履帯ブッシュとその製造方法
【課題】オイル封入履帯としてのオイル封入性の確保、衝撃的な過酷な負荷に対する優れた靭性の確保、耐摩耗性および摩耗寿命の改善を図り、かつより安価な製造方法を提供する。
【解決手段】全体加熱された履帯ブッシュ５の外周面もしくは内周面の一方からの冷却を先行した後に、全周面を冷却することや、先行冷却中にその反対面からの高周波加熱を実施することなどの手段によって、外周面硬化層２、端面焼入れ硬化層４および内周面に焼戻しマルテンサイト硬化層６が形成され、外周面硬化層２と内周面焼戻しマルテンサイト硬化層６との間に形成される軟質層１がフェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイト組織の１種以上からなり、この軟質層が端面部内周面に繋がっている構成とする。
【解決手段】全体加熱された履帯ブッシュ５の外周面もしくは内周面の一方からの冷却を先行した後に、全周面を冷却することや、先行冷却中にその反対面からの高周波加熱を実施することなどの手段によって、外周面硬化層２、端面焼入れ硬化層４および内周面に焼戻しマルテンサイト硬化層６が形成され、外周面硬化層２と内周面焼戻しマルテンサイト硬化層６との間に形成される軟質層１がフェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトおよび焼戻しマルテンサイト組織の１種以上からなり、この軟質層が端面部内周面に繋がっている構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械などに使用される履帯ブッシュおよびその製造方法に関するものであり、より詳しくは耐摩耗性、耐衝撃疲労性に優れたオイル封入式履帯ブッシュとそれをより低コストで生産する製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設機械の履帯５１は図２６に示されるような各部品群で構成されており、とりわけ履帯ブッシュ５２は、終減速装置からの回転運動を伝えるスプロケットティースと噛み合い、履帯５１を回転させる機能を持つことから、外周面においては耐摩耗性が要求されるとともに、これに加わる負荷に耐えるために、内周面において強度と靭性とが要求される。
【０００３】
また、ブルドーザのように高速で走る履帯では、履帯ピン５３と履帯ブッシュ５２との焼付きを防止するために、これらの隙間に潤滑油を介在させたオイル封入履帯が使われており、この場合には、スプロケットと直接接触する外周面の耐摩耗性だけでなく、図２７に示されるように、履帯ブッシュの両端部平坦面（シール平坦部）６１とダストシール６２で潤滑油をシールする必要から、少なくともブッシュ端面のシール平坦部６１でのダストシール６２当たり位置の範囲（外周面から肉厚の約１／２までが摩耗後の当たり位置）が焼入れによって十分に硬化されていることが必要である。
【０００４】
これらの必要特性を満足させるために、従来、この履帯ブッシュの製造に際しては、次に示されるような方法が実施されている。
（i）肌焼鋼に浸炭処理を施して、内外周面およびその両端面部に高硬度なマルテンサイトを形成し、耐摩耗性と強度およびオイルシール性を確保するようにしたもの（例えば特許文献１参照）。
（ii）焼入れ性向上元素を含有する炭素鋼を履帯ブッシュに成形加工し、全体を焼入れした後更にその履帯ブッシュの内周面のみを誘導加熱により焼入れすることによって、その外周面、端面および内周面に焼入れ硬化層を形成させ、それらの焼き入れ硬化層の間に高靭性な焼入れ焼戻し軟化層を形成し、その軟化層が履帯ブッシュ両端面近傍の内周面につながるようにする履帯ブッシュの製造方法が特許文献２に開示されている。また、特許文献３においても、履帯ブッシュの肉厚全体を焼入れ硬化し、その内周面のみから誘導焼入れを施し、肉厚中心部に形成される焼入れ焼戻し軟化層がその両端面の近傍の内周面につながって形成する履帯ブッシュの製造方法を開示している。
（ii）さらに、履帯ブッシュの内周面用冷却媒体と外周面用冷却媒体を仕切り治具で分離できる焼入れ装置を使って、中炭素鋼のブッシュ素材を一旦焼入れ処理が可能な温度以上に高周波加熱し、内周面を先行冷却した所定時間後に外周面からの冷却を始めるか、もしくは高周波加熱によって外周面を加熱しながら内周面冷却を行い、所定時間後に外周面加熱を止めて、外周面冷却を行うことの一連の焼入れ操作によって、履帯ブッシュの外周面および内周面から肉厚中心部に向かって焼入れ硬化層を形成して、各両焼入れ硬化層間に軟質な未焼入れ層を残すようなＵ字型のスムーズな硬度分布をもち、さらに、外周面部からの硬化層深さを内周面からの硬化層深さに比べてより深く形成し、かつ、仕切り治具の工夫によって端面部を端面幅の１／２以上に硬化した耐摩耗性に優れたオイル封入式履帯ブッシュとその安価な製造方法が、特許文献４および特許文献５に開示されている。
【０００５】
しかしながら、前記（i）の浸炭法で作られる履帯ブッシュは、その端面部も均一に浸炭硬化されるのでオイル封入用ブッシュとしての両端面部の耐摩耗性は良いが、外周円筒面での耐摩耗性を高めるために浸炭硬化層を深くする必要があるため、浸炭時間を長くかかるとともに、浸炭ガスの大量使用等によるコスト面での問題がある。例えばブッシュの肉厚が厚くなる大型履帯ブッシュでは、強度、耐摩耗性の観点から必要硬化層深さがより深くなるため、生産性の低下とコストの高騰とが問題になる。さらに、内外周表面においては浸炭加熱時間が長時間に及ぶために粒界酸化層や不完全焼入れ層が数十μｍ厚さで形成されることになり、疲労強度や耐衝撃特性が劣化しやすくなる問題がある。
【０００６】
一方、前記（ii）の高周波焼入れ法では、（i）の浸炭法に比べてコスト的な改善がなされているが、一旦全体硬化した履帯ブッシュの内周面を再焼入れする必要があるために、焼割れの発生など十分な品質上の管理に問題があるとともに、小径な履帯ブッシュの内周面を高周波焼戻しすることの困難性や、移動高周波焼入れなど生産性の低さおよび二度以上の熱処理工程を必要とすることからコスト的に安価にできない問題がある。
【０００７】
また、前記（ii）の高周波焼入れ法では、特許文献６、特許文献７に開示されているように、内周面からの誘導加熱によって外周面焼入れ硬化層がより中心部付近で焼き戻され、外周面焼入れ硬化層硬さが中心部に向かって軟化し易く、外周面の耐摩耗性を十分に改善できない問題がある。
【０００８】
さらに、特許文献８、特許文献９においては、履帯ブッシュの外周面および内周面の両方から、履帯ブッシュを移動させる移動式高周波焼入れを同時に実施し、少なくともスプロケットと噛み合う部位の内周面への高周波焼入れを実施せずに、履帯ブッシュの強度を高めた履帯ブッシュとその製造方法が開示されているが、前記と同様に、小径な履帯ブッシュ内径熱処理が困難であること、生産性の低い移動高周波焼入れであること、二つの高周波加熱用電源を必要として設備投資が高いこと、内周面未焼き入れ層がＨＲＣ３５未満のフェライトおよびパーライト組織であるために強靭性が十分でない、さらに、全般的に薄肉な履帯ブッシュを内、外周面からの同時冷却を実施することから、スルーハード化されやすく、それを避けるためには外周面焼入れ硬化層深さが浅くなるために、履帯ブッシュの耐摩耗寿命が十分でない等の問題がある。
【０００９】
また、前記（ii）の高周波焼入れ方法においては、より薄肉で、小型のオイル封入履帯ブッシュ端面部での焼入れ部分のムラや硬化層の抜けが完全に避けられず、最終検査工程が必要になるという問題がある。
【００１０】
【特許文献１】特公昭５２−３４８０６号公報
【特許文献２】特公平３−６９９６９号公報
【特許文献３】特開２００１−９８３２６号公報
【特許文献４】特開平１１−６１２６４号公報
【特許文献５】特開平１１−２３６６１９号公報
【特許文献６】特公昭６３−１６３１４号公報
【特許文献７】特開平５−７８７４５号公報
【特許文献８】特開平６−２４７３５１号公報
【特許文献９】特開平１０−６８０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、安価な高周波焼入れ技術をベースにして、オイル封入履帯としてのオイル封入性の確保、衝撃的な過酷な負荷に対する優れた靭性の確保、耐摩耗性および摩耗寿命の改善を図るとともに、前記（i）〜（ii）の方法に対してより安価な製造方法を提供することを主たる目的とするものである。
【００１２】
また、本発明では、建機の大型化と高負荷化にともなって問題となる履帯ブッシュと回転、揺動摺動する履帯ピンとの耐焼き付き性および履帯リンクからの抜けを防止する方法についても改善することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
例えば、小径な中小型ブルドーザ用のオイル封入式履帯ブッシュにおいては、肉薄で、端面部は履帯リンクへの圧入のための端面加工が施され、内周面側においては履帯ピンとのたわみによる局部当たりを避けるための面取り加工が施されていることから、端面部の平行面は極めて幅狭になっている。このため、端面シール部硬化層を確実に確保するため、および、履帯リンクへ履帯ブッシュを圧入する際のかじりによる圧入不良を防止するに、外周面圧入端面加工部を確実に硬化させることが必要である。またさらに、その履帯ブッシュとしての強度、靭性および耐摩耗性を確保するために、少なくとも、その外周面にはＨＲＣ５０以上の硬質な焼入れ硬化層が形成され、その肉厚内部においてＨＲＣ４５以下の軟質層を形成することにとって、熱処理時の焼き割れを防止することが必要である。
【００１４】
そこで、本発明による履帯ブッシュでは、
少なくとも炭素が０．３５〜１．２重量％の範囲で含有される炭素鋼および／または低合金鋼からなり、かつ、肉厚全体がＨＲＣ３０〜４５未満の硬さに調整された履帯ブッシュ素材を外周面からの高周波加熱、焼入れ法によって、外周面焼入れ硬化層とそれに連続的につながる端面焼入れ硬化層が形成されることを特徴とするものである（第１発明）。
【００１５】
履帯ブッシュの摩耗寿命を確保する観点からは、前記外周面からの高周波加熱によって焼入れする際において、内周面が鋼のＡ１温度（７２０℃）以上に加熱されないように、初めからもしくは加熱途中から内周面の冷却を外周面より先に開始し、外周面からの加熱終了後に外周面を冷却することによって、外周面焼入れ硬化層深さを肉厚さの３０〜８０％に深くするのが好ましい（第２発明）。肉厚の７０％以上に外周面を硬化させた場合には、履帯ブッシュの耐衝撃強度が劣化し始めることは良く経験することであり、また、履帯ブッシュの摩耗限界がほぼ６０％に設定されることから、外周硬化層の深さを４０〜７０％とすることがより好ましい。
【００１６】
なお、前記ＨＲＣ４５以下で微細粒状セメンタイトが分散した高靭性の焼戻しマルテンサイト組織は履帯ブッシュ素材を調質処理（焼入れ焼戻し処理）した後、前記履帯ブッシュ外周面からの高周波焼入れによって外周面および両端面部を焼入れることによって製造されるが、より高靭性の履帯ブッシュとするためには、高温焼戻し脆性が顕著に現れない（Ｃｒが０．５重量％以下で残りがＭｎ、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｍｏ，Ｔｉ等を含有する）炭素鋼または炭素ボロン鋼が履帯ブッシュ素材として好ましく、また調質処理の焼戻し温度は１５０℃以上であることが好ましい。また、後熱処理として外周面からの高周波焼入れを重ねて実施するため、その焼割れ性を避けてより生産性を高めるためにはＨＲＣ４５以下に調質しておくことが好ましい。
【００１７】
前記外周面部および両端面部を高周波焼入れした履帯ブッシュにおいて、履帯ピンとオイル潤滑下で摺動する履帯ブッシュ内周面はＨＲＣ４５未満の場合においても焼付き性に大きな問題はないが、とりわけ大型ブルドーザのようにより荷重負荷が大きく、偏荷重がかかりやすい場合や、高速で長距離の連続した走行を繰り返す場合には、履帯ブッシュ内周面と履帯ピン外周面が低速で摺動し、かじりを生じやすくなるとともに、高荷重下での履帯ブッシュの疲労強度の改善が重要になる。
【００１８】
そこで、第３発明では、前記外周面からの高周波焼入れによって外周面硬化層と端面硬化層が繋がって形成され、内周面がＨＲＣ４５未満とした履帯ブッシュに、その両端面のシール平坦部の焼入れ硬化部分を避け避けて、その履帯ブッシュ内周面を高周波焼入れし、内周面焼入れ硬化層深さが肉厚さの１〜１５％で、履帯ブッシュ肉厚内部に形成される軟質層が履帯ブッシュ両端面のシール平坦部を避けて、両端面近傍の内周面に繋がって形成されるとともに、内周面において３０ｋｇ／ｍｍ２以上の大きな圧縮残留応力を付加するようにした。
【００１９】
また、前記炭素鋼および／または炭素ボロン鋼においても、焼入れ後の焼戻しは靭性回復に必要であり、少なくとも１５０℃以上、好ましくは２００℃以上の焼戻し処理を実施したが、第４発明では、前記各発明において、１５０℃以上の焼戻し処理が施され、高周波焼入れ硬化層表面の硬さがＨＲＣ５０以上で、かつ、両端面部の焼入れ硬化深さが０．５ｍｍ以上であることを特徴とし、耐摩耗性を確保するようにした。
【００２０】
なお、油圧ショベルなどに使う履帯は前述のようなオイル封入式でなく潤滑が関与しない乾式であるために、履帯ブッシュ内周面は焼入れ硬化されているが、両端面部は焼入れ硬化されていない。この乾式用履帯ブッシュにおいて、両端面を追加的に焼入れ硬化して利用できれば、端面部焼入れ硬化層の安定した形成と生産設備の共通化や生産性の向上が画期的に図ることができる。
【００２１】
また、前記履帯ブッシュ形状においても、両端面付近の外周面面取り位置が内周面面取り位置より履帯ブッシュ中心位置に近い場合においては、履帯ピンにかかる偏荷重や曲げ荷重によって端面面取り部に大きな曲げ荷重を発生させ、端面部近傍を破損する危険性が高いので、内周面側の面取り開始点が外周面面取り開始点以上に履帯ブッシュ中心位置にあるようにするのが好ましい（第５発明）。
【００２２】
また、前記履帯ブッシュの両端面を追加焼入れ硬化する場合には、内周面硬化層、外周面硬化層、端面硬化層との間に軟化層が存在するので、この部位に過負荷応力が作用することを避けることが好ましいので、前記履帯ブッシュの両端面部近傍の形状において、内周面側面取り部を外周面面取り部より大きくし、偏荷重による履帯ブッシュ端面コーナー部に大きな曲げ応力が発生することを防止するのが好ましい。なお、この結果は、履帯ピンとのかじりに対しても有効と考えられる。
【００２３】
さらに、内周面硬化層、外周面硬化層、端面硬化層との間に軟化層が存在する場合には、引張残留応力が発生しやすいので、少なくとも、履帯ブッシュ両端面近傍の内、外周面、端面部をショットピーニングすることによって大きな圧縮残留応力を付加し、強度の向上を図るのが好ましい（第６発明）。なお、ショットピーニングを内周面に施すことは、履帯ブッシュの画期的な強度向上と履帯ピンとの耐焼き付き性を向上させる手段として極めて有効である。
【００２４】
なお、前記両端面を追加焼入れ硬化した履帯ブッシュにおいても、前述のようにその内周面、外周面に燐酸塩皮膜などの化成処理もしくはメッキ処理を施すのが好ましい（第７発明）。
【００２５】
次に、第８発明による履帯ブッシュの製造方法は、
硬さがＨＲＣ４５未満の履帯ブッシュ素材を用い、外周面からの移動もしくは全体の高周波加熱によって、内周面が鋼のＡ１変態温度以上に加熱されないように内周面を初めから、もしくは加熱途中から外周面より先に冷却しながら、外周面から高周波焼入れし、外周面焼入れ硬化深さをより深く、かつ、外周面と繋がる両端面部のシール平坦部の硬化層が、外周面位置から履帯ブッシュ肉厚さの１／２以上の幅にわたることを特徴とするものであり、さらに、その履帯ブッシュ両端面のシール平坦部の焼入れ硬化部分を避けて、その履帯ブッシュ内周面を高周波焼入れし、内周面焼入れ硬化層深さが肉厚さの５〜１５％で、かつ、３０ｋｇ／ｍｍ２以上の圧縮残留応力を発生させることを特徴とするものである（第９発明）。
【００２６】
前記外周面部および両端面部を高周波焼入れした履帯ブッシュにおいて、履帯ピンとオイル潤滑下で摺動する履帯ブッシュ内周面はＨＲＣ４５未満の粒状セメンタイトが多量に分散する焼戻しマルテンサイトやパーライト組織の場合においても焼付き性に大きな問題はないが、とりわけ大型ブルドーザにおいてはより荷重負荷が大きいために偏荷重がかかりやすく、また低速で摺動する場合にはかじりを生じることがある。この場合には、履帯ブッシュ両端面のシール平坦部の焼入れ硬化部分を避けて、その履帯ブッシュ内周面の表面硬さをＨＲＣ４５以上に高めるのが好ましいので、内周面焼入れ硬化層深さが肉厚さの５〜１５％となるように浅く高周波焼入れして使用することができるものとした。また、製造コスト的な観点からすれば、内周面焼入れ硬化層深さが安定する１〜３ｍｍが好ましい。
【００２７】
前記内周面からの高周波焼入れを実施するに際しては、外周面を冷却することによって内周面高周波加熱の熱拡散によって外周面焼入れ硬化層が軟化しないようにするのが好ましい。この場合、内周面高周波加熱電源として５０ｋＨｚ以上の電源を利用するのが好ましい。
【００２８】
また、履帯ブッシュの外周面および両端面部の焼入れ硬化層を連続的に形成するための外周面からの移動高周波加熱によって焼入れする方法において、
（１）高周波加熱コイルと履帯ブッシュの移動相対速度を端面部において遅くする
（２）外周面からの熱拡散による内周面温度を調整するための内周面冷却を履帯ブッシュ両端面近傍において弱くするか、または止める
（３）履帯ブッシュ端面近傍の内周面に接するように円筒状または略円筒状治具を配置して、その内周面部位からの冷却を弱くするか、または断熱性を向上させて、端面部内周面が高周波加熱され易くする
（４）熱伝導性の良い材料で作られるコレットチャックを内周面冷却が必要とされる内周面部位に配置し、履帯ブッシュを保持する
のうちの１つ以上の方法を組み合わせて焼入れ硬化するのが好ましい。
【００２９】
前記移動高周波焼入れ方法においては、履帯ブッシュを連続的に生産するために、履帯ブッシュ間の端面近傍の内周面に断熱性の高いスペーサーを挟み込んで移動高周波焼入れを実施するのが生産性の観点から好ましい。
【００３０】
また、前記移動高周波焼入れ方法において、履帯ブッシュ外周面を深く焼入れ硬化するためには、内周面が鋼のＡ１温度を越えず、また内周面に焼戻しマルテンサイト層を形成するために内周面温度が昇温され過ぎないように内周面からの冷却を実施しながら外周面側からの移動式高周波焼入れを実施することが好ましい。さらに、履帯ブッシュ端面部近傍においてはその内周面からの冷却を弱めるかもしくは止めることによって、内周面からの冷却を遅らせ、かつ、外周面からの移動加熱速度を遅くすることによって端面部全体がほぼ十分に加熱され、次の冷却によって端面部のほぼ全体が焼入れ硬化されるようにするのが好ましい。また、前述のように端面近傍の内周面に断熱性の高い円筒状または略円筒状のスペーサーを挟み込んで移動高周波焼入れを実施することも端面部を十分焼入れ硬化させる同じ作用を示すことから、生産性の観点からより好ましい。
【００３１】
また、前記内周面の冷却方法としては、内周面に冷却ノズルを配置して、水、水溶性焼入れ液、空気、噴霧などを吹き付けながら行うことが好ましいが、前述のように冷却の強弱が制御されるか、もしくはＯＮ−ＯＦＦ制御できるようにするのがより好ましい。
【００３２】
さらに、熱伝導性の良い材料（例えば銅系、鉄系などの金属材料）で作られる内周面用コレットチャックを、履帯ブッシュの端面部近傍内周面を避けて、内周面冷却を必要とする内周面部位に配置し、履帯ブッシュを保持することが好ましく、また、これらに履帯ブッシュの両端面近傍内周面に断熱材を配置し、より短時間で端面部近傍が焼入れ硬化に十分な温度に加熱されるようにすることが好ましい。なお、この金属材料製のコレットチャック部の冷却効率をより高め、調整できるように工夫されることは好ましく、例えば、空気、水などの冷却媒体が出るようにすることも好ましい。
【００３３】
履帯ブッシュの外周面および両端面部の焼入れ硬化層を連続的に形成するための外周面からの全体高周波加熱によって焼入れする方法において、
（１）履帯ブッシュ両端面部が有効に高周波加熱できるような鞍型、渦巻きコイル、または円筒コイルを用いる
（２）外周面からの熱拡散による内周面温度を調整するための内周面冷却を履帯ブッシュ両端面近傍において弱くするかまたは、止める
（３）履帯ブッシュ端面近傍の内周面に接するように円筒状または略円筒状治具を配置して、その内周面部位からの冷却を弱くするか、または断熱性を向上させて、端面部内周面が高周波加熱され易くする
（４）熱伝導性の良い材料で作られるコレットチャックを内周面冷却が必要とされる内周面部位に配置し、履帯ブッシュを保持する
のうちの１つ以上の方法を組み合わせて焼入れ硬化することができる。
【００３４】
また、前記外周面からの全体高周波加熱をする焼入れ方法は、
履帯ブッシュの外周面からの高周波加熱ができるとともに、履帯ブッシュの内周面冷却媒体と外周面冷却媒体が互いに干渉し合わないように履帯ブッシュの両端面部に仕切り治具を押し当てながら、内周面冷却と外周面冷却を独自に実施できる焼入れ装置を用いて、円筒状履帯ブッシュ素材を円筒軸中心周りに回転させながら全体を誘導加熱し始め、かつ、内周面が鋼のＡ１変態温度以上に加熱されないように内周面の冷却を初めから、もしくは加熱途中から外周面より先に開始し、外周面からの加熱終了後に外周面を冷却することによって、外周面焼入れ硬化深さをより深くし、かつ、両端面部のシール平坦部の表面層が、外周面位置から履帯ブッシュ肉厚の１／２以上の幅にわたって焼入れ硬化することを特徴とするものである。
【００３５】
なお、複数個の履帯ブッシュを同時熱処理する場合には、履帯ブッシュ端面部が隠れないように履帯ブッシュ間に仕切り治具を挟んで、外周面からの冷却による端面部の焼入れを十分に行うが、その際、それらの仕切り治具は履帯ブッシュ内周側端面または面取り部に接触し、かつ、端面部近傍内周面をカバーして、内周面冷却時に端面近傍の内周面からの冷却を遅らせるようにする円筒状または略円筒状形状であることが好ましい。また、内周面冷却媒体としては、水、水溶性焼入れ液、空気、霧などが利用することができる。
【００３６】
前記発明によって製造される履帯ブッシュにおいては、外周面焼入れ硬化層深さを肉厚さの３０〜８０％まで深くして履帯ブッシュの摩耗寿命を改善することを特徴とするが、履帯ブッシュの摩耗寿命はその外周面摩耗量が肉厚の５０〜６０％に達した時点として設計されていることから、外周面焼入れ硬化層深さを肉厚の４０〜７０％に設定することがより好ましい（第１０発明）。
【００３７】
また、前記履帯ブッシュにおいては、１５０℃以上の焼戻し処理が施され、内、外周面部および両端面部の表面硬さがＨＲＣ５０以上で、かつ、両端面部の焼入れ硬化深さが０．５ｍｍ以上、より長時間のオイルシール性を確保するためには２．０ｍｍ以上となることが好ましい（第１１発明）。
【００３８】
また、前記両端面を追加焼入れ硬化した履帯ブッシュにおいても、前述のようにその内周面、外周面に燐酸塩皮膜などの化成処理もしくはメッキ処理が施されるのが好ましい（第１２発明）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
次に、本発明による履帯ブッシュとその製造方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
図１は、外径６０ｍｍ、内径４０ｍｍ、肉厚１０ｍｍの履帯ブッシュを、８５０℃に加熱し、内周面と外周面から同時に強水冷したときの外周表面（Ａ位置）、外周表面から２ｍｍ深さ位置（Ｂ位置）および肉厚中心（Ｃ位置）における温度と冷却時間との関係を示したものである。
また、同図中の太い破線でＳ４５Ｃ相当材の連続冷却変態図におけるパーライト析出開始線（Ｃカーブ）の範囲をα、βの各Ｃカーブで示したものであるが、それらのカーブは、肉厚１０．４ｍｍの履帯ブッシュを８５０℃から内外周面同時焼入れた場合の外周面焼入れ硬化層深さに基づいて推定したものであり、αＣカーブは焼入性の低い鋼（ＤＩ＝０．５１５ｉｎ、０．４７Ｃ−０．３４Ｍｎ）の外周面焼入れ硬化層深さが約２．２ｍｍで、肉厚中心硬さがＨｖ＝３１０であったことに基づいて、ほぼＢ位置での冷却線と交わるように記載され、さらに、βＣカーブは、ＤＩ＝０．７２ｉｎ、０．５３Ｃ−０．４８Ｍｎ炭素鋼を用いた場合のもので、その外周面硬化層硬さがＨｖ＝７６０であるが、肉厚中心硬さがＨｖ＝５１０とスルーハード化されていることから、ほぼＣ位置での冷却線と交わるように記載されるが、肉厚内部に未焼入れ層の形成がわずかなＤＩ値の差で決まることがわかる。
【００４１】
図２は、０．４〜０．６重量％炭素を含有した各種炭素鋼のＤＩ値とスルーハード化する履帯ブッシュ肉厚の関係を実験的に求めたものであり、その関係は、ほぼＤＩ（ｉｎｃｈ）≦１．７５×肉厚（ｉｎｃｈ）（図２中の直線関係）で与えられることがわかった。またさらに、入手性の良いＳ４５Ｃ相当材のＤＩ値バラツキ範囲を図２中の破線で示したが、例えばＰＣ６０（肉厚８．２５ｍｍ）で０．５６ｉｎｃｈ、ＰＣ２００（１０．４ｍｍ）で０．７１ｉｎｃｈ以下の焼入性を持つように鋼材成分範囲が厳重に狭く管理することが必要とされ、その鋼材の入手性がきわめて難しく、単純な内外周面同時焼入れ方法によって、中小型履帯ブッシュの肉厚内部に軟質な未焼入れ層を形成させる製造方法が極めて難しいことがわかる。
【００４２】
また、図２の破線で示した鋼を使って必ずスルーハード化しない肉厚１７ｍｍ以上の大型履帯ブッシュを製造する場合には、平均的なＤＩ値（０．９６ｉｎｃｈ）が低いために、外周面焼入れ硬化層深さが３．４ｍｍ程度に浅くなり（肉厚の約２０％）、その履帯ブッシュの摩耗寿命が十分に改善できない問題が起こることは明らかである。
【００４３】
前記の観点から、本発明では各種の熱処理方法を駆使して、履帯ブッシュ肉厚内部の冷却速度を遅らせることによって、より高いＤＩ値の鋼材を使った履帯ブッシュ肉厚内部においてもパーライト変態を促進させようとするものである。
【００４４】
図３は、図１と同じ履帯ブッシュを８５０℃からの２秒間の内外周面同時冷却後に２秒冷却を中止し、さらにその後内外周面を同時に再冷却した場合の前記Ａ，Ｂ，Ｃ位置での冷却線を示したものであり、Ａ，Ｂ位置での温度は内外周面同時冷却を一時停止する間（２秒）に復温し、中心部のＣ位置では、５５０〜５００℃で２秒間恒温処理されるような冷却挙動を取ることがわかる。
【００４５】
なお、前記ＣＣＴ線図の最短時間でパーライト変態を起こす温度（ノーズ）が５５０℃近傍であり、ＤＩ値の増大に伴ってその鋼のノーズ位置がより長時間側に移動することはよく知られており、例えば図２の直線関係と各種肉厚の肉厚中心部温度が５５０℃になるための冷却時間の関係を求め、前記の２秒間の遅れがＤＩ＝０．７ｉｎｃｈでスルーハード化するものをＤＩ＝１．０５までスルーハード化しないようにすることができること示していることがわかる。
【００４６】
また、図３に示した肉厚中心部の冷却曲線が恒温状態に近い状態にある場合にはＣＣＴ線図での検討よりＴＴＴ線図（恒温変態線図）で議論するほうが適正と考えられるので、図３中に０．５重量％Ｃ−０．９１重量％Ｍｎ炭素鋼のＴＴＴ線図（太破線；５０％パーライト変態線、太実線；１００％パーライト変態線）とマルテンサイト開始温度（Ｍｓ）を示したが、通常、パーライト変態のための駆動力が大きい状態で起こるＴＴＴ線図はＣＣＴ線図よりより短時間側にあることから、肉厚中心部でのパーライト変態が起こりやすくなることは明らかである。
【００４７】
さらに、前記各冷却線との関係から、外周表面層近傍では、一旦マルテンサイト化した後に内周部からの熱拡散による焼戻しが起こり、Ｂ位置では、復温されるがその期間中に軟質組織形成されることはなく、再冷却によって硬化するが、肉厚中心のＣ位置ではパーライト変態が進行し軟質な組織が形成されることがわかる。
【００４８】
図４は前記冷却停止時間を４秒としたときの肉厚中心部（Ｃ位置）での冷却曲線を比べたものであり、前記冷却途中の停止時間をかなり長くできることは、かなり広範囲な焼入性の炭素鋼を使った履帯ブッシュの肉厚内部に軟質な未焼入れ層を形成させることができることは明らかである。
【００４９】
なお、前記の方法は履帯ブッシュ肉厚内部の冷却速度を遅らせるための極めて有効な方法であることがわかるが、例えば、内外周面同時冷却を内外同時に停止するだけでなく、例えば、内周面冷却だけを一時停止するかもしくは再冷却しないで完全に停止することなどによっても、その肉厚内部の冷却速度を遅らせることができることは明らかである。
【００５０】
図５（ａ），（ｂ）は、前記内外周面同時冷却開始後に冷却を一時停止させる等の考え方に従った本実施形態の履帯ブッシュの部分断面図を示したものであり、いずれの履帯ブッシュも全周面が焼入れ硬化されたマルテンサイト組織からなり、その肉厚内部にパーライト組織を含んだ未焼入れ硬化層が形成されているが、さらに図５（ｂ）は、前記方法において内外周面同時冷却後、内周面冷却のみを止めて内部面側のマルテンサイトを内部からの熱拡散によってＨＲＣ４５未満の焼戻しマルテンサイト組織としたものである。
【００５１】
またさらに、履帯ブッシュの肉厚内部の冷却速度を遅らせる方法としては、全体加熱した後に外周面もしくは内周面の一方を所定時間先行冷却し、肉厚中心部を遅く冷却することによってパーライト変態を起こさせ、所定時間後に内外周面を両方冷却する方法が有効であることは明らかである。
【００５２】
図６は、前記と同じ肉厚の履帯ブッシュを８５０℃に加熱した後、内周面から４秒間先行冷却し、その後外周面を冷却した場合の各工程における肉厚断面における各温度分布を示したものであり、同図中の内外周面同時冷却時の温度分布と比較して、肉厚中心部の冷却速度が明らかに遅らされており、図１に併記したＣカーブを参照することによって、履帯ブッシュ肉厚内部に軟質な未焼入れ層を形成させる有効な手段であることは明らかである。
【００５３】
また、図６の場合とは逆に、外周面先行冷却後に内周面を冷却する方法であっても、ほぼ図６と同程度の肉厚中心部の冷却速度を有効に遅らせることができることは明らかである。
【００５４】
より具体的には、肉厚１０．４ｍｍのＰＣ２００の履帯ブッシュにおいては内外周面同時冷却によってスルーハード化する鋼のＤＩ値が０．７２ｉｎｃｈであることを上述したが、内周面のみの冷却によってスルーハード化するＤＩ値が約２倍の１．４５ｉｎｃｈとなることから、この外周面もしくは内周面の一方を所定時間先行冷却する方法に従うと焼入性幅の広い鋼を使っても容易に肉厚内部にパーライト変態層を形成させることができることがわかる。
【００５５】
図７（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、前記外周面もしくは内周面の一方を先行冷却し、所定時間後に全周を冷却する考え方に従った本実施形態の履帯ブッシュの部分断面図を示したものであり、図７（ａ）は内周面と外周面の冷却媒体を仕切る治具を端面部内周面側に押し当て、外周面と端面部が同時に外周面冷却媒体で冷却されるようにしたもので、外周面と端面部を先行冷却するかもしくは内周面を先行冷却し、所定時間後に全周面が冷却されるようにして肉厚内部のパーライト組織を含んでなる軟質層が端面部内周面につながるように製造されるものであり、さらに、図７（ｂ）はその熱処理中の内周面冷却を制御して、内周面に形成された焼入れ硬化層を肉厚中心部の熱拡散によってＨＲＣ４５未満の硬さに焼戻したものである。また、図７（ｃ）は内周面と外周面の冷却媒体を仕切る治具を端面部外周面側に押し当て、内周面と端面部が同時に外周面冷却媒体で冷却されるようにし、外周面と端面部を先行冷却するかもしくは内周面を先行冷却し、所定時間後に全周面が冷却されるようにして肉厚内部のパーライト組織を含んでなる軟質層が端面部外周面につながるように製造されるものである。
【００５６】
さらにまた、履帯ブッシュを全体加熱した後に、内周面もしくは外周面の一方から先行冷却する際に、その冷却面の反対面から誘導加熱を施すことによって肉厚に極めて大きな温度勾配を形成させ、かつ、肉厚芯部の冷却速度を最も遅らせることができることは明らかであり、肉厚内部にパーライト変態層が形成される所定時間後に誘導加熱を止めて、その加熱面を冷却するこの方法は、誘導加熱による誘導加熱深さや投入電力および先行冷却時間を適正に選定することによって、前記使用する鋼の焼入性に関する制限を大幅に緩和するとともに肉厚内部におけるパーライト変態層形成位置とその幅を任意に調整できる特徴を有することがわかる。
【００５７】
図８は前記の関係を図示したものであり、履帯ブッシュを全体加熱した後に内周面を先行冷却する状態においては図中の線で示すような温度勾配を形成するが、その先行冷却中に外周面からの誘導加熱を施した場合には、図中の矢印で示すような更なる急激な温度勾配が形成され、５５０℃近傍にある肉厚内部位置で前述のＴＴＴ変態図やＣＣＴ変態図に記載されるパーライト変態が優先しておこること、さらに、肉厚中心部近傍まで焼入れ可能な温度以上に外周面から加熱し、その誘導加熱を止めて外周面冷却を実施することによって、深い外周面焼入れ硬化層形成することができることは明らかであり、摩耗寿命の改善に適した履帯ブッシュを製造するのに好ましい方法であることがわかる。
【００５８】
さらにまた、前記内周面の先行冷却を外周面からの誘導加熱中もしくは誘導加熱を止めて外周面冷却中に一時停止するかもしくはそのまま完全停止することによって外周面側からの熱拡散や外周面からの誘導加熱による熱拡散で内周面のマルテンサイト組織が焼戻されることは明らかである。
【００５９】
前記外周面からの誘導加熱方法とは逆の内周面からの誘導加熱方法をとる場合においても、外周面先行冷却中の内周面誘導加熱が内周面側により集中されるようにすることで、外周面硬化層深さをより深くし、内周面焼入れ硬化層を浅くすることができることも明らかである。
【００６０】
図９（ａ），（ｂ）は、上述の外周面もしくは内周面からの誘導加熱を施しながらその反対面から先行冷却する考え方にしたがった本実施形態の履帯ブッシュの部分断面図を示したものであり、履帯ブッシュの摩耗寿命を改善するために、外周面側焼入れ硬化層をより深くするとともに、図９（ｂ）では、内周面焼入れ硬化層を高靭性な焼戻しマルテンサイト組織としたものである。また、肉厚内部のパーライト組織を含む軟質層は、前記の図７に示すように、内周面と外周面の冷却媒体を仕切る治具を押し当てる位置と内周面と外周面のどちらを誘導加熱するのかによって外周面，内周面もしくは端面部につながるように調整されることは明らかである。
【００６１】
図１０は、外径７０ｍｍ、内径４５．２ｍｍ、肉厚さ１２．４ｍｍの履帯ブッシュを、３ｋＨｚ、２００ｋＷの電源を用いて、多段階に電力調整しながら９６０℃に全体加熱したときの外周面、肉厚中心部および内周面での誘導加熱状況を示している。
【００６２】
この図１０から明らかなように、内周面温度は加熱開始から約１２秒でほぼＡ１温度（７２０℃）に達するが、その時の肉厚中心部ではほぼ外周面温度とほぼ同じ９３０〜９４０℃に加熱されており、この状態で焼入れた履帯ブッシュは外周面硬化層として肉厚さの１／２以上が得られることは明らかである。また、内周面昇温曲線を参考にすれば、内周面硬さが軟化し過ぎないタイミングでの内周面冷却が可能であり、さらに、あらかじめ内周面を焼入れ硬化ものや、あるいは油焼入れなどによって肉厚全体を硬化させた履帯ブッシュを素材として外周面からの高周波加熱を実施することによって、内周面に焼戻しされた硬化層を残しながら肉厚中心部に軟質層を形成し、かつ、端面硬化層が肉厚さを１／２以上に形成し、且つ肉厚さ中心部の軟化層が端面部近傍の内周面側に繋げることができるのは明らかである。この製造方法は、内径面が小径で、内周面を高周波焼入れしにくい小径な履帯ブッシュの製造方法として極めて有効であり、内周面が高温短時間の焼戻し処理をかね、別工程での焼戻し処理を必要としない低コストな製造方法である。
【００６３】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、上述の考えに従った本実施形態の履帯ブッシュの部分断面図を示すものであり、図１２はそのときの履帯ブッシュ肉厚断面における硬さ分布を示したものである。ここで、図１１（ａ）（ｂ）は、履帯ブッシュ素材を一旦焼入れし、その肉厚全体を焼入れ硬化させた後（図１２（ａ）中（ａ）、（ｂ）線）に、外周面から高周波焼入れすることによって、肉厚芯部にＨＲＣ４５未満の軟質な焼戻しマルテンサイト組織の軟質層１（図１２（ｂ）中の（ａ）線）、または、その軟質層１と外周面焼入れ硬化層２との境近傍にパーライトを含む軟質層３（図１２（ｂ）中の（ｂ）線）が形成され、それらの軟質層１，３が端面部焼入れ硬化層４を避けて、端面部近傍の内周面に繋がって形成されるオイル封入式履帯ブッシュ５の部分断面図である。また、図１１（ｃ）、（ｂ）は履帯ブッシュ素材の少なくとも内周面を焼入れし、パーライト組織を含んだその肉厚芯部に向かって内周面に焼入れ硬化層を形成した（図１２（ａ）中（ｂ）、（ｃ）線）後、前記と同様に外周面からの高周波焼入れを施したオイル封入式履帯ブッシュ５の部分断面図である（図１２（ｂ）中の（ｂ）、（ｃ）線）。なお、図１１中、符号６は内周面部の焼戻しマルテンサイト硬化層、符号７はＨＲＣ４５未満のフェライト＋パーライト未焼入れ硬化層である。
【００６４】
前記肉厚全体を焼入れ硬化するための鋼材はより焼入れ性の高い高価なものを使用することになるのに対して、少なくとも内周面が焼入れ硬化される鋼材は焼入れ性を低く抑えることができるので、より安価な鋼材（例えば０．３〜１．５重量％Ｃ、〜１．５重量％Ｍｎ、〜０．５重量％Ｃｒ、Ｂの２種以上の合金元素を含有する中、高炭素鋼）が利用できる特徴がある。
【００６５】
また、本実施形態では外周面から高周波加熱中に内周面の焼入れ硬化層が、外周面からの熱拡散によって焼戻されるため、履帯ブッシュの靭性回復のために従来から実施されている焼戻し工程を廃止することができ、さらに、その結果としてより耐摩耗を必要とする外周面と端面部の焼入れ硬化層をより高硬度な状態で使用できることは極めて有効である。
【００６６】
さらに、通常、履帯ブッシュは外周面からの摩耗深さが肉厚の１／２に至る時点で履帯ブッシュ寿命として交換することが実施されているために、履帯ブッシュの外周面硬化層を肉厚の４０〜７０％まで深くすることが摩耗寿命を延ばす方策としてより有効であり、本実施形態では、外周面からの高周波加熱を施し始める際から、または、途中から内周面を各種の方法で冷却することによって、内周面の焼入れ硬化層が軟質に焼戻しされ過ぎないようにしながら外周面からの深い高周波焼入れができるようにした。
【００６７】
外周面からの高周波加熱方法としては、図１３（ａ）に示されるように端面部、外周面が効率的に加熱されるような鞍型コイル８を用いて高周波焼入れする方法も有効であるが、図１３（ｃ）に示されるように端面部が効率的に加熱されるようにした渦巻きコイル状の誘電子９を用いる方法が加熱大電力の投入の観点から有効である。ここで、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ矢視図である。
【００６８】
使用する高周波加熱用の周波数は履帯ブッシュの肉厚によって最適化されるものであるが、設備の共有性を考慮した場合には、１〜２０ｋＨｚ程度の高周波電源を用いることが好ましく、履帯ブッシュ５を回転させながら、外周面からの高周波加熱が均質化されるように実施し、所定時間後に外周からの高周波加熱を止めて、外周面から水スプレーなどによって冷却して焼入れる操業を行うのが良い。更に内周面焼入れ硬化層の硬さをＨＲＣ４５以上に確保しながら、より深い外周面硬化層を得る場合には、前述したように内周面からの冷却を実施することが必要であり、内周面温度が５００℃以上に過熱されないように制御することが必要である。
【００６９】
また、この場合においては、内周面温度を内周面冷却によって適切にコントロールすることによって、外周面側からの高周波加熱による内周面焼入れ硬化層の硬さが調整できることが大きな製造方法の特徴となり、例えば、内周面焼入れ硬化層をＨＲＣ４５未満に制御することによって内周面焼入れ硬化層をセメンタイト粒が分散したマルテンサイト組織に改質することができ、より衝撃的荷重に耐える、高靭性の、オイル封入式履帯ブッシュを製造することができる。
【００７０】
図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は前述の内周面冷却方法を示したものである。図１４（ａ）は、履帯ブッシュ５両端面部に、内周冷却媒体が外周面側に漏れないようにする仕切り治具１０，１１を配し、さらに、水、水溶性焼入れ液等の冷却媒体導入管１２を履帯ブッシュ５内周面に配して、この冷却媒体導入管１２内を流れる冷却媒体の方向を変えて、その冷却媒体導入管１２外周面と履帯ブッシュ５内周面で構成される隙間に、履帯ブッシュ５軸方向に冷却媒体を流す層流冷却方法で内周面の冷却を制御する方法を示すものである。この層流冷却方法は１秒以内での冷媒の流れをＯＮ−ＯＦＦできるために、より正確な内周面冷却が可能であるので好ましい方法である。
【００７１】
また、図１４（ｂ）は、冷却媒体導入管１２として、ノズルタイプのものを使用する例であり、水以外にも空気、噴霧などの冷却媒体を使用するのに好ましいものである。図１４（ｃ）は、履帯ブッシュ５端面近傍を避けた内周面を熱伝導性の良い金属材料性の内径コレットチャック１３によって保持し、外周面からの高周波加熱による内周面の温度上昇を抑制する方法である。なお、この内径コレットチャック１３から空気を吹き付けることや水などを沁みださせる等によってその内径コレットチャック１３に冷却機能を持たせるのが好ましい。
【００７２】
また、この図１４中に示した仕切り治具１０，１１のように、仕切り治具を履帯ブッシュ端面近傍内周面を覆うような形状とすることによって、前述の内周面冷却による履帯ブッシュ端面部の内周面側からの冷却が遅れ、端面部のより安定した焼入れ硬化層が得られるので、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれの方法においても、この仕切り治具を適用することが好ましい。なお、図１４（ｄ）は内周面に冷しがね（または水冷された冷しがね）１４を配したものであって、最も内周面冷却効果の少ない方法である。
【００７３】
図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、前述のコレットチャック方式の他の例を示したものである。（ｂ）は履帯ブッシュ端面部近傍の内周面部を断熱するように内径コレットチャック１３に断熱材１５を配したものである。こうすることで、端面部の焼入れ硬化層がより短時間の外周面からの加熱によって形成され易くなり、熱処理サイクルを短縮させるのに好ましい方法である。また、（ｃ）はコレットチャック１３中心部に空気、噴霧等冷却媒体が噴出せる冷却ノズル１６を設けたものである。
【００７４】
図１６（ａ）、（ｂ）は、外周面からの移動式高周波焼入れ法による履帯ブッシュの外周面焼入れ硬化層および端面部焼入れ硬化層を形成させる製造方法を示したものである。図１６（ａ）は前述の履帯ブッシュ５を連続的に矢印Ｂ方向に押し込みながら高周波加熱コイル９で加熱して、外周面冷却ノズル１７から水もしくは水溶性焼入れ液、噴霧等の冷却媒体を吹き付けて焼入れ硬化する方法を示したものである。この際には、端面部近傍での履帯ブッシュ送りの速度Ｖ１を中央付近での送り速度Ｖ２より遅くすることによって、端面部近傍が十分に加熱され、それに続く冷却によって端面部での焼入れ硬化層が幅広く形成される。また、内周面硬さをＨＲＣ４５以上に確保しながら、深い外周面焼入れ硬化層を形成するには、図１６（ｂ）に示されるように履帯ブッシュ５内周面を内周面冷却ノズル１７Ａにて前述とほぼ同じ原理で、水、水溶性焼入れ液、空気、噴霧の吹き付け等で適切に冷却しながら、外周面からの深い高周波加熱とそれに続く冷却を実施すると良い。なお、図１６において、符号１８にて示されるのは、隣接する履帯ブッシュ５，５間の隙間に介挿される隙間治具である。
【００７５】
なお、設備上の便利さからすれば、必ずしも履帯ブッシュ５を移動させることは無く、高周波加熱コイル９と冷却ノズル１７，１７Ａを移動させても良い。また、履帯ブッシュ５を必ずしも連続的に送る必要もない。さらに、図１６に示されるような横型でなく、縦型で移動焼入れすることも可能であり、例えば、図１７に示されるように、図１４，１５に示されるような各種内周面冷却方法を併用しながら外周面からの高周波焼入れを実施することもできる。
【００７６】
本実施形態において、肉厚全体を焼入れ硬化した履帯ブッシュを外周面から急速加熱しすぎた場合には、いわゆる重ね焼入れによる焼割れが発生する危険があるので、外周面からの高周波加熱初期の昇温速度をやや遅くすることが好ましく、このような加熱速度調整ができる全体高周波加熱方法が移動式高周波加熱法より好ましい。さらに、前述の内周面焼入れ硬化した履帯ブッシュでは外周面からの急速加熱によっても焼割れを発生する危険性が無いので、より好ましい。
【００７７】
さらに、外周面からの全体高周波加熱による履帯ブッシュの昇温曲線（図１０）を参考にすると、内周面温度が焼入れ硬化処理が可能になる８００℃以上に加熱される状態で、外周面からの高周波加熱を止めるか、または、その加熱を継続しながら、内周面のみを強烈に先行冷却し、先行冷却中に一旦焼入れマルテンサイト層を形成した後に（所定時間後に）内周面冷却を止め、外周面からの熱拡散による内周面焼入れ硬化層をＨＲＣ４５未満になるように焼戻しながら、外周面からの高周波加熱を止めて外周面からの冷却を実施する方法が強靭な履帯ブッシュの製造方法として適していることが分かる。
【００７８】
図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、この製造方法によって製造される履帯ブッシュの部分断面図を示したものである。この方法によれば、前述の履帯ブッシュ肉厚全体を焼入れ硬化したり、履帯ブッシュの内周面を焼入れ硬化させておく熱処理を必要としないことから極めて安価な製造方法となることは明らかである。さらに、ＨＲＣ４５未満のセメンタイト粒が分散した焼戻しマルテンサイト組織層１９は、Ｕノッチシャルピー衝撃値が確実に５ｋｇ−ｍ／ｃｍ２以上になるように設定されているが、その焼戻し温度４００℃以上の温度で短時間焼き戻されている状態が好ましい。なお、図１８（ａ）（ｂ）において、符号２０にて示されるのは、冷却途中で析出するフェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトの１種以上が焼戻された組織層である。
【００７９】
本発明者らは、ほぼ同じ手法で、内周面をＨＲＣ４５以上の硬さの焼入れマルテンサイト組織の硬化層とする技術を先願として提案したが、この先願においては、より硬質な焼入れマルテンサイト組織を得るために、内周面先行冷却をし続けるために、仕切り治具との履帯ブッシュの接触部が変態途中に変形し、この部位からの内周面冷却媒体が漏れやすくなり、その端面部での焼きむらが発生しやすい問題があった。これに対して、本実施形態では、仕切り治具が接触する履帯ブッシュ両端面部近傍の面取り形状を外周面の面取り形状より大きくすること、および／または、より高靭性のＨＲＣ４５未満の焼戻しマルテンサイトを形成させるために内周面先行冷却を途中で一旦止めることによって、仕切り治具からの冷却媒体の漏れによる焼きむらに対する防止を図ったものであり、一連の焼入れ操作で内、外周面の熱処理が完了する経済効果は大きい。さらに、その履帯ブッシュ肉厚中心部では再加熱再焼入れによる顕著な結晶粒の微細化（ＡＳＴＭ粒度番号で９〜１３番）が図られ、履帯ブッシュの強度向上に寄与することは明らかである（図１８参照）。
【００８０】
なお、外周面の焼入れ硬化層と繋がって端面部が焼入れ硬化される外周面高周波焼入れ方法については前述の通りである。本実施形態では、この外周面高周波焼入れ方法を適用し、その焼入れ硬化層２，４を除く部位がＨＲＣ４５未満の高靭性の軟質層２１からなるオイル封入式履帯ブッシュを得たものである。図１９（ａ）〜（ｅ）には、このオイル封入式履帯ブッシュの組織構成図が示されている。なお、ＨＲＣ４５未満の軟質層２１を形成する方法としては、外周面高周波焼入れ前に、素材調質（焼入れ焼戻し）等によって硬さ、組織を調整しておく方法もあるが、前述の製造方法によって調整するのがコスト的より好ましい方法である。
【００８１】
さらに、履帯ブッシュ内周面に嵌る履帯ピンとの摺動によって焼付き現象が発生したり、耐摩耗性を必要とする場合や砂地などを長距離、高速走行するために、より確実な履帯ブッシュの疲労強度を高める必要がある場合には、図１９に示した履帯ブッシュの内周面に図２０（ａ）〜（ｅ）に示されるように、肉厚の５〜１５％に相当する薄い高周波焼入れ硬化層２２を形成し、内周面に３０ｋｇ／ｍｍ２以上の圧縮残留応力を形成することが好ましい。
【００８２】
また、内周面の高周波加熱による熱拡散によって外周面硬化層の硬さが減少し、焼入れ硬化深さが浅くなることは避けねばならないので、好ましくは２０ｋＨｚ以上の高周波電源を使うとともに、外周面を冷却しながら内周面高周波焼入れを実施することが好ましい。
【００８３】
図２１（ａ）〜（ｅ）には、油圧ショベルなどに使用されているオイル封入性を必要としない乾式履帯の履帯ブッシュが示されている。図示のように、この乾式履帯ブッシュにおいては、外周面硬化層２３と内周面硬化層２４との間に形成された肉厚中心部の軟質層２５が両端面に繋がっている。なお、図２１において、記号Ｐは外周面圧入開始点を示し、記号Ｑは内周面面取り開始点を示している。
【００８４】
ところで、前記履帯ブッシュの製造方法としては各種の方法が提案されているが、図２２に示されているように、本発明者らが先願（特開２００１−２４０９１４号公報）において提案した層流焼入れ方法により、複数個の履帯ブッシュ５の内外周面に同時に硬化層を形成させ、両硬化層間に軟質層を設けた履帯ブッシュを製造する方法を用いることができる。なお、図２２において、１個以上の履帯ブッシュ端面部に未焼入れ層を形成させる場合においては、全体加熱する際に、端面部の加熱が遅れるように高周波加熱コイル（渦巻きコイル）９の間隔を調整するのが好ましい。
【００８５】
図２３（ａ）〜（ｆ）には、履帯ブッシュ端面を別途硬化させることによる、生産性の良い端面を硬化したオイル封入式履帯ブッシュの製造方法が示されている。
【００８６】
図２３（ａ）〜（ｆ）において、端面部に符号２６にて示される部位は追加的に高周波焼入れした硬化層である。通常、この硬化層２６はオイルシールが摺動し、外系からの土砂進入を防止する機能をも果たすために、より高い硬度が要求され、少なくとも０．５ｍｍ以上の硬化深さが要求されているが、より長時間の使用を考慮した場合には、１ｍｍ以上の硬化深さが必要である。とりわけ、図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示される履帯ブッシュにおいては、端面硬化層２６と外周面硬化層２３、内周面硬化層２４が重なって焼入れされるために、その重なり部分には軟質な粒状セメンタイトが分散した焼戻しマルテンサイト層２７が形成され、焼入れ硬化層２６との境部においてはＨＲＣ４０未満の一部フェライト、パーライト組織が形成される。このＨＲＣ４０未満の軟質部位が、履帯ブッシュが履帯リンクに圧入される時の外周部の圧入開始点Ｐに存在する場合には、かじりによる圧入不具合を発生するために、圧入開始点Ｐの硬さをＨＲＣ４０以上、好ましくはＨＲＣ４５以上にするように、端面部焼入れ硬化深さをより浅くするか、または図２３（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）に示されるように圧入開始点Ｐよりもより深く焼入れることが好ましい。なお、前記端面部焼入れ層２６を浅くしたり、またその熱影響部を浅くする場合には、高周波加熱電源は４０ｋＨｚ以上に高くしたり、加熱焼入れ部以外を冷却しながら高周波焼入れすることが好ましい。
【００８７】
また、端面部の高周波焼入れによる焼割れが起こりやすい低合金鋼（ＳＭｎ、ＳＣｒ、ＳＣｒＢ、ＳＣＭ、ＳＮＣＭ系鋼材）や、より高炭素の鋼（０．５５重量％以上）からなる履帯ブッシュでは、この端面部の焼割れを防止するために、端面部から高周波加熱する場合には、端面部高周波加熱初期における急速加熱を避け、十分な高周波により余熱を実施しながら、本加熱で急速加熱焼入れを実施することや、端面部の内周面、外周面が焼入れ硬化されていない履帯ブッシュを図２３（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）のように端面焼き入硬化させることが好ましい。
【００８８】
図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、三段に積み重ねて、全体高周波加熱後に内周面先行冷却、外周面冷却によって製造した履帯ブッシュ（Ｓ４５Ｃ炭素鋼）の両端面部を１５０ｋＷ、４０ｋＨｚ、３，４，５秒の各条件で高周波焼入れしたもののマクロ組織を示したものである。また、図２５は、図２４に示される矢印Ｒ方向および位置での外周面の硬度測定結果を示したものである。端面硬化層のシール面硬さはＨＲＣ６０（ビッカース硬さＨｖ＝７００）と、浸炭焼入れ履帯ブッシュと同程度の硬さが得られていることがわかる。
【００８９】
また、図２５の硬さ分布図から明らかなように、焼入れ硬化層から履帯ブッシュ中央方向に高周波加熱による軟化層が広がっている。この熱影響部を幅狭くするためには、例えば焼入れ硬化層以外の熱影響部を冷却することが好ましく、例えば履帯ブッシュを端面部を残して水浸する焼入れ方法や、水中で端面部を高周波焼入れする方法等を用いることが好ましい。
【００９０】
なお、これらの履帯ブッシュは図２４に示されるように端面部近傍の内周面、外周面に軟化層が繋がるために、この繋ぎ部位に引張残留応力が発生しやすいことが危惧されたので、図２４（ｃ）に示される５秒の高周波焼入れ品の圧入開始点から履帯ブッシュの中央側へ１ｍｍ，３ｍｍ入った位置での残留応力をＸ線法によって調査した。この結果、１ｍｍ位置では軸方向応力＝−５３ｋｇｆ／ｍｍ２、円周方向応力＝３９ｋｇｆ／ｍｍ２の残留応力が観察され、最も危惧される焼入れ硬化層に沿った円周状の割れの危険性がないことが明らかになった。さらに、焼入れ処理により残留応力が１５０℃以上の焼戻し処理を施すことによって減少することから、履帯ブッシュの端面高周波焼入れによる焼割れなどの危険が完全に回避されることが明らかである。
【００９１】
また、履帯に係る偏荷重を受けて履帯ピンが撓む時には履帯ブッシュ端面部近傍に偏荷重が作用してもその軟質層に曲げ荷重がかかりやすいため、本実施形態では端面の内周側面取り終点が少なくとも外周面の圧入開始点よりも深い位置にくるようにして、曲げ応力を軽減できる形状とし、さらに、最終熱処理工程の焼戻し処理を廃止して使用する場合には、前記円周方向の残留応力を圧縮残留応力に変える目的から、その端面熱処理部近傍にショットピーニングなどの機械的加工処理を施すようにした。
【００９２】
なお、履帯ブッシュの内周、外周、端面部の一箇所以上の焼入れ硬化層硬さが少なくともＨＲＣ５０以上であることが好ましいことから、履帯ブッシュに供する鋼材の炭素量は０．３０〜１．５重量％であることが好ましい。また、その焼入れ性（ＤＩ値）は特に特定するもので無いが、ＤＩ値＝２．０以下の焼入れ性の低い炭素鋼、炭素ボロン鋼で多く対応できるため、大きな経済効果が期待できる。
【００９３】
さらに、端面部の耐摩耗性をより強化するためには、前記端面部を追加高周波焼入れした焼入れ硬化層は１５０℃未満の焼戻しまたは未焼戻しの状態で使用することが好ましいので、この追加焼入れに供する履帯ブッシュにおいて焼戻し処理などを完了させておくことも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】８５０℃に全体加熱した後、外周面と内周面を同時に急冷した時の履帯ブッシュの冷却状況と連続冷却変態線を示すグラフ
【図２】履帯ブッシュが外周面と内周面を同時に急冷された時にスルーハード化するその肉厚とＤＩ値の関係を実験的に求めたもの
【図３】８５０℃に全体加熱した後、外周面と内周面を同時に２秒間急冷した後、２秒間その冷却を一時停止した後に再冷却した履帯ブッシュの冷却状況とＳ５０Ｃ炭素鋼の恒温変態線を示すグラフ
【図４】８５０℃に全体加熱した後、外周面と内周面を同時に２秒間急冷した後、４秒間その冷却を一時停止した後に再冷却した履帯ブッシュの冷却状況とＳ５０Ｃ炭素鋼の恒温変態線を示すグラフ
【図５】履帯ブッシュの外周面と内周面を同時冷却後に、その冷却を一時停止させることによって得られる履帯ブッシュの部分断面図であり、（ｂ）は肉厚内部の熱拡散によって高靭性な焼戻しマルテンサイト組織層としたもの
【図６】８５０℃に全体加熱した後、内周面のみを４秒間先行して急冷した後、外周面も冷却した履帯ブッシュの冷却状況を示すグラフ
【図７】内周面もしくは外周面を先行冷却して行う熱処理によって得られる履帯ブッシュの部分断面図であり、（ａ）は冷却媒体の仕切り治具を端面内周部に押し当て、肉厚内部の軟質なパーライト組織層を端面内周面に繋げたものであり、（ｂ）はその内周面を肉厚内部からの熱拡散によって焼戻しマルテンサイト組織層としたものである。また、（ｃ）は冷却媒体の仕切り治具を端面外周部に押し当て、肉厚内部の軟質なパーライト組織層を端面外周面に繋げたもの
【図８】履帯ブッシュ全体加熱後に、外周面からの高周波加熱実施しながら、内周面を先行冷却した時の肉厚内部における温度分布を示したもの
【図９】外周面もしくは内周面を高周波加熱しながらその判定面を先行冷却して行う熱処理によって得られる履帯ブッシュの部分断面図であり、（ｂ）は外周面からの高周波加熱熱の拡散によって内周面を高靭性な焼戻しマルテンサイト組織層としたもの
【図１０】外周面からの高周波加熱による履帯ブッシュの昇温状況を示すグラフ
【図１１】オイル封入式履帯ブッシュの部分断面図であって、（ａ）（ｂ）は肉厚全体を焼入れ硬化した後、外周面からの高周波焼入れを行ったもの、（ｂ）（ｃ）は内周面を焼入れ硬化した後、外周面からの高周波焼入れを行ったもの
【図１２】肉厚全体を焼入れ硬化および内周面部のみを焼入れ硬化した履帯ブッシュの硬さ分布（ａ）および、更に外周面からの高周波焼入れした履帯ブッシュの肉厚断面における硬さ分布（ｂ）
【図１３】外周面からの全体高周波加熱方法説明図
【図１４】各種内周面冷却方法説明図
【図１５】内径コレットチャックを示す図
【図１６】外周面からの移動式高周波焼入れ方法説明図
【図１７】内周面冷却にコレットチャック冷却を用いた外周面移動高周波焼入れ方法説明図
【図１８】内周面にＨＲＣ４５未満で、高靭性の粒状セメンタイトが分散した焼戻しマルテンサイト組織層を形成した履帯ブッシュの部分断面図
【図１９】外周面硬化層と連続的に繋がる端面部硬化層を持ち、残部位がＨＲＣ４５未満の軟質層からなる履帯ブッシュの部分断面図
【図２０】内周のＨＲＣ４５未満の軟質層に焼入れ硬化層を設けた履帯ブッシュの部分断面図
【図２１】乾式履帯ブッシュの部分断面図
【図２２】多段積み全体高周波加熱焼入れ方法説明図
【図２３】端面を高周波焼入れした履帯ブッシュの部分断面図
【図２４】履帯ブッシュの端面焼入れ硬化のマクロ組織
【図２５】端面焼入れ硬化した履帯ブッシュの外周面の硬度測定結果を示すグラフ
【図２６】履帯の分解斜視図
【図２７】履帯ブッシュ端面のシール平坦部におけるシール当たり位置を説明する図
【符号の説明】
【００９５】
１ 焼戻しマルテンサイト組織の軟質層
２ 外周面焼入れ硬化層
２Ａ 内周面焼入れ硬化層
２Ｂ、４ 端面部焼入れ硬化層
２Ｃ 内周面部ＨＲＣ４５未満の焼戻しマルテンサイト層
３ パーライトを含む軟質層
５ 履帯ブッシュ
６ 焼戻しマルテンサイト硬化層
７ ＨＲＣ４５未満のフェライト＋パーライト未焼入れ硬化層
８ 鞍型コイル
９ 渦巻きコイル状の誘電子（高周波加熱コイル）
１０，１１ 仕切り治具
１２ 冷却媒体導入管
１３ 内径コレットチャック
１４ 冷しがね
１５ 断熱材
１６，１７，１７Ａ 冷却ノズル
１８ 隙間治具
１９ 粒状セメンタイトが分散した焼戻しマルテンサイト組織層
２０ フェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトの１種以上が焼戻された組織層
２２ ＨＲＣ４５以上の焼入れ硬化層
２６ 端面部高周波焼入れ硬化層
２７ 端面焼入れによる焼戻し層
Ｐ 外周面圧入開始点
Ｑ 内周面面取り開始点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械などに使用される履帯ブッシュおよびその製造方法に関するものであり、より詳しくは耐摩耗性、耐衝撃疲労性に優れたオイル封入式履帯ブッシュとそれをより低コストで生産する製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設機械の履帯５１は図２６に示されるような各部品群で構成されており、とりわけ履帯ブッシュ５２は、終減速装置からの回転運動を伝えるスプロケットティースと噛み合い、履帯５１を回転させる機能を持つことから、外周面においては耐摩耗性が要求されるとともに、これに加わる負荷に耐えるために、内周面において強度と靭性とが要求される。
【０００３】
また、ブルドーザのように高速で走る履帯では、履帯ピン５３と履帯ブッシュ５２との焼付きを防止するために、これらの隙間に潤滑油を介在させたオイル封入履帯が使われており、この場合には、スプロケットと直接接触する外周面の耐摩耗性だけでなく、図２７に示されるように、履帯ブッシュの両端部平坦面（シール平坦部）６１とダストシール６２で潤滑油をシールする必要から、少なくともブッシュ端面のシール平坦部６１でのダストシール６２当たり位置の範囲（外周面から肉厚の約１／２までが摩耗後の当たり位置）が焼入れによって十分に硬化されていることが必要である。
【０００４】
これらの必要特性を満足させるために、従来、この履帯ブッシュの製造に際しては、次に示されるような方法が実施されている。
（i）肌焼鋼に浸炭処理を施して、内外周面およびその両端面部に高硬度なマルテンサイトを形成し、耐摩耗性と強度およびオイルシール性を確保するようにしたもの（例えば特許文献１参照）。
（ii）焼入れ性向上元素を含有する炭素鋼を履帯ブッシュに成形加工し、全体を焼入れした後更にその履帯ブッシュの内周面のみを誘導加熱により焼入れすることによって、その外周面、端面および内周面に焼入れ硬化層を形成させ、それらの焼き入れ硬化層の間に高靭性な焼入れ焼戻し軟化層を形成し、その軟化層が履帯ブッシュ両端面近傍の内周面につながるようにする履帯ブッシュの製造方法が特許文献２に開示されている。また、特許文献３においても、履帯ブッシュの肉厚全体を焼入れ硬化し、その内周面のみから誘導焼入れを施し、肉厚中心部に形成される焼入れ焼戻し軟化層がその両端面の近傍の内周面につながって形成する履帯ブッシュの製造方法を開示している。
（ii）さらに、履帯ブッシュの内周面用冷却媒体と外周面用冷却媒体を仕切り治具で分離できる焼入れ装置を使って、中炭素鋼のブッシュ素材を一旦焼入れ処理が可能な温度以上に高周波加熱し、内周面を先行冷却した所定時間後に外周面からの冷却を始めるか、もしくは高周波加熱によって外周面を加熱しながら内周面冷却を行い、所定時間後に外周面加熱を止めて、外周面冷却を行うことの一連の焼入れ操作によって、履帯ブッシュの外周面および内周面から肉厚中心部に向かって焼入れ硬化層を形成して、各両焼入れ硬化層間に軟質な未焼入れ層を残すようなＵ字型のスムーズな硬度分布をもち、さらに、外周面部からの硬化層深さを内周面からの硬化層深さに比べてより深く形成し、かつ、仕切り治具の工夫によって端面部を端面幅の１／２以上に硬化した耐摩耗性に優れたオイル封入式履帯ブッシュとその安価な製造方法が、特許文献４および特許文献５に開示されている。
【０００５】
しかしながら、前記（i）の浸炭法で作られる履帯ブッシュは、その端面部も均一に浸炭硬化されるのでオイル封入用ブッシュとしての両端面部の耐摩耗性は良いが、外周円筒面での耐摩耗性を高めるために浸炭硬化層を深くする必要があるため、浸炭時間を長くかかるとともに、浸炭ガスの大量使用等によるコスト面での問題がある。例えばブッシュの肉厚が厚くなる大型履帯ブッシュでは、強度、耐摩耗性の観点から必要硬化層深さがより深くなるため、生産性の低下とコストの高騰とが問題になる。さらに、内外周表面においては浸炭加熱時間が長時間に及ぶために粒界酸化層や不完全焼入れ層が数十μｍ厚さで形成されることになり、疲労強度や耐衝撃特性が劣化しやすくなる問題がある。
【０００６】
一方、前記（ii）の高周波焼入れ法では、（i）の浸炭法に比べてコスト的な改善がなされているが、一旦全体硬化した履帯ブッシュの内周面を再焼入れする必要があるために、焼割れの発生など十分な品質上の管理に問題があるとともに、小径な履帯ブッシュの内周面を高周波焼戻しすることの困難性や、移動高周波焼入れなど生産性の低さおよび二度以上の熱処理工程を必要とすることからコスト的に安価にできない問題がある。
【０００７】
また、前記（ii）の高周波焼入れ法では、特許文献６、特許文献７に開示されているように、内周面からの誘導加熱によって外周面焼入れ硬化層がより中心部付近で焼き戻され、外周面焼入れ硬化層硬さが中心部に向かって軟化し易く、外周面の耐摩耗性を十分に改善できない問題がある。
【０００８】
さらに、特許文献８、特許文献９においては、履帯ブッシュの外周面および内周面の両方から、履帯ブッシュを移動させる移動式高周波焼入れを同時に実施し、少なくともスプロケットと噛み合う部位の内周面への高周波焼入れを実施せずに、履帯ブッシュの強度を高めた履帯ブッシュとその製造方法が開示されているが、前記と同様に、小径な履帯ブッシュ内径熱処理が困難であること、生産性の低い移動高周波焼入れであること、二つの高周波加熱用電源を必要として設備投資が高いこと、内周面未焼き入れ層がＨＲＣ３５未満のフェライトおよびパーライト組織であるために強靭性が十分でない、さらに、全般的に薄肉な履帯ブッシュを内、外周面からの同時冷却を実施することから、スルーハード化されやすく、それを避けるためには外周面焼入れ硬化層深さが浅くなるために、履帯ブッシュの耐摩耗寿命が十分でない等の問題がある。
【０００９】
また、前記（ii）の高周波焼入れ方法においては、より薄肉で、小型のオイル封入履帯ブッシュ端面部での焼入れ部分のムラや硬化層の抜けが完全に避けられず、最終検査工程が必要になるという問題がある。
【００１０】
【特許文献１】特公昭５２−３４８０６号公報
【特許文献２】特公平３−６９９６９号公報
【特許文献３】特開２００１−９８３２６号公報
【特許文献４】特開平１１−６１２６４号公報
【特許文献５】特開平１１−２３６６１９号公報
【特許文献６】特公昭６３−１６３１４号公報
【特許文献７】特開平５−７８７４５号公報
【特許文献８】特開平６−２４７３５１号公報
【特許文献９】特開平１０−６８０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、安価な高周波焼入れ技術をベースにして、オイル封入履帯としてのオイル封入性の確保、衝撃的な過酷な負荷に対する優れた靭性の確保、耐摩耗性および摩耗寿命の改善を図るとともに、前記（i）〜（ii）の方法に対してより安価な製造方法を提供することを主たる目的とするものである。
【００１２】
また、本発明では、建機の大型化と高負荷化にともなって問題となる履帯ブッシュと回転、揺動摺動する履帯ピンとの耐焼き付き性および履帯リンクからの抜けを防止する方法についても改善することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
例えば、小径な中小型ブルドーザ用のオイル封入式履帯ブッシュにおいては、肉薄で、端面部は履帯リンクへの圧入のための端面加工が施され、内周面側においては履帯ピンとのたわみによる局部当たりを避けるための面取り加工が施されていることから、端面部の平行面は極めて幅狭になっている。このため、端面シール部硬化層を確実に確保するため、および、履帯リンクへ履帯ブッシュを圧入する際のかじりによる圧入不良を防止するに、外周面圧入端面加工部を確実に硬化させることが必要である。またさらに、その履帯ブッシュとしての強度、靭性および耐摩耗性を確保するために、少なくとも、その外周面にはＨＲＣ５０以上の硬質な焼入れ硬化層が形成され、その肉厚内部においてＨＲＣ４５以下の軟質層を形成することにとって、熱処理時の焼き割れを防止することが必要である。
【００１４】
そこで、本発明による履帯ブッシュでは、
少なくとも炭素が０．３５〜１．２重量％の範囲で含有される炭素鋼および／または低合金鋼からなり、かつ、肉厚全体がＨＲＣ３０〜４５未満の硬さに調整された履帯ブッシュ素材を外周面からの高周波加熱、焼入れ法によって、外周面焼入れ硬化層とそれに連続的につながる端面焼入れ硬化層が形成されることを特徴とするものである（第１発明）。
【００１５】
履帯ブッシュの摩耗寿命を確保する観点からは、前記外周面からの高周波加熱によって焼入れする際において、内周面が鋼のＡ１温度（７２０℃）以上に加熱されないように、初めからもしくは加熱途中から内周面の冷却を外周面より先に開始し、外周面からの加熱終了後に外周面を冷却することによって、外周面焼入れ硬化層深さを肉厚さの３０〜８０％に深くするのが好ましい（第２発明）。肉厚の７０％以上に外周面を硬化させた場合には、履帯ブッシュの耐衝撃強度が劣化し始めることは良く経験することであり、また、履帯ブッシュの摩耗限界がほぼ６０％に設定されることから、外周硬化層の深さを４０〜７０％とすることがより好ましい。
【００１６】
なお、前記ＨＲＣ４５以下で微細粒状セメンタイトが分散した高靭性の焼戻しマルテンサイト組織は履帯ブッシュ素材を調質処理（焼入れ焼戻し処理）した後、前記履帯ブッシュ外周面からの高周波焼入れによって外周面および両端面部を焼入れることによって製造されるが、より高靭性の履帯ブッシュとするためには、高温焼戻し脆性が顕著に現れない（Ｃｒが０．５重量％以下で残りがＭｎ、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｍｏ，Ｔｉ等を含有する）炭素鋼または炭素ボロン鋼が履帯ブッシュ素材として好ましく、また調質処理の焼戻し温度は１５０℃以上であることが好ましい。また、後熱処理として外周面からの高周波焼入れを重ねて実施するため、その焼割れ性を避けてより生産性を高めるためにはＨＲＣ４５以下に調質しておくことが好ましい。
【００１７】
前記外周面部および両端面部を高周波焼入れした履帯ブッシュにおいて、履帯ピンとオイル潤滑下で摺動する履帯ブッシュ内周面はＨＲＣ４５未満の場合においても焼付き性に大きな問題はないが、とりわけ大型ブルドーザのようにより荷重負荷が大きく、偏荷重がかかりやすい場合や、高速で長距離の連続した走行を繰り返す場合には、履帯ブッシュ内周面と履帯ピン外周面が低速で摺動し、かじりを生じやすくなるとともに、高荷重下での履帯ブッシュの疲労強度の改善が重要になる。
【００１８】
そこで、第３発明では、前記外周面からの高周波焼入れによって外周面硬化層と端面硬化層が繋がって形成され、内周面がＨＲＣ４５未満とした履帯ブッシュに、その両端面のシール平坦部の焼入れ硬化部分を避け避けて、その履帯ブッシュ内周面を高周波焼入れし、内周面焼入れ硬化層深さが肉厚さの１〜１５％で、履帯ブッシュ肉厚内部に形成される軟質層が履帯ブッシュ両端面のシール平坦部を避けて、両端面近傍の内周面に繋がって形成されるとともに、内周面において３０ｋｇ／ｍｍ２以上の大きな圧縮残留応力を付加するようにした。
【００１９】
また、前記炭素鋼および／または炭素ボロン鋼においても、焼入れ後の焼戻しは靭性回復に必要であり、少なくとも１５０℃以上、好ましくは２００℃以上の焼戻し処理を実施したが、第４発明では、前記各発明において、１５０℃以上の焼戻し処理が施され、高周波焼入れ硬化層表面の硬さがＨＲＣ５０以上で、かつ、両端面部の焼入れ硬化深さが０．５ｍｍ以上であることを特徴とし、耐摩耗性を確保するようにした。
【００２０】
なお、油圧ショベルなどに使う履帯は前述のようなオイル封入式でなく潤滑が関与しない乾式であるために、履帯ブッシュ内周面は焼入れ硬化されているが、両端面部は焼入れ硬化されていない。この乾式用履帯ブッシュにおいて、両端面を追加的に焼入れ硬化して利用できれば、端面部焼入れ硬化層の安定した形成と生産設備の共通化や生産性の向上が画期的に図ることができる。
【００２１】
また、前記履帯ブッシュ形状においても、両端面付近の外周面面取り位置が内周面面取り位置より履帯ブッシュ中心位置に近い場合においては、履帯ピンにかかる偏荷重や曲げ荷重によって端面面取り部に大きな曲げ荷重を発生させ、端面部近傍を破損する危険性が高いので、内周面側の面取り開始点が外周面面取り開始点以上に履帯ブッシュ中心位置にあるようにするのが好ましい（第５発明）。
【００２２】
また、前記履帯ブッシュの両端面を追加焼入れ硬化する場合には、内周面硬化層、外周面硬化層、端面硬化層との間に軟化層が存在するので、この部位に過負荷応力が作用することを避けることが好ましいので、前記履帯ブッシュの両端面部近傍の形状において、内周面側面取り部を外周面面取り部より大きくし、偏荷重による履帯ブッシュ端面コーナー部に大きな曲げ応力が発生することを防止するのが好ましい。なお、この結果は、履帯ピンとのかじりに対しても有効と考えられる。
【００２３】
さらに、内周面硬化層、外周面硬化層、端面硬化層との間に軟化層が存在する場合には、引張残留応力が発生しやすいので、少なくとも、履帯ブッシュ両端面近傍の内、外周面、端面部をショットピーニングすることによって大きな圧縮残留応力を付加し、強度の向上を図るのが好ましい（第６発明）。なお、ショットピーニングを内周面に施すことは、履帯ブッシュの画期的な強度向上と履帯ピンとの耐焼き付き性を向上させる手段として極めて有効である。
【００２４】
なお、前記両端面を追加焼入れ硬化した履帯ブッシュにおいても、前述のようにその内周面、外周面に燐酸塩皮膜などの化成処理もしくはメッキ処理を施すのが好ましい（第７発明）。
【００２５】
次に、第８発明による履帯ブッシュの製造方法は、
硬さがＨＲＣ４５未満の履帯ブッシュ素材を用い、外周面からの移動もしくは全体の高周波加熱によって、内周面が鋼のＡ１変態温度以上に加熱されないように内周面を初めから、もしくは加熱途中から外周面より先に冷却しながら、外周面から高周波焼入れし、外周面焼入れ硬化深さをより深く、かつ、外周面と繋がる両端面部のシール平坦部の硬化層が、外周面位置から履帯ブッシュ肉厚さの１／２以上の幅にわたることを特徴とするものであり、さらに、その履帯ブッシュ両端面のシール平坦部の焼入れ硬化部分を避けて、その履帯ブッシュ内周面を高周波焼入れし、内周面焼入れ硬化層深さが肉厚さの５〜１５％で、かつ、３０ｋｇ／ｍｍ２以上の圧縮残留応力を発生させることを特徴とするものである（第９発明）。
【００２６】
前記外周面部および両端面部を高周波焼入れした履帯ブッシュにおいて、履帯ピンとオイル潤滑下で摺動する履帯ブッシュ内周面はＨＲＣ４５未満の粒状セメンタイトが多量に分散する焼戻しマルテンサイトやパーライト組織の場合においても焼付き性に大きな問題はないが、とりわけ大型ブルドーザにおいてはより荷重負荷が大きいために偏荷重がかかりやすく、また低速で摺動する場合にはかじりを生じることがある。この場合には、履帯ブッシュ両端面のシール平坦部の焼入れ硬化部分を避けて、その履帯ブッシュ内周面の表面硬さをＨＲＣ４５以上に高めるのが好ましいので、内周面焼入れ硬化層深さが肉厚さの５〜１５％となるように浅く高周波焼入れして使用することができるものとした。また、製造コスト的な観点からすれば、内周面焼入れ硬化層深さが安定する１〜３ｍｍが好ましい。
【００２７】
前記内周面からの高周波焼入れを実施するに際しては、外周面を冷却することによって内周面高周波加熱の熱拡散によって外周面焼入れ硬化層が軟化しないようにするのが好ましい。この場合、内周面高周波加熱電源として５０ｋＨｚ以上の電源を利用するのが好ましい。
【００２８】
また、履帯ブッシュの外周面および両端面部の焼入れ硬化層を連続的に形成するための外周面からの移動高周波加熱によって焼入れする方法において、
（１）高周波加熱コイルと履帯ブッシュの移動相対速度を端面部において遅くする
（２）外周面からの熱拡散による内周面温度を調整するための内周面冷却を履帯ブッシュ両端面近傍において弱くするか、または止める
（３）履帯ブッシュ端面近傍の内周面に接するように円筒状または略円筒状治具を配置して、その内周面部位からの冷却を弱くするか、または断熱性を向上させて、端面部内周面が高周波加熱され易くする
（４）熱伝導性の良い材料で作られるコレットチャックを内周面冷却が必要とされる内周面部位に配置し、履帯ブッシュを保持する
のうちの１つ以上の方法を組み合わせて焼入れ硬化するのが好ましい。
【００２９】
前記移動高周波焼入れ方法においては、履帯ブッシュを連続的に生産するために、履帯ブッシュ間の端面近傍の内周面に断熱性の高いスペーサーを挟み込んで移動高周波焼入れを実施するのが生産性の観点から好ましい。
【００３０】
また、前記移動高周波焼入れ方法において、履帯ブッシュ外周面を深く焼入れ硬化するためには、内周面が鋼のＡ１温度を越えず、また内周面に焼戻しマルテンサイト層を形成するために内周面温度が昇温され過ぎないように内周面からの冷却を実施しながら外周面側からの移動式高周波焼入れを実施することが好ましい。さらに、履帯ブッシュ端面部近傍においてはその内周面からの冷却を弱めるかもしくは止めることによって、内周面からの冷却を遅らせ、かつ、外周面からの移動加熱速度を遅くすることによって端面部全体がほぼ十分に加熱され、次の冷却によって端面部のほぼ全体が焼入れ硬化されるようにするのが好ましい。また、前述のように端面近傍の内周面に断熱性の高い円筒状または略円筒状のスペーサーを挟み込んで移動高周波焼入れを実施することも端面部を十分焼入れ硬化させる同じ作用を示すことから、生産性の観点からより好ましい。
【００３１】
また、前記内周面の冷却方法としては、内周面に冷却ノズルを配置して、水、水溶性焼入れ液、空気、噴霧などを吹き付けながら行うことが好ましいが、前述のように冷却の強弱が制御されるか、もしくはＯＮ−ＯＦＦ制御できるようにするのがより好ましい。
【００３２】
さらに、熱伝導性の良い材料（例えば銅系、鉄系などの金属材料）で作られる内周面用コレットチャックを、履帯ブッシュの端面部近傍内周面を避けて、内周面冷却を必要とする内周面部位に配置し、履帯ブッシュを保持することが好ましく、また、これらに履帯ブッシュの両端面近傍内周面に断熱材を配置し、より短時間で端面部近傍が焼入れ硬化に十分な温度に加熱されるようにすることが好ましい。なお、この金属材料製のコレットチャック部の冷却効率をより高め、調整できるように工夫されることは好ましく、例えば、空気、水などの冷却媒体が出るようにすることも好ましい。
【００３３】
履帯ブッシュの外周面および両端面部の焼入れ硬化層を連続的に形成するための外周面からの全体高周波加熱によって焼入れする方法において、
（１）履帯ブッシュ両端面部が有効に高周波加熱できるような鞍型、渦巻きコイル、または円筒コイルを用いる
（２）外周面からの熱拡散による内周面温度を調整するための内周面冷却を履帯ブッシュ両端面近傍において弱くするかまたは、止める
（３）履帯ブッシュ端面近傍の内周面に接するように円筒状または略円筒状治具を配置して、その内周面部位からの冷却を弱くするか、または断熱性を向上させて、端面部内周面が高周波加熱され易くする
（４）熱伝導性の良い材料で作られるコレットチャックを内周面冷却が必要とされる内周面部位に配置し、履帯ブッシュを保持する
のうちの１つ以上の方法を組み合わせて焼入れ硬化することができる。
【００３４】
また、前記外周面からの全体高周波加熱をする焼入れ方法は、
履帯ブッシュの外周面からの高周波加熱ができるとともに、履帯ブッシュの内周面冷却媒体と外周面冷却媒体が互いに干渉し合わないように履帯ブッシュの両端面部に仕切り治具を押し当てながら、内周面冷却と外周面冷却を独自に実施できる焼入れ装置を用いて、円筒状履帯ブッシュ素材を円筒軸中心周りに回転させながら全体を誘導加熱し始め、かつ、内周面が鋼のＡ１変態温度以上に加熱されないように内周面の冷却を初めから、もしくは加熱途中から外周面より先に開始し、外周面からの加熱終了後に外周面を冷却することによって、外周面焼入れ硬化深さをより深くし、かつ、両端面部のシール平坦部の表面層が、外周面位置から履帯ブッシュ肉厚の１／２以上の幅にわたって焼入れ硬化することを特徴とするものである。
【００３５】
なお、複数個の履帯ブッシュを同時熱処理する場合には、履帯ブッシュ端面部が隠れないように履帯ブッシュ間に仕切り治具を挟んで、外周面からの冷却による端面部の焼入れを十分に行うが、その際、それらの仕切り治具は履帯ブッシュ内周側端面または面取り部に接触し、かつ、端面部近傍内周面をカバーして、内周面冷却時に端面近傍の内周面からの冷却を遅らせるようにする円筒状または略円筒状形状であることが好ましい。また、内周面冷却媒体としては、水、水溶性焼入れ液、空気、霧などが利用することができる。
【００３６】
前記発明によって製造される履帯ブッシュにおいては、外周面焼入れ硬化層深さを肉厚さの３０〜８０％まで深くして履帯ブッシュの摩耗寿命を改善することを特徴とするが、履帯ブッシュの摩耗寿命はその外周面摩耗量が肉厚の５０〜６０％に達した時点として設計されていることから、外周面焼入れ硬化層深さを肉厚の４０〜７０％に設定することがより好ましい（第１０発明）。
【００３７】
また、前記履帯ブッシュにおいては、１５０℃以上の焼戻し処理が施され、内、外周面部および両端面部の表面硬さがＨＲＣ５０以上で、かつ、両端面部の焼入れ硬化深さが０．５ｍｍ以上、より長時間のオイルシール性を確保するためには２．０ｍｍ以上となることが好ましい（第１１発明）。
【００３８】
また、前記両端面を追加焼入れ硬化した履帯ブッシュにおいても、前述のようにその内周面、外周面に燐酸塩皮膜などの化成処理もしくはメッキ処理が施されるのが好ましい（第１２発明）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
次に、本発明による履帯ブッシュとその製造方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
図１は、外径６０ｍｍ、内径４０ｍｍ、肉厚１０ｍｍの履帯ブッシュを、８５０℃に加熱し、内周面と外周面から同時に強水冷したときの外周表面（Ａ位置）、外周表面から２ｍｍ深さ位置（Ｂ位置）および肉厚中心（Ｃ位置）における温度と冷却時間との関係を示したものである。
また、同図中の太い破線でＳ４５Ｃ相当材の連続冷却変態図におけるパーライト析出開始線（Ｃカーブ）の範囲をα、βの各Ｃカーブで示したものであるが、それらのカーブは、肉厚１０．４ｍｍの履帯ブッシュを８５０℃から内外周面同時焼入れた場合の外周面焼入れ硬化層深さに基づいて推定したものであり、αＣカーブは焼入性の低い鋼（ＤＩ＝０．５１５ｉｎ、０．４７Ｃ−０．３４Ｍｎ）の外周面焼入れ硬化層深さが約２．２ｍｍで、肉厚中心硬さがＨｖ＝３１０であったことに基づいて、ほぼＢ位置での冷却線と交わるように記載され、さらに、βＣカーブは、ＤＩ＝０．７２ｉｎ、０．５３Ｃ−０．４８Ｍｎ炭素鋼を用いた場合のもので、その外周面硬化層硬さがＨｖ＝７６０であるが、肉厚中心硬さがＨｖ＝５１０とスルーハード化されていることから、ほぼＣ位置での冷却線と交わるように記載されるが、肉厚内部に未焼入れ層の形成がわずかなＤＩ値の差で決まることがわかる。
【００４１】
図２は、０．４〜０．６重量％炭素を含有した各種炭素鋼のＤＩ値とスルーハード化する履帯ブッシュ肉厚の関係を実験的に求めたものであり、その関係は、ほぼＤＩ（ｉｎｃｈ）≦１．７５×肉厚（ｉｎｃｈ）（図２中の直線関係）で与えられることがわかった。またさらに、入手性の良いＳ４５Ｃ相当材のＤＩ値バラツキ範囲を図２中の破線で示したが、例えばＰＣ６０（肉厚８．２５ｍｍ）で０．５６ｉｎｃｈ、ＰＣ２００（１０．４ｍｍ）で０．７１ｉｎｃｈ以下の焼入性を持つように鋼材成分範囲が厳重に狭く管理することが必要とされ、その鋼材の入手性がきわめて難しく、単純な内外周面同時焼入れ方法によって、中小型履帯ブッシュの肉厚内部に軟質な未焼入れ層を形成させる製造方法が極めて難しいことがわかる。
【００４２】
また、図２の破線で示した鋼を使って必ずスルーハード化しない肉厚１７ｍｍ以上の大型履帯ブッシュを製造する場合には、平均的なＤＩ値（０．９６ｉｎｃｈ）が低いために、外周面焼入れ硬化層深さが３．４ｍｍ程度に浅くなり（肉厚の約２０％）、その履帯ブッシュの摩耗寿命が十分に改善できない問題が起こることは明らかである。
【００４３】
前記の観点から、本発明では各種の熱処理方法を駆使して、履帯ブッシュ肉厚内部の冷却速度を遅らせることによって、より高いＤＩ値の鋼材を使った履帯ブッシュ肉厚内部においてもパーライト変態を促進させようとするものである。
【００４４】
図３は、図１と同じ履帯ブッシュを８５０℃からの２秒間の内外周面同時冷却後に２秒冷却を中止し、さらにその後内外周面を同時に再冷却した場合の前記Ａ，Ｂ，Ｃ位置での冷却線を示したものであり、Ａ，Ｂ位置での温度は内外周面同時冷却を一時停止する間（２秒）に復温し、中心部のＣ位置では、５５０〜５００℃で２秒間恒温処理されるような冷却挙動を取ることがわかる。
【００４５】
なお、前記ＣＣＴ線図の最短時間でパーライト変態を起こす温度（ノーズ）が５５０℃近傍であり、ＤＩ値の増大に伴ってその鋼のノーズ位置がより長時間側に移動することはよく知られており、例えば図２の直線関係と各種肉厚の肉厚中心部温度が５５０℃になるための冷却時間の関係を求め、前記の２秒間の遅れがＤＩ＝０．７ｉｎｃｈでスルーハード化するものをＤＩ＝１．０５までスルーハード化しないようにすることができること示していることがわかる。
【００４６】
また、図３に示した肉厚中心部の冷却曲線が恒温状態に近い状態にある場合にはＣＣＴ線図での検討よりＴＴＴ線図（恒温変態線図）で議論するほうが適正と考えられるので、図３中に０．５重量％Ｃ−０．９１重量％Ｍｎ炭素鋼のＴＴＴ線図（太破線；５０％パーライト変態線、太実線；１００％パーライト変態線）とマルテンサイト開始温度（Ｍｓ）を示したが、通常、パーライト変態のための駆動力が大きい状態で起こるＴＴＴ線図はＣＣＴ線図よりより短時間側にあることから、肉厚中心部でのパーライト変態が起こりやすくなることは明らかである。
【００４７】
さらに、前記各冷却線との関係から、外周表面層近傍では、一旦マルテンサイト化した後に内周部からの熱拡散による焼戻しが起こり、Ｂ位置では、復温されるがその期間中に軟質組織形成されることはなく、再冷却によって硬化するが、肉厚中心のＣ位置ではパーライト変態が進行し軟質な組織が形成されることがわかる。
【００４８】
図４は前記冷却停止時間を４秒としたときの肉厚中心部（Ｃ位置）での冷却曲線を比べたものであり、前記冷却途中の停止時間をかなり長くできることは、かなり広範囲な焼入性の炭素鋼を使った履帯ブッシュの肉厚内部に軟質な未焼入れ層を形成させることができることは明らかである。
【００４９】
なお、前記の方法は履帯ブッシュ肉厚内部の冷却速度を遅らせるための極めて有効な方法であることがわかるが、例えば、内外周面同時冷却を内外同時に停止するだけでなく、例えば、内周面冷却だけを一時停止するかもしくは再冷却しないで完全に停止することなどによっても、その肉厚内部の冷却速度を遅らせることができることは明らかである。
【００５０】
図５（ａ），（ｂ）は、前記内外周面同時冷却開始後に冷却を一時停止させる等の考え方に従った本実施形態の履帯ブッシュの部分断面図を示したものであり、いずれの履帯ブッシュも全周面が焼入れ硬化されたマルテンサイト組織からなり、その肉厚内部にパーライト組織を含んだ未焼入れ硬化層が形成されているが、さらに図５（ｂ）は、前記方法において内外周面同時冷却後、内周面冷却のみを止めて内部面側のマルテンサイトを内部からの熱拡散によってＨＲＣ４５未満の焼戻しマルテンサイト組織としたものである。
【００５１】
またさらに、履帯ブッシュの肉厚内部の冷却速度を遅らせる方法としては、全体加熱した後に外周面もしくは内周面の一方を所定時間先行冷却し、肉厚中心部を遅く冷却することによってパーライト変態を起こさせ、所定時間後に内外周面を両方冷却する方法が有効であることは明らかである。
【００５２】
図６は、前記と同じ肉厚の履帯ブッシュを８５０℃に加熱した後、内周面から４秒間先行冷却し、その後外周面を冷却した場合の各工程における肉厚断面における各温度分布を示したものであり、同図中の内外周面同時冷却時の温度分布と比較して、肉厚中心部の冷却速度が明らかに遅らされており、図１に併記したＣカーブを参照することによって、履帯ブッシュ肉厚内部に軟質な未焼入れ層を形成させる有効な手段であることは明らかである。
【００５３】
また、図６の場合とは逆に、外周面先行冷却後に内周面を冷却する方法であっても、ほぼ図６と同程度の肉厚中心部の冷却速度を有効に遅らせることができることは明らかである。
【００５４】
より具体的には、肉厚１０．４ｍｍのＰＣ２００の履帯ブッシュにおいては内外周面同時冷却によってスルーハード化する鋼のＤＩ値が０．７２ｉｎｃｈであることを上述したが、内周面のみの冷却によってスルーハード化するＤＩ値が約２倍の１．４５ｉｎｃｈとなることから、この外周面もしくは内周面の一方を所定時間先行冷却する方法に従うと焼入性幅の広い鋼を使っても容易に肉厚内部にパーライト変態層を形成させることができることがわかる。
【００５５】
図７（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、前記外周面もしくは内周面の一方を先行冷却し、所定時間後に全周を冷却する考え方に従った本実施形態の履帯ブッシュの部分断面図を示したものであり、図７（ａ）は内周面と外周面の冷却媒体を仕切る治具を端面部内周面側に押し当て、外周面と端面部が同時に外周面冷却媒体で冷却されるようにしたもので、外周面と端面部を先行冷却するかもしくは内周面を先行冷却し、所定時間後に全周面が冷却されるようにして肉厚内部のパーライト組織を含んでなる軟質層が端面部内周面につながるように製造されるものであり、さらに、図７（ｂ）はその熱処理中の内周面冷却を制御して、内周面に形成された焼入れ硬化層を肉厚中心部の熱拡散によってＨＲＣ４５未満の硬さに焼戻したものである。また、図７（ｃ）は内周面と外周面の冷却媒体を仕切る治具を端面部外周面側に押し当て、内周面と端面部が同時に外周面冷却媒体で冷却されるようにし、外周面と端面部を先行冷却するかもしくは内周面を先行冷却し、所定時間後に全周面が冷却されるようにして肉厚内部のパーライト組織を含んでなる軟質層が端面部外周面につながるように製造されるものである。
【００５６】
さらにまた、履帯ブッシュを全体加熱した後に、内周面もしくは外周面の一方から先行冷却する際に、その冷却面の反対面から誘導加熱を施すことによって肉厚に極めて大きな温度勾配を形成させ、かつ、肉厚芯部の冷却速度を最も遅らせることができることは明らかであり、肉厚内部にパーライト変態層が形成される所定時間後に誘導加熱を止めて、その加熱面を冷却するこの方法は、誘導加熱による誘導加熱深さや投入電力および先行冷却時間を適正に選定することによって、前記使用する鋼の焼入性に関する制限を大幅に緩和するとともに肉厚内部におけるパーライト変態層形成位置とその幅を任意に調整できる特徴を有することがわかる。
【００５７】
図８は前記の関係を図示したものであり、履帯ブッシュを全体加熱した後に内周面を先行冷却する状態においては図中の線で示すような温度勾配を形成するが、その先行冷却中に外周面からの誘導加熱を施した場合には、図中の矢印で示すような更なる急激な温度勾配が形成され、５５０℃近傍にある肉厚内部位置で前述のＴＴＴ変態図やＣＣＴ変態図に記載されるパーライト変態が優先しておこること、さらに、肉厚中心部近傍まで焼入れ可能な温度以上に外周面から加熱し、その誘導加熱を止めて外周面冷却を実施することによって、深い外周面焼入れ硬化層形成することができることは明らかであり、摩耗寿命の改善に適した履帯ブッシュを製造するのに好ましい方法であることがわかる。
【００５８】
さらにまた、前記内周面の先行冷却を外周面からの誘導加熱中もしくは誘導加熱を止めて外周面冷却中に一時停止するかもしくはそのまま完全停止することによって外周面側からの熱拡散や外周面からの誘導加熱による熱拡散で内周面のマルテンサイト組織が焼戻されることは明らかである。
【００５９】
前記外周面からの誘導加熱方法とは逆の内周面からの誘導加熱方法をとる場合においても、外周面先行冷却中の内周面誘導加熱が内周面側により集中されるようにすることで、外周面硬化層深さをより深くし、内周面焼入れ硬化層を浅くすることができることも明らかである。
【００６０】
図９（ａ），（ｂ）は、上述の外周面もしくは内周面からの誘導加熱を施しながらその反対面から先行冷却する考え方にしたがった本実施形態の履帯ブッシュの部分断面図を示したものであり、履帯ブッシュの摩耗寿命を改善するために、外周面側焼入れ硬化層をより深くするとともに、図９（ｂ）では、内周面焼入れ硬化層を高靭性な焼戻しマルテンサイト組織としたものである。また、肉厚内部のパーライト組織を含む軟質層は、前記の図７に示すように、内周面と外周面の冷却媒体を仕切る治具を押し当てる位置と内周面と外周面のどちらを誘導加熱するのかによって外周面，内周面もしくは端面部につながるように調整されることは明らかである。
【００６１】
図１０は、外径７０ｍｍ、内径４５．２ｍｍ、肉厚さ１２．４ｍｍの履帯ブッシュを、３ｋＨｚ、２００ｋＷの電源を用いて、多段階に電力調整しながら９６０℃に全体加熱したときの外周面、肉厚中心部および内周面での誘導加熱状況を示している。
【００６２】
この図１０から明らかなように、内周面温度は加熱開始から約１２秒でほぼＡ１温度（７２０℃）に達するが、その時の肉厚中心部ではほぼ外周面温度とほぼ同じ９３０〜９４０℃に加熱されており、この状態で焼入れた履帯ブッシュは外周面硬化層として肉厚さの１／２以上が得られることは明らかである。また、内周面昇温曲線を参考にすれば、内周面硬さが軟化し過ぎないタイミングでの内周面冷却が可能であり、さらに、あらかじめ内周面を焼入れ硬化ものや、あるいは油焼入れなどによって肉厚全体を硬化させた履帯ブッシュを素材として外周面からの高周波加熱を実施することによって、内周面に焼戻しされた硬化層を残しながら肉厚中心部に軟質層を形成し、かつ、端面硬化層が肉厚さを１／２以上に形成し、且つ肉厚さ中心部の軟化層が端面部近傍の内周面側に繋げることができるのは明らかである。この製造方法は、内径面が小径で、内周面を高周波焼入れしにくい小径な履帯ブッシュの製造方法として極めて有効であり、内周面が高温短時間の焼戻し処理をかね、別工程での焼戻し処理を必要としない低コストな製造方法である。
【００６３】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、上述の考えに従った本実施形態の履帯ブッシュの部分断面図を示すものであり、図１２はそのときの履帯ブッシュ肉厚断面における硬さ分布を示したものである。ここで、図１１（ａ）（ｂ）は、履帯ブッシュ素材を一旦焼入れし、その肉厚全体を焼入れ硬化させた後（図１２（ａ）中（ａ）、（ｂ）線）に、外周面から高周波焼入れすることによって、肉厚芯部にＨＲＣ４５未満の軟質な焼戻しマルテンサイト組織の軟質層１（図１２（ｂ）中の（ａ）線）、または、その軟質層１と外周面焼入れ硬化層２との境近傍にパーライトを含む軟質層３（図１２（ｂ）中の（ｂ）線）が形成され、それらの軟質層１，３が端面部焼入れ硬化層４を避けて、端面部近傍の内周面に繋がって形成されるオイル封入式履帯ブッシュ５の部分断面図である。また、図１１（ｃ）、（ｂ）は履帯ブッシュ素材の少なくとも内周面を焼入れし、パーライト組織を含んだその肉厚芯部に向かって内周面に焼入れ硬化層を形成した（図１２（ａ）中（ｂ）、（ｃ）線）後、前記と同様に外周面からの高周波焼入れを施したオイル封入式履帯ブッシュ５の部分断面図である（図１２（ｂ）中の（ｂ）、（ｃ）線）。なお、図１１中、符号６は内周面部の焼戻しマルテンサイト硬化層、符号７はＨＲＣ４５未満のフェライト＋パーライト未焼入れ硬化層である。
【００６４】
前記肉厚全体を焼入れ硬化するための鋼材はより焼入れ性の高い高価なものを使用することになるのに対して、少なくとも内周面が焼入れ硬化される鋼材は焼入れ性を低く抑えることができるので、より安価な鋼材（例えば０．３〜１．５重量％Ｃ、〜１．５重量％Ｍｎ、〜０．５重量％Ｃｒ、Ｂの２種以上の合金元素を含有する中、高炭素鋼）が利用できる特徴がある。
【００６５】
また、本実施形態では外周面から高周波加熱中に内周面の焼入れ硬化層が、外周面からの熱拡散によって焼戻されるため、履帯ブッシュの靭性回復のために従来から実施されている焼戻し工程を廃止することができ、さらに、その結果としてより耐摩耗を必要とする外周面と端面部の焼入れ硬化層をより高硬度な状態で使用できることは極めて有効である。
【００６６】
さらに、通常、履帯ブッシュは外周面からの摩耗深さが肉厚の１／２に至る時点で履帯ブッシュ寿命として交換することが実施されているために、履帯ブッシュの外周面硬化層を肉厚の４０〜７０％まで深くすることが摩耗寿命を延ばす方策としてより有効であり、本実施形態では、外周面からの高周波加熱を施し始める際から、または、途中から内周面を各種の方法で冷却することによって、内周面の焼入れ硬化層が軟質に焼戻しされ過ぎないようにしながら外周面からの深い高周波焼入れができるようにした。
【００６７】
外周面からの高周波加熱方法としては、図１３（ａ）に示されるように端面部、外周面が効率的に加熱されるような鞍型コイル８を用いて高周波焼入れする方法も有効であるが、図１３（ｃ）に示されるように端面部が効率的に加熱されるようにした渦巻きコイル状の誘電子９を用いる方法が加熱大電力の投入の観点から有効である。ここで、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ矢視図である。
【００６８】
使用する高周波加熱用の周波数は履帯ブッシュの肉厚によって最適化されるものであるが、設備の共有性を考慮した場合には、１〜２０ｋＨｚ程度の高周波電源を用いることが好ましく、履帯ブッシュ５を回転させながら、外周面からの高周波加熱が均質化されるように実施し、所定時間後に外周からの高周波加熱を止めて、外周面から水スプレーなどによって冷却して焼入れる操業を行うのが良い。更に内周面焼入れ硬化層の硬さをＨＲＣ４５以上に確保しながら、より深い外周面硬化層を得る場合には、前述したように内周面からの冷却を実施することが必要であり、内周面温度が５００℃以上に過熱されないように制御することが必要である。
【００６９】
また、この場合においては、内周面温度を内周面冷却によって適切にコントロールすることによって、外周面側からの高周波加熱による内周面焼入れ硬化層の硬さが調整できることが大きな製造方法の特徴となり、例えば、内周面焼入れ硬化層をＨＲＣ４５未満に制御することによって内周面焼入れ硬化層をセメンタイト粒が分散したマルテンサイト組織に改質することができ、より衝撃的荷重に耐える、高靭性の、オイル封入式履帯ブッシュを製造することができる。
【００７０】
図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は前述の内周面冷却方法を示したものである。図１４（ａ）は、履帯ブッシュ５両端面部に、内周冷却媒体が外周面側に漏れないようにする仕切り治具１０，１１を配し、さらに、水、水溶性焼入れ液等の冷却媒体導入管１２を履帯ブッシュ５内周面に配して、この冷却媒体導入管１２内を流れる冷却媒体の方向を変えて、その冷却媒体導入管１２外周面と履帯ブッシュ５内周面で構成される隙間に、履帯ブッシュ５軸方向に冷却媒体を流す層流冷却方法で内周面の冷却を制御する方法を示すものである。この層流冷却方法は１秒以内での冷媒の流れをＯＮ−ＯＦＦできるために、より正確な内周面冷却が可能であるので好ましい方法である。
【００７１】
また、図１４（ｂ）は、冷却媒体導入管１２として、ノズルタイプのものを使用する例であり、水以外にも空気、噴霧などの冷却媒体を使用するのに好ましいものである。図１４（ｃ）は、履帯ブッシュ５端面近傍を避けた内周面を熱伝導性の良い金属材料性の内径コレットチャック１３によって保持し、外周面からの高周波加熱による内周面の温度上昇を抑制する方法である。なお、この内径コレットチャック１３から空気を吹き付けることや水などを沁みださせる等によってその内径コレットチャック１３に冷却機能を持たせるのが好ましい。
【００７２】
また、この図１４中に示した仕切り治具１０，１１のように、仕切り治具を履帯ブッシュ端面近傍内周面を覆うような形状とすることによって、前述の内周面冷却による履帯ブッシュ端面部の内周面側からの冷却が遅れ、端面部のより安定した焼入れ硬化層が得られるので、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれの方法においても、この仕切り治具を適用することが好ましい。なお、図１４（ｄ）は内周面に冷しがね（または水冷された冷しがね）１４を配したものであって、最も内周面冷却効果の少ない方法である。
【００７３】
図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、前述のコレットチャック方式の他の例を示したものである。（ｂ）は履帯ブッシュ端面部近傍の内周面部を断熱するように内径コレットチャック１３に断熱材１５を配したものである。こうすることで、端面部の焼入れ硬化層がより短時間の外周面からの加熱によって形成され易くなり、熱処理サイクルを短縮させるのに好ましい方法である。また、（ｃ）はコレットチャック１３中心部に空気、噴霧等冷却媒体が噴出せる冷却ノズル１６を設けたものである。
【００７４】
図１６（ａ）、（ｂ）は、外周面からの移動式高周波焼入れ法による履帯ブッシュの外周面焼入れ硬化層および端面部焼入れ硬化層を形成させる製造方法を示したものである。図１６（ａ）は前述の履帯ブッシュ５を連続的に矢印Ｂ方向に押し込みながら高周波加熱コイル９で加熱して、外周面冷却ノズル１７から水もしくは水溶性焼入れ液、噴霧等の冷却媒体を吹き付けて焼入れ硬化する方法を示したものである。この際には、端面部近傍での履帯ブッシュ送りの速度Ｖ１を中央付近での送り速度Ｖ２より遅くすることによって、端面部近傍が十分に加熱され、それに続く冷却によって端面部での焼入れ硬化層が幅広く形成される。また、内周面硬さをＨＲＣ４５以上に確保しながら、深い外周面焼入れ硬化層を形成するには、図１６（ｂ）に示されるように履帯ブッシュ５内周面を内周面冷却ノズル１７Ａにて前述とほぼ同じ原理で、水、水溶性焼入れ液、空気、噴霧の吹き付け等で適切に冷却しながら、外周面からの深い高周波加熱とそれに続く冷却を実施すると良い。なお、図１６において、符号１８にて示されるのは、隣接する履帯ブッシュ５，５間の隙間に介挿される隙間治具である。
【００７５】
なお、設備上の便利さからすれば、必ずしも履帯ブッシュ５を移動させることは無く、高周波加熱コイル９と冷却ノズル１７，１７Ａを移動させても良い。また、履帯ブッシュ５を必ずしも連続的に送る必要もない。さらに、図１６に示されるような横型でなく、縦型で移動焼入れすることも可能であり、例えば、図１７に示されるように、図１４，１５に示されるような各種内周面冷却方法を併用しながら外周面からの高周波焼入れを実施することもできる。
【００７６】
本実施形態において、肉厚全体を焼入れ硬化した履帯ブッシュを外周面から急速加熱しすぎた場合には、いわゆる重ね焼入れによる焼割れが発生する危険があるので、外周面からの高周波加熱初期の昇温速度をやや遅くすることが好ましく、このような加熱速度調整ができる全体高周波加熱方法が移動式高周波加熱法より好ましい。さらに、前述の内周面焼入れ硬化した履帯ブッシュでは外周面からの急速加熱によっても焼割れを発生する危険性が無いので、より好ましい。
【００７７】
さらに、外周面からの全体高周波加熱による履帯ブッシュの昇温曲線（図１０）を参考にすると、内周面温度が焼入れ硬化処理が可能になる８００℃以上に加熱される状態で、外周面からの高周波加熱を止めるか、または、その加熱を継続しながら、内周面のみを強烈に先行冷却し、先行冷却中に一旦焼入れマルテンサイト層を形成した後に（所定時間後に）内周面冷却を止め、外周面からの熱拡散による内周面焼入れ硬化層をＨＲＣ４５未満になるように焼戻しながら、外周面からの高周波加熱を止めて外周面からの冷却を実施する方法が強靭な履帯ブッシュの製造方法として適していることが分かる。
【００７８】
図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、この製造方法によって製造される履帯ブッシュの部分断面図を示したものである。この方法によれば、前述の履帯ブッシュ肉厚全体を焼入れ硬化したり、履帯ブッシュの内周面を焼入れ硬化させておく熱処理を必要としないことから極めて安価な製造方法となることは明らかである。さらに、ＨＲＣ４５未満のセメンタイト粒が分散した焼戻しマルテンサイト組織層１９は、Ｕノッチシャルピー衝撃値が確実に５ｋｇ−ｍ／ｃｍ２以上になるように設定されているが、その焼戻し温度４００℃以上の温度で短時間焼き戻されている状態が好ましい。なお、図１８（ａ）（ｂ）において、符号２０にて示されるのは、冷却途中で析出するフェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトの１種以上が焼戻された組織層である。
【００７９】
本発明者らは、ほぼ同じ手法で、内周面をＨＲＣ４５以上の硬さの焼入れマルテンサイト組織の硬化層とする技術を先願として提案したが、この先願においては、より硬質な焼入れマルテンサイト組織を得るために、内周面先行冷却をし続けるために、仕切り治具との履帯ブッシュの接触部が変態途中に変形し、この部位からの内周面冷却媒体が漏れやすくなり、その端面部での焼きむらが発生しやすい問題があった。これに対して、本実施形態では、仕切り治具が接触する履帯ブッシュ両端面部近傍の面取り形状を外周面の面取り形状より大きくすること、および／または、より高靭性のＨＲＣ４５未満の焼戻しマルテンサイトを形成させるために内周面先行冷却を途中で一旦止めることによって、仕切り治具からの冷却媒体の漏れによる焼きむらに対する防止を図ったものであり、一連の焼入れ操作で内、外周面の熱処理が完了する経済効果は大きい。さらに、その履帯ブッシュ肉厚中心部では再加熱再焼入れによる顕著な結晶粒の微細化（ＡＳＴＭ粒度番号で９〜１３番）が図られ、履帯ブッシュの強度向上に寄与することは明らかである（図１８参照）。
【００８０】
なお、外周面の焼入れ硬化層と繋がって端面部が焼入れ硬化される外周面高周波焼入れ方法については前述の通りである。本実施形態では、この外周面高周波焼入れ方法を適用し、その焼入れ硬化層２，４を除く部位がＨＲＣ４５未満の高靭性の軟質層２１からなるオイル封入式履帯ブッシュを得たものである。図１９（ａ）〜（ｅ）には、このオイル封入式履帯ブッシュの組織構成図が示されている。なお、ＨＲＣ４５未満の軟質層２１を形成する方法としては、外周面高周波焼入れ前に、素材調質（焼入れ焼戻し）等によって硬さ、組織を調整しておく方法もあるが、前述の製造方法によって調整するのがコスト的より好ましい方法である。
【００８１】
さらに、履帯ブッシュ内周面に嵌る履帯ピンとの摺動によって焼付き現象が発生したり、耐摩耗性を必要とする場合や砂地などを長距離、高速走行するために、より確実な履帯ブッシュの疲労強度を高める必要がある場合には、図１９に示した履帯ブッシュの内周面に図２０（ａ）〜（ｅ）に示されるように、肉厚の５〜１５％に相当する薄い高周波焼入れ硬化層２２を形成し、内周面に３０ｋｇ／ｍｍ２以上の圧縮残留応力を形成することが好ましい。
【００８２】
また、内周面の高周波加熱による熱拡散によって外周面硬化層の硬さが減少し、焼入れ硬化深さが浅くなることは避けねばならないので、好ましくは２０ｋＨｚ以上の高周波電源を使うとともに、外周面を冷却しながら内周面高周波焼入れを実施することが好ましい。
【００８３】
図２１（ａ）〜（ｅ）には、油圧ショベルなどに使用されているオイル封入性を必要としない乾式履帯の履帯ブッシュが示されている。図示のように、この乾式履帯ブッシュにおいては、外周面硬化層２３と内周面硬化層２４との間に形成された肉厚中心部の軟質層２５が両端面に繋がっている。なお、図２１において、記号Ｐは外周面圧入開始点を示し、記号Ｑは内周面面取り開始点を示している。
【００８４】
ところで、前記履帯ブッシュの製造方法としては各種の方法が提案されているが、図２２に示されているように、本発明者らが先願（特開２００１−２４０９１４号公報）において提案した層流焼入れ方法により、複数個の履帯ブッシュ５の内外周面に同時に硬化層を形成させ、両硬化層間に軟質層を設けた履帯ブッシュを製造する方法を用いることができる。なお、図２２において、１個以上の履帯ブッシュ端面部に未焼入れ層を形成させる場合においては、全体加熱する際に、端面部の加熱が遅れるように高周波加熱コイル（渦巻きコイル）９の間隔を調整するのが好ましい。
【００８５】
図２３（ａ）〜（ｆ）には、履帯ブッシュ端面を別途硬化させることによる、生産性の良い端面を硬化したオイル封入式履帯ブッシュの製造方法が示されている。
【００８６】
図２３（ａ）〜（ｆ）において、端面部に符号２６にて示される部位は追加的に高周波焼入れした硬化層である。通常、この硬化層２６はオイルシールが摺動し、外系からの土砂進入を防止する機能をも果たすために、より高い硬度が要求され、少なくとも０．５ｍｍ以上の硬化深さが要求されているが、より長時間の使用を考慮した場合には、１ｍｍ以上の硬化深さが必要である。とりわけ、図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示される履帯ブッシュにおいては、端面硬化層２６と外周面硬化層２３、内周面硬化層２４が重なって焼入れされるために、その重なり部分には軟質な粒状セメンタイトが分散した焼戻しマルテンサイト層２７が形成され、焼入れ硬化層２６との境部においてはＨＲＣ４０未満の一部フェライト、パーライト組織が形成される。このＨＲＣ４０未満の軟質部位が、履帯ブッシュが履帯リンクに圧入される時の外周部の圧入開始点Ｐに存在する場合には、かじりによる圧入不具合を発生するために、圧入開始点Ｐの硬さをＨＲＣ４０以上、好ましくはＨＲＣ４５以上にするように、端面部焼入れ硬化深さをより浅くするか、または図２３（ｂ）、（ｃ）、（ｅ）に示されるように圧入開始点Ｐよりもより深く焼入れることが好ましい。なお、前記端面部焼入れ層２６を浅くしたり、またその熱影響部を浅くする場合には、高周波加熱電源は４０ｋＨｚ以上に高くしたり、加熱焼入れ部以外を冷却しながら高周波焼入れすることが好ましい。
【００８７】
また、端面部の高周波焼入れによる焼割れが起こりやすい低合金鋼（ＳＭｎ、ＳＣｒ、ＳＣｒＢ、ＳＣＭ、ＳＮＣＭ系鋼材）や、より高炭素の鋼（０．５５重量％以上）からなる履帯ブッシュでは、この端面部の焼割れを防止するために、端面部から高周波加熱する場合には、端面部高周波加熱初期における急速加熱を避け、十分な高周波により余熱を実施しながら、本加熱で急速加熱焼入れを実施することや、端面部の内周面、外周面が焼入れ硬化されていない履帯ブッシュを図２３（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）のように端面焼き入硬化させることが好ましい。
【００８８】
図２４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、三段に積み重ねて、全体高周波加熱後に内周面先行冷却、外周面冷却によって製造した履帯ブッシュ（Ｓ４５Ｃ炭素鋼）の両端面部を１５０ｋＷ、４０ｋＨｚ、３，４，５秒の各条件で高周波焼入れしたもののマクロ組織を示したものである。また、図２５は、図２４に示される矢印Ｒ方向および位置での外周面の硬度測定結果を示したものである。端面硬化層のシール面硬さはＨＲＣ６０（ビッカース硬さＨｖ＝７００）と、浸炭焼入れ履帯ブッシュと同程度の硬さが得られていることがわかる。
【００８９】
また、図２５の硬さ分布図から明らかなように、焼入れ硬化層から履帯ブッシュ中央方向に高周波加熱による軟化層が広がっている。この熱影響部を幅狭くするためには、例えば焼入れ硬化層以外の熱影響部を冷却することが好ましく、例えば履帯ブッシュを端面部を残して水浸する焼入れ方法や、水中で端面部を高周波焼入れする方法等を用いることが好ましい。
【００９０】
なお、これらの履帯ブッシュは図２４に示されるように端面部近傍の内周面、外周面に軟化層が繋がるために、この繋ぎ部位に引張残留応力が発生しやすいことが危惧されたので、図２４（ｃ）に示される５秒の高周波焼入れ品の圧入開始点から履帯ブッシュの中央側へ１ｍｍ，３ｍｍ入った位置での残留応力をＸ線法によって調査した。この結果、１ｍｍ位置では軸方向応力＝−５３ｋｇｆ／ｍｍ２、円周方向応力＝３９ｋｇｆ／ｍｍ２の残留応力が観察され、最も危惧される焼入れ硬化層に沿った円周状の割れの危険性がないことが明らかになった。さらに、焼入れ処理により残留応力が１５０℃以上の焼戻し処理を施すことによって減少することから、履帯ブッシュの端面高周波焼入れによる焼割れなどの危険が完全に回避されることが明らかである。
【００９１】
また、履帯に係る偏荷重を受けて履帯ピンが撓む時には履帯ブッシュ端面部近傍に偏荷重が作用してもその軟質層に曲げ荷重がかかりやすいため、本実施形態では端面の内周側面取り終点が少なくとも外周面の圧入開始点よりも深い位置にくるようにして、曲げ応力を軽減できる形状とし、さらに、最終熱処理工程の焼戻し処理を廃止して使用する場合には、前記円周方向の残留応力を圧縮残留応力に変える目的から、その端面熱処理部近傍にショットピーニングなどの機械的加工処理を施すようにした。
【００９２】
なお、履帯ブッシュの内周、外周、端面部の一箇所以上の焼入れ硬化層硬さが少なくともＨＲＣ５０以上であることが好ましいことから、履帯ブッシュに供する鋼材の炭素量は０．３０〜１．５重量％であることが好ましい。また、その焼入れ性（ＤＩ値）は特に特定するもので無いが、ＤＩ値＝２．０以下の焼入れ性の低い炭素鋼、炭素ボロン鋼で多く対応できるため、大きな経済効果が期待できる。
【００９３】
さらに、端面部の耐摩耗性をより強化するためには、前記端面部を追加高周波焼入れした焼入れ硬化層は１５０℃未満の焼戻しまたは未焼戻しの状態で使用することが好ましいので、この追加焼入れに供する履帯ブッシュにおいて焼戻し処理などを完了させておくことも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】８５０℃に全体加熱した後、外周面と内周面を同時に急冷した時の履帯ブッシュの冷却状況と連続冷却変態線を示すグラフ
【図２】履帯ブッシュが外周面と内周面を同時に急冷された時にスルーハード化するその肉厚とＤＩ値の関係を実験的に求めたもの
【図３】８５０℃に全体加熱した後、外周面と内周面を同時に２秒間急冷した後、２秒間その冷却を一時停止した後に再冷却した履帯ブッシュの冷却状況とＳ５０Ｃ炭素鋼の恒温変態線を示すグラフ
【図４】８５０℃に全体加熱した後、外周面と内周面を同時に２秒間急冷した後、４秒間その冷却を一時停止した後に再冷却した履帯ブッシュの冷却状況とＳ５０Ｃ炭素鋼の恒温変態線を示すグラフ
【図５】履帯ブッシュの外周面と内周面を同時冷却後に、その冷却を一時停止させることによって得られる履帯ブッシュの部分断面図であり、（ｂ）は肉厚内部の熱拡散によって高靭性な焼戻しマルテンサイト組織層としたもの
【図６】８５０℃に全体加熱した後、内周面のみを４秒間先行して急冷した後、外周面も冷却した履帯ブッシュの冷却状況を示すグラフ
【図７】内周面もしくは外周面を先行冷却して行う熱処理によって得られる履帯ブッシュの部分断面図であり、（ａ）は冷却媒体の仕切り治具を端面内周部に押し当て、肉厚内部の軟質なパーライト組織層を端面内周面に繋げたものであり、（ｂ）はその内周面を肉厚内部からの熱拡散によって焼戻しマルテンサイト組織層としたものである。また、（ｃ）は冷却媒体の仕切り治具を端面外周部に押し当て、肉厚内部の軟質なパーライト組織層を端面外周面に繋げたもの
【図８】履帯ブッシュ全体加熱後に、外周面からの高周波加熱実施しながら、内周面を先行冷却した時の肉厚内部における温度分布を示したもの
【図９】外周面もしくは内周面を高周波加熱しながらその判定面を先行冷却して行う熱処理によって得られる履帯ブッシュの部分断面図であり、（ｂ）は外周面からの高周波加熱熱の拡散によって内周面を高靭性な焼戻しマルテンサイト組織層としたもの
【図１０】外周面からの高周波加熱による履帯ブッシュの昇温状況を示すグラフ
【図１１】オイル封入式履帯ブッシュの部分断面図であって、（ａ）（ｂ）は肉厚全体を焼入れ硬化した後、外周面からの高周波焼入れを行ったもの、（ｂ）（ｃ）は内周面を焼入れ硬化した後、外周面からの高周波焼入れを行ったもの
【図１２】肉厚全体を焼入れ硬化および内周面部のみを焼入れ硬化した履帯ブッシュの硬さ分布（ａ）および、更に外周面からの高周波焼入れした履帯ブッシュの肉厚断面における硬さ分布（ｂ）
【図１３】外周面からの全体高周波加熱方法説明図
【図１４】各種内周面冷却方法説明図
【図１５】内径コレットチャックを示す図
【図１６】外周面からの移動式高周波焼入れ方法説明図
【図１７】内周面冷却にコレットチャック冷却を用いた外周面移動高周波焼入れ方法説明図
【図１８】内周面にＨＲＣ４５未満で、高靭性の粒状セメンタイトが分散した焼戻しマルテンサイト組織層を形成した履帯ブッシュの部分断面図
【図１９】外周面硬化層と連続的に繋がる端面部硬化層を持ち、残部位がＨＲＣ４５未満の軟質層からなる履帯ブッシュの部分断面図
【図２０】内周のＨＲＣ４５未満の軟質層に焼入れ硬化層を設けた履帯ブッシュの部分断面図
【図２１】乾式履帯ブッシュの部分断面図
【図２２】多段積み全体高周波加熱焼入れ方法説明図
【図２３】端面を高周波焼入れした履帯ブッシュの部分断面図
【図２４】履帯ブッシュの端面焼入れ硬化のマクロ組織
【図２５】端面焼入れ硬化した履帯ブッシュの外周面の硬度測定結果を示すグラフ
【図２６】履帯の分解斜視図
【図２７】履帯ブッシュ端面のシール平坦部におけるシール当たり位置を説明する図
【符号の説明】
【００９５】
１ 焼戻しマルテンサイト組織の軟質層
２ 外周面焼入れ硬化層
２Ａ 内周面焼入れ硬化層
２Ｂ、４ 端面部焼入れ硬化層
２Ｃ 内周面部ＨＲＣ４５未満の焼戻しマルテンサイト層
３ パーライトを含む軟質層
５ 履帯ブッシュ
６ 焼戻しマルテンサイト硬化層
７ ＨＲＣ４５未満のフェライト＋パーライト未焼入れ硬化層
８ 鞍型コイル
９ 渦巻きコイル状の誘電子（高周波加熱コイル）
１０，１１ 仕切り治具
１２ 冷却媒体導入管
１３ 内径コレットチャック
１４ 冷しがね
１５ 断熱材
１６，１７，１７Ａ 冷却ノズル
１８ 隙間治具
１９ 粒状セメンタイトが分散した焼戻しマルテンサイト組織層
２０ フェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトの１種以上が焼戻された組織層
２２ ＨＲＣ４５以上の焼入れ硬化層
２６ 端面部高周波焼入れ硬化層
２７ 端面焼入れによる焼戻し層
Ｐ 外周面圧入開始点
Ｑ 内周面面取り開始点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも炭素が０．３５〜１．２重量％の範囲で含有される炭素鋼および／または低合金鋼からなり、かつ、肉厚全体がＨＲＣ３０〜４５未満の硬さに調整された履帯ブッシュ素材を外周面からの高周波加熱、焼入れ法によって、外周面焼入れ硬化層とそれに連続的につながる端面焼入れ硬化層が形成されることを特徴とする履帯ブッシュ。
【請求項２】
前記外周面からの高周波加熱中に内周面を冷却することによって、外周面焼入れ硬化層深さを肉厚さの３０〜８０％まで深くして履帯ブッシュの摩耗寿命を改善したことを特徴とする請求項１に記載の履帯ブッシュ。
【請求項３】
履帯ブッシュ両端面のシール平坦部の焼入れ硬化部分を避けて、その履帯ブッシュ内周面を高周波焼入れし、内周面焼入れ硬化層深さが肉厚さの５〜１５％で、履帯ブッシュ肉厚内部に形成される軟質層が履帯ブッシュ両端面のシール平坦部を避けて、両端面近傍の内周面に繋がって形成されるとともに、内周面において３０ｋｇ／ｍｍ２以上の圧縮残留応力が発生していることを特徴とする請求項１または２に記載の履帯ブッシュ。
【請求項４】
１５０℃以上の焼戻し処理が施され、高周波焼入れ硬化層表面の硬さがＨＲＣ５０以上で、かつ、両端面部の焼入れ硬化深さが０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の履帯ブッシュ。
【請求項５】
履帯ブッシュの両端面部近傍の形状において、内周面側の面取り部を外周面側の面取り部より大きくすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の履帯ブッシュ。
【請求項６】
履帯リンクに圧入される前記履帯ブッシュの部位における外周面および／または内周面において、ショットピーニング処理による機械的加工処理を施して、最表面部をより高硬度にし、かつ圧縮残留応力を付加することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の履帯ブッシュ。
【請求項７】
内周面および外周面に燐酸塩皮膜による化成処理を施すことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の履帯ブッシュ。
【請求項８】
履帯ブッシュ素材を用いて、肉厚全体をＨＲＣ３５〜４５未満の硬さに調整した後、外周面からの高周波加熱、焼入れ法によって、外周面焼入れ硬化層とそれに連続的につながる端面焼入れ硬化層が形成されることを特徴とする履帯ブッシュの製造方法。
【請求項９】
前記履帯ブッシュの製造方法において、履帯ブッシュ両端面のシール平坦部の焼入れ硬化部分が軟化するのを避けて、その履帯ブッシュ内周面を高周波焼入れし、内周面焼入れ硬化層深さが肉厚さの５〜１５％で、履帯ブッシュ肉厚内部に形成される軟質層が履帯ブッシュ両端面のシール平坦部を避けて、両端面近傍の内周面に繋がって形成されるとともに、内周面において３０ｋｇ／ｍｍ２以上の圧縮残留応力が発生していることを特徴とする請求項８に記載の履帯ブッシュの製造方法。
【請求項１０】
前記外周面からの高周波加熱中に内周面を冷却することによって、外周面焼入れ硬化層深さを肉厚さの３０〜８０％まで深くして履帯ブッシュの摩耗寿命を改善することを特徴とする請求項８または９に記載の履帯ブッシュの製造方法。
【請求項１１】
１５０℃以上の焼戻し処理が施され、外周面焼入れ硬化層表面の硬さがＨＲＣ５０〜６５で、かつ、両端面部の焼入れ硬化深さが０．５ｍｍ以上にすることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の履帯ブッシュの製造方法。
【請求項１２】
履帯ブッシュの内周面および外周面に燐酸塩皮膜による化成処理を施すことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の履帯ブッシュの製造方法。
【請求項１】
少なくとも炭素が０．３５〜１．２重量％の範囲で含有される炭素鋼および／または低合金鋼からなり、かつ、肉厚全体がＨＲＣ３０〜４５未満の硬さに調整された履帯ブッシュ素材を外周面からの高周波加熱、焼入れ法によって、外周面焼入れ硬化層とそれに連続的につながる端面焼入れ硬化層が形成されることを特徴とする履帯ブッシュ。
【請求項２】
前記外周面からの高周波加熱中に内周面を冷却することによって、外周面焼入れ硬化層深さを肉厚さの３０〜８０％まで深くして履帯ブッシュの摩耗寿命を改善したことを特徴とする請求項１に記載の履帯ブッシュ。
【請求項３】
履帯ブッシュ両端面のシール平坦部の焼入れ硬化部分を避けて、その履帯ブッシュ内周面を高周波焼入れし、内周面焼入れ硬化層深さが肉厚さの５〜１５％で、履帯ブッシュ肉厚内部に形成される軟質層が履帯ブッシュ両端面のシール平坦部を避けて、両端面近傍の内周面に繋がって形成されるとともに、内周面において３０ｋｇ／ｍｍ２以上の圧縮残留応力が発生していることを特徴とする請求項１または２に記載の履帯ブッシュ。
【請求項４】
１５０℃以上の焼戻し処理が施され、高周波焼入れ硬化層表面の硬さがＨＲＣ５０以上で、かつ、両端面部の焼入れ硬化深さが０．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の履帯ブッシュ。
【請求項５】
履帯ブッシュの両端面部近傍の形状において、内周面側の面取り部を外周面側の面取り部より大きくすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の履帯ブッシュ。
【請求項６】
履帯リンクに圧入される前記履帯ブッシュの部位における外周面および／または内周面において、ショットピーニング処理による機械的加工処理を施して、最表面部をより高硬度にし、かつ圧縮残留応力を付加することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の履帯ブッシュ。
【請求項７】
内周面および外周面に燐酸塩皮膜による化成処理を施すことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の履帯ブッシュ。
【請求項８】
履帯ブッシュ素材を用いて、肉厚全体をＨＲＣ３５〜４５未満の硬さに調整した後、外周面からの高周波加熱、焼入れ法によって、外周面焼入れ硬化層とそれに連続的につながる端面焼入れ硬化層が形成されることを特徴とする履帯ブッシュの製造方法。
【請求項９】
前記履帯ブッシュの製造方法において、履帯ブッシュ両端面のシール平坦部の焼入れ硬化部分が軟化するのを避けて、その履帯ブッシュ内周面を高周波焼入れし、内周面焼入れ硬化層深さが肉厚さの５〜１５％で、履帯ブッシュ肉厚内部に形成される軟質層が履帯ブッシュ両端面のシール平坦部を避けて、両端面近傍の内周面に繋がって形成されるとともに、内周面において３０ｋｇ／ｍｍ２以上の圧縮残留応力が発生していることを特徴とする請求項８に記載の履帯ブッシュの製造方法。
【請求項１０】
前記外周面からの高周波加熱中に内周面を冷却することによって、外周面焼入れ硬化層深さを肉厚さの３０〜８０％まで深くして履帯ブッシュの摩耗寿命を改善することを特徴とする請求項８または９に記載の履帯ブッシュの製造方法。
【請求項１１】
１５０℃以上の焼戻し処理が施され、外周面焼入れ硬化層表面の硬さがＨＲＣ５０〜６５で、かつ、両端面部の焼入れ硬化深さが０．５ｍｍ以上にすることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の履帯ブッシュの製造方法。
【請求項１２】
履帯ブッシュの内周面および外周面に燐酸塩皮膜による化成処理を施すことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の履帯ブッシュの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２４】
【公開番号】特開２００７−２５４８９５（Ｐ２００７−２５４８９５Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９９２１４（Ｐ２００７−９９２１４）
【出願日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【分割の表示】特願２００２−１５０４６９（Ｐ２００２−１５０４６９）の分割
【原出願日】平成１４年５月２４日（２００２．５．２４）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【分割の表示】特願２００２−１５０４６９（Ｐ２００２−１５０４６９）の分割
【原出願日】平成１４年５月２４日（２００２．５．２４）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]