[发明专利]圆柱状部件的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及圆柱状部件、尤其是大型(大直径)圆柱状部件的热处理方法。此处，“圆柱状部件”包括例如作为建筑机械的无端轨道带(履带)构成部件的销(pin)。但是，“圆柱状部件”并不仅限于销，另外，也不仅限于大型部件(如果是销则是大直径的销)。

背景技术

用于液压挖掘机或推土机等的建筑机械的履带10(参照图13)具有如图14所示的链节1、履板2、销3、衬套4。

在图15中，对于履带用的销3这样的圆柱状部件，要求其外周表面部(外周表面及其附近)31具有用于耐受弯曲应力和扭转应力的强度及耐磨性，并要求芯部32具有用于耐受剪切应力的强度和韧性。

作为用于满足所有这些要求品质的履带用销的热处理方法，以往提出了各种方法。

例如，存在以低碳合金钢为原材料进行“渗碳淬火”，然后实施“低温回火”的方法。根据该方法(渗碳淬火法)，以SCM415或SCM420等低碳合金钢为原材料，对其实施渗碳而仅使外周表面部为高碳合金钢，然后，实施淬火和低温回火。

但是，如果采用渗碳淬火方法，则为了提高销的耐磨性和强度需要加深渗碳硬化层、延长渗碳时间，存在成本增加的问题。与此同时，渗碳气体的大量使用等也会引起成本上涨。

另外，还存在以中碳合金钢为原材料进行“整体加热淬火”，然后实施“低温回火”的方法。详细地，以含碳量为0.3～0.5质量％的中碳合金钢为原材料，将从销的外周表面到芯部的整体加热至Ac₃相变点以上的温度，骤冷淬火，然后实施低温回火。

但是，在该现有技术中，销的硬化层深度取决于原材料的淬火性或销的直径等，因此如果使用淬火性低的原材料，则得不到所需的耐磨性和强度。另一方面，如果使用淬火性高的原材料，则硬化层的深度过深，使外周表面的压缩残留应力降低，从而存在销的断裂韧性和疲劳强度降低的问题。

作为履带用销热处理方法的现有技术，还存在以中碳合金钢为原材料进行“整体加热淬火”，然后进行“整体加热高温回火，再进行“外周表面部的高频淬火”，最后实施“低温回火”的方法。详细地，以含碳量为0.3～0.5质量％的中碳合金钢为原材料，将从销的外周表面到芯部的整体加热至Ac₃相变点以上的温度，骤冷淬火后，再对从销的外周表面到芯部的整体进行高温回火，使销整体的微组织形成索氏体组织。然后，对销的外周表面部实施高频淬火，再实施低温回火。

此处，将“整体加热淬火”和“整体加热高温回火”两个工序合称为“基体调质(工序)”。大型的销(大直径的销：直径为约50mm以上的销)可以采用该方法进行热处理。

图16以表格形式表示作为中碳合金钢的一例的SCM440的组成(质量％)。

以下将以SCM440为原材料的销表示为“销A”。应予说明，销A的长度为370mm、直径为70mm。

图17～图20表示在对销A实施前述现有技术(进行整体加热淬火、整体加热高温回火、高频淬火、低温回火的现有技术)时，各热处理工序中销的断面上的硬度分布(从外周表面到中心部的硬度分布)。

图17～图20中，横轴表示距销A的外周表面的距离，纵轴表示洛氏硬度。

图17表示整体加热淬火工序后的硬度分布。如图17所示，在整体加热淬火工序后，销的外周表面部(外周表面附近)的硬度为HRC55左右，芯部(销的中心附近的区域：从销的中心起半径方向规定距离的范围)为HRC50左右。

图18表示整体加热高温回火工序后的硬度分布。图18中，通过高温回火使销的外周表面部的硬度降低至HRC40左右。另外，在包含中心的芯部则达到HRC30左右。

图19表示高频淬火工序后的硬度分布。图19中，销的外周表面部的硬度由于高频淬火而上升至HRC60左右。销的芯部则保持在HRC30左右。并且，在销的外周表面部与芯部之间的区域，存在硬度急剧降低的区域B2。

图20表示低温回火工序后的硬度分布。如图20所示，由于低温回火使外周表面部的硬度略为降低，达到HRC55左右。

进行整体加热淬火、整体加热高温回火、高频淬火、低温回火的上述现有技术，由于进行了四个工序，因此存在加工准备时间延长、整体的处理时间延长的问题。

另外，为了确保所需的芯部硬度(基体硬度)需要使用淬火性高的原材料，由于这种原材料价格高，因此导致成本增加。

而且，如果得不到所需的芯部硬度(基体硬度)，则在负荷了过大的剪切应力时，有折损的可能性。