環狀工件的淬火方法與流程

本發明涉及由金屬形成的環狀工件的淬火方法。

背景技術：

作為環狀構件的例如滾動軸承的滾道圈主要由鋼材形成，使用軸承鋼或滲碳鋼等軸承用鋼。上述滾道圈為了成為所希望的機械強度，需要對環狀工件實施淬火等熱處理。然而，當對環狀工件進行淬火時，存在圓度惡化或者外徑、內徑的尺寸變動增大之類的問題。

作為抑制環狀構件的外徑及內徑的變動的方法，例如，日本特開2014-62308提出了使用淬火裝置進行淬火處理的方法，該淬火裝置具備：與環狀構件的外周面抵接來限制上述環狀構件的向徑向外側的變形的外周限制用具；與上述環狀構件的內周面抵接來限制上述環狀構件的向徑向內側的變形的內周限制用具。

技術實現要素：

根據日本特開2014-62308公開的方法，雖然能夠期待避免淬火后的環狀構件的圓度的惡化或尺寸變動的增大，但是由于需要另行準備限制用具，因此存在無法避免成本的增大的問題。而且，該限制用具需要根據環狀構件的尺寸(型號)進行更換，因此每當變更環狀構件的尺寸時，需要淬火裝置的換產調整。因此，也難以迅速地應對尺寸不同的環狀構件的淬火。

本發明提供一種淬火方法，其能夠低成本地進行避免淬火后的環狀工件的圓度的惡化或尺寸變動的增大的淬火處理，而且，也能夠迅速地應對成為淬火對象的環狀工件的尺寸等的變更。

本發明的第一方式的環狀工件的淬火方法中，環狀工件由金屬形成，所述淬火方法包括：加熱工序，將所述環狀工件加熱至淬火溫度；解析工序，取得被加熱至淬火溫度的所述環狀工件的直徑尺寸，基于取得的所述直徑尺寸，將被加熱的所述環狀工件至少區分為大徑部和小徑部；及冷卻工序，對于通過所述解析工序至少區分為大徑部和小徑部的所述環狀工件，以使所述大徑部與所述小徑部的尺寸差減小的方式，以不同的噴射條件向所述大徑部和所述小徑部噴射冷卻液。

就用于制造軸承滾道圈等的環狀工件而言，在本發明中成為淬火對象的環狀工件具有在用于制造該環狀工件的前工序(例如，鍛造工序或車削工序等)中產生的殘余應力。在對這樣的具有殘余應力的環狀工件進行了加熱的情況下，環狀工件邊釋放殘余應力，邊進行熱膨脹。因此，被加熱至淬火溫度的環狀工件產生與殘余應力的分布對應的變形(翹曲)，環狀工件的圓度下降。而且，在淬火處理中，在對被加熱至淬火溫度的環狀工件進行冷卻的冷卻工序中，環狀工件伴隨著溫度的下降而直徑尺寸變化。此時，環狀工件的直徑尺寸的變化的方式根據冷卻條件而不同。

在第一方式的淬火方法中，將在加熱至淬火溫度時產生了變形(翹曲)的環狀工件至少區分為大徑部和小徑部，在之后的冷卻工序中，以使上述大徑部與上述小徑部的尺寸差減小的方式，以不同的噴射條件向上述大徑部和上述小徑部噴射冷卻液而對環狀工件進行冷卻。這樣，通過調節環狀工件的冷卻條件，在上述冷卻工序中，能夠使環狀工件變形，以消除與將環狀工件加熱至淬火溫度時產生的殘余應力的分布對應的變形(翹曲)。其結果是，能夠得到圓度良好且尺寸變動少的淬火處理件。

另外，在第一方式的淬火方法中，取得加熱至淬火溫度的環狀工件的直徑尺寸，根據得到的直徑尺寸來調節冷卻條件。因此，與成為淬火處理的對象的環狀工件的形狀、尺寸、型號等無關，對于任意的環狀工件都能夠低成本地實施適當的淬火處理。而且，也能夠迅速地應對成為淬火對象的環狀工件的尺寸等的變更。

本發明的第二方式的環狀工件的淬火方法中，環狀工件由金屬形成，所述淬火方法包括：第一加熱工序，將所述環狀工件加熱至該環狀工件的應力被釋放的溫度；解析工序，取得被加熱至使應力釋放的溫度的所述環狀工件的直徑尺寸，基于取得的所述直徑尺寸，將被加熱的所述環狀工件至少區分為大徑部和小徑部；第二加熱工序，將通過所述解析工序至少區分為大徑部和小徑部的所述環狀工件加熱至淬火溫度；及冷卻工序，對于被加熱至淬火溫度的所述環狀工件，以使所述大徑部與所述小徑部的尺寸差減小的方式，以不同的噴射條件向所述大徑部和所述小徑部噴射冷卻液。

如上所述，在對用于制造軸承滾道圈等的環狀工件進行了加熱的情況下，該環狀工件邊釋放殘余應力邊進行熱膨脹，因此在被加熱的環狀工件產生與殘余應力的分布對應的變形(翹曲)，環狀工件的圓度下降。此時，環狀工件首先邊釋放殘余應力邊進行熱膨脹，雖然伴隨著與殘余應力的分布對應的變形(翹曲)而進行熱膨脹，但是在釋放了殘余應力之后，大致均勻地進行熱膨脹。將上述環狀工件的應力釋放的溫度也取決于環狀工件的材質等，但是例如在由軸承用鋼構成的環狀工件的情況下，在500～700℃左右的溫度下，殘留于環狀工件的應力大致被釋放。

在第二方式的淬火方法中，在上述第一加熱工序中，將環狀工件加熱至該環狀工件的應力被釋放的溫度(以下，也稱為應力釋放溫度)之后，將被加熱至上述應力釋放溫度的環狀工件區分為大徑部和小徑部。然后，經由第二加熱工序而將環狀工件加熱至淬火溫度之后，在冷卻工序中，以使上述大徑部與上述小徑部的尺寸差減小的方式，以不同的噴射條件向上述大徑部和上述小徑部噴射冷卻液來對環狀工件進行冷卻。這樣，通過調節環狀工件的冷卻條件，在上述冷卻工序中，能夠以消除與對環狀工件進行加熱時產生的殘余應力的分布對應的變形(翹曲)的方式使環狀工件變形。其結果是，能夠得到圓度良好且尺寸變動少的淬火處理件。

另外，在第二方式的淬火方法中，取得被加熱至將應力釋放的溫度的環狀工件的直徑尺寸，根據得到的直徑尺寸來調節冷卻條件。因此，與成為淬火處理的對象的環狀工件的形狀、尺寸、型號等無關，對于任意的環狀工件都能夠低成本地實施適當的淬火處理。而且，也能夠迅速地應對成為淬火對象的環狀工件的尺寸等的變更。

此外，在第二方式的淬火方法中，在上述第一加熱工序中，將環狀工件加熱至應力被釋放的溫度之后，將環狀工件至少區分為大徑部和小徑部，然后，在上述第二加熱工序中將環狀工件加熱至淬火溫度。這種情況下，在環狀工件被加熱至淬火溫度的時刻，上述解析工序完成。因此，被加熱至淬火溫度的環狀工件在加熱后，能夠立即向冷卻工序轉移。在對于由鋼材構成的環狀工件進行淬火的情況下，在加熱至淬火溫度之后，快速地進行冷卻至關重要。尤其是為了直至環狀工件的內部進行良好的淬火而快速地冷卻至工件的內部至關重要。關于這一點，第二方式的淬火方法能夠在加熱工序結束后立即向冷卻工序轉移，因此能夠快速地冷卻直至環狀工件的內部。因此，即便是作為淬火對象的環狀工件是難以冷卻的壁厚較厚的工件，也能夠良好地進行淬火直至其內部。

在上述方式中，可以是，通過上述冷卻工序，使所述環狀工件成為沒有不完全淬火組織的馬氏體組織。沒有不完全淬火組織的馬氏體組織是指馬氏體組織為85～95質量％且殘余奧氏體組織為5～15質量％的組織，沒有不完全淬火組織。在此，不完全淬火組織是指在淬火處理中冷卻速度慢的情況下析出的貝氏體組織。上述沒有不完全淬火組織的馬氏體組織不會析出貝氏體組織。由沒有不完全淬火組織的馬氏體組織構成的淬火處理件可以良好地使用作為軸承滾道圈等。而且，噴射冷卻液而對環狀工件進行冷卻的上述冷卻工序能夠將被加熱至淬火溫度的環狀工件急速冷卻，因此適合作為使環狀工件成為沒有不完全淬火組織的馬氏體組織的冷卻工序。

在上述方式中，可以是，在所述冷卻工序中，以與所述大徑部的冷卻相比更促進所述小徑部的冷卻的方式調節所述冷卻液的噴射條件。由此，能夠得到圓度更良好的淬火處理件。以使淬火處理后的環狀工件的組織成為沒有不完全淬火組織的馬氏體組織的方式將上述環狀工件急速冷卻的情況下，環狀工件首先伴隨著溫度的下降而收縮，然后，通過組織進行馬氏體變態而膨脹，溫度進一步下降并收縮。這種情況下，若以與上述大徑部的冷卻相比更促進上述小徑部的冷卻的方式對環狀工件進行冷卻，則先冷卻的小徑部先進行馬氏體變態而膨脹。這樣的話，通過進行馬氏體變態而膨脹，溫度進一步下降并收縮的小徑部與處于收縮中途的大徑部相比直徑尺寸增大。另一方面，大徑部也比小徑部延遲地進行馬氏體變態，開始膨脹。此時，小徑部已經變態為沒有不完全淬火組織的馬氏體組織，沒有不完全淬火組織的馬氏體組織與奧氏體組織相比屈服點高而難以變形，因此延遲地冷卻的大徑部的膨脹由小徑部抑制。因此，上述大徑部的與馬氏體變態的膨脹相伴的位移量比先膨脹的上述小徑部減小。其結果是，與將環狀工件加熱至淬火溫度時產生的殘余應力的分布對應的變形(翹曲)引起的尺寸差在對環狀工件進行冷卻時得到緩和，淬火處理后的環狀工件的小徑部與大徑部的尺寸差小，圓度優異。

在上述方式中，可以是，在所述冷卻工序中，從所述環狀工件的內側及外側噴射冷卻液。這種情況下，能夠將被加熱至淬火溫度的環狀工件更快速地冷卻。因此，作為對厚壁的環狀工件進行冷卻的方法而特別優選。

在上述方式中，可以是，在所述冷卻工序中，通過改變每單位時間的冷卻液的噴射量、冷卻液的噴射開始時期、及冷卻液的噴射角度中的至少一個來調節所述冷卻液的噴射條件。上述的冷卻液的噴射條件的調節方法都是對于調節上述大徑部和上述小徑部的冷卻條件而言適合的方法。

在上述方式中，可以是，所述環狀工件的直徑尺寸的取得基于激光位移傳感器的計測結果來進行。在這樣的方法中，通過取得環狀工件的直徑尺寸，不與上述環狀工件接觸，而能夠在短時間內準確地取得環狀工件的直徑尺寸。

根據本方式，能夠低成本地提供一種具有良好的圓度且尺寸變動少的淬火處理后的環狀工件。而且，本發明也能夠迅速地應對成為淬火處理的對象的環狀工件的尺寸等的變更。

附圖說明

前述及后述的本發明的特征及優點通過下面的具體實施方式的說明并參照附圖而明確，其中，相同的標號表示相同的部件。

圖1A是用于說明第一實施方式的環狀工件的淬火方法的工序圖。

圖1B是示意性地表示圖1A所示的淬火方法使用的淬火裝置的圖。

圖2是示意性地表示第一實施方式的冷卻工序使用的冷卻裝置的一部分的俯視圖。

圖3A是用于說明冷卻液的噴射角度的圖。

圖3B是用于說明冷卻液的噴射角度的圖。

圖4A是用于說明第二實施方式的環狀工件的淬火方法的工序圖。

圖4B是示意性地表示圖4A所示的淬火方法使用的淬火裝置的圖。

圖5是示意性地表示第二實施方式的冷卻工序使用的冷卻裝置的一部分的俯視圖。

具體實施方式

在此，說明本發明的第一實施方式。本實施方式的淬火方法是以環狀工件為淬火對象且包括加熱工序、解析工序及冷卻工序的方法。環狀工件由鋼材形成。以下，按照工序順序來說明本實施方式的淬火方法。圖1A是用于說明第一實施方式的環狀工件的淬火方法的工序圖，圖1B是示意性地表示圖1A所示的淬火方法使用的淬火裝置的圖。圖2是示意性地表示第一實施方式的冷卻工序使用的冷卻裝置的一部分的俯視圖。圖3A、3B是用于說明冷卻液的噴射角度的圖。

在本實施方式中成為淬火對象的環狀工件(以下，也簡稱為工件)由軸承用鋼構成。作為上述軸承用鋼，沒有特別限定，但是可列舉例如JISSUJ2、JISSUJ3等的高碳鉻軸承鋼、SAE5120、SCr420等滲碳鋼(表面淬火鋼)等。

上述工件的尺寸(外徑或壁厚等)不受限定。在本實施方式中，能夠將任意的尺寸的工件作為淬火對象。另一方面，在本實施方式中，成為淬火對象的工件的壁厚依賴于感應加熱的加熱線圈。上述工件的壁厚只要通過加熱線圈能夠對工件整體進行感應加熱即可，可以為任意的壁厚。上述工件的壁厚的上限依賴于加熱線圈。而且，上述工件的壁厚的下限依賴于熱處理后的環狀構件所需的厚度。而且，上述工件越成為厚壁，僅是加熱線圈的話越難以進行均勻加熱，因此在上述工件的壁厚為10mm以上的情況下，可以在工件的徑向的內側非接觸地配置中心芯部來進行感應加熱。中心芯部由硅鋼板形成，作為一例而為圓柱形狀。需要說明的是，上述工件的壁厚在軸向上均勻的情況下，上述工件的壁厚是指外徑與內徑之差的1/2的值，上述工件的壁厚在軸向上不均勻的情況下，上述工件的壁厚是指內徑與外徑之差變得最大的軸向位置處的外徑與內徑之差的1/2的值。

例如從由軸承用鋼構成的鋼材通過鍛造來制造環狀原料，通過對得到的環狀原料進行切削加工等而加工(車削處理)成規定形狀，由此能夠制造上述工件。

本實施方式的淬火方法例如使用圖1B所示的淬火裝置100進行。淬火裝置100具備感應加熱區域10、外周解析區域20及冷卻區域30。在上述淬火方法中，首先，進行將經由車削處理而制作的上述工件加熱至淬火溫度的加熱工序。在上述加熱工序中，首先，如圖1B所示，將經由車削處理而制作的工件W1搬運到具備轉臺1和加熱線圈11的感應加熱區域10(在圖1A、1B中，參照箭頭(1))。搬運的工件W1載置于轉臺1，安設在加熱線圈11的內周側。然后，邊使工件W1(轉臺1)旋轉，邊使電流流過加熱線圈11，將工件W1感應加熱至規定的淬火溫度(例如，若是JISSUJ2制的工件W1，則為900～1000℃)。由此，能夠將工件W1均勻地加熱，能夠均勻地進行工件W1的奧氏體化。在此，感應加熱的條件只要調節輸出、頻率、加熱時間等，以能夠對于工件W1從表面至內部將整體均勻加熱即可。上述頻率優選為0.1～5kHz。在上述感應加熱中，工件W1自身被迅速地加熱。上述感應加熱能夠縮短加熱所需的時間，適合于加熱工序的串聯(in-line)化。而且，在本工序中，加熱溫度只要考慮工件W1的材質或加熱方法而適當選擇即可。而且，工件W1的加熱例如可以在惰性氣體氣氛下進行。

接下來，進行將加熱后的工件W1區分為大徑部和小徑部的解析工序。在上述解析工序中，使被加熱的工件W1移動到具備激光位移傳感器(間隙傳感器)的外周解析區域20(在圖1A、1B中，參照箭頭(2))，計測工件W1的外周的周向各位置處的半徑，基于該計測結果，將工件W1區分為大徑部和小徑部。上述外周的周向各位置表示構成外周整體的點中的由于傳感器的分辨率等的制約而能夠計測的點的各自的位置。

在外周解析區域20，以位于工件W1的外側的方式安裝有激光位移傳感器的傳感器元件21。在此，通過使轉臺1旋轉，而在相對配置的傳感器元件21的內側使工件W1旋轉。由此，能夠計測工件W1的外周的周向各位置與傳感器元件21的距離。

作為上述激光位移傳感器，可以使用公知的激光位移傳感器，也可以使用市售品。上述激光位移傳感器中的激光束的顏色沒有特別限定，但是優選藍色或綠色。這是因為，由于加熱后的工件W1為紅色，因此在使用藍色或綠色的激光束的情況下，能夠更準確地計測與工件W1的距離。

在上述解析工序中，工件W1的計測所需的時間越短越優選，上述計測時間優選小于大致3秒。這樣的短時間內的計測通過使用激光位移傳感器能夠實現。通過使上述計測時間小于3秒，能夠將計測中的工件W1的表面溫度的下降抑制成30℃以下。

在該解析工序中，如上所述，將工件W1區分為徑向的尺寸大的大徑部和徑向的尺寸小的小徑部。該區分通過外周解析區域20具備的運算部22進行。而且，區分的結果由外周解析區域20具備的存儲部23存儲。而且，根據需要，也可以一并算出加熱后的工件W1的圓度。

上述的大徑部與小徑部的區分例如經由下述(A)及(B)的工序進行。(A)是測定加熱后的工件W1的外周的周向各位置，來掌握工件W1的外周形狀的工序。(B)是根據工件W1的外周形狀，將工件W1區分為大徑部和小徑部的工序。

在上述(A)的工序中，具體而言，進行下述(A-1)～(A-4)的處理，掌握工件W1的外周形狀。在(A-1)中，首先，決定加熱后的工件W1的假想中心C0。假想中心C0的決定方法沒有特別限定，可以任意決定。例如，預先在轉臺1載置主工件，算出主工件的中心，只要將該主工件的中心作為假想中心C0即可。在(A-2)中，使用上述激光位移傳感器測定加熱后的工件W1的外周的周向各位置，取得上述假想中心C0與工件W1的外周的周向各位置的距離。在(A-3)中，將上述(A-2)取得的距離轉換成以上述假想中心C0為原點的XY坐標。在(A-4)中，將上述(A-3)取得的坐標數據通過最小二乘法進行近似，算出近似為工件W1的外周形狀的圓(近似圓)。而且，算出從上述近似圓的中心坐標C至工件W1的外周的周向各位置的距離，將其作為工件W1的外周的周向各位置處的半徑，來掌握工件W1的外周形狀。需要說明的是，通過(A)的工序取得的、近似圓的信息(中心坐標C、半徑r)、及上述工件W1的外周的周向各位置處的半徑預先存儲于存儲部23。

接下來，進行上述(B)的工序。在上述(B)的工序中，具體而言，進行下述(B-1)～(B-4)的處理，將工件W1區分為上述大徑部和上述小徑部。在(B-1)中，首先，基于通過上述(A)的工序取得的信息，求出以中心坐標C為中心的第一假想圓和第二假想圓。上述第一假想圓是以上述中心坐標C為中心，以上述(A)的取得的工件W1的外周的周向各位置處的半徑中的最大值為該第一假想圓的半徑的圓。而且，上述第二假想圓是以上述中心坐標C為中心，以上述(A)的取得的工件W1的外周的周向各位置處的半徑中的最小值為該第二假想圓的半徑的圓。

在(B-2)中，基于上述第一假想圓的半徑a及上述第二假想圓的半徑b，通過下述計算式(1)，算出進行大徑部及小徑部的區分的基準半徑c。

c＝(a+b)/2…(1)

在(B-3)中，與上述(B-1)及(B-2)另行地，將俯視觀察的工件W1以沿著上述第一假想圓(或上述第二假想圓)的圓周方向中心角成為均勻的方式進行16等分，假想性地分割成16個環狀工件斷片W1a～W1p(參照圖2)。接下來，在各環狀工件斷片W1a～W1p分別算出各環狀工件斷片W1a～W1p包含的外周的周向各位置處的半徑的平均值。

在(B-4)中，將各環狀工件斷片W1a～W1p的周向各位置處的半徑的平均值與上述基準半徑c進行比較，將上述平均值比上述基準半徑c大的環狀工件斷片作為大徑部，將上述平均值為上述半徑c以下的環狀工件斷片作為小徑部。

需要說明的是，在上述解析工序中，取得工件W1的外周的周向各位置處的半徑的方法并未限定為使用了激光位移傳感器的方法，也可以采用其他的方法。另一方面，基于使用了激光位移傳感器的計測結果，取得工件W1的外周的周向各位置處的半徑等的工件W1的直徑尺寸的方法適合于上述解析工序的串聯化。

接下來，使工件W1向冷卻區域30移動(在圖1A、1B中，參照箭頭(3))，進行向工件W1噴射冷卻液的冷卻工序。在本冷卻工序中，以使通過加熱至淬火溫度而奧氏體化的工件W1進行馬氏體變態的冷卻速度，優選以成為由沒有不完全淬火組織的馬氏體組織構成的工件W1的冷卻速度，對被加熱的工件W1進行冷卻。

構成冷卻區域30的冷卻裝置如圖2所示，在配置有工件W1時，多個(在圖2的例子中為16個)噴嘴32(32a～32p)等間隔地位于工件W1的外周。在上述冷卻工序中，使用多個噴嘴32從工件W1的外側噴射冷卻液進行工件W1的冷卻。

在該冷卻工序中，基于上述解析工序中進行的大徑部與小徑部的區分的結果，按照工件W1的每個部位(環狀工件斷片)來調節冷卻條件。在此，例如，以與工件W1的大徑部的冷卻相比更促進工件W1的小徑部的冷卻的方式調節冷卻液33的噴射條件。上述冷卻液的噴射條件的調節例如可以通過改變每單位時間的冷卻液的噴射量、冷卻液的噴射開始時期、及冷卻液的噴射角度中的至少1個來進行。

具體而言，例如(a)使每單位時間的冷卻液向小徑部的噴射量(冷卻液的流量)比每單位時間的冷卻液向大徑部的噴射量多；(b)首先僅向小徑部噴射冷卻液，在經過一定時間之后，向包含大徑部的工件W1整體噴射冷卻液，使小徑部的噴射開始時期比大徑部的噴射開始時期提前；(c)在小徑部從斜上方向將冷卻液向工件W1噴射，在大徑部從水平方向(圖1中，左右方向)將冷卻液向工件W1噴射，在小徑部與大徑部使冷卻液向工件W1的噴射角度不同；(d)在小徑部延長冷卻液的噴射時間，在大徑部縮短冷卻液的噴射時間；(e)在小徑部降低冷卻液的溫度，在大徑部提高冷卻液的溫度；(f)使上述(a)～(e)適當組合；等來調節冷卻液的噴射條件。由此，與工件W1的大徑部的冷卻相比更促進工件W1的小徑部的冷卻。

在本發明的實施方式中，上述冷卻液的噴射角度是指從噴嘴32對于以外周面(或內周面)朝向鉛垂方向的方式載置的工件W1噴射的冷卻液的噴射方向與水平方向所成的角度。如圖3A所示，在從噴嘴32噴射的冷卻液的噴射方向與水平方向H一致的情況下，冷卻液的噴射角度成為0°。而且，如圖3B所示，從噴嘴32噴射的冷卻液從斜上方向向工件W1噴射時，冷卻液的噴射方向(圖中，參照箭頭)與水平方向H所成的角度θ成為冷卻液的噴射角度。

在上述冷卻工序中，若使噴射角度θ大于0°，則與噴射角度為0°的情況(從水平方向噴射冷卻液的情況)相比，能夠加快工件W1的冷卻速度。在上述冷卻工序中，通常，在冷卻初期(蒸氣膜階段)，在工件表面產生蒸氣膜而妨礙冷卻劑與工件表面的直接接觸，且阻礙導熱率小的蒸氣膜的熱移動，因此冷卻速度小，當該蒸氣膜破壞而引起固液接觸時，向沸騰(沸騰階段)轉移而工件的冷卻急速進展。此時，可認為，若使冷卻液的噴射角度大于0°而從傾斜方向噴射冷卻液，則上述蒸氣膜容易破壞，因此提前向沸騰階段轉移，能夠加快工件的冷卻速度。實際上，也確認到了與上述噴射角度θ為0°的情況相比，使噴射角度θ為5°或15°而從斜上方向噴射冷卻液的情況下冷卻速度快的情況。需要說明的是，通過調節上述冷卻液的噴射角度來調節工件的冷卻速度的情況下，上述冷卻液的噴射角度優選在0°～60°之間調節。

通過上述加熱工序加熱后的工件如已經說明那樣，即使在加熱前具有圓度良好的形狀，有時也會在上述加熱工序中變形而圓度惡化。加熱處理后的工件的俯視形狀成為大致橢圓形狀或具有多個部位(例如，3個部位)的凸部的形狀等各種形狀，其變形的方式即便加熱條件相同也不一樣。并且，若對于上述加熱工序中變形的工件均勻地進行冷卻，則仍維持加熱時的變形狀態進行冷卻，因此得到的淬火處理件的圓度差。另一方面，在本實施方式中，進行上述解析工序，在將工件W1剛加熱至淬火溫度之后立即掌握工件W1的外周形狀，基于工件W1的外周形狀，將該工件W1區分為大徑部和小徑部。然后，在冷卻工序中，以與工件W1的大徑部的冷卻相比更促進工件W1的小徑部的冷卻的方式調節冷卻條件(冷卻液的噴射條件)來進行工件W1的冷卻。通過以這樣的條件進行冷卻，如已經說明那樣，小徑部的與馬氏體變態的膨脹相伴的位移量大于上述大徑部的與馬氏體變態的膨脹相伴的位移量。其結果是，在冷卻工序后，小徑部與大徑部的尺寸差減小，淬火處理后的工件的圓度優異。而且，本實施方式的淬火方法也適合于串聯化。

在上述冷卻工序中，使用16個噴嘴將冷卻液向工件W1噴射進行工件W1的冷卻，但是在本實施方式中，上述冷卻工序使用的噴嘴的個數沒有特別限定。上述噴嘴的個數優選為4個以上。

上述冷卻液只要是能夠對工件W1進行冷卻的液體即可。作為上述冷卻液沒有特別限定，可列舉例如水、油、水溶性聚合物等。作為上述油，可列舉例如淬火油等。作為上述水溶性聚合物，可列舉例如PAG(聚烯二醇)等。上述水溶性聚合物可以作為溶解于水的水溶液使用。這種情況下，水溶性聚合物向水的混合量可以根據水溶性聚合物的種類等進行適當設定。這些冷卻液可以僅使用1種，也可以并用2種以上。

上述冷卻工序優選在將工件加熱至淬火溫度之后盡早開始。在將工件加熱至淬火溫度之后，若到冷卻開始之前花費時間，則有時難以通過冷卻工序使工件進行馬氏體變態。因此，在加熱至上述淬火溫度之后，到上述冷卻工序開始(噴射冷卻液)之前的時間越短越優選。因此，在上述解析工序結束后，優選快速地進行上述冷卻工序。而且，在加熱至上述淬火溫度之后到開始上述冷卻工序(噴射冷卻液)為止下降的工件的表面溫度也是越小越優選。

在上述冷卻工序中，上述冷卻液的噴射時間沒有特別限定，只要考慮工件W1的溫度、冷卻液的流量等而適當設定即可。而且，如上述冷卻液的噴射條件(b)所示，在工件W1的大徑部與小徑部使冷卻液的噴射開始時期錯開地進行冷卻液的噴射的情況下，從開始向小徑部的噴射至開始向大徑部的噴射為止的時間優選為10秒以下。而且，在上述冷卻工序中，每單位時間的冷卻液的噴射量(流量)沒有特別限定，只要根據工件W1的尺寸或噴嘴的個數等而適當選擇即可。需要說明的是，為了調節冷卻液的噴射量，冷卻區域30具備未圖示的流量調整閥等。

經由這樣的各工序，對工件W1進行淬火處理，由此能夠低成本地得到由沒有不完全淬火組織的馬氏體組織構成、圓度良好、且尺寸變動少的工件的淬火品。對于通過上述的方法實施了淬火處理的工件，通常，接下來實施回火處理(在圖1A、1B中，參照箭頭(4))。利用本實施方式的淬火方法實施了淬火處理的工件能夠適當地使用于軸承滾道圈等。

在本發明的第一實施方式中，區分為大徑部與小徑部的方法沒有限定為第一實施方式的方法。可以是例如，以上述(A)的工序算出的近似圓的半徑r為基準，將該半徑r與各環狀工件斷片的外周的周向各位置處的半徑的平均值進行比較，將工件區分為大徑部與小徑部。

在第一本發明的實施方式的上述解析工序中，可以是測定工件W1的內周的周向各位置，基于其測定結果來掌握工件W1的內周形狀，然后，基于上述內周形狀，將工件W1區分為大徑部與小徑部。這種情況下，工件W1的大徑部與小徑部的區分只要利用與上述的基于工件W1的外周形狀進行的方法大致同樣的方法進行即可。而且，工件W1的直徑尺寸的取得除了激光位移傳感器以外，例如，也可以使用紅外線熱像儀等進行。

在本發明的第一實施方式的淬火方法中，可以將工件基于直徑尺寸而區分為3種以上的部位(例如，大徑部、中徑部及小徑部這3種部位)，以直徑尺寸越小的部位越促進冷卻的方式調節冷卻液的噴射條件來進行上述冷卻工序。

在本發明的第一實施方式的淬火方法中，可以是以與小徑部的冷卻相比更促進大徑部的冷卻的方式調節冷卻條件。這種情況下，例如，在與大徑部的冷卻相比更促進小徑部的冷卻的上述的(a)～(f)的方法中，只要將小徑部的冷卻條件與大徑部的冷卻條件相互替換即可。

在第一本發明的實施方式中，工件的加熱方法并未限定為感應加熱。上述工件的加熱方法也可以是爐加熱等公知的其他的加熱方法。

在第一本發明的實施方式中，工件并未限定為軸承用鋼。上述工件可以是軸承用鋼以外的鋼材，也可以是鋼材以外的金屬材料。

在此，說明本發明的第二實施方式。本實施方式的淬火方法是以環狀工件為淬火對象且包括第一加熱工序、解析工序、第二加熱工序及冷卻工序的方法。環狀工件由鋼材形成。以下，按照工序順序來說明本實施方式的淬火方法。圖4A是用于說明第二實施方式的環狀工件的淬火方法的工序圖，圖4B是示意性地表示圖4A所示的淬火方法使用的淬火裝置的圖。圖5是示意性地表示第二實施方式的冷卻工序使用的冷卻裝置的一部分的俯視圖。

在本實施方式中成為淬火對象的環狀工件(以下，也簡稱為工件)與第一實施方式同樣由軸承用鋼構成。在本實施方式中，上述工件的尺寸也沒有限定。在本實施方式中，可以將任意的尺寸的工件作為淬火對象。另一方面，在本實施方式中成為淬火對象的工件的壁厚依賴于感應加熱的加熱線圈。上述工件的壁厚只要是通過加熱線圈能夠對工件整體進行感應加熱即可，可以是任意的壁厚。上述工件的壁厚的上限依賴于加熱線圈。而且，上述工件的壁厚的下限依賴于熱處理后的環狀構件所需的厚度。而且，上述工件的厚壁越厚，僅通過加熱線圈越難以均勻加熱，因此在上述工件的壁厚為10mm以上的情況下，可以在工件的徑向的內側非接觸地配置中心芯部來進行感應加熱。中心芯部由硅鋼板形成，作為一例而為圓柱形狀。

在本實施方式中，與第一實施方式同樣，對于經由車削處理等而制作的由軸承用鋼構成的工件實施淬火處理。本實施方式的淬火方法例如使用淬火裝置300進行。淬火裝置300具備感應加熱區域210、外周解析區域220及冷卻區域230。在上述淬火方法中，首先，進行將經由車削處理制作的上述工件加熱至應力被釋放的溫度(應力釋放溫度)的第一加熱工序。

在上述第一加熱工序中，首先，如圖4B所示，將經由車削處理而制作的工件W2搬運到具備轉臺201和加熱線圈211的感應加熱區域210(圖4B中，參照箭頭(1))。搬運來的工件W2載置于轉臺201，安設在加熱線圈211的內周側。然后，使工件W2(轉臺201)旋轉，并使電流流過加熱線圈211，將工件W2感應加熱至該工件W2的殘余應力被釋放的溫度。此時，感應加熱的條件以能夠從工件W2的表面至內部均勻地加熱的方式調節輸出、頻率、加熱時間等。上述頻率優選為0.1～5kHz。需要說明的是，上述第一加熱工序中的加熱溫度也小于淬火溫度。這是因為淬火溫度之前的加熱通過后續的第二加熱工序進行的緣故。由此，在制造工件W2時產生的該工件W2的殘余應力被釋放，在加熱后的工件W2產生與殘余應力對應的變形。在此產生的與殘余應力對應的變形在將工件加熱至淬火溫度時大致仍維持此狀態。

上述第一加熱工序中的工件W2的加熱溫度優選500～700℃之間的溫度。這是因為，加熱至該范圍的溫度的工件W2大致將殘余應力釋放，結束殘余應力引起的隨機的變形。另一方面，工件W2的加熱溫度小于500℃的話，工件W2的殘余應力有時未充分釋放，而且，若超過700℃，則在工件W2的組織開始產生相變態，因此不適合于中斷加熱。更優選的加熱溫度是500～650℃之間的溫度，更優選的加熱溫度是600～650℃。

接下來，使加熱后的工件W2移動到具備激光位移傳感器(間隙傳感器)的外周解析區域220(圖4B中，參照箭頭(2))，掌握工件W2的外徑形狀，進行將工件W2區分為大徑部和小徑部的解析工序。在上述解析工序中，作為將工件W2區分為大徑部和小徑部的方法，只要采用與第一實施方式同樣的方法即可。

然后，將解析工序結束的工件W2再次搬運到感應加熱區域210(圖4B中，參照箭頭(3))，進行將工件W2感應加熱至規定的淬火溫度(例如，若是JISSUJ2制的工件W2則為900～1000℃)的第二加熱工序。在上述第二加熱工序中，與上述第一加熱工序同樣，邊使載置于轉臺201且安設在加熱線圈211的內周側的工件W2旋轉，邊使電流流過加熱線圈211，從而對該工件W2進行感應加熱。此時，作為加熱條件的頻率優選為0.1～5kHz。在本工序中，由于能夠將工件W2均勻加熱，因此能夠均勻地進行工件W1的奧氏體化。而且，在本工序中，仍維持與上述第一加熱工序產生的殘余應力對應的變形的狀態而被加熱至淬火溫度。在上述第二加熱工序中，工件W2的淬火溫度只要考慮工件W2的材質、加熱方法而適當選擇即可。而且，工件W2的加熱例如可以在惰性氣體氣氛下進行。

接下來，使被加熱至淬火溫度的工件W2向冷卻區域230移動(圖4B中，參照箭頭(4))，進行向工件W2噴射冷卻液的冷卻工序。在本冷卻工序中，以使奧氏體化的工件W2進行馬氏體變態的冷卻速度，優選以成為由沒有不完全淬火組織的馬氏體組織構成的工件W2的冷卻速度，對加熱后的工件W2進行冷卻。

冷卻區域230以分別從工件W2的外側及內側向工件W2噴射冷卻液的方式構成。在構成冷卻區域230的冷卻裝置中，如圖5所示，在配置有工件W2時，多個(在圖5的例子中為16個)噴嘴232(232a～232p)等間隔地位于工件W2的外周，并且多個(在圖5的例子中為16個)噴嘴234(234a～234p)等間隔地位于工件W2的內周。在冷卻區域230中，經由各噴嘴232a～232p及234a～234p向工件W2噴射冷卻液233。

在該冷卻工序中，基于通過上述解析工序進行的大徑部與小徑部的區分的結果，按照工件W2的每個部位(環狀工件斷片)來調節冷卻條件。在此，例如，以與工件W2的大徑部的冷卻相比更促進工件W2的小徑部的冷卻的方式調節冷卻液233的噴射條件。作為具體的噴射條件的調節方法，可以采用與第一實施方式同樣的方法。

在這樣的本實施方式的淬火方法中，與第一實施方式的淬火方法同樣，在上述冷卻工序中，以消除與在加熱工件時產生的殘余應力的分布對應的變形(翹曲)的方式將工件冷卻，因此能夠得到具有良好的圓度的淬火品。而且，本實施方式的淬火方法也適合于串聯化。

此外，在本實施方式的淬火方法中，在進行了加熱至將殘余應力釋放的溫度的第一加熱工序之后，進行上述解析工序，然后，在進行了加熱至淬火溫度的第二加熱工序之后，進行冷卻工序。因此，與第一實施方式不同，將工件W2加熱至淬火溫度之后，能夠立即向冷卻工序轉移。而且，在上述冷卻工序中，不僅從被加熱的工件W2的外側，而且也從內側噴射冷卻液，由此對工件W2進行冷卻。因此，在本實施方式中，在加熱工序完成后，能夠在更短時間內將工件W2冷卻至內部。因此，在本實施方式中，即便成為淬火對象的工件是厚壁的工件，也能充分地淬火至內部，能夠得到具有良好的圓度的淬火品。當然，本實施方式也適合于以薄壁的工件為處理對象的淬火處理。

在本實施方式中，上述冷卻工序中使用的噴嘴的個數沒有特別限定。上述噴嘴的個數優選在外周及內周都為4個以上。而且，作為上述冷卻液，只要使用與第一實施方式同樣的冷卻液即可。

在上述冷卻工序中，上述冷卻液的噴射時間沒有特別限定，只要考慮工件W2的溫度、冷卻液的流量等而適當設定即可。而且，在上述冷卻工序中，在工件W2的大徑部與小徑部使卻液的噴射開始時期錯開而進行冷卻液的噴射的情況下，從開始向小徑部的噴射至開始向大徑部的噴射為止的時間優選為10秒以下。而且，在上述冷卻工序中，每單位時間的冷卻液的噴射量(流量)沒有特別限定，只要根據工件W2的尺寸、噴嘴的個數等而適當選擇即可。而且，在上述冷卻工序中，在使冷卻液的噴射角度錯開的情況下，上述噴射角度沒有特別限定，只要根據工件W2的尺寸、噴嘴的個數等而適當選擇即可。此時，上述冷卻液的噴射角度優選在0°～60°之間進行調節。而且，隔著工件W2而彼此相對的各個外側的噴嘴232及內側的噴嘴234的噴射條件可以相同，也可以相互不同。

經由這樣的各工序，對工件W2進行淬火處理，由此能夠低成本地得到由馬氏體構成、圓度良好、且尺寸變動少的工件的淬火品。對于通過上述的方法實施了淬火處理的工件，通常，接下來實施回火處理(圖4A中，參照箭頭(5))。利用本實施方式的淬火方法實施了淬火處理的工件可以適合使用作為軸承滾道圈等。

在第二實施方式的淬火方法中，作為將工件W2區分為大徑部和小徑部的方法，可以采用例如以通過上述(A)的工序算出的近似圓的半徑r為基準，將該半徑r與各環狀工件斷片的外周的周向各位置處的半徑的平均值進行比較，將工件區分為大徑部與小徑部的方法。

在本發明的第二實施方式的上述解析工序中，可以測定工件W2的內周的周向各位置，基于該測定結果來掌握工件W2的內周形狀，然后，基于上述內周形狀，將工件W2區分為大徑部和小徑部。這種情況下，工件W2的大徑部與小徑部的區分只要利用與上述的基于工件W2的外周形狀進行的方法大致同樣的方法進行即可。而且，工件W2的直徑尺寸的取得除了激光位移傳感器以外，例如，也可以使用紅外線熱像儀等進行。

在本發明的第二實施方式的淬火方法中，可以將工件基于直徑尺寸而區分為3種以上的部位(例如，大徑部、中徑部及小徑部這3種部位)，以直徑尺寸的相對越大的部位越促進冷卻的方式采用3種以上的冷卻條件進行冷卻工序。

在第二個本發明的實施方式中，工件的加熱方法并未限定為感應加熱。上述工件的加熱方法可以是爐加熱等以往公知的其他的加熱方法。

在第二本發明的實施方式中，工件并未限定為軸承用鋼。上述工件可以是軸承用鋼以外的鋼材，也可以是鋼材以外的金屬材料。

在第二本發明的實施方式的淬火方法中，可以是以與小徑部的冷卻相比更促進大徑部的冷卻的方式調節冷卻條件。這種情況下，例如，在與大徑部的冷卻相比更促進小徑部的冷卻的上述的(a)～(f)的方法中，只要將小徑部的冷卻條件與大徑部的冷卻條件相互替換即可。

對第一實施例的淬火方法的作用效果進行驗證。在此，以下述環狀工件為試驗片，進行了實施例1～5及比較例1～4。(評價用試驗片的制作)從由JISSUJ2構成的鋼材制造環狀原料，對得到的環狀原料實施切削加工，加工成規定形狀，得到了環狀工件(外徑：125mm，壁厚：4mm)。

在實施例1中，首先，算出了加熱前的環狀工件(試驗片)的圓度。圓度為80μm。圓度的算出使用激光位移傳感器(KEYENCE公司制)，將利用上述的方法算出的第一假想圓的半徑與第二假想圓的半徑之差作為圓度。

接下來，將環狀工件導入到具備感應加熱區域10、外周解析區域20及冷卻區域30的淬火裝置100(參照圖1B)的感應加熱區域10，通過感應加熱，將環狀工件整體感應加熱至950℃。在此，加熱條件設為頻率1kHz，加熱時間30秒鐘。而且，關于環狀工件的溫度，使用熱電偶，以表面溫度進行了測定。加熱后的環狀工件的俯視形狀為大致橢圓形狀。

接下來，使加熱后的環狀工件向外周解析區域20移動，將加熱后的環狀工件區分為大徑部和小徑部之后，將該區分的信息存儲于存儲部23。在此，作為將環狀工件區分為大徑部和小徑部的方法，采用了經由上述的(A)及(B)的工序的方法。即，首先，經由上述的(A)的工序來掌握環狀工件的外周形狀。然后，通過進行上述的(B)的工序，基于根據環狀工件的上述第一假想圓和上述第二假想圓而求出的基準半徑c，將假想性地分割的16個環狀工件斷片分別區分為大徑部及小徑部中的任一個。

接下來，使環狀工件移動到冷卻區域30，進行了以規定的條件向環狀工件噴射冷卻液的冷卻處理。在此，如圖2所示，冷卻裝置具備16個以等間隔配置的用于噴射冷卻液的噴嘴32(32a～32p)，在具有該冷卻裝置的冷卻區域30內，在噴嘴32的內側配置環狀工件，進行了向環狀工件的外周側噴射冷卻液33的冷卻處理。

作為冷卻液的噴射條件，采用了下述條件。在小徑部，從解析工序結束起1秒后使每一個噴嘴以流量1.8L/min開始冷卻液的噴射，噴射30秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度設為0°。在大徑部，從解析工序結束起1秒后使每一個噴嘴以流量1.2L/min開始冷卻液的噴射，噴射30秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。通過這樣的淬火處理，環狀工件的內部組織成為沒有不完全淬火組織的馬氏體組織。而且，在算出淬火處理后的環狀工件的圓度時，為65μm。

在實施例2中，除了將冷卻條件(冷卻液的噴射條件)如下所述變更以外，與實施例1同樣地對環狀工件實施了淬火處理。在小徑部，從解析工序結束起1秒后使每一個噴嘴以流量1.8L/min開始冷卻液的噴射，噴射30秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。在大徑部，從解析工序結束起1秒后使每一個噴嘴以流量1.5L/min開始冷卻液的噴射，噴射30秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。

在本實施例中，環狀工件的加熱前的圓度為60μm，冷卻后的圓度為60μm，加熱后的環狀工件的俯視形狀是具有3個部位的凸部的形狀。

在實施例3中，除了將冷卻條件(冷卻液的噴射條件)如下所述變更以外，與實施例1同樣地對環狀工件實施了淬火處理。在小徑部，從解析工序結束起1秒后使每一個噴嘴以流量1.8L/min開始冷卻液的噴射，噴射30秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。在大徑部，從解析工序結束起6秒后使每一個噴嘴以流量1.8L/min開始冷卻液的噴射，噴射30秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。

在本實施例中，環狀工件的加熱前的圓度為92μm，冷卻后的圓度為65μm，加熱后的環狀工件的俯視形狀為大致橢圓形狀。

在實施例4中，除了將冷卻條件(冷卻液的噴射條件)如下所述變更以外，與實施例1同樣地對環狀工件實施了淬火處理。在小徑部，從解析工序結束起1秒后使每一個噴嘴以流量1.8L/min開始冷卻液的噴射，噴射30秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。在大徑部，從解析工序結束起3秒后使每一個噴嘴以流量1.8L/min開始冷卻液的噴射，噴射30秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。

在本實施例中，環狀工件的加熱前的圓度為65μm，冷卻后的圓度為65μm，加熱后的環狀工件的俯視形狀是具有3個部位的凸部的形狀。

在實施例5中，除了將冷卻條件(冷卻液的噴射條件)如下所述變更以外，與實施例1同樣地對環狀工件實施了淬火處理。在小徑部，從解析工序結束起1秒后使每一個噴嘴以流量1.6L/min開始冷卻液的噴射，噴射30秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為15°。在大徑部，從解析工序結束起1秒后使每一個噴嘴以流量1.2L/min開始冷卻液的噴射，噴射30秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。

在本實施例中，環狀工件的加熱前的圓度為85μm，冷卻后的圓度為75μm，加熱后的環狀工件的俯視形狀為大致橢圓形狀。

在比較例1中，首先，算出了加熱前的環狀工件(試驗片)的圓度。圓度為78μm。接下來，將環狀工件向加熱爐搬入，將環狀工件以830℃且0.5小時的條件進行了爐加熱。

接下來，進行了將環狀工件向80℃的冷卻油投入的基于油冷的冷卻處理。通過這樣的淬火處理，環狀工件的內部組織成為沒有不完全淬火組織的馬氏體組織。而且，淬火處理后的環狀工件的圓度為500μm。

在比較例2中，首先，算出了加熱前的環狀工件(試驗片)的圓度。圓度為62μm。接下來，將環狀工件向加熱爐搬入，將環狀工件以830℃且0.5小時的條件進行了爐加熱。

接下來，進行了將環狀工件向80℃的冷卻油投入的基于油冷的冷卻處理。然后，進行了環狀工件的矯正。矯正后的環狀工件的圓度為100μm。而且，通過這樣的淬火處理，環狀工件的內部組織成為沒有不完全淬火組織的馬氏體組織。

在比較例3中，除了將冷卻條件(冷卻液的噴射條件)如下所述變更以外，與實施例1同樣地對環狀工件實施了淬火處理。從解析工序結束起1秒后打開全部的噴嘴，使每一個噴嘴以流量0.5L/min開始向環狀工件整體的冷卻液的噴射，噴射30秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。

在本比較例中，環狀工件的加熱前的圓度為73μm，冷卻后的圓度為200μm。

在比較例4中，除了在加熱工序中，在環狀工件的內周面及外周面分別由限制用具進行了限制的狀態下，對環狀工件進行感應加熱以外，與比較例3同樣地實施了環狀工件的淬火處理。在本比較例中，環狀工件的加熱前的圓度為70μm，冷卻后的圓度為50μm。

關于實施例1～5及比較例1～4的驗證結果，如表1所示。

表1

※1：在實施例1～5的冷卻條件下，上段表示小徑部的冷卻條件，下段表示大徑部的冷卻條件。

※2：實施例1～5及比較例3、4的冷卻條件下的冷卻開始時期以解析工序完成后至冷卻液的噴射開始為止的時間表示。

※3：實施例1～5及比較例3、4的冷卻條件下的流量表示每一個噴嘴的流量。

如表1所示可知，在本發明的第一實施方式的淬火方法中，即使在加熱時未使用限制用具或者在冷卻后未實施矯正，也能夠得到圓度良好的淬火品。因此，根據第一本發明的淬火方法，能夠低成本地提供一種圓度良好的淬火品。而且，可以沒有限制用具，因此也能夠迅速地應對環狀工件的尺寸變更等。

驗證了第二實施例的淬火方法的作用效果。在此，以下述環狀工件為試驗片，進行了實施例6～8、參考例1～2及比較例5～6。(評價用試驗片的制作)從由JISSUJ2構成的鋼材制造了環狀原料，對于得到的環狀原料實施切削加工，加工成規定形狀，得到了環狀工件(外徑：200mm，壁厚：10～20mm)。

在實施例6中，算出了加熱前的環狀工件(試驗片：壁厚15mm)的圓度。圓度為100μm。上述圓度通過與實施例1同樣的方法算出。接下來，將環狀工件搬運到具備感應加熱區域210、外周解析區域220及冷卻區域230的淬火裝置300(參照圖4B)的感應加熱區域210，將環狀工件整體感應加熱至600℃。在此，加熱條件設為頻率1kHz。而且，關于環狀工件的溫度，使用熱電偶以表面溫度進行了測定。此時，加熱后的環狀工件的俯視形狀為大致橢圓形狀。

接下來，使加熱后的環狀工件移動到外周解析區域220，將加熱的環狀工件區分為大徑部和小徑部之后，將該區分的信息存儲于存儲部223。在此，作為將環狀工件區分為大徑部和小徑部的方法，采用了與實施例1同樣的方法。

接下來，將環狀工件再次向感應加熱區域210搬運，以與上述加熱工序相同條件將環狀工件整體加熱至950℃。需要說明的是，上述加熱工序中的600℃之前的加熱、上述解析工序中的環狀工件的區分、及本工序中的淬火溫度(950℃)之前的加熱所需的總時間為70秒鐘。而且，在本實施例中，將被加熱至600℃的環狀工件搬運到外周解析區域220，區分為大徑部與小徑部之后，再次搬運至感應加熱區域210所需的時間為10秒鐘。

在加熱至淬火溫度后，立即使環狀工件向冷卻區域230移動，進行了以規定的條件向環狀工件噴射冷卻液的冷卻處理。在此，如圖5所示，冷卻裝置在環狀工件的外周等間隔地配置有16個用于噴射冷卻液的噴嘴232(232a～232p)并且在環狀工件的內周配置有16個用于噴射冷卻液的噴嘴234(234a～234p)，在具有該冷卻裝置的冷卻區域230內，在噴嘴232與噴嘴234之間配置環狀工件而進行了冷卻處理。

作為冷卻液的噴射條件，采用了下述條件。在小徑部，至淬火溫度(950℃)的加熱完成起1秒后，分別從內側的噴嘴及外側的噴嘴，使每一個噴嘴以流量2.0L/min開始冷卻液的噴射，噴射60秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。在大徑部，至淬火溫度(950℃)的加熱完成起1秒后，分別從內側的噴嘴及外側的噴嘴，使每一個噴嘴以流量1.8L/min開始冷卻液的噴射，噴射60秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。通過這樣的淬火處理，環狀工件的內部組織成為沒有不完全淬火組織的馬氏體組織。而且，淬火處理后的環狀工件的圓度為120μm。

在實施例7中，除了使用壁厚20mm的環狀工件作為環狀工件(試驗片)并將加熱條件及冷卻條件(冷卻液的噴射條件)如下所述進行了變更以外，與實施例6同樣地對環狀工件實施了淬火處理。需要說明的是，加熱前的環狀工件的圓度為150μm。以頻率1kHz進行感應加熱。在小徑部，至淬火溫度(950℃)的加熱完成起1秒后，分別從內側的噴嘴及外側的噴嘴，使每一個噴嘴以流量2.2L/min開始冷卻液的噴射，噴射60秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。在大徑部，至淬火溫度(950℃)的加熱完成起1秒后，分別從內側的噴嘴及外側的噴嘴，使每一個噴嘴以流量1.8L/min開始冷卻液的噴射，噴射60秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。

在本實施例中，通過淬火處理，環狀工件的內部組織成為了完全馬氏體。而且，淬火處理后的環狀工件的圓度為130μm。而且，加熱至600℃時的環狀工件的俯視形狀為大致橢圓形狀。

在實施例8中，首先算出了加熱前的環狀工件(試驗片：壁厚10mm)的圓度。圓度為120μm。接下來，將環狀工件搬運到具備感應加熱區域210、外周解析區域220及冷卻區域230的淬火裝置300(參照圖4B)的感應加熱區域210，將環狀工件整體加熱至600℃。在此，加熱條件為頻率1kHz。而且，環狀工件的溫度與實施例6同樣地測定。此時，加熱后的環狀工件的俯視形狀為大致橢圓形狀。

接下來，使加熱的環狀工件移動到外周解析區域220，將加熱的環狀工件區分為大徑部和小徑部之后，將該區分的信息存儲于存儲部223。在此，作為將環狀工件區分為大徑部和小徑部的方法，采用了與實施例1同樣的方法。

接下來，將環狀工件再次搬運到感應加熱區域210，將環狀工件加熱至950℃。需要說明的是，上述加熱工序中的600℃之前的加熱、上述解析工序中的環狀工件的區分、及本工序中的淬火溫度(950℃)之前的加熱所需的總時間為40秒鐘。而且，在本實施例中，將被加熱至600℃的環狀工件搬運到外周解析區域，在區分為大徑部和小徑部之后，再次搬運至感應加熱區域210所需的時間為10秒鐘。

在加熱至淬火溫度后，立即使環狀工件向冷卻區域230移動，除了將冷卻條件(冷卻液的噴射條件)如下所述進行了變更以外，與實施例6同樣地對環狀工件進行了冷卻。在小徑部，至淬火溫度(950℃)的加熱完成起1秒后，分別從內側的噴嘴及外側的噴嘴，使每一個噴嘴以流量1.8L/min開始冷卻液的噴射，噴射60秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。在大徑部，至淬火溫度(950℃)的加熱完成起1秒后，分別從內側的噴嘴及外側的噴嘴，使每一個噴嘴以流量1.5L/min開始冷卻液的噴射，噴射60秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。通過這樣的淬火處理，環狀工件的內部組織成為了沒有不完全淬火組織的馬氏體組織。而且，淬火處理后的環狀工件的圓度為100μm。

在參考例1中，首先算出了加熱前的環狀工件(試驗片：壁厚20mm)的圓度。圓度為150μm。接下來，將環狀工件搬運到具備感應加熱區域210、外周解析區域220及冷卻區域230的淬火裝置300(參照圖4B)的感應加熱區域210，將環狀工件整體加熱至950℃。在此，加熱條件設為頻率1kHz、加熱時間60秒鐘。而且，環狀工件的溫度與實施例6同樣地測定。此時，加熱后的環狀工件的俯視形狀為大致橢圓形狀。然后，通過空冷將環狀工件冷卻至750℃。

接下來，使加熱至淬火溫度后冷卻至750℃的環狀工件移動到外周解析區域220，將環狀工件區分為大徑部和小徑部之后，將該區分的信息存儲于存儲部223。在此，作為將環狀工件區分為大徑部和小徑部的方法，采用了與實施例1同樣的方法。

接下來，使環狀工件移動至冷卻區域230，除了將冷卻條件(冷卻液的噴射條件)如下所述進行了變更以外，與實施例6同樣地對環狀工件進行了冷卻。在小徑部，通過空冷而到達了750℃起1秒后，分別從內側的噴嘴及外側的噴嘴，使每一個噴嘴以流量2.0L/min開始冷卻液的噴射，噴射60秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。在大徑部，通過空冷而到達750℃起1秒后，分別從內側的噴嘴及外側的噴嘴，使每一個噴嘴以流量1.5L/min開始冷卻液的噴射，噴射60秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。在這樣的淬火處理中，在環狀工件的組織的局部觀察到了不完全淬火組織(貝氏體組織)。而且，淬火處理后的環狀工件的圓度為160μm。

在參考例2中，首先算出了加熱前的環狀工件(試驗片：壁厚10mm)的圓度。圓度為140μm。接下來，將環狀工件搬運到具備感應加熱區域210、外周解析區域220及冷卻區域230的淬火裝置300(參照圖4B)的感應加熱區域210，將環狀工件整體加熱至950℃。在此，加熱條件設為頻率1kHz、加熱時間30秒鐘。環狀工件的溫度與實施例6同樣地測定。此時，加熱后的環狀工件的俯視形狀為大致橢圓形狀。然后，通過空冷將環狀工件冷卻至750℃。

接下來，加熱至淬火溫度后，使冷卻至750℃的環狀工件移動到外周解析區域220，將環狀工件區分為大徑部和小徑部之后，將該區分的信息存儲于存儲部。在此，作為將環狀工件區分為大徑部和小徑部的方法，采用了與實施例1同樣的方法。

接下來，使環狀工件移動至冷卻區域230，除了將冷卻條件(冷卻液的噴射條件)如下所述進行了變更以外，與實施例6同樣地對環狀工件進行了冷卻。在小徑部，通過空冷到達750℃起1秒后，分別從內側的噴嘴及外側的噴嘴，使每一個噴嘴以流量1.1L/min開始冷卻液的噴射，噴射60秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。在大徑部，通過空冷到達750℃起1秒后，分別從內側的噴嘴及外側的噴嘴，使每一個噴嘴以流量0.8L/min開始冷卻液的噴射，噴射60秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。在這樣的淬火處理中，在環狀工件的組織的一部分觀察到了不完全淬火組織(貝氏體組織)。而且，淬火處理后的環狀工件的圓度為150μm。

在比較例5中，首先算出了加熱前的環狀工件(試驗片：壁厚20mm)的圓度。圓度為150μm。接下來，將環狀工件向加熱爐搬入，將環狀工件以830℃且0.5小時的條件進行了爐加熱。

接下來，對環狀工件進行了向80℃的冷卻油投入的基于油冷的冷卻處理。通過這樣的淬火處理，環狀工件的內部組織成為沒有不完全淬火組織的馬氏體組織。而且，淬火處理后的環狀工件的圓度為300μm。

在比較例6中，首先算出了加熱前的環狀工件(試驗片：壁厚20mm)的圓度。圓度為140μm。接下來，將環狀工件搬運到具備感應加熱區域210、外周解析區域220及冷卻區域230的淬火裝置300(參照圖4B)的感應加熱區域210，將環狀工件整體加熱至950℃。在此，加熱條件設為頻率1kHz、加熱時間60秒鐘。環狀工件的溫度與實施例6同樣地進行了測定。

接下來，使環狀工件移動至冷卻區域230，向環狀工件以規定的條件噴射冷卻液而對環狀工件進行了冷卻。在此，從全部的噴嘴以相同的條件噴射冷卻液而對環狀工件進行了冷卻。至淬火溫度(950℃)的加熱完成起1秒后，分別從內側的噴嘴及外側的全部的噴嘴，使每一個噴嘴以流量1.8L/min開始冷卻液的噴射，噴射60秒鐘的冷卻液。冷卻液的噴射角度為0°。在這樣的淬火處理中，環狀工件的內部組織成為了沒有不完全淬火組織的馬氏體組織。而且，淬火處理后的環狀工件的圓度為220μm。

表2

※1：升溫至淬火溫度的過程中到達的溫度。

※2：加熱至淬火溫度后進行空冷而到達的溫度。

※3：在實施例6～8及參考例1～2的冷卻條件下，上段表示小徑部的冷卻條件，下段表示大徑部的冷卻條件。

※4：實施例6～8、參考例1～2及比較例6的冷卻條件下的流量表示每一個噴嘴的流量。

如表2所示可知，在第二實施例的淬火方法中，能夠得到圓度良好的淬火品。因此，根據第二實施例的淬火方法，能夠低成本地提供圓度良好的淬火品。而且，也能夠迅速地應對環狀工件的尺寸變更等。而且，根據第二實施例的淬火方法可知，即便是成為淬火對象的環狀工件是壁厚超過10mm的環狀工件，也能夠得到圓度良好的淬火品。