CN1863935A - 滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

滚动轴承零件的合金元素的含量，以质量％计，含有C为0.6％以上但在1.3％以下；Si为0.3％以上但在3.0％以下；Mn为0.2％以上但在1.5％以下；P为0.03％以下；S为0.03％以下；Cr为0.3％以上但在5.0％以下；Ni为0.1％以上但在3.0％以下；Al为0.050％以下；Ti为0.003％以下；O为0.0015％以下；N为0.015％以下，剩余部由Fe和不可避免的杂质组成，由此钢材构成，具有氮富集层，奥氏体结晶粒的粒度号数在超过10号的范围。

Description

滚动轴承
技术领域
本发明涉及一种被用于减速器、主动小齿轮、变速器等的滚动轴承，更具体地说，是涉及一种滚动疲劳特性长寿命，并且，具有高度的耐裂纹强度和耐长期尺寸变化的滚动轴承。
背景技术
作为对于轴承零件的滚动疲劳赋予长寿命的热处理方法，有在淬火加热时的气氛RX气体中，再添加氨气等，对该轴承零件的表层部实施碳氮共渗处理的方法(例如特开平8-4774号公报、特开平11-101247号公报)。通过采用此碳氮共渗处理，能够使表层部硬化，此外使显微组织中生成残留奥氏体，从而能够使滚动疲劳寿命提高。
因为碳氮共渗处理为了扩散处理，需要长时间保持于高温，所以使组织粗大化等，难以实现裂纹强度的提高，而有改善的余地。另外，对由残留奥氏体的增加所致的长期尺寸变化率的增大，也有改善的余地。
另一方面，对于滚动疲劳，为了确保长寿命，使裂纹强度提高，防止长期尺寸变化率的增大，可以通过钢的合金设计而实行。但是，若利用钢的合金设计，则会发生原材料成本变高等的问题点。
在今后的轴承零件中，为了伴随使用环境的高载荷化、高温化，要求具有即使在比现有还大的载荷条件下，且更高温也能够使用的特性，为此就需要滚动疲劳特性为长寿命，具有高度的裂纹强度和尺寸稳定性的轴承零件。
发明内容
本发明其目的在于，提供一种具有高度的耐裂纹强度和尺寸稳定性，在高温环境下滚动疲劳寿命也优异的滚动轴承。
本发明的滚动轴承，是具有内圈、外圈和多个的滚动体的滚动轴承，其中，内圈、外圈和滚动体之中至少任意一个构件，是具有内圈、外圈和滚动体的高温用滚动轴承的零件，其由如下的钢材构成：合金元素的含量以质量％计，含有C(碳)为0.6％以上但在1.3％以下；Si(硅)为0.3％以上但在3.0％以下；Mn(锰)为0.2％以上但在1.5％以下；P(磷)为0.03％以下；S(硫)为0.03％以下；Cr(铬)为0.3％以上但在5.0％以下；Ni(镍)为0.1％以下但在3.0％以下；Al(铝)为0.050％以下；Ti(钛)为0.003％以下；O(氧)为0.0015％以下；N(氮)为0.015％以下，剩余部由Fe(铁)和不可避免的杂质组成，并且，具有氮富集层，奥氏体结晶粒的粒度号数为超过10号的范围。本发明者们，锐意研究的结果发现了，能够取得在异物混入环境下和高温环境下，具有优异的滚动疲劳寿命的廉价的高温用滚动轴承构件，其组成元素的组合及其各含量。以下，说明各化学成分的限定理由。
(1)C的含量(0.6％以上但在1.3％以下)
C是作为滚动轴承用于确保强度所必须的元素，因为为了维持指定的热处理后的硬度而需要含有0.6％以上，所以将C含量的下限限定于0.6％。另外，在本发明中，如后述碳化物对滚动疲劳寿命发挥着重要的作用，但是在C含量超过1.3％而含有时，因为大型的碳化物生成，判明产生滚动疲劳寿命的降低，所以将C含量的上限限定于1.3％。
(2)Si的含量(0.3％以下但在3.0％以下)
因为Si有着抑制在高温域的软化，改善滚动轴承的耐热性的作用，所以优选添加。但是，因为当Si含量低于0.3％该效果无法取得，所以将Si含量的下限限定于0.3％。另外，伴随Si含量的增加而耐热性提高，但是因为超过3.0％而大量含有时，不但其效果饱和，而且还产生热加工性和切割性的降低，所以将Si含量的上限限定于3.0％。
(3)Mn的含量(0.2％以上但在1.5％以下)
Mn不但是在制造钢时用于脱氧的元素，而且是改善淬火性的元素，因为为了取得效果而需要添加0.2％以上，所以将Mn含量的下限限定于0.2％。但是，若超过1.5％而大量含有，则因为切割性大幅度降低，所以将Mn含量的上限限定于1.5％。
(4)P的含量(0.03％以下)
因为P在钢的奥氏体晶界偏析，导致韧性和滚动疲劳寿命的降低，所以将0.03％作为含量的上限。
(5)S的含量(0.03％以下)
因为S破坏钢的热加工性，在钢中形成非金属夹杂物而使韧性和滚动疲劳性寿命降低，所以将0.03％作为S含量的上限。另外，因为S如所述持有有害的一面，但另一方面也有使切割加工性提高的效果，所以，优选尽可能少，但允许含量达到0.005％。
(6)Cr的含量(0.3％以上但在5.0％以下)
Cr在本发明中是起着重要的作用的元素，用于淬火性的改善、基于碳化物的硬度确保和寿命改善而被添加。因为为了得到指定的碳化物而需要0.3％以上的添加，所以将Cr含量的下限限定于0.3％。但是，若超过5.0％而大量含有，则因为大型的碳化物生成而产生滚动疲劳寿命的降低，所以将Cr含量的上限限定于5.0％。
(7)Al的含量(0.050％以下)
Al作为钢的制造时的脱氧剂而被使用，但是因为生成硬质的氧化物系夹杂物使滚动疲劳寿命降低，所以优选其减少。还有，若Al超过0.050％被大量含有，则因为确认有显著的滚动疲劳寿命的降低，所以将Al含量的上限限定于0.050％。
还有，因为使Al含量低于0.005％会造成钢的制造成本的上升，所以优选Al含量的下限限定于0.005％。
(8)Ti的含量(0.003％以下)，O的含量(0.0015％以下)，N的含量(0.015％以下)
因为Ti、O和N作为在钢中形成氧化物、氮化物的非金属夹杂物，成为疲劳破坏的起点而使滚动疲劳寿命降低，所以将Ti：0.003％，O：0.0015％，N：0.015％作为各元素的上限。
(9)Ni的含量(0.1％以上但在3.0％以下)
Ni在本发明中是起着重要的作有的元素，特别是具有抑制在高温环境下被使用时的滚动疲劳过程中的组织的变化，还有抑制在高温域的硬度的降低，从而提高滚动疲劳寿命的效果。另外，Ni不但改善韧性，改善在异物环境下的寿命，而且也有助于耐腐蚀性的改善。为此，因为需要使Ni含有0.1％以上，所以将Ni含量的下限限定于0.1％。但是，若超过3.0％而大量含有Ni，则在淬火处理时有大量的残留奥氏体生成，而将无法取得指定的硬度，另外钢材成本上升，所以将Ni含量的上限限定于3.0％。
上述钢材，也可以以质量％计，再含有0.05％以上但低于0.25％的Mo，和0.05％以上但在1.0％以下的V的至少一种。由此，能够进一步使异物混入环境下和高温环境下的滚动疲劳寿命提高，且能够使回火处理后的硬度提高。以下，说明上述化学成分的限定理由。
(10)Mo的含量(0.05％以上但低于0.25％)
Mo不但改善钢的淬火性，而且通过固溶于碳化物中而有防止回火处理时的软化的效果。特别是，因为Mo被发现有改善在高温域的滚动疲劳的作用而被添加。但是，若大量使Mo含有达0.25％以上，则不但钢材成本上升，而且在为了使切割加工容易的软化处理时，因为硬度不降低切割性大幅度劣化，所以将Mo含量限定于低于0.25％。另外，因为当Mo含量低于0.05％，对碳化物形成无效，所以将Mo含量的下限限定于0.05％。
(11)V的含量(0.05％以上但在1.0％以下)
V与碳结合而析出细微的碳化物，不但具有促进结晶粒的细微化从而改善强度、韧性的效果，而且通过V的含有，显示出改善钢的耐热性，抑制高温回火后的软化，改善滚动疲劳寿命，使寿命的偏差减少的作用。因为取得该效果的V的含量为0.05％以上，所以将V含量的下限限定于0.05％。但是，若超过1.0％而大量的含有V，则因为切割性、热加工性降低，所以将V含量的上限限定于1.0％。
其次，氮富集层是将形成于轴承环(外圈或内圈)或滚动体的表层的氮含量增加了的层，例如，能够通过碳氮共渗、氮化、渗氮等的处理而使之形成。在氮富集层中的氮含量，优选为0.1～0.7％的范围。若氮含量比0.1％少则没有效果，特别是在异物混入条件下的滚动寿命降低。若氮含量比0.7％多，则出现被称为孔穴(void)的空孔，残留奥氏体变得过多，硬度将丧失而成为短寿命。在形成于轴承环的氮富集层中，氮含量是在研磨后的导轨面的表层50μm中的值，能够以例如EPMA(波长分散型X射线微量分析仪)测定。
另外，奥氏体结晶粒的号数越超过10号，奥氏体粒径越细微，由此能够大幅度改良滚动疲劳寿命。当奥氏体粒径的粒度号数在10号以下，因为滚动疲劳寿命无法被大为改善，所以设为超过10号的范围。通常为11号以上。奥氏体粒径越细小越为优选，但是，通常难以取得超过13号的粒度号数。还有，上述的轴承零件的奥氏体晶粒，在深受碳氮共渗处理的影响的表层部，与其相比内侧的内部也不变化。因此，成为上述的结晶粒度号数的范围的对象的位置，为表层部和内部。
本发明的滚动轴承，因为在形成了氮富集层的基础上，将奥氏体粒径以粒度号数细微化至11号以上，所以滚动疲劳寿命被大大改善，从而能够得到优异的耐裂纹强度和耐长期尺寸变化。
附图说明
图1是表示在本发明的实施方式中的滚动轴承的概略剖面图。
图2是说明在本发明的实施方式中的滚动轴承的热处理方法的图。
图3是说明在本发明的实施方式中的滚动轴承的热处理方法的变形例的图。
图4A是表示本发明例的轴承零件的显微组织，特指奥氏体晶粒的图。
图4B是表示现有的轴承零件的显微组织，特指奥氏体晶粒的图。
图5A表示图解图4A的奥氏体晶界。
图5B表示图解图4B的奥氏体晶界。
图6是表示静压破坏强度试验(破坏应力值的测定)的试验片的图。
图7A是滚动疲劳寿命试验机的概略正面图。
图7B是滚动疲劳寿命试验机的概略侧面图。
图8是表示静力的破坏韧性试验的试验片的图。
具体实施方式
接下来，根据图纸说明本发明的实施方式。图1是表示在本发明的实施方式中的滚动轴承的概略剖面图。在图1中，此滚动轴承10主要具有外圈1、内圈2、和滚动体3。图纸表示径向滚珠轴承(radial ball bearing)，但是滚珠轴承、锥形滚柱轴承、圆筒形滚柱轴承、滚针轴承也同样为本发明的实施方式的对象。滚动体3通过配置于外圈1和内圈2之间的保持器被可滚动地支撑。这些滚动轴承的外圈1、内圈2和滚动体3的至少1个的轴承零件具有氮富集层。
作为用于使氮富集层形成的处理的具体例，说明含碳氮共渗处理的热处理。图2是说明在本发明的实施方式中的滚动轴承的热处理方法的图，图3是说明其变形例的图。图2是表示进行一次淬火和二次淬火的方法的热处理模式，图3是表示在淬火途中将材料冷却至低于A1相变点温度，其后，再加热而进行最终淬火的方法的热处理模式。在这些图中，在处理T1中使碳和氮扩散于钢的坯料而充分进行了碳的渗透之后，冷却至低于A1相变点。接着，在图中的处理T2中，再加热至A1相变点温度以上且比处理T1低的温度，由此实施油淬火。
在上述的热处理中，与继现有的碳氮共渗淬火，即碳氮共渗处理之后立即1次淬火相比，能够一边对表层部分进行碳氮共渗，一边使裂纹强度提高，长期尺寸变化率减少。根据在上述本发明的滚动轴承中的图2或图3的热处理方法，能够获得奥氏体晶粒的粒径成为现有的2分之1以下的显微组织。经受了上述的热处理的轴承零件，相对于滚动疲劳有长寿命，能够使裂纹强度提高，使长期尺寸变化率减少。还有，根据用途也可以进行至350℃为止的高温回火。
图4是表示轴承零件的显微组织，特指奥氏体晶粒的图。图4A是本发明例的轴承零件，图4B是现有的轴承零件。即，应用上述图2所示的热处理模式的轴承钢的奥氏体结晶粒度由图4A表示。另外，为了比较，根据现有的处理方法的轴承钢的奥氏体结晶粒度由图4B表示。另外，由图5A和图5B，表示图解上述图4A和图4B的奥氏体结晶粒度。比起表示这些奥氏体结晶粒度的组织，现有的奥氏体粒径是JIS规格的粒度号数为10号，而根据基于本发明的热处理方法能够得到12号的细粒。另外，图4A的平均粒径，以切片法测定的结果是5.6μm。
接下来，说明本发明的实施例。
(实施例I)
采用1.2重量％C-1.0重量％Si-0.5重量％Mn-1.0重量％Ni-1.5重量％Cr钢，进行如下各试验：(1)氢量的测定；(2)结晶粒度的测定；(3)摆锤式冲击试验；(4)破坏应力值的测定；(5)滚动疲劳试验。由表1表示其结果。
【表1】
试料 A B C D E F     现有碳氮共渗 普通淬火
二次淬火温度(℃) 780   800   815  830   850   870     -   -
氢量(ppm) -   0.43   0.45  0.42   0.39   0.44     0.83   0.40
结晶粒度(JIS) -   12   11  11   10   9     9   9
摆锤冲击值(J/cm2) -   6.80   6.55  6.35   6.20   6.15     5.10   6.40
破坏应力值(MPa) -   2800   2750  2630   2630   2600     2080   2750
滚动疲劳寿命比(L10) -   2.3   2.5  2.4   1.6   1.5     1.4   1
各试料的制造经过如下。
试料A～D(本发明例)：碳氮共渗处理850℃，保持时间150分钟。气氛为RX气体和氨气的混合气体。在图2所示的热处理模式中，从碳氮共渗处理温度850℃进行一次淬火，接着加热到比碳氮共渗处理温度低的温度域780℃～830℃，进行二次淬火。不过，二次淬火温度780℃的试料A由于淬火硬度足而从试验的对象中去除。
试料E、F(比较例)：碳氮共渗处理，以与本发明例A～D相同的经过进行，进行二次淬火温度为碳氮共渗处理温度850℃以上的850℃～870℃。
现有碳氮共渗处理品(比较例)：碳氮共渗处理850℃，保持时间150分钟。气氛为RX气体和氨气的混合气体。从碳氮共渗处理温度立即进行淬火，二次淬火未进行。
普通淬火品(比较例)：不进行碳氮共渗处理，加热到850℃淬火。二次淬火未进行。
这些均进行180℃，保持时间120分钟的回火。
接着，说明试验方法。
(1)氢量的测定
氢量利用LECO公司制DH-103型氢分析装置，分析钢中的非扩散性氢量。扩散性氢量未测定。此LECO社制DH-103型氢分析装置的规格如下所式。
分析范围：0.01～50.00ppm
分析精度：±0.1ppm或±3％H(任何一个成为大的一方)
分析灵敏度：0.01ppm
检定方式：导热系数法
试料重量尺寸：10mg～35mg(最大：直径12mm×长100mm)
加热炉温度范围：50℃～1100℃
试剂：无水高氯酸镁(anhydron)Mg(ClO4)2，烧碱石棉剂(ascarite)NaOH
载气：氮气，气体配料气体(gas dosing gas)：氢气，任一气体纯度均为99.99％以上，压力40psi(2.8kgf/cm2)。
测定步骤的概要如下。将以专用的采样器(sampler)提取的试料连采样器一起插入上述的氢分析装置。内部的扩散性氢通过氮载气被引导至导热系数检测器。此扩散性氢在本实施中不测定。接着，从采样器取出试料，在电阻加热炉内加热，将非扩散性氢通过氮载气引导至导热系数检测器。在导热系数检测器中，通过测定导热系数能够了解非扩散性氢量。
(2)结晶粒度的测定
结晶粒度的测定，根据JIS G 0551的钢的奥氏体结晶粒度试验方法进行。
(3)摆锤式冲击试验
摆锤式冲击试验，根据JIS Z 2242的金属材料的摆锤式冲击试验方法进行。试验片采用被标示为JIS Z 2202的U槽口试验片(JIS3号试验片)。
(4)破坏应力值的测定
图6是表示静压破坏强度试验(破坏应力值的测定)的试验片的图。在图中的P方向负荷载荷，测定达到被破坏的载荷。其后，将所得到的破坏载荷，通过下述所示的曲梁的应力计算公式换算成应力值。还有，试验片不限于图6所示的试验片，也可以采用其他形状的试验片。
若将图6的试验片的凸表面中的纤维应力设为σ1，将凹表面中的纤维应力设为σ2，则σ1和σ2根据下述的公式求得(机械工学便览A4编材料力学A4-40)。这里，N表示包含圆环状试验片的轴的截面的轴向力，A表示横截面面积，e1表示外半径，e2表示内半径。还有，κ是曲梁的截面系数。
σ1＝(N/A)+{M/(Aρ0)}[1+e1/{κ(ρ0+e1)}]
σ2＝(N/A)+{M/(Aρ0)}[1-e2/{κ(ρ0-e2)}]
κ＝-(1/A)∫A{η/(ρ0+η)}dA
(5)滚动疲劳寿命
表2显示滚动疲劳寿命试验的试验条件。还有，图7是滚动疲劳试验机的概略图。图7A是正面图，图7B是侧面图。在图7A和图7B中，滚动疲劳寿命试验片21由驱动辊11驱动，与滚珠13接触而旋转。滚珠13是3/4英寸的滚珠，被导向辊12引导，一边在与滚动疲劳寿命试验片21之间相互带来高的表面压力一边滚动。
若说明表1所示的实施例1的试验结果则如下。
(1)氢量
进行了碳氮共渗处理这样的现有碳氮共渗处理品，成为非常高的值为0.83ppm。这被认为是由于，包含于碳氮共渗处理的气氛的氨(NH3)分解，氢浸入到钢中。相对于此，试料B～D，氢量减少到接近一半为0.42～0.45ppm。该氢量与普通淬火品为同等级别。
通过上述的氢量的降低，能够减轻由氢固溶引起的钢的脆化。即，通过氢量的降低，本发明例的试料B～D的摆锤冲击值被大大改善。
(2)结晶粒度
结晶粒度在二次淬火温度比碳氮共渗处理时的淬火(一次淬火)的温度低时，即试料B～D的情况，奥氏体晶粒被显著细微化为结晶粒度号数11～12。试料E和F加之现有碳氮共渗处理和普通淬火品的奥氏体晶粒，为结晶粒度号数9，成为比本发明例的试料B～D粗大的结晶粒。
(3)摆锤式冲击试验
根据表1，与现有碳氮共渗处理品的摆锤冲击值为5.10J/cm2的相比，本发明例的试料B～D的摆锤冲击值能够取得较高的值，为6.35J/cm2～6.8J/cm2。其中，也显示出二次淬火温度低的一方摆锤冲击值变高的倾向。普通淬火品的摆锤冲击值高达6.40J/cm2。
(4)破坏应力值的测定
上述破坏应力值相当于耐裂纹强度。根据表1，现有碳氮共渗处理品为2080MPa的破坏应力值。与之相比，试料B～D的破坏应力值能够取得被改善为2630～2800MPa的值。普通淬火品的破坏应力值为2750MPa，试料B～D的被改良了的耐裂纹强度，被推定为与奥氏体结晶粒的细微化并列，基于氢含有率的降低的效果大。
(5)滚动疲劳试验
根据表1，普通淬火品反映在表层部没有碳氮共渗层，滚动疲劳寿命L10最低。与之相比，现有碳氮共渗处理品的滚动疲劳寿命成为其1.4倍。试料B～D的滚动疲劳寿命比现有碳氮共渗处理品有大幅度提高。试料E、F与现有碳氮共渗处理品基本相同。
若归纳上述，则本发明例的试料B～D，氢含有率降低，奥氏体结晶粒度被细微化至11号以上，摆锤冲击值、耐裂纹强度和滚动疲劳寿命也被改善。
(实施例II)
接下来说明实施例II。在下述的X材、Y材和Z材中，进行一系列的试验。在热处理用原材中，采用1.2重量％C-1.0重量％Si-0.5重量％Mn-1.0重量％Ni-1.5重量％Cr)，在X材～Z材中通用。X材～Z材的制造经过如下。
X材(比较例)：只进行普通淬火(不进行碳氮共渗处理)。
Y材(比较例)：在碳氮共渗处理后立即淬火(现有的碳氮共渗淬火)。碳氮共渗处理温度845℃，保持时间150分钟。碳氮共渗处理的气氛作为RX气+氨气。
Z材(本发明例)：实施了图2的热处理模式的轴承钢。碳氮共渗处理温度845℃，保持时间150分钟。碳氮共渗处理的气氛作为RX气+氨气。最终淬火温度作为800℃。
(1)滚动疲劳寿命
滚动疲劳寿命的试验条件和试验装置，如上述，表2和图7所示的那样。表3表示该疲劳寿命试验结果。
【表2】
试验片     12×L22圆筒试验片
试验数     10
配合钢球     3/4英寸(19.05mm)
接触承载应力     5.88GPa
负荷速度     46240cpm
润滑油     涡轮机VG68  强制循环给油
【表3】
材质     寿命(负荷次数) L10的比
    L10(×104次)     L50(×104次)
  X材     39800     69500    1.0
  Y材     59400     73200    1.5
  Z材     88900     103500    2.2
根据表3，比较例的Y材显示，以相同比较例是只实施了普通淬火处理的X材的L10寿命(试验片10个中有1个破损的寿命)的1.5倍，确认到来自碳氮共渗的长寿命化的效果。相对于此，本发明例的Z材，显示是Y材的1.5倍，并且是X材的2.2倍的长寿命。其改良的主要原因被认为是基于显微组织的细微化。
(2)摆锤冲击试验
摆锤冲击试验采用U槽口试验片，按照上述的JISZ2242的方法而进行。表4表示试验结果。
【表4】
材质     摆锤冲击值(J/cm2) 冲击值的比
  X材     6.4     1.0
  Y材     5.2     0.8
  Z材     6.8     1.1
进行了碳氮共渗处理的Y材(比较例)的摆锤冲击值，不比普通淬火的X材(比较例)高，但是，Z材得到了与X材同等以上的值。
(3)静力的破坏韧性值的试验
图8是表示静力的破坏韧性试验的试验片的图。在该试验片的槽口部，预先导入裂纹约1mm，之后施加来自3点弯曲的静力的载荷，求得破坏载荷P。为了算出破坏韧性值(K1c值)而使用下面所示的(1)式。另外，表5表示试验结果。
K1c＝(PLa/BW2){5.8-9.2(a/W)+43.6(a/W)2-75.3
(a/W)3+77.5(a/W)4}…(1)
【表5】
材质 试验数    K1C(MPam) K1C的比
X材 3    17.2 1.0
Y材 3    17.0 1.0
Z材 3    19.5 1.1
因为预设裂纹深度比碳氮共渗层深度要大，所以在比较例的X材和Y材中没有差别。但是，本发明例的Z材相对于比较例，能够得到是其约1.1倍的值。
(4)静压破坏强度试验
静压破坏强度试验片，采用如上述图6所示的形状。图中，在P方向附加载荷，进行静压破坏强度试验。表6表示试验结果。
【表6】
  材质     试验数   静压破坏强度(kgf)     静压破坏强度的比
  X材     3   4000     1.00
  Y材     3   3250     0.81
  Z材     3   4250     1.06
进行碳氮共渗处理的Y材有比普通淬火的X材要低的值。然而，本发明例的Z材，比Y材静压破坏强度要提高，能够取得不逊色于X材的水平。
(5)长期尺寸变化率
表1一并表示保持温度130℃，保持时间500小时的长期尺寸变化率的测定结果、表面硬度、残留奥氏体量(50μm深度)。
【表7】
材质 试验数     表面硬度(HRC)   残留γ量(％)     尺寸变化率(×10-5)     尺寸变化率的比
  X材     3     63.0   11     23     1.0
  Y材     3     64.0   27     41     1.8
  Z材     3     62.1   15     28     1.2
与残留奥氏体量多的Y材的尺寸变化率相比，可知本发明例的Z材被抑制在70％以下。
(6)在异物混入下的滚动寿命试验
采用滚珠轴承，评价在使标准异物以指定量混入了的异物混入下的滚动疲劳寿命。表8表示试验条件，表9表示试验结果。
【表8】
  载荷   Fr＝6.86kN
  接触承载应力   Pmax＝3.2GPa
  旋转速度   2000rpm
  润滑   涡轮机56油浴给油
  异物量   0.4g/1000cc
  异物   粒径100～180μm，硬度Hv800
【表9】
  材质     L10寿命(h)     L10的比
  X材     23.5     1.0
  Y材     40.8     1.7
  Z材     37.7     1.6
对比X材，实施了现有的碳氮共渗处理的Y材约成为其1.7倍，另外，本发明例的Z材得到了约是其1.6倍的长寿命。本发明例的Z材与比较例的Y材相比，虽然残留奥氏体少，但是通过碳氮的共渗和细微化了的显微组织的影响，能够取得与其基本同等的长寿命。
根据上述的结果可知，Z材，即本发明例，能够同时满足在现有的碳氮共渗处理在有困难的滚动疲劳寿命的长寿命化、裂纹强度的提高、长期尺寸变化率的降低的3个项目。
(实施例III)
由表10表示氮含量和异物混入条件下的滚动寿命的关系而进行的试验的结果。还有，比较例1为标准淬火品，比较例2为标准的碳氮共渗品。比较例3是虽然实施了与本发明例同样的处理，但是是仅氮量过多的情况。试验条件如下。
供试轴承：锥形滚柱轴承30206(内、外圈、滚柱，均由1.2重量％C-1.0重量％Si-0.5重量％Mn-1.0重量％Ni-1.5重量％Cr钢制)
径向载荷：17.64kN
轴向载荷：1.47kN
旋转速度：2000rpm
硬质的异物混入1g/L
【表10】
No.     氮含量(％) 残留奥氏体(％)     硬度(Hv)     异物混入下的滚动寿命(h) 备注
    1     0.11 14     730     370   实施例1
    2     0.16 19     735     400   实施例2
    3     0.18 21     730     390   实施例3
    4     0.32 22     730     410   实施例4
    5     0.61 28     705     440   实施例5
    6     0 9     750     60   比较例1
    7     0.32 27     700     121   比较例2
    8     0.72 35     680     98   比较例3
由表10可知，在实施例1～5中，氮含量和异物混入下的滚动寿命大致有比例关系。可是，在氮含量为0.72的比较例3中，由于异物混入下的滚动寿命极度降低，所以氮含量可以将0.7作为上限。
此次开示的实施方式全部的点应该被认为例示而非具有限制性。本发明的范围意图，不限于上述的说明，而是通过专利请求的范围所示，包含与专利请求的范围均等的意思和在范围内的全部的变更。

Claims (4)

1、一种滚动轴承，具有内圈、外圈和多个的滚动体，其中，所述外圈、内圈和滚动体之中的至少任一个构件，由如下的钢材构成：该钢材合金元素的含量，以质量％计，含有C为0.6％以上但在1.3％以下；Si为0.3％以上但在3.0％以下；Mn为0.2％以上但在1.5％以下；P为0.03％以下；S为0.03％以下；Cr为0.3％以上但在5.0％以下；Ni为0.1％以上但在3.0％以下；Al为0.050％以下；Ti为0.003％以下；O为0.0015％以下；N为0.015％以下，剩余部由Fe和不可避免的杂质组成，并且，具有氮富集层，奥氏体晶粒的粒度编号在超过10号的范围。
2、根据权利要求1所述的滚动轴承，其中，所述钢材，以质量％计，还包含0.05％以上但低于0.25％的Mo、和0.05％以上但在1.0％以下的V的至少一种。
3、根据权利要求1所述的滚动轴承，其中，氮富集层中的氮含量为0.1％～0.7％的范围。
4、根据权利要求3所述的滚动轴承，其中，所述构件为轴承环，所述氮含量是在磨削后的导轨面的表层50μm中的值。
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