(57)【要約】【課題】通常よりも軟質化を必要とする場合における、球状化焼鈍を効率良くかつ簡便に行うことのできる方途について提案する。【解決手段】軸受鋼に、加熱、変態前冷却、管理冷却および変態後冷却の各工程からなる球状化焼鈍を施すに際し、前記高温保持工程における高温保持時間と、前記管理冷却工程における管理冷却時間との比率を制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受鋼に、加熱、変態前冷却、管理冷却および変態後冷却の各工程からなる球状化焼鈍を施すに際し、前記高温保持工程における高温保持時間と、前記管理冷却工程における管理冷却時間との比率を制御することを特徴とする軸受鋼の熱処理方法。
【請求項２】
前記高温保持時間ａと前記管理冷却時間ｂとが、下記式（Ａ）を満足する請求項１に記載の軸受鋼の熱処理方法。
記
ａ≦ｂ／３  …（Ａ）
【請求項３】
前記高温保持時間ａと前記管理冷却時間ｂとが、下記式（Ｂ）を満足する請求項１に記載の軸受鋼の熱処理方法。
記
ａ≧３ｂ  …（Ｂ）
【請求項４】
前記軸受鋼に球状化焼鈍を施して該軸受鋼を所望の硬さに調整するに当り、該所望硬に応じて、前記高温保持時間と前記管理冷却時間との総和を決定する請求項１から３のいずれかに記載の軸受鋼の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受鋼、例えば軸受鋼からなる鋼素材を圧延等によって線材とし束状に巻き取って製造した線材コイルの球状化焼鈍に関し、特に製品化するに当っての塑性加工工程での成形性を改善する際など、通常よりも軟質化を必要とする場合における、球状化焼鈍を効率的に行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の球状化焼鈍は、例えば特許文献１に記載されているように、１２時間近くの高温保持が必要であるため、その短時間化が望まれており、同文献１に記載の技術では、圧延温度を制御することにより短時間化を実現している。
同様に、特許文献２には、高温保持時間と冷却速度を限定することによって軟質化する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２８６７２４号公報の段落［００１２］
【特許文献２】特開２００７−２２４４１０号公報の請求項４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の方法は、圧延が低温になるため圧延機の能力を高める必要がある。すなわち、既存の圧延機の能力が不足している場合には、圧延機の能力を上げなくてはならないが、巨大な設備費用が発生するために、事実上実現することは困難であった。
また、特許文献２に記載の方法では、必要とされる軟化の度合いに応じて条件を調整し、所望の硬さを得ることは難しかった。
【０００４】
そこで、本発明は、通常よりも軟質化を必要とする場合における、球状化焼鈍を効率良くかつ簡便に行うことのできる方途について提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者らは、前記課題を解決するための手段を鋭意究明したところ、球状化焼鈍における熱処理のパターンを効率化できる、簡易な指標を見出し、本発明を完成するに到った。この指標に従うことによって、同じ熱処理時間であっても効率的に球状化焼鈍による軟化が実現できる。また、この指標によれば、必要とされる軟化の度合い、すなわち硬度に応じて必要な合計熱処理時間を簡易に設定することも可能になる。
【０００６】
すなわち、本発明の要旨は、次のとおりである。
（１）軸受鋼に、加熱、変態前冷却、管理冷却および変態後冷却の各工程からなる球状化焼鈍を施すに際し、前記高温保持工程における高温保持時間と、前記管理冷却工程における管理冷却時間との比率を制御することを特徴とする軸受鋼の熱処理方法。
【０００７】
（２）前記高温保持時間ａと前記管理冷却時間ｂとが、下記式（Ａ）を満足する前記（１）に記載の軸受鋼の熱処理方法。
記
ａ≦ｂ／３  …（Ａ）
【０００８】
（３）前記高温保持時間ａと前記管理冷却時間ｂとが、下記式（Ｂ）を満足する前記（１）に記載の軸受鋼の熱処理方法。
記
ａ≧３ｂ  …（Ｂ）
【０００９】
（４）前記軸受鋼に球状化焼鈍を施して該軸受鋼を所望の硬さに調整するに当り、該所望硬さに応じて、前記高温保持時間と前記管理冷却時間との総和を決定する前記（１）から（３）のいずれかに記載の軸受鋼の熱処理方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、熱処理のパターンを効率化する指標として高温保持時間と冷却時間との比率を制御することにより、同じ熱処理時間であっても、より軟化させることができる。換言すると、より短時間での球状化焼鈍が可能となる。
また、必要な硬さレベルに応じて、適正な熱処理時間が設定されるため、必要以上の時間をかけて熱処理する無駄を無くすことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の方法は、軸受鋼に、加熱、変態前冷却、管理冷却および変態後冷却の各工程からなる球状化焼鈍を施すに際し、前記高温保持工程における高温保持時間と、前記管理冷却工程における管理冷却時間との比率を制御することを特徴とするものである。
【００１２】
さて、球状化焼鈍は、圧延後の例えば線材を所定の温度域まで加熱する加熱工程と、圧延後の炭化物を固溶そして球状化する高温保持工程と、Ａ１変態温度直上まで冷却する変態前冷却工程、その後に冷却速度を管理してＡ１変態完了直下まで冷却を施す管理冷却工程、そして材料を取り出してハンドリングできる温度まで冷却する変態後冷却工程からなるのが通例である。
【００１３】
ここに、球状化焼鈍の主目的である被焼鈍材の軟化を効率良く行うには、上記の工程のうち、高温保持工程および管理冷却工程における高温保持時間および管理冷却時間の比率を制御することが肝要である。以下に、かような知見を得るに到った実験結果について詳述する。
【００１４】
すなわち、軸受鋼であるJIS  Ｇ4805に規定のＳＵＪ２を熱処理する場合について検討した。このＳＵＪ２鋼に対する球状化焼鈍の一般的な熱処理パターンは、図１に示すとおりであり、かような熱処理パターンを経た軸受鋼材の硬さはビッカース硬さ（Ｈｖ）で198であった。なお、図において、符号１は、加熱工程であり、同様に、２は高温保持工程、３は変態前冷却工程、４は管理冷却工程および５は変態後冷却工程である。
【００１５】
次に、高温保持工程２および管理冷却工程４につき、それぞれ高温保持時間および管理冷却時間を、図２に示すように、図１の場合と異なる配分比率として球状化焼鈍を行ったところ、全体の熱処理時間は同じであっても熱処理後の硬さは、Ｈｖで192と低くなった。
【００１６】
さらに、同じＳＵＪ２鋼について、図３に示す熱処理パターンに従う球状化焼鈍を行ったところ、全体の熱処理時間は同じであっても熱処理後の硬さは、この場合もＨｖで193と低くなった。
【００１７】
以上の実験結果から、高温保持時間および管理冷却時間の配分比率を変化させることによって、同じ熱処理時間であっても軟化の度合いが変化することを新たに判明した。
そこで、小試験片を多数用意して、高温保持時間および管理冷却時間の配分比率と熱処理後の硬度の変化について調査した。その結果を図４に示すように、高温保持時間ａと管理冷却時間ｂとが、下記式（Ａ）または（Ｂ）を満足するときに、極めて高い効率で球状化焼鈍を行うことができる。
記
ａ≦ｂ／３  …（Ａ）
ａ≧３ｂ  …（Ｂ）
【００１８】
また、図４に示す関係を用いることによって、必要な硬さが決まっていれば、その所望硬さを得るための最低の熱処理合計時間を求めることができ、これに工業的な余裕度（材料の寸法に応じた過渡時間であり、通常数時間）を加えて設定すれば、必要最小限の熱処理時間を提供することができる。
【００１９】
さらに、必要とされる硬度レベルが明らかであれば、それに応じた高温保持時間と管理冷却時間の合計値を適切に選ぶことで、熱処理時間を最適化して短縮できるようになる。
【００２０】
従来は、保持時間と冷却時間は、ほぼ同じか、１：２程度の範囲の比率（図４のグラフにおいてａ＝ｂ／２の線上近傍）に設定されていた。そのような場合、同じ合計時間で本発明の保持時間と冷却時間の関係を満足させる場合に比べて、硬度が十分に低下していなかった。
【００２１】
これは、図４の合計時間一定ライン（図中には合計時間＝30時間のラインを破線で示した）上を、高温保持時間と管理冷却時間とを、高温保持時間軸（図中の縦軸）付近から管理冷却時間軸（図中の横軸）付近へと変化させた場合の硬さの変化を追いかければ明らかである。すなわち、合計時間＝30時間のラインにおいて、高温保持時間軸付近での硬さはＨｖ185程度であり、高温保持時間と管理冷却時間との比率が１：１（ａ＝ｂのライン上）になると、硬さはＨｖ190程度となる。さらに、管理冷却時間軸に近づくと、硬さは低下していく。
このように、図４より、合計時間が同一であるとすると、上記式（Ａ）あるいは上記式（Ｂ）を満足させることにより、硬さが低下しない領域を回避して熱処理を施すこととなる。
【００２２】
なお、合計時間、すなわち、高温保持時間と管理冷却時間との総和は、上記式（Ａ）と上記式（Ｂ）とを満たす少なくとも２領域について、熱処理後に得られる硬さを実験により求めておき、図４に示すような、高温保持時間および管理冷却時間と、硬さとの相関図を作成しておくことにより、目標とする硬さが得られる合計時間を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の熱処理パターンを示す図である。
【図２】本発明に従う熱処理パターンを示す図である。
【図３】本発明に従う別の熱処理パターンを示す図である。
【図４】本発明の熱処理パターンの範囲を示す硬度分布図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  加熱工程
２  高温保持工程
３  変態前冷却工程
４  管理冷却工程
５  変態後冷却工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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