(57)【要約】【課題】軌道面の表層部の残留オーステナイト量を増加させる事ができるだけでなく、それ以外の部分の残留オーステナイト量の増加を抑制できる熱処理方法を実現する。【解決手段】互いに直径が異なる第一の加熱部１２と第二の加熱部１３とを有する高周波加熱コイル９に、一定の大きさの周波数を有する高周波電力を供給して、順次、内輪５を誘導加熱する。先ず、第一工程として、この内輪５との間のクリアランスＣ１が大きい、上記第一の加熱部１２により、この内輪５全体を、Ａ１変態点以上に、且つ、均一に加熱する。次いで、第二工程として、内輪軌道４との間のクリアランスＣ２の小さい、上記第二の加熱部１３により、この内輪軌道４の表層部のみを高温で加熱する。この様な熱処理方法により、上記課題を解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル軸受用軌道輪を高周波加熱コイルにより加熱した後、冷却し、焼戻し処理を施す、ラジアル軸受用軌道輪の熱処理方法であって、上記高周波加熱コイルが、少なくとも互いに直径の異なる第一の加熱部と第二の加熱部とを有する、２ターン以上の高周波加熱コイルであって、上記ラジアル軸受用軌道輪を、上記第一の加熱部及び上記第二の加熱部の内径側或は外径側にこれら第一、第二の加熱部と同心にそれぞれ配置した状態で、このうちの第一の加熱部と上記ラジアル軸受用軌道輪とのクリアランスＣ１と、上記第二の加熱部とこのラジアル軸受用軌道輪のうちの軌道面とのクリアランスＣ２とが、Ｃ１＞Ｃ２の関係を満たすものであり、このラジアル軸受用軌道輪を、上記第一の加熱部の内径側或は外径側にこの第一の加熱部と同心に配置した後、このラジアル軸受用軌道輪を、上記高周波加熱コイルに所定の周波数を有する高周波電力を供給して加熱する第一工程と、上記ラジアル軸受用軌道輪を、上記第二の加熱部の内径側或は外径側にこの第二の加熱部と同心に配置した後、このラジアル軸受用軌道輪を、上記第一工程で上記高周波加熱コイルに供給した高周波電力と同一周波数の高周波電力をこの高周波加熱コイルに供給して加熱する第二工程とを備える事を特徴とするラジアル軸受用軌道輪の熱処理方法。
【請求項２】
第一の加熱部とラジアル軸受用軌道輪との間に非磁性材製の変形矯正型を配置し、このラジアル軸受用軌道輪の形状を矯正しつつ、このラジアル軸受用軌道輪を加熱する、請求項１に記載したラジアル軸受用軌道輪の熱処理方法。
【請求項３】
軌道面の表層部の残留オーステナイト量を２０〜５０容量％とし、軌道輪全体の平均残留オーステナイト量を１０容量％以下とする、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したラジアル軸受用軌道輪の熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車、工作機械、産業機械、その他各種一般機械の回転支持部に組み込んだ状態で使用するラジアル軸受を構成する軌道輪の熱処理方法の改良に関する。具体的には、異物混入潤滑環境下での転がり疲れ寿命の向上を図れると共に、寸法安定性に優れた軌道輪を得る為の熱処理方法（特に焼入れ処理時の加熱方法）を実現するものである。尚、本発明の熱処理方法の対象となるラジアル軸受用軌道輪は、ラジアル玉軸受を構成する軌道輪に限らず、ラジアル円筒ころ軸受、ラジアル円すいころ軸受、自動調心ころ軸受を構成する軌道輪も含む。但し、以下の説明は、最も一般的なラジアル軸受であるラジアル玉軸受を構成する軌道輪を中心に行う。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の変速機等、各種回転機械装置の回転支持部に、例えば図２に示す様なラジアル玉軸受１が組み込まれている。このラジアル玉軸受１は、内周面に外輪軌道２を有する外輪３と、外周面に内輪軌道４を有する内輪５と、これら外輪軌道２と内輪軌道４との間に設けた、それぞれが転動体である玉６、６とを備える。これら各玉６、６は、円周方向等間隔に配置された状態で、保持器７により、転動自在に保持されている。この様なラジアル玉軸受１は、例えば上記外輪３をハウジングに内嵌固定すると共に、上記内輪５を回転軸に外嵌固定する事により、この回転軸を上記ハウジングに対し、回転自在に支持する。
【０００３】
この様なラジアル玉軸受１を含め、何れかの周面に軌道面を有する１対の軌道輪と複数個の転動体とを組み合わせて成るラジアル軸受の場合、長期間に亙る使用に伴って軌道面に剥離が発生し、寿命に達する事が広く知られている。特に、上記ラジアル玉軸受１を潤滑する為の潤滑油やグリース中に混入した、金属粉等の硬い異物が、転がり接触部に噛み込まれると、上記外輪軌道２又は上記内輪軌道４に早期に剥離が発生して、上記ラジアル玉軸受１の耐久性が著しく損なわれる事が知られている。
【０００４】
この様な異物混入潤滑環境下での早期剥離を抑えて、転がり疲れ寿命を向上させる手段として、例えば特許文献１に記載される等により従来から知られている様な、軌道面の表層部に存在する残留オーステナイト量を増加させる方法がある。又、上記特許文献１には、転がり疲れ寿命を向上させる面から、軌道面の表層部の残留オーステナイト量を２０容量％以上確保する事が有効である旨が記載されている。尚、残留オーステナイトの存在により、剥離の発生を抑えて、転がり疲れ寿命の延長を図れる理由は、この残留オーステナイトが柔らかく粘りのある組織であり、上記表層部に加わる応力を緩和できる為である。
【０００５】
ところで、上述の様に、軌道面の表層部に存在する残留オーステナイト量を増加させる為には、例えば、浸炭処理或は浸炭窒化処理によって、表層部の炭素量或は窒素量を高めた後、焼入れ・焼戻し処理を施す方法がある。又、上記軌道輪を、ラジアル軸受の構成各部材を構成する材料として一般的な、高炭素クロム軸受鋼から造る場合には、上述の様な浸炭処理や浸炭窒化処理によらずに、焼入れ温度を高温にする事によって、表層部の残留オーステナイト量を増加させる事もできる。
【０００６】
ところが、従来から知られている、上述した何れの方法を採用した場合にも、残留オーステナイト量を増やす必要のある、上記軌道面の表層部以外の部分に、多くの残留オーステナイトが生成されていた。この理由は、上記何れの方法を採用した場合にも、焼入れ処理として、炉内雰囲気中での焼入れ処理が採用されており、軌道面の表層部と、それ以外の部分とで焼入れ温度に差を持たせていなかった為である。この様な理由により、軌道面の表層部以外の部分の残留オーステナイト量が増加し、軌道輪の寸法安定性を害すると言った問題を生じていた。
【０００７】
上述の様な問題を解決する為には、残留オーステナイト量を多く確保する必要のある、軌道面の表層部の焼入れ温度を、他の部分に比べて高くする事が考えられる。そして、この様に、表層部のみ高温で焼入れする方法としては、従来から高周波加熱コイルを利用した焼入れ方法が知られている。例えば特許文献２〜５には、高周波加熱コイルを利用した焼入れ方法に関して、歯車を構成する各歯の表層部（極表面）のみをオーステナイト化し、歯形に沿った焼入れパターンを得る方法が記載されている。具体的には、上記特許文献２〜５に記載された各発明の場合には、予加熱と本加熱との２ステップの加熱を行う事により、上記各歯の表層部のみをＡ１（或はＡ３）変態点以上に加熱し、それ以外の部分にはＡ１変態点以下の温度勾配を得る様にしている。
【０００８】
この様に、歯車を対象として焼入れ処理を施す場合には、各歯の表層部以外の部分を、Ａ１変態点以下にする事ができる。これに対し、ラジアル軸受を構成する軌道輪を対象として焼入れ処理を施す場合には、芯部の靱性を確保する事で、この芯部の強度を十分に確保する必要がある為、軌道輪全体を、Ａ１変態点以上に、且つ、均一に加熱し、オーステナイト化する必要がある。この様な相違に基づき、上記特許文献２〜５に記載された各発明を、単に、軌道輪の焼入れ処理に適用した場合には、次の様な不都合を生じる。
【０００９】
即ち、上記特許文献２〜５に記載された各発明の方法により、軌道輪を誘導加熱する場合、この軌道輪に、高周波加熱コイル側から径方向反対側にかけて、大きな温度勾配を生じる。この様な温度勾配は、Ａ１変態点以下の温度では、軌道輪の品質に何ら影響を与える事はないが、軌道輪全体をＡ１変態点以上にまで加熱する場合には、芯部の温度がＡ１変態点を大きく超えて、この芯部の残留オーステナイト量を必要以上に増加させる原因となる。この為、やはり軌道輪の寸法安定性を害してしまう。
【００１０】
特に、浸炭処理や浸炭窒化処理によって軌道輪の表層部に形成された浸炭層や浸炭窒化層は、この軌道輪が高炭素鋼製或は中炭素鋼製であるかに拘わらず、焼入れ時の僅かな温度勾配によって、炭素の溶け込む量が変化する（残留オーステナイト量が変化する）。この為、上記特許文献２〜５に記載された各発明の方法を、軌道輪の焼入れ処理に適用した場合には、浸炭層或は浸炭窒化層のうちで軌道面の表層部以外の部分の残留オーステナイト量が、必要以上に増加する可能性がある。従って、この様な浸炭処理或は浸炭窒化処理後に行う焼入れ処理は、軌道面の表層部以外の部分に関しては、Ａ１変態点以上の温度でも、より低温で、且つ、均一に加熱し、軌道面の表層部に関しては、十分な量のオーステナイト量を確保する為に、他の部分に比べて高温で加熱する必要がある。但し、上記特許文献２〜５に記載された各発明の方法を含め、従来から知られた焼入れ方法では、この様な温度条件を満足する焼入れ処理を施す事はできない。
【００１１】
【特許文献１】特開昭６４−５５４２３号公報
【特許文献２】特開平９−２３５６２０号公報
【特許文献３】特開平９−２４１７４９号公報
【特許文献４】特公平２−１４４０８号公報
【特許文献５】特開２００７−２７７７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、異物混入潤滑環境下での転がり疲れ寿命の向上を図れると共に、寸法安定性に優れたラジアル軸受用軌道輪を得られる熱処理方法を実現すべく発明したものである。具体的には、本発明は、軌道面の表層部の残留オーステナイト量を増加させるだけでなく、その他の部分の残留オーステナイト量の増加を抑制できる熱処理方法を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のラジアル軸受用軌道輪の熱処理方法は、ラジアル軸受用軌道輪を、高周波加熱コイルにより加熱した後、冷却し、焼戻し処理を施す、熱処理方法に関する。
特に本発明のラジアル軸受用軌道輪の熱処理方法では、上記高周波加熱コイルとして、少なくとも互いに直径の異なる第一の加熱部と第二の加熱部とを有する、２ターン（巻き数）以上の高周波加熱コイルを使用する。
更に、この高周波加熱コイルは、上記ラジアル軸受用軌道輪を、上記第一の加熱部及び上記第二の加熱部の内径側或は外径側に、これら第一、第二の加熱部と同心にそれぞれ配置した状態で、このうちの第一の加熱部と上記ラジアル軸受用軌道輪とのクリアランスＣ１と、上記第二の加熱部とこのラジアル軸受用軌道輪のうちの軌道面とのクリアランスＣ２とが、Ｃ１＞Ｃ２の関係を満たすものである。
【００１４】
そして、本発明の熱処理方法では、この様な構成を有する高周波加熱コイルを用いて、次の第一工程と、第二工程との２ステップで加熱を施す。
先ず、第一工程として、上記ラジアル軸受用軌道輪を、上記第一の加熱部の内径側或は外径側に、この第一の加熱部と同心に配置する。そして、このラジアル軸受用軌道輪を、上記高周波加熱コイルに所定の周波数を有する高周波電力を供給して誘導加熱する。
次いで、第二工程として、上記ラジアル軸受用軌道輪を、上記第二の加熱部の内径側或は外径側に（ラジアル軸受用軌道輪が内輪である場合には内径側に、同じく外輪である場合には外径側に）、上記第二の加熱部と同心に配置する。そして、上記ラジル軸受用軌道輪を、上記第一工程で上記高周波加熱コイルに供給した高周波電力と同一周波数の高周波電力をこの高周波加熱コイルに供給して誘導加熱する。
【００１５】
上述した請求項１に記載した発明を実施する場合に好ましくは、例えば請求項２に記載した発明の様に、上記第一の加熱部と上記ラジアル軸受用軌道輪との間に、非磁性材製の変形矯正型を配置し、このラジアル軸受用軌道輪の形状を矯正しながら、このラジアル軸受用軌道輪を加熱する。
【００１６】
更に本発明を実施する場合に好ましくは、例えば請求項３に記載した発明の様に、軌道面の表層部の残留オーステナイト量を２０〜５０容量％とし、軌道輪全体の平均残留オーステナイト量を１０容量％以下とする。
【００１７】
尚、本発明を実施する場合に、第二工程後に行う冷却処理に関しては、その冷却方法は特に限定されないが、例えば液体又は高圧ガスを用いた噴射冷却による冷却方法が、好ましく採用できる。
又、本発明を実施する場合に、第一の加熱部によりラジアル軸受用軌道輪を均一に加熱し、第二の加熱部により軌道面の表層部のみを高温で加熱する面からは、クリアランスＣ１とクリアランスＣ２とを、Ｃ１＝（３〜５）×Ｃ２の関係を満たす様に規制する事が好ましい。
【００１８】
尚、本発明の熱処理方法の対象となるラジアル軸受用軌道輪は、誘導加熱を行う為に、少なくとも磁性材製である必要がある。特に、本発明では、軌道面の表層部に十分な量の残留オーステナイト量を確保する面から、磁性材製の軌道輪のうちでも、浸炭処理或は浸炭窒化処理によって表層部に浸炭層或は浸炭窒化層が形成された軌道輪、或は、ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５に規定される高炭素クロム軸受鋼（例えばＳＵＪ２、ＳＵＪ３）製の軌道輪等を対象とする。
【発明の効果】
【００１９】
上述した様な本発明のラジアル軸受用軌道輪の熱処理方法によれば、異物混入潤滑環境下での転がり疲れ寿命の延長を図れると共に、寸法安定性に優れたラジアル軸受用軌道輪を得られる。この理由は、次の通りである。
先ず、第一工程で、第一の加熱部とラジアル軸受用軌道輪との間のクリアランス（Ｃ１）を大きく設定した状態で誘導加熱する為、このラジアル軸受用軌道輪に温度勾配が生じにくい状態で、このラジアル軸受用軌道輪の温度を上昇させる事ができる。即ち、誘導加熱を行う際に、このラジアル軸受用軌道輪中に生じる渦電流の密度は、高周波加熱コイル（加熱部）からの距離が大きくなる程、指数関数的に低くなる。この為、上記クリアランスを大きく設定する事で、上記ラジアル軸受用軌道輪中の温度勾配を小さくできる。従って、本発明の場合には、ラジアル軸受用軌道輪を構成する鋼材の種類、軌道輪の肉厚等を考慮して、高周波電力の出力、周波数、加熱時間等を適宜設定する事で、上記ラジアル軸受用軌道輪全体を、Ａ１変態点以上に、且つ、均一に加熱する事ができる。
【００２０】
又、第二工程では、第二の加熱部と上記ラジアル軸受用軌道輪のうちの軌道面との間のクリアランス（Ｃ２）を小さく設定した状態で誘導加熱する為、上述した第一工程の場合とは反対に、上記ラジアル軸受用軌道輪中での温度勾配が大きくなる。この為、上記軌道面の表層部のみを高温で加熱する事ができる。従って、本発明の場合には、ラジアル軸受用軌道輪を構成する鋼材の種類、残留オーステナイト量を増加させようとする表層部の深さ等を考慮して、高周波電力の出力、周波数、加熱時間等を適宜設定する事で、上記軌道面の表層部以外の部分の温度がＡ１変態点を大幅に越えて上昇しない様に、この表層部以外の部分の温度上昇を抑えた状態で、この軌道面の表層部の温度のみを、十分な量の残留オーステナイトを確保する為に必要な温度にまで上昇させる事ができる。
【００２１】
この結果、本発明の場合には、軌道面の表層部の残留オーステナイト量を増加させる事ができるだけでなく、芯部を含む、軌道面の表層部以外の部分の残留オーステナイト量の増加を抑制する事ができる。更に、本発明の場合には、第一工程によって、軌道輪全体の組織をオーステナイト化する事ができる為、軌道輪の芯部の靱性を確保する事ができて、この芯部の強度を十分に確保できる。
この様な本発明の熱処理が施された軌道輪は、軌道面の表層部の残留オーステナイト量が十分に多くなる為、異物混入潤滑環境下に於いても、この軌道面に早期剥離が発生する事を防止できて、転がり疲れ寿命の延長を図れる。更に、芯部を含む、上記軌道面の表層部以外の部分の残留オーステナイト量が少ないままの状態になる為、寸法安定性に優れたものとなる。
【００２２】
尚、本発明の場合には、上記第一、第二の加熱部と上記ラジアル軸受用軌道輪とのクリアランスＣ１、Ｃ２を、Ｃ１＞Ｃ２の関係に規制する事で、高周波加熱コイルに供給する高周波電力の周波数の大きさを、第一工程と第二工程との場合で同じにできる為、高周波加熱装置の構造及び制御を簡易にする事もできる。仮に、上記第一の加熱部と上記第二の加熱部との直径を同じとしたり、上記第一工程と上記第二工程とを単一の加熱部を用いて行う場合には、軌道輪全体を均一に加熱する為の周波数を数ｋＨｚ以下とし、軌道面の表層部のみを加熱する為の周波数を数百ｋＨｚとする必要があり、高周波加熱装置の構造及び制御が非常に煩雑になる。
【００２３】
又、前述した請求項２に記載した発明によれば、変形矯正型とラジアル軸受用軌道輪とを接触させる事で、このラジアル軸受用軌道輪の表面のうちで、他の部分に比べて温度上昇し易い、第一の加熱部側の周面の表面温度を、熱伝達により低下させる事ができる。この為、ラジアル軸受用軌道輪の温度勾配を十分に小さくする事ができて、このラジアル軸受用軌道輪の温度をより均一に上昇させる事ができる。更に、このラジアル軸受用軌道輪が熱処理変形する事を有効に防止する事もできる。
【００２４】
又、前述した請求項３に記載した発明の様に、軌道面の表層部の残留オーステナイト量を２０〜５０容量％確保すれば、異物混入潤滑環境下に於いても、早期剥離を防止できて、転がり疲れ寿命の延長を図れる。又、軌道輪全体の平均残留オーステナイト量を１０容量％以下と少なく抑えれば、軌道輪の寸法安定性を確保できる。これらの効果を得る為に、残留オーステナイト量を上記範囲に規制した理由は、次の通りである。
尚、残留オーステナイト量は、ラジアル軸受用軌道輪を構成する鋼材の種類、焼入れ温度（第一、第二の加熱部による加熱温度）、焼戻し温度、浸炭処理或は浸炭窒化処理の有無及びその処理条件等を変える事で、適宜設定する事ができる。
【００２５】
［軌道面の表層部の残留オーステナイト量を２０〜５０容量％］
前述した様に、残留オーステナイトは、柔らかく粘りのある組織である。そして、軌道輪を構成する鋼中で、軌道面の表層部に存在すると、繰り返し応力を受けた際のエネルギをマルテンサイト変態に利用する為、上記表層部に加わる応力を緩和できる。この為、早期剥離を防止して、転がり疲れ寿命の延長を図れる。但し、残留オーステナイトがマルテンサイトに変態（分解）する過程で、僅かとは言え体積が膨張するので、残留オーステナイト量が多過ぎると、寸法安定性が損なわれる。
【００２６】
上記作用により、異物混入潤滑環境下で、転がり疲れ寿命の延長を十分に図る為には、軌道面の表層部の残留オーステナイト量を少なくとも２０容量％以上とする必要がある。更に、摩耗粉等の、厳しい異物混入が想定され、高い疲労強度が必要とされる場合に、好ましくは、上記軌道面の表層部の残留オーステナイト量を２５容量％以上確保する。但し、この表層部の残留オーステナイト量が５０容量％を超えると、上記軌道面の硬さが過度に低下して、材料強度が不足するだけでなく、表層部のみとは言え、残留オーステナイトの分解に伴う、寸法変化（膨張）が無視できなくなる。そこで、上記表層部の残留オーステナイト量の上限値を５０容量％とした。但し、後述する平均残留オーステナイト量を十分に低くできない場合には、寸法安定性を確保すべく、上記表層部の残留オーステナイト量の上限値は３５容量％とする。
【００２７】
［軌道輪全体の平均残留オーステナイト量を１０容量％以下］
軌道輪全体としての残留オーステナイト量を少なく抑える程、この軌道輪全体としての寸法及び形状の変化を少なくできる。但し、上記表層部の残留オーステナイト量は、上述した様な理由により２０〜５０容量％確保する。この様に、表層部の残留オーステナイト量を或る程度確保する事を考えれば、寸法安定性を確保する為には、軌道輪全体の平均オーステナイト量は１０容量％以下とする必要がある。更に、寸法安定性を長期間に亙り確保する必要がある場合に、好ましくは、上記平均残留オーステナイト量は６容量％以下とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明のラジアル軸受用軌道輪の熱処理方法の特徴は、軌道面の表層部の残留オーステナイト量を増加させるだけでなく、その他の部分の残留オーステナイト量の増加を抑える為の加熱方法にある。以下、ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５に規定される高炭素クロム軸受鋼製の内輪５を対象に、本例の熱処理方法を施す場合に就いて説明する。
【００２９】
本例の熱処理方法には、図１に示す様な高周波加熱装置８を使用する。この高周波加熱装置８は、高周波加熱コイル９と、この高周波加熱コイル９に高周波電力を供給する為の高周波電源（高周波発振器）１０と、上記内輪５を所定位置に支持固定する為のワーク支持装置１１とから構成される。尚、このワーク支持装置１１は、セラミック等の非磁性材製で、昇降手段を備える。又、上記高周波加熱コイル９のインピーダンスが低い場合には、この高周波加熱コイル９と上記高周波電源１０との間に高周波変流器を介在させる事もできる。
【００３０】
上記高周波加熱コイル９は、２ターン（巻き数）以上で、互いに直径の異なる第一の加熱部１２と第二の加熱部１３とを備える。又、これら第一、第二の加熱部１２、１３は、上記高周波加熱コイル９の軸方向（図１の上下方向）に、少なくとも上記内輪５の軸方向寸法L5 の１／２以上の大きさの隙間を設けて配置されている。
【００３１】
又、上記図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示す様に、上記内輪５を、上記第一の加熱部１２及び上記第二の加熱部１３の内径側に、これら第一、第二の加熱部１２、１３と同心にそれぞれ配置した状態で、このうちの第一の加熱部１２と上記内輪５の外周面（最外周面）とのクリアランスＣ１と、上記第二の加熱部１３とこの内輪５の外周面に形成された内輪軌道４とのクリアランスＣ２とを、Ｃ１＞Ｃ２｛図示の例ではＣ１＝５×Ｃ２｝の関係を満たす様に規制している。尚、これらクリアランスＣ１、Ｃ２の具体的な大きさは、高周波加熱コイル９に供給する高周波電力の出力、周波数等に応じて決定するが、例えば外径が１２０mm、肉厚が４mm程度の軌道輪の場合で、Ｃ１を６〜１０mm程度、Ｃ２を２mm程度とする事ができる。又、本例の場合には、上記第一の加熱部１２の軸方向寸法Ｌ12を、上記内輪５の軸方向寸法L5 と同じとし（L12＝L5 ）、上記第二の加熱部１３の軸方向寸法L13を、上記内輪軌道４の幅寸法L4 と同じとしている（L13＝L4 ）。
【００３２】
そして、本例の場合には、この様な構成を有する高周波加熱コイル９を用いて、上記内輪５に、次の第一工程と、第二工程との２ステップの加熱（焼入れ処理の加熱工程）を施す。
先ず、第一工程として、図１の（Ａ）に示す様に、上記内輪５を上記ワーク支持装置１１上に載置する事により、この内輪５を、上記第一の加熱部１２の内径側に、この第一の加熱部１２と同心に配置する。これにより、この内輪５の外周面を、全幅に亙り、この第一の加熱部１２に対向させる。尚、この状態で、これら第一の加熱部１２と内輪５の外周面との間には、全周に亙り、上記クリアランスＣ１が存在する。
【００３３】
次いで、上記第一の加熱部１２の内周面と上記内輪５の外周面との間に、円筒状の変形矯正型１４を上方から挿入する。この変形矯正型１４は、窒化珪素セラミック等の非磁性、且つ、絶縁材製で、その外径寸法Ｄ14は上記第一の加熱部１２の内径寸法ｄ12よりも小さく（Ｄ14＜ｄ12）、その内径寸法ｄ14は上記内輪５の外径寸法Ｄ5 と同じかこれよりも僅かに大きい（ｄ14≧Ｄ5 ）。従って、上記変形矯正型１４を、上記第一の加熱部１２と上記内輪５との間に挿入した状態で、この変形矯正型１４の内周面は、この内輪５の外周面にほぼ全周に亙り接触する。尚、この内輪５を上記ワーク支持装置１１上に載置する以前に、上記変形矯正型１４をこの内輪５に外嵌しておく事もできる。
【００３４】
この様な変形矯正型１４を、上記第一の加熱部１２と上記内輪５との間に挿入した後は、前記高周波加熱コイル９に、前記高周波電源１０から所定の周波数の高周波電力を供給する。これにより、上記第一の加熱部１２の周囲に交番電力を発生させて、上記内輪５を誘導加熱する。尚、高周波電力の周波数の大きさは、電流の浸透深さ（加熱範囲）に影響（反比例）する為、本例の場合には、この周波数の大きさを、後述する第二工程で、内輪軌道４の表層部のみを高温に加熱するのに必要な大きさ（数百ｋＨｚ）に設定している。
【００３５】
この様な第一工程では、上記第一の加熱部１２と上記内輪５との間のクリアランスＣ１（＝５×Ｃ２）が大きい為、この内輪５に温度勾配が生じにくい状態で、この内輪５の温度を上昇させる事ができる。即ち、誘導加熱を行う際に、この内輪５中に生じる渦電流の密度は、上記高周波加熱コイル９（第一の加熱部１２）からの距離が大きくなる程、指数関数的に低くなる。この為、上記クリアランスＣ１を大きく設定する事で、上記内輪５に生じる温度勾配は小さくなる。
【００３６】
加えて、本例の場合には、誘導加熱によっては温度上昇する事のない、非磁性、且つ、絶縁材製の変形矯正型１４の内周面を、上記内輪５の外周面にほぼ全周に亙り接触させている。この為、他の部分に比べて温度上昇し易い、上記内輪５の外周面の表面温度を、熱伝達により低下させる事ができる。この為、この内輪５の温度勾配を十分に小さくする事ができて、この内輪５の温度をより均一に上昇させる事ができる。
【００３７】
従って、本例の場合には、上記内輪５の肉厚等を考慮して、上記高周波加熱コイル９（第一の加熱部１２）に供給する高周波電力の出力、加熱時間等を適宜設定する事で、上記内輪５全体を、Ａ１変態点以上に、且つ、均一に加熱する事ができる。尚、本例の場合には、図示しない複数の温度センサにより、上記内輪５の温度が、Ａ１変態点以上に、且つ、均一に上昇した事が検知された後、前記高周波電源１０からの高周波電力の供給を停止する。又、本例の場合には、上記内輪５の周囲に上記変形矯正型１４を配置した状態で、この内輪５をＡ１変態点以上に加熱する為、この内輪５に、円周方向に関する不均一な膨張に基づく変形が生じる事を有効に防止できる。
【００３８】
上述の様な第一工程により、上記内輪５の温度をＡ１変態点以上にまで均一に上昇させた後は、第二工程として、この内輪５を前記第二の加熱部１３により加熱する。この為に本例の場合には、図１の（Ａ）から（Ｂ）に示す状態まで、前記ワーク支持装置１１を下降させて、上記変形矯正型１４の内側から上記内輪５を抜き出す。この際必要に応じてこの内輪を、図示しないプッシャにより下方に押す。そして、この内輪５を、上記第二の加熱部１３の内径側に、この第二の加熱部１３と同心に配置する。この状態で、前記内輪軌道４が、全幅に亙り、この第二の加熱部１３に対向し、これら内輪軌道４と第二の加熱部１３との間には、全周に亙り、前記クリアランスＣ２が存在する。
【００３９】
この様にして、上記内輪軌道４を上記第二の加熱部１３に対向させた後は、上記高周波電源１０から前記高周波加熱コイル９（第二の加熱部１３）に、前述した第一工程で、この高周波加熱コイル９に供給した高周波電力と同一周波数の高周波電力を供給する。即ち、高周波電力の供給を再開する。これにより、上記第一の加熱部１２の場合と同様に、上記第二の加熱部１３の周囲に交番電力を発生させて、上記内輪５を誘導加熱する。
【００４０】
この様な本例の第二工程では、上記第二の加熱部１３と上記内輪軌道４との間のクリアランスＣ２（＝１／５×Ｃ１）が小さい為、上述した第一工程の場合とは反対に、上記内輪５に生じる温度勾配は大きくなる。この為、上記内輪軌道４の表層部のみを高温で加熱する事ができる。従って、本例の場合には、残留オーステナイト量を増加させようとする表層部の深さ等を考慮して、上記高周波加熱コイル９に供給する高周波電力の出力（投入電力）、加熱時間等を適宜設定する事で、上記内輪軌道４の表層部（例えば表面から１００μｍの範囲）以外の部分の温度を、前述した第一工程で上昇した、Ａ１変態点を少しだけ越えた程度に抑えた状態で、この表層部の温度のみを、十分な量の残留オーステナイトを確保する為に必要な温度（例えば９００℃以上）にまで上昇させる事ができる。
そして、図示しない複数のセンサにより、上記内輪軌道４の表層部の温度が、Ａ１変態点を十分に超える温度にまで達した事が検知されたならば、上記高周波電源１０からの高周波電力の供給を停止する。
【００４１】
上述の様な第二工程を終えた後は、前記ワーク支持装置１１を更に下降させる等して、上記内輪５を上記第二の加熱部１３の内側から取り出す。そして、この内輪５を、液体又は高圧ガスを用いた噴射冷却により急速冷却し、焼入れする。尚、この場合に、前記変形矯正型１４を上記内輪５に外嵌した状態で冷却する事もできる。この様に、この変形矯正型１４を外嵌して冷却作業を行えば、冷却時の変形を有効に防止する事ができる。そして、この様な冷却作業が済んだ後は、例えば１５０〜２００℃で焼戻し処理を施す。尚、この焼戻し処理は、前記第一の加熱部１２を利用して行う事もできる。
【００４２】
以上の様な本例の熱処理方法によれば、上記内輪５全体を、Ａ１変態点以上に、且つ、均一に（Ａ１変態点を大きく越えない程度に）加熱する事ができると共に、この内輪５のうちの内輪軌道４の表層部のみを、他の部分に比べて高温で加熱する事ができる。従って、本例の場合には、この内輪軌道４の表層部の残留オーステナイト量を２０〜５０容量％にまで増加させる事ができるだけでなく、芯部を含む、上記内輪軌道４の表層部以外の部分の残留オーステナイト量の増加を抑えて、上記内輪５全体の平均残留オーステナイト量を１０容量％以下に抑える事ができる。更に、本例の場合には、前述した第一工程によって、上記内輪５全体の組織をオーステナイト化する事ができる為、この内輪５の芯部の靱性を確保する事ができて、この芯部の強度を十分に確保できる。
【００４３】
そして、この様な本例の熱処理方法を施した内輪５は、内輪軌道４の表層部の残留オーステナイト量が十分に多くなる為、異物混入潤滑環境下に於いても、この内輪軌道４に早期剥離が発生する事を防止できて、転がり疲れ寿命の延長を図れる。更に、芯部を含む、上記内輪軌道４の表層部以外の部分の残留オーステナイト量を過度に多くせずに済む為、寸法安定性に優れたものとなる。
【００４４】
尚、本例の熱処理方法を実施する場合に、高周波加熱コイル９を構成する第一の加熱部１２に関しては、必ずしも内輪５の外径側に配置する必要はなく、この内輪５の内径側に配置する事もできる。但し、第二の加熱部１３に関しては、内輪軌道４に対向させる必要上、上記内輪５の外径側に必ず配置する。又、外輪３（図２参照）を対象として本例の熱処理方法を施す場合には、上述した内輪５の場合と同様の理由で、少なくとも第二の加熱部１３に関しては、上記外輪３の内径側に配置する必要があるが、第一の加熱部１２に関しては、この外輪３の外径側或は内径側の何れに配置しても良い。
【００４５】
又、浸炭処理或は浸炭窒化処理によって、表層部に浸炭層或は浸炭窒化層が形成された内輪５（或は外輪３）を対象に本例の熱処理方法を施す場合にも、使用する高周波加熱コイル９等の各装置の構成、及び、基本的な工程の流れに就いては、上述した実施の形態の１例の場合と同様である。但し、浸炭層或は浸炭窒化層のうちで、軌道面の表層部以外の部分の残留オーステナイト量の増加を抑える面からは、第一工程での加熱温度を、Ａ１変態点以上でも、より低温（例えば７５０〜８００℃程度）に規制する。
【００４６】
更に、上述した実施の形態の１例では、上記内輪５として、外周面に１つの内輪軌道４を有するものを対象に熱処理を施す場合に就いて説明したが、本発明は、この様な、単列ラジアル軸受用の軌道輪のみを対象にするものではない。即ち、本発明は、２以上の軌道面を有するラジアル軸受用軌道輪を対象に行う事もできる。この場合には、軌道面の数と同じ数だけ、第二の加熱部を有する高周波加熱コイルを使用する。
【実施例１】
【００４７】
本発明の効果を確認する為に行った実験に就いて、以下、説明する。この実験では、先ず、ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５に規定される高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）と、ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１に規定される機械構造用炭素鋼鋼材（Ｓ４５Ｃ）との２種類の鋼材から、ラジアル玉軸受用外輪（外径１２０mm、径方向厚さ４．０mm、軸方向幅１５mm）を合計９個作成した。そして、ＳＵＪ２製のラジアル玉軸受用外輪（６個）のうち、２個のラジアル玉軸受用外輪には、浸炭窒化処理を施した。又、Ｓ４５Ｃ製のラジアル玉軸受用外輪（３個）に就いては、総てに浸炭窒化処理を施した。そして、これらＳＵＪ２製のラジアル玉軸受用外輪（浸炭窒化処理ナシ４個、浸炭窒化処理アリ２個）と、Ｓ４５Ｃ製のラジアル玉軸受用外輪（総てに浸炭窒化処理アリ）との合計９個のラジアル玉軸受用外輪を試料として、表１に記載した条件で熱処理を施し、軌道面の表層部に存在する残留オーステナイト量と、軌道輪全体の平均残留オーステナイト量とに及ぼす影響を評価した。
【００４８】
尚、残留オーステナイト量の測定は、上記表１に記載した条件の熱処理を施した後、冷却し、１８０℃×２ｈｒの焼戻し処理を施した後に行った。具体的には、軌道面の表層部の残留オーステナイト量はＸ線回折法により測定し、平均残留オーステナイト量は、上記各試料の円周方向の一部を直径方向に切断した後、軌道面から深さ方向（直径方向外方）に１０等配した各点に存在する残留オーステナイト量を求め、これらを平均する事により求めた。尚、上記表１中、本発明の技術的範囲から外れる数値等に就いてはアンダーラインを付した。
【００４９】
【表１】
2009270173.tif 000003
【００５０】
実験結果を表す表１から明らかな通り、クリアランスＣ１及びＣ２を、Ｃ１＞Ｃ２の関係を満たす様に規制した、実施例１〜６の場合には、軌道面の表層部の残留オーステナイト量を、転がり疲れ寿命の延長を十分に図れる値である、２５容量％以上に増やす事ができる事が確認できた。しかも、この場合に、軌道輪全体の平均残留オーステナイト量を、寸法安定性を十分に確保できる値である、１０容量％以下に抑えられる事も確認できた。
【００５１】
これに対して、比較例１の場合には、本発明の第一工程に相当する、第一の加熱部による加熱は行っているが、第二工程に相当する、第二の加熱部による加熱を行っていない。この為、軌道面の表層部に十分な量の残留オーステナイトが得られていない。
【００５２】
又、比較例２の場合には、実施例１〜６の場合に比べて、クリアランスＣ１が小さく、このクリアランスＣ１をクリアランスＣ２と同じ大きさに設定している為、第一の加熱部による加熱によって、ラジアル玉軸受用外輪に温度勾配が生じ、芯部の残留オーステナイト量が必要以上に多くなったと考えられる。この為、軌道輪全体の平均残留オーステナイト量が、実施例１〜６の場合に比べて増加している。
【００５３】
更に、比較例３の場合には、本発明の第一、第二工程による熱処理ではなく、炉内雰囲気中で焼入れ処理を施している為、軌道面の表層部だけでなく、芯部を含む、軌道輪全体の残留オーステナイト量が増加したと考えられる。この為、やはり軌道輪全体の平均残留オーステナイト量が、上述した実施例１〜６の場合に比べて増加している。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す概略構成図。
【図２】本発明の熱処理方法の対象となる軌道輪を組み込んだラジアル軸受の１例を示す断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１    ラジアル玉軸受
２    外輪軌道
３    外輪
４    内輪軌道
５    内輪
６    玉
７    保持器
８    高周波加熱装置
９    高周波加熱コイル
１０    高周波電源
１１    ワーク支持装置
１２    第一の加熱部
１３    第二の加熱部
１４    変形矯正型
【図１】
2009270173.tif 000004
【図２】
2009270173.tif 000005