JP2002155314A - Method for quenching rolling part - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for quenching rolling parts such as a rolling bearing used for a rolling unit by which washing after quenching treatment is unnecessary and also, the unevenness of the quenched hardness can be restrained. SOLUTION: In the quenching when at least a rolling part among outer ring, inner ring and rolling element, is manufactured, a non-oxidizing high pressure gas is used as cooling agent for quenching.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受、リニ
アガイド（直動案内装置）、及びボールねじ等の各種の
転動装置を構成する転動部品を製造する際の焼入れ方法
に係り、特に転がり軸受、その中でも磁気ディスクドラ
イブ装置（ＨＤＤ）のスピンドル用などのように、寸法
が非常に小さて肉厚が薄く、さらに多量に生産される、
ミニチュア軸受若しくは小径軸受の転動部品（外輪・内
輪・転動体）の製造に好適な転動部品の焼入れ方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quenching method for manufacturing rolling components constituting various rolling devices such as a rolling bearing, a linear guide (linear motion guide device), and a ball screw, and more particularly, to a method of hardening the same. Rolling bearings, such as those for magnetic disk drive (HDD) spindles, have very small dimensions, thin walls, and are produced in large quantities.
The present invention relates to a method of quenching rolling parts suitable for manufacturing rolling parts (outer ring, inner ring, rolling element) of miniature bearings or small-diameter bearings.

【０００２】[0002]

【従来の技術】転がり軸受を構成する転動部品である内
輪、外輪および転動体は、使用状態において高い面圧下
で繰り返しせん断応力を受ける。このような厳しい使用
状態に耐え且つ必要とされる転がり疲労寿命を得るため
に、従来においては、上記転動部品の鉄鋼材料としてＳ
ＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼を用いて、所定の形状
（リング形状など）に成形した後、焼入れ・焼戻し処理
を行うことにより製造して、内輪、外輪、および転動体
の表面硬さをＨＲＣ５８〜６４としている。2. Description of the Related Art An inner race, an outer race and a rolling element, which are rolling parts constituting a rolling bearing, are repeatedly subjected to shear stress under a high surface pressure in use. In order to withstand such a severe use condition and to obtain a required rolling fatigue life, conventionally, as a steel material of the rolling parts, S
A high-carbon chromium bearing steel such as UJ2 or the like is formed into a predetermined shape (such as a ring shape) and then subjected to quenching and tempering to manufacture the inner ring, the outer ring, and the rolling elements using HRC58. ~ 64.

【０００３】一方、コンピュータの記憶装置として使用
するＨＤＤに対して、小型化、高速化、および低コスト
化の要求が近年益々高まっており、ＨＤＤを小型化する
ために、磁気ディスクの小型化および高密度化が求めら
れている。また、磁気ディスクを高速で回転させるため
に、スピンドル用転がり軸受の回転精度の向上も求めら
れている。On the other hand, in recent years, there has been an increasing demand for a HDD used as a storage device of a computer to be smaller, faster, and lower in cost. There is a demand for higher density. Further, in order to rotate the magnetic disk at a high speed, there is also a demand for an improvement in the rotational accuracy of the rolling bearing for the spindle.

【０００４】ここで、転がり軸受の回転精度を向上させ
るためには、特に内輪および外輪の軌道面（転動体の案
内面）において、精度特性に最も有害となる残留オース
テナイトを極力少なくする必要がある。この残留オース
テナイトを減らすために、従来においては、特開平７−
１０３２４１号公報に開示されているように、ＳＵＪ２
で成形した内輪および外輪に焼入れを施した後にサブゼ
ロ処理を施したり、高温焼戻ししたりしている。あるい
は、特開平８−３１２６５１号公報に開示されている如
く、浸炭窒化を施した内外輪に対して、サブゼロ処理や
高温焼戻しを行っている。Here, in order to improve the rotational accuracy of the rolling bearing, it is necessary to minimize residual austenite, which is the most harmful to the accuracy characteristics, particularly on the raceways of the inner ring and the outer ring (the guide surface of the rolling element). . In order to reduce this retained austenite, conventionally, Japanese Unexamined Patent Publication No.
As disclosed in JP 103241, SUJ2
After the inner ring and the outer ring formed by the quenching are subjected to quenching, they are subjected to a sub-zero treatment or are subjected to high-temperature tempering. Alternatively, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-312651, sub-zero treatment or high-temperature tempering is performed on the inner and outer rings subjected to carbonitriding.

【０００５】ここで、上記従来の製造においては、外輪
または内輪の焼入れには、通常、焼入れ冷却剤（冷媒）
として焼入油が用いられ焼入れ油槽で冷却が行われる。[0005] In the above-mentioned conventional manufacturing, quenching of the outer ring or inner ring is usually performed by using a quenching coolant (refrigerant).
As the quenching oil is used, cooling is performed in a quenching oil tank.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の焼入れ方法では、焼入れ冷却剤として焼入れ油を使
用するために、焼入れ後の処理であるサブゼロ処理の前
後や、高温焼戻しの前に行なわれる低温焼戻しの前後
に、転動部品の洗浄が必要である。もし、洗浄を省いて
サブゼロ処理や高温焼戻し処理を行なった場合、転動部
品（外輪や内輪など）の表面に、油の固形化したもの
や、ほこりなどのごみと油が一体となって乾燥したスラ
ッジと呼ばれる異物が強固に付着することで、後工程で
ある研削工程での加工が困難となる。したがって、サブ
ゼロ処理や高温焼戻しの前には、洗浄が必要不可欠とな
る。However, in the above-described conventional quenching method, since quenching oil is used as a quenching coolant, the low-temperature quenching performed before and after the sub-zero treatment as the quenching treatment or before the high-temperature quenching is performed. Before and after tempering, the rolling parts need to be cleaned. If sub-zero treatment or high-temperature tempering treatment is performed without washing, the surface of the rolling parts (outer ring, inner ring, etc.) is dried by solidification of oil or dirt such as dust and oil together. When the foreign matter called sludge adheres firmly, it becomes difficult to perform processing in a subsequent grinding process. Therefore, cleaning is indispensable before sub-zero treatment and high-temperature tempering.

【０００７】そして、焼入れ後に上記洗浄が要求される
ことで、次のような問題がある。 上記洗浄を行うには、焼入れ油槽（焼入れ装置の冷却
部）の近くに焼入れ後の洗浄を行うため洗浄装置の設置
や、洗浄液の定期的な濃度管理などが要求されて、いわ
ゆる設備費や管理費などのコストがかかったり、洗浄廃
液の廃棄処分が必要となる。[0007] The requirement of the above cleaning after quenching causes the following problems. In order to perform the above cleaning, it is necessary to install a cleaning device to perform cleaning after quenching near the quenching oil tank (cooling unit of the quenching device) and to periodically control the concentration of the cleaning solution. Costs and other costs are incurred, and waste liquid waste must be disposed of.

【０００８】上記サブゼロ処理は、焼入れ終了後に速
やかに行なう必要があるため、洗浄に長時間をかけられ
ないにもかかわらず、なんらかのトラブルによって洗浄
に時間がかかりすぎてしまった場合には、サブゼロ処理
の効果が薄れてしまうという問題点がある。 洗浄が不充分な場合には、上述のように固形化した油
が転動部品（外輪や内輪等）に付着するため、後工程の
研削工程で加工ができなくなったり手間が掛かる加工と
なったりするという不都合が生じる。[0008] The above sub-zero treatment must be performed immediately after the quenching is completed. Therefore, even if the cleaning cannot be performed for a long time, if the cleaning takes too much time due to some trouble, the sub-zero treatment is performed. However, there is a problem that the effect of the above is weakened. If the cleaning is insufficient, the solidified oil adheres to the rolling parts (outer ring and inner ring, etc.) as described above, making it impossible to perform processing in the subsequent grinding process or requiring time-consuming processing. The inconvenience of doing so occurs.

【０００９】焼入れ処理の焼入れ冷却剤として油を用
いているために、洗浄をせざるを得ず、その分だけ熱処
理工程に要する時間が長くなってしまう。特に、上記ミ
ニチュア軸受用の転動部品など、多量に転動部品を生産
する場合には、熱処理工程全体に掛かる所要時間を極力
減らしたいところであるため、この問題が顕著となる。Since oil is used as a quenching coolant in the quenching process, it has to be cleaned, and the time required for the heat treatment step is prolonged. In particular, when a large number of rolling parts such as the rolling parts for the miniature bearing are produced, the problem becomes remarkable because the time required for the entire heat treatment process is to be reduced as much as possible.

【００１０】一方、処理品を容器内に多く積層した状
態で油による焼入れを行なった場合には、積載された状
態の中央付近に位置していた処理品と、積載された状態
の外側に位置していた処理品とでは、焼入油の特性であ
る蒸気膜段階や沸騰膜段階の所要時間が異なることに起
因して冷却速度が異なるため、それらの硬さに差異が生
じるという問題がある。On the other hand, when quenching with oil is performed in a state in which a large number of processed products are stacked in a container, the processed product located near the center of the loaded state is located outside the loaded state. There is a problem that the hardness of the treated product differs from that of the treated product because the cooling time is different due to the difference in the required time of the steam film stage and the boiling film stage, which are the characteristics of the quenching oil. .

【００１１】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、焼入れ処理後の洗浄を不要にすると共
に、焼入れ硬さのバラツキを抑えることが可能な転がり
軸受などの転動装置に使用される転動部品の焼入れ方法
を提供することを課題としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and eliminates the need for cleaning after quenching and reduces the variation in quenching hardness. It is an object of the present invention to provide a method of quenching rolling parts used in an apparatus.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、外方部材の案内面と内方部材の案内面と
の間に転動体が介挿され上記転動体が上記両案内面に沿
って転動することで内方部材に対し外方部材が相対変位
可能となっている転動装置における、当該転動装置を構
成する上記外方部材、内方部材、及び転動体のうちの少
なくとも一つの転動部品の焼入れ方法において、焼入れ
冷却剤として高圧ガスを使用することを特徴とするもの
である。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to a rolling element interposed between a guide surface of an outer member and a guide surface of an inner member, and the rolling member is connected to the two rolling members. In a rolling device in which the outer member is relatively displaceable relative to the inner member by rolling along the guide surface, the outer member, the inner member, and the rolling element that constitute the rolling device Wherein the high-pressure gas is used as a quenching coolant.

【００１３】ここで、焼入れに用いる高圧ガスとして
は、５００ｋＰａ以上１０００ｋＰａ以下の無酸化ガス
が好ましい。また、高圧ガスの温度は、供給部にある状
態で３２３Ｋ以下が好ましい。焼入れを行う鉄鋼材料と
しては、Ｃを０．８０〜１．２０質量％、Ｓｉを０．６
０質量％以下、Ｍｎを０．２５質量％以下、Ｃｒを１．
００〜１．５０質量％、Ｍｏを０．６０〜１．５０質量
％の範囲内で含む鉄鋼材料が好ましい。このとき、焼入
れ処理後の熱処理によって残留オーステナイトを１体積
％以下とすることが好ましい。The high-pressure gas used for quenching is preferably a non-oxidizing gas having a pressure of 500 kPa or more and 1000 kPa or less. Further, the temperature of the high-pressure gas is preferably 323 K or less in a state where the high-pressure gas is in the supply section. As a steel material to be quenched, C is 0.80 to 1.20 mass%, and Si is 0.6%.
0 mass% or less, Mn is 0.25 mass% or less, Cr is 1.
A steel material containing 0.00 to 1.50% by mass and Mo in a range of 0.60 to 1.50% by mass is preferable. At this time, the residual austenite is preferably reduced to 1% by volume or less by heat treatment after quenching.

【００１４】また、表面層に浸炭窒化層を形成して表面
の硬度を高めることが好ましい。 （作用）この発明によると、焼入れ冷却剤として、焼入
れ油の代わりに高圧ガスを用いることによって、焼入れ
後に実施されていた洗浄工程を省略することができ、油
を冷媒として使用することによる様々な問題を回避しつ
つ、効率的に、焼入れ品質を満足する内外輪等の転動部
品を製作することができる。It is preferable to form a carbonitrided layer on the surface layer to increase the hardness of the surface. (Action) According to the present invention, the use of high-pressure gas instead of quenching oil as a quenching coolant can omit the washing step that has been performed after quenching. It is possible to efficiently manufacture rolling parts such as inner and outer rings that satisfy quenching quality while avoiding the problem.

【００１５】ここで、上記高圧ガスを使用することによ
る冷却は、断熱膨張によるガスの温度低下によって確保
される。Here, the cooling by using the high-pressure gas is ensured by the temperature drop of the gas due to adiabatic expansion.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
説明する。本実施形態では、転動装置として転がり軸受
を例に挙げて説明する。その転がり軸受を構成する外輪
（外方部材）、内輪（内方部材）、転動体の少なくとも
一つについて次のようにして製造する。Next, an embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a rolling bearing will be described as an example of a rolling device. At least one of the outer ring (outer member), the inner ring (inner member), and the rolling elements that constitute the rolling bearing is manufactured as follows.

【００１７】合金成分としてＣを０．８０〜１．２０質
量％、Ｓｉを０．６０質量％以下、Ｍｎを０．２５質量
％以下、Ｃｒを１．００〜１．５０質量％、Ｍｏを０．
６０〜１．５０質量％の範囲内で含む鉄鋼材料を素材と
して所定の形状に成形した後、焼入れ処理を行う。焼入
れ後の冷却は、５００ｋＰａ以上のヘリウムガス（無酸
化ガス）からなる高圧ガスによって行う。焼入れ処理後
に、残留オーステナイトを０．１体積％以下に低減もし
くは消滅させるために、サブゼロ処理や高温焼戻しを行
ない、表面硬さをＨＲＣ６２以上とする。その後、切削
加工を行って製品としての転動部品とする。As alloy components, C is 0.80 to 1.20% by mass, Si is 0.60% by mass or less, Mn is 0.25% by mass or less, Cr is 1.00 to 1.50% by mass, and Mo is 0.
After a steel material containing in the range of 60 to 1.50 mass% is formed into a predetermined shape as a raw material, a quenching process is performed. Cooling after quenching is performed with a high-pressure gas composed of helium gas (non-oxidizing gas) of 500 kPa or more. After the quenching treatment, in order to reduce or eliminate residual austenite to 0.1% by volume or less, a sub-zero treatment or high-temperature tempering is performed, and the surface hardness is set to HRC 62 or more. After that, cutting is performed to form rolling parts as products.

【００１８】表面硬さをＨＲＣ６２以上とすることで、
ＨＤＤスピンドル軸受の外輪、内輪および転動体として
必要な転がり疲労寿命と耐衝撃性が確保される。ここ
で、上記鉄鋼材料の組成において、上述のようにＣ、Ｓ
ｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、およびＭｏの含有範囲を限定、特にＭ
ｏの含有範囲を限定することで、表面硬さをＨＲＣ６２
以上に設定することが可能となる。By setting the surface hardness to HRC62 or more,
The rolling fatigue life and impact resistance required for the outer ring, inner ring and rolling elements of the HDD spindle bearing are ensured. Here, in the composition of the steel material, as described above, C, S
Limit the content range of i, Mn, Cr, and Mo, especially M
By limiting the content range of o, the surface hardness can be reduced to HRC62.
The above can be set.

【００１９】各数値限定の臨界的意義について以下に述
べる。Ｃは、焼入れ・焼戻し処理により素地をマルテン
サイト化して鋼に硬さを付与する元素であり、Ｃの含有
量が０．８０質量％未満であるとＨＲＣ６２以上が確保
できない場合がある。Ｃの含有量が１．２０質量％を超
えると、Ｃによる硬さの向上効果が飽和するばかりでな
く、残留オーステナイト量が生成しやすくなる。The critical significance of each numerical limitation is described below. C is an element that imparts hardness to steel by turning the base material into martensite by quenching / tempering treatment. If the C content is less than 0.80 mass%, HRC 62 or more may not be secured. When the content of C exceeds 1.20% by mass, not only the effect of improving the hardness by C is saturated, but also the amount of retained austenite is easily generated.

【００２０】Ｓｉは製鋼時の脱酸剤として必要な元素で
あり、焼戻軟化抵抗を高めて、熱処理後の機械的強度や
転がり疲労寿命を向上させる効果もある。Ｓｉの含有率
が０．６０質量％を超えると、残留オーステナイトの分
解を妨げる作用が生じると共に、被削性が低下する。Ｓ
ｉの含有率が０．１０質量％未満であると脱酸効果が十
分でなくなる恐れがあるため、Ｓｉの含有率は０．１０
質量％以上であることが好ましい。Si is an element necessary as a deoxidizing agent in steel making, and has an effect of increasing tempering softening resistance and improving mechanical strength and rolling fatigue life after heat treatment. If the Si content exceeds 0.60% by mass, an effect of preventing the decomposition of retained austenite occurs, and the machinability decreases. S
If the i content is less than 0.10% by mass, the deoxidizing effect may be insufficient, so the Si content is 0.10% by mass.
It is preferable that the amount is at least mass%.

【００２１】Ｍｎは、Ｓｉと同様に、製鋼時の脱酸剤と
して必要な元素であり、焼入れ性を向上させて、熱処理
後の機械的強度や転がり疲労寿命を向上させる効果もあ
る。Ｍｎの含有率が０．２５質量％を超えると、残留オ
ーステナイトが生成しやすくなると共に、被削性が低下
する。Ｍｎの含有率が０．１５質量％未満であると脱酸
効果が十分でなくなる恐れがあるため、Ｍｎの含有率は
０．１５質量％以上であることが好ましい。Mn, like Si, is an element necessary as a deoxidizing agent in steel making, and has the effect of improving quenchability and improving mechanical strength and rolling fatigue life after heat treatment. If the Mn content exceeds 0.25% by mass, retained austenite is likely to be generated, and the machinability is reduced. If the Mn content is less than 0.15% by mass, the deoxidizing effect may not be sufficient. Therefore, the Mn content is preferably 0.15% by mass or more.

【００２２】Ｃｒは焼入れ性を向上させて、熱処理後の
機械的強度や転がり疲労寿命を向上させる効果がある。
また、Ｃと結びついて炭化物を形成し、セメンタイトを
球状化する作用がある。Ｃｒの含有率が１．００質量％
未満であるとこれらの作用が実質的に発揮されない。Ｃ
ｒの含有率が１．５質量％を超えると、これらの効果は
飽和する。Cr has the effect of improving the hardenability and improving the mechanical strength and rolling fatigue life after heat treatment.
In addition, it has the effect of forming carbides in combination with C to make cementite spherical. Cr content of 1.00 mass%
If less than these, these effects are not substantially exhibited. C
When the content of r exceeds 1.5% by mass, these effects are saturated.

【００２３】Ｍｏは焼入れ性を向上させ、焼戻軟化抵抗
を高める元素であり、熱処理後の機械的強度や転がり疲
労寿命を向上させる効果がある。焼戻温度を高くして残
留オーステナイト量を０体積％としながら表面硬度を要
求品質であるＨＲＣ６２以上とするためには、Ｍｏの含
有率を０．６０質量％以上とする必要があり、０．８０
質量％以上とすることが好ましい。Ｍｏの含有率が１．
５０質量％を超えると、上記効果が飽和するばかりでな
く、被削性が低下する。また、Ｍｏは高価であるため、
多量に含有させるとコスト高となる。Mo is an element that improves quenching properties and increases tempering softening resistance, and has an effect of improving mechanical strength and rolling fatigue life after heat treatment. In order to raise the tempering temperature and reduce the amount of retained austenite to 0% by volume and achieve the surface hardness of HRC62 or more, which is the required quality, the content of Mo must be 0.60% by mass or more. 80
It is preferable that the content be not less than mass%. Mo content is 1.
If it exceeds 50% by mass, not only the above effects are saturated, but also the machinability decreases. Also, since Mo is expensive,
If it is contained in a large amount, the cost increases.

【００２４】以上のような鉄鋼材料の組成に特定するこ
とにより、焼入れ後に、残留オーステナイト量が１体積
％以下になるように高温で焼戻しを行なっても、表面硬
さをＨＲＣ６２以上と高くすることができる。ここで、
従来から使用されるＪＩＳ ＳＵＪ２鋼から成る処理品
ついて、残留オーステナイトを０体積％にするような高
温焼戻しを行なった場合、マルテンサイトの軟化が進行
するため、上記ＨＤＤスピンドル用転がり軸受に求めら
れるＨＲＣ６２の表面硬さを得ることができなかった。By specifying the composition of the steel material as described above, it is possible to increase the surface hardness to HRC 62 or more even after tempering at a high temperature so that the amount of retained austenite becomes 1% by volume or less after quenching. Can be. here,
When high-temperature tempering is performed on a conventionally used JIS SUJ2 steel processed to reduce residual austenite to 0% by volume, the softening of martensite proceeds. Could not be obtained.

【００２５】以下に、より具体的な鋼の焼入れ方法の実
施の形態を、図面を参照しながら説明する。すなわち、
処理品として外径φ１０ｍｍ、内径φ８．２ｍｍ、幅
２．６ｍｍの小径軸受を構成する外輪を製造する際に、
高圧ガス焼入れの焼入れ冷却剤としてヘリウムガスを用
いた例で説明する。図１は鋼の焼入を行なった焼入装置
の構成を模式的に示した概略図である。Hereinafter, more specific embodiments of a method for quenching steel will be described with reference to the drawings. That is,
When manufacturing an outer ring that constitutes a small-diameter bearing with an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 8.2 mm, and a width of 2.6 mm as a processed product,
An example in which helium gas is used as a quenching coolant in high-pressure gas quenching will be described. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a quenching apparatus for quenching steel.

【００２６】この焼入れ装置は、処理品を焼入温度に加
熱する加熱室１と、加熱室１で加熱された上記処理品を
高圧ガスにより冷却（高圧ガス焼入れ）する冷却室２と
を備えている。そして、加熱室１と冷却室２とは開閉可
能な中間扉３により仕切られていて、中間扉３が開状態
となったときには両室１，２が連通するような構造とな
っている。また、冷却室２と炉外とは、入口扉４で仕切
られている。This quenching apparatus includes a heating chamber 1 for heating a processed product to a quenching temperature, and a cooling chamber 2 for cooling the processed product heated in the heating chamber 1 with a high-pressure gas (high-pressure gas quenching). I have. The heating chamber 1 and the cooling chamber 2 are separated by an openable and closable intermediate door 3, and when the intermediate door 3 is opened, the two chambers 1 and 2 communicate with each other. The cooling chamber 2 and the outside of the furnace are separated by an entrance door 4.

【００２７】上記加熱室１及び冷却室２はそれぞれ真空
ポンプ５と連通していて、真空ポンプ５により加熱室１
及び冷却室２を真空状態にできるようになっている。さ
らに、冷却室２は、ヘリウムガス供給部６及び窒素ガス
供給部７が連通していて、当該冷却室２にヘリウムガス
及び窒素ガスを供給可能となっている。そして、冷却室
２に対しヘリウムガスを５００ｋＰａ以上の高圧に封入
できるようになっている。なお、冷却室２内には図示し
ない攪拌用ファンを備えている。The heating chamber 1 and the cooling chamber 2 are connected to a vacuum pump 5, respectively.
Further, the cooling chamber 2 can be evacuated. Further, the helium gas supply unit 6 and the nitrogen gas supply unit 7 communicate with each other in the cooling chamber 2 so that the helium gas and the nitrogen gas can be supplied to the cooling chamber 2. Helium gas can be sealed into the cooling chamber 2 at a high pressure of 500 kPa or more. The cooling chamber 2 is provided with a stirring fan (not shown).

【００２８】また、金網から作られた容器であるバスケ
ット１０が使用され、該バスケット１０に複数の処理品
が載置される。このバスケット１０はトレイ１１（台
座）に載せられて、不図示の搬送装置によって移動させ
られる。ここで、バスケット１０は単段であってもよい
が、複数のバスケット１０がトレイ１１の上に積載され
ても良い。Further, a basket 10, which is a container made of a wire net, is used, and a plurality of processed products are placed on the basket 10. The basket 10 is placed on a tray 11 (pedestal) and moved by a transfer device (not shown). Here, the basket 10 may be a single stage, but a plurality of baskets 10 may be stacked on the tray 11.

【００２９】次に、上記のような焼入れ装置を使用した
鋼の焼入れ方法について説明する。まず、複数の処理品
（鋼）を載置したバスケット１０をトレイ１１に載せ
る。次に、入口扉４を開けて処理品（鋼）を載せたトレ
イ１１を冷却室２内に入れて、入口扉４を閉じる。次
に、真空ポンプ５を作動させて冷却室２内と加熱室１内
とを真空状態とする。加熱室１内と冷却室２内とが同圧
になったら中間扉３を開けて、事前に所望の温度に保持
してある加熱室１内へ上記処理品を搬送し、所望の時間
保持することで加熱する。Next, a method for quenching steel using the above-described quenching apparatus will be described. First, a basket 10 on which a plurality of processed products (steel) are placed is placed on a tray 11. Next, the entrance door 4 is opened, the tray 11 on which the processed product (steel) is placed is put into the cooling chamber 2, and the entrance door 4 is closed. Next, the vacuum pump 5 is operated to evacuate the cooling chamber 2 and the heating chamber 1. When the inside of the heating chamber 1 and the inside of the cooling chamber 2 have the same pressure, the intermediate door 3 is opened, and the above-mentioned processed product is transported into the heating chamber 1 which has been maintained at a desired temperature in advance, and is maintained for a desired time. Heat by heating.

【００３０】次に、中間扉３を開状態とし加熱室１と冷
却室２とを連通させ、上記処理品を載せたトレイ１１を
加熱室１から冷却室２内に搬送する。なお、中間扉３を
開状態とする前に、冷却室２は真空ポンプ５により加熱
室１とほぼ同じ真空度にしておく。次に、中間扉３を閉
状態としてから、冷却室２にヘリウムガスを送り込み、
５００ｋＰａ以上の所望の圧力に冷却室２内を一気に加
圧する。これによって、冷却室２の中で、ヘリウムガス
の断熱膨張により上記処理品の冷却を行なう。この際、
冷却室２内の雰囲気は、図示されていない攪拌ファンに
よって攪拌されている。Next, the intermediate door 3 is opened, the heating chamber 1 and the cooling chamber 2 are communicated with each other, and the tray 11 on which the processed product is placed is transferred from the heating chamber 1 into the cooling chamber 2. Before the intermediate door 3 is opened, the cooling chamber 2 is set to the same degree of vacuum as the heating chamber 1 by the vacuum pump 5. Next, after closing the intermediate door 3, helium gas is sent into the cooling chamber 2,
The inside of the cooling chamber 2 is pressurized at once to a desired pressure of 500 kPa or more. Thus, the processed product is cooled in the cooling chamber 2 by adiabatic expansion of helium gas. On this occasion,
The atmosphere in the cooling chamber 2 is stirred by a stirring fan (not shown).

【００３１】次に、処理品の温度が充分に低く冷却した
ら、冷却室２内のヘリウムガスを回収ポンプ８によって
ヘリウムガス供給部６に戻し、冷却室２内を真空にする
（真空度の下限は、加熱室１の真空度とする）。最後
に、窒素ガスによって冷却室２内を大気圧に復圧し、入
口扉４を開けて、図示していない搬送装置によって処理
品を炉外に搬出し、作業を終える。Next, when the temperature of the processed product is sufficiently low and cooled, the helium gas in the cooling chamber 2 is returned to the helium gas supply unit 6 by the recovery pump 8, and the inside of the cooling chamber 2 is evacuated (the lower limit of the degree of vacuum). Is the degree of vacuum of the heating chamber 1). Finally, the pressure in the cooling chamber 2 is restored to the atmospheric pressure by the nitrogen gas, the entrance door 4 is opened, and the processed product is carried out of the furnace by a transfer device (not shown), thereby completing the operation.

【００３２】なお、大気圧への復圧は、大気開放弁９を
開いて、空気によって行なってもよい。次に、上記焼入
れ冷却剤として高圧ガスを使用した作用・効果等につい
て説明する。上記焼入れにより製造する場合に、焼入れ
冷却剤として高圧ガスを使用することで、焼入れ後の洗
浄工程を省略することができる。このため、転動部品製
造のための熱処理に掛かる時間を短縮出来ると共に、洗
浄設備の設置や運転・保守コストが不要となり、その
分、製造コストを抑えることができる。The return to atmospheric pressure may be performed by opening the atmosphere release valve 9 and using air. Next, the operation and effect of using the high-pressure gas as the quenching coolant will be described. In the case of manufacturing by quenching, the use of a high-pressure gas as a quenching coolant can omit a washing step after quenching. For this reason, the time required for the heat treatment for manufacturing the rolling parts can be reduced, and the installation, operation and maintenance costs of the cleaning equipment are not required, and the manufacturing cost can be reduced accordingly.

【００３３】また、従来、洗浄が不充分な場合には、固
形化した油分が外輪や内輪等に付着して後工程の研削工
程で加工ができなくなる場合も存在したが、焼入れ冷却
剤として高圧ガスを使用することで従来のような油など
の付着がないため、その分、研削工程での歩留まりが向
上する。さらに、焼入れ冷却剤として高圧のガスを利用
することから、処理品を容器内に多く積んだ状態で焼入
れ後の冷却をおこなっても、焼入れ冷却剤として油に比
べて各処理物の冷却速度が均一に近づくので、多量の処
理物を一度に焼入れを行っても硬さの偏差を所定範囲に
抑えることが可能となる。Conventionally, when washing is insufficient, solidified oil adheres to the outer ring and the inner ring so that there is a case where the oil cannot be worked in a subsequent grinding step. Since the use of gas does not cause adhesion of oil or the like as in the related art, the yield in the grinding process is improved accordingly. Furthermore, since high-pressure gas is used as a quenching coolant, even if cooling after quenching is performed with a large number of processed products loaded in a container, the cooling rate of each processed product is lower than that of oil as a quenching coolant. Since it approaches uniformity, even if a large amount of processed material is quenched at a time, it is possible to suppress the deviation in hardness within a predetermined range.

【００３４】なお、高圧ガスとしてヘリウムガスを用い
た場合で実施しているが、本発明を実施するにあたって
は、処理品の表面に酸化スケールを形成しない無酸化ガ
ス（例えばアルゴン、水素、窒素、あるいはそれらの混
合ガス）であれば、同様に使用でできる。Although the present invention is carried out when helium gas is used as the high-pressure gas, in practicing the present invention, a non-oxidizing gas (eg, argon, hydrogen, nitrogen, Or a mixed gas thereof) can be used similarly.

【００３５】[0035]

【実施例】「第１実施例」図２の（Ａ）〜（Ｄ）に、従
来実施されている方法（比較例）、及び本発明に基づき
実施される方法（実施例）の、熱処理における工程図を
示す。ここで、図２（Ａ）及び（Ｂ）は比較例である。
図２（Ａ）は、焼入れ冷却剤として焼入れ油を使用した
場合であって、サブゼロ前後に洗浄を行なっている。ま
た、図２（Ｂ）は、焼入れの冷媒に焼入れ油を用いてお
り、焼戻し前後に洗浄を行なっている。[First Embodiment] FIGS. 2A to 2D show heat treatments of a conventional method (Comparative Example) and a method (Example) performed according to the present invention. The process diagram is shown. Here, FIGS. 2A and 2B are comparative examples.
FIG. 2A shows a case where quenching oil is used as a quenching coolant, and cleaning is performed before and after subzero. In FIG. 2B, quenching oil is used as a quenching refrigerant, and cleaning is performed before and after tempering.

【００３６】一方、図２（Ｃ）及び（Ｄ）は本発明に係
る方法を使用した例である。なお、高圧ガスとしてヘリ
ウムガスなどの無酸化高圧ガスを使用する。この図２か
ら分かるように、図２（Ｃ）は、焼入れ冷却剤として高
圧ガスを用いていることから、後工程である研磨工程で
障害となる油の固形物やスラッジなどが発生しないた
め、サブゼロ前後の洗浄が省かれている。さらに、図２
（Ｄ）は、焼入れ冷却剤として高圧ガスを用いているこ
とから、焼戻し前後の洗浄が省かれている。FIGS. 2C and 2D show examples using the method according to the present invention. A non-oxidizing high-pressure gas such as helium gas is used as the high-pressure gas. As can be seen from FIG. 2, since FIG. 2C uses a high-pressure gas as a quenching coolant, no oil solids or sludge, which become obstacles in the subsequent polishing process, are generated. Cleaning around sub-zero is omitted. Further, FIG.
(D) uses high-pressure gas as a quenching coolant, so that cleaning before and after tempering is omitted.

【００３７】図３に、図２（Ａ）と図２（Ｃ）との工程
に必要な時間の比率を示す。ここで、横軸は、図２
（Ａ）の工程所要時間を１００とした時の図２（Ｃ）の
割合を示す。この図３から分かるように、工程を図２
（Ａ）から図２（Ｃ）に変更することにより、すなわ
ち、焼入れ冷却剤を油から高圧ガスに変更することによ
り、工程の所要時間を２４％削減できる。同様に、工程
を図２（Ｂ）から図２（Ｄ）に変更することによって
も、工程の所要時間を削減できる。FIG. 3 shows the ratio of the time required for the steps of FIGS. 2A and 2C. Here, the horizontal axis is shown in FIG.
FIG. 2C shows the ratio of FIG. 2C when the time required for the process of FIG. As can be seen from FIG.
By changing from (A) to FIG. 2 (C), that is, by changing the quenching coolant from oil to high pressure gas, the time required for the process can be reduced by 24%. Similarly, the time required for the process can be reduced by changing the process from FIG. 2B to FIG. 2D.

【００３８】「第２実施例」上記図１に示す装置と同等
の装置を使用して処理品を焼入れし、処理品の硬さを測
定した。結果を、図４に示す。ここで、高圧ガスとして
無酸化ガスであるヘリウムガスを使用し、また、冷却室
２でのガス圧を１０００ｋＰａとした。[Second Embodiment] The treated product was quenched using an apparatus equivalent to the apparatus shown in FIG. 1 and the hardness of the treated product was measured. The results are shown in FIG. Here, helium gas, which is a non-oxidizing gas, was used as the high-pressure gas, and the gas pressure in the cooling chamber 2 was set to 1000 kPa.

【００３９】また、比較のために焼入れ冷却剤として油
を使用する焼入れも行った。この場合の焼入れ装置は、
上記冷却室２の下に焼入れ油槽のあるオールケース炉を
使用し、その他の構成は、上記図１のものと同等の装置
とした。また、トレー上のバケットには、複数の処理品
を積層状態に配置して焼入れを行った。For comparison, quenching using oil as a quenching coolant was also performed. The quenching device in this case is
An all-case furnace having a quenching oil tank below the cooling chamber 2 was used, and other configurations were the same as those in FIG. Further, a plurality of processed products were arranged in a stacked state in a bucket on a tray and quenched.

【００４０】図４中、○は、焼入れ冷却剤として油を使
用した比較例の場合であり、●及び■は、焼入れ冷却剤
として高圧ガスを使用した本発明に基づくものである。
また、●は上記実施形態で説明した範囲に合金調整した
鋼材を使用した実施例を示し、■は浸炭窒化品の実施例
を示している。そして、サンプルとして、模式図である
図５に示すように、バスケット１０の外周部のおける各
角部に位置する処理品〜と、バスケット１０の中央
部に位置する処理品を採取して、焼入れ処理が終了し
た後の硬さを測定した。In FIG. 4, .largecircle. Indicates the case of a comparative example using oil as a quenching coolant, and .circleincircle. And .DELTA. Indicate the results based on the present invention using a high-pressure gas as a quenching coolant.
In addition, ● shows an example using a steel material whose alloy is adjusted to the range described in the above embodiment, and Δ shows an example of a carbonitrided product. Then, as shown in FIG. 5 which is a schematic diagram, a processed product located at each corner of the outer peripheral portion of the basket 10 and a processed product located at the central portion of the basket 10 are sampled and quenched. The hardness after the treatment was completed was measured.

【００４１】また、図４中の「焼入後の表面硬さ下限
値」とは、高温焼戻し後の表面硬さをＨＲＣ６２以上に
するための、焼入れ後の表面硬さ下限値のことで、ＨＶ
８００（≒ＨＲＣ６４）である。図４から分かるよう
に、焼入れ冷却剤として油を使用した比較例（○）で
は、外周側に配置された〜は硬さ下限値（ＨＶ８０
０）を大きく上回っているが、中央部に配置されたは
硬さ下限値を下回っている。このことから、近辺の処
理品は要求品質である表面硬さＨＲＣ６２を得ることが
できないといえる。の表面硬さが他の位置に比べて低
くなる原因は、バスケット１０に積載された処理品のう
ち、中央付近に位置しているものは、外側に位置してい
るものよりも油に接触するタイミングが遅れる事に起因
すると考えられる。The “lower limit of surface hardness after quenching” in FIG. 4 is the lower limit of surface hardness after quenching to make the surface hardness after high temperature tempering HRC 62 or more. HV
800 (≒ HRC64). As can be seen from FIG. 4, in the comparative example (○) in which oil was used as the quenching coolant, “〜” arranged on the outer peripheral side was the lower hardness limit (HV80).
0), but is lower than the lower limit of hardness at the center. From this, it can be said that the processed product in the vicinity cannot obtain the required surface hardness HRC62. The reason that the surface hardness of the processed products loaded on the basket 10 is lower than those of the other positions is that the one located near the center contacts the oil more than the one located outside. It is considered that the timing is delayed.

【００４２】一方、実施例（●）は、〜の全てにお
いて、ほぼ均一で高いレベルの硬さを示している。すな
わち、本発明に基づくことで、バスケット１０に積載さ
れた全ての処理品において、十分な表面硬さを得ること
ができる。これは、蒸気膜段階や沸騰段階が無く、油に
比べて粘性が極端に小さな高圧ヘリウムガスを用いるこ
とにより、バスケット１０内部の処理品が均等に冷却さ
れたためと考えられる。On the other hand, the embodiment (●) shows a substantially uniform and high level of hardness in all of (1) to (4). That is, according to the present invention, a sufficient surface hardness can be obtained in all the processed products stacked in the basket 10. This is presumably because the processed product inside the basket 10 was uniformly cooled by using high-pressure helium gas having no vapor film stage or boiling stage and having extremely low viscosity compared to oil.

【００４３】もう一方の実施例（■）についても、同様
な結果を示していることから、浸炭窒化品についても高
圧ガス冷焼入れが有効であることがわかる。 「第３実施例」次に、高圧ガス（焼入れ冷却剤）のガス
圧と焼入れ硬さとについて試験を行った。The same result was obtained for the other embodiment (■), which indicates that high-pressure gas cold quenching is also effective for carbonitrided products. "Third Example" Next, a test was performed on the gas pressure and quenching hardness of a high-pressure gas (quenching coolant).

【００４４】ガス圧を変更する以外は、上記第２実施例
と同様の試験条件とし、焼入れする鋼材として上記実施
形態で説明した範囲に合金調整した鋼材を使用した。ま
た、図５のの位置（バスケット１０中央部の位置）の
処理品を取り出して硬さを測定した。図６がその測定結
果である。Except for changing the gas pressure, the test conditions were the same as in the second embodiment, and the steel material to be quenched was a steel material alloy adjusted to the range described in the above embodiment. Further, the processed product at the position shown in FIG. 5 (the position at the center of the basket 10) was taken out and its hardness was measured. FIG. 6 shows the measurement results.

【００４５】図６から分かるように、ガス圧が５００ｋ
Ｐａの時、表面硬さはＨＶ８００となり、ガス圧が上が
るにつれて硬さも上昇する。しかし、ガス圧が５００ｋ
Ｐａを下回れば、硬さもＨＶ８００を下回ってしまい、
要求品質を満足しなくなる。したがって、処理品の表面
硬さにおいて要求品質を維持するためには、冷却ガス圧
を５００ｋＰａ以上にする必要がある。一方、１０００
ｋＰａを超えても、硬さに対する寄与が飽和するので、
１０００ｋＰａ以下が好ましい。As can be seen from FIG. 6, the gas pressure is 500 k
At Pa, the surface hardness becomes HV800, and the hardness increases as the gas pressure increases. However, the gas pressure is 500k
If it is less than Pa, the hardness will be less than HV800,
The required quality will not be satisfied. Therefore, in order to maintain the required quality in the surface hardness of the processed product, the cooling gas pressure needs to be 500 kPa or more. On the other hand, 1000
Even if the pressure exceeds kPa, the contribution to the hardness is saturated.
1000 kPa or less is preferable.

【００４６】[0046]

【発明の効果】以上説明してきたように、転がり軸受等
の転動装置を構成する転動部品の焼入れにおいて、焼入
れ冷却剤に高圧無酸化ガスを用いることにより、焼入後
の洗浄を省くことができ、従来に比べて短時間で熱処理
工程を終えることができる。また、処理品のロツト内ば
らつきが小さくなり、安定した表面硬さを有する処理品
を得ることができる。As described above, in the quenching of rolling components constituting rolling devices such as rolling bearings, high-pressure non-oxidizing gas is used as a quenching coolant to eliminate washing after quenching. Thus, the heat treatment step can be completed in a shorter time than before. Further, the variation in the lot of the processed product is reduced, and a processed product having a stable surface hardness can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に基づく実施形態に係る焼入れ装置の概
略図である。FIG. 1 is a schematic view of a quenching apparatus according to an embodiment according to the present invention.

【図２】比較例（従来の方法）と実施例の工程図を示す
図であり、（Ａ）、（Ｂ）が従来の工程図を、（Ｃ）、
（Ｄ）が実施例の工程図である。FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a process chart of a comparative example (conventional method) and an example, in which FIGS.
(D) is a process diagram of the example.

【図３】比較例と実施例の製造に係る所要時間の割合を
比較した図である。FIG. 3 is a diagram comparing a ratio of required time required for manufacturing a comparative example and an example.

【図４】焼入れ後の処理品の硬さ測定結果を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a hardness measurement result of a treated product after quenching.

【図５】バスケット１０中における処理品の採取位置を
示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing a processing product collection position in a basket 10.

【図６】冷却ガス圧と表面硬さとの関係を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between cooling gas pressure and surface hardness.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 加熱室 ２ 冷却室 ３ 中間扉 ４ 入口扉 ５ 真空ポンプ ６ ヘリウムガス供給部 ７ 窒素ガス供給部 ８ 回収ポンプ ９ 大気開放弁 １０ バスケット １１ トレイ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating room 2 Cooling room 3 Intermediate door 4 Inlet door 5 Vacuum pump 6 Helium gas supply part 7 Nitrogen gas supply part 8 Recovery pump 9 Atmospheric release valve 10 Basket 11 Tray

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 外方部材の案内面と内方部材の案内面と
の間に転動体が介挿され上記転動体が上記両案内面に沿
って転動することで内方部材に対し外方部材が相対変位
可能となっている転動装置における、当該転動装置を構
成する上記外方部材、内方部材、及び転動体のうちの少
なくとも一つの転動部品の焼入れ方法において、 焼入れ冷却剤として高圧ガスを使用することを特徴とす
る転動部品の焼入れ方法。1. A rolling element is interposed between a guide surface of an outer member and a guide surface of an inner member, and the rolling element rolls along the two guide surfaces, so that the outer member is moved outward with respect to the inner member. In a method of quenching at least one rolling component of the outer member, the inner member, and the rolling element constituting the rolling device, the quenching cooling is performed. A method for quenching rolling parts, characterized by using a high-pressure gas as an agent.