る焼入治具を用いた焼入方法の適用対象たるワークについて、図１を用いて説明をする。
本発明の一実施形態に係る焼入治具を用いた焼入方法では、従来の焼入治具１５（図１１（ａ）（ｂ）参照）を用いた焼入方法では熱処理歪みを十分に抑制することができなかったワーク１０（図１１（ｂ）参照）を適用対象とすることができる。
【００５０】
ここで改めて、ワーク１０について、説明をする。
図１に示す如く、本発明の一実施形態に係る焼入治具を用いた焼入方法の適用対象たるワーク１０は、軸心上に形成された空隙部１０ａの内部において、内向きに歯列が形成される焼入時の姿勢における下部１０ｂに位置する第一のギア部１１（以下、第一ギア部１１と呼ぶ）および焼入時の姿勢における上部１０ｃに位置する第二のギア部１２（以下、第二ギア部１２と呼ぶ）を備えている。
【００５１】
ワーク１０は、軸心を鉛直方向に保持した姿勢で焼入が行われるものであり、焼入に際して、ワーク１０の空隙部１０ａ内を流れる焼入液８は、図１に示すように鉛直方向上向きに流れるようにしている。
そして、ワーク１０の内部に形成された各ギア部１１・１２の焼入液８の流れ方向において上流側に位置する部位を、蒸気膜発生部２を配置する目標となる部位（目標部位）として設定している。
【００５２】
即ち、ワーク１０は、空隙部１０ａの内部に複数の各ギア部１１・１２を備えているため、焼入時における目標部位が複数設定されるものであり、焼入時の姿勢における下部１０ｂに配置される第二ギア部１２に対しては、目標部位βが設定され、上部１０ｃに配置される第一ギア部１１に対しては、目標部位γが設定される。
【００５３】
尚、本実施形態では、空隙部１０ａの内部に二箇所の目標部位β・γが設定されるワーク１０を例示しているが、本発明の一実施形態に係る焼入治具を用いた焼入方法の適用対象たるワークにおける目標部位の設定箇所数をこれに限定するものではなく、三箇所以上の目標部位が設定されるワークに対しても、本発明の一実施形態に係る焼入治具を用いた焼入方法を適用することができる。
【００５４】
次に、本発明の一実施形態に係る焼入治具について、図２および図３を用いて説明をする。
本発明の一実施形態に係る焼入治具１は、空隙部１０ａに複数（本実施形態では二箇所）の各ギア部１１・１２を備えたワーク１０（図１参照）を焼入する際に、該ワーク１０に生じる熱処理歪みを抑制するための治具であり、図２に示す如く、蒸気膜発生部２、位置決め部３、支持フレーム４等を備えている。
【００５５】
図２および図３（ａ）に示す如く、蒸気膜発生部２は、焼入液８を蒸発させるための略円筒状の部位であり、外周面２ａ、内周面２ｂ、上端面２ｃ、下端面２ｄ等を備えている。
蒸気膜発生部２は、加熱して使用されるものであり、焼入液８の沸点以上の温度に加熱された該蒸気膜発生部２に、焼入液８を接触させることにより焼入液８を蒸発させて、蒸気膜を発生させることができる。
尚、蒸気膜発生部２は、「焼入液８の沸点以上の温度」として、ワーク１０の焼入温度以上の温度に加熱して用いられる。
【００５６】
図２および図３（ｂ）に示す如く、位置決め部３は、ワーク１０の所定位置に、焼入治具１を位置決めして配置するための部位であり、リング部３ａ、支持台部３ｂ・３ｂ・・・等を備えている。
リング部３ａの内周面３ｃは、ワーク１０に対応する形状を有しており、リング部３ａをワーク１０（本実施形態では、ワーク１０の下部１０ｂ）に外嵌することによって、リング部３ａとワーク１０の各軸心を略一致させることができる構成としている。
【００５７】
また、リング部３ａをワーク１０（本実施形態では、ワーク１０の下部１０ｂ）に外嵌させた状態で、支持台部３ｂ・３ｂ・・・を、ワーク１０に当接させることによって、リング部３ａを、ワーク１０の軸心方向に対して位置決めすることができる。
さらに、支持台部３ｂは、内周面３ｃの全周に渉って、リング状に形成する構成とすることも可能であり、支持台部３ｂのリング幅を調整すれば、該支持台部３ｂによって、従来の焼入治具１５と同様の役割を果たすように構成することも可能である。
【００５８】
図２および図３（ａ）（ｂ）に示す如く、支持フレーム４は、蒸気膜発生部２と位置決め部３を接続するための部位であり、支柱４ａ、上部スポーク４ｂ・４ｂ・・・、下部スポーク４ｃ・４ｃ・・・等を備えている。
また、支持フレーム４は、支柱４ａの上端部において略放射状に突設した上部スポーク４ｂ・４ｂ・・・によって蒸気膜発生部２を支持するとともに、支柱４ａの下端部において略放射状に突設した下部スポーク４ｃ・４ｃ・・・によって位置決め部３を支持する構成としている。
【００５９】
次に、蒸気膜発生部２の位置決め状況について、図４および図５を用いて説明をする。
図４（ａ）（ｂ）に示す如く、蒸気膜発生部２の外径φＹは、第一ギア部１１の内径φＸに比して小さい寸法としている。そして、位置決め部３をワーク１０に外嵌して、蒸気膜発生部２と第一ギア部１１の各軸心を一致させる状態において、蒸気膜発生部２は、外周面２ａが第一ギア部１１の歯先から所定の一定距離だけ離間する（即ち、一定寸法の隙間が形成される）ように配置される構成としている。
【００６０】
またこのとき、蒸気膜発生部２は、外周面２ａが目標部位γに対面するように配置されており、さらに外周面２ａは、少なくともその下端の高さ（即ち、下端面２ｄの高さ）が、焼入時の姿勢において、目標部位γよりも鉛直方向において下方に位置するように配置される。
【００６１】
また、図５に示す如く、焼入治具１において、蒸気膜発生部２は支持フレーム４を介して位置決め部３と固定されており、ワーク１０に対する位置決め部３の配置が決まれば、蒸気膜発生部２の配置が決まるように構成されている。
このため、ワーク１０に対して位置決め部３を位置決めする（嵌め合わせる）ことによって、ワーク１０内部の所定の位置（即ち、目標部位γに対応する位置）に、蒸気膜発生部２を常に精度良く位置決めして配置することができる。
【００６２】
即ち、本発明の一実施形態に係る焼入治具１は、ワーク１０とともに焼入温度に加熱するとともに、ワーク１０とともに焼入液たる焼入液８に浸潰させて焼入を行うための治具であって、ワーク１０の焼入を抑制したい部位（即ち、目標部位γ）の近傍に配置され、ワーク１０とともに焼入液８に浸潰させて、蒸気膜７を発生させるための部位である蒸気膜発生部２、を備えるものである。
このような構成により、目標部位γが、ワーク１０内部（空隙部１０ａ）の入り組んだ位置に設定される場合であっても、発生した蒸気膜７により目標部位γを包囲して、焼入液８が目標部位γに接触することを阻害することができ、熱処理歪みの発生を確実に抑制することができる。
【００６３】
また、本発明の一実施形態に係る焼入治具１は、さらに、蒸気膜発生部２をワーク１０の目標部位γの近傍に位置決めするためのワーク１０を係止する部位である位置決め部３、を備えるものである。
このような構成により、ワーク１０に設定された目標部位γを蒸気膜７で確実に包囲することができる。
【００６４】
次に、焼入治具１を用いた焼入方法について、図５および図６を用いて説明をする。
本発明の一実施形態に係る焼入治具１を用いた焼入方法では、図５に示す如く、まず、位置決め部３をワーク１０に嵌め合わせて、ワーク１０に対して焼入治具１を位置決めする。
すると、蒸気膜発生部２が、目標部位γに対応する所定位置に位置決めして配置される。
【００６５】
次に、ワーク１０は、焼入治具１が嵌め合わされた状態で焼入温度まで加熱され、その後、軸心を鉛直方向に向けた姿勢で焼入液８に浸潰される。
【００６６】
そして、図６に示す如く、蒸気膜発生部２によって、蒸気膜７を発生させる。
本発明の一実施形態に係る焼入治具１を用いた焼入方法では、蒸気膜発生部２のうち、主に外周面２ａにおいて、蒸気膜７を発生させる構成としている。
外周面２ａは、蒸気膜発生部２の各部位２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄのうち、目標部位γに最も近接している部位である。
【００６７】
そして、外周面２ａにおいて発生させた蒸気膜７は、外周面２ａと目標部位γとの隙間を流通する焼入液８の流れに乗せられ、かつ、蒸気膜７に作用する浮力により該蒸気膜７が鉛直上向きに上昇するのに伴って、第一ギア部１１の目標部位γに集中して供給される。
これにより、蒸気膜７によって、目標部位γを包囲する構成としている。
【００６８】
このように、蒸気膜７は、該蒸気膜７に作用する浮力によって、鉛直方向上向きに流れるため、本発明の一実施形態に係る焼入治具１を用いた焼入方法では、目標部位γ全体に均等に蒸気膜７を供給すべく、ワーク１０の軸心を鉛直方向に向けた姿勢で焼入を行うようにしている。
これにより、目標部位γが、加熱した蒸気膜発生部２により発生した蒸気膜７にて全体的に包囲され、焼入液８が目標部位γに接触することを阻害されて、目標部位γの焼入速度が遅くなり、目標部位γにおける熱処理歪みの発生を抑制することが可能となっている。
尚、ワークの軸心を鉛直方向に対して傾ける姿勢とすることによって、蒸気膜を任意の部位に偏らせて供給するような構成とすることも可能である。
【００６９】
即ち、本発明の一実施形態に係る焼入方法は、焼入温度まで加熱したワーク１０を焼入液たる焼入液８に浸潰させるときに、焼入液８を蒸発させて蒸気膜７を発生させるための手段である蒸気膜発生部２を、ワーク１０の熱処理歪みの発生を抑制したい部位たる目標部位γの近傍に配置し、蒸気膜発生部２により蒸気膜７を発生させて、該蒸気膜７で目標部位γを包囲しつつ、ワーク１０を焼入するものである。
このような構成により、目標部位γが、ワーク１０内部（空隙部１０ａ）の入り組んだ位置に設定される場合であっても、蒸気膜７により焼入液８が目標部位γに接触することを阻害して、目標部位γの焼入速度を遅くさせ、熱処理歪みの発生を確実に抑制することができる。
【００７０】
また、本発明の一実施形態に係る焼入方法は、蒸気膜発生部２によって、目標部位γに対して、焼入液８の流れ方向における該目標部位γよりも上流側から蒸気膜７を発生させるものである。
このような構成により、ワーク１０内部（空隙部１０ａ）の入り組んだ位置に設定された目標部位γを、確実に蒸気膜７で包囲することができる。
【００７１】
また、本発明の一実施形態に係る焼入方法は、目標部位γに対する焼入液８の流れ方向は、鉛直上向きとするものである。
このような構成により、ワーク１０内部（空隙部１０ａ）の入り組んだ位置に設定された目標部位γを、より確実に蒸気膜７で包囲することができる。
【００７２】
また、本発明の一実施形態に係る焼入方法は、蒸気膜発生部２は、目標部位γの近傍に配置した状態で、ワーク１０とともに焼入温度まで加熱され、蒸気膜発生部２に接触した焼入液８を、該蒸気膜発生部２の表面（外周面２ａ）で蒸発させて蒸気膜７を発生させるものである。
このような構成により、ワーク１０内部（空隙部１０ａ）の入り組んだ位置において、蒸気膜７を容易に発生させることができる。
【００７３】
ここで、本発明の一実施形態に係る焼入方法に用いられる焼入治具１に備えられる蒸気膜発生部２の実施形態について、図７および図８を用いて説明をする。
図７（ａ）に示す如く、第一の実施形態に係る蒸気膜発生部２（以下、蒸気膜発生部２Ｘと呼ぶ）では、例えば、外周面２ａのみ磨き仕上げを行って、他の各面２ｂ・２ｃ・２ｄは鋳肌のままとすることによって、外周面２ａの面粗度を、他の各面２ｂ・２ｃ・２ｄの面粗度に比して小さくする構成としている。
蒸気膜７は、当該蒸気膜７が発生する面の面粗度が小さいほど、面から剥離しやすい性質がある。このため、面粗度のより小さい面では、面粗度のより大きい面に比して多くの蒸気膜７を発生させることができる。
【００７４】
即ち、蒸気膜発生部２Ｘを備えた焼入治具１では、外周面２ａにおいて、その他の部位２ｂ・２ｃ・２ｄよりも多くの蒸気膜７を発生させることができる。このため、蒸気膜発生部２Ｘを備えた焼入治具１では、目標部位γに対して集中的に蒸気膜７を供給することができ、目標部位γをより確実に蒸気膜７で包囲することが可能になる。
【００７５】
即ち、本発明の一実施形態に係る焼入方法は、蒸気膜発生部２における外周面２ａの面粗度をより小さくすることにより、外周面２ａにおける単位時間あたりの蒸気膜７の発生量を増大させるものである。
このような構成により、ワーク１０に設定された目標部位γの焼入速度を抑制するのに必要な量の蒸気膜７を確保できる。
【００７６】
また図７（ｂ）に示す如く、第二の実施形態に係る蒸気膜発生部２（以下、蒸気膜発生部２Ｙと呼ぶ）では、外周面２ａ以外の面（即ち、他の各面２ｂ・２ｃ・２ｄ）に対して、例えば、鋳肌を荒らすような加工を施すことによって、各面２ｂ・２ｃ・２ｄの面粗度を、積極的に大きくする構成としている。
蒸気膜７は、当該蒸気膜７が発生する面の面粗度が大きいほど、蒸気膜７が面から剥離しにくい性質がある。このため、面粗度のより大きい面では、面粗度のより小さい面に比して蒸気膜７の発生量を少なくすることができる。
【００７７】
即ち、蒸気膜発生部２Ｙを備えた焼入治具１では、外周面２ａ以外の各部位２ｂ・２ｃ・２ｄにおいて、外周面２ａよりも蒸気膜７を発生しにくくできる。このため、蒸気膜発生部２Ｙを備えた焼入治具１では、余分な蒸気膜７の発生が抑えられ、蒸気膜発生部２Ｙの温度を、蒸気膜７を発生可能な温度により長く維持することができるため、目標部位γに対して蒸気膜７を供給する時間を確保できる。
【００７８】
即ち、本発明の一実施形態に係る焼入方法は、蒸気膜発生部２の面粗度を変更することにより、単位時間あたりの蒸気膜７の発生量を調整するものである。
このような構成により、ワーク１０に設定された目標部位γの焼入速度を調整することができる。
【００７９】
また、本発明の一実施形態に係る焼入方法は、蒸気膜発生部２の、目標部位γに最も接近する面である外周面２ａの面粗度をより小さくするとともに、それ以外の面である各部２ｂ・２ｃ・２ｄの面粗度をより大きくするものである。
このような構成により、ワーク１０に設定された目標部位γの焼入速度を抑制するのに必要な量の蒸気膜７をより確実に確保できる。
【００８０】
さらに、本発明の一実施形態に係る焼入方法は、蒸気膜発生部２における外周面２ａ以外の各部２ｂ・２ｃ・２ｄの面粗度をより大きくすることにより、各部２ｂ・２ｃ・２ｄにおける単位時間あたりの蒸気膜７の発生量を減少させるものである。
このような構成により、ワーク１０に設定された目標部位γの焼入速度を抑制するのに必要な量の蒸気膜７をより確実に確保できる。
【００８１】
また、本発明の一実施形態に係る焼入治具１において、蒸気膜発生部２は、所望する蒸気膜７の発生量に応じて、該蒸気膜発生部２の表面（外周面２ａ、内周面２ｂ、上端面２ｃ、下端面２ｄ）における面粗度を調整するものである。
このような構成により、焼入時間の間、ワーク１０に設定された目標部位γを蒸気膜７で包囲することができる。
【００８２】
また図７（ｃ）に示す如く、第三の実施形態に係る蒸気膜発生部２（以下、蒸気膜発生部２Ｚと呼ぶ）では、外周面２ａ以外の面（即ち、他の各面２ｂ・２ｃ・２ｄ）の面粗度を積極的に大きくする代わりに、各面２ｂ・２ｃ・２ｄにディンプル（窪み）を形成して、各面２ｂ・２ｃ・２ｄで蒸気膜７を保持する構成としている。
このような構成の蒸気膜発生部２Ｚを備えた焼入治具１であっても、蒸気膜発生部２Ｙを備えた焼入治具１と同様に、外周面２ａ以外の各部位２ｂ・２ｃ・２ｄにおいて、外周面２ａよりも蒸気膜７を発生しにくくでき、目標部位γに対して蒸気膜７を供給する時間を確保できる。
【００８３】
即ち、本発明の一実施形態に係る焼入方法は、蒸気膜発生部２の各部２ｂ・２ｃ・２ｄの表面に複数の窪みを形成することにより、各部２ｂ・２ｃ・２ｄにおける単位時間あたりの蒸気膜７の発生量を減少させるものである。
このような構成により、ワーク１０に設定された目標部位γの焼入速度を抑制するのに必要な量の蒸気膜７をより確実に確保できる。
【００８４】
また、蒸気膜発生部２は、その体積および材質に応じて熱容量が決まってくる。
このため、図８に示す如く、蒸気膜発生部２の体積を変更し、あるいは、蒸気膜発生部２の材質を変更して、熱容量を調整することによって、蒸気膜７の供給を継続することができる時間を調整することが可能になる（図８では、蒸気膜発生部２の体積を増加して、蒸気膜７の供給を継続することができる時間を長くしている）。
これにより、目標部位γに対して蒸気膜７を供給する時間を確実に確保できる。
【００８５】
即ち、本発明の一実施形態に係る焼入方法は、蒸気膜発生部２が有する熱容量を変更することにより、蒸気膜７の発生を持続させる時間を調整するものである。
このような構成により、焼入時間の間、ワーク１０に設定された目標部位γを蒸気膜７で包囲することができる。
【００８６】
また、本発明の一実施形態に係る焼入治具１において、蒸気膜発生部２は、所望する蒸気膜７の発生を継続させる期間に応じて、該蒸気膜発生部２の体積を調整するものである。
このような構成により、ワーク１０に設定された目標部位γの焼入速度を抑制するのに必要な量の蒸気膜７を確保できる。
【００８７】
次に、本発明の一実施形態に係る焼入治具を用いた焼入方法による熱処理歪みの抑制効果について、図９および図１０を用いて説明をする。
ここでは、熱処理歪みの抑制効果を把握するために、図９（ａ）に示す第一ギア部１１の歯面１１ａにおける凹凸の有無を評価した。
具体的には、歯面１１ａが歯筋方向に向かってどの程度の大きさの凹凸を有しているかを判断するために、図９（ｂ）に示すような寸法Ｄを凸部の大きさとして規定し、凸部の大きさＤの測定値から最大値、最小値および平均値を求めて、熱処理歪みの抑制効果を評価した。
【００８８】
ここで、寸法Ｄの求め方について説明をする。
寸法Ｄを求めるためには、まず始めに、目標部位γにおいて最も歯面１１ａが突出している点Ｐ１を求める。
次に、この点Ｐ１からワーク１０の軸心（歯面１１ａの歯筋方向）に対して平行な線Ｌ１を引き、線Ｌ１と歯面１１ａの稜線との交点Ｐ２を求める。そして、交点Ｐ２における接線Ｌ２を引く。
そして、点Ｐ１から線Ｌ１に直交する線Ｌ３を引き、線Ｌ３と接線Ｌ２との交点Ｐ３を求める。
そして、点Ｐ１と交点Ｐ３の距離を、寸法Ｄとして採用するようにしている。
【００８９】
焼入治具１を使用して本発明の一実施形態に係る焼入方法を適用して焼入をした各ワーク１０・１０・・・と、焼入治具１を使用せずに焼入をした各ワーク１０・１０・・・について、それぞれ凸部の大きさＤを求めた結果をまとめると、図１０のように表すことができる。
【００９０】
図１０によると、焼入治具１を使用した場合のほうが、使用しない場合に比して、凸部の大きさＤの最大値、最小値および平均値が、全て小さくなっている。
そしてこの結果から、本発明の一実施形態に係る焼入治具１を用いた焼入方法を適用することによって、目標部位γにおける熱処理歪みを抑制可能であることが把握できる。
【符号の説明】
【００９１】
１    焼入治具
２    蒸気膜発生部
３    位置決め部
４    支持フレーム
７    蒸気膜
８    焼入液
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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