特許 7370143 軌道部材および転がり軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-19

(45)【発行日】2023-10-27

(54)【発明の名称】軌道部材および転がり軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/64 20060101AFI20231020BHJP

   C21D 9/40 20060101ALI20231020BHJP

   F16C 19/06 20060101ALI20231020BHJP

【ＦＩ】

F16C33/64

C21D9/40 Z

F16C19/06

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019031601

(22)【出願日】2019-02-25

(65)【公開番号】P2020133849

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2021-09-16

【審判番号】

【審判請求日】2023-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山田 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】大木 力

【合議体】

【審判長】平城 俊雅

【審判官】小川 恭司

【審判官】内田 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２２１４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３８１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２９１２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－２７１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０５３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F16C 19/00

F16C 33/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

過共析鋼からなり、環状に設けられた軌道部材であって、
周方向に沿って延在する軌道面と、
径方向において前記軌道面とは反対側に位置する他の面とを有し、
前記軌道面の残留オーステナイト量は前記他の面の残留オーステナイト量よりも多く、
前記軌道面の残留オーステナイト量と前記他の面の残留オーステナイト量との差が５体積％以上であり、
前記他の面の残留オーステナイト量が２体積％以下であり、
前記周方向における前記軌道面の残留オーステナイト量のばらつきが２体積％以下であり、
前記軌道面の硬さが７５０Ｈｖ以上である、軌道部材。

【請求項2】

浸炭浸窒処理を含む熱処理が施されており、
前記軌道面の残留オーステナイト量と前記他の面の残留オーステナイト量との差が１０体積％以上である、請求項１に記載の軌道部材。

【請求項3】

前記周方向における前記軌道面の硬さのばらつきが２０ＨＶ以下である、請求項１または２に記載の軌道部材。

【請求項4】

前記他の面の硬さが６００Ｈｖ以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載の軌道部材。

【請求項5】

全体の平均残留オーステナイト量が１０体積％以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の軌道部材。

【請求項6】

前記軌道面から前記他の面にかけて、前記径方向における残留オーステナイト量の低下率が２×１０ ² 体積％／ｍ以上５×１０ ³ 体積％／ｍ以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載の軌道部材。

【請求項7】

前記軌道面から前記他の面にかけて、前記径方向における硬さの低下率が５×１０ ³ ＨＶ／ｍ以上４×１０ ⁴ ＨＶ／ｍ以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載の軌道部材。

【請求項8】

内輪軌道面と、前記内輪軌道面とは反対側に位置する内径面とを有する内輪と、
前記内輪軌道面と対向する外輪軌道面を有する外輪と、
前記内輪軌道面と前記外輪軌道面と接触する複数の転動体とを備え、
前記内輪が請求項１～７のいずれか１項に記載の軌道部材であり、
前記内輪軌道面が前記軌道部材の前記軌道面であり、
前記内径面が前記軌道部材の前記他の面であり、
前記内輪軌道面と前記内径面との間の距離は、３ｍｍ以上７ｍｍ以下である、転がり軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軌道部材および転がり軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の軌道部材は、焼入処理および焼戻処理を含む熱処理が施されることにより、製造されている。一般的に、焼戻処理は、被処理物である成形体全体が雰囲気炉内に収容されることにより、実施される。このように製造された軌道部材は残留オーステナイト量を多く含んでいる。そのため、高温環境下で使用されると、残留オーステナイト量が徐々に分解されることに伴い、該軌道部材の経年寸法変化は大きくなる。

【0003】

高温環境下で使用される軌道部材の寸法変化率は、軸受寿命の観点から、低く抑えられているのが好ましい。例えば内輪の内径面の寸法変化率が低く抑えられていれば、内輪の内径面と軸との嵌め合いに緩みが生じてクリープが発生することを抑制でき、軸受の破損を抑制できる。

【0004】

従来、軌道部材の寸法変化率を低く抑える対策として、軌道部材全体の平均残留オーステナイト量を減らすための焼戻処理が知られている。

【0005】

特開２０１７－２２７３３４号公報には、軌道部材全体の平均残留オーステナイト量を１８体積％以下とするために、１８０℃以上２３０℃以下の温度で鋼材を焼き戻す技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－２２７３３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来の上記焼戻処理方法では、成形体全体を焼き戻すため、成形体全体において残留オーステナイトが分解される。さらに、従来の上記焼戻処理方法では、成形体全体において、残留オーステナイトが分解されると同時に、マルテンサイトが分解される。

【0008】

そのため、従来の上記焼戻処理が施されることにより製造された軌道部材では、例えば高温環境下での使用が予定されないために上記条件での焼戻処理が施されずに製造された軌道部材と比べて、軌道面のマルテンサイト量が低く抑えられており、軌道面の硬さが低い。その結果、前者の軌道部材では、後者の軌道部材と比べて、軌道面とは反対側に位置する円周面、すなわち内輪の内径面または外輪の外径面、の寸法変化率は低く抑えられているが、軌道面の硬さが低下している。

【0009】

本発明の主たる目的は、上記円周面の寸法変化率が低く抑えられているとともに、軌道面の硬さの低下が抑制された軌道部材および転がり軸受を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る軌道部材は、炭素鋼からなり、環状に設けられた軌道部材であって、周方向に沿って延在する軌道面と、径方向において軌道面とは反対側に位置する他の面とを有している。軌道面の残留オーステナイト量は他の面の残留オーステナイト量よりも多い。軌道面の残留オーステナイト量と他の面の残留オーステナイト量との差が５体積％以上である。周方向における軌道面の残留オーステナイト量のばらつきが２体積％以下である。

【0011】

上記軌道部材は、浸炭浸窒処理を含む熱処理が施されており、軌道面の残留オーステナイト量と上記他の面の残留オーステナイト量との差が１０体積％以上である。

【0012】

上記軌道部材では、軌道面の硬さが６５０Ｈｖ以上である。上記周方向における前記軌道面の硬さのばらつきが２０ＨＶ以下である。

【0013】

上記軌道部材では、上記他の面の硬さが６００Ｈｖ以上である。
上記軌道部材では、上記他の面の残留オーステナイト量が５体積％以下である。

【0014】

上記軌道部材では、全体の平均残留オーステナイト量が１０体積％以下である。
上記軌道部材では、軌道面から上記他の面にかけて、径方向における残留オーステナイト量の低下率が２×１０²体積％／ｍ以上５×１０³体積％／ｍ以下である。

【0015】

上記軌道部材では、軌道面から上記他の面にかけて、径方向における硬さの低下率が５×１０³ＨＶ／ｍ以上４×１０⁴ＨＶ／ｍ以下である。

【0016】

本発明に係る転がり軸受は、内輪軌道面と、内輪軌道面とは反対側に位置する内径面とを有する内輪と、内輪軌道面と対向する外輪軌道面を有する外輪と、内輪軌道面と外輪軌道面と接触する複数の転動体とを備える。内輪が上記軌道部材である。内輪軌道面が軌道部材の軌道面である。内径面が軌道部材の他の面である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、上記円周面の寸法変化率が低く抑えられているとともに、軌道面の硬さの低下が抑制された軌道部材および転がり軸受を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施の形態に係る転がり軸受の一例を示す断面図である。

【図2】本実施の形態に係る軸受部品における残留オーステナイト量の測定方法を説明するための概略図である。

【図3】本実施の形態に係る転がり軸受の製造方法において、焼戻処理の一例を示す上面図である。

【図4】図３中の矢印ＩＶ－ＩＶから視た断面図である。

【図5】実施例１におけるシミュレーション解析に用いた解析モデルを示す図である。

【図6】図５に示される解析モデルを用いたシミュレーション解析により得られた、第１周面に対する加熱温度とそのときの第２周面の温度との関係を示すグラフである。

【図7】図５に示される解析モデルを用いたシミュレーション解析により得られた、被加熱部材内部の第１周面から第２周面にかけての温度分布を示す図である。

【図8】実施例２における計算により得られた、周方向における均熱温度のばらつきと周方向における残留オーステナイト量のばらつきとの関係を示すグラフである。

【図9】実施例２における計算により得られた、周方向における均熱温度のばらつきと周方向における硬さのばらつきとの関係を示すグラフである。

【図10】実施例３における実験結果の、加熱時間に対する内周面および外周面の各温度変化を示すグラフである。

【図11】図１０に示される内周面の温度変化の一部を拡大したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さないものとする。

【0020】

＜転がり軸受の構成＞
本実施の形態に係る転がり軸受は、例えばラジアル玉軸受であって、より具体的には図１に示される深溝玉軸受１である。深溝玉軸受１は、環状の外輪１１と、外輪１１の内側に配置された環状の内輪１２と、外輪１１と内輪１２との間に配置され、円環状の保持器１４に保持された転動体である複数の玉１３とを備えている。外輪１１の中心軸は、内輪１２の中心軸と重なるように配置されている。なお、本実施の形態に係る転がり軸受は、例えばラジアルころ軸受であって、より具体的には円錐ころ軸受であってもよい。

【0021】

外輪１１は、内周面１１Ｂと、外径面としての外周面１１Ｃとを有している。外輪１１の内周面１１Ｂには、周方向に沿って延在する外輪軌道面１１Ａが形成されている。内輪１２は、径方向において外周側を向いた外周面１２Ｂと、内径面としての内周面１２Ｃとを有している。内輪１２の外周面１２Ｂには、周方向に沿って延在する内輪軌道面１２Ａが形成されている。内輪１２は、内輪軌道面１２Ａが外輪軌道面１１Ａと対向するように外輪１１の内側に配置されている。

【0022】

複数の玉１３は、転動面１３Ａにおいて外輪軌道面１１Ａおよび内輪軌道面１２Ａに接触し、かつ保持器１４により周方向に所定のピッチで配置されている。これにより、複数の玉１３は、外輪１１および内輪１２の円環状の軌道上に転動自在に保持されている。このような構成により、深溝玉軸受１の外輪１１および内輪１２は、互いに相対的に回転可能となっている。なお、内輪１２が、本実施の形態に係る軌道部材である。

【0023】

内輪１２は、周方向に沿って延在する内輪軌道面１２Ａと、周方向に沿って延在し、かつ軸方向に沿って延びる円周面としての内周面１２Ｃとを有している。内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量は、内周面１２Ｃの残留オーステナイト量よりも多い。内輪１２の残留オーステナイト量は、径方向において内輪軌道面１２Ａから内周面１２Ｃに向かうにつれて、徐々に減少する傾向を示す。

【0024】

内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量と内周面１２Ｃの残留オーステナイト量との差は、５体積％以上であり、好ましくは１０体積％以上である。内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量は、例えば１０体積％以上であり、好ましくは１５体積％以上である。内周面１２Ｃの残留オーステナイト量は、例えば１０体積％未満であり、好ましくは５体積％以下である。内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量と内周面１２Ｃの残留オーステナイト量との上記差は、従来の焼戻処理によって実現される軌道面の残留オーステナイト量と内周面の残留オーステナイト量との差超えであり、後述する本実施の形態に係る焼戻処理により実現される。なお、残留オーステナイト量は、Ｘ線回折によって測定されたマルテンサイト相およびオーステナイト相の各回折強度から算出される。

【0025】

上記周方向における内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量のばらつきは２体積％以下である。言い換えると、内輪軌道面１２Ａは、上記周方向において残留オーステナイト量が最大値を示す第１領域と、第１領域と上記周方向に間隔を隔てて配置されており、かつ、上記周方向において残留オーステナイト量が最小値を示す第２領域とを有している。内輪軌道面１２Ａの上記第１領域の残留オーステナイト量と上記第２領域の残留オーステナイト量との差が２体積％以下である。

【0026】

上記周方向における内周面１２Ｃの残留オーステナイト量のばらつきは２体積％以下である。言い換えると、内周面１２Ｃは、上記周方向において残留オーステナイト量が最大値を示す第３領域と、第３領域と上記周方向に間隔を隔てて配置されており、かつ、上記周方向において残留オーステナイト量が最小値を示す第４領域とを有している。内周面１２Ｃの上記第３領域の残留オーステナイト量と上記第４領域の残留オーステナイト量との差が２体積％以下である。上記第１領域は、上記径方向において上記第３領域と重なる領域である。上記第２領域は、上記径方向において上記第４領域と重なる領域である。

【0027】

なお、上記周方向における各面の残留オーステナイト量のばらつきは、以下のように算出される。図２に示されるように、まず、第１測定点Ｓ１が内輪軌道面１２Ａ上の任意の箇所に設定される。次に、第１測定点Ｓ１から見て上記周方向にθ（３０°）ずれた第２測定点Ｓ２、第２測定点Ｓ２から見て上記周方向にθ（３０°）ずれた第３測定点Ｓ３、第３測定点Ｓ３から見て上記周方向にθ（３０°）ずれた第４測定点Ｓ４、第４測定点Ｓ４から見て上記周方向にθ（３０°）ずれた第５測定点Ｓ５、および第５測定点Ｓ５から見て上記周方向にθ（３０°）ずれた第６測定点Ｓ６が、内輪軌道面１２Ａ上に設定される。このようにして、内輪１２の接触面上に円周方向に沿って３０°ずつずれた複数の測定点Ｓ１～Ｓ６が設定される。なお、各測定点Ｓ１～Ｓ６は、内輪軌道面１２Ａの上記軸方向の中央部に設定される。

【0028】

さらに、上記径方向において第１測定点Ｓ１とは反対側に位置する第７測定点Ｓ７、上記径方向において第２測定点Ｓ２とは反対側に位置する第８測定点Ｓ８、上記径方向において第３測定点Ｓ３とは反対側に位置する第９測定点Ｓ９、上記径方向において第４測定点Ｓ４とは反対側に位置する第１０測定点Ｓ１０、上記径方向において第５測定点Ｓ５とは反対側に位置する第１１測定点Ｓ１１、上記径方向において第６測定点Ｓ６とは反対側に位置する第１２測定点Ｓ１２が、内周面１２Ｃ上に設定される。

【0029】

上記周方向における内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量のばらつきは、各測定点Ｓ１～Ｓ６において測定された残留オーステナイト量のうち最大値と最小値との差として算出される。上記周方向における内周面１２Ｃの残留オーステナイト量のばらつきは、各測定点Ｓ７～Ｓ１２において測定された残留オーステナイト量のうち最大値と最小値との差として算出される。

【0030】

また、内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量と内周面１２Ｃの残留オーステナイト量との上記差は、上記複数の測定点Ｓ１～Ｓ１２のうち、上記径方向に間隔を隔てて配置された２つの測定点間の残留オーステナイト量の差の最小値として算出される。

【0031】

内輪１２の全体の平均残留オーステナイト量、すなわち内輪１２の内輪軌道面１２Ａから内周面１２Ｃまでの上記径方向の残留オーステナイト量の分布から算出される平均値は、２０体積％以下である。好ましくは、内輪１２の全体の平均残留オーステナイト量は、１０体積％以下である。

【0032】

内輪軌道面１２Ａから内周面１２Ｃにかけて、上記径方向における残留オーステナイト量の低下率が２×１０²体積％／ｍ以上５×１０³体積％／ｍ以下である。上記径方向における残留オーステナイト量の低下率は、内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量、内周面１２Ｃの残留オーステナイト量、および上記径方向に沿った内輪１２の断面の残留オーステナイト量から算出される。

【0033】

内輪軌道面１２Ａの硬さは、内周面１２Ｃの硬さ超えである。内輪軌道面１２Ａの硬さと内周面１２Ｃの硬さとの差は、例えば５０Ｈｖ以上であり、好ましくは１００Ｈｖ以上である。内輪軌道面１２Ａの硬さは、例えば６５０Ｈｖ以上であり、好ましくは７００Ｈｖ以上であり、より好ましくは７５０Ｈｖ以上である。内周面１２Ｃの硬さは、例えば６００Ｈｖ以上７００Ｈｖ以下である。なお、各表面の硬さは、ＪＩＳ規格（ＪＪＳ Ｚ ２２４４：２００９）に規定されるビッカース硬さ試験法にしたがって測定される。

【0034】

上記周方向における内輪軌道面１２Ａの硬さのばらつきは２０ＨＶ以下である。言い換えると、内輪軌道面１２Ａは、上記周方向において硬さが最大値を示す第５領域と、第５領域と上記周方向に間隔を隔てて配置されており、かつ、上記周方向において硬さが最小値を示す第６領域とを有している。内輪軌道面１２Ａの上記第５領域の硬さと上記第６領域の硬さとの差が２０ＨＶ以下である。上記第１領域は例えば上記第５領域と重なる領域である。上記第２領域は例えば上記第６領域と重なる領域である。

【0035】

なお、上記周方向における内輪軌道面１２Ａの硬さのばらつきは、上記測定点Ｓ１～Ｓ６において測定された硬さのうち最大値と最小値との差として算出される。また、内輪軌道面１２Ａの硬さと内周面１２Ｃの硬さとの上記差は、上記複数の測定点Ｓ１～Ｓ１２のうち、上記径方向に間隔を隔てて配置された２つの測定点間の硬さの差の最小値として算出される。

【0036】

内輪軌道面１２Ａから内周面１２Ｃにかけて、上記径方向における硬さの低下率が５×１０³ＨＶ／ｍ以上４×１０⁴ＨＶ／ｍ以下である。上記径方向における硬さの低下率は、内輪軌道面１２Ａの硬さ、内周面１２Ｃの硬さ、および上記径方向に沿った内輪１２の断面の硬さから算出される。

【0037】

内輪１２は、従来の焼戻処理が施されておりかつ内輪軌道面１２Ａの硬さが同等とされた従来の内輪と比べて、内周面１２Ｃの残留オーステナイト量が低減されているため、内周面１２Ｃの寸法変化率が低く抑えられている。また、内輪１２は、従来の焼戻処理が施されておりかつ内周面１２Ｃの残留オーステナイト量が同等とされた従来の内輪と比べて、内輪軌道面１２Ａのマルテンサイト量が増加しているため、内輪軌道面１２Ａの硬さが向上している。内輪１２は、従来の内輪と比べて、内周面１２Ｃの寸法安定性向上と内輪軌道面１２Ａの硬さ向上との両立が実現されている。

【0038】

上記周方向における内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量の上記ばらつきは、従来の焼戻処理によって実現される軌道面の残留オーステナイト量のばらつきと同等、あるいはそれ以上に抑制されており、後述する本実施の形態に係る焼戻処理により実現される。上記周方向における内周面１２Ｃの残留オーステナイト量の上記ばらつきは、従来の焼戻処理によって実現される軌道面の残留オーステナイト量のばらつきよりも抑制されており、後述する本実施の形態に係る焼戻処理により実現される。

【0039】

さらに、内輪１２は、従来の焼戻処理が施されておりかつ内輪軌道面１２Ａの硬さが同等とされた従来の内輪と比べて、上記周方向における内周面１２Ｃの残留オーステナイト量のばらつきが低減されているため、上記周方向における内周面１２Ｃの寸法変化率のばらつきも低く抑えられている。また、内輪１２は、従来の焼戻処理が施されておりかつ内周面１２Ｃの残留オーステナイト量が同等とされた従来の内輪と比べて、上記周方向における内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量のばらつきが同等、あるいはそれ以上に低減されているため、上記周方向における内輪軌道面１２Ａのマルテンサイト量のばらつきも同等、あるいはそれ以上に低減されている。そのため、内輪１２は、従来の焼戻処理が施されておりかつ内周面１２Ｃの残留オーステナイト量が同等とされた従来の内輪と比べて、上記周方向における内輪軌道面１２Ａの硬さのばらつきが同等、あるいはそれ以上に低減されている。

【0040】

＜転がり軸受の製造方法＞
本実施の形態に係る転がり軸受は、図３に示される本実施の形態に係る転がり軸受の製造方法により、製造される。図３に示されるように、本実施の形態に係る転がり軸受の製造方法は、内輪１２（軌道部材）となるべき成形体を準備する工程（Ｓ１０）と、成形体に対して焼入硬化処理を行う工程（Ｓ２０）と、焼入硬化処理が施された成形体に対して焼戻処理を行う工程（Ｓ３０）と、焼戻処理が施された成形体を研削加工する仕上工程（Ｓ４０）とを備える。上記工程（Ｓ１０）～（Ｓ４０）により、内輪１２が製造される。さらに、本実施の形態に係る転がり軸受の製造方法は、外輪１１と玉１３とを準備して、内輪１２、外輪１１、および玉１３を組み立てる工程（Ｓ５０）とをさらに備える。

【0041】

工程（Ｓ１０）では、まず、炭素鋼組成を有する鋼材が準備される。鋼材は、例えば過共析鋼からなる。鋼材は、たとえば棒鋼や鋼線などとして準備される。次に、当該鋼材に対して切断、鍛造、旋削などの加工が施される。これにより、内輪１２の概略形状に成形加工された鋼材（成形体）が作製される。上記成形体は、径方向において内側を向いた第１周面と、径方向において外側を向いた第２周面とを有している。第１周面が後工程（Ｓ４０）において研削加工されることにより、内輪１２の内周面１２Ｃが形成される。第２周面が後工程（Ｓ４０）において研削加工されることにより、内輪１２の内輪軌道面１２Ａが形成される。

【0042】

工程（Ｓ２０）では、先の工程（Ｓ１０）において準備された成形体に対し、焼入硬化処理が実施される。工程（Ｓ２０）では、まず、成形体に浸炭浸窒処理が実施される。次に、浸炭浸窒処理によって成形体中に浸入した窒素を拡散させるための窒素拡散処理が実施される。次に、成形体の全体がＡ₁点以上の温度Ｔ₁に加熱され、均熱のために保持時間ｔ₁（均熱時間）だけ保持される。次に、成形体がＭs点（マルテンサイト変態点）以下の温度Ｔ₂にまで冷却される。この冷却処理は、例えば油や水などの冷却液中に対象材が浸漬されることにより実施される。これにより、当該対象材が焼入処理される。なお、焼入硬化処理が実施された成形体の上記第２周面の残留オーステナイト量と上記第１周面の残留オーステナイト量との差は５体積％未満とされている。

【0043】

工程（Ｓ３０）では、先の工程（Ｓ２０）において焼入硬化処理が実施された成形体に対し、焼戻処理が実施される。焼戻処理では、成形体の上記第２周面が冷却部によって局所的に冷却されながら、上記第１周面が加熱部によって局所的に加熱される。つまり、第１周面に対する加熱開始時から加熱終了時まで、第２周面に対する冷却は継続して実施される。さらに、焼戻処理では、成形体がその周方向に沿って冷却部および加熱部に対して相対的に回転されながら、上記冷却および上記加熱が実施される。

【0044】

焼戻処理では、成形体の上記第１周面が焼戻温度Ｔ₃に加熱され、均熱のために保持時間ｔ₂（焼戻時間）だけ保持される。成形体の上記第２周面の到達温度Ｔ₄は、上記焼戻処理の間上記冷却が施されることにより、焼戻温度Ｔ₃未満に保持される。なお、到達温度とは、測温される部位での最高温度である。

【0045】

焼戻温度Ｔ₃および保持時間ｔ₂は、内周面１２Ｃに要求される寸法安定性を実現する観点から、内周面１２Ｃの残留オーステナイト量が予め定められた値以下となるように設定される。一方、上記第２周面の到達温度Ｔ₄は、例えば内輪軌道面１２Ａに要求される硬さを実現する観点から当該硬さが予め定められた値以上となるように設定される。

【0046】

上記のように設定された焼戻温度Ｔ₃、保持時間ｔ₂、および到達温度Ｔ₄は、例えば図３および図４に示される加熱方法および冷却方法により実現され得る。

【0047】

図３および図４に示されるように、上記加熱は、例えば誘導加熱により実施される。加熱部としてのコイル３０は成形体１０において第１周面１０Ｃのみと対向するように配置される。好ましくは上記加熱は高周波誘導加熱により実施される。コイル３０には、３ｋＨｚ以上の交流電流が供給される。上記加熱が高周波誘導加熱により実施される場合、それよりも低周波数の交流電流がコイル３０に供給される誘導加熱と比べて、径方向において第２周面１０Ａ側の温度上昇が抑制されるため、焼戻温度Ｔ₃と上記到達温度Ｔ₄との差が大きくなる。なお、上記加熱は、誘導加熱に限られるものではなく、例えば接触加熱、遠赤外線加熱等であってもよい。図３に示されるように、上記加熱部は、成形体１０の上記周方向における一部を加熱するように設けられていてもよい。コイル３０は、例えば成形体１０の上記周方向における一部と、上記径方向において対向するように配置されている。上記加熱部による上記加熱は、例えば熱電対等によって測定された第１周面１０Ｃの温度が予め定められた設定温度に近づくように、フィードバック制御される。

【0048】

図４に示されるように、上記冷却は、例えば水などの冷却溶媒を成形体１０の第２周面１０Ａに供給することにより実施される。好ましくは、上記冷却は、第１周面１０Ｃを冷却しないように実施される。上記冷却は、第２周面１０Ａに供給される水が第１周面１０Ｃには供給されないように実施される。冷却部としての噴射部３１は、例えば成形体１０において第２周面１０Ａのみと対向するように配置されて、第２周面１０Ａに対して水を噴射する。噴射部３１から噴射される冷却溶媒の流量は、例えば２０Ｌ／分以上４０Ｌ／分以下である。図３に示されるように、上記冷却部は、成形体１０の上記周方向における一部を冷却するように設けられていてもよい。上記加熱部および上記冷却部は、例えば上記径方向において成形体１０の上記周方向における一部を挟むように配置されている。噴射部３１は、例えば成形体１０の上記周方向における一部と、上記径方向において対向するように配置されている。なお、上記冷却は、第２周面１０Ａのうち、少なくとも後工程（Ｓ４０）において内輪軌道面１２Ａを形成するために研削加工が施される領域に対して実施されればよい。

【0049】

上記加熱および上記冷却は、コイル３０および噴射部３１に対し、成形体１０を周方向に回転させることにより実施される。上記回転は、例えば成形体１０を支持する図示しない支持部と、支持部を上記周方向に回転させる駆動部とによって実施される。支持部は、例えば軸方向が鉛直方向に沿うように配置された成形体１０の、下方を向いた端面を支持するように設けられている。支持部の一部は、例えば成形体１０、コイル３０、および噴射部３１とともに、上記加熱および上記冷却が実施される図示しないチャンバ内に配置されており、支持部の残部は、例えば上記チャンバの外に配置されている。駆動部は、例えば支持部の上記残部に接続されており、上記チャンバの外に配置されている。支持部および駆動部による成形体１０の回転速度は、例えば１００ｒｐｍ以上１５０ｒｐｍ以下である。

【0050】

なお、上記焼戻処理は、複数の成形体１０に対して連続して実施されてもよい。この場合、支持部は、上記軸方向に積層された複数の成形体１０のうち最も下方に位置しかつチャンバに投入される前の成形体を、下方から支持するように設けられていてもよい。つまり、支持部の全体がチャンバの外に配置されていてもよい。この場合、複数の成形体１０は、例えばそのうちの１つの成形体１０に対して上記焼戻処理が施された後に、１つの成形体１０の上記軸方向の幅分だけ上方に搬送されて、該１つの成形体１０の下に積層された成形体１０に対する上記焼戻処理が開始される。上記焼戻処理が施された成形体１０は、例えば上記チャンバの上方に設けられた搬出口からチャンバの外部に搬出される。

【0051】

なお、焼戻温度Ｔ₃、保持時間ｔ₂、および到達温度Ｔ₄の各設定値は、例えば以下の数式１、数式２および数式３に基づいて設定される。

【0052】

【数1】

【0053】

【数2】

【0054】

【数3】

【0055】

上記数式１は、焼戻温度Ｔ₃（単位：℃）と上記到達温度Ｔ₄（単位：℃）との関係を予測する予測式である。本発明者らは、上記加熱が第１周面に対する誘導加熱により実施され、かつ上記冷却が第２周面に対する水の噴射により実施される場合の、成形体を模擬した被加熱部材内の温度分布をシミュレーション解析した。上記数式１は、本発明者らが上記シミュレーション解析の結果から求めたものである。解析の結果、上記到達温度Ｔ₄が焼戻温度Ｔ₃に対して線形に変化することが確認された（図６参照）。シミュレーション解析の詳細は後述する。なお、加熱方法および冷却方法の少なくともいずれかが上記とは異なる方法により実施される場合、上記数式１が当該異なる方法における予測式に変更される。

【0056】

上記数式２は、焼戻処理時の到達温度Ｔ（単位：Ｋ）、保持時間ｔ₂（単位：秒）および焼戻処理後の第１周面の残留オーステナイト量γ（単位：体積％）の関係を予測する予測式である。上記数式２中のＲは気体定数である。焼戻処理後の第１周面の残留オーステナイト量γは、数式２中の到達温度Ｔに焼戻温度Ｔ₃を代入することにより算出される。焼戻処理後の第２周面の残留オーステナイト量γは、数式２中の到達温度Ｔに到達温度Ｔ₄を代入することにより算出される。上記数式２は、非特許文献１（井上毅、「新しい焼もどしパラメータとその連続昇温曲線に沿った焼もどし効果の積算法への応用」鉄と鋼,６６，１０（１９８０）１５３３．）に記載されている硬さと焼戻温度との関係式に基づき、本発明者らが実験的に求めたものである。

【0057】

上記数式３は、焼戻処理時の到達温度Ｔ（単位：Ｋ）、保持時間ｔ₂（単位：秒）および焼戻処理後の第２周面の硬さＭ（単位：ＨＶ）の関係を予測する予測式である。焼戻処理後の第１周面の硬さＭは、数式３中の到達温度Ｔに焼戻温度Ｔ₃を代入することにより算出される。焼戻処理後の第２周面の硬さＭは、数式３中の到達温度Ｔに到達温度Ｔ₄を代入することにより算出される。上記数式３は、特開平１０－１０２１３７号公報に記載されている残留オーステナイト量と焼戻温度との関係式に基づき、本発明者らが実験的に求めたものである。

【0058】

具体的には、焼戻温度Ｔ₃、保持時間ｔ₂、および到達温度Ｔ₄の各設定値は、上記数式１、数式２および数式３に基づいて、例えば以下のように設定され得る。

【0059】

まず、上記数式２から、第１周面の残留オーステナイト量および成形体１０の全体の平均残留オーステナイト量が上記予め定められた値以下となるように、焼戻温度Ｔ₃の上限値および保持時間ｔ₂の下限値が設定される。さらに、上記数式３から、第２周面の硬さが上記予め定められた値以上となるように、上記到達温度Ｔ₄の下限値および保持時間ｔ₂の上限値が設定される。次に、上記数式１から、上記数式２に基づいて設定された焼戻温度Ｔ₃の上限値が実現されるときの上記到達温度Ｔ₄の上限値が見積もられる。あるいは、上記数式１から、上記数式３に基づいて設定された上記到達温度Ｔ₄の下限値が実現されるときの上記焼戻温度Ｔ₃の下限値が見積もられる。次に、上記のように見積もられた焼戻温度Ｔ₃、到達温度Ｔ₄、保持時間ｔ₂の各上限値または下限値に基づいて、それぞれの設定値が定められる。

【0060】

工程（Ｓ４０）では、少なくとも上記成形体１０の上記第２周面１０Ａに対して研削加工が実施される。これにより、内輪軌道面１２Ａを有する内輪１２が形成される。なお、上記成形体の上記第１周面１０Ｃに対する研削加工が実施されない場合、内周面１２Ｃは焼戻処理が施された第１周面である。また、上記成形体の上記第１周面に対する研削加工が実施される場合、内周面１２Ｃは焼戻処理が施された第１周面に対する研削加工により形成された面である。

【0061】

工程（Ｓ５０）では、外輪１１と玉１３とが準備される。次に、先の工程（Ｓ４０）において製造された内輪１２と、準備された外輪１１および玉１３とが組み立てられる。これにより、図１に示される深溝玉軸受１が製造される。

【0062】

＜変形例＞
上記工程（Ｓ２０）では、浸炭浸窒処理が実施されるが、浸炭浸窒処理は実施されなくてもよい。この場合の焼入処理後の成形体の残留オーステナイト量は、浸炭処理が実施される場合のそれと比べて全体的に少なくなる。そのため、この場合の内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量と内周面１２Ｃの残留オーステナイト量との差は、浸炭浸窒処理が実施される場合のそれと比べて小さくなる。しかし、この場合にも上記焼戻処理が実施されていることにより、上記差は上記焼戻処理が実施されていない従来の内輪のそれと比べて大きくなる。つまり、浸炭浸窒処理が実施されずに製造された内輪１２においても、上記焼戻処理が実施されていることにより、内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量と内周面１２Ｃの残留オーステナイト量との差は５体積％以上とされ得る。

【0063】

また、内輪１２とともに、外輪１１も、本実施の形態に係る軌道部材として構成されていてもよい。この場合、外輪軌道面１１Ａの残留オーステナイト量と円周面としての外周面１１Ｃの残留オーステナイト量との差が、５体積％以上であり、好ましくは１０体積％以上である。

【0064】

＜作用効果＞
本実施の形態に係る軌道部材としての内輪１２は、過共析鋼からなり、環状に設けられた軌道部材であって、上記周方向に沿って延在する軌道面１２Ａと、径方向において軌道面１２Ａとは反対側に位置する内周面１２Ｃとを有している。軌道面１２Ａの残留オーステナイト量は内周面１２Ｃの残留オーステナイト量よりも多い。軌道面１２Ａの残留オーステナイト量と内周面１２Ｃの残留オーステナイト量との差が５体積％以上である。上記周方向における軌道面１２Ａの残留オーステナイト量のばらつきが２体積％以下である。

【0065】

従来の焼戻処理では、成形体の全体が雰囲気炉内で加熱されるため、軌道面となるべき領域の残留オーステナイトおよびマルテンサイトが分解される。そのため、このような従来の上記焼戻処理により製造される第１比較例としての内輪では、軌道面の残留オーステナイト量と内径面の残留オーステナイト量との差は５体積％未満となる。その結果、当該内輪では、内径面の寸法安定性と軌道面の硬さとはトレードオフの関係を示し、両者を同時に高めることは困難であった。

【0066】

また、焼戻処理において、仮に成形体の第１周面のみに対する局所的な加熱が実施されたとしても、第２周面に対する局所的な冷却が実施されなければ、焼戻処理における第２周面の到達温度が高くなり、残留オーステナイトおよびマルテンサイトの分解が進行する。その結果、上記加熱のみが実施され上記冷却が実施されない焼戻処理により製造される第２比較例としての内輪においても、軌道面の残留オーステナイト量と内径面の残留オーステナイト量との差は５体積％未満となる。その結果、当該内輪においても、内径面の寸法安定性と軌道面の硬さとはトレードオフの関係を示し、両者を同時に高めることは困難である。

【0067】

これに対し、本実施の形態に係る焼戻処理では、成形体の第１周面が局所的に加熱されかつ成形体の第２周面が局所的に冷却される。上記内輪１２は、本実施の形態に係る焼戻処理が施されることにより、製造されたものである。そのため、第２周面に基づいて形成された内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量は、第１周面に基づいて形成された内周面１２Ｃの残留オーステナイト量よりも、５体積％以上多くなる。

【0068】

その結果、内輪１２では、内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量が上記第１比較例および第２比較例の内輪のそれと比べて多く、かつ内周面１２Ｃの残留オーステナイト量が上記第１比較例および第２比較例の内輪のそれと比べて少なくされ得る。このような内輪１２では、上記第１比較例および第２比較例の内輪と比べて、内周面１２Ｃの寸法安定性および内輪軌道面１２Ａの硬さが同時に高められている。

【0069】

また、内輪１２では、内周面１２Ｃの残留オーステナイト量が上記第１比較例および第２比較例の内輪のそれと比べて同等とされ、かつ内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量が上記第１比較例および第２比較例の内輪のそれと比べて多くされ得る。このような内輪１２では、内周面１２Ｃの寸法安定性が上記第１比較例および第２比較例の内輪のそれと同等とされるとともに、内輪軌道面１２Ａの硬さが上記第１比較例および第２比較例の内輪のそれと比べて大きく向上している。

【0070】

また、内輪１２では、内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量が上記第１比較例および第２比較例の内輪のそれと比べて同等とされ、かつ内周面１２Ｃの残留オーステナイト量が上記第１比較例および第２比較例の内輪のそれと比べて少なくされ得る。このような内輪１２では、内輪軌道面１２Ａの硬さが上記第１比較例および第２比較例の内輪のそれと同等とされるとともに、内周面１２Ｃの寸法安定性が上記第１比較例および第２比較例の内輪のそれと比べて大きく向上している。

【0071】

また、上述のようにコイル３０および噴射部３１が上記周方向における成形体１０の一部を加熱および冷却するように設けられており、かつ上記加熱および上記冷却がコイル３０および噴射部３１に対して固定された成形体１０に施される場合、コイル３０の環状部分と、環状部分の両端に接続されたリード部分との接続箇所付近で磁束密度が低下し、被加熱部材のうち上記径方向において当該接続箇所と対向するように配置された部分の温度が被加熱部材のうち上記径方向において環状部分と対向するように配置された他の部分の温度よりも低くなるおそれがある。

【0072】

これに対し、本実施の形態に係る焼戻処理では、上記加熱および上記冷却が、コイル３０および噴射部３１に対し、成形体１０を周方向に回転させることにより実施される。上記内輪１２は、本実施の形態に係る焼戻処理が施されることにより、製造されたものである。そのため、上述のようにコイル３０および噴射部３１が上記周方向における成形体１０の一部を加熱および冷却するように設けられていても、第１周面に基づいて形成された内周面１２Ｃおよび第２周面に基づいて形成された内輪軌道面１２Ａの各残留オーステナイト量の上記周方向のばらつきは、２体積％以下となる。その結果、内輪１２では、上記周方向における内輪軌道面１２Ａの残留オーステナイト量のばらつきが、上記加熱および上記冷却がコイル３０および噴射部３１に対して固定された成形体１０に施される場合のそれと比べて、低減されている。さらに、内輪１２では、上記周方向における内周面１２Ｃの残留オーステナイト量のばらつきが、上記加熱および上記冷却がコイル３０および噴射部３１に対して固定された成形体１０に施される場合のそれと比べて、低減されている。このような内輪１２では、上記加熱および上記冷却がコイル３０および噴射部３１に対して固定された成形体１０に施される場合と比べて、上記周方向における内周面１２Ｃの寸法安定性のばらつき、および上記周方向における内輪軌道面１２Ａの硬さのばらつきが、同時に低減されている。

【0073】

なお、上記焼戻処理を実施するための加熱部および冷却部が上記周方向における成形体１０の全体に対して加熱および冷却を行うように設けられている場合、このような加熱部および冷却部は上記コイル３０および噴射部３１と比べて高価となるため、内輪の製造コストも高くなる。つまり、上記内輪１２では、このような加熱部および冷却部を用いて製造される内輪と比べて、製造コストが低減されながらも、上記周方向における内周面１２Ｃの寸法安定性のばらつき、および上記周方向における内輪軌道面１２Ａの硬さのばらつきが、同時に低減されている。

【0074】

好ましくは、内輪１２は、浸炭浸窒処理を含む熱処理が施されている。この場合、上述のように、軌道面の残留オーステナイト量と円周面の残留オーステナイト量との差が１０体積％以上とされ得る。そのため、このような内輪１２では、上記第１比較例および第２比較例の内輪と比べて、内周面１２Ｃの寸法安定性および内輪軌道面１２Ａの硬さが同時にかつ大きく向上している。

【0075】

本実施の形態に係る焼戻処理は、従来の焼戻処理と比べて、成形体の上記第２周面のマルテンサイトの分解を抑制することができる。そのため、内輪１２の内輪軌道面１２Ａの硬さは、６５０Ｈｖ以上とされ得る。つまり、内輪軌道面１２Ａの硬さは、上記第１比較例および第２比較例の内輪の軌道面の硬さ超えとされ得る。さらに、上述のように、本実施の形態に係る焼戻処理によって、内輪軌道面１２Ａの各残留オーステナイト量の上記周方向のばらつきは２体積％以下となる。そのため、上記周方向における内輪１２の内輪軌道面１２Ａの硬さのばらつきは、２０Ｈｖ以下とされ得る。

【0076】

上記内輪１２は、ラジアル軸受である深溝玉軸受１または円錐ころ軸受の内輪であり、内周面１２Ｃは径方向において内輪軌道面１２Ａとは反対側に位置する面である。上記内輪１２を備える深溝玉軸受１は、上記第１比較例および第２比較例の内輪を備える深溝玉軸受と比べて、内周面１２Ｃの寸法安定性と内輪軌道面１２Ａの硬さとが同時に高められているため、高寿命である。

【実施例】

【0077】

（実施例１）
上述した実施の形態に係る焼戻処理に関し、シミュレーション解析を行った。シミュレーション解析は、有限要素法による熱伝導解析により行った。まず、上記成形体を模擬した被加熱部材は、ＪＩＳ規格 ＳＵＪ２からなり、軸方向の厚さが３ｍｍのリングとした。また、該被加熱部材、上記焼入処理が施されたものとした。この被加熱部材を、図５に示される解析モデルを用いて上記焼戻処理を模擬し、そのときの被加熱部材内部の温度分布を解析した。本解析モデルでは、成形体の第１周面に対する上記加熱を誘導加熱、第２周面に対する上記冷却を水冷とする焼戻条件を設定した。また、第２周面に適当な熱伝達係数を与えて、水冷を模擬した。このような解析モデルにおいて、第１周面に対する加熱温度、すなわち焼戻温度を１８０℃以上４９０℃以下とし、保持時間を１分としたときの、成形体内部の温度分布を解析した。図６および図７に解析結果を示す。

【0078】

図６は、第１周面に対する加熱温度を１８０℃以上４９０℃以下とし、保持時間を１分としたときの、該加熱温度と上記冷却が施されている第２周面の到達温度との関係を示すグラフである。図６の横軸は第１周面に対する加熱温度（単位：℃）を示し、図６の縦軸は第２周面の到達温度（単位：℃）を示す。図６に示されるように、第２周面の到達温度は第１周面に対する加熱温度に対して線形に変化した。図６のグラフから、上記数式１が導出された。図６から、上記加熱および上記冷却が同時に実施されることにより、第１周面と第２周面との温度差を十分に大きくすることができ、第１周面の残留オーステナイト量と第２周面の残留オーステナイト量との差を５体積％以上とすることができることが確認された。

【0079】

図７は、第１周面に対する加熱温度を３５０℃とする加熱および上記冷却を開始してから３０秒経過したときの、被加熱部材の内部の温度分布を示す図である。図７に示されるように、第１周面から第２周面に向かうにつれて、被加熱部材の内部の温度が徐々に低くなっており、第１周面の温度に対する低下量が第１周面からの距離に対して線形に変化することが確認された。また、上記工程（Ｓ５０）における研削加工の取り代を考慮しても、軌道面が形成される領域の到達温度はマルテンサイトの分解が十分に抑制され得る温度に抑えられることが確認された。

【0080】

また、図７に示される上記加熱および上記冷却を、焼戻処理前の第１周面および第２周面の残留オーステナイト量が１４．４体積％、硬さが７８０Ｈｖである被加熱部材に実施した場合、第１周面の残留オーステナイト量が２体積％以下、第１周面の硬さが６８０Ｈｖであるの対し、第２周面の残留オーステナイト量は１４．１体積％、硬さは７７９Ｈｖであった。

【0081】

（実施例２）
上述した実施の形態に係る焼戻処理に関し、上記周方向における外周面の温度のばらつきが残留オーステナイト量および硬さに与える影響を、上記数式２および３に基づいて評価した。

【0082】

図８は、第１周面の最高温度（到達温度）が２３０℃以上４００℃以下、第１周面の最低温度が上記最高温度よりも２０℃、５０℃、または８０℃低い温度とされ、かつ保持時間が１分とされたときの、上記最高温度と、上記最高温度で加熱されたときの残留オーステナイト量と上記最低温度で加熱されたときの残留オーステナイト量との差Δγとの関係を示すグラフである。上記最高温度で加熱されたときの残留オーステナイト量は、上記最高温度が上記数式（２）の到達温度Ｔ（単位：Ｋ）に代入され、上記保持時間が数式（２）の保持時間ｔ₂（単位：秒）に代入されることにより、算出された。上記最低温度で加熱されたときの残留オーステナイト量は、上記最低温度が上記数式（２）の到達温度Ｔ（単位：Ｋ）に代入され、上記保持時間が数式（２）の保持時間ｔ₂（単位：秒）に代入されることにより、算出された。

【0083】

図８の横軸は最高温度（単位：℃）を示し、図８の縦軸は上記最低温度で加熱されたときの残留オーステナイト量と上記最高温度で加熱されたときの残留オーステナイト量との差Δγ（単位：体積％）を示す。図８中、温度差ΔＴが２０℃であるときの上記最高温度と残留オーステナイト量の上記差Δγとの関係を示すグラフ、温度差ΔＴが５０℃であるときの上記最高温度と残留オーステナイト量の上記差Δγとの関係を示すグラフ、および温度差ΔＴが８０℃であるときの上記最高温度と残留オーステナイト量の上記差Δγとの関係を示すグラフが、示されている。つまり、図８では、上記周方向における内周面の温度のばらつきが上記最高温度と上記最低温度との差ΔＴとして表され、上記周方向における内周面の残留オーステナイト量のばらつきが上記残留オーステナイト量の差Δγとして表されている。

【0084】

図８に示されるように、温度差ΔＴが大きいほど、残留オーステナイト量の差Δγが大きくなった。また、温度差ΔＴが大きいほど、残留オーステナイト量の差Δγが最大値を示す最高温度が高かった。残留オーステナイト量の差Δγの最大値は、温度差ΔＴが２０℃では２．８体積％、温度差ΔＴが５０℃では６．６体積％、温度差ΔＴが８０℃では９．６体積％であった。

【0085】

図８において、温度差ΔＴが２０℃であるときのグラフにおいて最高温度が３００℃であるプロットは、３００℃に加熱されたときの残留オーステナイト量と２８０℃に加熱されたときの残留オーステナイト量との差が２体積％以上であることを示している。

【0086】

図８において、温度差ΔＴが２０℃であるときのグラフにおいて最高温度が２９０℃であるプロットは、２９０℃に加熱されたときの残留オーステナイト量と２７０℃に加熱されたときの残留オーステナイト量との差が２体積％以下であることを示している。図８において、温度差ΔＴが２０℃であるときのグラフにおいて最高温度が２５０℃であるプロットは、２５０℃に加熱されたときの残留オーステナイト量と２３０℃に加熱されたときの残留オーステナイト量との差が１体積％以下であることを示している。

【0087】

図９は、第１周面の最高温度が２３０℃以上４００℃以下、第１周面の最低温度が上記最高温度よりも２０℃、５０℃、または８０℃低い温度とされ、かつ保持時間が１分とされたときの、上記最高温度と、上記最高温度で加熱されたときの硬さと上記最低温度で加熱されたときの硬さとの差ΔＨＶとの関係を示すグラフである。上記最高温度で加熱されたときの硬さは、上記最高温度が上記数式（３）の到達温度Ｔ（単位：Ｋ）に代入され、上記保持時間が数式（３）の保持時間ｔ₂（単位：秒）に代入されることにより、算出された。上記最低温度で加熱されたときの硬さは、上記最低温度が上記数式（３）の到達温度Ｔ（単位：Ｋ）に代入され、上記保持時間が数式（３）の保持時間ｔ₂（単位：秒）に代入されることにより、算出された。

【0088】

図９の横軸は最高温度（単位：℃）を示し、図９の縦軸は上記最低温度で加熱されたときの硬さと上記最高温度で加熱されたときの硬さとの差ΔＨＶ（単位：ＨＶ）を示す。図９中、温度差ΔＴが２０℃であるときの上記最高温度と硬さの上記差ΔＨＶとの関係を示すグラフ、温度差ΔＴが５０℃であるときの上記最高温度と硬さの上記差ΔＨＶとの関係を示すグラフ、および温度差ΔＴが８０℃であるときの上記最高温度と硬さの上記差ΔＨＶとの関係を示すグラフが、示されている。つまり、図９では、上記周方向における内周面の温度のばらつきが上記最高温度と上記最低温度との差ΔＴとして表され、上記周方向における内周面の硬さのばらつきが上記硬さの差ΔＨＶとして表されている。

【0089】

図９に示されるように、温度差ΔＴが大きいほど、硬さの差ΔＨＶが大きくなった。また、温度差ΔＴが大きいほど、硬さの差ΔＨＶが最大値を示す最高温度が高かった。硬さの差ΔＨＶの最大値は、温度差ΔＴが２０℃では１０．６ＨＶ、温度差ΔＴが５０℃では２８．０ＨＶ、温度差ΔＴが８０℃では４７．３ＨＶであった。最高温度が高いほど、硬さの差ΔＨＶは小さかった。

【0090】

図９に示されるように、温度差ΔＴが２０℃である場合、硬さの上記差ΔＨＶは２０ＨＶ以下であった。温度差ΔＴが２０℃であるときのグラフにおいて最高温度が３５０℃以上である各プロットは、３５０℃以上に加熱されたときの硬さと３３０℃以上に加熱されたときの硬さとの差が１０ＨＶ以下であることを示している。

【0091】

つまり、図８および図９に示される計算結果では、上記周方向における外周面の温度のばらつきが小さいほど、上記周方向における外周面の残留オーステナイト量のばらつきおよび硬さのばらつきが抑えられていた。

【0092】

（実施例３）
上述した実施の形態に係る焼戻処理での成形体の第１周面および第２周面の各温度と、各温度変化とを評価した。まず、ＪＩＳ規格に定められたＳＵＪ２からなり、かつ環状に設けられた複数の被加熱部材を準備した。各被加熱部材の上記径方向の幅、すなわち内周面と外周面との間の距離は、３ｍｍ以上７ｍｍ以下とした。次に、複数の熱電対および各熱電対の出力を収集するための無線式計測ユニットを準備し、各被加熱部材の上記周方向の一部領域の第１周面に対応する内周面および第２周面に対応する外周面にそれぞれ１つの熱電対を固定した。上記一部領域の内周面に固定された熱電対は、上記一部領域の外周面に固定された熱電対と、上記径方向において重なるように配置された。

【0093】

次に、実施例として、熱電対が取り付けられた各被加熱部材に対し、上述した実施の形態に係る焼戻処理での上記加熱および上記冷却を施した。具体的には、被加熱部材が上記支持部に支持されかつ上記駆動部によって被加熱部材の周方向に回転された状態で、被加熱部材の内周面が上記加熱部によって誘導加熱されると同時に、被加熱部材の外周面が上記冷却部（冷却ジャケット）に冷却された。上記加熱部および上記冷却部は、上記周方向における被加熱部材の一部を加熱および冷却するものとした。すなわち、上記加熱および上記冷却は、熱電対が固定された被加熱部材の上記一部領域と上記加熱部および上記冷却部との間の距離が上記駆動部による被加熱部材の回転に伴い変化する加熱条件下で、実施された。上記加熱および上記冷却が開始されるタイミングは、同時とした。

【0094】

上記駆動部による被加熱部材の回転数は、１００ｒｐｍ以上１５０ｒｐｍ以下とした。上記加熱部による上記加熱は、熱電対によって測定された内周面の温度が予め定められた内周面の加熱温度（均熱温度）に近づくようにフィードバック制御された。フィードバック制御は、ＤＡコンバータおよびプログラマブルロジックコントローラ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いて行われた。上記冷却部から被加熱部材の外周面に噴射された冷却液の流量は、２０Ｌ／分以上４０Ｌ／分以下とした。このような加熱処理での各被加熱部材の内周面および外周面の各温度の推移を評価した。

【0095】

図１０および図１１は、代表的な評価結果として、上記径方向の幅が３ｍｍであった被加熱部材に、回転数が１００ｒｐｍ、内周面の到達温度が２５０℃、冷却液の流量が２０Ｌ／分である加熱処理を施したときの温度変化を示すグラフである。図１０および図１１の横軸は加熱時間（単位：秒）であり、図１０および図１１の縦軸は測定された内周面および外周面の各温度（単位：℃）である。図１１は、図１０に示される内周面の温度変化のうち、内周面の温度が予め定められた到達温度に達した後の所定時間内での温度変化を示す部分拡大図である。

【0096】

図１０および図１１に示されるように、内周面の温度は、予め定められた到達温度である２５０℃に達した後、２４０℃以上２６０℃以下の温度範囲内を波状に推移していた。図１１に示されるように、内周面の温度が到達温度に達した後、内周面の温度変化の振幅は１５℃以下であり、かつ内周面の温度変化の周波数は被加熱部材の回転数と略同等であった。この結果から、内周面の温度が到達温度に達した後の内周面の温度変化は、主に被加熱部材の上記一部領域と上記加熱部および上記冷却部との間の距離の上記変化に起因していることが確認された。

【0097】

図１０に示されるように、外周面の温度は、１００℃に達した後、８０℃以上１２０℃以下の温度範囲内を波状に推移していた。図１１に示されるように、外周面の温度が１００℃に達した後、比較的速やかに内周面の温度が２５０℃に達した。内周面の温度が２５０℃に達した後、外周面の温度変化の振幅は３０℃以下であり、かつ外周面の温度変化の周波数は被加熱部材の回転数と略同等であった。図１０および図１１に示される被加熱部材では、外周面での熱伝達係数が１９０００Ｗ／ｍ²Ｋ程度であった。さらに、このような実施例に係る被加熱部材では、加熱後の表面酸化による変色ムラが確認されなかった。

【0098】

一方、比較例として、熱電対が取り付けられた各被加熱部材に対し、上記周方向に回転されていない点でのみ上記実施例と異なる熱処理を施した。このような比較例に係る被加熱部材では、加熱後の表面酸化による変色ムラに基づいて、上記周方向における内周面の温度のばらつきが数十℃以上と見積もられた。

【0099】

以上の評価結果から、上記焼戻処理での上記周方向における内周面および外周面の温度のばらつきは被加熱部材を回転させることによって低減されることが確認された。

【0100】

さらに、被加熱部材が回転された状態において内周面の温度が到達温度に達した後の外周面の温度変化は、主に被加熱部材の回転数に依存していることが確認された。さらに、図１０および図１１に示されていない他の評価結果も考慮すれば、外周面での熱伝達係数は、駆動部よる被加熱部材の回転数、および冷却部から被加熱部材に供給される冷却液の流量等によって制御されることが確認された。

【0101】

（実施例４）
上述した実施の形態に係る焼戻処理に関し、上記径方向における温度分布が上記径方向における残留オーステナイト量の分布に与える影響を、上記実施例１のシミュレーション結果および上記数式２に基づいて評価した。同様に、上記径方向における温度分布が上記径方向における硬さの分布に与える影響を、上記実施例１のシミュレーション結果および上記数式３に基づいて評価した。

【0102】

上記シミュレーション結果から見積もられた被加熱部材の上記径方向における各部位の温度を上記数式（２）の到達温度Ｔに代入し、各部位の残留オーステナイト量を見積もった。その結果、被加熱部材の第２周面から第１周面にかけて上記径方向における残留オーステナイト量の低下率、すなわち第２周面からの距離に対する残留オーステナイト量の低下率は、２×１０²体積％／ｍ以上５×１０³体積％／ｍ以下であった。

【0103】

上記シミュレーション結果から見積もられた被加熱部材の上記径方向における各部位の温度を上記数式（３）の到達温度Ｔに代入し、各部位の硬さを見積もった。その結果、被加熱部材の第２周面から第１周面にかけて上記径方向における硬さの低下率、すなわち第２周面からの距離に対する硬さの低下率は、５×１０³ＨＶ／ｍ以上４×１０⁴ＨＶ／ｍ以下であった。

【0104】

さらに、上記実施例３で用いられた被加熱部材の、上記径方向における残留オーステナイト量の分布を評価した。さらに、上記実施例３で用いられた被加熱部材の、上記径方向における硬さの分布を評価した。評価方法は、上記実施の形態に記載した通りとした。

【0105】

回転数が１００ｒｐｍ、内周面の到達温度が２５０℃、冷却液の流量が２０Ｌ／分である加熱処理が施された上記径方向の幅が７ｍｍである被加熱部材では、上記残留オーステナイトの低下率が２×１０²体積％／ｍであって、上記硬さの低下率が５×１０³ＨＶ／ｍであった。回転数が１５０ｒｐｍ、内周面の到達温度が４００℃、冷却液の流量が４０Ｌ／分である加熱処理が施された上記径方向の幅が３ｍｍである被加熱部材では、上記残留オーステナイトの低下率が５×１０³体積％／ｍであって、上記硬さの低下率が４×１０⁴ＨＶ／ｍであった。

【0106】

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0107】

１ 深溝玉軸受、１０ 成形体、１０Ａ 第２周面、１０Ｃ 第１周面、１１ 外輪、１１Ａ 外輪軌道面、１２Ｃ 内周面、１２Ｂ 外周面、１２ 内輪、１２Ａ 内輪軌道面、１３ 玉、１３Ａ 転動面、１４ 保持器、３０ コイル、３１ 噴射部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】