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JP6786296B2 - Manufacturing method of metal parts and heat treatment equipment - Google Patents
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Description

本発明は、円形状の金属部品の製造方法、および、熱処理装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a circular metal part and a heat treatment apparatus.

加熱装置によって、鋼製のリング部材に加熱処理を施し、その後、当該リング部材を冷却することで、リング部材に熱処理を行う構成が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 It is known that a steel ring member is heat-treated by a heating device, and then the ring member is cooled to heat-treat the ring member (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−297664号公報JP-A-2007-297664

リング部材の熱処理に際しては、当該リング部材における熱歪みを可及的に小さくすることが要請されている。たとえば、テーパーローラーベアリングの内輪および外輪など、高負荷環境で使用されるリング部材は、浸炭焼入などの熱処理を施されている。しかしながら、この熱処理では、リング部材の真円度を狂わせる歪み、いわゆる楕円歪みが発生する。楕円歪みは、真円状の鋼材部品が楕円形に歪む現象をいう。そして、このような楕円歪みを修整するために、たとえば、リング部材を加熱によって硬化させた後、旋削するという、多段階の工法が採用されており、非効率である。 When heat-treating a ring member, it is required to reduce the thermal strain in the ring member as much as possible. For example, ring members used in a high load environment, such as inner and outer rings of tapered roller bearings, are heat treated, such as by charcoal burning. However, in this heat treatment, distortion that distorts the roundness of the ring member, so-called elliptical distortion, occurs. Elliptical distortion is a phenomenon in which a perfectly circular steel part is distorted into an elliptical shape. Then, in order to correct such elliptical distortion, for example, a multi-step method of curing the ring member by heating and then turning it is adopted, which is inefficient.

また、リング部材の熱処理に際しては、温度変化を緩やかにすることで、リング部材の各部の温度差を抑制できるので、熱歪みを抑制できる。しかしながら、この場合、リング部材の熱処理に時間がかかってしまう。 Further, in the heat treatment of the ring member, the temperature difference of each part of the ring member can be suppressed by slowing the temperature change, so that the thermal strain can be suppressed. However, in this case, it takes time to heat-treat the ring member.

本発明は、上記事情に鑑みることにより、リング部材など、円形状の金属製の被処理物に関して、熱処理による歪みをより小さくすることができ、且つ、被処理物の熱処理時間をより短くできる、金属部品の製造方法、および、熱処理装置を提供することを目的とする。 The present invention, by view of the above circumstances, such as a ring member, with respect to circular metal of the workpiece, it is possible to further reduce the distortion due to heat treatment, and can shorten the heat treatment time of the workpiece , A method for manufacturing a metal part, and a heat treatment apparatus.

従来、熱処理時における被処理物の歪みを抑制するために、被処理物の加熱後の冷却工程に着目し、冷却工程を工夫することで歪みを抑制することが一般的であった。一方、本願発明者は、被処理物の昇温工程(温度上昇工程)に着目し、さらに、この昇温工程において、被処理物の、従来にない配置方法を想到した。これにより、熱処理における被処理物の楕円歪みを格段に小さくすることが可能となった。 Conventionally, in order to suppress the distortion of the object to be treated during the heat treatment, it has been common to pay attention to the cooling process after heating the object to be processed and to suppress the distortion by devising the cooling process. On the other hand, the inventor of the present application paid attention to the temperature raising step (temperature raising step) of the object to be processed, and further conceived an unprecedented arrangement method of the object to be processed in this temperature raising step. This makes it possible to significantly reduce the elliptical strain of the object to be treated in the heat treatment.

(1)上記の知見に基づく、この発明のある局面に係わる金属部品の製造方法は、円形状に形成された金属製の被処理物と所定の主輻射方向に向かう熱を輻射する熱源とを互いに向かい合わせるとともに、前記熱源を前記被処理物の外側に配置するとともに、前記被処理物の軸方向と前記主輻射方向とのなす劣角が45°以下(ゼロを含む)となるように前記被処理物を配置する配置ステップと、前記熱源を用いて前記被処理物を加熱する加熱ステップと、を含み、前記配置ステップでは、所定のホルダーが、前記被処理物の外周面を下方から支持する(1) Based on the above findings, the method for manufacturing a metal part according to a certain aspect of the present invention comprises a circularly formed metal object to be treated and a heat source that radiates heat in a predetermined main radiation direction. The heat source is arranged outside the object to be processed while facing each other, and the inferior angle between the axial direction of the object to be processed and the main radiation direction is 45 ° or less (including zero). a placement step of placing an object to be processed, a heating step of heating the object to be processed by using the heat source, viewed including the, in the arrangement step, a predetermined holder from below the outer peripheral surface of the object to be processed Support .

この構成によると、熱源からの熱は、被処理物の各部に、より均等に伝わる。これにより、熱源による被処理物の加熱時において、被処理物内の温度差をより小さくできる。より具体的には、被処理物の周方向における当該被処理物の温度差をより小さくできる。特に、軸方向と主輻射方向とが一致する場合、すなわち劣角がゼロの場合、被処理物の周方向における当該被処理物内の温度差を格段に小さくできる。その結果、被処理物内で応力の不均衡が生じることを抑制できる。たとえば、1つの被処理物内において、各部がオーステナイト変態するタイミングをより等しくできる。さらに、被処理物内で応力の不均衡が生じることを抑制できる結果、より短時間に被処理物を加熱処理することができる。これにより、円形状に形成された金属製の被処理物に関して、熱処理に起因する歪みをより小さくでき、且つ、被処理物の熱処理時間をより短くできる。より具体的には、被処理物が楕円状に歪む楕円歪みを、より小さくできる。たとえば、被処理物をA1変態点以上に加熱する場合において、被処理物内の各部の温度がA1変態点を通過するタイミングをより均一にできる。これにより、被処理物に変態応力が生じることを抑制できる。また、配置ステップでは、所定のホルダーが、被処理物の外周面を下方から支持する。よって、この構成によると、被処理物に引張応力が生じることを、抑制できる。これにより、被処理物の応力に起因する熱歪みを、格段に小さくすることができる。 According to this configuration, the heat from the heat source is transferred more evenly to each part of the object to be processed. Thereby, when the object to be processed is heated by the heat source, the temperature difference in the object to be processed can be made smaller. More specifically, the temperature difference of the object to be processed in the circumferential direction of the object to be processed can be made smaller. In particular, when the axial direction and the main radiation direction coincide with each other, that is, when the inferior angle is zero, the temperature difference in the object to be processed in the circumferential direction of the object to be processed can be remarkably reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of stress imbalance in the object to be treated. For example, the timing of austenite transformation of each part in one object to be processed can be made more equal. Further, as a result of suppressing the occurrence of stress imbalance in the object to be processed, the object to be processed can be heat-treated in a shorter time. As a result, with respect to the metal object to be processed formed in a circular shape, the strain caused by the heat treatment can be made smaller, and the heat treatment time of the object to be processed can be made shorter. More specifically, the elliptical distortion in which the object to be processed is distorted in an elliptical shape can be made smaller. For example, when the object to be processed is heated above the A1 transformation point, the timing at which the temperature of each part in the object to be processed passes through the A1 transformation point can be made more uniform. As a result, it is possible to suppress the generation of transformation stress in the object to be treated. Further, in the arrangement step, a predetermined holder supports the outer peripheral surface of the object to be processed from below. Therefore, according to this configuration, it is possible to suppress the occurrence of tensile stress in the object to be processed. As a result, the thermal strain caused by the stress of the object to be processed can be remarkably reduced.

(2)前記配置ステップにおいて、複数の前記被処理物が、前記主輻射方向に沿って配列される場合がある。 (2) In the arrangement step, a plurality of the objects to be processed may be arranged along the main radiation direction.

この構成によると、複数の被処理物を、熱歪みを小さくしつつ、一括して熱処理することができる。 According to this configuration, a plurality of objects to be treated can be collectively heat-treated while reducing thermal strain.

前記被処理物は、起立した姿勢で配置されており、前記軸方向が水平方向に沿っている場合がある。 The object to be processed is arranged in an upright posture, and the axial direction may be along the horizontal direction.

この構成によると、被処理物に引張応力が生じることを抑制できる。これにより、被処理物の応力に起因する熱歪みを、格段に小さくすることができる。 According to this configuration, it is possible to suppress the occurrence of tensile stress in the object to be treated. As a result, the thermal strain caused by the stress of the object to be processed can be remarkably reduced.

前記被処理物は、起立した姿勢で配置されており、前記軸方向が水平方向に対して傾斜した方向である場合がある。 The object to be processed is arranged in an upright posture, and the axial direction may be an inclined direction with respect to the horizontal direction.

この構成によると、複数の被処理物の全体としての重量バランスなどを考慮した状態で、より適切に複数の被処理物を配置することができる。 According to this configuration, a plurality of objects to be processed can be arranged more appropriately in consideration of the weight balance of the plurality of objects to be processed as a whole.

)前記ホルダーは、前記被処理物を線接触または点接触した状態で支持する場合がある。 ( 3 ) The holder may support the object to be processed in a state of line contact or point contact.

この構成によると、ホルダーは、被処理物の熱処理時における当該被処理物の膨張および収縮を妨げることを抑制された状態で、被処理物を支持することができる。その結果、熱処理に起因する被処理物の歪みをより低減できる。 According to this configuration, the holder can support the object to be processed in a state where it is suppressed from hindering the expansion and contraction of the object to be processed during the heat treatment of the object to be processed. As a result, the distortion of the object to be treated due to the heat treatment can be further reduced.

)前記ホルダーは、前記被処理物の外周面を、当該外周面の周方向に離隔した第1支持部および第2支持部で支持しており、前記被処理物の中心軸線回りの前記第1支持部と前記第2支持部との角度間隔は、20°〜60°の範囲に設定されている場合がある。 ( 4 ) The holder supports the outer peripheral surface of the object to be processed by a first support portion and a second support portion separated in the circumferential direction of the outer peripheral surface, and is said to be around the central axis of the object to be processed. The angular distance between the first support portion and the second support portion may be set in the range of 20 ° to 60 °.

この構成によると、第1支持部と第2支持部との角度範囲を20°以上とすることで、これらの支持部に支持されている被処理物の各部に作用する応力をより均等にできる。よって、被処理物の熱歪みをより小さくできる。また、第1支持部と第2支持部との角度範囲を60°以下とすることで、被処理物が熱処理によって熱膨張したときに、膨張によって2箇所の支持部間で被処理物が挟まれた状態となることを抑制できる。これにより、被処理物が2つの支持部に食い込むように変形することを抑制できる。 According to this configuration, by setting the angle range between the first support portion and the second support portion to 20 ° or more, the stress acting on each portion of the object to be processed supported by these support portions can be made more even. .. Therefore, the thermal strain of the object to be processed can be made smaller. Further, by setting the angle range between the first support portion and the second support portion to 60 ° or less, when the object to be processed is thermally expanded by heat treatment, the object to be processed is sandwiched between the two support portions due to the expansion. It is possible to prevent the condition from becoming a heat treatment. As a result, it is possible to prevent the object to be processed from being deformed so as to bite into the two support portions.

)前記加熱ステップでは、前記被処理物は、0.6%〜1.0%の範囲のカーボンポテンシャルに設定された雰囲気ガス中で加熱される場合がある。 ( 5 ) In the heating step, the object to be treated may be heated in an atmospheric gas set to a carbon potential in the range of 0.6% to 1.0%.

この構成によると、被処理物の加熱時において、被処理物の表面の各部がフェライト+セメンタイトである領域からオーステナイトである領域に移行するのに必要な時間をより短くできる。その結果、被処理物を、より均一にオーステナイト変態させることができる。 According to this configuration, when the object to be processed is heated, the time required for each part of the surface of the object to be processed to move from the region of ferrite + cementite to the region of austenite can be shortened. As a result, the object to be treated can be transformed into austenite more uniformly.

)前記加熱ステップは、少なくとも、前記被処理物のA1変態点とA3変態点との間で行われる場合がある。 ( 6 ) The heating step may be performed at least between the A1 transformation point and the A3 transformation point of the object to be treated.

この構成によると、被処理物の各部は、より均等にオーステナイト変態できる。 According to this configuration, each part of the object to be treated can be transformed into austenite more evenly.

)前記加熱ステップでは、前記被処理物は、0.5℃/min〜10℃/minの範囲の温度上昇速度でA1変態点からA3変態点まで加熱される場合がある。 ( 7 ) In the heating step, the object to be treated may be heated from the A1 transformation point to the A3 transformation point at a temperature rise rate in the range of 0.5 ° C./min to 10 ° C./min.

この構成によると、被処理物の昇温速度(温度上昇速度)が上記の下限値以上であることにより、被処理物をA1変態点からA3変態点まで変態させるのに必要な時間を、より短くできる。また、被処理物の昇温速度が上記の上限値以下であることにより、被処理物をA1変態点からA3変態点まで変態させる際に、被処理物の外表面から当該被処理物の内部まで熱が伝わる際における、被処理物の外表面と内部との温度差を十分に小さくできる。これにより、被処理物の内部における変態応力を、より小さくできる。よって、被処理物の熱歪みをより小さくできる。換言すれば、被処理物の各部がオーステナイト変態するときにおいて、変態のタイミングのむら(すなわち、変態のタイミングの不均一さ)をより小さくできる。 According to this configuration, when the temperature rise rate (temperature rise rate) of the object to be processed is equal to or higher than the above lower limit value, the time required to transform the object to be processed from the A1 transformation point to the A3 transformation point is increased. Can be shortened. Further, when the temperature rise rate of the object to be processed is equal to or less than the above upper limit value, when the object to be processed is transformed from the A1 transformation point to the A3 transformation point, the inside of the object to be processed is transferred from the outer surface of the object to be processed. The temperature difference between the outer surface and the inside of the object to be processed when heat is transferred to the surface can be sufficiently reduced. Thereby, the transformation stress inside the object to be treated can be made smaller. Therefore, the thermal strain of the object to be processed can be made smaller. In other words, when each part of the object to be processed undergoes austenitic transformation, the unevenness of the transformation timing (that is, the non-uniformity of the transformation timing) can be made smaller.

)前記被処理物は、リング状に形成されている場合がある。 ( 8 ) The object to be treated may be formed in a ring shape.

この構成によると、リング状の被処理物において、各部の温度変化の度合いをより均等にできる。その結果、楕円歪みなどの熱歪みの小さい金属部品を形成することができる。 According to this configuration, the degree of temperature change of each part can be made more uniform in the ring-shaped object to be processed. As a result, it is possible to form a metal component having a small thermal strain such as an elliptical strain.

)前記被処理物は、軸受のレースまたはギヤを含んでいる場合がある。 ( 9 ) The object to be processed may include a race or a gear of a bearing.

この構成によると、寸法精度の高い軸受またはギヤを製造することができる。 According to this configuration, bearings or gears with high dimensional accuracy can be manufactured.

10)また、この発明のある局面に係わる熱処理装置は、所定の主輻射方向に向かう熱を輻射するように構成された熱源と、円形状に形成された金属製の被処理物と前記熱源とを互いに向かい合わせるとともに、前記熱源が前記被処理物の外側に配置されるようにするとともに、前記被処理物の軸方向と前記主輻射方向とのなす劣角が45°以下(ゼロを含む)となるように前記被処理物を配置するためのホルダーと、を備え、前記ホルダーは、前記被処理物の外周面を下方から支持する( 10 ) Further, the heat treatment apparatus according to a certain aspect of the present invention includes a heat source configured to radiate heat in a predetermined main radiation direction, a metal object to be processed formed in a circular shape, and the heat source. The heat source is arranged outside the object to be processed, and the inferior angle between the axial direction of the object to be processed and the main radiation direction is 45 ° or less (including zero). ) , The holder is provided with a holder for arranging the object to be processed, and the holder supports the outer peripheral surface of the object to be processed from below .

この構成によると、熱源からの熱は、被処理物の各部に、より均等に伝わる。これにより、熱源による被処理物の加熱時において、被処理物内の温度差をより小さくできる。より具体的には、被処理物の周方向における当該被処理物の温度差をより小さくできる。特に、軸方向と主輻射方向とが一致する場合、すなわち、劣角がゼロの場合、被処理物の周方向における当該被処理物内の温度差を格段に小さくできる。その結果、被処理物内で応力の不均衡が生じることを抑制できる。たとえば、1つの被処理物内において、各部がオーステナイト変態するタイミングをより等しくできる。さらに、被処理物内で応力の不均衡が生じることを抑制できる結果、より短時間に被処理物を加熱処理することができる。これにより、円形状に形成された金属製の被処理物に関して、熱処理に起因する歪みをより小さくでき、且つ、被処理物の熱処理時間をより短くできる。より具体的には、被処理物が楕円状に歪む楕円歪みを、より小さくできる。たとえば、被処理物をA1変態点以上に加熱する場合において、被処理物内の各部の温度がA1変態点を通過するタイミングをより均一にできる。これにより、被処理物に変態応力が生じることを抑制できる。また、ホルダーは、被処理物の外周面を下方から支持する。よって、この構成によると、被処理物に引張応力が生じることを、抑制できる。これにより、被処理物の応力に起因する熱歪みを、格段に小さくすることができる。
According to this configuration, the heat from the heat source is transferred more evenly to each part of the object to be processed. Thereby, when the object to be processed is heated by the heat source, the temperature difference in the object to be processed can be made smaller. More specifically, the temperature difference of the object to be processed in the circumferential direction of the object to be processed can be made smaller. In particular, when the axial direction and the main radiation direction coincide with each other, that is, when the inferior angle is zero, the temperature difference in the object to be processed in the circumferential direction of the object to be processed can be remarkably reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of stress imbalance in the object to be treated. For example, the timing of austenite transformation of each part in one object to be processed can be made more equal. Further, as a result of suppressing the occurrence of stress imbalance in the object to be processed, the object to be processed can be heat-treated in a shorter time. As a result, with respect to the metal object to be processed formed in a circular shape, the strain caused by the heat treatment can be made smaller, and the heat treatment time of the object to be processed can be made shorter. More specifically, the elliptical distortion in which the object to be processed is distorted in an elliptical shape can be made smaller. For example, when the object to be processed is heated above the A1 transformation point, the timing at which the temperature of each part in the object to be processed passes through the A1 transformation point can be made more uniform. As a result, it is possible to suppress the generation of transformation stress in the object to be treated. Further, the holder supports the outer peripheral surface of the object to be processed from below. Therefore, according to this configuration, it is possible to suppress the occurrence of tensile stress in the object to be processed. As a result, the thermal strain caused by the stress of the object to be processed can be remarkably reduced.

本発明によると、リング部材など、円形状の金属製被処理物に関して、熱処理による歪みをより小さくすることができ、且つ、被処理物の熱処理時間をより短くできる。 According to the present invention, with respect to a circular metal object to be processed such as a ring member, the strain due to heat treatment can be made smaller, and the heat treatment time of the object to be processed can be shortened.

本発明の実施形態に係る熱処理装置の模式的な断面図であり、熱処理装置を平面視した状態を示している。It is a schematic cross-sectional view of the heat treatment apparatus which concerns on embodiment of this invention, and shows the state which the heat treatment apparatus is viewed in a plan view. 熱処理装置の模式的な断面図であり、熱処理装置を側面視した状態を示している。It is a schematic cross-sectional view of a heat treatment apparatus, and shows the state which looked at the heat treatment apparatus from the side. 図1の熱処理装置におけるホルダーおよび被処理物を拡大した図である。It is an enlarged view of the holder and the object to be processed in the heat treatment apparatus of FIG. 図2の熱処理装置におけるホルダーおよび被処理物を拡大した図である。It is an enlarged view of the holder and the object to be processed in the heat treatment apparatus of FIG. ホルダーと被処理物との関係を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the relationship between a holder and an object to be processed. 劣角を説明するための模式図であり、劣角がゼロではない場合を示している。It is a schematic diagram for explaining the inferior angle, and shows the case where the inferior angle is not zero. 熱処理装置における熱処理動作の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of a heat treatment operation in a heat treatment apparatus. 熱処理装置における被処理物の温度制御の一例を示す、グラフである。It is a graph which shows an example of temperature control of the object to be processed in a heat treatment apparatus. 熱処理装置で熱処理される被処理物の状態について説明するための、Fe−C合金の模式的な平衡状態図である。It is a typical equilibrium state diagram of the Fe—C alloy for explaining the state of the object to be heat-treated by the heat treatment apparatus. 本発明の第2実施形態に係る熱処理装置に備えられるホルダーおよびヒータユニットの模式的な平面図である。It is a schematic plan view of the holder and the heater unit provided in the heat treatment apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. ホルダーおよび当該ホルダーに保持された被処理物を示す、主要部の模式的な側面図である。It is a schematic side view of the main part which shows the holder and the object to be processed held in the holder. ホルダーおよび当該ホルダーに保持された被処理物を示す、主要部の模式的な正面図である。It is a schematic front view of the main part which shows the holder and the object to be processed held in the holder. 本発明の第2実施形態に係る熱処理装置に備えられるホルダーおよび当該ホルダーに保持された被処理物を示す、主要部の模式的な平面図である。It is a schematic plan view of the main part which shows the holder provided in the heat treatment apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and the object to be processed held by the holder. 変形例の1つについて説明するための主要部の模式的な側面図である。It is a schematic side view of the main part for demonstrating one of the modification. 図14で示した変形例とは別の変形例について説明するための主要部の模式的な側面図である。It is a schematic side view of the main part for demonstrating the modification different from the modification shown in FIG. 被処理物の置き方の種類別の熱歪みについて説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the thermal strain for each type of placement of an object to be processed. 被処理物の軸方向と主輻射方向とがなす劣角と、熱歪みとの関係について説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the relationship between the inferior angle formed by the axial direction and the main radiation direction of an object to be processed, and thermal strain. 炉内雰囲気のカーボンポテンシャルと熱歪みとの関係について説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the relationship between the carbon potential of the atmosphere in a furnace, and thermal strain.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る熱処理装置1の模式的な断面図であり、熱処理装置1を平面視した状態を示している。図2は、熱処理装置1の模式的な断面図であり、熱処理装置1を側面視した状態を示している。側面図である。図3は、図1の熱処理装置1におけるホルダー2および被処理物100を拡大した図である。図4は、図2の熱処理装置1におけるホルダー2および被処理物100を拡大した図である。図4では、一部の被処理物100の図示を省略している。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the heat treatment apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, showing a state in which the heat treatment apparatus 1 is viewed in a plan view. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the heat treatment apparatus 1, showing a side view of the heat treatment apparatus 1. It is a side view. FIG. 3 is an enlarged view of the holder 2 and the object to be processed 100 in the heat treatment apparatus 1 of FIG. FIG. 4 is an enlarged view of the holder 2 and the object to be processed 100 in the heat treatment apparatus 1 of FIG. In FIG. 4, the illustration of a part of the object to be processed 100 is omitted.

図1および図2を参照して、熱処理装置1は、被処理物100を熱処理するために設けられている。この熱処理として、真空浸炭、浸炭窒化および浸炭焼入れなどの浸炭処理、焼入処理、焼戻処理、焼鈍処理などを例示することができる。本実施形態では、熱処理装置1が、ガス浸炭処理炉である場合を例に説明する。 With reference to FIGS. 1 and 2, the heat treatment apparatus 1 is provided for heat-treating the object to be treated 100. Examples of this heat treatment include carburizing treatments such as vacuum carburizing, carburizing nitriding and carburizing quenching, quenching treatments, tempering treatments, annealing treatments and the like. In the present embodiment, the case where the heat treatment apparatus 1 is a gas carburizing furnace will be described as an example.

被処理物100は、円形状に形成された金属製の部材である。この場合の「円形状」とは、貫通孔が形成された円筒状、貫通孔が形成されていない円板状、および、外形形状の包絡線が円状である形状などを含んでいる。外形形状の包絡線が円状である部材として、外周部に歯が形成されたギヤを例示できる。本実施形態では、被処理物100は、リング状の金属部品である。被処理物100は、略真円の円筒状に形成されており、熱処理装置1による熱処理が行われる前の状態において、歪み量が実質的にゼロである。この場合の歪みとは、楕円歪みをいい、被処理物100のうち直径が最大の部分と最小の部分との差または比をいう。 The object to be processed 100 is a metal member formed in a circular shape. The "circular shape" in this case includes a cylindrical shape in which a through hole is formed, a disk shape in which a through hole is not formed, a shape in which the envelope of the outer shape is circular, and the like. As a member having a circular envelope having an outer shape, a gear having teeth formed on the outer peripheral portion can be exemplified. In the present embodiment, the object to be processed 100 is a ring-shaped metal part. The object to be processed 100 is formed in a substantially perfect circular cylinder shape, and the amount of strain is substantially zero in a state before the heat treatment by the heat treatment apparatus 1 is performed. The strain in this case refers to elliptical strain, and refers to the difference or ratio between the portion having the largest diameter and the portion having the smallest diameter in the object 100 to be processed.

被処理物100として、転がり軸受の外輪および内輪などのレース部材、平歯車などのギヤ、転がり軸受のころ、シャフト、ワッシャなどを例示することができる。なお、被処理物100は、円形状に形成され熱処理が施される金属部品であればよい。被処理物100は、たとえば、炭素含有量(カーボンポテンシャル)が0.2%程度の炭素鋼である。なお、被処理物100の炭素含有量として、0.15%〜0.2%を例示することができる。本実施形態では、被処理物100は、当該被処理物100の軸方向D1に数mm程度の厚みを有するリング状に形成されている。よって、被処理物100の内周面および外周面は、互いに同心の円筒状である。 Examples of the object 100 to be processed include race members such as outer and inner rings of rolling bearings, gears such as spur gears, rollers, shafts and washers of rolling bearings. The object to be treated 100 may be a metal part formed in a circular shape and subjected to heat treatment. The object to be treated 100 is, for example, carbon steel having a carbon content (carbon potential) of about 0.2%. The carbon content of the object to be treated 100 can be exemplified as 0.15% to 0.2%. In the present embodiment, the object to be processed 100 is formed in a ring shape having a thickness of about several mm in the axial direction D1 of the object to be processed 100. Therefore, the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the object to be processed 100 are concentric cylinders.

熱処理装置1は、熱処理ユニット3と、制御部4と、を有している。 The heat treatment apparatus 1 includes a heat treatment unit 3 and a control unit 4.

熱処理ユニット3は、ホルダー2と、熱処理炉5と、ヒータユニット6と、台座7と、撹拌装置8と、雰囲気ガス供給部9と、を有している。 The heat treatment unit 3 includes a holder 2, a heat treatment furnace 5, a heater unit 6, a pedestal 7, a stirring device 8, and an atmospheric gas supply unit 9.

熱処理炉5は、中空の箱状に形成されている。熱処理炉5は、被処理物100を収容するための収容室を形成している。熱処理炉5の互いに向かい合い略平行に並ぶ一対の側壁には、入口扉10と出口扉11が形成されている。入口扉10が開かれた状態で、被処理物100は、熱処理炉5の外部から熱処理炉5内に搬入される。また、出口扉11が開かれた状態で、被処理物100は、熱処理炉5内から熱処理炉5外に搬出される。また、被処理物100が熱処理されている間、入口扉10および出口扉11は、閉じられている。本実施形態では、入口扉10から出口扉11に向かう方向が、進行方向X1として規定されている。 The heat treatment furnace 5 is formed in a hollow box shape. The heat treatment furnace 5 forms a storage chamber for housing the object to be processed 100. An inlet door 10 and an outlet door 11 are formed on a pair of side walls of the heat treatment furnace 5 which face each other and are arranged substantially parallel to each other. With the entrance door 10 open, the object to be processed 100 is carried into the heat treatment furnace 5 from the outside of the heat treatment furnace 5. Further, with the outlet door 11 open, the object to be processed 100 is carried out of the heat treatment furnace 5 from the inside of the heat treatment furnace 5. Further, the entrance door 10 and the exit door 11 are closed while the object 100 to be treated is heat-treated. In the present embodiment, the direction from the entrance door 10 to the exit door 11 is defined as the traveling direction X1.

熱処理炉5には、熱処理炉5内の温度としての炉内温度Tを検出するための温度センサ12が設置されている。この温度センサ12の温度検出結果は、制御部4に与えられる。また、熱処理炉5には、熱処理炉5内のカーボンポテンシャルを測定するための酸素センサ13が配置されている。この酸素センサ13による酸素濃度検出結果は、制御部4に与えられる。熱処理炉5には、ヒータユニット6が配置されている。 The heat treatment furnace 5 is provided with a temperature sensor 12 for detecting the temperature T in the furnace as the temperature inside the heat treatment furnace 5. The temperature detection result of the temperature sensor 12 is given to the control unit 4. Further, in the heat treatment furnace 5, an oxygen sensor 13 for measuring the carbon potential in the heat treatment furnace 5 is arranged. The oxygen concentration detection result by the oxygen sensor 13 is given to the control unit 4. A heater unit 6 is arranged in the heat treatment furnace 5.

ヒータユニット6は、熱処理炉5内の温度を、被処理物100の熱処理に必要な温度にまで上昇させるために設けられている。ヒータユニット6は、熱処理炉5内において、進行方向X1に沿うように配置されている。ヒータユニット6は、平面視において、熱処理炉5の4つの側壁のそれぞれから離隔した箇所に配置されている。 The heater unit 6 is provided to raise the temperature in the heat treatment furnace 5 to a temperature required for heat treatment of the object 100 to be processed. The heater unit 6 is arranged in the heat treatment furnace 5 along the traveling direction X1. The heater unit 6 is arranged at a position separated from each of the four side walls of the heat treatment furnace 5 in a plan view.

ヒータユニット6は、複数の第1ヒータ14と、複数の第2ヒータ15と、を有している。 The heater unit 6 has a plurality of first heaters 14 and a plurality of second heaters 15.

各ヒータ14,15は、図示しない電源から供給される電力を熱に変換するように構成された、発熱体(電熱体)を有している。各ヒータ14,15は、この発熱体による発熱動作を行うことで、熱処理炉5内の雰囲気を加熱するように構成されている。第1ヒータ14は、進行方向X1に沿って略等間隔に複数(本実施形態では、6個)配置されている。同様に、第2ヒータ15は、進行方向X1に沿って略等間隔に複数配置されている。本実施形態では、第1ヒータ14の数と第2ヒータ15の数とは、同じに設定されている。 Each of the heaters 14 and 15 has a heating element (electric heating element) configured to convert electric power supplied from a power source (not shown) into heat. Each of the heaters 14 and 15 is configured to heat the atmosphere in the heat treatment furnace 5 by performing a heating operation by the heating element. A plurality of first heaters 14 (six in this embodiment) are arranged at substantially equal intervals along the traveling direction X1. Similarly, a plurality of second heaters 15 are arranged at substantially equal intervals along the traveling direction X1. In the present embodiment, the number of the first heater 14 and the number of the second heater 15 are set to be the same.

また、進行方向X1において、各第1ヒータ14の位置は、対応する1つの第2ヒータ15の位置と揃えられている。これにより、進行方向X1の位置が揃えられた一対の第1ヒータ14および第2ヒータ15は、平面視において、進行方向X1と直交する方向に離隔した状態で向かい合っている。 Further, in the traveling direction X1, the position of each first heater 14 is aligned with the position of one corresponding second heater 15. As a result, the pair of first heaters 14 and second heaters 15 whose positions in the traveling direction X1 are aligned face each other in a direction orthogonal to the traveling direction X1 in a plan view.

第1ヒータ14と第2ヒータ15とは、同じ構成を有している。より具体的には、第1ヒータ14と第2ヒータ15は、同じ形状に形成されており、且つ、同じ加熱性能を有している。 The first heater 14 and the second heater 15 have the same configuration. More specifically, the first heater 14 and the second heater 15 are formed in the same shape and have the same heating performance.

各ヒータ14,15は、チューブ16を有している。 Each of the heaters 14 and 15 has a tube 16.

チューブ16は、当該チューブ16内に配置された電熱体への通電によって生じる熱を熱処理炉5内の空間に伝達するために設けられている。チューブ16内で電熱体から生じた熱によって熱処理炉5が加熱され、熱処理炉5内の被処理物100が加熱される。チューブ16は、熱処理炉5内において、熱処理炉5の天壁5aから下方に延びる円筒状に形成されており、上下に真っ直ぐな形状を有している。各チューブ16の直径は、所定の値に設定されている。各チューブ16は、熱処理炉5の天壁5aから、台座7の上面の位置よりも下方の位置まで延びている。各チューブ16は、当該チューブ16の周囲へ放射状に熱を放射する。 The tube 16 is provided to transfer the heat generated by energizing the electric heating body arranged in the tube 16 to the space in the heat treatment furnace 5. The heat treatment furnace 5 is heated by the heat generated from the electric heating body in the tube 16, and the object 100 in the heat treatment furnace 5 is heated. The tube 16 is formed in the heat treatment furnace 5 in a cylindrical shape extending downward from the top wall 5a of the heat treatment furnace 5, and has a straight shape in the vertical direction. The diameter of each tube 16 is set to a predetermined value. Each tube 16 extends from the top wall 5a of the heat treatment furnace 5 to a position below the position of the upper surface of the pedestal 7. Each tube 16 radiates heat radially around the tube 16.

上記の構成を有するヒータユニット6には、主輻射方向D2が規定されている。主輻射方向D2とは、ヒータユニット6から供給される単位時間当たりの熱量が最も大きい方向をいう。換言すれば、ヒータユニット6は、主輻射方向D2に向かう熱を輻射するように構成されている。本実施形態では、主輻射方向D2は、進行方向X1の位置が同じ一対のヒータ14,15が向かい合う方向である。より具体的には、主輻射方向D2は、平面視において、進行方向X1と直交する方向である。本実施形態では、ヒータユニット6は、進行方向X1と直交する方向に熱が放射されることとなる。また、本実施形態では、主輻射方向D2は、水平方向に沿っている。主輻射方向D2は、各ヒータ14,15からの熱放射量をベクトル表示したときにおいて各ベクトルの合成値が最大である方向ともいえる。なお、熱源としてのヒータが、1つのヒータ14または1つのヒータ15のみである場合、主輻射方向D2は、チューブ16の円筒部分の任意の点における法線が延びる方向であって、且つ、被処理物100の中心点を通る方向であると定義することもできる。 The main radiation direction D2 is defined for the heater unit 6 having the above configuration. The main radiation direction D2 is the direction in which the amount of heat supplied from the heater unit 6 per unit time is the largest. In other words, the heater unit 6 is configured to radiate heat toward the main radiation direction D2. In the present embodiment, the main radiation direction D2 is a direction in which a pair of heaters 14 and 15 having the same position in the traveling direction X1 face each other. More specifically, the main radiation direction D2 is a direction orthogonal to the traveling direction X1 in a plan view. In the present embodiment, the heater unit 6 radiates heat in a direction orthogonal to the traveling direction X1. Further, in the present embodiment, the main radiation direction D2 is along the horizontal direction. The main radiation direction D2 can be said to be the direction in which the combined value of each vector is the maximum when the amount of heat radiation from the heaters 14 and 15 is displayed as a vector. When the heater as the heat source is only one heater 14 or one heater 15, the main radiation direction D2 is the direction in which the normal at an arbitrary point of the cylindrical portion of the tube 16 extends and is covered. It can also be defined as the direction passing through the center point of the processed object 100.

上記の構成を有するヒータ14,15間に、台座7が配置されている。台座7は、ホルダー2を支持するために設けられている。台座7は、たとえば、進行方向X1における入口扉10から2番目のヒータ14,15間に配置されているとともに、入口扉10から5番目のヒータ14,15間に配置されている。台座7は、たとえば、複数の支柱7a〜7fを含んでいる。各支柱7a〜7fは、上下に延びている。 支柱7a〜7fは、たとえば、6個設けられており、4つの支柱7a,7b,7e,7fでホルダー2の四隅を支持するとともに、2つの支柱7c,7dで、ホルダー2の中間部を支持するように構成されている。 A pedestal 7 is arranged between the heaters 14 and 15 having the above configuration. The pedestal 7 is provided to support the holder 2. The pedestal 7 is arranged, for example, between the inlet doors 10 and the second heaters 14 and 15 in the traveling direction X1 and between the inlet doors 10 and the fifth heaters 14 and 15. The pedestal 7 includes, for example, a plurality of columns 7a to 7f. The columns 7a to 7f extend vertically. For example, six columns 7a to 7f are provided, and four columns 7a, 7b, 7e, and 7f support the four corners of the holder 2, and two columns 7c and 7d support the intermediate portion of the holder 2. It is configured to do.

本実施形態では、3つの支柱7a,7c,7eが、進行方向X1における入口扉10から2番目のヒータ14,15間に配置されており、これら3つの支柱7a,7c,7eは、主輻射方向D2に等間隔に配置されている。さらに、これら3つの支柱7a,7c,7eのうちの2つは、対応するヒータ14,15に隣接している。また、残りの3つの支柱7b,7d,7fが、入口扉10から5番目のヒータ14,15間に配置されており、これら3つの支柱7b,7d,7fは、主輻射方向D2に等間隔に配置されている。さらに、これら3つの支柱7b,7d,7fのうちの2つは、対応するヒータ14,15に隣接している。 In the present embodiment, the three columns 7a, 7c, 7e are arranged between the inlet door 10 and the second heaters 14, 15 in the traveling direction X1, and these three columns 7a, 7c, 7e are the main radiation. They are evenly spaced in direction D2. Further, two of these three columns 7a, 7c, 7e are adjacent to the corresponding heaters 14, 15. Further, the remaining three columns 7b, 7d, 7f are arranged between the fifth heaters 14 and 15 from the entrance door 10, and these three columns 7b, 7d, 7f are evenly spaced in the main radiation direction D2. It is located in. Further, two of these three columns 7b, 7d, 7f are adjacent to the corresponding heaters 14, 15.

ホルダー2は、1または複数の被処理物100を熱処理炉5に搬入および搬出するために用いられる。また、ホルダー2は、被処理物100が熱処理される際に、被処理物100を保持するために用いられる。ホルダー2は、本実施形態では、金属製である。ホルダー2は、上方が開放された矩形の箱形形状に形成されている。ホルダー2の4つの側面および1つの底面は、メッシュ状に形成されており、ガスなどの流体を通過可能に構成されている。 The holder 2 is used to carry one or more objects 100 to be processed into and out of the heat treatment furnace 5. Further, the holder 2 is used to hold the object to be processed 100 when the object to be processed 100 is heat-treated. The holder 2 is made of metal in this embodiment. The holder 2 is formed in a rectangular box shape with an open upper part. The four side surfaces and one bottom surface of the holder 2 are formed in a mesh shape and are configured to allow a fluid such as gas to pass through.

図5は、ホルダー2と被処理物100との関係を説明するための模式図である。図1〜図5を参照して、ホルダー2は、底枠部21と、4つの縦枠部22〜25と、底枠部21に取り付けられた受け部26と、を有している。 FIG. 5 is a schematic view for explaining the relationship between the holder 2 and the object to be processed 100. With reference to FIGS. 1 to 5, the holder 2 has a bottom frame portion 21, four vertical frame portions 22 to 25, and a receiving portion 26 attached to the bottom frame portion 21.

底枠部21は、たとえば、金属棒を矩形状に組み合わせることで形成されている。底枠部21の4つの辺部から、4つの縦枠部22〜25が延びている。 The bottom frame portion 21 is formed, for example, by combining metal rods in a rectangular shape. Four vertical frame portions 22 to 25 extend from the four side portions of the bottom frame portion 21.

縦枠部22,23は、被処理物100を前後(主輻射方向D2)に挟むように配置される一対の枠部として形成されている。これら縦枠部22,23は、底枠部21のうち所定の第1並び方向E1の両端部から上方に延びるとともに、受け部26に保持された複数の被処理物100を挟むように配置されている。縦枠部22は、前枠部として設けられており、たとえば、ヒータ14に隣接するように配置される。縦枠部22は、後枠部として設けられており、たとえば、ヒータ15に隣接するように配置される。 The vertical frame portions 22 and 23 are formed as a pair of frame portions arranged so as to sandwich the object to be processed 100 in the front-rear direction (main radiation direction D2). These vertical frame portions 22 and 23 are arranged so as to extend upward from both ends of the predetermined first alignment direction E1 of the bottom frame portions 21 and to sandwich a plurality of objects to be processed 100 held by the receiving portion 26. ing. The vertical frame portion 22 is provided as a front frame portion, and is arranged so as to be adjacent to the heater 14, for example. The vertical frame portion 22 is provided as a rear frame portion, and is arranged so as to be adjacent to the heater 15, for example.

縦枠部24,25は、被処理物100を左右(進行方向X1)に挟むように配置される一対の枠部として形成されている。縦枠部24は左枠部として設けられ、縦枠部25は、右枠部として設けられている。縦枠部24,25は、たとえば、ヒータ14,15が向かい合う方向に延びるようにして、これらのヒータ14,15間に配置される。 The vertical frame portions 24 and 25 are formed as a pair of frame portions arranged so as to sandwich the object to be processed 100 on the left and right (traveling direction X1). The vertical frame portion 24 is provided as a left frame portion, and the vertical frame portion 25 is provided as a right frame portion. The vertical frame portions 24 and 25 are arranged between the heaters 14 and 15 so that the heaters 14 and 15 extend in opposite directions, for example.

各縦枠部22〜25は、それぞれ、メッシュ状に形成されており、ガスを通過可能に構成されている。縦枠部22〜25を支持している底枠部21のうち、後述する主輻射方向D2に離隔する2つの辺部間に、受け部26が延びている。 Each of the vertical frame portions 22 to 25 is formed in a mesh shape and is configured to allow gas to pass through. Of the bottom frame portions 21 that support the vertical frame portions 22 to 25, the receiving portion 26 extends between two side portions that are separated from each other in the main radiation direction D2, which will be described later.

受け部26は、複数の被処理物100を支持するために設けられている。受け部26は、所定の第1並び方向E1に沿って延びている。第1並び方向E1は、受け部26に保持された被処理物100の軸方向D1に沿っている。また、第1並び方向E1は、平面視において、縦枠部24,25が延びる方向に沿っている。受け部26は、複数の支持部材27を有している。 The receiving portion 26 is provided to support a plurality of objects 100 to be processed. The receiving portion 26 extends along a predetermined first alignment direction E1. The first alignment direction E1 is along the axial direction D1 of the object to be processed 100 held by the receiving portion 26. Further, the first alignment direction E1 is along the direction in which the vertical frame portions 24 and 25 extend in a plan view. The receiving portion 26 has a plurality of support members 27.

支持部材27は、平面視で第1並び方向E1と直交する第2並び方向E2に沿って所定のピッチで一対配置されている。そして、第2並び方向E2に沿って複数対の支持部材27,27が設けられている。本実施形態では、第1並び方向E1および第2並び方向E2は、何れも、実質的に水平方向であり、水平面に対する傾斜角度は、ゼロ〜数度程度に設定されている。そして、隣り合う一対の支持部材27,27が、被処理物100を支持する。 The support members 27 are arranged in pairs at a predetermined pitch along the second alignment direction E2 orthogonal to the first alignment direction E1 in a plan view. A plurality of pairs of support members 27, 27 are provided along the second alignment direction E2. In the present embodiment, both the first alignment direction E1 and the second alignment direction E2 are substantially horizontal directions, and the inclination angle with respect to the horizontal plane is set to about zero to several degrees. Then, a pair of adjacent support members 27, 27 support the object to be processed 100.

一対の支持部材27,27は、被処理物100を、起立した姿勢で熱処理炉5内に配置するように構成されている。そして、被処理物100の軸方向D1は、水平方向に沿っている。この場合の「水平方向に沿っている」とは、軸方向D1と水平面とのなす角度が、ゼロ度から数度程度の範囲にあることを例示できる。また、本実施形態では、一対の支持部材27,27は、被処理物100の外周面100aを外周面100aの下方から支持するようにして、当該被処理物100を支持している。 The pair of support members 27, 27 are configured to arrange the object to be processed 100 in the heat treatment furnace 5 in an upright posture. The axial direction D1 of the object to be processed 100 is along the horizontal direction. In this case, "along the horizontal direction" can exemplify that the angle formed by the axial direction D1 and the horizontal plane is in the range of about zero degrees to several degrees. Further, in the present embodiment, the pair of support members 27, 27 support the object to be processed 100 by supporting the outer peripheral surface 100a of the object to be processed 100 from below the outer peripheral surface 100a.

また、一対の支持部材27,27は、被処理物100を2点支持するように構成されている。より具体的には、一対の支持部材27,27は、被処理物100を、当該被処理物100の周方向における2点で支持するように構成されている。このように、一対の支持部材27,27は、被処理物100の外周面100aを、当該外周面100aの周方向に離隔した2箇所(具体的には、後述する第1支持部31および第2支持部32)で支持するように構成されている。 Further, the pair of support members 27, 27 are configured to support the object 100 to be processed at two points. More specifically, the pair of support members 27, 27 are configured to support the object to be processed 100 at two points in the circumferential direction of the object to be processed 100. In this way, the pair of support members 27, 27 separate the outer peripheral surface 100a of the object to be processed 100 from the outer peripheral surface 100a in the circumferential direction (specifically, the first support portion 31 and the first support portion 31, which will be described later). It is configured to be supported by the two support portions 32).

各支持部材27は、たとえば、断面円形状の金属棒を用いて形成されており、本実施形態では、主輻射方向D2と平行に延びている。本実施形態では、各支持部材27は、第1並び方向E1に延びていることで、被処理物100と線接触となるように接触し、当該被処理物100を支持している。 Each support member 27 is formed by using, for example, a metal rod having a circular cross section, and in the present embodiment, extends parallel to the main radiation direction D2. In the present embodiment, each support member 27 extends in the first alignment direction E1 so as to be in line contact with the object to be processed 100, and supports the object to be processed 100.

より具体的には、各支持部材27は、支持する被処理物100と対向する対向面28を有している。対向面28は、第1並び方向E1に沿って真っ直ぐに延びている。そして、対向面28のうち、被処理物100に接触している箇所が、支持部31または支持部32を形成している。このように、一対の支持部27,27のうちの一方の支持部材27に形成された第1支持部31と、他方の支持部材27に形成された第2支持部32と、が存在することとなる。第1支持部31および第2支持部32は、本実施形態では、第1並び方向E1(主輻射方向D2)に延びる直線状部分である。被処理物100の外周面100aは、当該外周面100aの周方向に離隔した支持部31,32で支持されている。 More specifically, each support member 27 has an facing surface 28 facing the object to be processed 100 to be supported. The facing surface 28 extends straight along the first alignment direction E1. The portion of the facing surface 28 that is in contact with the object to be processed 100 forms the support portion 31 or the support portion 32. As described above, the first support portion 31 formed on one of the support members 27 of the pair of support portions 27, 27 and the second support portion 32 formed on the other support member 27 are present. It becomes. In the present embodiment, the first support portion 31 and the second support portion 32 are linear portions extending in the first alignment direction E1 (main radiation direction D2). The outer peripheral surface 100a of the object to be processed 100 is supported by support portions 31 and 32 separated in the circumferential direction of the outer peripheral surface 100a.

また、被処理物100の軸方向D1と、主輻射方向D2とのなす劣角θ1が、45°以下(ゼロを含む)となるように、ホルダー2に被処理物100が配置されている。 Further, the object to be processed 100 is arranged in the holder 2 so that the inferior angle θ1 formed by the axial direction D1 of the object to be processed 100 and the main radiation direction D2 is 45 ° or less (including zero).

図6は、劣角θ1を説明するための模式図であり、劣角θ1がゼロではない場合を示している。なお、図1〜図4は、劣角θ1=ゼロである場合を示している。図6を参照して、本実施形態では、劣角θ1は、たとえば、以下のように定義される。劣角θ1は、軸方向D1に延びる被処理物100の中心軸線B3と、主輻射方向D2に沿って延びる基準線B4の2つの直線を含む平面、すなわち、図6に示す平面で定義される。劣角θ1は、これら2つの線B3,B4が交わる交点を原点Oとして、上記中心軸線B3の一部からなる第1半直線B5と、基準線B4の一部からなる2半直線B6とがなす2つの共役角のうち、小さいほうの角度をいう。 FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the inferior angle θ1, and shows a case where the inferior angle θ1 is not zero. Note that FIGS. 1 to 4 show a case where the inferior angle θ1 = zero. With reference to FIG. 6, in the present embodiment, the inferior angle θ1 is defined as follows, for example. The inferior angle θ1 is defined by a plane including two straight lines of the central axis B3 of the object to be processed 100 extending in the axial direction D1 and the reference line B4 extending along the main radiation direction D2, that is, the plane shown in FIG. .. The inferior angle θ1 includes a first half line B5 formed of a part of the central axis B3 and a two half line B6 formed of a part of the reference line B4 with the intersection of these two lines B3 and B4 as the origin O. The smaller of the two conjugate angles.

なお、劣角θ1は、基準線B4(主輻射方向D2)と直交する仮想の直交面と中心軸線B3(軸方向D1)とがなす角度を用いて定義されてもよい。この場合、仮想の直交面と中心軸線B3とが直交しているときの劣角θ1がゼロとなる。そして、仮想の直交面と中心軸線B3とが直交しているときの当該中心軸線B3(基準中心軸線)に対する中心軸線B3の傾斜角度が、劣角θ1となる。 The inferior angle θ1 may be defined by using an angle formed by a virtual orthogonal plane orthogonal to the reference line B4 (main radiation direction D2) and the central axis B3 (axial direction D1). In this case, the inferior angle θ1 when the virtual orthogonal plane and the central axis B3 are orthogonal to each other becomes zero. Then, the inclination angle of the central axis B3 with respect to the central axis B3 (reference central axis) when the virtual orthogonal plane and the central axis B3 are orthogonal to each other is the inferior angle θ1.

本実施形態では、水平方向に沿って、被処理物100の軸方向D1と主輻射方向D2とが延びている。よって、本実施形態では、劣角θ1は、仮想の水平面上における、軸方向D1と主輻射方向D2とがなす角度となる。 In the present embodiment, the axial direction D1 and the main radiation direction D2 of the object to be processed 100 extend along the horizontal direction. Therefore, in the present embodiment, the inferior angle θ1 is an angle formed by the axial direction D1 and the main radiation direction D2 on the virtual horizontal plane.

図1〜図6を参照して、劣角θ1が45°以下に設定されることで、被処理物100の外周部における熱の伝わりの偏りを、より確実に抑制できる。すなわち、劣角θ1を、直角である90°の1/2以下にすることで、被処理物100の表面の全体に、より均等にヒータ14,15からの熱が伝わることとなる。これにより、被処理物100が熱処理されている際に、被処理物100内の各部において変態を開始するタイミング(以下、単に変態タイミングともいう)のずれを、より小さくできる。その結果、被処理物100内における変態応力(すなわち、変態タイミングのずれに起因する応力)の発生を、より少なくできる。その結果、被処理物100の内部応力に起因する被処理物100の熱歪みを、より小さくできる。特に、略真円状であるリング状の被処理物100が楕円状に歪む、楕円歪みをより小さくできる。 By setting the inferior angle θ1 to 45 ° or less with reference to FIGS. 1 to 6, it is possible to more reliably suppress the bias of heat transfer in the outer peripheral portion of the object to be processed 100. That is, by setting the inferior angle θ1 to 1/2 or less of 90 °, which is a right angle, the heat from the heaters 14 and 15 is transferred more evenly to the entire surface of the object to be processed 100. As a result, when the object to be processed 100 is heat-treated, the deviation of the timing at which transformation starts (hereinafter, also simply referred to as simply transformation timing) in each portion of the object to be processed 100 can be made smaller. As a result, the generation of transformation stress (that is, stress due to the deviation of transformation timing) in the object to be processed 100 can be further reduced. As a result, the thermal strain of the object to be processed 100 due to the internal stress of the object to be processed 100 can be made smaller. In particular, the ring-shaped object 100, which is substantially circular, is distorted in an elliptical shape, and the elliptical distortion can be further reduced.

なお、劣角θ1が45°を超えると、主輻射方向D2に沿って被処理物100に伝わる熱の分布が被処理物100内で不均一になる度合いは、大きくなる。その結果、被処理物100が熱処理されている際に、被処理物100内における変態タイミングのずれが、大きくなる。その結果、被処理物100内における変態応力が大きくなる。よって、被処理物100の内部応力に起因する被処理物100の熱歪みが、より大きくなる。 When the inferior angle θ1 exceeds 45 °, the degree to which the distribution of heat transferred to the object to be processed 100 along the main radiation direction D2 becomes non-uniform within the object to be processed 100 increases. As a result, when the object to be processed 100 is heat-treated, the deviation of the transformation timing in the object to be processed 100 becomes large. As a result, the transformation stress in the object to be processed 100 becomes large. Therefore, the thermal strain of the object to be processed 100 due to the internal stress of the object to be processed 100 becomes larger.

なお、劣角θ1は、30°以下であることがより好ましくい。劣角θ1が45°の2/3の30°以下であれば、リング状の被処理物100の内周面100aと外周面100bにおける熱の受ける度合いをより均等にできる。その結果、被処理物100の内部応力に起因する被処理物100の熱歪みは、より小さくなる。劣角θ1は、30°の1/2である15°以下であれば、より好ましい。劣角θ1の最も好ましい値は、ゼロである。 The inferior angle θ1 is more preferably 30 ° or less. When the inferior angle θ1 is 30 ° or less, which is 2/3 of 45 °, the degree of heat reception on the inner peripheral surface 100a and the outer peripheral surface 100b of the ring-shaped object 100 can be made more even. As a result, the thermal strain of the object to be processed 100 due to the internal stress of the object to be processed 100 becomes smaller. The inferior angle θ1 is more preferably 15 ° or less, which is 1/2 of 30 °. The most preferable value of the inferior angle θ1 is zero.

劣角θ1は、たとえば、平面視において、各ヒータ14,15に対するホルダー2の向きを変更することで、調整される。また、平面視において、ホルダー2の底枠部21に対して支持部材27が延びる方向を変更することで、劣角θ1を調整することもできる。 The inferior angle θ1 is adjusted, for example, by changing the orientation of the holder 2 with respect to the heaters 14 and 15 in a plan view. Further, in a plan view, the inferior angle θ1 can be adjusted by changing the direction in which the support member 27 extends with respect to the bottom frame portion 21 of the holder 2.

このように、ホルダー2は、被処理物100と、ヒータユニット6とを互いに向かい合わせるとともに、被処理物100の軸方向D1と主輻射方向D2とのなす劣角θ1が45°以下(ゼロを含む)となるように、被処理物100を配置する。 In this way, the holder 2 faces the object to be processed 100 and the heater unit 6 with each other, and the inferior angle θ1 formed by the axial direction D1 and the main radiation direction D2 of the object to be processed 100 is 45 ° or less (zero). The object to be processed 100 is arranged so as to be (including).

図5に示すように、第1並び方向E1に見たとき、第1支持部31および第2支持部32は、被処理物100の外周面100aと点接触している。第1支持部31と第2支持部32との間に、被処理物100の最底部100eが配置されている。本実施形態では、第1支持部31および第2支持部32は、高さ位置が揃えられており、第2並び方向E2に対称に位置している。 As shown in FIG. 5, when viewed in the first alignment direction E1, the first support portion 31 and the second support portion 32 are in point contact with the outer peripheral surface 100a of the object to be processed 100. The bottommost portion 100e of the object to be processed 100 is arranged between the first support portion 31 and the second support portion 32. In the present embodiment, the first support portion 31 and the second support portion 32 are aligned in height and are positioned symmetrically with respect to the second alignment direction E2.

第1支持部31および第2支持部32は、所定の角度間隔θ2を有している。換言すれば、被処理物100が載せられているときの第1支持部31および第2支持部32を被処理物100の軸方向D1に見たとき、第1支持部31および第2支持部32は、所定の角度間隔θ2を有している。 The first support portion 31 and the second support portion 32 have a predetermined angular interval θ2. In other words, when the first support portion 31 and the second support portion 32 when the object to be processed 100 is placed are viewed in the axial direction D1 of the object to be processed 100, the first support portion 31 and the second support portion 31 and the second support portion are viewed. 32 has a predetermined angular interval θ2.

より具体的には、支持部材27に被処理物100が載せられているときの第1支持部31および第2支持部32を被処理物100の軸方向D1に見たときにおける、第1線分B1と第2線分B2とがなす劣角が、角度間隔θ2として規定される。第1線分B1は、被処理物100の中心軸線B3と第1支持部31とを結ぶ線分である。第2線分B2は、被処理物100の中心軸線B3と第2支持部32とを結ぶ線分である。角度間隔θ2は、被処理物100の中心軸線B3回りの第1支持部31と第2支持部32との間隔であるといえる。 More specifically, the first line when the first support portion 31 and the second support portion 32 when the object to be processed 100 is placed on the support member 27 are viewed in the axial direction D1 of the object to be processed 100. The inferior angle formed by the minute B1 and the second line segment B2 is defined as the angle interval θ2. The first line segment B1 is a line segment connecting the central axis B3 of the object to be processed 100 and the first support portion 31. The second line segment B2 is a line segment connecting the central axis B3 of the object to be processed 100 and the second support portion 32. It can be said that the angular interval θ2 is the interval between the first support portion 31 and the second support portion 32 around the central axis B3 of the object to be processed 100.

角度間隔θ2は、20°〜60°の範囲に設定されていることが好ましい。角度間隔θ2を20°以上にすることで、これらの支持部31,32に支持されている被処理物100の各部に作用する圧縮応力をより均等にできる。よって、被処理物100の熱歪みをより小さくできる。また、角度間隔を60°以下とすることで、被処理物100が熱処理によって熱膨張したときに、膨張によって2箇所の支持部31,32間で被処理物100が挟まれた状態となることを抑制できる。これにより、被処理物100が2つの支持部31,32に食い込むように変形することを抑制できる。 The angle interval θ2 is preferably set in the range of 20 ° to 60 °. By setting the angle interval θ2 to 20 ° or more, the compressive stress acting on each part of the object to be processed 100 supported by these support parts 31 and 32 can be made more even. Therefore, the thermal strain of the object to be processed 100 can be made smaller. Further, by setting the angle interval to 60 ° or less, when the object to be processed 100 is thermally expanded by heat treatment, the object to be processed 100 is sandwiched between the two support portions 31 and 32 due to the expansion. Can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the object to be processed 100 from being deformed so as to bite into the two support portions 31 and 32.

なお、各支持部材27の対向面28のうち、第1支持部31および第2支持部32を形成する部分が突起状であってもよい。この場合、第1支持部31および第2支持部32は、被処理物100を、点接触した状態で支持する。 Of the facing surfaces 28 of each support member 27, the portions forming the first support portion 31 and the second support portion 32 may be convex. In this case, the first support portion 31 and the second support portion 32 support the object to be processed 100 in a point contact state.

一対の支持部材27,27には、第1並び方向E1(本実施形態では主輻射方向D2)に沿って、複数の被処理物100が略等間隔で配置されている。また、第1支持部31および第2支持部32は、平面視において第1並び方向E1と直交する第2並び方向E2に沿って、複数対配置されている。これにより、進行方向X1において複数列に被処理物100を配置することができる。本実施形態では、進行方向X1に隣り合う各列の被処理物100は、進行方向X1に完全に離隔しており、進行方向X1における位置が重ならないように配置されている。 On the pair of support members 27, 27, a plurality of objects 100 to be processed are arranged at substantially equal intervals along the first alignment direction E1 (main radiation direction D2 in the present embodiment). Further, a plurality of pairs of the first support portion 31 and the second support portion 32 are arranged along the second alignment direction E2 orthogonal to the first alignment direction E1 in a plan view. As a result, the objects to be processed 100 can be arranged in a plurality of rows in the traveling direction X1. In the present embodiment, the objects 100 in each row adjacent to the traveling direction X1 are completely separated from each other in the traveling direction X1 and are arranged so that their positions in the traveling direction X1 do not overlap.

本実施形態では、複数(本実施形態では、3つ)のホルダー2としての下ホルダー2aa、中ホルダー2b、および、上ホルダー2cが設けられている。 In the present embodiment, a lower holder 2aa, a middle holder 2b, and an upper holder 2c are provided as a plurality of (three in the present embodiment) holders 2.

本実施形態では、下ホルダー2a、中ホルダー2b、上ホルダー2cの順に積み上げられている。下ホルダー2aは、当該下ホルダー2aの底枠部21が台座7に支持されている。下ホルダー2aの4つの縦枠部22〜25に、中ホルダー2bが載せられている。また、中ホルダー2bの4つの縦枠部22〜25に、上ホルダー2cが載せられている。このように、複数のホルダー2が積層されていることで、多数の被処理物100を一括して熱処理することができる。 In this embodiment, the lower holder 2a, the middle holder 2b, and the upper holder 2c are stacked in this order. In the lower holder 2a, the bottom frame portion 21 of the lower holder 2a is supported by the pedestal 7. The middle holder 2b is placed on the four vertical frame portions 22 to 25 of the lower holder 2a. Further, the upper holder 2c is placed on the four vertical frame portions 22 to 25 of the middle holder 2b. By stacking the plurality of holders 2 in this way, a large number of objects 100 to be treated can be heat-treated at once.

熱処理炉5内に配置された被処理物100へは、熱処理炉5内の気体を撹拌するための撹拌装置8によって撹拌された気流が与えられる。 The object to be processed 100 arranged in the heat treatment furnace 5 is provided with an air stream stirred by the stirring device 8 for stirring the gas in the heat treatment furnace 5.

図1および図2を参照して、撹拌装置8は、熱処理炉5内の気温およびガス成分をより均等にするために設けられている。撹拌装置8は、電動モータなどによって回転駆動される撹拌ファン33を有している。撹拌ファン33は、たとえば、遠心ファンであり、撹拌ファン33の径方向の外方に向かう風を発生するように構成されている。撹拌ファン33は、熱処理炉5の上部に配置されている。本実施形態では、撹拌ファン33は、台座7およびホルダー2の真上に配置されている。撹拌装置8の動作は、制御部4によって制御される。また、雰囲気ガス供給部9から熱処理炉5内へ、熱処理用の雰囲気ガスが供給される。 With reference to FIGS. 1 and 2, the stirring device 8 is provided to make the air temperature and gas components in the heat treatment furnace 5 more uniform. The stirring device 8 has a stirring fan 33 that is rotationally driven by an electric motor or the like. The stirring fan 33 is, for example, a centrifugal fan, and is configured to generate an outward wind in the radial direction of the stirring fan 33. The stirring fan 33 is arranged above the heat treatment furnace 5. In this embodiment, the stirring fan 33 is arranged directly above the pedestal 7 and the holder 2. The operation of the stirring device 8 is controlled by the control unit 4. Further, the atmospheric gas for heat treatment is supplied from the atmospheric gas supply unit 9 into the heat treatment furnace 5.

雰囲気ガス供給部9は、被処理物100に所望の熱処理を行うための熱処理用ガスである雰囲気ガスを熱処理炉5に供給するように構成されている。雰囲気ガス供給部9は、熱処理炉5に接続された配管を有しており、当該配管は、ポンプ9aおよび図示しないタンクに接続されている。雰囲気ガス供給部9のポンプ9aの動作は、制御部4によって制御される。これにより、タンクに貯蔵された雰囲気ガスは、雰囲気ガス供給部9によって熱処理炉5内に供給される。 The atmosphere gas supply unit 9 is configured to supply the atmosphere gas, which is a heat treatment gas for performing a desired heat treatment on the object 100 to be processed, to the heat treatment furnace 5. The atmospheric gas supply unit 9 has a pipe connected to the heat treatment furnace 5, and the pipe is connected to a pump 9a and a tank (not shown). The operation of the pump 9a of the atmospheric gas supply unit 9 is controlled by the control unit 4. As a result, the atmospheric gas stored in the tank is supplied into the heat treatment furnace 5 by the atmospheric gas supply unit 9.

本実施形態では、熱処理用ガスとして、一酸化炭素(CO)ガスなどの、炭素を含むガスが用いられる。このガスにおけるカーボンポテンシャル(質量%)は、被処理物100の母材である炭素鋼の炭素含有量よりも大きく設定されている。そして、本実施形態では、熱処理装置1における加熱時において、被処理物100は、0.6%〜1.0%の範囲のカーボンポテンシャルCpに設定された雰囲気ガスに曝される。 In the present embodiment, a gas containing carbon such as carbon monoxide (CO) gas is used as the heat treatment gas. The carbon potential (mass%) in this gas is set to be larger than the carbon content of the carbon steel which is the base material of the object to be treated 100. Then, in the present embodiment, during heating in the heat treatment apparatus 1, the object to be treated 100 is exposed to an atmospheric gas set to a carbon potential Cp in the range of 0.6% to 1.0%.

より具体的には、熱処理炉5内の雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpは、Fe−C合金の平衡状態図における共析点でのカーボンポテンシャルである、0.77%を基準として設定される。カーボンポテンシャルCpを上記0.6%〜1.0%の範囲に設定することで、被処理物100の熱処理時において、被処理物100の表面の炭素含有量が、0.77%に近くなる。これにより、被処理物100の熱処理時、被処理物100がフェライト+オーステナイトなどである状態の時間をより短くできる。これにより、被処理物100に生じる変態応力をより小さくできる。本実施形態では、雰囲気ガス中のカーボンポテンシャルCpは、被処理物100の母材のカーボンポテンシャルである0.2%の3倍以上に設定されている。 More specifically, the carbon potential Cp of the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5 is set based on 0.77%, which is the carbon potential at the eutectoid point in the equilibrium phase diagram of the Fe—C alloy. By setting the carbon potential Cp in the above range of 0.6% to 1.0%, the carbon content on the surface of the object to be treated 100 becomes close to 0.77% during the heat treatment of the object to be treated 100. .. As a result, when the object to be treated 100 is heat-treated, the time in which the object to be processed 100 is in a ferrite + austenite state can be shortened. As a result, the transformation stress generated in the object to be processed 100 can be made smaller. In the present embodiment, the carbon potential Cp in the atmospheric gas is set to be 3 times or more of 0.2%, which is the carbon potential of the base material of the object to be treated 100.

本実施形態では、より好ましくは、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpは、0.77%±0.1%、すなわち、0.67%〜0.87%であることがより好ましい。雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpを0.77%±0.1%に設定することで、実質的に雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpを、上記共析点でのカーボンポテンシャルに設定することができる。これにより、被処理物100の熱処理時において、被処理物100の表面の炭素含有量が、0.77%に近くなり、被処理物100がフェライト+オーステナイトでなどある状態の時間をより短くできる。これにより、被処理物100における変態応力をより小さくできる。 In the present embodiment, the carbon potential Cp of the atmospheric gas is more preferably 0.77% ± 0.1%, that is, 0.67% to 0.87%. By setting the carbon potential Cp of the atmospheric gas to 0.77% ± 0.1%, the carbon potential Cp of the atmospheric gas can be substantially set to the carbon potential at the eutectoid point. As a result, during the heat treatment of the object to be treated 100, the carbon content on the surface of the object to be treated 100 becomes close to 0.77%, and the time in which the object to be treated 100 is in a ferrite + austenite state can be shortened. .. As a result, the transformation stress in the object to be processed 100 can be made smaller.

熱処理炉5内において、被処理物100の熱処理動作は、制御部4によって制御される。制御部4は、所定の入力信号に基づいて、所定の出力信号を出力する構成を有し、たとえば、安全プログラマブルコントローラなどを用いて形成することができる。安全プログラマブルコントローラとは、JIS(日本工業規格) C 0508−1のSIL2またはSIL3の安全機能をもつ公的に認証されたプログラマブルコントローラをいう。なお、制御部4は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)を含むコンピュータなどを用いて形成されていてもよい。 In the heat treatment furnace 5, the heat treatment operation of the object to be processed 100 is controlled by the control unit 4. The control unit 4 has a configuration for outputting a predetermined output signal based on a predetermined input signal, and can be formed by using, for example, a safety programmable controller or the like. The safety programmable controller means a publicly certified programmable controller having the safety function of SIL2 or SIL3 of JIS (Japanese Industrial Standards) C 0508-1. The control unit 4 may be formed by using a computer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory).

制御部4は、酸素センサ13からの酸素濃度検出結果に基づいて、熱処理炉5内の雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpを算出するように構成されている。また、制御部4は、検出されたカーボンポテンシャルCpなどに基づいて、雰囲気ガス供給部9の図示しないポンプ9aなどを制御することで、熱処理炉5に供給される雰囲気ガスの流量などを制御するように構成されている。これにより、制御部4は、熱処理炉5内の雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpを制御する。また、制御部4は、各ヒータ14,15に供給される燃焼用ガスの流量などを制御可能に構成されている。これにより、制御部4は、温度センサ12で検出された温度検出結果に基づいて、熱処理炉5内の温度を制御することができる。 The control unit 4 is configured to calculate the carbon potential Cp of the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5 based on the oxygen concentration detection result from the oxygen sensor 13. Further, the control unit 4 controls the flow rate of the atmospheric gas supplied to the heat treatment furnace 5 by controlling the pump 9a and the like (not shown) of the atmospheric gas supply unit 9 based on the detected carbon potential Cp and the like. It is configured as follows. As a result, the control unit 4 controls the carbon potential Cp of the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5. Further, the control unit 4 is configured to be able to control the flow rate of the combustion gas supplied to each of the heaters 14 and 15. As a result, the control unit 4 can control the temperature inside the heat treatment furnace 5 based on the temperature detection result detected by the temperature sensor 12.

次に、熱処理装置1における熱処理動作の一例について説明する。図7は、熱処理装置1における熱処理動作の一例を説明するためのフローチャートである。図8は、熱処理装置1における被処理物100の温度制御の一例を示す、グラフである。図9は、熱処理装置1で熱処理される被処理物100の状態について説明するための、Fe−C合金の模式的な平衡状態図である。なお、以下では、フローチャートを参照して説明するときは、フローチャート以外の図も適宜参照しながら説明する。 Next, an example of the heat treatment operation in the heat treatment apparatus 1 will be described. FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of the heat treatment operation in the heat treatment apparatus 1. FIG. 8 is a graph showing an example of temperature control of the object to be processed 100 in the heat treatment apparatus 1. FIG. 9 is a schematic equilibrium state diagram of the Fe—C alloy for explaining the state of the object to be treated 100 to be heat-treated by the heat treatment apparatus 1. In the following, when the explanation is made with reference to the flowchart, the drawings other than the flowchart will be referred to as appropriate.

熱処理装置1における熱処理動作では、まず、たとえば、作業員、または、機械による自動配置装置(図示せず)によって、被処理物100を配置する作業が行われる(ステップS1)。具体的には、たとえば、作業員が、各ホルダー2a,2b,2cに被処理物100を配置する。そして、作業員によって、台座7に下ホルダー2aが載せられる。さらに、下ホルダー2aの上に中ホルダー2bが載せられる。さらに、中ホルダー2bの上に上ホルダー2cが載せられる。なお、図示しない搬送装置によってホルダー2a,2b,2cが移動されてもよい。 In the heat treatment operation in the heat treatment apparatus 1, first, for example, an operation of arranging the object to be processed 100 is performed by a worker or an automatic arranging apparatus (not shown) by a machine (step S1). Specifically, for example, a worker arranges an object 100 to be processed in each of the holders 2a, 2b, and 2c. Then, the lower holder 2a is placed on the pedestal 7 by the worker. Further, the middle holder 2b is placed on the lower holder 2a. Further, the upper holder 2c is placed on the middle holder 2b. The holders 2a, 2b, and 2c may be moved by a transfer device (not shown).

これにより、図1〜図4を参照しつつ説明した前述の態様で、ホルダー2が熱処理炉5内に配置される。すなわち、被処理物100とヒータユニット6とが互いに向かい合わされた状態で、各被処理物100の軸方向D1とヒータユニット6の主輻射方向D2とのなす劣角θ1が45°以下(ゼロを含む)となるように、被処理物100が熱処理炉5内に配置される。 As a result, the holder 2 is arranged in the heat treatment furnace 5 in the above-described manner with reference to FIGS. 1 to 4. That is, with the object to be processed 100 and the heater unit 6 facing each other, the inferior angle θ1 formed by the axial direction D1 of each object to be processed 100 and the main radiation direction D2 of the heater unit 6 is 45 ° or less (zero). The object to be processed 100 is arranged in the heat treatment furnace 5 so as to be (including).

次に、熱処理炉5内の被処理物100が、ヒータユニット6を用いて加熱される(ステップS2)。具体的には、制御部4が、ヒータユニット6の加熱動作を制御するとともに、雰囲気ガス供給部9から供給される雰囲気ガスの供給量を制御することにより、熱処理炉5内の雰囲気温度およびカーボンポテンシャルCpを制御する。これにより、制御部4は、被処理物100の熱処理動作を制御する。より具体的には、制御部4は、図8に示す、時間と被処理物100の温度との関係が実現されるように、ヒータユニット6の加熱動作を制御する。 Next, the object 100 to be processed in the heat treatment furnace 5 is heated by using the heater unit 6 (step S2). Specifically, the control unit 4 controls the heating operation of the heater unit 6 and controls the supply amount of the atmospheric gas supplied from the atmospheric gas supply unit 9, thereby controlling the atmospheric temperature and carbon in the heat treatment furnace 5. Control the potential Cp. As a result, the control unit 4 controls the heat treatment operation of the object to be processed 100. More specifically, the control unit 4 controls the heating operation of the heater unit 6 so that the relationship between the time and the temperature of the object to be processed 100 shown in FIG. 8 is realized.

なお、以下では、特に説明無き場合、「温度」という場合、熱処理炉5内の雰囲気ガスの温度をいう。ステップS2において、制御部4は、まず、熱処理炉5内の雰囲気ガスをA1変態点まで加熱させる。なお、A1変態点は、たとえば、727℃〜810℃の範囲内である場合がある。また、A1変態点は、750℃〜850℃の範囲内である場合がある。 In the following, unless otherwise specified, the term "temperature" refers to the temperature of the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5. In step S2, the control unit 4 first heats the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5 to the A1 transformation point. The A1 transformation point may be in the range of, for example, 727 ° C to 810 ° C. Further, the A1 transformation point may be in the range of 750 ° C. to 850 ° C.

A1変態点まで温度が上昇した後、この温度が、所定のタイミングT1まで所定時間維持される。これにより、被処理物100の内部を含む全体が、A1変態点まで加熱される。次に、制御部4は、たとえば、ヒータユニット6へ供給される電力を増加させる制御を行うことで、熱処理炉5内の温度を、A1変態点からA3変態点まで上昇させる(タイミングT1〜T2)。 After the temperature rises to the A1 transformation point, this temperature is maintained for a predetermined time until a predetermined timing T1. As a result, the entire body including the inside of the object to be treated 100 is heated to the A1 transformation point. Next, the control unit 4 raises the temperature in the heat treatment furnace 5 from the A1 transformation point to the A3 transformation point by, for example, controlling to increase the electric power supplied to the heater unit 6 (timings T1 to T2). ).

A1変態点〜A3変態点の間、雰囲気ガスおよび被処理物100は、0.5℃/min〜10℃/minの範囲内の昇温速度(温度上昇速度)で、加熱される。被処理物100の昇温速度が上記の下限値以上であることにより、被処理物100をA1変態点からA3変態点まで変態させるのに必要な時間を、より短くできる。また、被処理物100の昇温速度が上記の上限値以下であることにより、被処理物100をA1変態点からA3変態点まで変態させる際に、被処理物100の外表面から当該被処理物100の内部まで熱が伝わる際における、被処理物100の外表面と内部との温度差を十分に小さくできる。これにより、被処理物100の内部における変態応力を、より小さくできる。よって、被処理物100の熱歪みをより小さくできる。換言すれば、被処理物の各部がオーステナイト変態するときにおいて、変態のタイミングのむら(すなわち、変態のタイミングの不均一さ)をより小さくできる。 Between the A1 transformation point and the A3 transformation point, the atmospheric gas and the object to be treated 100 are heated at a heating rate (temperature rising rate) within the range of 0.5 ° C./min to 10 ° C./min. When the rate of temperature rise of the object to be processed 100 is equal to or higher than the above lower limit value, the time required to transform the object to be processed 100 from the A1 transformation point to the A3 transformation point can be further shortened. Further, when the temperature rise rate of the object to be processed 100 is equal to or less than the above upper limit value, when the object to be processed 100 is transformed from the A1 transformation point to the A3 transformation point, the object to be processed is treated from the outer surface of the object 100. When heat is transferred to the inside of the object 100, the temperature difference between the outer surface and the inside of the object 100 to be processed can be sufficiently reduced. As a result, the transformation stress inside the object to be processed 100 can be made smaller. Therefore, the thermal strain of the object to be processed 100 can be made smaller. In other words, when each part of the object to be processed undergoes austenitic transformation, the unevenness of the transformation timing (that is, the non-uniformity of the transformation timing) can be made smaller.

なお、A1変態点〜A3変態点の間、雰囲気ガスおよび被処理物100は、0.5℃/min〜1.0℃/minの範囲内の昇温速度で加熱されることが、より好ましい。これにより、被処理物100の外表面から当該被処理物100の内部まで熱が伝わる際における、被処理物100の外表面と内部との温度差を、格段に小さくできる。 It is more preferable that the atmospheric gas and the object to be treated 100 are heated at a heating rate within the range of 0.5 ° C./min to 1.0 ° C./min between the A1 transformation point and the A3 transformation point. .. As a result, the temperature difference between the outer surface and the inside of the object 100 to be processed when heat is transferred from the outer surface of the object 100 to be processed to the inside of the object 100 can be remarkably reduced.

また、被処理物100は、前述したカーボンポテンシャルCpの雰囲気ガス中で、A3変態点以上まで加熱される。この際、被処理物100の内部のカーボンポテンシャルは、実質的に変化しない。一方、被処理物100の外表面のカーボンポテンシャルは、加熱処理によって増加していく。 Further, the object to be treated 100 is heated to the A3 transformation point or higher in the above-mentioned atmospheric gas having carbon potential Cp. At this time, the carbon potential inside the object to be treated 100 does not substantially change. On the other hand, the carbon potential of the outer surface of the object to be treated 100 is increased by the heat treatment.

より具体的には、被処理物100の内部は、図9における線L1で規定される経過を辿って、A3変態点より高い温度まで加熱される。この際、被処理物100の内部は、A1変態点以下の温度において、フェライト+セメンタイトの状態となっている。そして、被処理物100の内部は、線L1で示されているように、A1変態点を超えると、フェライト+オーステナイトの状態に変態する。被処理物100がさらに温度上昇することで、被処理物100の内部の温度がA3変態点を超えると、フェライトが消失し、オーステナイト状態に変態する。そして、被処理物100の内部のカーボンポテンシャルは、A3変態点を超える温度まで加熱された場合でも変化しない。 More specifically, the inside of the object to be treated 100 is heated to a temperature higher than the A3 transformation point by following the process defined by the line L1 in FIG. At this time, the inside of the object to be treated 100 is in a ferrite + cementite state at a temperature below the A1 transformation point. Then, as shown by the line L1, the inside of the object to be treated 100 is transformed into a ferrite + austenite state when the A1 transformation point is exceeded. When the temperature of the object to be processed 100 is further increased and the temperature inside the object to be processed exceeds the A3 transformation point, ferrite disappears and the object is transformed into an austenite state. The carbon potential inside the object to be treated 100 does not change even when heated to a temperature exceeding the A3 transformation point.

ここで、被処理物100は、熱処理時において、最初に外表面の温度が上昇し、次いで、内部の温度が上昇する。このため、本実施形態では、熱処理炉5内の雰囲気ガスの状態が共析点(たとえば、727℃、カーボンポテンシャルCp=0.77%)付近の状態となるように、制御される。これにより、被処理物100の歪みを低減する効果をより高めることができる。 Here, at the time of heat treatment, the temperature of the outer surface of the object 100 to be treated first rises, and then the temperature of the inside rises. Therefore, in the present embodiment, the state of the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5 is controlled so as to be near the eutectoid point (for example, 727 ° C., carbon potential Cp = 0.77%). Thereby, the effect of reducing the distortion of the object to be processed 100 can be further enhanced.

本実施形態では、被処理物100の外表面は、図9における線L2(たとえば、L21,L22,L23)で示される経過を辿ることで、カーボンポテンシャルが増加し、概ね、熱処理炉5内の雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpに収束していく。なお、線L21は、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpが、上述した範囲の下限(Cp=0.6%)にある場合を示している。また、線L22は、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpが共析点におけるカーボンポテンシャル(Cp=0.77%)に等しい場合を示している。また、線L23は、雰囲気ガス中のカーボンポテンシャルCpが、上述した範囲の上限(Cp=1.0%)にある場合を示している。 In the present embodiment, the outer surface of the object to be treated 100 has an increased carbon potential by following the process shown by the line L2 (for example, L21, L22, L23) in FIG. 9, and is generally in the heat treatment furnace 5. It converges on the carbon potential Cp of the atmospheric gas. The line L21 shows the case where the carbon potential Cp of the atmospheric gas is within the lower limit (Cp = 0.6%) of the above-mentioned range. Further, the line L22 shows the case where the carbon potential Cp of the atmospheric gas is equal to the carbon potential (Cp = 0.77%) at the eutectoid point. Further, the line L23 shows the case where the carbon potential Cp in the atmospheric gas is within the upper limit (Cp = 1.0%) of the above-mentioned range.

被処理物100の外表面は、熱処理炉5内の雰囲気ガスの温度上昇とともに、雰囲気ガス中の炭素と反応する。これにより、被処理物100の外表面のカーボンポテンシャルが上昇する。特に、被処理物100の外表面は、A1変態点に到達するまでの間、温度上昇と略比例するようにして、カーボンポテンシャルが上昇する。そして、被処理物100の外表面の温度がA1変態点に近くなると、被処理物100の外表面のカーボンポテンシャルは、被処理物100の外表面の温度上昇とともに僅かながら増えつつも略一定となる。そして、被処理物100の内部に比べて、被処理物100の外表面は、オーステナイト状態に変態するまでの温度が低くなっている。 The outer surface of the object to be treated 100 reacts with carbon in the atmospheric gas as the temperature of the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5 rises. As a result, the carbon potential on the outer surface of the object to be treated 100 increases. In particular, the carbon potential of the outer surface of the object to be treated 100 increases in a manner substantially proportional to the temperature increase until it reaches the A1 transformation point. Then, when the temperature of the outer surface of the object to be treated 100 approaches the A1 transformation point, the carbon potential of the outer surface of the object to be treated 100 becomes substantially constant, albeit slightly increasing as the temperature of the outer surface of the object to be treated rises. Become. The temperature of the outer surface of the object to be treated 100 is lower than that of the inside of the object to be treated 100 until it is transformed into an austenite state.

たとえば、熱処理炉5内の雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpが上記の下限に設定されている場合、線L21に示すように、被処理物100の外表面は、A1変態点に到達すると、フェライト+セメンタイト状態から、フェライト+オーステナイト状態に変態する。そして、被処理物100の外表面がA1変態点からA3変態点へ到達するまでの温度差Δt21は、被処理物100の内部がA1変態点からA3変態点へ到達するまでの温度差Δt1よりも小さい。このため、被処理物100の外表面においては、A1変態点からA3変態点に到達するまでの間における、変態応力をより小さくできる。その結果、被処理物100の外表面の熱歪みをより小さくできる。 For example, when the carbon potential Cp of the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5 is set to the above lower limit, as shown by line L21, when the outer surface of the object to be treated 100 reaches the A1 transformation point, ferrite + cementite It transforms from the state to the ferrite + austenite state. The temperature difference Δt21 from the A1 transformation point to the A3 transformation point on the outer surface of the object 100 to be processed is the temperature difference Δt1 from the A1 transformation point to the A3 transformation point inside the object 100 to be processed. Is also small. Therefore, on the outer surface of the object to be treated 100, the transformation stress between the A1 transformation point and the A3 transformation point can be made smaller. As a result, the thermal strain on the outer surface of the object to be treated 100 can be made smaller.

一方、たとえば、熱処理炉5内の雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpが、共析点におけるカーボンポテンシャルである0.77%に設定されている場合、L22に示すように、被処理物100の外表面は、A1変態点に到達すると、フェライト+セメンタイト状態から、実質的に即時にオーステナイト状態に変態する。この場合、被処理物100の外表面がA1変態点からA3変態点へ到達するまでの温度差は、略ゼロとなる。このため、被処理物100の外表面においては、A1変態点からA3変態点に到達するまでの間における、変態応力をより小さくできる。その結果、被処理物100の外表面の熱歪みをより小さくできる。 On the other hand, for example, when the carbon potential Cp of the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5 is set to 0.77%, which is the carbon potential at the eutectoid point, the outer surface of the object to be treated 100 is as shown in L22. When the A1 transformation point is reached, the ferrite + cementite state is transformed into the austenite state substantially immediately. In this case, the temperature difference from the A1 transformation point to the A3 transformation point on the outer surface of the object 100 to be treated is substantially zero. Therefore, on the outer surface of the object to be treated 100, the transformation stress between the A1 transformation point and the A3 transformation point can be made smaller. As a result, the thermal strain on the outer surface of the object to be treated 100 can be made smaller.

また、たとえば、熱処理炉5内の雰囲気ガスのカーボンポテンシャルCpが上記の上限に設定されている場合、線L23に示すように、被処理物100の外表面は、A1変態点に到達すると、フェライト+セメンタイト状態から、オーステナイト+セメンタイト状態に変態する。そして、被処理物100の外表面がA1変態点からAcm変態点へ到達するまでの温度差Δt23は、被処理物100の内部がA1変態点からA3変態点へ到達するまでの温度差Δt1よりも小さい。このため、被処理物100の外表面においては、A1変態点からAcm変態点に到達するまでの間における、変態応力をより小さくできる。その結果、被処理物100の外表面の熱歪みをより小さくできる。このように、線L21,L22,L23の何れかの経過をたどっても、被処理物100の外表面の歪みをより小さくできる。 Further, for example, when the carbon potential Cp of the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5 is set to the above upper limit, as shown by line L23, when the outer surface of the object to be treated 100 reaches the A1 transformation point, ferrite is formed. It transforms from the + cementite state to the austenite + cementite state. The temperature difference Δt23 from the A1 transformation point to the Acm transformation point on the outer surface of the object 100 to be processed is the temperature difference Δt1 from the A1 transformation point to the A3 transformation point inside the object 100 to be processed. Is also small. Therefore, on the outer surface of the object to be treated 100, the transformation stress from the A1 transformation point to the arrival at the Acm transformation point can be made smaller. As a result, the thermal strain on the outer surface of the object to be treated 100 can be made smaller. In this way, even if any of the lines L21, L22, and L23 is followed, the distortion of the outer surface of the object to be processed 100 can be made smaller.

以上のように、被処理物100の全体が、加熱ステップ(ステップS2)において、A1変態点を超えて、さらに、A3変態点まで加熱される。なお、制御部4は、所定期間、熱処理炉5内の雰囲気ガスの温度を、A3変態点と同じ温度に維持する制御を行う(タイミングT2〜T3)。これにより、被処理物100の全体の温度が、A3変態点となる。その後、制御部4は、熱処理炉5内の雰囲気ガス温度を、熱処理時の最大温度tmaxまでさらに上昇させるように、ヒータユニット6による加熱動作を行わせる(タイミングT3〜T4)。 As described above, in the heating step (step S2), the entire object 100 to be processed is heated beyond the A1 transformation point and further to the A3 transformation point. The control unit 4 controls to maintain the temperature of the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5 at the same temperature as the A3 transformation point for a predetermined period (timing T2 to T3). As a result, the overall temperature of the object to be processed 100 becomes the A3 transformation point. After that, the control unit 4 causes the heater unit 6 to perform a heating operation so as to further raise the atmospheric gas temperature in the heat treatment furnace 5 to the maximum temperature tmax at the time of heat treatment (timing T3 to T4).

なお、最大温度tmaxは、本実施形態では、被処理物100に浸炭処理を行わせるために設定される温度である。この最大温度tmaxは、被処理物100に拡散処理など他の熱処理を施す際には、拡散処理など、目的とする熱処理に必要な温度に設定される。最大温度tmaxは、たとえば、800℃〜960℃程度に設定される。また、制御部4は、被処理物100の内部をA3変態点から最大温度tmaxまで加熱する際の昇温速度を、被処理物100の内部をA1変態点からA3変態点まで加熱する際の昇温速度よりも、大きく設定する。 In the present embodiment, the maximum temperature tmax is a temperature set for causing the object 100 to be carburized. This maximum temperature tmax is set to a temperature required for the target heat treatment such as diffusion treatment when the object 100 to be treated is subjected to other heat treatment such as diffusion treatment. The maximum temperature tmax is set to, for example, about 800 ° C. to 960 ° C. Further, the control unit 4 sets the heating rate when heating the inside of the object to be processed 100 from the A3 transformation point to the maximum temperature tmax, and when heating the inside of the object to be processed 100 from the A1 transformation point to the A3 transformation point. Set higher than the temperature rise rate.

制御部4は、所定期間、熱処理炉5内の雰囲気ガスの温度を最大温度tmaxに維持することで、被処理物100に熱処理を施す。その後、制御部4は、ヒータユニット6による加熱動作を停止させるなどして、被処理物100の温度を低下させる(ステップS3)。その後、被処理物100は、熱処理炉5から搬出されるなどした後に、焼入処理など、他の処理を施される。上述したように、ヒータユニット6のチューブ16は、耐久性などの観点から、熱処理炉5の天壁5aに対して垂直に配置されている。 The control unit 4 heat-treats the object to be treated 100 by maintaining the temperature of the atmospheric gas in the heat treatment furnace 5 at the maximum temperature tmax for a predetermined period. After that, the control unit 4 lowers the temperature of the object to be processed 100 by stopping the heating operation by the heater unit 6 (step S3). After that, the object to be processed 100 is carried out from the heat treatment furnace 5 and then subjected to other treatments such as quenching treatment. As described above, the tube 16 of the heater unit 6 is arranged perpendicular to the top wall 5a of the heat treatment furnace 5 from the viewpoint of durability and the like.

なお、従来は、熱処理歪みの観点から、1つの被処理物内の温度分布に配慮して、被処理物を起立した姿勢で且つ被処理物を下から支えた状態で配置することがなく、被処理物を寝かせた姿勢にしていた。また、従来は、リング状の被処理物の内周面を受けるように構成されたバーを用いて当該被処理物を熱処理炉内に吊下げた状態にして、被処理物に熱処理を施すこともあった。 Conventionally, from the viewpoint of heat treatment strain, in consideration of the temperature distribution in one object to be processed, the object to be processed is not arranged in an upright posture and the object to be processed is supported from below. The object to be treated was laid down. Further, conventionally, the object to be processed is subjected to heat treatment by suspending the object to be processed in a heat treatment furnace using a bar configured to receive the inner peripheral surface of the ring-shaped object to be processed. There was also.

これに対して、本実施形態では、円形状の被処理物100のそれぞれにおいて、被処理物100の周方向における温度差が生じることを抑制するために、軸方向D1と主輻射方向D2とのなす劣角θ1が45°以下に設定されている。加えて、本実施形態では、被処理物100の外周面100aのうち下向きの箇所を支持するように構成されているとともに、第1支持部31と第2支持部32との角度間隔θ2が20°〜60°の範囲内に設定されている。これにより、ホルダー2は、被処理物100に引張応力が生じ難い姿勢で当該被処理物100を支持することができる。これにより、被処理物100に生じる熱歪みを格段に小さくできる。 On the other hand, in the present embodiment, in order to suppress the occurrence of a temperature difference in the circumferential direction of the object to be processed 100 in each of the circular objects to be processed 100, the axial direction D1 and the main radiation direction D2 are used. The inferior angle θ1 is set to 45 ° or less. In addition, in the present embodiment, it is configured to support a downward portion of the outer peripheral surface 100a of the object to be processed 100, and the angle distance θ2 between the first support portion 31 and the second support portion 32 is 20. It is set within the range of ° to 60 °. As a result, the holder 2 can support the object to be processed 100 in a posture in which tensile stress is unlikely to occur in the object to be processed 100. As a result, the thermal strain generated in the object to be processed 100 can be remarkably reduced.

さらに、本実施形態では、Fe−C合金の平衡状態図における共析点でのカーボンポテンシャルを基準として雰囲気ガスの供給制御が行われる。これにより、オーステナイト変態する際における被処理物100の熱歪みがより小さくなる。さらに、被処理物100の昇温速度を前述した値に設定することで、被処理物100がオーステナイト変態する際における被処理物100内での温度差をより小さくできる。これにより、被処理物100の熱歪みがより小さくなる。その結果、被処理物100の熱歪みを抑制しつつ、短時間で大量の被処理物100を熱処理装置1によって、熱処理することができる。 Further, in the present embodiment, the supply control of the atmospheric gas is performed with reference to the carbon potential at the eutectoid point in the equilibrium phase diagram of the Fe—C alloy. As a result, the thermal strain of the object to be treated 100 during the austenite transformation becomes smaller. Further, by setting the temperature rising rate of the object to be processed 100 to the above-mentioned value, the temperature difference in the object to be processed 100 when the object to be processed 100 undergoes austenite transformation can be made smaller. As a result, the thermal strain of the object to be processed 100 becomes smaller. As a result, a large amount of the object to be treated 100 can be heat-treated by the heat treatment apparatus 1 in a short time while suppressing the thermal strain of the object to be processed 100.

以上説明したように、本実施形態によると、各被処理物100の軸方向D1とヒータユニット6の主輻射方向D2とのなす劣角θ1が45°以下(ゼロを含む)となるように被処理物100が配置されている。この構成によると、ヒータユニット6からの熱は、被処理物100の各部に、より均等に伝わる。これにより、ヒータユニット6による被処理物100の加熱時において、被処理物100内の温度差をより小さくできる。より具体的には、被処理物100の周方向における当該被処理物100の温度差をより小さくできる。特に、軸方向D1と主輻射方向D2とが一致する場合、すなわち、劣角θ1がゼロの場合、被処理物100の周方向における当該被処理物100内の温度差を格段に小さくできる。その結果、被処理物100内で応力の不均衡が生じることを抑制できる。特に、1つの被処理物100内において、各部がオーステナイト変態するタイミングをより等しくできる。さらに、被処理物100内で応力の不均衡が生じることを抑制できる結果、より短時間に被処理物100を加熱処理することができる。これにより、円形状に形成された金属製の被処理物100に関して、熱処理に起因する歪みをより小さくでき、且つ、被処理物100の熱処理時間をより短くできる。より具体的には、被処理物100が楕円状に歪む楕円歪みを、より小さくできる。また、被処理物100をA1変態点以上に加熱する場合において、被処理物100内の各部の温度がA1変態点を通過するタイミングをより均一にできる。これにより、被処理物100に変態応力が生じることを抑制できる。 As described above, according to the present embodiment, the inferior angle θ1 formed by the axial direction D1 of each object to be processed 100 and the main radiation direction D2 of the heater unit 6 is 45 ° or less (including zero). The processed object 100 is arranged. According to this configuration, the heat from the heater unit 6 is more evenly transferred to each part of the object to be processed 100. As a result, when the object to be processed 100 is heated by the heater unit 6, the temperature difference in the object to be processed 100 can be made smaller. More specifically, the temperature difference of the object to be processed 100 in the circumferential direction of the object to be processed 100 can be made smaller. In particular, when the axial direction D1 and the main radiation direction D2 coincide with each other, that is, when the inferior angle θ1 is zero, the temperature difference in the object to be processed 100 in the circumferential direction of the object to be processed 100 can be remarkably reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of stress imbalance in the object to be processed 100. In particular, the timing of austenite transformation of each part in one object 100 can be made more equal. Further, as a result of suppressing the occurrence of stress imbalance in the object to be processed 100, the object to be processed 100 can be heat-treated in a shorter time. As a result, with respect to the metal object 100 formed in a circular shape, the strain caused by the heat treatment can be made smaller, and the heat treatment time of the object 100 to be processed can be shortened. More specifically, the elliptical distortion in which the object to be processed 100 is distorted in an elliptical shape can be made smaller. Further, when the object to be processed 100 is heated to the A1 transformation point or higher, the timing at which the temperature of each part in the object to be processed 100 passes through the A1 transformation point can be made more uniform. As a result, it is possible to suppress the generation of transformation stress in the object to be processed 100.

また、本実施形態によると、被処理物100が熱処理炉5内に配置される際(ステップS1)において、複数の被処理物100が、主輻射方向D2に沿って配列される。この構成によると、複数の被処理物100を、熱歪みを小さくしつつ、一括して熱処理することができる。 Further, according to the present embodiment, when the object to be processed 100 is arranged in the heat treatment furnace 5 (step S1), the plurality of objects to be processed 100 are arranged along the main radiation direction D2. According to this configuration, a plurality of objects 100 to be treated can be collectively heat-treated while reducing thermal strain.

また、本実施形態によると、各被処理物100は、起立した姿勢で配置されており、各被処理物100の軸方向D1が水平方向に沿っている。この構成によると、被処理物100に引張応力が生じることを抑制できる。これにより、被処理物100の応力に起因する熱歪みを、格段に小さくすることができる。 Further, according to the present embodiment, each object to be processed 100 is arranged in an upright posture, and the axial direction D1 of each object to be processed 100 is along the horizontal direction. According to this configuration, it is possible to suppress the occurrence of tensile stress in the object to be processed 100. As a result, the thermal strain caused by the stress of the object to be processed 100 can be remarkably reduced.

また、本実施形態によると、被処理物100が熱処理炉5内に配置される際(ステップS1)、ホルダー2は、被処理物100の外周面を下方から支持する。この構成によると、被処理物100に引張応力が生じることを抑制できる。これにより、被処理物100の応力に起因する熱歪みを、格段に小さくすることができる。 Further, according to the present embodiment, when the object to be processed 100 is arranged in the heat treatment furnace 5 (step S1), the holder 2 supports the outer peripheral surface of the object to be processed 100 from below. According to this configuration, it is possible to suppress the occurrence of tensile stress in the object to be processed 100. As a result, the thermal strain caused by the stress of the object to be processed 100 can be remarkably reduced.

また、本実施形態によると、ホルダー2の各支持部31,32は、被処理物100を線接触または点接触した状態で支持する。この構成によると、ホルダー2は、被処理物100の熱処理時における当該被処理物100の膨張および収縮を妨げることを抑制された状態で、被処理物100を支持することができる。その結果、熱処理に起因する被処理物100の歪みをより低減できる。 Further, according to the present embodiment, the support portions 31 and 32 of the holder 2 support the object to be processed 100 in a state of line contact or point contact. According to this configuration, the holder 2 can support the object to be processed 100 in a state where it is suppressed from hindering the expansion and contraction of the object to be processed 100 during the heat treatment of the object to be processed 100. As a result, the strain of the object to be treated 100 due to the heat treatment can be further reduced.

また、本実施形態によると、被処理物100の中心軸線B3回りの第1支持部31と第2支持部32との角度間隔θ2は、20°〜60°の範囲に設定されている。この構成によると、第1支持部31と第2支持部32との角度間隔θ2を20°以上とすることで、これらの支持部31,32に支持されている被処理物100の各部に作用する応力をより均等にできる。よって、被処理物100の熱歪みをより小さくできる。また、第1支持部31と第2支持部32との角度間隔θ2を60°以下とすることで、被処理物100が熱処理によって熱膨張したときに、膨張によって2箇所の支持部31,32間で被処理物100が挟まれた状態となることを抑制できる。これにより、被処理物100が2つの支持部31,32に食い込むように変形することを抑制できる。 Further, according to the present embodiment, the angular distance θ2 between the first support portion 31 and the second support portion 32 around the central axis B3 of the object to be processed 100 is set in the range of 20 ° to 60 °. According to this configuration, by setting the angular distance θ2 between the first support portion 31 and the second support portion 32 to 20 ° or more, it acts on each part of the object to be processed 100 supported by these support portions 31 and 32. The stress to be applied can be made more even. Therefore, the thermal strain of the object to be processed 100 can be made smaller. Further, by setting the angle distance θ2 between the first support portion 31 and the second support portion 32 to 60 ° or less, when the object to be treated 100 is thermally expanded by heat treatment, the support portions 31, 32 at two locations are expanded due to the expansion. It is possible to prevent the object to be treated 100 from being sandwiched between them. As a result, it is possible to prevent the object to be processed 100 from being deformed so as to bite into the two support portions 31 and 32.

また、本実施形態によると、各被処理物100が加熱される際(ステップS2)において、被処理物100は、0.6%〜1.0%の範囲のカーボンポテンシャルに設定された雰囲気ガス中で加熱される。この構成によると、被処理物100の加熱時において、被処理物100の表面の各部がフェライト+セメンタイトである領域からオーステナイトである領域に移行するのに必要な時間をより短くできる。その結果、被処理物100を、より均一にオーステナイト変態させることができる。 Further, according to the present embodiment, when each object to be processed 100 is heated (step S2), the object to be processed 100 is an atmospheric gas set to a carbon potential in the range of 0.6% to 1.0%. Heated inside. According to this configuration, when the object to be treated 100 is heated, the time required for each part of the surface of the object to be treated 100 to move from the region of ferrite + cementite to the region of austenite can be shortened. As a result, the object to be treated 100 can be transformed into austenite more uniformly.

また、本実施形態によると、ヒータユニット6は、被処理物100を加熱するとき(ステップS2)において、少なくとも、A1変態点とA3変態点との間で被処理物100を加熱する。この構成によると、被処理物100の各部は、より均等にオーステナイト変態できる。 Further, according to the present embodiment, when heating the object to be processed 100 (step S2), the heater unit 6 heats the object to be processed 100 at least between the A1 transformation point and the A3 transformation point. According to this configuration, each part of the object to be treated 100 can be transformed into austenite more evenly.

また、本実施形態によると、各被処理物100が加熱される際(ステップS2)において、被処理物100は、0.5℃/min〜10℃/minの範囲の温度上昇速度でA1変態点からA3変態点まで加熱される。この構成によると、被処理物100の昇温速度が上記の下限値以上であることにより、被処理物100をA1変態点からA3変態点まで変態させるのに必要な時間を、より短くできる。また、被処理物100の昇温速度が上記の上限値以下であることにより、被処理物100をA1変態点からA3変態点まで変態させる際に、被処理物100の外表面から当該被処理物100の内部まで熱が伝わる際における、被処理物100の外表面と内部との温度差を十分に小さくできる。これにより、被処理物100の内部における変態応力を、より小さくできる。よって、被処理物100の熱歪みをより小さくできる。換言すれば、被処理物100の各部がオーステナイト変態するときにおいて、変態のタイミングのむら(すなわち、変態のタイミングの不均一さ)をより小さくできる。 Further, according to the present embodiment, when each object to be processed 100 is heated (step S2), the object to be processed 100 undergoes A1 transformation at a temperature rise rate in the range of 0.5 ° C./min to 10 ° C./min. It is heated from the point to the A3 transformation point. According to this configuration, when the heating rate of the object to be processed 100 is equal to or higher than the above lower limit value, the time required to transform the object to be processed 100 from the A1 transformation point to the A3 transformation point can be further shortened. Further, when the temperature rise rate of the object to be processed 100 is equal to or less than the above upper limit value, when the object to be processed 100 is transformed from the A1 transformation point to the A3 transformation point, the object to be processed is treated from the outer surface of the object 100 to be processed. When heat is transferred to the inside of the object 100, the temperature difference between the outer surface and the inside of the object 100 to be processed can be sufficiently reduced. As a result, the transformation stress inside the object to be processed 100 can be made smaller. Therefore, the thermal strain of the object to be processed 100 can be made smaller. In other words, when each part of the object to be treated 100 undergoes austenite transformation, the unevenness of the transformation timing (that is, the non-uniformity of the transformation timing) can be made smaller.

また、本実施形態によると、被処理物100は、リング状に形成されている。この構成によると、リング状の被処理物100において、各部の温度変化の度合いをより均等にできる。その結果、楕円歪みなどの熱歪みの小さい金属部品を形成することができる。 Further, according to the present embodiment, the object to be processed 100 is formed in a ring shape. According to this configuration, in the ring-shaped object 100 to be processed, the degree of temperature change of each part can be made more uniform. As a result, it is possible to form a metal component having a small thermal strain such as an elliptical strain.

さらに、被処理物100が、軸受のレースまたはギヤである場合、寸法精度の高い軸受またはギヤを製造することができる。 Further, when the object to be processed 100 is a race or gear of a bearing, a bearing or gear having high dimensional accuracy can be manufactured.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以下では、上述した実施形態と異なる点について主に説明し、上述した実施形態と同様の構成には、図に同様の符号を付して説明を省略する場合がある。
<Second Embodiment>
Next, the second embodiment of the present invention will be described. In the following, the points different from the above-described embodiment will be mainly described, and the same components as those in the above-described embodiment may be designated by the same reference numerals and the description thereof may be omitted.

図10は、本発明の第2実施形態に係る熱処理装置1に備えられるホルダー2Aおよびヒータユニット6の模式的な平面図である。図11は、ホルダー2Aおよび当該ホルダー2Aに保持された被処理物100を示す、主要部の模式的な側面図である。図12は、ホルダー2Aおよび当該ホルダー2Aに保持された被処理物100を示す、主要部の模式的な正面図である。図13は、本発明の第2実施形態に係る熱処理装置1に備えられるホルダー2Aおよび当該ホルダー2Aに保持された被処理物100を示す、主要部の模式的な平面図である。なお、図11および図13において、後述する第2リンク列42の被処理物100には、当該被処理物100を見易くするためにクロスハッチングを付している。 FIG. 10 is a schematic plan view of a holder 2A and a heater unit 6 provided in the heat treatment apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a schematic side view of a main part showing the holder 2A and the object to be processed 100 held in the holder 2A. FIG. 12 is a schematic front view of a main part showing the holder 2A and the object to be processed 100 held in the holder 2A. FIG. 13 is a schematic plan view of a main part showing a holder 2A provided in the heat treatment apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention and an object to be processed 100 held in the holder 2A. In addition, in FIGS. 11 and 13, the object to be processed 100 of the second link row 42, which will be described later, is cross-hatched in order to make the object 100 to be processed easy to see.

図10〜図13を参照して、本実施形態のホルダー2Aは、熱処理が施される円形状の複数の被処理物100の保持に適しており、特に、リング状の被処理物100の保持に適している。ホルダー2Aは、各被処理物100について、内周部への雰囲気ガスの供給態様と外周部への雰囲気ガスとの供給態様とに差がでることを抑制するための構成を有している。また、本実施形態のホルダー2Aは、一度に保持可能な被処理物100の数を可及的に大きくするための構成を有している。被処理物100は、ホルダー2Aと後述する態様で配置され(ステップS1)、その後加熱処理(ステップS2)および冷却処理(ステップS3)を施される。以下、ホルダー2Aについて、より具体的に説明する。 With reference to FIGS. 10 to 13, the holder 2A of the present embodiment is suitable for holding a plurality of circular objects to be processed 100 to be heat-treated, and in particular, holding a ring-shaped object to be processed 100. Suitable for. The holder 2A has a configuration for suppressing a difference between the supply mode of the atmospheric gas to the inner peripheral portion and the supply mode of the atmospheric gas to the outer peripheral portion of each object 100 to be processed. Further, the holder 2A of the present embodiment has a configuration for increasing the number of objects to be processed 100 that can be held at one time as much as possible. The object 100 to be processed is arranged with the holder 2A in the manner described later (step S1), and then subjected to a heat treatment (step S2) and a cooling treatment (step S3). Hereinafter, the holder 2A will be described more specifically.

ホルダー2Aの受け部26Aは、第1並び方向E1に沿って延びており、複数の被処理物100を受けるように構成されている。前述したように、第1並び方向E1は、受け部26Aに保持された被処理物100の軸方向D1に沿っている。また、受け部26Aは、被処理物100を、被処理物100の開口部100cが横向きとなるように立てられた状態で且つ開口部100cが第1並び方向E1側を向くようにして複数並べるように構成されている。また、受け部材26Aは、第1並び方向E1に隣接する2つの被処理物100を、第1並び方向E1と直交する第2並び方向E2に互いにずらして配置するように構成されている。 The receiving portion 26A of the holder 2A extends along the first alignment direction E1 and is configured to receive a plurality of objects 100 to be processed. As described above, the first alignment direction E1 is along the axial direction D1 of the object to be processed 100 held by the receiving portion 26A. Further, the receiving portion 26A arranges a plurality of objects 100 to be processed so that the openings 100c of the objects 100 to be processed are erected sideways and the openings 100c face the first alignment direction E1 side. It is configured as follows. Further, the receiving member 26A is configured so that two objects 100 to be processed adjacent to the first alignment direction E1 are arranged so as to be offset from each other in the second alignment direction E2 orthogonal to the first alignment direction E1.

より具体的には、受け部26Aの各支持部材27Aは、第1並び方向E1に沿って延び、且つ、被処理物100の外周面のうち、下向きとなる面を含む下部を支持するように配置されている。本実施形態においても、支持部材27Aの第1支持部31Aおよび第2支持部32Aは、線状に形成されており、被処理物100と支持部材27Aとが線接触している。なお、被処理物100と支持部材27Aとは、接触面積が少ないことが好ましく、また、点接触でもよいし、線接触でもよいし、面接触でもよい。 More specifically, each support member 27A of the receiving portion 26A extends along the first alignment direction E1 and supports the lower portion of the outer peripheral surface of the object to be processed 100 including the downward surface. Have been placed. Also in this embodiment, the first support portion 31A and the second support portion 32A of the support member 27A are formed in a linear shape, and the object to be processed 100 and the support member 27A are in line contact with each other. The contact area between the object to be treated 100 and the support member 27A is preferably small, and may be point contact, line contact, or surface contact.

各支持部材27Aの両端部は、ホルダー2Aの底枠部21Aの上部に受けられている。また、第2並び方向E2に沿って延び底枠部21Aに固定された補強梁35が、設けられている。補強梁35は、第1並び方向E1のたとえば2箇所に配置されている。各補強梁35の両端部が、底枠部21Aに固定されている。そして、各支持部材27Aは、これらの補強梁35上に配置されている。 Both ends of each support member 27A are received by the upper portion of the bottom frame portion 21A of the holder 2A. Further, a reinforcing beam 35 extending along the second alignment direction E2 and fixed to the bottom frame portion 21A is provided. The reinforcing beams 35 are arranged at, for example, two locations in the first alignment direction E1. Both ends of each reinforcing beam 35 are fixed to the bottom frame portion 21A. Each support member 27A is arranged on these reinforcing beams 35.

支持部材27Aは、第2並び方向E2に所定のピッチP1で等ピッチに並んでいる。各支持部材27Aの対向面28は、第1並び方向E1に沿って真っ直ぐに延びている。そして、第2並び方向E2に隣接する一対の支持部材27A,27Aが、1つの被処理物100を支持するように構成されている。 The support members 27A are arranged at equal pitches at a predetermined pitch P1 in the second arrangement direction E2. The facing surface 28 of each support member 27A extends straight along the first alignment direction E1. A pair of support members 27A, 27A adjacent to the second alignment direction E2 are configured to support one object 100 to be processed.

本実施形態では、複数の支持部材27Aのうち、第2並び方向E2の両端に配置されている支持部材27Aは、1つのリング列41の被処理物100を支持している。一方、複数の支持部材27Aのうち、第2並び方向E2の両端以外に配置されている支持部材27Aは、2つのリング列41,42の被処理物100を支持している。なお、リング列41は、第2並び方向E2の位置を揃えられた状態で第1並び方向E1に並ばされた複数の被処理物100を含んでいる。同様に、リング列42は、第2並び方向E2の位置を揃えられた状態で第1並び方向E1に並ばされた複数の被処理物100を含んでいる。 In the present embodiment, among the plurality of support members 27A, the support members 27A arranged at both ends of the second alignment direction E2 support the object 100 to be processed in one ring row 41. On the other hand, of the plurality of support members 27A, the support members 27A arranged at other than both ends in the second alignment direction E2 support the objects 100 to be processed in the two ring rows 41 and 42. The ring row 41 includes a plurality of objects 100 to be arranged in the first arrangement direction E1 with the positions of the second arrangement direction E2 aligned. Similarly, the ring row 42 includes a plurality of objects 100 to be arranged in the first arrangement direction E1 with the positions of the second arrangement direction E2 aligned.

本実施形態では、多数のリング列41および多数のリング列42が形成されている。リング列41,42は、それぞれ、第1並び方向E1に沿って並ぶ複数の被処理物100を含んでいる。第2並び方向E2に沿ってリング列41とリング列42とが交互に形成されている。そして、第2並び方向E2の両端のリング列41以外のリング列41,42は、第2並び方向E2に隣接するリング列41またはリング列42と1つの支持部材27Aを共用している。このため、複数の支持部材27Aのうち、第2並び方向E2の両端以外に配置されている支持部材27Aの対向面28は、2箇所で2つの被処理物100に接触している。この対向面28は、一のリング列41またはリング列42の被処理物100と第1支持部31Aで接触しているとともに、別のリング列41またはリング列42の被処理物100と第2支持部32Aで接触している。なお、各支持部材27Aは、1つのリング列41または1つのリング列42のみにおける被処理物100を支持するように構成されていてもよい。 In this embodiment, a large number of ring rows 41 and a large number of ring rows 42 are formed. Each of the ring rows 41 and 42 contains a plurality of objects 100 to be processed, which are arranged along the first arrangement direction E1. Ring rows 41 and ring rows 42 are alternately formed along the second alignment direction E2. The ring rows 41 and 42 other than the ring rows 41 at both ends of the second alignment direction E2 share one support member 27A with the ring row 41 or the ring row 42 adjacent to the second alignment direction E2. Therefore, of the plurality of support members 27A, the facing surfaces 28 of the support members 27A arranged at other than both ends in the second alignment direction E2 are in contact with the two objects to be processed 100 at two points. The facing surface 28 is in contact with the object 100 of one ring row 41 or the ring row 42 at the first support portion 31A, and is in contact with the object 100 of another ring row 41 or the ring row 42 and the second object 100. They are in contact with the support portion 32A. Each support member 27A may be configured to support the object 100 to be processed in only one ring row 41 or one ring row 42.

本実施形態では、第2並び方向E2に隣接するリング列として、第1リング列41と第2リング列42とが形成されている。第2並び方向E2に隣接する第2リング列42の各被処理物100、および、第1リング列41の各被処理物100は、第2並び方向E2における位置をずらされた状態で第1並び方向E1に沿って並んでいる。本実施形態では、第1並び方向E1に沿って進むと、第1リング列41の1つの被処理物100と、第2リング列42の1つの被処理物100とが交互に並んでいる。このような構成により、第1リング列41の1つの被処理物100と、第2リング列42の1つの被処理物100とがジグザグ状に配置されている。 In the present embodiment, the first ring row 41 and the second ring row 42 are formed as the ring rows adjacent to the second alignment direction E2. Each object 100 in the second ring row 42 adjacent to the second alignment direction E2 and each object 100 in the first ring row 41 are first in a state of being displaced in the second alignment direction E2. They are lined up along the line-up direction E1. In the present embodiment, when proceeding along the first alignment direction E1, one object to be processed 100 in the first ring row 41 and one object to be processed 100 in the second ring row 42 are alternately arranged. With such a configuration, one object to be processed 100 in the first ring row 41 and one object to be processed 100 in the second ring row 42 are arranged in a zigzag shape.

また、第1並び方向E1に隣接する2つの被処理物100は、互いに対向する端面100d同士が接触するように配置されている。すなわち、第1リング列41の被処理物100の一端面100dは、第2リング列42の対応する被処理物100の対応する一端面100dに接触している。よって、第1リング列41のうち、第1並び方向E1の中間部に配置されている被処理物100の一対の端面100d,100dは、第2リング列42の2つの被処理物100の対応する一端面100dに挟まれている。同様に、第2リング列42のうち、第1並び方向E1の中間部に配置されている被処理物100の一対の端面100d、100dは、第1リング列41の2つの被処理物100の対応する一端面100dに挟まれている。 Further, the two objects to be processed 100 adjacent to the first alignment direction E1 are arranged so that the end faces 100d facing each other come into contact with each other. That is, the one end surface 100d of the object to be processed 100 in the first ring row 41 is in contact with the corresponding one end surface 100d of the corresponding object 100 to be processed in the second ring row 42. Therefore, in the first ring row 41, the pair of end faces 100d and 100d of the object to be processed 100 arranged in the intermediate portion of the first alignment direction E1 correspond to the two objects 100 to be processed in the second ring row 42. It is sandwiched between one end surface 100d. Similarly, in the second ring row 42, the pair of end faces 100d and 100d of the object to be processed 100 arranged in the intermediate portion of the first alignment direction E1 are the two objects to be processed 100 of the first ring row 41. It is sandwiched between the corresponding one end surfaces 100d.

本実施形態では、第1リング列41と第2リング列42とが、第2並び方向E2に交互に配置されている。すなわち、第2並び方向E2に沿って、第1リング列41、第2リング列42、第1リング列41、第2リング列42、…、の順に配置されている。このように、本実施形態では、2種類のリング列41,42によって、多数のリング列が形成されている。 In the present embodiment, the first ring row 41 and the second ring row 42 are alternately arranged in the second alignment direction E2. That is, they are arranged in the order of the first ring row 41, the second ring row 42, the first ring row 41, the second ring row 42, ..., Along the second alignment direction E2. As described above, in the present embodiment, a large number of ring rows are formed by the two types of ring rows 41 and 42.

上記の構成により、第2並び方向E2において、1つのリング列をあけて、同一のリング列(第1リング列41または第2リング列42)が配置されている。 According to the above configuration, the same ring row (first ring row 41 or second ring row 42) is arranged with one ring row open in the second arrangement direction E2.

図12に示されているように、リング列41またはリング列42を第1並び方向E1から見たとき、当該リング列の各被処理物100は、隣接するリング列42またはリング列41の被処理物100とは、第2並び方向E2に関して、被処理物100の外径DR1の半分以下の長さの領域が重なって配置されている。たとえば、第2並び方向E2に並ぶ3つのリング列41a,42a,41bについて説明する。これら3つのリング列41a,42a,41bのうち、真ん中のリング列42aの被処理物100は、一方のリング列41aの被処理物100の中心軸線B3を通り鉛直に延びる第1仮想平面PL1と、他方のリング列41bの被処理物100の中心軸線B3を通り鉛直に延びる第2仮想平面PL2と、で挟まれた空間内に配置される。 As shown in FIG. 12, when the ring row 41 or the ring row 42 is viewed from the first alignment direction E1, each object 100 of the ring row is covered with the adjacent ring row 42 or the ring row 41. With respect to the second alignment direction E2, the processed object 100 is arranged so that regions having a length of half or less of the outer diameter DR1 of the object to be processed 100 overlap. For example, three ring rows 41a, 42a, 41b arranged in the second arrangement direction E2 will be described. Of these three ring rows 41a, 42a, 41b, the object 100 to be processed in the middle ring row 42a is a first virtual plane PL1 extending vertically through the central axis B3 of the object 100 to be processed in one ring row 41a. , The other ring row 41b is arranged in the space sandwiched between the second virtual plane PL2 extending vertically through the central axis B3 of the object 100 to be processed.

被処理物100を上述した態様でホルダー2Aに並べることで、多数の被処理物100をホルダー2Aに載せることができる。たとえば、ホルダー2Aは、第1実施形態におけるホルダー2と同じ長さ、幅および高さを有している。一方で、ホルダー2Aに一度に載せることのできる被処理物100の数は、ホルダー2に一度に載せることのできる被処理物100の数の約125%にすることができる。 By arranging the objects to be processed 100 on the holder 2A in the above-described manner, a large number of objects 100 to be processed can be placed on the holder 2A. For example, the holder 2A has the same length, width, and height as the holder 2 in the first embodiment. On the other hand, the number of objects to be processed 100 that can be placed on the holder 2A at one time can be about 125% of the number of objects 100 to be processed that can be placed on the holder 2 at one time.

図10〜図13を参照して、ホルダー2Aの前枠部および後枠部としての縦枠部22A,23Aは、それぞれ、第2並び方向E2に所定のピッチで配置された複数の柱と、これらの柱の上端部を繋ぐ梁部とを有している。また、ホルダー2Aの一対の横枠部としての縦枠部24A,25Aは、それぞれ、第1並び方向E1に所定のピッチで配置された複数の柱と、これらの柱の上端部を繋ぐ梁部とを有している。縦枠部22A〜25Aは、このような構成により、メッシュ状に形成されている。 With reference to FIGS. 10 to 13, the front frame portion and the vertical frame portions 22A and 23A as the rear frame portion of the holder 2A are each a plurality of pillars arranged at a predetermined pitch in the second alignment direction E2. It has a beam portion that connects the upper ends of these columns. Further, the vertical frame portions 24A and 25A as a pair of horizontal frame portions of the holder 2A each have a plurality of pillars arranged at a predetermined pitch in the first alignment direction E1 and a beam portion connecting the upper ends of these pillars. And have. The vertical frame portions 22A to 25A are formed in a mesh shape with such a configuration.

また、ホルダー2Aの上部の四隅には、それぞれ、L字状のストッパ43が設けられている。各ストッパ43は、ホルダー2Aの4つの縦枠部22A,23A,24A,25Aの上端部から上方に突出している。そして、ホルダー2Aの上方に別のホルダー2Aが積まれたとき、4つのストッパ43は、上記別のホルダー2Aの底枠部21Aの四隅に向かい合う。これにより、上記別のホルダー2Aの位置がホルダー2Aの位置に対してずれることを抑制できる。 Further, L-shaped stoppers 43 are provided at the four upper corners of the holder 2A, respectively. Each stopper 43 projects upward from the upper ends of the four vertical frame portions 22A, 23A, 24A, and 25A of the holder 2A. Then, when another holder 2A is stacked above the holder 2A, the four stoppers 43 face the four corners of the bottom frame portion 21A of the other holder 2A. As a result, it is possible to prevent the position of the other holder 2A from being displaced with respect to the position of the holder 2A.

以上説明したように、本実施形態によると、リング部材としての被処理物100は、被処理物100の開口部100cが横向きとなるように立てられた状態で、且つ、開口部100cが第1並び方向E1側を向くようにして複数並べられている。また、第1並び方向E1に隣接する2つの被処理物100は、第2並び方向E2における位置が互いにずらされている。この構成によると、各被処理物100の内周面100bで囲まれた空間へ、流体をよりスムーズに通過させることができる。このため、たとえば、浸炭工程での浸炭ガス、焼入工程での油および窒素ガスなど、熱処理のための媒体(流体)を、被処理物100の内周部側の空間に、よりスムーズに供給することができる。さらに、各被処理物100において、内周部と外周部のそれぞれにおける、媒体の供給度合いのばらつきを抑制できる。その結果、各被処理物100の熱処理のばらつき度合いをより小さくできる。また、複数の被処理物100間における、熱処理のばらつき度合いをより小さくできる。よって、各被処理物100の表面硬さや内部硬さなどの熱処理品質をより均等にできる。また、第1並び方向E1における被処理物100の間隔を大きくすることで、熱処理のための媒体を被処理物100の内周部側へスムーズに供給する構成ではない。このため、被処理物100を熱処理する際に必要なスペースをより小さくできる。その結果、熱処理炉5内に配置されたホルダー2Aに、一度により多くの被処理物100を配置することができる。よって、一度により多くの被処理物100を熱処理することができる。以上の次第で、金属製の被処理物100を熱処理する際に、熱処理品質のばらつきを小さくでき、且つ、一度により多くの被処理物100を熱処理することができる。 As described above, according to the present embodiment, the object to be processed 100 as a ring member is in a state where the opening 100c of the object to be processed 100 is erected so as to be sideways, and the opening 100c is the first. A plurality of arrangements are arranged so as to face the E1 side. Further, the positions of the two objects 100 to be processed adjacent to the first alignment direction E1 are shifted from each other in the second alignment direction E2. According to this configuration, the fluid can be passed more smoothly into the space surrounded by the inner peripheral surface 100b of each object to be processed 100. Therefore, for example, a medium (fluid) for heat treatment, such as carburized gas in the carburizing step and oil and nitrogen gas in the quenching step, is more smoothly supplied to the space on the inner peripheral side of the object to be treated 100. can do. Further, in each object to be processed 100, it is possible to suppress variations in the degree of supply of the medium in each of the inner peripheral portion and the outer peripheral portion. As a result, the degree of variation in the heat treatment of each object to be treated 100 can be made smaller. In addition, the degree of variation in heat treatment among the plurality of objects to be treated 100 can be further reduced. Therefore, the heat treatment quality such as the surface hardness and the internal hardness of each object to be treated can be made more uniform. Further, by increasing the interval between the objects to be processed 100 in the first alignment direction E1, the medium for heat treatment is not smoothly supplied to the inner peripheral portion side of the object to be processed 100. Therefore, the space required for heat-treating the object to be treated 100 can be made smaller. As a result, more objects 100 to be processed can be arranged at one time in the holder 2A arranged in the heat treatment furnace 5. Therefore, more objects 100 to be treated can be heat-treated at one time. Based on the above, when the metal object to be treated 100 is heat-treated, the variation in heat treatment quality can be reduced, and more objects 100 to be processed can be heat-treated at one time.

また、本実施形態によると、第1並び方向E1および第2並び方向E2が何れも水平方向である。この構成によると、各被処理物100が全体として上下に占める空間をより狭くできる。よって、熱処理用の限られたスペースにおいて、一度により多くの被処理物100を配置することができる。 Further, according to the present embodiment, both the first alignment direction E1 and the second alignment direction E2 are horizontal directions. According to this configuration, the space occupied by each object to be processed 100 as a whole can be narrowed. Therefore, more objects 100 to be processed can be arranged at one time in the limited space for heat treatment.

また、本実施形態によると、第1並び方向E1に隣接する2つの被処理物100は、互いに対向する端面100d、100d同士が接触するように配置されている。この構成によると、各被処理物100が、被処理物100の位置を規定するスペーサとしての機能できる。たとえば、第1並び方向E1に並ぶ3つの被処理物100において、第1並び方向E1における1番目の被処理物100と3番目の被処理物100とは、2番目の被処理物100を挟むこととなる。このような構成により、2番目の被処理物100は、1番目の被処理物100と3番目の被処理物100との間隔を、当該2番目の被処理物100の厚みと同じに設定できる。これにより、多数の被処理物100を、第1並び方向E1に沿ってより均等に配列できる。また、複数の被処理物100を互いに接触させた状態で起立させることができるので、これらの被処理物100を自律して起立させることができる。よって、被処理物100が倒れないようにサポートするためのサポート部材を別途設ける必要が無い。これにより、被処理物100をより高い密度で配列できる。よって、限られたスペースにおいて、一度により多くの被処理物100を配置できる。 Further, according to the present embodiment, the two objects to be processed 100 adjacent to the first alignment direction E1 are arranged so that the end faces 100d and 100d facing each other are in contact with each other. According to this configuration, each object to be processed 100 can function as a spacer that defines the position of the object to be processed 100. For example, in the three objects to be processed 100 arranged in the first arrangement direction E1, the first object to be processed 100 and the third object to be processed 100 in the first arrangement direction E1 sandwich the second object to be processed 100. It will be. With such a configuration, the second object to be processed 100 can set the distance between the first object to be processed 100 and the third object to be processed 100 to be the same as the thickness of the second object to be processed 100. .. As a result, a large number of objects to be processed 100 can be arranged more evenly along the first alignment direction E1. Further, since a plurality of objects to be processed 100 can be erected in a state of being in contact with each other, these objects to be processed 100 can be erected autonomously. Therefore, it is not necessary to separately provide a support member for supporting the object to be processed 100 so that it does not fall over. As a result, the objects to be processed 100 can be arranged at a higher density. Therefore, more objects 100 to be processed can be arranged at one time in a limited space.

また、本実施形態によると、第1リング列41の被処理物100と第2リング列42の被処理物100とが第1並び方向E1に交互に配置されている。この構成によると、被処理物100をジグザグに配列することができる。これにより、被処理物100を配置するためのスペースが狭い場合でも、各被処理物100の内周部および外周部へ媒体をより均等に行き渡らせることができる。さらに、被処理物100をより効率よく配置できる。その結果、限られたスペースにおいて、一度により多くの被処理物100をより均等に熱処理できる。 Further, according to the present embodiment, the object to be processed 100 in the first ring row 41 and the object to be processed 100 in the second ring row 42 are alternately arranged in the first alignment direction E1. According to this configuration, the objects to be processed 100 can be arranged in a zigzag pattern. As a result, even when the space for arranging the object to be processed 100 is narrow, the medium can be more evenly distributed to the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of each object to be processed 100. Further, the object to be processed 100 can be arranged more efficiently. As a result, more objects 100 to be treated can be heat-treated more evenly at one time in a limited space.

また、本実施形態によると、各リング列41,42を第1並び方向E1から見たとき、各被処理物100は、隣接するリング列の被処理物100とは、第2並び方向E2に関して、被処理物100の外径の半分以下の長さの領域が重なって配置されている。この構成によると、第1並び方向E1から見たとき、一の被処理物100と、当該一の被処理物100とは第2並び方向E2の両側に隣接する2つの被処理物100の双方と、を重ね合わせることができる。これにより、被処理物100を配置するための限られたスペースにおいて、被処理物100をより効率よく配置できる。その結果、限られたスペースにおいて、一度により多くの被処理物100を熱処理できる。 Further, according to the present embodiment, when the ring rows 41 and 42 are viewed from the first alignment direction E1, each object 100 to be processed is different from the object 100 to be processed in the adjacent ring row with respect to the second alignment direction E2. , Regions having a length of less than half the outer diameter of the object to be processed 100 are arranged so as to overlap each other. According to this configuration, when viewed from the first alignment direction E1, the one object to be processed 100 and the one object to be processed 100 are both the two objects to be processed 100 adjacent to both sides of the second arrangement direction E2. And can be superimposed. As a result, the object to be processed 100 can be arranged more efficiently in the limited space for arranging the object to be processed 100. As a result, more objects 100 to be treated can be heat-treated at one time in a limited space.

また、本実施形態によると、ホルダー2Aの受け部26Aの支持部材27Aは、第2並び方向E2に所定のピッチP1で並ぶように配置されている。また、第2並び方向E2に隣接する一対の支持部材27A,27Aで被処理物100を支持するように構成されている。この構成によると、一対の支持部材27A,27Aで被処理物100を支える簡易な構成で、被処理物100を倒れずに安定して支持する構成を実現できる。また、被処理物100を吊下げる構成ではないので、被処理物100の熱処理時に被処理物100に引張応力が生じることを抑制できる。これにより、被処理物100に引張応力が残留応力として生じることを抑制できる。よって、被処理物100の機械的強度をより高くできる。 Further, according to the present embodiment, the support members 27A of the receiving portion 26A of the holder 2A are arranged so as to be arranged at a predetermined pitch P1 in the second arrangement direction E2. Further, the pair of support members 27A and 27A adjacent to the second alignment direction E2 are configured to support the object 100 to be processed. According to this configuration, it is possible to realize a configuration in which the object to be processed 100 is stably supported without falling by a simple configuration in which the pair of support members 27A, 27A support the object to be processed 100. Further, since the object to be processed 100 is not suspended, it is possible to suppress the occurrence of tensile stress in the object to be processed 100 during the heat treatment of the object to be processed 100. As a result, it is possible to prevent tensile stress from being generated as residual stress in the object to be treated 100. Therefore, the mechanical strength of the object to be processed 100 can be further increased.

また、本実施形態によると。ホルダー2Aの一対の縦枠部22A,23Aは、それぞれ、メッシュ状に形成されている。この構成によると、縦枠部22A,23Aが被処理物100を受けることが可能であるので、被処理物100の倒れを防止することができる。また、縦枠部22A〜25Aがメッシュ状に形成されているので、熱処理用の媒体をホルダー2Aの外側から内側へ縦枠部22A〜25Aを通してスムーズに導入することができる。これにより、被処理物100の熱処理を、より均等に行うことができる。 Also, according to this embodiment. The pair of vertical frame portions 22A and 23A of the holder 2A are each formed in a mesh shape. According to this configuration, the vertical frame portions 22A and 23A can receive the object to be processed 100, so that the object to be processed 100 can be prevented from falling. Further, since the vertical frame portions 22A to 25A are formed in a mesh shape, the medium for heat treatment can be smoothly introduced from the outside to the inside of the holder 2A through the vertical frame portions 22A to 25A. As a result, the heat treatment of the object to be treated 100 can be performed more evenly.

以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can be modified in various ways as long as it is described in the claims.

(1)上述の実施形態では、ヒータユニット6が、少なくともA1変態点とA3変態点との間で被処理物100を加熱する形態を例に説明した。これに関して、ヒータユニットト6は、A1変態点とA3変態点との間だけでなく、他の温度域でも被処理物100を加熱してもよい。 (1) In the above-described embodiment, a mode in which the heater unit 6 heats the object to be processed 100 at least between the A1 transformation point and the A3 transformation point has been described as an example. In this regard, the heater unit 6 may heat the object to be processed 100 not only between the A1 transformation point and the A3 transformation point but also in other temperature ranges.

(2)また、上述の実施形態では、熱源として電熱式のヒータユニットが用いられる形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、熱源として、ガス式チューブバーナ、壁に発熱体が埋め込まれた構成を有する電気抵抗加熱式ヒータなどが用いられてもよい。 (2) Further, in the above-described embodiment, an example in which an electric heater unit is used as a heat source has been described. However, this does not have to be the case. For example, as a heat source, a gas type tube burner, an electric resistance heating type heater having a structure in which a heating element is embedded in a wall, or the like may be used.

(3)また、上述の実施形態では、各ホルダー2,2Aが、被処理物100の軸方向D1を水平方向となるようにした状態で当該被処理物100を保持する形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、図14および図15の各変形例に示すように、被処理物100は、起立した姿勢で配置されているとともに、軸方向D1および第1並び方向E1が、水平面に対して傾斜した方向となるように、配置されていてもよい。 (3) Further, in the above-described embodiment, the embodiment in which the holders 2 and 2A hold the object to be processed 100 in a state where the axial direction D1 of the object to be processed 100 is in the horizontal direction has been described as an example. .. However, this does not have to be the case. For example, as shown in the modified examples of FIGS. 14 and 15, the object to be processed 100 is arranged in an upright posture, and the axial direction D1 and the first alignment direction E1 are inclined with respect to the horizontal plane. It may be arranged so as to be.

図14に示す変形例では、ホルダー2において、傾斜姿勢支持部29が設けられている。傾斜姿勢支持部29は、ホルダー2の左右の縦枠部24,25に両端支持された棒状の部材である。被処理物100は、水平面に対して傾斜した姿勢で、傾斜姿勢支持部29に受けられる。より具体的には、被処理物100の下部が支持部材27に受けられ、且つ、被処理物100の上部の位置が被処理物100の下部の位置に対して主輻射方向D2のうち傾斜姿勢支持部29側に寄せられた状態で、被処理物100が配置されている。このとき、平面視において、すなわち、上方からホルダー2を見たときにおいて、軸方向D1と主輻射方向D2とは、一致していてもよいし、互いに傾斜していてもよい。 In the modified example shown in FIG. 14, the holder 2 is provided with the inclined posture support portion 29. The inclined posture support portion 29 is a rod-shaped member supported at both ends by the left and right vertical frame portions 24 and 25 of the holder 2. The object to be processed 100 is received by the inclined posture support portion 29 in an inclined posture with respect to the horizontal plane. More specifically, the lower part of the object to be processed 100 is received by the support member 27, and the position of the upper part of the object to be processed 100 is an inclined posture in the main radiation direction D2 with respect to the position of the lower part of the object to be processed 100. The object to be processed 100 is arranged in a state of being brought closer to the support portion 29 side. At this time, in a plan view, that is, when the holder 2 is viewed from above, the axial direction D1 and the main radiation direction D2 may coincide with each other or may be inclined to each other.

上方からホルダー2を見たときにおいて、軸方向D1と主輻射方向D2とが一致している場合、側面視において、軸方向D1と主輻射方向D2とのなす劣角が、劣角θ1となる。 When the holder 2 is viewed from above, when the axial direction D1 and the main radiation direction D2 coincide with each other, the inferior angle formed by the axial direction D1 and the main radiation direction D2 is the inferior angle θ1 in the side view. ..

また、上方からホルダー2を見たときにおいて、軸方向D1が主輻射方向D2に対して傾斜している場合、平面視(より正確には、軸方向D1と直交する方向からの平面視)において、軸方向D1と主輻射方向D2とのなす劣角が、第1の劣角θ1となる。さらに、側面視において、軸方向D1と主輻射方向D2とのなす劣角が、第2の劣角θ1となる。この場合、第1の劣角θ1と第2の劣角θ1の双方が45°以下(ゼロを含む)となるように設定される。 Further, when the holder 2 is viewed from above, when the axial direction D1 is inclined with respect to the main radiation direction D2, in a plan view (more accurately, a plan view from a direction orthogonal to the axial direction D1). The inferior angle formed by the axial direction D1 and the main radiation direction D2 is the first inferior angle θ1. Further, in the side view, the inferior angle formed by the axial direction D1 and the main radiation direction D2 becomes the second inferior angle θ1. In this case, both the first inferior angle θ1 and the second inferior angle θ1 are set to be 45 ° or less (including zero).

なお、図15に示す変形例では、ホルダー2全体が、水平方向に対して傾斜した姿勢となるように配置される。この場合、ホルダー2は、台座7に固定されたブロック状の傾斜姿勢支持部材30に受けられることで、傾斜姿勢を維持される。 In the modified example shown in FIG. 15, the entire holder 2 is arranged so as to be inclined with respect to the horizontal direction. In this case, the holder 2 is maintained in the tilted posture by being received by the block-shaped tilted posture support member 30 fixed to the pedestal 7.

なお、図14、図15で示したホルダー2の構成と同様の構成、すなわち、起立姿勢の被処理物100を水平方向に対して傾斜姿勢で配置する構成は、ホルダー2Aについて採用されてもよい。 Note that a configuration similar to the configuration of the holder 2 shown in FIGS. 14 and 15, that is, a configuration in which the object 100 in the standing posture is arranged in an inclined posture with respect to the horizontal direction may be adopted for the holder 2A. ..

以上説明した図14,図15に示す各変形例によると、被処理物100の軸方向D1が水平方向に対して傾斜した方向となる。この構成によると、複数の被処理物100の全体としての重量バランスなどを考慮した状態で、より適切に複数の被処理物100を配置することができる。 According to the modified examples shown in FIGS. 14 and 15 described above, the axial direction D1 of the object to be processed 100 is inclined with respect to the horizontal direction. According to this configuration, the plurality of objects to be processed 100 can be arranged more appropriately in consideration of the weight balance of the plurality of objects to be processed 100 as a whole.

(4)また、上述の実施形態では、各ホルダー2,2Aの対応する支持部材27,27Aが、対応する底枠部21,21Aに固定される形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、ホルダー2,2Aのそれぞれにおいて、支持部材27,27Aは、底枠部21,21Aに対して回転可能に構成されていてもよい。この場合、支持部材27,27Aは、当該支持部材27,27Aの中心軸線回りを自転可能に構成される。これにより、支持部材27,27Aに載せられた被処理物100を当該被処理物100の中心軸線B3回りに回転させることができる。これにより、被処理物100の各部に生じる応力をより均等にできるので、被処理物100に生じる熱歪みをより少なくできる。また、被処理物100の内周部および外周部のそれぞれが媒体に曝される度合いをより均等にできるので、熱処理品質をより均等にすることができる。 (4) Further, in the above-described embodiment, the embodiment in which the corresponding support members 27 and 27A of the holders 2 and 2A are fixed to the corresponding bottom frame portions 21 and 21A will be described as an example. However, this does not have to be the case. For example, in each of the holders 2 and 2A, the support members 27 and 27A may be configured to be rotatable with respect to the bottom frame portions 21 and 21A. In this case, the support members 27, 27A are configured to rotate around the central axis of the support members 27, 27A. As a result, the object to be processed 100 mounted on the support members 27 and 27A can be rotated around the central axis B3 of the object to be processed 100. As a result, the stress generated in each part of the object to be processed 100 can be made more even, so that the thermal strain generated in the object to be processed 100 can be further reduced. Further, since the degree of exposure of the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the object to be treated 100 to the medium can be made more uniform, the heat treatment quality can be made more uniform.

(5)また、上述の各実施形態では、軸方向D1と主輻射方向D2とのなす劣角θ1が規定された構成を説明した。この劣角以外の構成について、任意の組み合わせをすることが可能である。 (5) Further, in each of the above-described embodiments, the configuration in which the inferior angle θ1 formed by the axial direction D1 and the main radiation direction D2 is defined has been described. Any combination can be made for configurations other than this inferior angle.

(5)また、上述の第2実施形態では、第1リング列41と第2リング列42とを第2並び方向E2に交互に配置する形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。第2実施形態では、第1並び方向E1に隣接する2つの被処理物100が、第2並び方向E2における位置を互いにずらされていればよく、例示した被処理物100の配置でなくてもよい。 (5) Further, in the above-described second embodiment, a mode in which the first ring row 41 and the second ring row 42 are alternately arranged in the second alignment direction E2 has been described as an example. However, this does not have to be the case. In the second embodiment, the two objects to be processed 100 adjacent to the first arrangement direction E1 need only be displaced from each other in the second arrangement direction E2, and the arrangement of the objects to be processed 100 may not be exemplified. Good.

<被処理物の置き方の種類別の熱歪みについて>
第1実施形態で説明した熱処理装置1と同様の構成の熱処理装置を用いてリング状の金属製被処理物を浸炭処理することで、実施例1、および、比較例1を作製した。実施例1、および、比較例1について、作製条件は、以下の点で異なっている。
<About thermal strain by type of placement of the object to be processed>
Example 1 and Comparative Example 1 were produced by carburizing a ring-shaped metal object to be treated using a heat treatment apparatus having the same configuration as that of the heat treatment apparatus 1 described in the first embodiment. The production conditions of Example 1 and Comparative Example 1 are different in the following points.

実施例1:被処理物の軸方向と主輻射方向とがなす劣角をゼロとした。すなわち、被処理物の軸方向と主輻射方向とが一致した状態で熱処理が行われた当該被処理物を実施例1とした。
比較例1:軸方向と主輻射方向とがなす劣角を90°とした。より具体的には、被処理物の軸方向が鉛直方向を向くように、当該被処理物が横置きに配置された状態で熱処理が行われることで、比較例1を得た。なお、劣角以外について、実施例1と比較例1は、同じ条件で熱処理を施されている。
Example 1: The inferior angle formed by the axial direction of the object to be processed and the main radiation direction is set to zero. That is, the object to be treated, which was heat-treated in a state where the axial direction of the object to be processed and the main radiation direction coincided with each other, was designated as Example 1.
Comparative Example 1: The inferior angle formed by the axial direction and the main radiation direction was set to 90 °. More specifically, Comparative Example 1 was obtained by performing the heat treatment in a state where the object to be processed was arranged horizontally so that the axial direction of the object to be processed faces the vertical direction. Except for the inferior angle, Example 1 and Comparative Example 1 are heat-treated under the same conditions.

実施例1を140個、比較例1を120個、それぞれ、作製した。そして、実施例1,比較例1について、それぞれ、楕円歪み(楕円状の歪み)を計測した。具体的には、実施例1および比較例1のそれぞれについて、1つ毎に、直径の最も大きい箇所での当該直径と、直径の最も小さい箇所での当該直径と、の差を、楕円歪み量として測定した。そして、複数の比較例1における、楕円歪み量の平均値を、基準歪み量と規定した。そして、基準歪み量に対する歪み量の比を楕円歪み比として規定した。結果を図16に示す。図16の縦軸は、楕円歪み比を示している。 140 Examples 1 and 120 Comparative Example 1 were prepared. Then, elliptical strain (elliptical strain) was measured for each of Example 1 and Comparative Example 1. Specifically, for each of Example 1 and Comparative Example 1, the difference between the diameter at the largest diameter portion and the diameter at the smallest diameter portion is set as the amount of elliptical strain. Was measured as. Then, the average value of the elliptical strain amount in the plurality of Comparative Example 1 was defined as the reference strain amount. Then, the ratio of the strain amount to the reference strain amount was defined as the elliptical strain ratio. The results are shown in FIG. The vertical axis of FIG. 16 shows the elliptical strain ratio.

図16に示されているように、複数の比較例1において、楕円歪み量が最も大きい場合、基準歪み量に対する当該歪み量の比としての楕円歪み比は、200%にも達した。一方、複数の実施例1における、楕円歪み量の平均値は、基準歪み量の約60%に過ぎなかった。また、複数の実施例1のうち、楕円歪み量が最も大きい場合でも、楕円歪み比は、約110%に過ぎなかった。すなわち、実施例1は、比較例1と比べて、楕円歪みを約半分に低減できた。このように、実施例1は、楕円歪みを極めて小さくできることが実証された。 As shown in FIG. 16, in the plurality of Comparative Examples 1, when the elliptical strain amount was the largest, the elliptical strain ratio as the ratio of the strain amount to the reference strain amount reached as much as 200%. On the other hand, the average value of the elliptical strain amount in the plurality of Examples 1 was only about 60% of the reference strain amount. Further, among the plurality of Examples 1, even when the amount of elliptical strain was the largest, the elliptical strain ratio was only about 110%. That is, in Example 1, the elliptical distortion could be reduced to about half as compared with Comparative Example 1. As described above, it was demonstrated that Example 1 can make the elliptical strain extremely small.

<被処理物の軸方向と主輻射方向とがなす劣角と、熱歪みとの関係について>
実施例1に加えて、実施例2、実施例3、および、比較例2を用意した。なお、実施例1、実施例2、実施例3、および、比較例2は、熱処理時における被処理物の軸方向と主輻射方向とのなす劣角が異なっている点以外、同様の構成を有している。実施例1、実施例2、実施例3、および、比較例2は、何れも、縦置き姿勢(起立した姿勢)で熱処理されている。具体的には、以下の通りである。
実施例1:劣角=0°
実施例2:劣角=30°
実施例3:劣角=45°
比較例2:劣角=60°
<Relationship between the inferior angle between the axial direction and the main radiation direction of the object to be processed and the thermal strain>
In addition to Example 1, Example 2, Example 3, and Comparative Example 2 were prepared. In addition, Example 1, Example 2, Example 3, and Comparative Example 2 have the same configuration except that the inferior angle formed by the axial direction and the main radiation direction of the object to be treated at the time of heat treatment is different. Have. Example 1, Example 2, Example 3, and Comparative Example 2 are all heat-treated in a vertical posture (standing posture). Specifically, it is as follows.
Example 1: Inferior angle = 0 °
Example 2: Inferior angle = 30 °
Example 3: Inferior angle = 45 °
Comparative Example 2: Inferior angle = 60 °

実施例2を5個、実施例3を5個、比較例2を5個、それぞれ、作製した。そして、実施例2、実施例3、比較例2について、それぞれ、楕円歪みを計測した。結果を図17に示す。楕円歪みの表示方法は、図16に示す表示方法と同一である。図17の縦軸は、図16の縦軸と同様、楕円歪み比を示している。なお、実施例1については、図16で示した結果と同一の結果を示している。 5 Examples 2 were prepared, 5 Examples 3 were prepared, and 5 Comparative Example 2 were prepared. Then, the elliptical strain was measured for each of Example 2, Example 3, and Comparative Example 2. The results are shown in FIG. The display method of the elliptical distortion is the same as the display method shown in FIG. The vertical axis of FIG. 17 shows the elliptical strain ratio as in the vertical axis of FIG. In addition, about Example 1, the same result as the result shown in FIG. 16 is shown.

図17に示されているように、複数の比較例2のうち、楕円歪み量が最も大きい場合、楕円歪み比は、約180%にも達した。また、複数の比較例2における、楕円歪みの平均値については、楕円歪み比が約90%であった。一方、複数の実施例3における、楕円歪み量の最大値について、楕円歪み比は、約130%に過ぎなかった。また、複数の実施例3における、楕円歪み量の平均値について、楕円歪み比は、約80%に過ぎなかった。また、複数の実施例2における、楕円歪み量の最大値について、楕円歪み比は、約120%に過ぎなかった。また、複数の実施例2における、楕円歪み量の平均値について、楕円歪み比は、約70%に過ぎなかった。また、前述したように、複数の実施例1における、楕円歪み量の最大値について、楕円歪み比は、約110%に過ぎなかった。また、複数の実施例1における、楕円歪み量の平均値について、楕円歪み比は、約60%に過ぎなかった。 As shown in FIG. 17, when the amount of elliptical strain was the largest among the plurality of Comparative Examples 2, the elliptical strain ratio reached about 180%. Further, regarding the average value of the elliptical strain in the plurality of Comparative Examples 2, the elliptical strain ratio was about 90%. On the other hand, with respect to the maximum value of the amount of elliptical strain in the plurality of Examples 3, the elliptical strain ratio was only about 130%. Further, with respect to the average value of the amount of elliptical strain in the plurality of Examples 3, the elliptical strain ratio was only about 80%. Further, the elliptical strain ratio was only about 120% with respect to the maximum value of the elliptical strain amount in the plurality of Examples 2. Further, with respect to the average value of the amount of elliptical strain in the plurality of Examples 2, the elliptical strain ratio was only about 70%. Further, as described above, the elliptical strain ratio was only about 110% with respect to the maximum value of the elliptical strain amount in the plurality of Examples 1. Further, with respect to the average value of the amount of elliptical strain in the plurality of Examples 1, the elliptical strain ratio was only about 60%.

このように、被処理物の軸方向と主輻射方向とのなす劣角が小さいほど、楕円歪みが小さくなることが実証された。また、実施例1〜3のそれぞれにおける楕円歪みの最大比を通る直線F1を図17で引いた場合、比較例2における楕円歪み比の最大値は、当該直線F1のはるか上方に位置することとなる。すなわち、被処理物の軸方向と主輻射方向とがなす劣角が45°以下である実施例1〜3は、楕円歪みを極めて小さいことが実証された。 As described above, it was demonstrated that the smaller the inferior angle between the axial direction and the main radiation direction of the object to be treated, the smaller the elliptical distortion. Further, when the straight line F1 passing through the maximum ratio of elliptical strain in each of Examples 1 to 3 is drawn in FIG. 17, the maximum value of the elliptical strain ratio in Comparative Example 2 is located far above the straight line F1. Become. That is, it was demonstrated that the elliptical distortion was extremely small in Examples 1 to 3 in which the inferior angle formed by the axial direction and the main radiation direction of the object to be processed was 45 ° or less.

<炉内雰囲気のカーボンポテンシャルと熱歪みとの関係について>
被処理物の熱処理時における雰囲気ガス中のカーボンポテンシャルを異ならせることで、実施例4〜6および比較例3を作製した。なお、実施例4〜6および比較例3について、カーボンポテンシャル以外の熱処理条件は、同一である。具体的には、実施例4〜6および比較例3の熱処理時のカーボンポテンシャルは、以下の通りである。
<Relationship between carbon potential and thermal strain in the furnace atmosphere>
Examples 4 to 6 and Comparative Example 3 were prepared by making the carbon potentials in the atmospheric gas different during the heat treatment of the object to be treated. The heat treatment conditions other than the carbon potential are the same for Examples 4 to 6 and Comparative Example 3. Specifically, the carbon potentials of Examples 4 to 6 and Comparative Example 3 at the time of heat treatment are as follows.

実施例4:0.6%
実施例5:0.8%
実施例6:1.0%
比較例3:1.4%
Example 4: 0.6%
Example 5: 0.8%
Example 6: 1.0%
Comparative Example 3: 1.4%

実施例4を10個、実施例5を10個、実施例6を10個、比較例4を10個、それぞれ、作製した。そして、実施例4、実施例5、実施例6、比較例3について、それぞれ、楕円歪みを計測した。結果を図18に示す。楕円歪みの表示方法は、図16に示す表示方法と同一である。図18の縦軸は、図16の縦軸と同様、楕円歪み比を示している。 10 Examples 4 were prepared, 10 Examples 5 were prepared, 10 Examples 6 were prepared, and 10 Comparative Example 4 were prepared. Then, the elliptical strain was measured for each of Example 4, Example 5, Example 6, and Comparative Example 3. The results are shown in FIG. The display method of the elliptical distortion is the same as the display method shown in FIG. The vertical axis of FIG. 18 shows the elliptical strain ratio as in the vertical axis of FIG.

図18に示されているように、複数の比較例3のうち、楕円歪み量が最も大きい場合、楕円歪み比は、約110%にも達した。一方、複数の実施例6における、楕円歪み量の平均値については、楕円歪み比は、約50%に過ぎなかった。また、複数の実施例6のうち、楕円歪み量が最も大きい場合でも、楕円歪み比は、約90%に過ぎなかった。また、複数の実施例5における、楕円歪み量の平均値について、楕円歪み比は、約40%に過ぎなかった。また、複数の実施例5のうち、楕円歪み量が最も大きい場合でも、楕円歪み比は、約80%に過ぎなかった。また、複数の実施例4における、楕円歪み量の平均値について、楕円歪み比は、約55%に過ぎなかった。また、複数の実施例4のうち、楕円歪み量が最も大きい場合でも、楕円歪み比は、約95%に過ぎなかった。 As shown in FIG. 18, when the amount of elliptical strain was the largest among the plurality of Comparative Examples 3, the elliptical strain ratio reached about 110%. On the other hand, with respect to the average value of the amount of elliptical strain in the plurality of Examples 6, the elliptical strain ratio was only about 50%. Further, among the plurality of Examples 6, even when the amount of elliptical strain was the largest, the elliptical strain ratio was only about 90%. Further, with respect to the average value of the amount of elliptical strain in the plurality of Examples 5, the elliptical strain ratio was only about 40%. Further, among the plurality of Examples 5, even when the amount of elliptical strain was the largest, the elliptical strain ratio was only about 80%. Further, with respect to the average value of the amount of elliptical strain in the plurality of Examples 4, the elliptical strain ratio was only about 55%. Further, among the plurality of Examples 4, even when the amount of elliptical strain was the largest, the elliptical strain ratio was only about 95%.

このように、熱処理時のカーボンポテンシャルが0.6%〜1.0%の範囲内である実施例4〜6は、楕円歪み比が最大でも100%を下回っており、楕円歪みが極めて小さいことが実証された。特に、熱処理時のカーボンポテンシャルが共析点でのカーボンポテンシャルである0.77%に実質的に等しい0.8%に設定された実施例5について、楕円歪みが極めて小さいことが実証された。 As described above, in Examples 4 to 6 in which the carbon potential at the time of heat treatment is in the range of 0.6% to 1.0%, the elliptical strain ratio is less than 100% at the maximum, and the elliptical strain is extremely small. Was demonstrated. In particular, it was demonstrated that the elliptical strain was extremely small in Example 5 in which the carbon potential during the heat treatment was set to 0.8%, which is substantially equal to the carbon potential at the eutectoid point of 0.77%.

本発明は、金属部品の製造方法、および、熱処理装置として、広く適用することができる。 The present invention can be widely applied as a method for manufacturing a metal part and a heat treatment apparatus.

1 熱処理装置
2,2A ホルダー
6 ヒータユニット(熱源)
31,31A 第1支持部
32,32A 第2支持部
100 被処理物(金属部品)
100a 被処理物の外周面
B3 被処理物の中心軸線
Cp カーボンポテンシャル
D1 被処理物の軸方向
D2 主輻射方向
θ1 劣角
θ2 角度間隔
1 Heat treatment device 2, 2A holder 6 Heater unit (heat source)
31,31A 1st support 32,32A 2nd support 100 Object to be processed (metal parts)
100a Outer surface of the object to be treated B3 Central axis of the object to be processed Cp Carbon potential D1 Axial direction of the object to be processed D2 Main radiation direction θ1 Inferior angle θ2 Angle interval

Claims (10)

円形状に形成された金属製の被処理物と所定の主輻射方向に向かう熱を輻射する熱源とを互いに向かい合わせるとともに、前記熱源を前記被処理物の外側に配置するとともに、前記被処理物の軸方向と前記主輻射方向とのなす劣角が45°以下(ゼロを含む)となるように前記被処理物を配置する配置ステップと、
前記熱源を用いて前記被処理物を加熱する加熱ステップと、
を含み、
前記配置ステップでは、所定のホルダーが、前記被処理物の外周面を下方から支持することを特徴とする、金属部品の製造方法。
A metal object to be processed formed in a circular shape and a heat source for radiating heat in a predetermined main radiation direction face each other, and the heat source is arranged outside the object to be processed, and the object to be processed is provided. The arrangement step of arranging the object to be processed so that the inferior angle formed by the axial direction of the above and the main radiation direction is 45 ° or less (including zero).
A heating step of heating the object to be processed using the heat source,
Only including,
A method for manufacturing a metal part, characterized in that, in the arrangement step, a predetermined holder supports the outer peripheral surface of the object to be processed from below .
請求項1に記載の金属部品の製造方法であって、
前記配置ステップにおいて、複数の前記被処理物が、前記主輻射方向に沿って配列されることを特徴とする、金属部品の製造方法。
The method for manufacturing a metal part according to claim 1.
A method for manufacturing a metal part, characterized in that, in the arrangement step, a plurality of the objects to be processed are arranged along the main radiation direction.
請求項1または請求項2に記載の金属部品の製造方法であって、
前記ホルダーは、前記被処理物を線接触または点接触した状態で支持することを特徴とする、金属部品の製造方法。
The method for manufacturing a metal part according to claim 1 or 2 .
A method for manufacturing a metal part, wherein the holder supports the object to be processed in a state of line contact or point contact.
請求項に記載の金属部品の製造方法であって、
前記ホルダーは、前記被処理物の外周面を、当該外周面の周方向に離隔した第1支持部および第2支持部で支持しており、
前記被処理物の中心軸線回りの前記第1支持部と前記第2支持部との角度間隔は、20°〜60°の範囲に設定されていることを特徴とする、金属部品の製造方法。
The method for manufacturing a metal part according to claim 3 .
The holder supports the outer peripheral surface of the object to be processed by a first support portion and a second support portion separated in the circumferential direction of the outer peripheral surface.
A method for manufacturing a metal part, characterized in that the angular distance between the first support portion and the second support portion around the central axis of the object to be processed is set in the range of 20 ° to 60 °.
請求項1〜請求項の何れか1項に記載の金属部品の製造方法であって、
前記加熱ステップでは、前記被処理物は、0.6%〜1.0%の範囲のカーボンポテンシャルに設定された雰囲気ガス中で加熱されることを特徴とする、金属部品の製造方法。
The method for manufacturing a metal part according to any one of claims 1 to 4 .
A method for manufacturing a metal part, wherein in the heating step, the object to be treated is heated in an atmospheric gas set to a carbon potential in the range of 0.6% to 1.0%.
請求項1〜請求項の何れか1項に記載の金属部品の製造方法であって、
前記加熱ステップは、少なくとも、前記被処理物のA1変態点とA3変態点との間で行われることを特徴とする、金属部品の製造方法。
The method for manufacturing a metal part according to any one of claims 1 to 5 .
The method for manufacturing a metal part, characterized in that the heating step is performed at least between the A1 transformation point and the A3 transformation point of the object to be processed.
請求項1〜請求項の何れか1項に記載の金属部品の製造方法であって、
前記加熱ステップでは、前記被処理物は、0.5℃/min〜10℃/minの範囲の温度上昇速度でA1変態点からA3変態点まで加熱されることを特徴とする、金属部品の製造方法。
The method for manufacturing a metal part according to any one of claims 1 to 6 .
In the heating step, the object to be processed is heated from the A1 transformation point to the A3 transformation point at a temperature rise rate in the range of 0.5 ° C./min to 10 ° C./min. Method.
請求項1〜請求項の何れか1項に記載の金属部品の製造方法であって、
前記被処理物は、リング状に形成されていることを特徴とする、金属部品の製造方法。
The method for manufacturing a metal part according to any one of claims 1 to 7 .
A method for manufacturing a metal part, wherein the object to be treated is formed in a ring shape.
請求項に記載の金属部品の製造方法であって、
前記被処理物は、軸受のレースまたはギヤを含んでいることを特徴とする、金属部品の製造方法。
The method for manufacturing a metal part according to claim 8 .
A method for manufacturing a metal part, wherein the object to be processed includes a race or a gear of a bearing.
所定の主輻射方向に向かう熱を輻射するように構成された熱源と、
円形状に形成された金属製の被処理物と前記熱源とを互いに向かい合わせるとともに、前記熱源が前記被処理物の外側に配置されるようにするとともに、前記被処理物の軸方向と前記主輻射方向とのなす劣角が45°以下(ゼロを含む)となるように前記被処理物を配置するためのホルダーと、
を備え
前記ホルダーは、前記被処理物の外周面を下方から支持することを特徴とする、熱処理装置。
A heat source configured to radiate heat in a predetermined main radiation direction,
The circularly formed metal object to be processed and the heat source face each other, the heat source is arranged outside the object to be processed, and the axial direction of the object to be processed and the main A holder for arranging the object to be processed so that the inferior angle formed by the radiation direction is 45 ° or less (including zero).
Equipped with a,
The holder is a heat treatment apparatus that supports the outer peripheral surface of the object to be processed from below .
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