以下、添付図面を参照して、本発明の実施� ��態を説明する。
 本発明に係る円柱状部品の熱処理方法の実� ��形態を説明するため、円柱状部品として、� ��えば、油圧ショベルやブルドーザー等の建� ��機械の無限軌道帯(履帯)10(図13参照)の構成� �品である履帯用ピンを例示して、説明する� �ただし、円柱状部品は、履帯用ピン(以下、� ��ピン」と記載する。)に限るものではない。

 また、本願発明の方法では直径が50mm以上の 大型ピンを例示しているが、本願発明の方法 に係る円柱状部品の熱処理方法は、小型、中 型のピンにも適用することが可能である。
 ここで、小型ピンとは直径が30mm未満のもの を意味しており、中型ピンとは直径が30mm以� �で50mm未満のものを意味しており、大型ピン� ��は直径が50mm以上のものを意味している。

 上述したように、建設機械の履帯10(図13)は� ��図14に示すように、1対のリンク1、履板2、� �ン3、ブッシュ4から成るユニットが、連続的 に連結されて構成されている。
 そして、履帯用のピン3(図15参照)において� �外周表面部(外周表面31fから有効硬さ位置31ff までの深さがtの範囲)31には、曲げ応力とね� �れ応力に耐えるための強度および耐摩耗性� �すなわち、硬さが要求される。一方、芯部(� ��周表面部31を除く部分)32には、せん断応力� �耐えるための強度および靭性が要求される� �
 本願発明の方法では、外周表面部31に要求� �れる硬さと、芯部32に要求されるせん断強度 および靭性を熱処理によって獲得するために 、中炭素合金鋼から成る素材に熱処理を施す のである。

 ここで、中炭素合金鋼とは、中炭素鋼にMn� �B、Cr、Mo、Ni等の合金元素を添加したものを� ��う。これらの合金元素の添加目的は、焼入� ��性向上、耐摩耗性向上、靭性向上等である� ��
 また、中炭素鋼とは、炭素含有量が質量%で 0.30以上0.50以下のものを言う。ちなみに、低� ��素鋼とは、炭素含有量が質量%で0.30未満の� �のを言い、高炭素鋼とは、炭素含有量が質� �%で0.50を超えるものを言う。

 本願発明の第1実施形態に係る方法を、図1~� ��7を参照して説明する。
 第1実施形態に係る方法において、大型ピン 3は、機械加工完了後、図1に示す工程に従っ� ��製造される。
 図2は、本願発明の第1実施形態に係る方法� �、図17~図20を参照して説明した従来技術(全� �加熱焼入れ、全体加熱高温焼もどし、高周� �焼入れ、低温焼もどしを行う従来技術)に対� ��させて示している。より詳細には、図2では 、本願発明の第1実施形態に係る方法におけ� �各工程(製造プロセス)における断面の金属組 織を、図17~図20の従来技術における断面の金� ��組織と比較して模式的に示している。
 それと共に図2では、図3~図5および図17~図20� ��参照することにより、第1実施形態における 各工程(製造プロセス)における断面の硬さ分� ��と、図17~図20の従来技術における断面の硬� �分布とを比較することを企図している。

 図1において、「機械加工完了品」なる文 言で示す工程では、中炭素合金鋼から成る素 材(棒鋼)に機械加工等を施して、大型ピン3に 成形する。ピン3の素材はSCM440であり、前記� �たように、その成分(質量%)は図16で示されて いる。

 次に、ピン3を全体焼入れ装置20に搬入し、� ��ン3に対して焼入れ第1工程S11を施す。明確� �は図示されていないが、全体焼入れ装置20は 、加熱手段(加熱炉あるいは誘導加熱装置)と� ��却装置とを有している。先ず、全体焼入れ� ��置20の加熱手段により、ピン3の全体(図15に� ��ける外周表面31fから芯部32に至る全ての領� �)を、Ac ₃ 変態点以上の温度に加熱する。
 全体焼入れ装置20による加熱は誘導加熱に� �って行なってもよいし、加熱炉内で行なっ� �もよい。
 加熱を加熱炉内で行う場合には、その加熱� ��(エネルギー)として、重油、軽油、灯油等� �化石燃料または電気が用いられる。

 ワークのAc ₃ 変態点(特定の温度)は、ワークの化学成分に� ��って決まり、概略、次式で示される。
   Ac ₃ (℃)=908-224×C(%)+30×Si(%)
           -34×Mn(%)+439×P(%)-23×Ni(%)
 中炭素合金鋼では、Ac ₃ 変態点は、加熱炉内での加熱の場合、概略800 ℃程度(780~820℃)である。図示しない誘導加熱 (急速加熱)の場合には、Ac ₃ 変態点は、加熱炉内での加熱の場合よりも100 ℃程度高くなる。

 焼入れ第1工程S11を誘導加熱装置によって加 熱する場合、ワークの外周表面31fから芯部32� ��至るすべての領域がAc ₃ 変態点以上の温度に加熱されるように、図示 しない発振機の周波数を選定する必要がある 。
 ここで、周波数f(kHz)と加熱深さd(mm)との間� �は、
        d=(250/f) ^1/2
なる関係がある。係る関係に従って、周波数 fを適宜設定することにより、ピン3の断面全� ��域をAc ₃ 変態点以上の温度に加熱することができる。

 全体加熱焼入れ装置20によりピン3の全体がA c ₃ 変態点以上の温度に加熱されたならば、加熱 を停止し、ワークの外周表面31fの温度がAr ₃ 変態点まで下がる前に、全体焼入れ装置20の� ��示しない冷却装置により冷却を開始して焼� ��れする。
 Ar ₃ 変態点は、中炭素合金鋼の場合、Ac ₃ 変態点より100℃程度低い温度になる。
 焼入れの際に使用する冷却液(冷却手段)と� �ては、水、水溶性焼入れ液、油等がある。� �スト面、環境面を考慮すると、冷却液とし� �水を使用することが望ましい。

 全体加熱焼入れ装置20によりピン3を焼入れ� ��、焼入れ第1工程S11が完了したならば、部分 加熱焼入れ装置30に搬入する。明確には図示� ��れていないが、部分加熱焼入れ装置30は、� �導加熱装置と冷却装置とを有している。そ� �て、ピン3に高周波焼入れ工程(焼入れ第2工� �)S12を施す。
 この高周波焼入れ工程(焼入れ第2工程)S12で� ��、焼入れ第1工程S11で焼入れされたピン3の� �周表面部31のみを、Ac ₃ 変態点以上の温度に誘導加熱する。換言すれ ば、焼入れ第1工程S11ではピン3の断面全領域� ��Ac ₃ 変態点以上の温度に加熱したが、焼入れ第2� �程S12ではピン3の外周表面部31のみをAc ₃ 変態点以上の温度に加熱する。
 焼入れ第1工程S11の加熱は全体加熱であるの に対し、焼入れ第2工程S12の加熱は、外周表� �部31のみを加熱するので、いわゆる部分加熱 である。外周表面部31のみの加熱(いわゆる部 分加熱)を行うために、焼入れ第2工程S12にお� ��る加熱は、誘導加熱(例えば高周波誘導電源 による加熱)によらなければならない。

 ここで、外周表面部31とは、図15に示すよう に、ピン3の外周表面31fのみならず、その近� �をも含む一定の深さt(有効硬化層深さ)を有� �る領域である。
 「有効硬化層深さt」は「有効硬化層の厚さ (深さ:半径方向寸法)」であり、図15における� ��柱状部品3の外周表面31fから有効硬さ位置31f fまでの距離である。さらに、「有効硬化層� �は、焼入れ第2工程後に有効硬さ以上になる� ��域(範囲)であり、「有効硬さ」は、硬化し� �(焼入れされた)とみなされる硬さであり、本 願発明の方法では、「80%マルテンサイト硬さ (HRC45)」を以って、「硬化した(焼入れされた) 」とみなしている。そして、「有効硬さ位置 31ff」は、「有効硬さ(HRC45)」になる位置であ� ��。

 有効硬化層深さtは、ピン3の半径Rの1/10以上 で、ピン3の半径Rの1/2以下であることが好ま� ��い。すなわち、外周表面31fからの有効硬化� ��深さtは、ピンの半径をRとすれば、R/10≦t≦ R/2であるのが望ましい。
 有効硬化層深さtがR/10よりも小さいと、ピ� �3が早期に摩耗してしまう。一方、有効硬化� ��深さtがR/2よりも大きいと、ピン3の外周表� �の圧縮残留応力が小さくなり、後述する効� �(ピンに作用する引張応力を下げる効果)が得 られないからである。

 これに加えて、必要な耐摩耗性を確保する� ��めに、有効硬化層深さtは、3mm以上であるこ とが望ましい。
 有効硬化層深さtが R/10≦t≦R/2(Rはピン3の� �径)であり、かつ、有効硬化層深さtが3mm以上 となるように、ピン3の外周表面部31がAc ₃ 変態点以上の温度に加熱されるように、誘導 加熱による加熱深さdを決定し、周波数f(kHz)� �加熱深さd(mm)との関係式 d=(250/f) ^1/2  に従って、周波数を決定するのである。
 ここで、焼入れ第1工程S11が誘導加熱装置に よって加熱される場合、焼入れ第2工程S12の� �導加熱装置の周波数は、焼入れ第1工程S11の� ��導加熱装置と同一の周波数を使用してもよ� ��。この際、加熱時間や電流密度などの調整� ��よって、必要な加熱深さを得る。

 ピン3の外周表面部31のみを誘導加熱するこ� ��により、ピン3の外周表面31fから芯部32にか� ��て温度勾配が生じる。外周表面部ではAc ₃ 変態点以上であるが、芯部側すなわち半径方 向内方に向かって温度は低下する。
 外周表面部31の芯部側近傍では400~700℃(高温 焼もどし温度に相当)となり、さらに芯部側(� ��径方向内方)の領域では150~250℃(低温焼もど� ��温度に相当)となる。

 ピン3の外周表面部31がAc ₃ 変態点以上の温度に加熱されたならば、加熱 を停止し、ピン3を図示しない誘導加熱装置� �ら取り出し、ピン3の外周表面31fの温度がAr ₃ 変態点まで下がる以前の段階で、部分加熱焼 入れ装置30の図示しない冷却装置により冷却� ��開始して焼入れする。
 上述した通り、Ar ₃ 変態点は、中炭素合金鋼の場合、Ac ₃ 変態点より約100℃低い温度になる。
 高周波焼入れ工程(焼入れ第2工程)S12におい� ��も、焼入れ第1工程S11と同様に、焼入れの際 に用いられる冷却液(冷却手段)としては、コ� ��ト面、環境面からは水を使用することが望� ��しい。但し、水溶性焼入れ液、油等を用い� ��もよい。

 高周波焼入れ工程(焼入れ第2工程)S12におい� ��、ピン3の外周表面部31は、再度、焼入れさ� ��る。
 また、ピン3の芯部32における外周表面部31� �傍の領域では、高周波焼入れの際に400~700℃� ��加熱されるため、高温焼もどしが施される� ��
 さらに、芯部32側の中心側(半径方向内方)領 域では、高周波焼入れの際に150~250℃に加熱� �れるので、低温焼もどしが施される。

 これに対して、図17~図20で説明した従来� �術(全体加熱焼入れ、全体加熱高温焼もどし� ��高周波焼入れ、低温焼もどしを行う従来技� ��)では、本願発明の第1実施形態に係る方法� �おける焼入れ第1工程S11と高周波焼入れ工程( 焼入れ第2工程)S12との間に、すでに、素地高� ��焼もどし(図18参照)が施されている。そのた め、図17~図20の従来技術における図19の高周� �焼入れ工程(本願発明の方法における焼入れ� ��2工程:S12に相当する工程)では、芯部32に対� �る焼もどしは行われない。

 換言すれば、図17~図20で説明した従来技� �(全体加熱焼入れ、全体加熱高温焼もどし、� ��周波焼入れ、低温焼もどしを行う従来技術) では、単に外周表面部のみの高周波焼入れを 行っているのに対して、第1実施形態におけ� �高周波焼入れ工程(焼入れ第2工程)S12では、3� ��類の熱処理、具体的には外周表面部31にお� �る高周波焼入れと、芯部32の外周表面部31側( 半径方向外方)領域における高温焼もどしと� �芯部32の中心側(半径方向内方)領域における� ��温焼もどしを、同時に行っている。

 高周波焼入れ工程(焼入れ第2工程)S12の後、� ��ン3を低温焼もどし装置40に搬入して、ピン3 に低温焼もどし(S2)を施す。
 この低温焼もどし工程(S2)においても、加熱 は加熱炉(低温焼もどし炉)内で行ってもよく� ��図示しない誘導加熱装置によってもよい。
 加熱炉内で低温焼もどしを行う場合は、150~ 250℃にて加熱される。加熱源(エネルギー)と� ��ては、電気または重油、軽油、灯油等の化� ��燃料が用いられる。

 一方、誘導加熱装置で低温焼もどし工程S2� �行う場合には、誘導加熱が急速加熱である� �め、加熱温度は加熱炉内で行う場合よりも� �干高くなる。ピン3の少なくとも外周表面部3 1が低温焼もどし温度に加熱されるように、� �述した周波数f(kHz)と加熱深さd(mm)との関係式  d=(250/f) ^1/2  に基いて、図示しない発振機の周波数を選� ��する必要がある。
 加熱後の冷却は、自然放冷でもよい。ある� ��は、低温焼もどし装置40に冷却装置を設け� �、強制冷却を行ってもよい。
 以上により、ピン3の熱処理が完了する。

 次に、図2~図7を参照して、第1実施形態の作 用効果を説明する。
 第1実施形態に係る熱処理方法は、図2でも� �らかなように、従来技術に対して、円柱状� �品の素地高温焼もどしの工程を省略(廃止)し ている。すなわち、第1実施形態に係る熱処� �方法では、従来の4工程からなる熱処理工程� ��、3工程に削減している。
 この工程削減は、円柱状部品の製造時間の� ��縮のみならず、従来あった素地高温焼もど� ��工程に費やされていた熱エネルギーを不要� ��し、製造コストの大幅な削減につながる。

 図3~図5において、横軸にピンの外周表面か� ��中心位置までの距離をとり、縦軸に硬さを� ��って、ピンの断面における硬さ分布を示し� ��いる。図3~図5の左端がピンの外周表面で、� ��端がピンの中心を示している。
 図3~図5は、それぞれ、本願発明の第1実施形 態に係る方法における素地焼入れ(焼入れ第1� ��程)後のピンの断面における硬さ分布(図3)、 表面部焼入れ(焼入れ第2工程、すなわち図2に おける「高周波焼入れ+焼もどし」)後のピン� ��断面における硬さ分布(図4)、低温焼もどし� ��のピンの断面における硬さ分布(図5)を示し� ��いる。

 低温焼もどし工程後のピンの断面における� ��さ分布については、従来技術(図2の下欄に� �す従来技術:図17~図20で説明した従来技術)で� ��、境界部分B2(硬さが急激に低下している部� ��)と中心との間の領域における硬さが、HRC30� ��度である(図20参照)。これに対して、第1実� �形態に係る方法では(図5参照)、芯部32(図2のT :低温焼もどし層)において、外周表面部31と� �境界部分B1(硬さが急激に低下している部分)� ��中心との間の領域における硬さが、HRC32~40� �度であり、明らかに硬さが高くなっている� �
 同様に、従来技術における表面部焼入れ(図 2の「高周波焼入れ」)後のピンの断面におけ� ��硬さ分布は(図19、図20参照)、境界部分B2(硬� ��が急激に低下している部分)と中心との間の 領域における硬さがHRC30程度であるのに対し� ��、第1実施形態に係る方法における表面部焼 入れ(図2における「高周波焼入れ+焼もどし」 )後のピンの断面における硬さ分布では(図4、 図5参照)、境界部分B1(硬さが急激に低下して� ��る部分)と中心との間の領域における硬さが 、HRC32~40程度であり、従来技術に比較して硬� ��なっている。

 ここで、外周表面部31との境界部分(硬さが� ��激に低下している部分:図4、図5におけるB1:� ��19、図20におけるB2)と中心との間の領域は、 ピン3への負荷による最大せん断応力が作用� �る領域でもある。係る領域における硬さが� �加することは、最大せん断応力に対する強� �が増加したことを意味している。すなわち� �従来の方法によるものと比べて、第1実施形� ��により製造されたピン3は、過大な負荷が作 用しても折損し難いのである。
 また、必要な芯部硬さ(素地硬さ)を確保す� �ために焼入れ性の高い素材を使用する必要� �なくなり、高価な素材を必要としなくなる� �め、素材調達に係るコストが低減する。
 なお、図2の高周波焼入れにおける符号Qは� �高周波焼入れによって形成された(外周)表面 硬化層を示している。

 図6は、本願発明の第1実施形態に係る方法� �より製造されたピン3の表面残留応力の測定� ��果を、従来技術で製造されたピンと比較し� ��示している。図6の横軸は、円周方向の残留 応力の測定値を示し、縦軸は軸方向の残留応 力の測定値を示している。ここで、負の値は 圧縮応力を意味している。したがって、絶対 値が大きいほど圧縮残留応力が大きいという ことになる。
 図6から明らかなように、本願発明の第1実� �形態に係る方法で製造されたピンの表面圧� �残留応力は、従来技術で製造されたピンに� �べて、円周方向においては同程度であるが� �軸方向においては大きくなった。すなわち� �第1実施形態に係る方法で製造されたピンに� ��いては、軸方向の圧縮残留応力が大きくな� ��という作用効果を奏する。

 外周表面の圧縮残留応力の増加は、ピン3の 外周表面31fに、例えば、ショットピーニング や、ショットブラスト等を施したのと同等の 効果が得られる。
 そのため、ピン3に過大な負荷が作用して、 その表面に引張応力が生じても、従来技術で 製造されたピンに比較して、増加した圧縮残 留応力の分だけ当該引張応力は減少する。

 図7は、本願発明の第1実施形態に係る方法� �より製造されたピン3の曲げ試験結果を、従� ��の方法で製造されたピンと比較して示して� ��る。図7の横軸はたわみの最大値を示し、縦 軸は曲げ荷重の最大値を示している。
 図7から明らかなように、第1実施形態に係� �方法で製造されたピンの曲げ強度(図7では曲 げ荷重)は、従来の方法で製造されたピンに� �べて高くなっている。

 図6および図7から明らかなように、第1実� ��形態に係る方法によれば、素材をより安価� ��ものに変更することが可能であり、あるい� ��、従来と同等の強度を有する素材であれば� ��ピンの小型化が可能となる。

 明確には図示されていないが、第1実施形態 において、焼入れ第1工程S11の加熱を誘導加� �とすれば、焼入れ第2工程S12も誘導加熱であ� ��ので、いわゆる「焼入れ工程のインライン� ��」が可能になる。
 あるいは、焼入れ第1工程S11の加熱を炉中加 熱とすれば、誘導加熱炉に比べ、投入するエ ネルギーが削減でき、焼入れ第1工程S11の加� �のコストが低減する。

 次に、図8~図12を参照して、本発明の第2実� �形態を説明する。
 第2実施形態においても、円柱状部品として 、例えば、油圧ショベルやブルドーザー等の 建設機械の無限軌道帯(履帯)10(図13参照)の構� ��部品である履帯用ピンの熱処理が行なわれ� ��。
 第2実施形態に係る方法においても、直径が 50mm以上の大型ピンを例示するが、第2実施形� ��に係る方法は、小型、中型のピンにも適用� ��ることが可能である。

 本願発明の第2実施形態に係る方法では、大 型ピン3は、機械加工完了後、図8に示す工程� ��従って製造される。
 図9は、本願発明の第2実施形態に係る方法� �、図17~図20を参照して説明した従来技術(全� �加熱焼入れ、全体加熱高温焼もどし、高周� �焼入れ、低温焼もどしを行う従来技術)に対� ��させて示している。

 そして、図9では、本願発明の第2実施形態� �係る方法における各工程(製造プロセス)にお ける断面の金属組織と、図17~図20の従来技術� ��おける断面の金属組織とを比較して、模式� ��に示している。
 さらに図9では、図10~図12と図17~図20を参照� �ることにより、本願発明の第2の実施形態に� ��る方法の各工程(製造プロセス)における断� �の硬さ分布(図10~図12参照)と、図17~図20の従� �技術における断面の硬さ分布とを比較する� �とを企図している。

 図8において、「機械加工完了品」なる文 言で示す工程では、中炭素合金鋼から成る素 材(棒鋼)に機械加工等を施して、大型ピン3に 成形する。ピン3の素材はSCM440であり、第1実� ��形態で記述したように、その成分(質量%)は� ��16で示されている。

 次に、ピン3を部分加熱焼入れ装置20Aに搬入 し、ピン3に対して焼入れ第1工程S11Aを施す。 明確には図示されていないが、部分加熱焼入 れ装置20Aは、加熱手段(加熱炉あるいは誘導� �熱装置)と冷却装置とを有している。
 先ず、部分加熱焼入れ装置20Aの加熱手段に� ��り、ピン3の一部(図15における外周表面31fか ら芯部32に至る領域の一部)を、Ac ₃ 変態点以上の温度に加熱する。
 部分加熱焼入れ装置20Aによる加熱(一部加熱 )は、誘導加熱によって行ってもよいし、加� �炉内で行ってもよい。加熱を加熱炉内で行� �場合には、その加熱源(エネルギー)として、 重油、軽油、灯油等の化石燃料または電気が 用いられる。

 ここで、「ピン3の一部(図15における外周表 面31fから芯部32に至る領域の一部)」は、外周 表面31fから「有効硬さ位置31ff(図15参照)」ま� ��の領域より深く、ピンの横断面における最� ��せん断応力となる位置近傍を包含している� ��
 そして、上述したように「有効硬化層深さt 」とは「有効硬化層の厚さ(深さ:半径方向寸� ��)」であり、図15における円柱状部品3の外周 表面31fから有効硬さ位置31ffまでの距離であ� �。さらに、「有効硬化層」は、焼入れ第2工� ��後に有効硬さ以上になる領域(範囲)であり� �「有効硬さ」は、硬化した(焼入れされた)と みなされる硬さであり、本願発明の方法では 、「80%マルテンサイト硬さ(HRC45)」を以って� �化した(焼入れされた)とみなしている。「有 効硬さ位置31ff」は、「有効硬さ(HRC45)」にな� ��位置である。

 「ピン3の一部」あるいは「外周表面31fから 芯部32に至る領域の一部」とは、例えば、外� ��表面31fから芯部32に向かって、半径方向3/4� �下の領域である。そして、外周表面31fから� �部32に向かって、半径方向1/3以上であること が好ましい。すなわち、ピン3の半径(外周表� ��31fから芯部32に至る距離)を「R」、焼入れ第 1工程S11AでAc ₃ 変態点以上の温度に加熱される「ピン3の一� �」の半径方向深さ(外周表面31fから芯部32に� �かう深さ)を「rr」とすれば、下式を充足す� �のが好ましい。
 1/3≦rr/R≦3/4

 第1実施形態でも説明したように、ワークの Ac ₃ 変態点(特定の温度)は、ワークの化学成分に� ��って決定する。中炭素合金鋼では、Ac ₃ 変態点は、加熱炉内での加熱の場合、概略800 ℃程度(780~820℃)である。そして図示しない誘 導加熱(急速加熱)の場合には、Ac ₃ 変態点は、加熱炉内での加熱の場合よりも100 ℃程度高くなる。

 焼入れ第1工程S11Aを誘導加熱装置によって� �熱する場合、ピン3の一部(ワークの外周表面 31fから芯部32に至るすべての領域の一部)がAc ₃ 変態点以上の温度に加熱されるように、図示 しない発振機の周波数を選定する必要がある 。
 第1実施形態でも説明したように、周波数f(k Hz)と加熱深さd(mm)との間には、
        d=(250/f) ^1/2
なる関係がある。係る関係に従って、周波数 fを適宜設定することにより、加熱領域を自� �に制御して、焼入れ第1工程S11Aにおいて、ピ ン3の一部をAc ₃ 変態点以上の温度に加熱することができる。

 部分加熱焼入れ装置20Aによりピン3の一部が Ac ₃ 変態点以上の温度に加熱されたならば、加熱 を停止し、ワークの外周表面31fの温度がAr ₃ 変態点まで下がる前に、部分加熱焼入れ装置 20Aの図示しない冷却装置により冷却を開始し て焼入れする。
 Ar ₃ 変態点は、中炭素合金鋼の場合、Ac ₃ 変態点より100℃程度低い温度になる。
 第1実施形態で説明したのと同様に、焼入れ の際に使用する冷却液(冷却手段)としては、� ��、水溶性焼入れ液、油等がある。コスト面� ��環境面を考慮すると、冷却液として水を使� ��することが望ましい。

 部分加熱焼入れ装置20Aによりピン3の一部を 焼入れし、焼入れ第1工程S11Aが完了したなら� ��、部分加熱焼入れ装置30に搬入する。明確� �は図示されていないが、部分加熱焼入れ装� �30は、第1実施形態で用いられた部分加熱焼� �れ装置30と同様に構成されており、誘導加熱 装置と冷却装置とを有している。そして、ピ ン3に高周波焼入れ工程(焼入れ第2工程)S12を� �す。
 この高周波焼入れ工程(焼入れ第2工程)S12で� ��、焼入れ第1工程S11Aで部分焼入れされたピ� �3の外周表面部31のみを、Ac ₃ 変態点以上の温度に誘導加熱する。換言すれ ば、焼入れ第1工程S11Aではピン3の断面の一部 領域(例えば、外周表面31fから芯部32に向かっ て、半径方向3/4以下の領域)をAc ₃ 変態点以上の温度に加熱したが、焼入れ第2� �程S12ではピン3の外周表面部31のみをAc ₃ 変態点以上の温度に加熱する。

 本願発明の第2実施形態に係る方法では、焼 入れ第1工程S11Aの加熱も、焼入れ第2工程S12の 加熱も、ピン3の断面の全領域は加熱せず、� �わゆる部分加熱である点では共通する。焼� �れ第1工程S11Aの加熱は、例えば、外周表面31f から芯部32に向かって、半径方向3/4以下の領� ��をAc ₃ 変態点以上の温度に加熱するが、焼入れ第2� �程S12では、外周表面部31のみを加熱している 。
 外周表面部31のみの部分加熱を行うために� �焼入れ第2工程S12における加熱は、誘導加熱( 例えば高周波誘導熱源による加熱)によらな� �ればならない。

 ここで、「外周表面部31」については、第1� ��施形態で説明した通り、図15で示すように� �ピン3の外周表面31fのみならず、その近傍を� ��含む一定の深さt(有効硬化層深さ)を有する� ��域である。
 そして「有効硬化層深さt」、「有効硬化層 の厚さ(深さ:半径方向寸法)」、「有効硬化層 」、「有効硬さ」、「有効硬さ位置31ff」に� �いては、第1実施形態で説明したのと同様で� ��る。

 本願発明の第2実施形態に係る方法におい て、焼入れ第1工程S11Aが誘導加熱装置によっ� ��加熱される場合、焼入れ第2工程S12の誘導加 熱装置の周波数は、焼入れ第1工程S11Aの誘導� ��熱装置と同一の周波数を使用してもよい。� ��の際、加熱時間や電流密度などの調整によ� ��て、必要な加熱深さを得る。

 図17~図20で説明した従来技術(全体加熱焼入� ��、全体加熱高温焼もどし、高周波焼入れ、� ��温焼もどしを行う従来技術)では、単に外周 表面部のみの高周波焼入れを行っているのに 対して、本願発明の第2実施形態に係る方法� �おいても、高周波焼入れ工程(焼入れ第2工程 )S12では、3種類の熱処理、具体的には外周表� ��部31における高周波焼入れと、芯部32の外周 表面部31側(半径方向外方)領域における高温� �もどしと、芯部32の中心側(半径方向内方)領� ��における低温焼もどしを、同時に行ってい� ��。
 第2実施形態に係る方法における焼入れ第2� �程S12は、第1実施形態に係る方法における焼� ��れ第2工程S12と同様である。

 高周波焼入れ工程(焼入れ第2工程)S12の後、� ��ン3を低温焼もどし装置40に搬入して、ピン3 に低温焼もどし(S2)を施す。
 本願発明の第2実施形態に係る方法における ピン3の低温焼もどし工程S2は、第1実施形態� �係る方法における低温焼もどし工程S2と同様 である。
 以上により、ピン3の熱処理が完了する。

 次に、図9~図12を参照して、本願発明の方法 の作用効果を説明する。
 図示の実施形態の熱処理方法は、図9でも明 らかなように、従来技術に対して、円柱状部 品の素地高温焼もどしの工程を省略(廃止)し� ��いる。すなわち、従来の4工程からなる熱処 理工程を、3工程に削減している。
 この工程削減は、円柱状部品の製造時間の� ��縮のみならず、従来あった素地高温焼もど� ��工程に費やされていた熱エネルギーを不要� ��し、製造コストの大幅な削減につながる。

 図10~図12において、横軸にピンの外周表� �から中心位置までの距離をとり、縦軸に硬� �をとって、ピン断面の硬さ分布を示してい� �。図10~図12の左端がピンの外周表面で、右端 がピンの中心を示している。

 図10は、焼入れ第1工程S11Aが完了した段階に おけるピン3の断面の硬さ分布を示している� �本願発明の方法では、外周表面31fから芯部32 に向かって半径方向1/2の領域について、Ac ₃ 変態点以上の温度に加熱している。
 図10から、焼入れ第1工程S11Aが完了した段階 では、外周表面31fから芯部32に向かって半径� ��向1/2の位置で、硬さが急激に減少している� ��とがわかる。

 図11は、焼入れ第1工程S11Aが完了し、ピン3� �外周表面部31のみをAc ₃ 変態点以上の温度に加熱した後、急冷を施し た段階、つまり焼入れ第2工程S12が完了した� �階におけるピン3の断面の硬さ分布を示して� ��る。
 図11では、外周表面31fから一定深さを越え� �位置(有効硬化層深さtを包含する)で硬さが� �激に減少し、外周表面31fから芯部32に向かっ て半径方向1/2の位置で、さらに硬さが急激に 減少している。

 図12は、焼もどし工程S2が完了した段階に おけるピン3の断面の硬さ分布を示している� �図11の硬さ分布と同様に、図12では、外周表� ��31fから一定深さを越えた位置(有効硬化層深 さtを包含する)で硬さが急激に減少し、外周� ��面31fから芯部32に向かって半径方向1/2の位� �で、さらに硬さが急激に減少している。

 ここで、図12の符号C1で示す位置から外周表 面31fまでの領域は、ピン3への負荷による最� �せん断応力が作用する領域を包含している� �図12から明らかなように、係る領域における 硬さの最低値(図12の符号B1で示す位置の硬さ) は、従来技術による場合の芯部硬さ(図20参照 )に比べて高くなることにより、せん断応力� �対する強度が増加したことを意味している� �すなわち、本願発明の方法により製造され� �ピン3は、過大な負荷が作用しても折損し難� ��のである。
 また、必要な芯部硬さ(素地硬さ)を確保す� �ために焼入れ性の高い素材を使用する必要� �なくなり、高価な素材を必要としなくなる� �め、素材調達に係るコストが低減する。
 なお、図9の高周波焼入れにおける符号Qは� �高周波焼入れによって形成された(外周)表面 硬化層を示している。

 図12から明らかなように、本願発明の方� �により製造されたピン3において、図12の符� �C1で示す位置から外周表面31fまでの領域は、 ピン3への負荷による最大せん断応力が発生� �る位置である。

 本願発明の第2実施形態に係る方法により製 造されたピン3の表面残留応力は、第1実施形� ��に係る方法により製造されたピン3の表面残 留応力と同様の特性(図6参照)を示す。そして 、本願発明の第2実施形態に係る方法で製造� �れたピンの表面圧縮残留応力は、従来技術� �製造されたピンに比べて、円周方向におい� �は同程度であるが、軸方向においては大き� �なる。すなわち、第2実施形態に係る方法で� ��造されたピンにおいても、軸方向の圧縮残� ��応力が大きくなるという作用効果を奏した� ��
 そのため、第2実施形態に係る方法で製造さ れたピン3において、過大な負荷が作用して� �ン3表面に引張応力が生じても、従来技術で� ��造されたピンに比較して、増加した圧縮残� ��応力の分だけ当該引張応力は減少する。

 本願発明の第2実施形態に係る方法により製 造されたピン3の曲げ試験結果も、第1実施形� ��に係る方法により製造されたピンと同様の� ��性(図7参照)を示す。
 係る試験結果から明らかなように、本願発� ��の第2実施形態に係る方法においても、素材 をより安価なものに変更することが可能であ り、あるいは、従来と同等の強度を有する素 材であれば、ピンの小型化が可能となる。

 明確には図示されていないが、本願発明の� ��2実施形態に係る方法においても、焼入れ第 1工程S11Aの加熱を誘導加熱とすれば、焼入れ� ��2工程S12も誘導加熱であるので、いわゆる「 焼入れ工程のインライン化」が可能になる。
 あるいは、焼入れ第1工程S11Aの加熱を炉中� �熱とすることにより、誘導加熱炉に比べて� �入するエネルギーを削減することができて� �焼入れ第1工程S11Aの加熱のコストが低減する 。

 これに加えて、本願発明の第2実施形態に係 る方法によれば、焼入れ第1工程S11Aにおいて� ��ピン3の断面の全領域をAc ₃ 変態点以上の温度に加熱するのではなく、ピ ン3の外周表面31fから芯部32までの一部の領域 をAc ₃ 変態点以上の温度に加熱して焼入れしている 。そのため、ピン3の断面の全領域をAc ₃ 変態点以上の温度に加熱する場合に比較して 、焼入れ第1工程S11Aにおける加熱時間を短縮� ��ることができて、加熱に費やされるエネル� ��ーも節約することができる。

 図示の実施形態はあくまでも例示であり、� ��発明の技術範囲を限定する趣旨の記述では� ��いことを付記する。
 例えば、図示の実施形態では、建設機械の� ��限軌道帯用10の大型ピン3を例にとって図示� ��実施形態を説明したが、小型、中型のピン� ��も適用することが可能である。さらには、� ��限軌道帯用ピン以外の円柱状部品の熱処理� ��も適用することが可能である。