(57)【要約】【課題】高強度化された鋼製の機械部品を提供する。【解決手段】機械部品の製造方法は、機械部品となるべき鋼製の処理対象材１を準備する工程と、処理対象材１の表面部分に剪断ひずみを加えた状態で、表面部分をＡ３変態点温度以上の加熱温度に加熱後冷却することで焼入処理を行う工程とを備える。処理対象材１の炭素の含有率は０．２質量％以上である。焼入処理を行う工程では、加熱温度が８００℃以上であり、焼入処理における処理対象材１の表面部分の冷却速度が８５０℃から３００℃までの温度域において３５℃／秒以上である。【選択図】図２
2017014549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械部品となるべき鋼製の処理対象材を準備する工程と、
前記処理対象材の表面部分に剪断ひずみを加えた状態で、前記表面部分をＡ３変態点温度以上の加熱温度に加熱後冷却することで焼入処理を行う工程とを備え、
前記処理対象材の炭素の含有率は０。２質量％以上であり、
前記焼入処理を行う工程では、前記加熱温度が８００℃以上であり、前記焼入処理における前記処理対象材の前記表面部分の冷却速度が８５０℃から３００℃までの温度域において３５℃／秒以上である、機械部品の製造方法。
【請求項２】
前記焼入処理を行う工程では、前記処理対象材の２カ所を第１および第２の保持部によりそれぞれ保持するとともに、前記第１の保持部から前記第２の保持部に向かう回転軸を中心として、前記第１の保持部を前記第２の保持部に対して相対的に回転させることにより、前記処理対象材の前記表面部分に剪断ひずみを加える、請求項１に記載の機械部品の製造方法。
【請求項３】
前記第１の保持部を前記第２の保持部に対して相対的に回転させるときの回転速度が０．０５（回転／秒）以上である、請求項２に記載の機械部品の製造方法。
【請求項４】
前記焼入処理を行う工程では、前記表面部分の一部を加熱するとともに、前記表面部分において加熱されている部分が移動し、
前記加熱されている部分の移動速度が０．５ｍｍ／秒以上である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の機械部品の製造方法。
【請求項５】
前記焼入処理を行う工程では、前記剪断ひずみのひずみ量が７．１以上である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の機械部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、機械部品の製造方法に関し、より特定的には表面層に硬化層が形成された機械部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料に強ひずみ加工を加える代表的な方法としてＥＣＡＰ（Ｅｑｕａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ａｎｇｕｌａｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）法がある。ＥＣＡＰ法は素材形状が加工の前後であまり変わらない強ひずみ加工法として注目されている。しかし、ＥＣＡＰ法では、一回の加工におけるひずみ量があまり大きくない。そのため、所望の微細な結晶粒および塑性を発現させるには、ＥＣＡＰ法では複数回、加工を行わなければならず、加工効率という面で課題がある。また、ＥＣＡＰ法では、その加工条件の制御が難しい。このような課題が存在するため、ＥＣＡＰ法を工業技術として利用することは困難である。
【０００３】
そこで量産性を向上させ、低コスト化を図る金属加工方法として、金属材料からなる処理対象材を加熱し形成した低変形抵抗領域を捻回することにより、当該領域を剪断変形させて金属組織を微細化する方法が提案されている（たとえば特開２００７−３０８８０６号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０８８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した方法において、鋼製材料の焼入処理や当該焼入処理が可能な条件、および鋼製材料の結晶組織を微細化することが可能な条件については報告されていない。
【０００６】
ここで、たとえば自動車業界においては、燃費の向上あるいは走行性能の向上を目的として車体等の軽量化が望まれている。その対応策の１つとして、結晶組織の微細化により高強度化した材料を利用した軽量化が考えられる。中でも、自動車の車体などの主な構成材料である鋼製材料について、結晶組織の微細化による高強度化を図ることは上述した車体等の軽量化に大きく寄与すると考えられる。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、高強度化された鋼製の機械部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る機械部品の製造方法は、機械部品となるべき鋼製の処理対象材を準備する工程と、処理対象材の表面部分に剪断ひずみを加えた状態で、表面部分をＡ３変態点温度以上の加熱温度に加熱後冷却することで焼入処理を行う工程とを備える。処理対象材の炭素の含有率は０．２質量％以上である。焼入処理を行う工程では、加熱温度が８００℃以上であり、焼入処理における処理対象材の表面部分の冷却速度が８５０℃から３００℃までの温度域において３５℃／秒以上である。
【発明の効果】
【０００９】
上記によれば、高強度化された鋼製の機械部品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る機械部品の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】図１に示した熱処理工程において用いる処理装置の構成を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る機械部品の断面模式図である。
【図４】実験に用いた試料の外観写真である。
【図５】試料１の断面拡大写真である。
【図６】試料２の断面拡大写真である。
【図７】試料３の断面拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本開示の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１２】
＜機械部品の製造方法＞
図１を参照して、本実施形態に係る機械部品の製造方法を説明する。図１に示すように、本実施形態に係る機械部品の製造方法では、まず準備工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）では、機械部品となるべき鋼製の処理対象材１（図２参照）および図２に示すような処理装置を準備する。処理対象材１は、機械部品としての概略形状に加工されていてもよい。処理対象材１の炭素の含有率は０．２質量％以上であってもよい。処理対象物１の加工方法は従来周知の任意の方法を用いることができる。処理対象材１を構成する材料は鋼であれば任意の組成のものを採用し得るが、たとえば当該材料における炭素の含有率は０。２質量％以上である。処理対象材１の形状は任意の形状を採用し得るが、たとえば図２に示すような所定の方向に延在する長軸を有する形状（たとえば棒状）であってもよい。また、処理対象材１における長軸に垂直な方向での断面形状は任意の形状とすることができるが、たとえば円形状であってもよい。
【００１３】
次に、熱処理工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）では、処理対象材１の表面部分に剪断ひずみを加えた状態で、当該表面部分をＡ３変態点温度以上の加熱温度に加熱後冷却することで焼入処理を行う。焼入処理を行う工程としての当該工程（Ｓ２０）では、上記加熱温度が８００℃以上である。また、焼入処理における処理対象材の表面部分の冷却速度は８５０℃から３００℃までの温度域において３５℃／秒以上である。このように、剪断ひずみを加えた状態で焼入処理を実施することで、表面部分において結晶組織が微細化された焼入硬化層を備えた、高強度化された鋼製の機械部品を得ることができる。なお、この工程（Ｓ２０）で用いる処理装置の構成については後述する。
【００１４】
次に、後処理工程（Ｓ３０）を実施する。この工程（Ｓ３０）では、上述した熱処理工程（Ｓ２０）を実施した処理対象材１に対して、研削加工や洗浄加工などを行うことにより、最終的な機械部品を得る。なお、研削加工や洗浄加工などにおいては従来周知の任意の加工方法を用いることができる。
【００１５】
＜処理装置の構成＞
図２を参照して、上述した熱処理工程（Ｓ２０）において用いる処理装置の構成を説明する。図２に示すように、処理装置は、処理対象材１の一方の端部を保持する回転部４と、処理対象材１の他方の端部を固定する固定部５と、誘導加熱を行うための加熱用コイル２と、焼入処理を行うための冷却用ノズル３と、整合盤６と、冷却水循環装置７と、電源８と、電源８用の冷却水循環装置９とを主に備える。
【００１６】
回転部４は、固定部５に対して処理対象材１の一方端部を捻るように回転させることが可能に構成されている。回転部４は処理対象材１の一方の端部を保持する回転部側保持部を含む。回転部側保持部の構成は、処理対象材１の一方の端部を着脱可能に保持できればよく、従来周知の任意の構成を採用できる。また、回転部４はたとえばモータと減速機とを含んでいてもよい。回転部４では、上述したモータなどの駆動装置が減速機を介して上記回転部側保持部に接続されていてもよい。回転部４の上記回転部側保持部は、上述した駆動装置によって回転可能に構成されている。
【００１７】
固定部５は、処理対象材１の他方の端部を保持する固定部側保持部を含む。固定部側保持部の構成は、処理対象材１の他方の端部を着脱可能に保持できればよく、従来周知の任意の構成を採用できる。
【００１８】
また、加熱用コイル２は、回転部４と固定部５とのに保持されている処理対象材１の外周を囲むように配置されている。冷却用ノズル３は、加熱用コイル２と隣接して配置されている。冷却用ノズル３は、処理対象材１に対して冷却用媒体を吹き付けることが可能に構成されている。冷却用媒体としては任意の媒体を用いることができるが、たとえば水や油などの液体を用いることができる。加熱用コイル２と冷却用ノズル３とは、処理対象材１の延在方向（たとえば固定部５から回転部４に向かう方向）に沿って移動可能になっている。加熱用コイル２と冷却用ノズル３とを移動させる機構としては、たとえば流体シリンダや電動モータなど従来周知の任意の機構を用いることができる。
【００１９】
整合盤６は、たとえばコンデンサやトランスを含み、加熱用コイル２へ投入される電力を制御して処理対象材１の加熱状態を制御する。整合盤６は加熱用コイル２と電源８とに接続されている。電源８は、たとえば高周波誘導加熱用の電源であって、インバータを含む。電源８や整合盤６の構成としては従来周知の任意の構成を採用することができる。
【００２０】
冷却水循環装置７は、加熱用コイル２を冷却するための冷却媒体である水を加熱用コイル２へ供給する。また、冷却水循環装置７は、整合盤６を冷却するための冷却媒体である水を整合盤６へ供給してもよい。また、冷却水循環装置７は、冷却用ノズル３から処理対象材１へ吹き付けられる冷却用の水を冷却用ノズル３へ供給する。
【００２１】
冷却水循環装置９は、電源８を冷却するための冷却媒体である水を電源８へ供給する。
＜処理装置の動作＞
図１に示した熱処理工程（Ｓ２０）では、図２に示した処理装置を用いて、上述した熱処理を行う。具体的には、処理対象材１を回転部４と固定部５とにより固定する。この状態で、処理対象材１の延在方向に伸びる回転軸を中心として処理対象材１を回転させる（捻る）ように、回転部４により処理対象材１に対して応力を加える。このとき、処理対象材１の他方の端部は固定部５により固定されているので、結果的に処理対象材１の外周面（上述した回転軸周りの側面）には捻られることに起因する剪断応ひずみが加えられる。
【００２２】
また、このとき、回転部４を固定部５に対して相対的に回転させるときの回転速度が０．０５（回転／秒）以上であってもよい。このようにすれば、処理対象材１の表面に十分剪断ひずみを発生させることができる。また、処理対象材１の表面に加えられる剪断ひずみのひずみ量は７．１以上であってもよい。なお、ここで剪断ひずみのひずみ量は、以下のように定義される。すなわち、上述した熱処理工程（Ｓ２０）において処理対象材１に対して上記回転軸（処理対象材１の長軸）を中心として捻る（捻回する）処理を行うとともに、後述するように処理対象材１を加熱すると、処理対象材１の外周面において周方向に沿って延びる線状模様が形成される。当該線状模様の延びる方向と上記回転軸とのなす角度θを測定により求める。そして、剪断ひずみのひずみ量をｔａｎθと定義する。
【００２３】
また、剪断ひずみのひずみ量は、たとえば回転部４から処理対象材１に対して加えられる応力を制御することにより調整できる。当該応力の制御方法は、回転部４において処理対象材１を回転させるための駆動装置（たとえば電導モータなど）の出力を制御するといった従来周知の方法を用いることができる。
【００２４】
このように処理対象材１に剪断ひずみが加えられた状態で、処理対象材１の外周を囲むように配置された加熱用コイル２によって処理対象材１の表面を誘導加熱する。この誘導加熱によって処理対象材１の表面をＡ３変態点以上の所定の加熱温度にまで加熱する。
【００２５】
そして、加熱用コイル２と冷却用ノズル３とは、処理対象材１の表面に沿って移動する。加熱用コイル２と冷却用ノズル３との移動方向は、冷却用ノズル３から加熱用コイル２に向かう方向（図２において固定部５から回転部４に向かう方向）である。この結果、加熱用コイル２により加熱された処理対象材１の表面の上に冷却用ノズル３が移動して配置されることになる。そして、当該冷却用ノズル３から水などの冷却用媒体を処理対象材１の加熱された表面に吹き付けることにより、処理対象材１の表面に対して焼入処理を行う。なお、加熱用コイル２の移動速度は０．５ｍｍ／秒以上であってもよい。さらに、冷却用ノズル３の移動速度も０．５ｍｍ／秒以上であってもよい。また、加熱用コイル２の移動速度と冷却用ノズル３の移動速度とは同じであってもよい。さらに、加熱用コイル２と冷却用ノズル３とは一体となっていてもよい。
【００２６】
また、上述のように加熱用コイル２と冷却用ノズル３とを移動させることにより、加熱用コイル２による加熱と冷却用ノズル３による冷却（焼入処理）を処理対象材１の表面に対して、固定部５側から回転部４側に向けて順次行うことができる。さらに、回転部４により処理対象材１を捻るような力を当該処理対象材１に加えることにより、処理対象材１の表面に剪断ひずみを加えた状態で、上述した焼入処理を行っているため、焼入後の処理対象材１の焼入硬化層における旧オーステナイト結晶粒を微細化できる。
【００２７】
＜機械部品＞
図１に示した機械部品の製造方法により得られた機械部品の構成を、図３を参照しながら説明する。図３は、機械部品１０の長軸に対して垂直な方向における断面模式図である。図３に示すように、機械部品１０は、表面層に形成された焼入硬化層１１と、焼入硬化層１１の内周側に位置する芯部１２とを備える。焼入硬化層１１では、ＪＩＳ規格Ｇ０５５１に規定する旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が１１番以上である。また、機械部品１０は、炭素含有率が０．２質量％以上０．８質量％以下である鋼からなる機械部品である。焼入硬化層１１は芯部１２より硬度が高くなっている。たとえば、焼入硬化層１１におけるビッカース硬度は５００ＨＶ以上でもよく、４００ＨＶ以上であってもよい。また、焼入硬化層１１の厚みはたとえば、（焼入硬化層１１をビッカース硬度が４００ＨＶ以上の領域と規定すれば）４ｍｍ以上とすることができる。なお、ここで焼入硬化層１１の厚みは、ビッカース硬度測定により焼入硬化深さを求めるという方法により決定できる。
【００２８】
上述した説明と一部重複する部分もあるが、本発明の実施形態の特徴的な構成を列挙する。
【００２９】
本開示に係る機械部品の製造方法は、機械部品となるべき鋼製の処理対象材１を準備する工程（準備工程（Ｓ１０））と、処理対象材１の表面部分に剪断ひずみを加えた状態で、表面部分をＡ３変態点温度以上の加熱温度に加熱後冷却することで焼入処理を行う工程（熱処理工程（Ｓ２０））とを備える。処理対象材１の炭素の含有率は０．２質量％以上である。焼入処理を行う工程（Ｓ２０）では、加熱温度が８００℃以上であり、焼入処理における処理対象材１の表面部分の冷却速度が８５０℃から３００℃までの温度域において３５℃／秒以上である。
【００３０】
このようにすれば、表面部分において結晶組織が微細化された焼入硬化層１１を備えた、高強度化された鋼製の機械部品１０を得ることができる。
【００３１】
なお、加熱温度を８００℃以上としたのは、処理対象材１の表面部分の温度を確実にＡ３変態点以上の温度にし、焼入処理を確実に行うためである。加熱温度は８５０℃以上であってもよく、９００℃以上であってもよい。また、加熱温度の上限は１０００℃としてもよい。
【００３２】
また、冷却速度について、８５０℃から３００℃までの温度域において、当該冷却速度を３５℃／秒以上としたのは、当該冷却速度が３５℃／秒を下回ると焼入が不完全となる部分が発生する可能性が出てくるためである。８５０℃から３００℃までの温度域において、当該冷却速度は３８℃／秒以上であってもよく、４０℃／秒以上であってもよい。
【００３３】
上記機械部品の製造方法において、焼入処理を行う工程（Ｓ２０）では、処理対象材１の２カ所を第１および第２の保持部（回転部４および固定部５）によりそれぞれ保持するとともに、第１の保持部（回転部４）から第２の保持部（固定部５）に向かう回転軸を中心として、第１の保持部（回転部４）を第２の保持部（固定部５）に対して相対的に回転させることにより、処理対象材１の表面部分に剪断ひずみを加えてもよい。
【００３４】
この場合、処理対象材１の２カ所を保持して当該保持部（回転部４）を回転させるという比較的簡単な処理により、処理対象材１に対して剪断ひずみを加えることができる。このため、機械部品の製造方法が複雑化することを抑制できる。
【００３５】
上記機械部品の製造方法では、第１の保持部（回転部４）を第２の保持部（固定部５）に対して相対的に回転させるときの回転速度（捻回速度）が０．０５（回転／秒）以上であってもよい。
【００３６】
この場合、処理対象材１の表面部分に十分な剪断ひずみを発生させることができるので、当該表面部分における結晶組織（旧オーステナイト結晶粒）を確実に微細化することができる。なお、上述した回転速度を０．０５（回転／秒）以上としたのは、回転速度を０．０５（回転／秒）未満とすると処理対象材１の表面部部分に十分な剪断ひずみを加えることができない可能性が出てくるためである。上記回転速度は０．０７（回転／秒）以上であってもよく、０．１（回転／秒）以上であってもよい。
【００３７】
上記機械部品の製造方法において、焼入処理を行う工程（Ｓ２０）では、表面部分の一部を加熱するとともに、当該表面部分において加熱されている部分が移動してもよい。加熱されている部分の移動速度は０．５ｍｍ／秒以上であってもよい。この場合、機械部品の製造方法における焼入処理の作業効率を十分高くすることができる。なお、上記移動速度を０．５ｍｍ／秒以上としたのは、当該移動速度が０．５ｍｍ／秒を下回ると焼入処理の作業効率が低くなり過ぎ、実用上問題となる可能性が出てくるためである。上記移動速度は０．７ｍｍ／秒以上であってもよく、１ｍｍ／秒以上であってもよい。
【００３８】
上記機械部品の製造方法において、焼入処理を行う工程（Ｓ２０）では、剪断ひずみのひずみ量が７．１以上であってもよい。この場合、表面部分に十分な剪断ひずみを加えることになるので、表面部分における結晶組織を確実に微細化することができる。ここで、剪断ひずみのひずみ量を７．１以上としたのは、当該ひずみ量を７．１未満とした場合に焼入硬化層の旧オーステナイト結晶粒の微細化が不十分となる可能性が出てくるためである。当該ひずみ量は７．５以上であってもよく、８以上であってもよい。
【００３９】
本開示に係る機械部品１０は、炭素含有率が０．２質量％以上０．８質量％以下である鋼からなる機械部品であって、表面層に形成された焼入硬化層１１を備え、焼入硬化層１１では、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が１１番以上である。この場合、焼入硬化層１１の旧オーステナイト結晶粒が微細化されることにより、機械部品１０を高強度化することができる。
【００４０】
ここで、機械部品の炭素含有率を０．２質量％以上としたのは、焼入処理により確実に焼入硬化層を形成するためである。また、当該炭素含有率を０．８質量％以下としたのは、焼き割れを防ぐという理由による。なお、炭素含有率の下限は０．３質量％としてもよく、０．３５質量％としてもよい。また、炭素含有率の上限は０．７質量％としてもよく、０．６質量％としてもよい。また、上記旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は１２以上であってもよい。
【００４１】
上記機械部品１０において、焼入硬化層の厚みは（ビッカース硬度が４００ＨＶ以上の領域を焼入硬化層とした場合）４ｍｍ以上であってもよい。この場合、機械部品１０の表面層に十分な厚みの焼入硬化層１１が形成されているので、機械部品の強度を確実に高めることができる。なお、上記焼入硬化層の厚みは４．５ｍｍ以上であってもよく、５ｍｍ以上であってもよい。
【００４２】
上記機械部品１０では、焼入硬化層１１におけるビッカース硬度が５００ＨＶ以上であってもよい。この場合、確実に高強度な機械部品とすることができる。なお、焼入硬化層１１におけるビッカース硬度は５５０ＨＶ以上であってもよく、５８０ＨＶ以上であってもよい。また、上述した焼入硬化層１１のビッカース硬度とは、機械部品１０の断面において当該焼入硬化層の深さ方向において複数個所（たとえば５点）で測定したビッカース硬度の測定値の平均を意味する。
【００４３】
＜実験例＞
本実施形態の効果を確認するため、以下のような実験を行った。
【００４４】
（試料）
試料として、ボロン微量添加炭素鋼製軸材を用いた。試料はＩＤ１〜ＩＤ３の３種類準備した。試料における炭素の含有率は０．３８質量％とした。試料の形状は円柱形状である。試料のサイズは、長さが５００ｍｍ、断面における直径が２０．１ｍｍである。
【００４５】
（熱処理）
図２に示した処理装置を用いて、ＩＤ１〜ＩＤ３の試料に対して熱処理を実施した。具体的には、加熱用コイル２を用いて試料を高周波誘導加熱により加熱した。そして、加熱用コイル２および隣接した冷却用ノズル３を、各試料の軸方向に沿って移動させることにより、各試料の表面を移動焼入した。加熱用コイル２および冷却用ノズル３の移動速度は０．５ｍｍ／秒とした。
【００４６】
また、熱処理の条件としては、試料の表面温度をＡ３変態点以上の温度である加熱温度（９００℃）まで加熱し、その後冷却することで焼入処理を行った。冷却時の条件としては、８５０℃から３００℃までの温度領域において冷却速度を３７℃／秒として冷却した。
【００４７】
また、上述した熱処理時における各試料の捻回については、各試料の条件を変えて熱処理を行った。具体的には、試料ＩＤ１については捻回動作をせずに熱処理を行った。試料ＩＤ２については、固定部５に対する回転部４の相対的な回転速度（捻回速度）を０．０２５（回転／秒）として熱処理を行った。また、試料ＩＤ３については、回転速度を０．０５（回転／秒）として熱処理を行った。
【００４８】
（測定項目）
熱処理後の試料の外観を観察するとともに、各試料の断面において表面層（焼入硬化層）の断面写真を撮影し、当該断面でのミクロ組織を観察した。具体的には、熱処理後の試料の断面についてＡＧＳ腐食し、光学顕微鏡を用いてミクロ組織観察を行った。
【００４９】
また、試料ＩＤ３については、剪断ひずみ量を測定した。剪断ひずみ量の測定方法としては、以下のような方法を用いた。すなわち、熱処理後の試料の外周面においては、後述する図４に示すように周方向に沿って延びる線状模様が形成される。当該線状模様の延びる方向と、試料の長軸（回転軸）とのなす角度θを測定により求めた。そして、剪断ひずみ量としてｔａｎθを算出した。
【００５０】
また、当該断面において、表面から深さ２００μｍまでの領域について、ビッカース硬さの測定を行った。具体的には、各試料の断面において表面から深さ２００μｍまでの領域につき、４０μｍおきに深さ方向において５か所ビッカース硬さ測定を行った。
【００５１】
（結果）
外観観察結果：
図４に、無捻回で熱処理した試料ＩＤ１（上側）、および回転速度０．０５（回転／秒）で捻回しながら熱処理した試料ＩＤ３（下側）の外観写真を示す。図４からわかるように、試料ＩＤ３には、白丸点線で示す方向（捻回方向に沿った方向である周方向）に延びる線状の模様が発生している。
【００５２】
剪断ひずみ量：
試料ＩＤ３の剪断ひずみ量は約７．１であった。
【００５３】
ビッカース硬さ測定：
試料ＩＤ１〜３について、ビッカース硬さ測定を行った結果、表面から深さ２００μｍまでの領域について、ビッカース硬さの平均値はいずれも６００ＨＶ以上となっていた。つまり、いずれの試料においても、表面から深さ２００μｍまでの領域については焼入硬化されていた。
【００５４】
断面ミクロ組織観察：
図５〜図７は、それぞれ試料ＩＤ１〜３の断面についてＡＧＳ腐食した後光学顕微鏡を用いて観察したミクロ組織を示す。図５は試料ＩＤ１の断面のミクロ組織写真である。図５に示した試料ＩＤ１における旧オーステナイト結晶粒の粒度番号（ＪＩＳ規格Ｇ０５５１参照）は９番であった。また、図６に示した試料ＩＤ２における旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は１０番であった。また、図７に示した試料ＩＤ３における旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は１２番であった。
【００５５】
これらから、捻回しながら（つまり剪断ひずみを加えながら）熱処理を行うことにより、結晶粒の微細化された焼入硬化層を形成できることが確認された。
【００５６】
なお、上述した試料ＩＤ１〜３については、材料としてボロン微量添加炭素鋼を用いたが、炭素濃度が０．２質量％以上の鋼であれば、焼入後に５００ＨＶ以上の硬度が得られるため、有効である。
【００５７】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
この発明は、表面に焼入硬化層を形成した機械部品に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００５９】
１  処理対象材、２  加熱用コイル、３  冷却用ノズル、４  回転部（モータおよび減速機）、５  固定部、６  整合盤（コンデンサ、トランス）、７  整合盤・加熱用コイル冷却用および冷却ノズル供給用冷却水循環装置、８  高周波誘導加熱電源（インバータ）、９  高周波誘導加熱電源冷却用冷却水循環装置、１０  機械部品、１１  焼入硬化層、１２  芯部。
【図１】
2017014549.tif 000003
【図２】
2017014549.tif 000004
【図３】
2017014549.tif 000005
【図４】
2017014549.tif 000006
【図５】
2017014549.tif 000007
【図６】
2017014549.tif 000008
【図７】
2017014549.tif 000009