JP5775422B2 - リング状部材の熱処理方法およびリング状部材の製造方法 - Google Patents
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Description
炭素:0.43質量%以上0.65%質量%以下
炭素含有量は、焼入硬化後における鋼の硬度に大きな影響を与える。リング状部材を構成する鋼の炭素含有量が0.43質量%未満では、焼入硬化後における十分な硬度を確保することが困難となる。一方、炭素含有量が0.65質量%を超えると、焼入硬化の際の割れの発生(焼割れ)が懸念される。そのため、炭素含有量は0.43質量%以上0.65%質量%以下とすることが好ましい。
珪素は、鋼の焼戻軟化抵抗の向上に寄与する。リング状部材を構成する鋼の珪素含有量が0.15質量%未満では、焼戻軟化抵抗が不十分となり、焼入硬化後の焼戻や、リング状部材の使用中における温度上昇により硬度が大幅に低下する可能性がある。一方、珪素含有量が0.35質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、素材を成形する際の冷間加工における加工性が低下する。そのため、珪素含有量は0.15質量%以上0.35質量%以下とすることが好ましい。
マンガンは、鋼の焼入性の向上に寄与する。マンガン含有量が0.60質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、マンガン含有量が1.10質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、冷間加工における加工性が低下する。そのため、マンガン含有量は0.60質量%以上1.10質量%以下とすることが好ましい。
クロムは、鋼の焼入性の向上に寄与する。クロム含有量が0.30質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、クロム含有量が1.20質量%を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、クロム含有量は0.30質量%以上1.20質量%以下とすることが好ましい。
モリブデンも、鋼の焼入性の向上に寄与する。モリブデン含有量が0.15質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、モリブデン含有量が0.75質量%を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、モリブデン含有量は0.15質量%以上0.75質量%以下とすることが好ましい。
ニッケルも、鋼の焼入性の向上に寄与する。リング状部材の外径が大きい場合など、リング状部材を構成する鋼に特に高い焼入性が求められる場合に、ニッケルを添加することができる。ニッケル含有量が0.35質量%未満では、焼入性向上の効果が十分に得られない。一方、ニッケル含有量が0.75質量%を超えると、焼入後における残留オーステナイト量が多くなり、硬さの低下、寸法安定性の低下などの原因となるおそれがある。そのため、必要に応じて0.35質量%以上0.75質量%以下の範囲で添加することが好ましい。
まず、リング状部材である転がり軸受の軌道輪(内輪)の製造方法を例に、本発明の一実施の形態である実施の形態1について説明する。図1を参照して、本実施の形態における内輪の製造方法では、まず工程(S10)として成形体準備工程が実施される。この工程(S10)では、たとえばJIS規格SUP13からなる鋼材が準備され、鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、所望の内輪の形状に応じた形状を有するリング状の成形体が作製される。
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態2について説明する。実施の形態2におけるリング状部材としての内輪の製造方法は、基本的には実施の形態1の場合と同様に実施され、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態2における内輪の製造方法は、工程(S20)におけるコイル21の配置において、実施の形態1の場合とは異なっている。
次に、リング状部材が風力発電装置用軸受(風力発電装置用転がり軸受)を構成する軌道輪として用いられる実施の形態3について説明する。
Claims (10)
- 鋼からなるリング状部材の周面の一部に面するように配置され、前記リング状部材を誘導加熱する誘導加熱部材を、前記リング状部材の周方向に沿って相対的に回転させることにより、前記リング状部材に、前記鋼がオーステナイト化した環状の加熱領域を形成する工程と、
前記加熱領域全体をMS点以下の温度に同時に冷却する工程とを備え、
前記加熱領域を形成する工程では、前記周面の各領域がA1点温度を超える状態と、A1点温度未満であって過冷オーステナイト状態が維持される温度の状態とを複数回繰り返すように加熱される、リング状部材の熱処理方法。 - 前記加熱領域を形成する工程では、前記誘導加熱部材は、前記リング状部材の周方向に沿って複数個配置される、請求項1に記載のリング状部材の熱処理方法。
- 前記リング状部材を構成する鋼は、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンとを含有し、残部鉄および不純物からなる、請求項1または2に記載のリング状部材の熱処理方法。
- 前記リング状部材を構成する鋼は、0.43質量%以上0.65質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.60質量%以上1.10質量%以下のマンガンと、0.30質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.15質量%以上0.75質量%以下のモリブデンと、0.35質量%以上0.75質量%以下のニッケルとを含有し、残部鉄および不純物からなる、請求項1または2に記載のリング状部材の熱処理方法。
- 前記加熱領域を形成する工程において、前記周面の各領域がA1点温度を超える状態に累積時間で1分間以上保持された後、前記加熱領域全体を冷却する工程が実施される、請求項1〜4のいずれか1項に記載のリング状部材の熱処理方法。
- 前記加熱領域を形成する工程では、前記周面が1000℃を超えることがないように前記加熱領域が形成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載のリング状部材の熱処理方法。
- 前記リング状部材の内径は1000mm以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のリング状部材の熱処理方法。
- 鋼からなるリング状の成形体を準備する工程と、
前記成形体を焼入硬化する工程とを備え、
前記成形体を焼入硬化する工程では、請求項1〜7のいずれか1項に記載のリング状部材の熱処理方法を用いて前記成形体を焼入硬化する、リング状部材の製造方法。 - 前記リング状部材は軸受の軌道輪である、請求項8に記載のリング状部材の製造方法。
- 前記軌道輪は、風力発電装置において、ブレードに接続された主軸を支持する転がり軸受に用いられる、請求項9に記載のリング状部材の製造方法。
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