(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材又はＮｉ合金材からなる鋼材又はＮｉ合金材部材と、炭素複合材料からなる炭素複合材料部材とが着脱可能に組み合わされ、繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体を構成する熱処理用部材であって、
前記熱処理用部材は、被熱処理部品を掛けるための棒状の掛け部材の両端部それぞれを支持するための２つの支持部材であり、
前記支持部材は、前記掛け部材を支持する櫛形の前記炭素複合材料部材と、該櫛形の前記炭素複合材料部材を両サイドで保持する板状の保持部材とで構成され、
前記保持部材は、鋼材又はＮｉ合金材部材又は炭素複合材料部材からなる２枚のプレートと、該プレート間を一定間隔に保つパイプ状の鋼材又はＮｉ合金材部材とで構成され、該パイプ状の鋼材又はＮｉ合金材部材の長手方向両端に雄ネジからなる突起部が形成され、該突起部には前記プレートに設けられた係合穴を挿入し、必要に応じて座金を介して前記雄ネジとネジ締結部材とでネジ止めされている、ことを特徴とする熱処理用部材。
【請求項２】
前記ネジ締結部材は、溶接補助部材として機能する部材であり、ネジ止めされた前記パイプ状の鋼材又はＮｉ合金材部材と前記ネジ締結部材とが溶接されて溶接部で固定されており、溶接された前記溶接部を除去することで前記パイプ状の鋼材又はＮｉ合金材部材と前記プレートとが取り外される、請求項１に記載の熱処理用部材。
【請求項３】
鋼材又はＮｉ合金材からなる鋼材又はＮｉ合金材部材と、炭素複合材料からなる炭素複合材料部材とが着脱可能に組み合わされ、繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体を構成する熱処理用部材であって、
前記熱処理用部材は、前記鋼材又はＮｉ合金材部材からなる部品掛け部材と、該部品掛け部材を搭載する前記炭素系複合材料部材からなる搭載部材とが溶接補助部材を用いて溶接されており、
前記搭載部材には、前記部品掛け部材に設けられている突起部と係合する係合穴が設けられており、前記部品掛け部材には、前記係合穴に係合する突起部が設けられており、
前記係合突起と前記係合穴とが係合した後に前記係合穴から突出した前記突起部に挿入されてなるドーナツ形状の前記溶接補助部材と、前記突起部とが溶接され、溶接によって形成された溶接部により前記部品掛け部材と前記搭載部材とが固定されている、ことを特徴とする熱処理用部材。
【請求項４】
前記前記溶接部が除去されて前記部品掛け部材と前記搭載部材とが取り外される、請求項３に記載の熱処理用部材。
【請求項５】
鋼材又はＮｉ合金材からなる鋼材又はＮｉ合金材部材と、炭素複合材料からなる炭素複合材料部材とが着脱可能に組み合わされ、繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体を構成する熱処理用部材であって、
前記熱処理用部材は、前記炭素系複合材料部材からなるトレイ状の搭載部材と、前記鋼材又はＮｉ合金材部材であり、前記搭載部材を積み重ねるために前記搭載部材の外縁に設けられた枠部材とが溶接補助部材を用いて溶接されており、
前記搭載部材には、前記枠部材の突起部と係合する係合穴が設けられており、前記枠部材には、前記係合穴に係合する突起部が設けられており、
前記係合突起と前記係合穴とが係合した後に前記係合穴から突出した前記突起部に挿入されてなるドーナツ形状の前記溶接補助部材と、前記突起部とが溶接され、溶接によって形成された溶接部により前記枠部材と前記搭載部材とが固定されている、ことを特徴とする熱処理用部材。
【請求項６】
前記前記溶接部が除去されて前記枠部材と前記搭載部材とが取り外される、請求項５に記載の熱処理用部材。
【請求項７】
鋼材又はＮｉ合金材からなる鋼材又はＮｉ合金材部材と、炭素複合材料からなる炭素複合材料部材とが着脱可能に組み合わされ、繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体を構成する熱処理用部材であって、
前記熱処理用部材は、被熱処理部品を載せたり掛けたりする前記鋼材又はＮｉ合金材からなる部品掛け部材と、該部品掛け部材を搭載する前記炭素系複合材料部材からなる搭載部材とで構成され、
前記搭載部材には、係合穴が設けられており、前記部品掛け部材には、前記係合穴に係合する突起部又は係合突起が設けられており、前記突起部又は係合突起と前記係合穴とが係合されている、ことを特徴とする熱処理用部材。
【請求項８】
鋼材又はＮｉ合金材からなる鋼材又はＮｉ合金材部材と、炭素複合材料からなる炭素複合材料部材とが着脱可能に組み合わされ、繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体を構成する熱処理用部材であって、
前記熱処理用部材は、被熱処理部品を搭載し、前記鋼材又はＮｉ合金材部材からなり、開口枠を有する搭載部材と、前記炭素系複合材料部材からなり、前記被熱処理部品のふれを防ぐ振れ止め防止部材とが着脱可能に係合されるものであり、前記搭載部材に設けられた係合突起が前記振れ止め防止部材に設けられた係合穴に係合する、ことを特徴とする熱処理用部材。
【請求項９】
前記鋼材又はＮｉ合金材部材が、ロストワックス法で作製された部材である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱処理用部材。
【請求項１０】
鋼材又はＮｉ合金材からなる鋼材又はＮｉ合金材部材と、炭素複合材料からなる炭素複合材料部材とが着脱可能に組み合わされ、繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体であって、
前記熱処理構造体は、前記熱処理用部材を積層した構造体であって、被熱処理部品を掛けるための掛け部材と、該掛け部材の両端部それぞれを支持するための２つの支持部材とを前記熱処理用部材として備え、
前記掛け部材は、前記鋼材又はＮｉ合金材からなる棒状部材と、該棒状部材を覆う前記炭素複合材料部材とが着脱可能に組み合わされて構成されており、
前記支持部材は、前記掛け部材を支持する櫛形の前記炭素複合材料部材と、該櫛形の前記炭素複合材料部材を両サイドで保持する板状の保持部材とで構成され、
前記保持部材は、鋼材又はＮｉ合金材部材又は炭素複合材料部材からなる２枚のプレートと、該プレート間を一定間隔に保つパイプ状の鋼材又はＮｉ合金材部材とで構成され、該パイプ状の鋼材又はＮｉ合金材部材の長手方向両端の突起部には雄ネジが形成され、該突起部に前記プレートの係合穴を挿入し、必要に応じて座金を介してネジ締結部材でネジ止めされている、ことを特徴とする熱処理構造体。
【請求項１１】
鋼材又はＮｉ合金材からなる鋼材又はＮｉ合金材部材と、炭素複合材料からなる炭素複合材料部材とが着脱可能に組み合わされ、繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体であって、
前記熱処理構造体は、やぐら型の構造体であり、
前記炭素複合材料部材は、上下方向に配置されたはしご型の部材であり、該はしご型の部材は、被熱処理部品を掛けるためのはしご形状のトレイ部と、該トレイ部の対向する長辺に設けられた板状の枠部とで構成されており、
前記鋼材又はＮｉ合金材部材は、前記はしご形の部材をやぐら形態に取り付けるための部材である、ことを特徴とする熱処理構造体。
【請求項１２】
鋼材又はＮｉ合金材からなる鋼材又はＮｉ合金材部材と、炭素複合材料からなる炭素複合材料部材とが着脱可能に組み合わされ、繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体であって、
前記熱処理用部材は、被熱処理部品を掛けるための掛け部材と、該掛け部材の両端部それぞれを支持するための支持部材とを前記熱処理用部材として備え、
前記掛け部材は、前記鋼材又はＮｉ合金材からなる角棒状の部材と、該角棒状の部材の両端以外を前記炭素系複合材料部材で覆うように構成されている、又は、前記角棒状の部材の両端以外の対向面に２枚の板状の前記炭素複合材料部材を着脱可能に組み合わされて構成されており、
前記支持部材は、前記掛け部材を並べて支持する櫛形の前記鋼材又はＮｉ合金材部材と、該櫛形の前記鋼材又はＮｉ合金材部材に着脱可能に組み合わされている前記炭素複合材料部材とで構成されている、ことを特徴とする熱処理構造体。
【請求項１３】
前記支持部材を構成する前記炭素系複合材料部材は四角の枠形状であり、前記支持部材は、前記枠形状の炭素系複合材料部材の対向する２辺に前記櫛形の鋼材又はＮｉ合金材部材が着脱可能に設けられている、請求項１２に記載の熱処理構造体。
【請求項１４】
前記支持部材は、連結部材で連結した２枚の板状の前記炭素系複合材料部材と、該２枚の板状の前記炭素系複合材料部材それぞれに設けられて一つ一つの前記掛け部材を順次並べて支持する前記櫛状の鋼材又はＮｉ合金材部材とが着脱可能に組み合わされて構成されている、請求項１２に記載の熱処理構造体。
【請求項１５】
鋼材又はＮｉ合金材からなる鋼材又はＮｉ合金材部材と、炭素複合材料からなる炭素複合材料部材とが着脱可能に組み合わされ、繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体であって、
前記熱処理構造体は、前記炭素系複合材料部材からなり、被熱処理部品を載せるトレイ状の搭載部材と、前記鋼材又はＮｉ合金材からなり、前記搭載部材が上下に積層される場合にその間に挟まれる積層補助部材とが組み合わされたものであり、
前記熱処理用構造体は、ベース部材上に前記搭載部材を載せた後、前記ベース部材に設けられている穴に前記鋼材又はＮｉ合金材からなる支柱部材を差し込み、その後、前記積層補助部材を介して前記搭載部材を設け、こうした組み合わせ形態を繰り返すことで構成されている、ことを特徴とする熱処理構造体。
【請求項１６】
前記鋼材又はＮｉ合金材部材が、ロストワックス法で作製された部材である、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の熱処理構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理用部材及び熱処理用構造体に関する。本発明は、さらに詳しくは、被熱処理部品を熱処理するために被熱処理部品を載せたり掛けたり等して繰り返し熱処理炉の中に投入された場合であっても、変形や割れ等の発生を抑制して長期間使用できる熱処理用部材及びそれを組み合わせてなる熱処理用構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部品の表面硬化処理として、浸炭処理が知られている。浸炭処理は、高温下で、浸炭剤から生成した一酸化炭素（ＣＯ）ガスと鋼材とを接触させることによって、金属部品に炭素を侵入、拡散させて表面層（浸炭層）を形成する処理である。特に、炭素含有量の少ない低炭素鋼等からなる金属部品は、浸炭処理を施した後に焼入れと焼戻しを行なうと表面層だけが硬化する。その結果、得られた金属製品は、耐摩耗性のある表面層と靱性に富む心部とで構成されている。【０００３】
浸炭処理では、被処理材である金属部品を載せるためのトレイやグリッド等の部材（浸炭炉用部材）が用いられている。浸炭炉用部材は、８００〜１０００℃の浸炭炉内で浸炭性ガスに長時間晒される。また、浸炭炉用部材は、繰り返し使用されるので、高温下で浸炭性ガスに繰り返し晒される。さらに、浸炭炉は、一般に加熱、冷却が繰り返し行われるので、浸炭炉用部材は、極めて厳しい温度環境におかれている。【０００４】
このため、浸炭炉用部材には、一般に、高温強度や耐高温酸化性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼又は耐熱鋳鋼が使用されている。しかし、浸炭炉用部材は、これらの鋼材で構成したとしても、浸炭処理が繰り返されることにより割れや変形等を起こし易く、寿命が短い。【０００５】
浸炭炉用部材の割れや変形等は、主に二つの原因によって発生する。一つ目の原因は、浸炭処理が繰り返し行われることによって、クロムカーバイド又はセメンタイトを含む硬くて脆い浸炭層が、浸炭炉用部材を構成する鋼材に厚く形成されることである。厚い浸炭層が形成された浸炭炉用部材は、加熱、冷却に伴う、膨脹、収縮の応力によって変形したりクラックが発生したりしやすい。変形やクラックが発生した浸炭炉用部材は、最終的には破断して使用できなくなることがある。【０００６】
二つ目の原因は、浸炭処理がさらに繰り返されることによって、浸炭炉用部材に厚く形成された浸炭層の全体に亘ってクロムカーバイド又はセメンタイトが成長し、浸炭層の体積が膨脹することである。浸炭炉用部材は、浸炭層の体積が膨張することによって全体形状が大きく変形する。そして、大きく変形した浸炭炉用部材は、使用が困難となり、その変形を矯正しようとすると浸炭層が脆化しているために破断してしまうことがある。【０００７】
こうした問題に対し、従来は、浸炭炉用部材を、耐熱性や耐浸炭性を向上させた合金で製造することが提案されている。例えば特許文献１では、高温強度と耐食性に優れ、浸炭、酸化が繰り返される熱分解環境下においても優れた耐浸炭性と耐コーキング性を有する耐熱合金が提案されている。特許文献２では、熱衝撃の厳しい環境下にあるガス浸炭炉に長期間安定して用いうる部材乃至治具を提供することを目的としたカロライジング処理が提案されている。このカロライジング処理は、カロライジング処理を受けた部材又は治具は耐浸炭性が向上し、厳しい環境下にあるガス浸炭炉に長期間用いても殆ど浸炭することなく安定であり、その寿命を著しく延長することができるというものである。また、本出願人は、特許文献３において、浸炭炉に用いる浸炭炉用部材（トレイやグリッド等の部材）を構成する鉄合金母材に、低いコストで優れた耐浸炭性を付与することができる技術を提案している。【０００８】
特許文献４では、浸炭や浸炭窒化処理等で用いる熱処理用治具の材質を、ステンレス鋼や耐熱鋳鋼に代えて、炭素系複合材料であるＣ／Ｃコンポジットとすることが提案されている。こうした材質変更により、熱処理用治具が、浸炭や窒化の影響を受けることがなく、高温強度に優れ、急速加熱や焼入れ時の熱衝撃にも耐える優れた耐久性を有し、熱変形せず、軽量化に基づく熱容量の低減が可能とすることができるとされている。特許文献５では、被処理品を載せるトレイを炭素系複合材料（Ｃ／Ｃコンポジット）で形成することによりトレイの浸炭を防止して、その寿命を延長したとされている。さらに、炭素系複合材料で形成されたトレイと被処理品との間に難浸炭性材製のスペーサ板が介在しており、これにより炭素系複合材料に含まれる炭素成分が被処理品に悪影響を与えることがないとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−０３３０９２号公報
【特許文献２】特開平１０−１６８５５５号公報
【特許文献３】特許第５４６９２７４号公報
【特許文献４】特開２００１−１２３２１９号公報
【特許文献５】特開２００４−１０７７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１や特許文献２の技術は、コストの高いニッケル基耐熱合金を用いたり、特殊な処理剤や容器等を使用するカロライジング処理を適用したりと、浸炭炉用部材の製造コストを著しく増大させてしまう。特許文献３の技術は、浸炭炉用部材に低コストで優れた耐浸炭性を付与できる処理方法であるが、さらに長期間使用できることが要請されているとともに、さらなる付加価値とコストダウンが要請されている。【００１１】
特許文献４の技術は、トレイ等の熱処理用治具をＣ／Ｃコンポジットで作製したことにより耐久性が向上して長寿命化を実現できるとされている。しかし、トレイの上には、多くの被熱処理部品を載せて効率的に熱処理することが要請されているのみであり、浸炭性に関する品質上の言及がない。特許文献５は、炭素系複合材料で形成されたトレイと被処理品との間に難浸炭性材製のスペーサ板を介在させることにより、炭素系複合材料に含まれる炭素成分が被処理品に悪影響を与えることがないとされている。しかし、被熱処理品は難浸炭性材により構成されたスペーサ板の上に無造作に置かれるため、被熱処理品同士が接触し、その接触部分では浸炭が不十分になるおそれがある。【００１２】
特に近年では、熱処理用治具の長寿命化の要請とともに、複雑な形状であっても被熱処理部品を数多く一度に熱処理することが要請されている。そのため、複雑形状の一体型部品受けを狭ピッチで精度良く加工しなければならない。さらに、多品種の被熱処理部品を一緒に熱処理することも要請されている。しかしながら、部品受けを狭ピッチで精度良く加工しても、熱処理によって徐々に変形してしまうと、精度を確保できなくなって使えなくなってしまう。【００１３】
また、図１２〜図１４に示すように、現在用いられている熱処理用部材１０’（１０Ａ’、１０Ｂ’，１０Ｃ’，１０Ｄ’，１０Ｅ’）は、全て鋼材で構成されているので、部分的に又は全体的に熱変形が起き易く、変形、歪み、割れ等が生じ易く、全体としての寿命が短くなってしまっていた。【００１４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、被熱処理部品を熱処理するために被熱処理部品を載せたり掛けたりして繰り返し熱処理炉の中に投入された場合であっても、変形や割れ等の発生を抑制して長期間使用でき、被熱処理部品に均一で十分な浸炭処理を可能とする熱処理用部材、及びその熱処理用部材を組み合わせてなる熱処理用構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）本発明に係る熱処理用部材は、被熱処理部品を載せたり掛けたりして繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体を構成する熱処理用部材であって、鋼材又はＮｉ合金材からなる部材と、炭素複合材料からなる部材とが着脱可能に組み合わされている、ことを特徴とする。なお、以下において、鋼材又はＮｉ合金材からなる部材を「ＳＴ部材（スチール部材）」ともいい、炭素複合材料からなる部材を「ＣＣ部材」ともいう。【００１６】
この発明によれば、（ａ）従来のような一体構造物ではなくて、ＳＴ部材とＣＣ部材を組み合わせて構成したので、それぞれの部材構造を単純化することができ、従来に比べて工数削減を達成でき、製造コストを低減できる。（ｂ）ＣＣ部材は耐熱性があって熱変形しにくい炭素複合材料であるので、組み合わされた熱処理用部材を長期間繰り返して熱処理炉に投入する場合に、変形や割れ等が発生し易くて被熱処理部品の品質に影響を及ぼし易い部分を別部材のＣＣ部材とすることで、長期間繰り返し使用することができる。（ｃ）ＳＴ部材とＣＣ部材とを組み合わせ可能な別部材としたので、構造が複雑な部材は、変形等は生じ易いが加工が容易で低コストなＳＴ部材とすることで、ＳＴ部材だけを予備品に随時交換できる。【００１７】
本発明に係る熱処理用部材において、前記鋼材又はＮｉ合金材からなる部材が、ロストワックス法で作製された部材である。【００１８】
ＳＴ部材の製法は特に限定されないが、この発明によれば、ＳＴ部材が好ましい製法であるロストワックス法で作製されているので、変形等は生じ易いが、低コストで精度の高い予備品に交換することができる。【００１９】
本発明に係る熱処理用部材において、前記被熱処理部品を掛ける掛け部材、該掛け部材を支持する支持部材、前記被熱処理部品を載せる搭載部材、これら各部材を積層するための積層補助部材、又は、これら各部材を積層するための支柱部材、である。【００２０】
この発明によれば、これら部材に好ましく適用できるので、これら部材で構成された熱処理用構造体を、全体として軽量化でき、ＳＴ部材を随時交換しつつ長期間使用することができる。なお、掛け部材は、複数の被熱処理部品を同時に掛ける部材であってもよいし、個々の被熱処理部品それぞれを掛ける部材であってもよい。また、積層補助部材は、コーナーやセンター等に設けられる支柱や、トレイ状の搭載部材が上下に積層される場合にその間に挟まれる部材等を挙げることができる。【００２１】
本発明に係る熱処理用部材において、前記熱処理用部材のうち他の部材（他の前記熱処理用部材を含む。）に着脱可能に装着される部材が、前記鋼材又はＮｉ合金材からなる部材であることが好ましい。【００２２】
この発明によれば、ＳＴ部材は変形等がＣＣ部材に比べて生じ易いものの、耐摩耗性がよく高強度で低コストなので、他の部材（他の熱処理用部材を含む。）に着脱可能に装着される部材をＳＴ部材とすることで、低コストで耐摩耗性の高いＳＴ部材の予備品に交換することができる。【００２３】
本発明に係る熱処理用部材において、前記鋼材又はＮｉ合金材からなる部材と前記炭素複合材料からなる部材との着脱が、ネジ締結部材を用いたネジ締結と取り外し、溶接補助部材を用いた溶接と溶接部除去、及び、前記部材同士の係合と取り外し、から選ばれる手段で行われる。【００２４】
この発明によれば、着脱が、ネジ締結と取り外し、溶接と溶接部除去、又は係合と取り外し、によって行われるので、部材同士を着脱可能に組み合わせることができる。その結果、熱処理用部材を熱処理炉の中に繰り返し投入させた場合でも、部材同士の取り付けと取り外しを行うことができる。【００２５】
（２）本発明に係る熱処理用構造体は、被熱処理部品を載せたり掛けたりして繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体であって、前記熱処理用部材の一部又は全てが、上記本発明に係る熱処理用部材である、ことを特徴とする。【００２６】
この発明によれば、（ａ）熱処理用構造体を構成する熱処理用部材の一部又は全てを、上記本発明に係る熱処理用部材であるＳＴ部材とＣＣ部材とで着脱可能に組み合わせているので、それぞれの部材の構造を単純化することができ、従来に比べて工数削減を達成でき、製造コストを低減できる。（ｂ）ＣＣ部材は耐熱性があって熱変形しにくい炭素複合材料であるので、熱処理用構造体を長期間繰り返して熱処理炉に投入する場合に、熱処理用部材のうち、変形や割れ等が発生し易くて被熱処理部品の品質に影響を及ぼし易い部分を別部材のＣＣ部材とすることで、長期間繰り返し使用することができる。（ｃ）ＳＴ部材とＣＣ部材とを組み合わせ可能な別部材としたので、構造が複雑な部材は、変形等は生じ易いが加工が容易で低コストなＳＴ部材とすることで、ＳＴ部材だけを予備品に随時交換でき、長期間使用した場合のトータルコストの削減を実現できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、被熱処理部品を熱処理するために被熱処理部品を載せたり掛けたりして繰り返し熱処理炉の中に投入された場合であっても、変形や割れ等の発生を抑制して長期間使用でき、被熱処理部品に均一で十分な浸炭処理を可能とする熱処理用部材、及びその熱処理用部材を組み合わせてなる熱処理用構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る熱処理用部材及び熱処理用構造体の一例を示す斜視構造図である。
【図２】図１に示す熱処理用部材としての支持部材（Ａ）と掛け部材（Ｂ）の一例である。
【図３】本発明に係る熱処理用部材及び熱処理用構造体の他の一例を示す斜視構造図である。
【図４】図３に示す熱処理用部材としての支持部材（Ａ）と掛け部材（Ｂ）の一例である。
【図５】本発明に係る熱処理用部材のさらに他の一例を示す斜視構成図である。
【図６】本発明に係る熱処理用部材のさらに他の例を示す斜視構成図である。
【図７】本発明に係る熱処理用部材及び熱処理用構造体のさらに他の一例を示す斜視構成図である。
【図８】本発明に係る熱処理用部材及び熱処理用構造体のさらに他の一例を示す斜視構成図である。
【図９】本発明に係る熱処理用部材のさらに他の一例を示す斜視構成図である。
【図１０】本発明に係る熱処理用部材及び熱処理用構造体のさらに他の一例を示す斜視構成図である。
【図１１】ベース部材の一例を示す斜視構成図である。
【図１２】鋼材のみで構成された熱処理用部材及び熱処理用構造体の一例を示す斜視構成図である。
【図１３】鋼材のみで構成された熱処理用部材の他の一例を示す斜視構成図である。
【図１４】鋼材のみで構成された熱処理用部材のさらに他の一例を示す斜視構成図である。
【図１５】熱処理用部材がネジ締結部材でネジ止めされた形態の一例であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１６】ネジ締結部材でネジ止めし、さらに溶接した形態の一例であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は右側面図である。
【図１７】熱処理用部材が溶接補助部材を用いて溶接された形態の一例を示す上下からの斜視図（Ａ）（Ｂ）である。
【図１８】熱処理用部材が溶接補助部材を用いて溶接された形態の他の一例を示す斜視図である。
【図１９】図１８の熱処理用部材を底面側から示した斜視図である。
【図２０】ＣＣ部材からなる搭載部材の一例を示す斜視図である。
【図２１】ＳＴ部材からなる部品掛け部材の一例を示す斜視図である。
【図２２】熱処理用部材が係合された形態の一例を示す説明図である。
【図２３】ＣＣ部材からなる振れ止め防止部材とＳＴ部材とが係合された形態の他の一例を示す説明図である。
【図２４】図２３の構造形態を備えた熱処理用構造体の一例を示す説明図である。
【図２５】被熱処理部品を載せる搭載部材とその搭載部材を積層するための積層補助部材とが組み合わされた熱処理用構造体の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る熱処理用部材及び熱処理用構造体について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。
【００３０】
［熱処理用部材］
本発明に係る熱処理用部材１０は、図１〜図１０に示すように、被熱処理部品を載せたり掛けたりして繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体６０を構成する熱処理用部材１０である。そして、その特徴は、熱処理用部材１０が、鋼材又はＮｉ合金材からな部材（以下「ＳＴ部材１（スチール部材）」という。）と、炭素複合材料からなる部材（以下「ＣＣ部材２」という。）とが着脱可能に組み合わされていることにある。本発明においては、ＳＴ部材１の製法は特に限定されないが、ロストワックス法で作製された部材であることが好ましく、熱処理用部材１０が、被熱処理部品を掛ける掛け部材１０Ａ、その掛け部材１０Ａを支持する支持部材１０Ｂ、被熱処理部品を載せる搭載部材１０Ｃ、又は、これら各部材を積層するための積層補助部材１０Ｄや支柱部材１０Ｅ、であることが好ましい。
【００３１】
この熱処理用部材１０では、（ａ）従来のような一体構造物ではなくて、ＳＴ部材１とＣＣ部材２を組み合わせて構成したので、それぞれの部材構造を単純化することができ、従来に比べて工数削減を達成でき、製造コストを低減できる。（ｂ）ＣＣ部材２は耐熱性があって熱変形しにくい炭素複合材料であるので、組み合わされた熱処理用部材１０を長期間繰り返して熱処理炉に投入する場合に、変形や割れ等が発生し易くて被熱処理部品の品質に影響を及ぼし易い部分を別部材のＣＣ部材２とすることで、長期間繰り返し使用することができる。（ｃ）ＳＴ部材１とＣＣ部材２とを組み合わせ可能な別部材としたので、構造が複雑な部材は、変形等は生じ易いが加工が容易で低コストなＳＴ部材１とすることで、ＳＴ部材１だけを予備品に随時交換できる。
【００３２】
本発明に係る熱処理用構造体６０は、例えば図１，図３，図７，図８及び図１０に示すように、被熱処理部品を載せたり掛けたり等して繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体であって、その熱処理用部材の一部又は全てを、上記本発明に係る熱処理用部材１０としている。
【００３３】
以下、各構成要素について説明する。
【００３４】
（熱処理用部材）
熱処理用部材１０は、被熱処理部品を載せたり掛けたり等して繰り返し熱処理炉の中に投入されるものである。この熱処理用部材１０は、例えば図７及び図８に示すように、それ自身が熱処理用構造体６０であってもよいし、図１０に示すように、複数の熱処理用部材１０が積層等された熱処理用構造体６０であってもよい。熱処理用部材１０については、熱処理炉の中に投入されるものであれば、その構造、形状、大きさ等は特に限定されず、各種の部材形状とすることができる。例えば、図１〜図１０に示す構造形態やそれ以外の構造形態とすることができる。
【００３５】
熱処理用部材１０の例としては、例えば、図１〜図５及び図７に示すように、被熱処理部品を掛けるための掛け部材１０Ａや、図１〜図４に示すように、掛け部材１０Ａを支持するための支持部材１０Ｂや、図６に示すように、被熱処理部品を直接又は専用部材を介して載せるための搭載部材１０Ｃや、図８（Ｂ）に示すように、掛け部材、コーナー部材又はセンター部材として利用される支柱部材１０Ｅや、図９に示すように、熱処理用部材１０Ａ〜１０Ｃを積層するための積層補助部材１０Ｄや、図１０に示すように、複数の熱処理用部材１０が積層等された熱処理用構造体６０、等を挙げることができる。また、図８に示す棒状部材（支柱部材１０Ｅ）は、被熱処理部品を掛けるための掛け部材として用いてもよい。
【００３６】
なお、掛け部材１０Ａは、複数の被熱処理部品を同時に掛ける部材であってもよいし、個々の被熱処理部品それぞれを掛ける部材であってもよい。また、積層補助部材１０Ｄは、コーナーやセンター等に設けられる支柱や、トレイ状の搭載部材１０Ｃ等が上下に積層される場合にその間に挟まれる部材（例えば図９の符号１０Ｄ、図１２の符号１０Ｄ’、図２５の符号１０Ｄを参照）等を挙げることができる。また、支柱部材１０Ｅは、コーナー、センター等の位置に限らず、トレイ状の搭載部材１０Ｃ等が上下に積層される場合にそれらに設けられた穴９（図１２及び図１３を参照）を通る部材等を挙げることができる。これら熱処理用部材１０Ａ〜１０Ｅで構成された熱処理用構造体を、全体として軽量化でき、ＳＴ部材１を随時交換しつつ長期間使用することができる。
【００３７】
（ＳＴ部材とＣＣ部材）
ＳＴ部材１は、鋼材又はＮｉ合金材からなる部材である。このＳＴ部材１の材質は、鋼材又はＮｉ合金であれば特に限定されず、さらにその製法も特に限定されないが、好ましくはロストワックス法で好ましく製造できる鋼材又はＮｉ合金であればよい。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼、耐熱鋳鋼等のニッケルを含有する鋼材、インコネル等の高Ｎｉ合金等を挙げることができる。これらの鋼材又はＮｉ合金は、高温強度及び耐高温酸化性に優れるので、ＣＣ部材２ほどではないが、熱処理炉に繰り返し投入される部材として好ましく採用することができる。なお、このＳＴ部材１は、本発明の効果を阻害しない範囲で、他の種々の元素を含有してもよいし、作製後のＳＴ部材１を硬化処理したり表面改質処理したりしたものであってもよい。
【００３８】
ＳＴ部材１は、ロストワックス法で作製したものに限定されないが、ロストワックス法で作製したものが特に好ましく、コスト的にも優れている。ロストワックス法は複雑な形状でも低コストで精度よく作製できるという利点があり、複雑な構造物の低コスト化を実現することができる。その結果、熱処理によって長期間変形し難いものでなくても、直ぐに他の予備品と交換できる点で有利である。ロストワックス法は、ロウで原型を作り、その原型の周りを鋳砂や石膏で覆い固め、加熱により中のロウを溶かし出して除去し、できた空洞に溶融した鋼材を流し込んで、原型と同じ形をした鋳物を得るという方法である。
【００３９】
ＣＣ部材２は、炭素複合材料からなる部材である。炭素複合材料は、金属材料に比べて耐熱性があって熱膨張や熱変形しにくい。炭素複合材料で作製したＣＣ部材２は、熱処理用部材１０及び熱処理用構造体６０を長期間繰り返して熱処理炉に投入した場合であっても、変形や割れ等が発生し難く、長期間繰り返し使用することができる。この炭素複合材料は、２２００℃程度でも使用できるほどの耐熱性がある。そのため、被熱処理部品に対する浸炭処理や窒化処理等のように、約９５０℃〜約１２００℃程度の熱処理温度による熱変形等で悪影響されることがない。価格的には、炭素複合材料は鋼材に比べて高価なので、ＣＣ部材２とすべき構造を可能な限り単純化した上で炭素複合材料で作製することが好ましい。炭素複合材料で作製したＣＣ部材２は長期間使用できる。その結果、トータルコストとしてみれば、熱処理用部材１０を高価な炭素複合材料からなるＣＣ部材２を組み合わせて作製したとしても、大幅なコスト削減とすることができる。
【００４０】
炭素複合材料としては、種々のものを使用できる。好ましくは炭素繊維で強化された高強度で高弾性の炭素材料が好ましい。特に黒鉛等の炭素マトリックスに炭素繊維を強化繊維として複合させたものを好ましく挙げることができる。炭素繊維としては、繊維長が短いものよりも長いものが好ましく、マトリックス中に方向性なくランダム配置されるものよりも縦横に規則配置されたものであることが好ましい。こうした態様で炭素繊維がマトリックス中に複合化されることにより、高引張強度で高弾性の炭素複合材料として好ましく利用できる。なお、特に限定されないが、例えば曲げ強度は約１４０〜１６０ＭＰａ程度であり、引張強度は約２５０ＭＰａ程度であり、かさ比重は約１．６ｇ／ｃｍ３程度であり、圧縮強度は約９０ＭＰａ程度であり、曲げ弾性率は約６０ＧＰａ程度であり、引張弾性率は約８０ＧＰａ程度である。また、熱膨張係数は約０．２〜０．４（//）×１０−６／Ｋ及び約５〜９（⊥）×１０−６／Ｋ程度であり、熱伝導率は約２７（//）Ｗ／ｍ・Ｋ及び約４（⊥）Ｗ６／ｍ・Ｋ程度であるが、これらに限定されない。ＣＣ部材２は、同一の炭素複合材料で作製したものであってもよいし、異なる炭素複合材料で作製したものであってもよい。同じものとするか異なるものとするかは、製造の容易さ、材料コスト、それぞれに要求される強度等を考慮して任意に選択することができる。
【００４１】
具体的には、市販の炭素複合材料としては、ＳＧＬカーボンジャパン株式会社の例えばＳｉｇｒａｂｏｎｄシリーズや、日本カーボン株式会社のＣＣＭ１９０シリーズ等を任意に入手でき、それらを任意に選択して用いることができる。さらに、炭素複合材料にＳｉを含浸させた材料も任意に選択して用いることができる。また、これら炭素複合材料は、ボルトやナットとしても上市されており、これらを使用したり加工したりすることができる。なお、これら炭素複合材料の加工方法は特に限定されないが、一般的な切削、研削、ウォータージェット切断加工等の加工手段で所定の構造形状に加工することができる。
【００４２】
熱処理用部材１０は、ＳＴ部材１とＣＣ部材２とが着脱可能に組み合わされている。ＣＣ部材２は耐熱性があって熱変形しにくい炭素複合材料であるので、ＳＴ部材１と組み合わされた熱処理用部材１０を長期間繰り返して熱処理炉に投入する場合に、変形や割れ等が発生し易くて被熱処理部品の品質に影響を及ぼし易い部分を、ＳＴ部材１とは別部材のＣＣ部材２とすることで、長期間繰り返し使用することができる。また、ＳＴ部材１とＣＣ部材２とを組み合わせ可能な別部材としたので、構造が複雑な部材は、変形等は生じ易いが加工が容易で低コストなＳＴ部材１とすることで、ＳＴ部材１だけを予備品に随時交換できる。こうすることにより、それぞれの部材構造を単純化することができ、従来に比べて工数削減を達成でき、製造コストを低減できる。
【００４３】
（熱処理用構造体）
熱処理用構造体６０は、例えば図１，図３，図７，図８及び図１０に示すように、被熱処理部品を載せたり掛けたり等して繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体であって、その熱処理用構造体を構成する熱処理用部材の一部又は全てを、上記本発明に係る熱処理用部材１０としている。熱処理用構造体６０は、図７に示すように、その全てが熱処理用部材１０であってもよいし、図８や図１０に示すように、その一部が熱処理用部材１０であってもよい。なお、図１〜図６及び図９に示す熱処理用部材１０についても、図１，図３，図７及び図８のように、そのままベース部材４上に載置された熱処理用構造体であってもよしい、図１０と同様に積層されて熱処理用構造体６０を構成したものであってもよく、特に限定されない。
【００４４】
熱処理用部材１０を積層した熱処理用構造体６０は、例えば図１０に示すように、熱処理用部材１０Ｂを積み重ねて得られる。その積み重ねは、先ず、ベース部材４を最下段の部材とし、その上に、熱処理用部材１０Ｂを順次載せて得られる。
【００４５】
（ベース部材）
ベース部材４は、図１，図３，図８及び図１０に示すように、熱処理用部材１０を載せて熱処理炉中に繰り返し投入される部材として用いられる。ベース部材４は、熱処理炉に搬入搬出する際に生じる熱処理用部材の下面部の磨耗を防ぐことができる。ベース部材４の材質は特に限定されないが、鋼材又はＮｉ合金材で構成されていることが好ましく、特にロストワックス法で作製されたものであることが好ましい。ベース部材４の構造形態は、図１１に示すように、補強穴４ａと空間部４ｂを有している。補強穴４ａは、円形の穴を枠の交差部に設けることで、ベース部材全体の剛性等を高めるように設けられている。空間部４ｂは、軽量化するために必要に応じて任意に設けられている。
【００４６】
（各実施形態）
以下、各実施形態について説明するが、本発明はその技術的特徴を有するものであれば、図示する各実施形態に限定されない
【００４７】
（図１及び図２に示す実施形態）
図１に示す熱処理用構造体６０は、被熱処理部品を掛けるための掛け部材１０Ａと、その掛け部材１０Ａを支持するための支持部材１０Ｂとを熱処理用部材１０Ａ，１０Ｂとして備えている。掛け部材１０Ａは、図２（Ｂ）に示すように、棒状のＳＴ部材１と、そのＳＴ部材１を覆うＣＣ部材２とが着脱可能に組み合わされて構成されている。その組み合わせ形態は特に限定されない。支持部材１０Ｂは、図２（Ａ）に示すように、四角の枠形状のＣＣ部材２と、その枠の対向する２辺に設けられて一つ一つの掛け部材１０Ａを順次並べて支持する櫛状のＳＴ部材１とが着脱可能に組み合わされて構成されている。なお、図１に示す掛け部材１０Ａは、角棒状のＳＴ部材１を着脱可能なＣＣ部材２で覆う形態となっているが、図２（Ｂ）の掛け部材１０Ａのように、角棒状のＳＴ部材１の対向面に２枚の板状のＣＣ部材２を着脱可能に設けたものであってもよい。
【００４８】
掛け部材１０Ａは、図２（Ｂ）に示すように、角棒状のＳＴ部材１と、そのＳＴ部材１の対向面に装着された板状のＣＣ部材２とがネジ締結部材でネジ止め等され、着脱可能に組み合わされて構成された棒状の部材である。この掛け部材１０Ａは、ＣＣ部材２が組み合わされているので、ＳＴ部材１だけで構成されたものに比べ、繰り返し熱処理されても変形や割れ等の発生を抑制して長期間使用できる。掛け部材１０Ａの両端には、ＣＣ部材２よりも高い耐摩耗性と強度を有するＳＴ部材１が一定長さだけ露出している。そのため、掛け部材１０Ａの両端それぞれの露出部が櫛状のＳＴ部材１に掛けられても、双方が摩耗しにくく強度もあるので、安定して掛け渡すことができる。この掛け部材１０Ａには円筒状の被熱処理部品の円筒部が通され、支持部材１０Ｂに掛けられるが、強度のある棒状のＳＴ部材１により、その重さに基づいた変形等は生じにくい。なお、繰り返し使用することでＳＴ部材１に変形等が生じた場合には、ＳＴ部材１だけを交換すれば、さらに長期間使用することができ、低コスト化を実現できる。
【００４９】
支持部材１０Ｂは、図２（Ａ）に示すように、四角の枠形状に形成されたＣＣ部材２と、その枠の対向する２辺に設けられて一つ一つの掛け部材１０Ａを順次並べて支持するための櫛状のＳＴ部材１とがネジ締結部材でネジ止め等され、着脱可能に組み合わされて構成されている。この支持部材１０Ｂは、ＣＣ部材２をネジ締結部材でネジ止め等して矩形に形成されているので、ＳＴ部材１だけで構成されたものに比べ、繰り返し熱処理されても変形や割れ等の発生を抑制して長期間使用できる。支持部材１０Ｂの対向する辺には、ＣＣ部材２よりも高い耐摩耗性と強度を有するＳＴ部材１がネジ締結部材でネジ止め等されて固定されている。そのため、上記した棒状の掛け部材１０ＡがＳＴ部材１に掛けられても、双方が摩耗しにくく強度もあるので、安定して掛け渡すことができる。なお、繰り返し使用することでＳＴ部材１に変形等が生じた場合には、ＳＴ部材１だけを交換すれば、さらに長期間使用することができ、低コスト化を実現できる。
【００５０】
（図３及び図４に示す実施形態）
図３に示す熱処理用構造体６０は、上記同様、被熱処理部品を掛けるための掛け部材１０Ａと、その掛け部材１０Ａの両端部それぞれを支持するための２つの支持部材１０Ｂとを熱処理用部材１０Ａ，１０Ｂとして備えている。掛け部材１０Ａは、図２（Ｂ）と同様、図４（Ｂ）に示すように、棒状のＳＴ部材１と、そのＳＴ部材１を覆うＣＣ部材２とが着脱可能に組み合わされて構成されている。その組み合わせ形態は特に限定されない。支持部材１０Ｂは、図４（Ａ）に示すように、連結部材８で連結した２枚の板状のＣＣ部材２と、それぞれのＣＣ部材２に設けられて一つ一つの掛け部材１０Ａを順次並べて支持する櫛状のＳＴ部材１とが着脱可能に組み合わされて構成されている。
【００５１】
掛け部材１０Ａは、上記した図２（Ｂ）と同様なので、ここでは説明を省略する。この場合も、図３に示す掛け部材１０Ａは、角棒状のＳＴ部材１を着脱可能なＣＣ部材２で覆う形態となっているが、図４（Ｂ）の掛け部材１０Ａのように、角棒状のＳＴ部材１の対向面に２枚の板状のＣＣ部材２を着脱可能に設けたものであってもよい。
【００５２】
支持部材１０Ｂは、図４（Ａ）に示すように、連結部材８で連結した２枚の板状のＣＣ部材２と、それぞれのＣＣ部材２に設けられて一つ一つの掛け部材１０Ａを順次並べて支持する櫛状のＳＴ部材１とがネジ締結部材でネジ止め等されて着脱可能に組み合わされて構成されている。この支持部材１０Ｂは、２枚の板状のＣＣ部材２を連結部材８で接続して形成されているので、図２（Ａ）の矩形形態のものに比べてコンパクトになる。そのため、この支持部材１０Ｂを、図３に示すように、ベース部材４上に対向配置することができる。また、配置間隔も任意に調整できるので、長さの短い掛け部材１０Ａを用いることもできる。支持部材１０Ｂを構成する２枚のＣＣ部材２には、ＣＣ部材２よりも高い耐摩耗性と強度を有するＳＴ部材１がネジ締結部材でネジ止め等されて固定されている。そのため、棒状の掛け部材１０ＡがＳＴ部材１に掛けられても、双方が摩耗しにくく強度もあるので、安定して掛け渡すことができる。なお、繰り返し使用することでＳＴ部材１に変形等が生じた場合には、ＳＴ部材１だけを交換すれば、さらに長期間使用することができ、低コスト化を実現できる。
【００５３】
（図５に示す実施形態）
図５に示す熱処理用部材１０は、被熱処理部品を掛けるために所定の間隔で並べられた複数の板状のＣＣ部材２と、その複数のＣＣ部材２を連結するＳＴ部材１とが組み合わされて構成されている。この熱処理用部材１０は、被熱処理部品を掛けるための掛け部材１０Ａとして機能する。板状のＣＣ部材２には、被熱処理部品を掛けるための凸部が櫛状に設けられている。その凸部の高さは、全て一定でもよいし、図５に示すように異なっていてもよい。ＣＣ部材２は、一定の間隔で配置されてもよいし、異なる間隔で配置されていてもよい。連結部材として機能する棒状のＳＴ部材１は、板状のＣＣ部材２の両方の端部の穴に２本ずつ通され、複数の板状のＣＣ部材２をネジ等で連結している。なお、こうした態様で構成されるものであれば、種々の変更は可能である。この熱処理用部材１０では、構造が単純な板状のＣＣ部材２で構成されているので、低コストな部材とすることができる。
【００５４】
（図６に示す実施形態）
図６に示す熱処理用部材１０は、被熱処理部品を直接又は専用部材を介して載せるための搭載部材１０Ｃである。この搭載部材１０Ｃは、図６に示すように、被熱処理部品を搭載できる格子状のトレイ部と、そのトレイ部の周縁に設けられた枠部とを有している。トレイ部の格子形態は、四角でも三角でも六角であってもよい。図６（Ａ）の搭載部材１０Ｃは、ＳＴ部材１からなるトレイ部と、ＣＣ部材２からなる枠部とで構成されたものであり、図６（Ｂ）の搭載部材１０Ｃは、ＣＣ部材２からなるトレイ部と、ＳＴ部材１からなる枠部とで構成されたものである。図６（Ａ）の形態とするか図６（Ｂ）の形態とするかは、ＳＴ部材１の耐摩耗性及び強度や、ＣＣ部材２の耐熱性、耐変形性能及びコスト等を考慮して選択することができる。
【００５５】
なお、被熱処理部品を載せる「専用部材」とは、特定の被熱処理部品を載せるための専用部材であり、被熱処理部品が載った状態で、トレイ部の上に載置される。こうした専用部材は、特殊形状の熱処理用部材の場合にしばしば用いられることがあり、複雑な形状のものが多いので、複雑な形状の構造物を容易に作製できるロストワックス法で作製されることが好ましく、例えばＳＴ部材１と同様の鋼材又はＮｉ合金材で形成したものであることが好ましい。すなわち、この「専用部材」は、熱処理用部材のうち他の部材（他の前記熱処理用部材を含む。）に着脱可能に装着される部材ということができ、ＳＴ部材１と同様の鋼材又はＮｉ合金材からなる部材とすることが好ましい。ＳＴ部材１で形成した専用部材は、変形等がＣＣ部材に比べて生じ易いものの、耐摩耗性がよく高強度で低コストなので、被熱処理部品の種類に応じた低コストで耐摩耗性の高い予備品として交換することができるので便利である。
【００５６】
（図７に示す実施形態）
図７に示す熱処理用構造体６０は、やぐら型の構造体であり、上下２つのはしご型のＣＣ部材２と、はしご形のＣＣ部材２をやぐら形態に取り付けるためのＳＴ部材１とで構成されている。はしご型のＣＣ部材２は、被熱処理部品を掛けるためのはしご形状のトレイ部と、そのトレイ部の対向する長辺に設けられた板状の枠部とで構成されている。こうして構成されたやぐら型の構造体は、それ自体が積層構造になっているので、熱処理用構造体６０ということができる。はしご型のＣＣ部材２は、繰り返し熱処理されても変形や割れ等の発生を抑制して長期間使用できる。やぐら形のＳＴ部材１は、複雑な形状であってもロストワックス法等の低コストの方法で作製でき、熱変形が生じた場合にはやぐら形のＳＴ部材１だけを容易に交換することができる。一方、ＣＣ部材２は、熱変形せずに繰り返し使用できるので、コスト低減を実現できる。
【００５７】
（図８に示す実施形態）
図８に示す熱処理用構造体６０は、棒状の熱処理用部材１０Ｅの一端を、ベース部材４又はトレイ部材に設けられた複数の穴に差し込んで構成されたものである。棒状の熱処理用部材１０Ｅは、円筒部品を掛ける掛け部材として利用される。この棒状の熱処理用部材１０Ｅでは、ベース部材４又はトレイ部材に着脱可能に装着されるＳＴ部材１かならる着脱部材７と、その着脱部材７に装着されたＣＣ部材２からなる棒状部材とを嵌め込み等で係合して着脱可能に組み合わせて構成されている。ＳＴ部材１からなる着脱部材７は、負荷がかかる部分であるので、ＣＣ部材２よりも高い耐摩耗性と強度を有するＳＴ部材１で構成することが好ましい。また、ＳＴ部材１はＣＣ部材２よりも低コストなので、予備品と容易に交換することもできる。一方、ＣＣ部材２は、熱によって変形しにくいので、変形によって被熱処理部品同士が接触するのを防ぐことができる。
【００５８】
（図９に示す実施形態）
図９に示す熱処理用部材１０は、既に説明した各部材１０Ａ〜１０Ｃを積層するため、各部材間に任意に設けられる積層補助部材１０Ｄである。この積層補助部材１０Ｄは、ＳＴ部材１からなる枠体と、その枠体の複数の箇所ではしご状に掛け渡すＣＣ部材２からなる棒状部材とを着脱可能に係合して組み合わせて構成されている。ＳＴ部材１からなる枠体は、熱処理時に変形しやすいが、その枠体に、熱変形しにくいＣＣ部材２からなる棒状部材が掛け渡されていることにより、枠体の変形を抑制することができ、長期間使用することができる。各部材間に積層補助部材１０Ｄを任意に設けることで、被熱処理部品の大きさに応じて、積層する部材間隔を調整できる。
【００５９】
（図１０に示す実施形態）
図１０に示す熱処理用構造体６０は、熱処理用部材１０Ｂを積層したものである。その具体的な形態は、図３の熱処理用構造体６０とほぼ同様の構成からなり、機能としては同じである。なお、図１０では、対向するＣＣ部材２間を掛け渡す掛け部材（図３での支持部材１０Ｂ間を掛け渡す掛け部材１０Ａに相当）は便宜上図示していないが、実際には、支持部材１０Ｂを構成するＣＣ部材２間に掛け部材が設けられる。符号８は、積層時に対向する支持部材間を連結する連結部材であり、符号４は、ベース部材４であり、符号６は、積層した熱処理用部材１０Ｂを貫通する棒状の支柱部材６である。この棒状の支柱部材６は、鋼材等で構成することができ、コーナー、センター等の位置に限らず、熱処理用部材１０Ｂが上下に積層される場合にそれらに設けられた貫通部を通る部材として用いることができる。これら部材で構成された熱処理用構造体６０は、全体として軽量化でき、ＳＴ部材１を随時交換しつつ長期間使用することができる。
【００６０】
（着脱可能な手段）
本発明に係る熱処理用部材１０においては、ＳＴ部材１とＣＣ部材２との着脱が、ネジ締結部材（ボルト・ナット）を用いたネジ締結と取り外し、溶接補助部材を用いた溶接と溶接部除去、及び、ＳＴ部材１とＣＣ部材２との係合と取り外し、から選ばれる手段で行われる。こうすることにより、部材同士の組み合わせを着脱可能に組み合わせることができ、その結果、熱処理用部材１０を熱処理炉の中に繰り返し投入させてＳＴ部材１に変形等が生じた場合に、部材同士の取り付け取り外しを容易に行うことができる。そして、ＣＣ部材２を継続して再利用できるので、コストメリットに優れたものとなる。
【００６１】
「ネジ締結部材を用いたネジ締結と取り外し」の形態は、既に説明した図１〜図５、図１０に示すような一般的なネジ止め形態や、図１５及び図１６に示すようなネジ止め形態を挙げることができる。ネジ止め形態は、ネジ締結部材で締結されてネジ止めされ、その締結を緩めて取り外される形態である。ネジ締結部材は、ＳＴ部材１やＣＣ部材２部材とは別部材として準備され、ＳＴ部材１と同様の耐熱性の良い鋼材製又はＮｉ合金製でボルトやナットが形成されていることが好ましいが、加工が容易なＳＴ部材１の一部にネジ締結部（ボルトやナット）を一体加工して設けることもできる。なお、ネジ締結部材には、一般的なネジ締結と同様、座金（ワッシャー）が好ましく併用されることが好ましい。この座金についても、耐熱性の良い鋼材製又はＮｉ合金製で形成されていることが好ましい。
【００６２】
図１５及び図１６により詳しく説明する。図１５に示す熱処理用部材１０は、図１０に示す熱処理用構造体６０を構成する支持部材１０Ｂの例である。図１０に示す支持部材１０Ｂでは、掛け部材（図示しない）を支持する櫛形のＣＣ部材２と、そのＣＣ部材２を両サイドで保持する板状の保持部材とをいずれもＳＴ部材１で構成している。これに対し、図１５に示す支持部材１０Ｂは、両サイドの保持部材をＳＴ部材１に代えてＣＣ部材２で構成することにより、両サイドの保持部材の熱変形を抑制し、より長期間の使用を可能にさせている。図１５に示す形態では、ＣＣ部材２からなる保持部材は、ＣＣ部材２からなる２枚のプレートと、そのプレート間を一定間隔に保つパイプ状の３本のＳＴ部材１とで構成されている。パイプ状の３本のＳＴ部材１の長手方向両端の突起部３２には雄ネジが形成されている。その突起部３２に板状のＣＣ部材２の係合穴（図示しないが、図１７の符号２ａを参照）を挿入し、必要に応じて座金を介してナット（ネジ締結部材３０）でネジ止めされている。
【００６３】
「溶接補助部材を用いた溶接と溶接部除去」の形態は、図１６〜図１９に示すような着脱可能な固定形態であり、ＳＴ部材１と溶接補助部材３０とが溶接されて溶接部３３で固定され、溶接された溶接部３３を除去してＳＴ部材１が取り外される形態である。溶接補助部材３０は、ＳＴ部材１をＣＣ部材２に固定するために、ＳＴ部材１との間で溶接される部材である。溶接部３３の除去は、溶接部３３を破断、切断、研削、研磨等のいずれか１又は２以上の手段で行うことができ、溶接部３３が除去されることにより、溶接補助部材３０が取り外される。取り外されたＳＴ部材１は、新しいＳＴ部材１に交換されるが、ＣＣ部材２は継続して再利用される。
【００６４】
溶接と溶接除去での着脱形態は、図１５に示すネジ止め形態でネジ止めした状態で溶接を行ってもよい。具体的には、図１６に示すように、ネジ締結部材３０でネジ止めし、さらにネジ締結部材３０とＳＴ部材１の突起部３２とを溶接することができる。溶接によって形成された溶接部３３によりＳＴ部材１とネジ締結部材３０が固定し、ＳＴ部材１とＣＣ部材２とが固定される。なお、このときのネジ締結部材３０は溶接補助部材としても機能する。溶接箇所は、図１６の例では突起部３２の周囲のうち対向する２箇所しているが、１箇所でも全周でもよいし、対向位置でなくてもよく、特に限定されない。
【００６５】
図１７は、熱処理用部材を構成するＳＴ部材１とＣＣ部材２とが溶接補助部材３０を用いて溶接された形態であり、ＳＴ部材１からなる部品掛け部材と、その部品掛け部材を搭載するＣＣ部材２からなる搭載部材とを示している。ＣＣ部材２からなる搭載部材には、ＳＴ部材１の突起部３２と係合する係合穴２ａが設けられている。図１７の例では、ＳＴ部材１の突起部３２の数に対応した３つの係合穴２ａが設けられているが、その数は特に限定されない。
【００６６】
一方、ＳＴ部材１には、ＣＣ部材２の係合穴２ａに係合する突起部３２が設けられているものであれば図１７に示す形態に限定されない。特に突起部３２については、図１７に示す円形形態に限らず、四角形、三角形、楕円形等、様々な形態の突起形状とすることができる。また、突起部３２の数も、対応するＣＣ部材２の係合穴２ａその他の構造部分に係合できれば、図１７に示す３つに限らず、１つ、２つ、４つ等であってもよい。ＳＴ部材１とＣＣ部材２とは、熱処理時の熱膨張を考慮した大きさで形成されて係合し、その後、係合穴２ａから突出した突起部３２に、ドーナツ形状の溶接補助部材３０を挿入し、その後、溶接補助部材３０とＳＴ部材１の突起部３２とを溶接することができる。溶接によって形成された溶接部３３によりＳＴ部材１と溶接補助部材３０が固定し、ＳＴ部材１とＣＣ部材２とが固定される。なお、ＳＴ部材１からなる搭載部材は、被熱処理部品を載せたり掛けたりできる円筒形態の部材であるが、特に限定されない。
【００６７】
図１８及び図１９は、ＳＴ部材１とＣＣ部材２とが溶接補助部材３０を用いて溶接された他の形態である。ここでのＳＴ部材１は、トレイ状の搭載部材１０Ｃの外縁に、トレイ状の搭載部材１０Ｃを積み重ねる機能のＳＴ部材１であり、搭載部材１０Ｃの外縁に同じ高さで作製された枠部材である。枠部材からなるＳＴ部材１には突起部３２が設けられている。図１７において説明したのと同様、その突起部３２は、ＣＣ部材２の外縁に設けられている係合穴２ａに挿入され、ＳＴ部材１とＣＣ部材２とが係合し、その後、係合穴２ａから突出した突起部３２に、ドーナツ形状の溶接補助部材３０を挿入し、その後、溶接補助部材３０とＳＴ部材１の突起部３２とを溶接することができる。溶接によって形成された溶接部３３によりＳＴ部材１と溶接補助部材３０が固定し、ＳＴ部材１とＣＣ部材２とが固定される。
【００６８】
「部材同士の係合と取り外し」の形態は、図２０〜図２４に示すような係合形態であり、ＳＴ部材１に設けられた突起部３２がＣＣ部材２に設けられた係合穴２ａに係合する形態（図２０及び図２１）、又は、ＳＴ部材１に設けられた係合突起１ａがＣＣ部材２に設けられた係合穴２ａに係合する形態（図２２〜図２４）と、それらが取り外されて係合が解除される形態である。突起部３２や係合突起１ａは、加工が容易なＳＴ部材１に設けられていることが好ましく、ＣＣ部材２に設けられた係合穴２ａへの係合態様に合わせた大きさと形状で形成されていることが好ましい。
【００６９】
図２０及び図２１は、ＳＴ部材１からなる部品掛け部材と、その部品掛け部材を搭載するＣＣ部材２からなる搭載部材とを示している。搭載部材は、図２０に示すように、くり抜かれた開口部を有する形態で一体形成されたＣＣ部材２である。この搭載部材には、ＳＴ部材１の突起（突起部３２又は係合突起１ａ）と係合する複数の係合穴２ａが一定間隔で設けられている。ＣＣ部材２は一体形成されたものに限定されず、複数の係合穴２ａを有していれば、図１８に示すような短冊状の板材からなるＣＣ部材２を交差させて構成したものであってもよい。
【００７０】
一方、ＳＴ部材１には、ＣＣ部材２の係合穴２ａに係合する突起（突起部３２又は係合突起１ａ）が設けられているものであれば図２１に示す形態に限定されない。特に突起部３２については、図２１に示す円形形態に限らず、四角形、三角形、楕円形等、様々な形態の突起形状とすることができる。また、突起部３２の数も、対応するＣＣ部材２の係合穴２ａその他の構造部分に係合できれば、図２１に示す１つに限らず、２つ、３つ、４つ等であってもよい。ＳＴ部材１とＣＣ部材２とは、突起部３２又は係合突起１ａと係合穴２ａとが熱処理時の熱膨張を考慮した大きさで形成されて係合している。なお、ＳＴ部材１からなる搭載部材は、被熱処理部品を載せたり掛けたりできる部材であり、その形態は、図２１のような上方に延びる形態に限らず、図１７に示す円筒形態であってもよく、特に限定されない。
【００７１】
図２２は、ＳＴ部材１とＣＣ部材２とが係合された熱処理用部材１０Ｃの一例である。この係合形態も、上記同様、ＳＴ部材１に設けられた係合突起１ａがＣＣ部材２に設けられた係合穴２ａに係合する形態と、それらが取り外されて係合が解除される形態である。係合突起１ａは加工が容易なＳＴ部材１に設けられており、ＣＣ部材２に設けられた係合穴２ａに係合できるように、熱処理時の熱膨張を考慮した大きさで形成されている。図２２では、ＳＴ部材１はバスケット型の搭載部材を例示しているが、同様の係合形態を有するものであれば、こうした形態に限定されず各種の形態であってもよい。また、ＣＣ部材２は、十字型の構造形態を例示しているが。同様の係合形態を有するものであれば、こうした形態に限定されず各種の形態であってもよい。図２２においては、熱変形等を起こしにくいＣＣ部材２が、ＳＴ部材１の開口枠の熱変形を縦横で拘束するように係合しているので、熱処理時における開口枠の形態を保持することができる。繰り返し熱処理することによりＳＴ部材１が変形して交換する場合には、ＳＴ部材１だけを交換し、熱変形等を起こしにくいＣＣ部材２は繰り返し再利用することができる。
【００７２】
図２３は、ＣＣ部材２からなる振れ止め防止部材と、ＳＴ部材１からなる搭載部材（開口枠を有する）とが係合された熱処理用部材１０Ｃの一例であり、図２４は、図２３の構造形態を備えた熱処理用構造体６０の一例である。この例では、ＳＴ部材１は、開口枠を有する搭載部材を挙げている。この係合形態も、図２２の形態と同様、ＳＴ部材１に設けられた係合突起１ａがＣＣ部材２に設けられた係合穴２ａに係合する形態と、それらが取り外されて係合が解除される形態である。係合突起１ａは加工が容易なＳＴ部材１に設けられており、ＣＣ部材２に設けられた係合穴２ａに係合できる大きさと形状で形成されている。図２３では、図２２と同様、ＳＴ部材１はバスケット型の搭載部材を例示している。ＣＣ部材２は、一方向に延びる帯状の板材に一定間隔で穴が設けられ、その穴に被熱処理部品が挿入されて被熱処理部品４１の振れ止め防止として機能する構造形態を例示している。こうした振れ止め防止部材は、熱処理部品４１の振れ止めを防止するためのものであるので、図２３の形態においては、ＣＣ部材２の係合穴２ａはＳＴ部材１の係合突起１ａよりも大きく形成されて両者が係合するようになっている。したがって、係合突起１ａが設けられる箇所では、ＳＴ部材１での熱変形は、ある程度の範囲で許容されることになり、そうした大きさで係合穴２ａが形成されている。繰り返し熱処理することによりＳＴ部材１が変形して交換する場合には、ＳＴ部材１だけを交換し、熱変形等を起こしにくいＣＣ部材２は繰り返し再利用することができる。
【００７３】
図２５は、被熱処理部品を載せる搭載部材１０Ｃと、その搭載部材１０Ｃを積層するための積層補助部材１０Ｄとが組み合わされた熱処理用構造体６０の一例を示す斜視図である。この熱処理用構造体６０は、ＳＴ部材からなるベース部材４上に、ＣＣ部材からなる搭載部材１０Ｃを載せた後、ベース部材４のコーナー等の穴にＳＴ部材からなる支柱部材６を差し込み、その後、ＳＴ部材からなる積層補助部材１０Ｄを介してＣＣ部材からなる搭載部材１０Ｃを設け、こうした組み合わせ形態を繰り返すことで構成される。ＳＴ部材からなる積層補助部材１０Ｄは、トレイ状の搭載部材１０Ｃが上下に積層される場合にその間に挟まれる部材である。こうして構成された熱処理用構造体は、全体として軽量化でき、ＳＴ部材を随時交換しつつ長期間使用することができる。
【００７４】
以上説明したように、本発明に係る熱処理用部材及び熱処理用構造体によれば、被熱処理部品を熱処理するために被熱処理部品を載せたり掛けたり等して繰り返し熱処理炉の中に投入された場合であっても、変形や割れ等の発生を抑制して長期間使用でき、さらに被熱処理部品に均一で十分な浸炭処理を可能とすることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  ＳＴ部材（鋼材又はＮｉ合金材からなる部材）
１ａ  係合突起
２  ＣＣ部材（炭素複合材料からなる部材）
２ａ  係合穴
４  ベース部材
４ａ  補強穴
４ｂ  空間部
６  支柱部材
７  着脱部材
８  連結部材
９  穴
１０  熱処理用部材
１０Ａ，１０Ａ’  掛け部材
１０Ｂ，１０Ｂ’  支持部材
１０Ｃ．１０Ｃ’  搭載部材
１０Ｄ，１０Ｄ’  積層補助部材
１０Ｅ，１０Ｅ’  支柱部材
３０  ネジ締結部材又は溶接補助部材
３２  突起部
３３  溶接部
３４  当接部
４１  被熱処理部品
６０，６０’  熱処理用構造体
【要約】
【課題】繰り返し熱処理炉の中に投入された場合であっても、変形や割れ等の発生を抑制して長期間使用でき、被熱処理部品に均一で十分な浸炭処理を可能とする熱処理用部材等を提供する。
【解決手段】被熱処理部品を載せたり掛けたり等して繰り返し熱処理炉の中に投入される熱処理用構造体６０を構成する熱処理用部材１０であって、鋼材又はＮｉ合金材からなるＳＴ部材１と、炭素複合材料からなるＣＣ部材２とが着脱可能に組み合わされているようにして上記課題を解決した。このとき、ＳＴ部材１は、ロストワックス法で作製された部材であることが好ましく、熱処理用部材１０が、被熱処理部品を掛ける掛け部材１０Ａ、その掛け部材１０Ａを支持する支持部材１０Ｂ、被熱処理部品を載せる搭載部材１０Ｃ、これら各部材を積層するための積層補助部材１０Ｄや支柱部材１０Ｅであることが好ましい。
【選択図】図１【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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