(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼入れ工程を有し、
該焼入れ工程は、第１工程と、第１工程より後に実行される第２工程とを有し、
前記第１工程は、
中空円筒状ワークを、間隔をあけずに連続に横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、前記ワークの肉厚全体をＡｃ3 点以上でかつＡｃ3 点＋２００℃以下の温度に誘導加熱し、
ワークが加熱部から隔たった冷却部に至るまでの時間を利用してワークの温度を長手方向、肉厚方向でほぼ均一にし、
ワークの温度がＡｒ3 点まで下がる前に冷却を開始してワークを外周面側のみから冷却し、ワークの肉厚全体を焼入れ硬化する、
工程であり、
前記第２工程は、
肉厚全体が焼入れ硬化された前記ワークを、間隔をあけずに連続に横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、ワークの外周面とワークの外周面から肉厚の１／４より大で１／２より小の距離隔たった位置との間の部分であるワークの外周部のみを、Ａｃ3 点以上でかつＡｃ3 点＋２００℃以下の温度に誘導加熱し、
該誘導加熱終了後でかつ該誘導加熱直後に、前記ワークを間隔をあけずに連続に横送りしつつ、ワークを外周面側のみから冷却することにより、前記ワークの、前記ワークの肉厚の１／４より大で１／２より小の距離だけ前記ワークの外周面から隔たった位置を有効硬さにし、該外周部有効硬さ位置よりも外周面側の部分では有効硬さ以上の硬さにし、該外周部有効硬さ位置より肉厚芯部側の部分では有効硬さ以下の硬さにするとともに、前記ワークの、ワークの肉厚の１／２より小の距離だけワークの内周面から隔たった位置を有効硬さにし、該内周部有効硬さ位置よりも内周面側の部分では有効硬さ以上の硬さにし、該内周部有効硬さ位置より肉厚芯部側の部分では有効硬さ以下の硬さにする、
工程である、
中空円筒状ワークの熱処理方法。
【請求項２】
前記ワークが炭素鋼または炭素低合金鋼からなり、前記第２工程の後に焼もどしの第３工程を有する請求項１記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
【請求項３】
前記焼もどしの加熱が炉中加熱である請求項２記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
【請求項４】
前記炉中加熱の加熱温度が１５０〜２５０℃である請求項３記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
【請求項５】
前記炉中加熱の加熱温度が４００〜７００℃である請求項３記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
【請求項６】
前記焼もどしの加熱がワークの外周面側のみからの誘導加熱である請求項２記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
【請求項７】
前記誘導加熱の加熱温度が１５０〜２５０℃である請求項６記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
【請求項８】
前記誘導加熱の加熱温度が４００〜７００℃である請求項６記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
【請求項９】
前記ワークが低炭素鋼または低炭素低合金鋼からなり、前記第２工程後の焼もどしの第３工程を省略した請求項１記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
【請求項１０】
前記低炭素低合金鋼が炭素量が０．０５〜０．３０％の低炭素系のボロン鋼である請求項９記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空円筒状ワークの熱処理方法に関する。中空円筒状ワークには、たとえば建設車両の履帯用部品の一つであるブッシュが含まれる。ただし、ブッシュに限るものではない。
【０００２】
【従来の技術】
履帯用ブッシュなどの中空円筒状ワークでは、内・外周面とその近傍には耐摩耗性を確保するための硬さが要求され、肉厚芯部には割れを防止するための靱性が要求される。
この２つの要求品質を同時に満足させるための中空円筒状ワークの熱処理方法として、従来、以下の方法が提案されている。
(i) 特開昭５９−７７９７９号の方法
図６に示すように、ワーク１１１の外周面から内周有効硬化層の一部まで高周波焼入れを行う第１工程と、第１工程の後に内周部を高周波焼入れするとともに肉厚芯部を焼もどしする第２工程と、からなる方法。
図６中、１１２は治具、１１３は加熱コイル、１１４は冷却ジャケット、１１５は加熱コイル、１１６、１１７は冷却ジャケットである。第１工程におけるワークの送りは縦方向（鉛直方向）で、焼入れは外周面側からの加熱、外周面側からの冷却である。第２工程では、ワークの送りは縦方向（鉛直方向）で、焼入れは内周面側からの加熱、外周面側・内周面側からの同時冷却である。
各工程後のワークの硬さ分布は、図７に示す通りである。
(ii)特願平７−２９９９９７号の方法
図８に示すように、ワーク１２０の外周面から内周面までの肉厚全体を高周波焼入れする第１工程と、第１工程の後に内周部を高周波焼入れするとともに肉厚芯部を焼もどしする第２工程と、からなる方法。
図８中、１２１は加熱コイル、１２２は冷却ジャケット、１２３、１２４は回転ローラー、１２５は加熱コイル、１２６は冷却ジャケットである。第１工程におけるワークの送りは横方向（水平方向）で、焼入れは外周面側からの加熱、加熱コイル１２１と冷却ジャケット１２２間をあけてワーク温度を均一にした後の外周面側からの冷却である。第２工程では、ワークの送りは縦方向（鉛直方向から傾いた斜め方向を含む）で、焼入れは内周面側からの加熱、外周面側からの冷却である。
各工程後のワークの硬さ分布は、図９に示す通りである。
(iii) 特開平１−７５６２９号の方法
ワークの外周面から内周面までの肉厚全体を高周波焼入れする第１工程と、第１工程の後に内周部を冷却しつつ外周面側から高周波焼入れするとともに芯部を焼もどしする第２工程と、からなる方法。
第２工程では、内周部を冷却するために、冷却ジャケットがワークの内周面側に挿入される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の何れの従来方法においても、第１工程、第２工程ともに一貫ラインでワークを連続熱処理することはできない。
さらに詳しくは、(i) の方法では、第１工程、第２工程とも、ワークの送りが縦方向（鉛直方向）のため、１品ずつの間欠処理となり、連続処理ができない。
(ii)の方法では、第１工程は、ワークの送りが横方向（水平方向）で連続処理可能となっているが、第２工程は、ワークの送りが縦方向（鉛直方向）のため、１品ずつの間欠処理となる。
(iii) の方法では、第２工程で、冷却ジャケットをワークの内周面側に挿入するので、１品ずつの間欠処理でしか熱処理できない。
したがって、上記の従来方法には、つぎの問題がある。
（イ）間欠処理工程のサイクルタイムにより全体のサイクルタイムが決定され、生産性をそれ以上向上させることができない。
（ロ）ワークの内周面側に加熱コイルや冷却ジャケットを挿入するためのハンドリング装置を設置しなければならず、イニシャルコストが高くなる。
（ハ）間欠処理では、中空円筒状ワークの全長両端部と全長中央部とで温度差が生じるため、熱処理後のワーク寸法のばらつきが大きくなる。
本発明の目的は、一貫ラインで連続熱処理を可能とする、中空円筒状ワークの熱処理方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの方法からなる。
（１）  焼入れ工程を有し、
該焼入れ工程は、第１工程と、第１工程より後に実行される第２工程とを有し、
前記第１工程は、
中空円筒状ワークを、間隔をあけずに連続に横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、前記ワークの肉厚全体をＡｃ3 点以上でかつＡｃ3 点＋２００℃以下の温度に誘導加熱し、
ワークが加熱部から隔たった冷却部に至るまでの時間を利用してワークの温度を長手方向、肉厚方向でほぼ均一にし、
ワークの温度がＡｒ3 点まで下がる前に冷却を開始してワークを外周面側のみから冷却し、ワークの肉厚全体を焼入れ硬化する、
工程であり、
前記第２工程は、
肉厚全体が焼入れ硬化された前記ワークを、間隔をあけずに連続に横送りしつつ、前記ワークの外周面側のみから、ワークの外周面とワークの外周面から肉厚の１／４より大で１／２より小の距離隔たった位置との間の部分であるワークの外周部のみを、Ａｃ3 点以上でかつＡｃ3 点＋２００℃以下の温度に誘導加熱し、
該誘導加熱終了後でかつ該誘導加熱直後に、前記ワークを間隔をあけずに連続に横送りしつつ、ワークを外周面側のみから冷却することにより、前記ワークの、前記ワークの肉厚の１／４より大で１／２より小の距離だけ前記ワークの外周面から隔たった位置を有効硬さにし、該外周部有効硬さ位置よりも外周面側の部分では有効硬さ以上の硬さにし、該外周部有効硬さ位置より肉厚芯部側の部分では有効硬さ以下の硬さにするとともに、前記ワークの、ワークの肉厚の１／２より小の距離だけワークの内周面から隔たった位置を有効硬さにし、該内周部有効硬さ位置よりも内周面側の部分では有効硬さ以上の硬さにし、該内周部有効硬さ位置より肉厚芯部側の部分では有効硬さ以下の硬さにする、
工程である、
中空円筒状ワークの熱処理方法。
（２）  前記ワークが炭素鋼または炭素低合金鋼からなり、前記第２工程の後に焼もどしの第３工程を有する（１）記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
（３）  前記焼もどしの加熱が炉中加熱である（２）記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
（４）  前記炉中加熱の加熱温度が１５０〜２５０℃である（３）記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
（５）  前記炉中加熱の加熱温度が４００〜７００℃である（３）記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
（６）  前記焼もどしの加熱がワークの外周面側のみからの誘導加熱である（２）記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
（７）  前記誘導加熱の加熱温度が１５０〜２５０℃である（６）記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
（８）  前記誘導加熱の加熱温度が４００〜７００℃である（６）記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
（９）  前記ワークが低炭素鋼または低炭素低合金鋼からなり、前記第２工程後の焼もどしの第３工程を省略した（１）記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
（１０）  前記低炭素低合金鋼が炭素量が０．０５〜０．３０％の低炭素系のボロン鋼である（９）記載の中空円筒状ワークの熱処理方法。
【０００５】
上記（１）の方法では、第１工程では、特願平７−２９９９９７号の方法の第１工程と同様にワークの送りが横方向（水平方向）のため、連続熱処理が可能である。また、第２工程でも、ワークの内周面側に加熱コイルも冷却ジャケットも挿入する必要がなく、かつワークの送りが横方向（水平方向）のため、連続熱処理が可能である。
上記（２）の方法では、ワークを焼もどしするので、ワークの表面の硬さは低下するが、ワーク全体の靱性が向上し、使用に供することができる。
上記（３）の方法では、焼もどしの加熱を炉中加熱としたので、ワークの肉厚全体を均一な温度に加熱することができる。
上記（４）の方法では、焼もどしを１５０〜２５０℃の低温焼もどしとしたので、焼入れで得られた硬さがほとんど低下せず、必要な耐摩耗性が確保される。
上記（５）の方法では、焼もどしを４００〜７００℃の高温焼もどしとしたので、優れた靱性を確保することができる。
上記（６）の方法では、焼もどしの加熱をワークの外周面側のみからの誘導加熱としたので、加熱時間（処理時間）が短くなり、設備がコンパクトになる。
上記（７）の方法では、焼もどしを１５０〜２５０℃の低温焼もどしとしたので、焼入れで得られた硬さがほとんど低下せず、必要な耐摩耗性が確保される。
上記（８）の方法では、焼もどしを４００〜７００℃の高温焼もどしとしたので、優れた靱性を確保することができる。
上記（９）の方法では、素材を低炭素鋼または低炭素低合金鋼とし、焼入れ後の焼もどしを省略したので、全体の処理時間が短縮される。
低炭素鋼または低炭素合金鋼では、焼入れ後に低温焼もどしを施しても、金属組織は変化せず、低炭素マルテンサイト組織のままのため、焼もどしを省略することができる。
上記（１０）の方法では、素材を低炭素系のボロン鋼としたので、上記（９）の作用に加えて、必要な靱性が確保される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明実施例の中空円筒状ワークの熱処理方法を、図１〜図５を参照して、説明する。中空円筒状ワークとして、パワーショベルなどの建設車両の履帯用ブッシュを例にとる。ただし、中空円筒状ワークはこれに限るものではなく、他の中空円筒であってもよい。パワーショベルの履帯用ブッシュの場合、表面の摩耗防止のためには、内・外周面はＨＲＣ５２程度以上の硬さが必要であり、靱性を確保するためには、肉厚芯部をＨＲＣ４０程度以下の硬さにして衝撃強さを確保することが必要である。熱処理によってこの表面硬さを得るために、中空円筒状ワークを、炭素鋼または炭素低合金鋼から作製する。
炭素鋼は、低炭素鋼または中炭素鋼または高炭素鋼の何れであってもよい。低炭素鋼は、炭素含有量が重量％で０．３０未満のものをいい、中炭素鋼は、炭素含有量が重量％で０．３０以上、０．５０以下のものをいい、高炭素鋼は、炭素含有量が重量％で０．５０を超えるものをいう。炭素低合金鋼は、炭素鋼に必要な合金元素を少量ずつ添加したものをいう。また、低炭素低合金鋼、中炭素低合金鋼、高炭素低合金鋼は、低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼に、それぞれ、必要な合金元素を添加したものをいう。中炭素鋼または中炭素低合金鋼または高炭素鋼または高炭素低合金鋼の場合は、第１工程および第２工程とを有する焼入れ後に焼もどしを行うが、低炭素鋼または低炭素低合金鋼の場合は、第１工程および第２工程とを有する焼入れ後の焼もどしは行ってもよく、あるいは省略してもよい。試験例として、中空円筒状ワークを、中炭素低合金鋼（中炭素ボロン鋼）から作製した（ただし、中炭素低合金鋼に限るものではない）。その寸法は、たとえば、外径５８．７ｍｍ、内径３７．３ｍｍ、長さ１４４．８ｍｍであった。また、試験材に用いた中炭素低合金鋼の化学成分は、重量％で、Ｃが０．３９〜０．４１、Ｓｉが０．１５〜０．３５、Ｍｎが１．００〜１．２０、Ｐが０．０２５以下、Ｓが０．０２５以下、Ｎｉが０．２０以下、Ｃｒが０．１０〜０．２０、Ｃｕが０．３０以下、Ａｌが０．０１５〜０．０７０、Ｔｉが０．０１５〜０．０４０、Ｂが０．０００５〜０．００３０であった。
【０００７】
本発明実施例の熱処理方法は、第１工程と、第１工程の後に実行される第２工程と、からなる焼入れ工程を有する。
第１工程では、中空円筒状ワーク１１を、図１の第１工程および図２に示すように、外周焼入れする。
まず、中空円筒状ワーク１１（以下、単にワークともいう）を、ワーク軸芯まわりに回転させながら、ワーク同士の間に間隔をあけずに連続に横送りし（水平方向に送り）つつ、加熱部（加熱コイル１２）にて、ワークの外周面側のみから、ワークの肉厚全体をＡｃ3 点以上でかつＡｃ3 点＋２００℃（望ましくは、Ａｃ3 点＋５０℃）以下の温度に誘導加熱する。ここで、誘導電源の周波数は、中空円筒状ワーク１１の肉厚全体が前記温度に加熱されるように選定しなければならない。この場合、周波数ｆ（ｋＨｚ）と加熱深さｄ（ｍｍ）との間には、ｄ＝（２５０／ｆ）1/2 の関係がある。Ａｃ3 変態点は、ワークの化学成分により決まり、次式で示される。
Ａｃ3 （℃）＝９０８−２２４×Ｃ（％）＋３０×Ｓｉ（％）
−３４×Ｍｎ（％）＋４３９×Ｐ（％）−２３×Ｎｉ（％）
ただし、Ｃ：炭素、Ｓｉ：珪素、Ｍｎ：マンガン、Ｐ：リン、Ｎｉ：ニッケル
上記で、間隔をあけずに連続送りするのは、従来方法のように、治具をなくすことにより、入熱が治具に奪われるのを防止して、従来のようなワークの長手方向端部の一時停止加熱の必要性をなくすためである。この連続加熱により、各ワークを端部を含めて長手方向で均一に加熱でき、ワークの長手方向の温度差をできるだけ少なくすることができる。また、横方向（水平方向）の送りとするのは、縦方向（鉛直方向）の連続送りとすると、装置の高さが大になり過ぎ、作業を不便にし、装置を設置する建屋の天井との干渉の問題を生じるからである。送りは、ワーク１１を、回転する一対のローラー１４、１５に載せ、ローラー１４、１５を回転させてワーク１１を回転させ、一対のローラー１４、１５のうち一方をワークの進行方向に対して若干下傾させることにより行う。ローラー１４は長手方向に複数部分１４ａ、１４ｂ、１４ｃに分割されており、軸１４ｄで一体的に回転するように連結されている。ローラー１５も長手方向に複数部分１５ａ、１５ｂ、１５ｃに分割されており、軸１５ｄで一体的に回転するように連結されている。Ａｃ3 点以上の温度に加熱するのは、焼入れのためにワークの金属組織をオーステナイト組織にするためであり、加熱温度の上限をＡｃ3 点＋２００℃（望ましくは、Ａｃ3 点＋５０℃）とするのは、焼入れで生成するマルテンサイト組織の結晶粒を微細に保つことによってブッシュ全体の靱性を確保し、たとえ使用中に表面に割れが発生しても割れの進展を抑制するためである。もしも、Ａｃ3 点＋２００℃を超える温度に加熱すると結晶粒が粗大になり、使用中に表面に割れが発生すると、容易に進展してブッシュ全体の割れにつながる。
【０００８】
ついで、ワーク１１が、加熱部（加熱コイル１２）から約０．６ｍ隔たった冷却部（冷却ジャケット１３）に至るまでの時間（たとえば、３０〜５０秒）におけるワークの放熱および熱伝導を利用して、ワーク１１の温度を長手方向、肉厚方向で均一にする。時間の経過と共にワーク温度は、ワーク１１の放熱により、徐々に低下していく。
ついで、ワークの温度がＡｒ3 点まで下がる前に冷却部にて（冷却ジャケット１３からの冷却液により）ワーク１１の冷却を開始して、ワーク１１を外周面側のみから冷却し、ワークの肉厚全体を焼入れ硬化する。ここでは、全肉厚がＡｒ3 点以上から急冷されるので、ワークは全肉厚にわたって焼入れ硬化する。
これによって、図５の外周焼入れ後の硬さ分布に示すように、ワーク１１の全肉厚がＨＲＣ５６程度の硬さとなり、金属組織はマルテンサイト組織となる。
【０００９】
ついで、第２工程にて、ワーク１１の外周部に再焼入れを施す。
外周面側のみからの加熱・冷却が施された後常温に戻っているワーク１１を、図１の第２工程および図３、図４に示すように、ワーク１１を、ワーク軸芯まわりに回転させながら、ワーク同士の間に間隔をあけずに連続に横送りし（水平方向に送り）つつ、外周部のみを、Ａｃ3 点以上でかつＡｃ3 点＋２００℃（望ましくは、Ａｃ3 点＋５０℃）以下の温度に誘導加熱する。第１工程では、中空円筒状ワーク１１の肉厚全体を、Ａｃ3 点以上でかつＡｃ3 点＋２００℃（望ましくは、Ａｃ3 点＋５０℃）以下の温度に誘導加熱するが、第２工程では、中空円筒状ワーク１１の外周部（外周面と外周面からワークの肉厚の１／４より大でかつ１／２より小の距離隔たった位置との間の部分）のみを、誘導加熱する。誘導加熱における加熱深さは、誘導電源の周波数を選定することにより、設定することができる。この場合、周波数ｆ（ｋＨｚ）と加熱深さｄ（ｍｍ）との間には、ｄ＝（２５０／ｆ）1/2 の関係がある。
第２工程において、ワーク１１の回転と横方向（水平）の送りは、回転する一対のローラー１８、１９（一方のローラーはワークの送り方向に対して若干下傾させてある）上にワーク１１を載せることにより行う。ローラー１８は長手方向に複数部分１８ａ、１８ｂに分割されており、軸１８ｃで一体的に回転するように連結されている。ローラー１９も長手方向に複数部分１９ａ、１９ｂに分割されており、軸１９ｃで一体的に回転するように連結されている。加熱温度の上限をＡｃ3 点＋２００℃（望ましくは、Ａｃ3 点＋５０℃）とするのは、再焼入れによって生成するワーク外周部のマルテンサイト組織の結晶粒を微細に保つことによって、使用中の割れの発生を防止する（割れが発生しても進展しにくくする）ためである。
この外周面側からの加熱の直後（加熱終了から３秒以下、望ましくは２秒以下、さらに望ましくは１秒以下の時間内）に、したがって、ワーク１１の温度が外周部（ワークの外周面とワークの肉厚の１／４より大で１／２より小の距離だけワークの外周面から隔たった位置との間にある部分）でＡｃ3 点以上、肉厚芯部で４００〜７００℃（高温焼もどし温度）、内周部（ワークの内周面とワークの肉厚の１／２より小の距離だけワークの内周面から隔たった位置との間にある部分にある部分）で低温焼もどし温度未満（外周部への入熱が内周部に伝導して内周部が低温焼もどし温度に達する前）、となっている間に、ワーク１１を、外周面側のみから、冷却ジャケット１７より冷却液を噴射することによって冷却する。この外周面側のみからの冷却によって、ワークの、ワークの肉厚の１／４より大で１／２より小の距離だけワークの外周面から隔たった位置を有効硬さにし、該外周部有効硬さ位置よりも外周面側の部分では有効硬さ以上の硬さにし、該外周部有効硬さ位置より肉厚芯部側の部分では有効硬さ以下の硬さにするとともに、ワークの、ワークの肉厚の１／２より小の距離だけワークの内周面から隔たった位置を有効硬さにし、該内周部有効硬さ位置よりも内周面側の部分では有効硬さ以上の硬さにし、該内周部有効硬さ位置より肉厚芯部側の部分では有効硬さ以下の硬さにする。すなわち、ワークの肉厚芯部（ワークの外周部と内周部の間の部分）は高温焼もどしされる。ここで有効硬さとは、ワーク１１の金属組織全体の８０％がマルテンサイト組織になった状態のワークの硬さをいい、ワークの炭素含有量により決まる。本実施例の場合は、ワーク１１の炭素含有量が０．４０％であり、その場合の有効硬さはＨＲＣ４７である。ワーク１１の内周部の硬さは内周面からワークの肉厚芯部に向って漸次低下する。ワークの内周部には加熱および冷却を施さないので、ワークの内周面側に加熱コイルや冷却ジャケットを挿入する必要がなく、そのためのハンドリング装置が不要になる。
外周部の再焼入れにより、外周部は図５の外周部再焼入れ後の硬さ分布に示すように、ＨＲＣ５６程度の硬さになる。また、外周部の再焼入れにおいて、加熱時に４００〜７００℃になる肉厚芯部は高温焼もどしされて、図５の外周再焼入れ後の硬さ分布に示すように、硬さがＨＲＣ３０〜４０程度のソルバイト組織になり、必要な靱性が確保される（割れに対して強くなる）。
また、外周部の再焼入れにおいて、内周部を、外周面側のみからの冷却で冷却することにより、内周部の冷却が、内周部を直接、内周面側から冷却する場合に比べてゆるやかになり、冷却による変形（主にワークの長手方向の変形）が減少し、外径寸法のばらつきが従来の熱処理方法に比べて少なくなる。
【００１０】
中空円筒状ワーク１１の材料が中炭素鋼または中炭素低合金鋼または高炭素鋼または高炭素低合金の場合には、第１工程および第２工程とを有する焼入れで、外周部および内周部が焼入れ硬化し、肉厚芯部が焼入れ・高温焼もどしされたワーク１１を、焼もどしする。中空円筒状ワークの材料が低炭素鋼または低炭素低合金鋼の場合には、上記の焼入れ後の焼もどしを実施してもよいし、省略してもよい。
焼もどしにおける加熱は、炉中加熱、あるいはワークの外周面側のみからの誘導加熱により行う。炉中加熱の場合は、ワークの肉厚全体の均一加熱が容易に実現し、誘導加熱の場合は、加熱時間（処理時間）の短縮化、設備の小型化が達成される。
炉中加熱による焼もどしは、１５０〜２５０℃の低温焼もどし、または４００〜７００℃の高温焼もどしのいずれで行ってもよく、中空円筒状ワークの要求品質によって選択すればよい。低温焼もどしの場合は、焼入れで得られた硬さがほとんど低下せず、必要な耐摩耗性が確保される。高温焼もどしの場合は、優れた靱性が確保される。
誘導加熱による焼もどしは、１５０〜２５０℃の低温焼もどし、または４００〜７００℃の高温焼もどしのいずれで行ってもよく、中空円筒状ワークの要求品質によって選択すればよい。低温焼もどしの場合は、焼入れで得られた硬さがほとんど低下せず、必要な耐摩耗性が確保される。高温焼もどしの場合は、優れた靱性が確保される。
中空円筒状ワーク１１の材料が低炭素鋼または低炭素低合金鋼の場合、第１工程および第２工程とを有する焼入れ後の焼もどしは省略してもよい。その理由は、低炭素鋼または低炭素低合金鋼では、焼入れ後に低温焼もどしを施しても金属組織が変化せず、低炭素マルテンサイト組織のままであるので、焼もどしを省略することができるからである。
【００１１】
試験では、中炭素低合金鋼からなるワーク１１を用いたので、外周部および内周部が焼入れ硬化し、肉厚芯部が焼入れ・高温焼もどしされたワーク１１は、焼もどしされた。焼もどしは約２００℃以下での低温焼もどしとした。これを炉中加熱のバッチ処理で行った（約２．５Ｈｒ）。低温焼もどしとしたため、第１、第２工程で生成した外周部および内周部のマルテンサイト組織がほとんど変化せず、第１工程および第２工程で得られた外周部および内周部の硬さを維持することができた（図５の外周焼入れ・外周再焼入れ・焼もどし後の硬さ分布参照）。外周焼入れ・外周再焼入れ・焼もどし後の内周面および外周面の硬さはＨＲＣ５２程度以上のレベルにあった。
また、圧壊試験を行って、従来品（特開昭５９−７７９７９号の方法で熱処理したもの）と上記方法で熱処理した本発明品との強度の比較を行った。テストピースを従来品および本発明品にそれぞれ５個ずつ用意した。圧壊荷重は表１に示す通りであった。平均値は同じで、同等の圧壊強度があることがわかる。したがって、本発明方法によれば、強度は同等に維持したまま、生産性の向上を図ることができる。
【００１２】
【表１】
0004187334.tif 000002
【００１３】
上記では、中空円筒状ワークとして履帯用ブッシュを例にとったが、中空円筒状ワークは履帯用ブッシュに限るものではなく、一般の中空円筒であってもよい。本発明はそれをも含む。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１の方法によれば、第１工程では、特願平７−２９９９９７号の方法の第１工程と同様にワークの送りが横方向（水平方向）のため、連続熱処理が可能であり、また、第２工程でも、外周面側からの加熱、外周面側からの冷却のため、ワークの内周面側に加熱コイルも冷却ジャケットも挿入する必要がなく、かつワークの送りが横方向（水平方向）のため、連続熱処理が可能となる。その結果、第１工程、第２工程にわたって、一貫ラインの連続熱処理が可能となり、生産性の向上を図ることができる。また、ワーク同士間に間隔をあけずに連続送りするので、従来の、ワークを支えるのに治具を用いた焼入れ方法に比べて、入熱の治具への逃げがなくなり、ワークを長手方向に均一に加熱することができ、従来生じていたワーク長手方向の変形が大幅に減少し、ワークの寸法精度の向上を図ることができる。さらに、本発明の方法によるものは、従来の方法によるものに比べて、外周部の有効硬化層が深くなるので、従来の方法によるものに比べて耐摩耗性の向上を図ることができる。
請求項２の方法によれば、ワークを焼もどしするので、ワークの表面の硬さは低下するが、ワーク全体の靱性が向上し、使用に供することができる。
請求項３の方法によれば、焼もどしの加熱を炉中加熱としたので、ワークの肉厚全体を均一な温度に加熱することができる。
請求項４の方法によれば、焼もどしを１５０〜２５０℃の低温焼もどしとしたので、焼入れで得られた硬さがほとんど低下せず、必要な耐摩耗性が確保される。
請求項５の方法によれば、焼もどしを４００〜７００℃の高温焼もどしとしたので、優れた靱性を確保することができる。
請求項６の方法によれば、焼もどしの加熱をワークの外周面側のみからの誘導加熱としたので、加熱時間（処理時間）が短くなり、設備がコンパクトになる。
請求項７の方法によれば、焼もどしを１５０〜２５０℃の低温焼もどしとしたので、焼入れで得られた硬さがほとんど低下せず、必要な耐摩耗性が確保される。
請求項８の方法によれば、焼もどしを４００〜７００℃の高温焼もどしとしたので、優れた靱性を確保することができる。
請求項９の方法によれば、素材を低炭素鋼または低炭素低合金鋼とし、焼入れ後の焼もどしを省略したので、全体の処理時間が短縮される。
請求項１０の方法によれば、請求項９の効果に加えて、必要な靱性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明実施例の中空円筒状ワークの熱処理方法の第１工程、第２工程を含む焼入れを実施する装置の平面図である。
【図２】  本発明実施例の中空円筒状ワークの熱処理方法の第１工程を実施する装置の正面図である。
【図３】  本発明実施例の中空円筒状ワークの熱処理方法の第２工程を実施する装置の正面図である。
【図４】  本発明実施例の中空円筒状ワークの熱処理方法の第２工程の冷却部の断面図である。
【図５】  本発明実施例の方法の各工程後におけるワークの硬さ分布図である。
【図６】  特開昭５９−７７９７９号の熱処理方法の第１工程、第２工程を実施する装置の断面図である。
【図７】  特開昭５９−７７９７９号の熱処理方法の各工程後におけるワークの硬さ分布図である。
【図８】  特願平７−２９９９９７号の熱処理方法の第１工程、第２工程を実施する装置の平面図である。
【図９】  特願平７−２９９９９７号の熱処理方法の各工程後におけるワークの硬さ分布図である。
【符号の説明】
１１  ワーク
１２  加熱コイル
１３  冷却ジャケット
１４、１５  ローラー
１６  加熱コイル
１７  冷却ジャケット
１８、１９  ローラー
【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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