DE102018120574A1

DE102018120574A1 - Wälzgleitkörper und Verfahren zur Produktion desselben und Wälzlager, welches den Wälzleitkörper aufweist

Info

Publication number: DE102018120574A1
Application number: DE102018120574.0A
Authority: DE
Inventors: Kohei KANETANI; Takashi Sada; Tomohiro Yamashita; Takahisa Suzuki; Yutaka Neishi; Daisuke Hirakami
Original assignee: JTEKT Corp; Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; JTEKT Corp
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2019-02-28
Also published as: CN109423575B; US20190063497A1; JP6974983B2; US11326643B2; KR102560502B1; CN109423575A; JP2019039046A; KR20190022367A

Abstract

Ein Wälzgleitkörper (18) weist einen Basisteil (32) mit einer Deckschicht (34) auf. Der Basisteil hat eine Zusammensetzung, die 0,30 Masse% bis 0,45 Masse% Kohlenstoff, 0,15 Masse% bis 0,45 Masse% Silikon, 0,40 Masse% bis 1,50 Masse% Mangan, 0,60 Masse% bis 2,00 Masse% Chrom, 0,10 Masse% bis 0,35 Masse% Molybdän, 0,20 Masse% bis 0,40 Masse% Vanadium und 0,005 Masse% bis 0,100 Masse% Aluminium und einen Rückstand an Eisen und unvermeidbare Unreinheiten aufweist. Die Deckschicht ist um den Basisteil herum angeordnet. Die Deckschicht hat eine Vickershärte von 700 bis 800 und einen Restaustenitgehalt von 25 bis 50 Vol%. Die Dicke einer Korngrenzoxidschicht erfüllt die folgende Formel: Dicke der Korngrenzoxidschicht ≤ Äquivalentdurchmesser des Wälzgleitkörpers x 1,4 x 10^-3.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wälzgleitkörper und ein Verfahren zur Produktion desselben und auf ein Wälzlager, welches den Wälzgleitkörper aufweist.
Beschreibung des Stands der Technik
Für Wälzgleitkörper, welche in Lagern und dergleichen verwendet werden, werden weithin aufgekohlte Stähle im Hinblick auf die Vereinfachung von Abschrecken verwendet, wie beispielsweise ein Chrom-Molybdänstahl (SCM-Stahl) und ein NickelChrom-Molybdänstahl (SNCM-Stahl).
Der Wälzgleitkörper steht mit einem Gegenelement an einer Wälzgleitfläche in Kontakt. Im Hinblick auf den Einfluss dieses Kontaktes auf die Produktlebensspanne ist ein Verfahren, bei dem in dem Wälzgleitkörper eine Aufkohlungsbehandlung und dergleichen für ein Formrohmaterial, das einen aufgekohlten Stahl enthält, durchgeführt wird, und eine Hartschicht (nachstehend als eine Deckschicht bezeichnet) an einem Flächenteil davon vorgesehen ist, bekannt (beispielsweise aus JP 2007-208792 A ).
Zusammenfassung der Erfindung
In den obigen aufgekohlten Stählen, wie beispielsweise dem SCM-Stahl oder dem SNCM-Stahl, ist ein Kohlenstoffgehalt relativ gering. Um eine Deckschicht zu erhalten, die zu einer Verbesserung der Produktlebensspanne beitragen kann, ist es notwendig, eine Aufkohlungsbehandlung über eine lange Zeitspanne durchzuführen. Wenn die Aufkohlungsbehandlung über eine lange Zeitspanne durchgeführt wird, können sich die Produktionskosten erhöhen.
Außerdem werden die Kristallkörner gröber, wenn die Zeitspanne lang ist, die für die Aufkohlungsbehandlung erforderlich ist. Somit ist es notwendig, einen zweiten Abschreckprozess durchzuführen, um die Größe der Kristallkörner auf eine erwünschte Größe anzupassen. Wenn der zweite Abschreckprozess zusätzlich zu der Aufkohlungsbehandlung durchgeführt wird, die über eine lange Zeitspanne durchgeführt wird, können sich die Produktionskosten weiter erhöhen.
Wenn eine Zeit, die für die Aufkohlungsbehandlung erforderlich ist, lang ist, wird die Bildung einer Korngrenzoxidschicht auf einer Fläche eines Formrohmaterials erleichtert. Die sich entwickelte Korngrenzoxidschicht verringert die Festigkeit der Deckschicht. Wenn die sich entwickelte Korngrenzoxidschicht auf dem Wälzgleitkörper verbleibt, ist es daher wahrscheinlich, dass Brüche in dem Teil der Korngrenzoxidschicht auftreten, wenn eine Last auf die Fläche ausgeübt wird, und somit verringert sich die Bruchwiderstandsfähigkeit. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass sich die Korngrenzoxidschicht ablöst. Wenn sich die Korngrenzoxidschicht ablöst, kann es sein, dass abgelöstes Material als ein Fremdmaterial in dem Inneren des Produktes, wie beispielsweise einem Lager, eingeschlossen ist. Folglich kann es sein, dass das Fremdmaterial eine nachteilige Wirkung auf die Produktlebensspanne hat.
Die vorliegende Erfindung sieht einen Wälzgleitkörper und ein Verfahren zur Produktion desselben und ein Wälzlager vor, das den Wälzgleitkörper aufweist, durch den es möglich ist, die Produktionskosten zu verringern, und es möglich ist, zur Verbesserung der Produktlebensspanne beizutragen.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Wälzgleitkörper. Der Wälzgleitkörper weist eine Wälzgleitfläche auf, die mit einem Gegenelement in einer relativen Art und Weise in Kontakt steht. Der Wälzgleitkörper weist einen Basisteil und eine Deckschicht auf. Der Basisteil hat eine Zusammensetzung, die 0,30 Masse% bis 0,45 Masse% Kohlenstoff, 0,15 Masse% bis 0,45 Masse% Silikon, 0,40 Masse% bis 1,50 Masse% Mangan, 0,60 Masse% bis 2,00 Masse% Chrom, 0,10 Masse% bis 0,35 Masse% Molybdän, 0,20 Masse% bis 0,40 Masse% Vanadium und 0,005 Masse% bis 0,100 Masse% Aluminium und einen Rückstand an Eisen und unvermeidbare Unreinheiten aufweist. Die Deckschicht befindet sich um den Basisteil herum und weist die Wälzgleitfläche auf. Die Deckschicht hat eine Vickershärte von 700 bis 800. Die Deckschicht hat einen Restaustenitgehalt von 25 Vol% bis 50 Vol%. Die Dicke einer Korngrenzoxidschicht in der Deckschicht erfüllt die folgende Formel (I), die unter Verwendung eines Äquivalentdurchmessers des Wälzgleitkörpers ausgedrückt wird. $Dicke der Korngrenzoxidschicht \leq Äquivalentdurchmesser des Wälzgleitkörpers \times 1,4 \times 10^{- 3} .$
Der Basisteil hat dieselbe Zusammensetzung wie ein Formrohmaterial, das die oben beschriebene Zusammensetzung hat. Gemäß dieser Konfiguration ist der Wälzgleitkörper aus einem Formrohmaterial ausgebildet, das einen Kohlenstoffgehalt von 0,30 Masse% oder mehr hat. Der Wälzgleitkörper ist aus einem Stahlmaterial ausgebildet, das einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt für ein Basiselement hat, im Vergleich zu SCM-Stahl und SNCM-Stahl, welche weithin für die Wälzgleitkörper im Stand der Technik verwendet werden. Somit kann im Wälzgleitkörper eine harte und widerstandsfähige Deckschicht erhalten werden, selbst wenn eine Zeit verkürzt ist, die für die Aufkohlungsbehandlung und dergleichen erforderlich ist. Im Wälzgleitkörper ist es möglich, die Produktionskosten zu verringern, da eine Behandlungszeit verkürzt werden kann. In dem Wälzgleitkörper hat die Deckschicht die obige Vickershärte und den obigen Restaustenitgehalt. Die Deckschicht ist hart und auch widerstandsfähig. Gemäß dem Wälzgleitkörper verlängert sich die Wälzermüdungslebensdauer. Da die Korngrenzoxidschicht nur in dem Ausmaß ausgebildet ist, sodass ihre Dicke die Formel (I) erfüllt, hat der Wälzgleitkörper eine vorteilhafte Bruchwiderstandsfähigkeit. Gemäß dem Wälzgleitkörper wird die Ausbildung von Fremdmaterial, das sich zwischen dem Wälzgleitkörper und einem Gegenelement verfangen könnte, unterdrückt, da es unwahrscheinlich ist, dass sich die Korngrenzoxidschicht ablöst. Somit kann der Wälzgleitkörper zur Verbesserung der Produktlebensspanne beitragen.
Im Wälzgleitkörper kann die Deckschicht entweder eine gehärtete Schicht oder eine karbonitritierte Schicht sein. In diesem Fall wird in dem Wälzgleitkörper eine Deckschicht erhalten, welche ausreichend hart und widerstandsfähig ist.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Wälzlager. Das Wälzlager weist einen Außenring, einen Innenring und eine Vielzahl an Wälzkörpern auf. Der Außenring weist eine Wälzgleitfläche an einem Innenumfang des Außenrings auf. Der Innenring weist eine Wälzgleitfläche an einem Außenumfang des Innenrings auf. Die Vielzahl an Wälzkörpern ist zwischen der ersten Wälzgleitfläche und der zweiten Wälzgleitfläche angeordnet. Der Außenring und/oder der Innenring und/oder ein Wälzkörper ist der Wälzgleitkörper gemäß dem ersten Aspekt.
In dem Wälzlager der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Produktionskosten zu verringern, da der Außenring und/oder der Innenring und/oder der Wälzkörper als der obige Wälzgleitkörper ausgebildet ist. Außerdem ist es gemäß dem Wälzkörper möglich, die Produktlebensspanne zu verbessern, da es möglich ist, effektiv zu verhindern, dass ein Fremdmaterial zwischen den Gegenelementen einritt.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Produktion eines Wälzgleitkörpers mit einer Wälzgleitfläche, die mit einem Gegenelement in einer relativen Art und Weise in Kontakt steht. Das Produktionsverfahren weist auf: das Erhalten eines Formrohmaterials aus einem Stahlmaterial, das eine Zusammensetzung hat, welche aufweist: 0,3 Masse% bis 0,45 Masse% Kohlenstoff, 0,15 Masse% bis 0,45 Masse% Silikon, 0,4 Masse% bis 1,5 Masse% Mangan, 0,6 Masse% bis 2,0 Masse% Chrom, 0,1 Masse% bis 0,35 Masse% Molybdän, 0,2 Masse% bis 0,4 Masse% Vanadium, 0,005 Masse% bis 0,1 Masse% Aluminium und einen Rückstand von Eisen und unvermeidbaren Unreinheiten; das Erhalten eines Zwischenmaterials durch das Erhitzen des Formrohmaterials während einer Temperatur zwischen 900°C und 980°C wird unter einer Atmosphäre beibehalten, indem ein Kohlenstoffpotential in einem Bereich von 0,9 bis 1,4 eingestellt wird; das Abschrecken des Zwischenmaterials durch die Kühlung des Zwischenmaterials von einer Temperatur von 820°C bis 900°C und das Tempern des abgeschreckten Zwischenmaterials.
In dem Verfahren zur Produktion eines Wälzgleitkörpers der vorliegenden Erfindung wird die Erwärmung unter einer Atmosphäre durchgeführt, in der ein Kohlenstoffpotential für ein Formrohmaterial angepasst ist, das ein Stahlmaterial enthält, das einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt als ein Basismaterial hat, und das Abschrecken und das Tempern wird für ein Zwischenmaterial durchgeführt, das durch das Erhitzen erhalten wird. Daher wird in dem Produktionsverfahren der vorliegenden Erfindung eine erwünschte Deckschicht innerhalb einer kürzeren Behandlungszeit erhalten als in einem Produktionsverfahren des Stands der Technik. In anderen Worten ist es möglich, eine Zeit zu verkürzen, die für die Ausbildung der Deckschicht erforderlich ist. In dem Produktionsverfahren ist es möglich, die Produktionskosten zu verringern. Außerdem ist es möglich, einen Wälzgleitkörper zu erhalten, der eine hervorragende Bruchwiderstandsfähigkeit gemäß dem Produktionsverfahren hat, da die Verkürzung einer Behandlungszeit die Ausbildung der Korngrenzoxidschicht unterdrückt. Gemäß dem Wälzgleitkörper, der in dem Produktionsverfahren erhalten wird, wird die Ausbildung von Fremdmaterial, das zwischen dem Wälzgleitkörper und einem Gegenelement auftreten könnte, unterdrückt, da es unwahrscheinlich ist, dass sich die Korngrenzoxidschicht ablöst. Der Wälzgleitkörper kann auch zur Verbesserung der Produktlebensspanne beitragen.
Wie es sich deutlich aus der obigen Beschreibung ergibt, haben der Wälzgleitkörper und das Verfahren zur Produktion desselben der vorliegenden Erfindung die Wirkung, dass sie die Produktionskosten reduzieren sowie zur Verbesserung der Produktlebensspanne beitragen. Das heißt, dass es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich ist, einen Wälzgleitkörper und ein Verfahren zur Produktion desselben und ein Wälzlager, das den Wälzgleitkörper aufweist, zu erhalten, durch den es möglich ist, die Produktionskosten zu verringern, und durch den es möglich ist, zur Verbesserung der Produktlebensspanne beizutragen.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen dieselben Bezugszeichen dieselben Elemente bezeichnen, und wobei:

1 eine Schnittansicht eines Hauptteils eines Kegelwälzlagers ist, welches ein Beispiel eines Wälzlagers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Schnittansicht ist, die die Größen der Teile zeigt, die verwendet werden, um einen Äquivalentdurchmesser eines Außenrings zu erhalten;
3 eine Schnittansicht ist, die die Größen von Teilen zeigt, die verwendet werden, um einen Äquivalentdurchmesser eines Innenrings zu erhalten;
4 eine Schnittansicht ist, die die Größen von Teilen zeigt, die verwendet werden, um einen Äquivalentdurchmesser einer Kegelrolle zu erhalten;
5 ein Prozessdiagramm ist, das eine Strömung zeigt, wenn ein Innenring, welcher eine Komponente eines Kegelwälzlagers ist, produziert wird;
6 ein Liniendiagramm ist, das ein Beispiel der Erwärmungsbedingungen zeigt;
7 ein Liniendiagramm ist, das ein anderes Beispiel der Erwärmungsbedingungen zeigt;
8 ein schematisches Diagramm ist, das eine Testmaschine zeigt, die für einen Zerfallstest eines Wälzgleitkörpers verwendet wird;
9 ein metallurgisch mikroskopisches Foto ist, das einen Zustand eines Flächenteils in einem Wälzgleitkörper aus Beispiel 3 zeigt; und
10 ein metallurgisch mikroskopisches Foto ist, das einen Zustand eines Flächenteils in einem Wälzgleitkörper aus dem Vergleichsbeispiel 3 zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend auf der Grundlage der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die entsprechenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
Wälzlager
Es wird nachstehend als ein Wälzlager gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Kegelwälzlager beispielhaft beschrieben. Das Wälzlager der vorliegenden Erfindung ist nicht auf ein Kegelwälzlager begrenzt. Beispielsweise kann das Wälzlager ein zylindrisches Rollenlager oder ein Kugellager sein.
1 zeigt einen Teil eines Wälzlagers 2 (Kegelwälzlager) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Wälzlager 2 weist einen Außenring 4, einen Innenring 6, eine Vielzahl an Wälzkörpern 8 und einen Käfig 10 auf.
Der Außenring 4 weist eine Wälzgleitfläche 12 an seiner Innenumfangsseite auf. Die Wälzgleitfläche 12 erstreckt sich in einer Umfangsrichtung an der Innenumfangsseite des Außenrings 4. In dem Wälzlager 2 rollt die Vielzahl an Wälzkörpern 8 an der Wälzgleitfläche 12 des Außenrings 4. Die Wälzgleitfläche 12 ist eine Laufbahnfläche. Der Außenring 4 steht mit einem Wälzkörper 8 in Kontakt, welcher ein Gegenelement an der Wälzgleitfläche 12 in einer relativen Art und Weise ist. Der Außenring 4 weist die Wälzgleitfläche12 auf, die mit dem Wälzlager 8 in einer relativen Art und Weise in Kontakt steht. Der Kontakt mit dem Wälzkörper 8 umfasst einen Wälzkontakt und/oder einen Gleitkontakt.
Der Innenring 6 ist konzentrisch mit dem Außenring 4 angeordnet. Der Innenring 6 weist eine Wälzgleitfläche 14 an seiner Außenumfangsseite auf. Die Wälzgleitfläche 14 ist angeordnet, um der Wälzgleitfläche 12 des Außenrings 4 zugewandt zu sein. Die Wälzgleitfläche 14 erstreckt sich in einer Umfangsrichtung an der Außenumfangsseite des Innenrings 6. In dem Wälzlager 2 rollt die Vielzahl an Wälzkörpern 8 an der Wälzgleitfläche 14 des Innenrings 6. Die Wälzgleitfläche 14 ist eine Laufbahnfläche. Der Innenring 6 steht mit dem Wälzkörper 8 in Kontakt, welcher ein Gegenelement an der Wälzgleitfläche 14 in einer relativen Art und Weise ist. Der Innenring 6 weist die Wälzgleitfläche 14 auf, die mit dem Wälzkörper 8 in einer relativen Art und Weise in Kontakt steht. Der Kontakt mit dem Wälzkörper 8 umfasst einen Wälzkontakt und/oder einen Gleitkontakt.
Die Vielzahl an Wälzkörpern 8 ist zwischen dem Außenring 4 und dem Innenring 6 angeordnet. Die Wälzkörper 8 rollen an der Wälzgleitfläche 12 des Außenrings 4 und rollen an der Wälzgleitfläche 14 des Innenrings 6. Dadurch sind in dem Wälzlager 2 der Außenring 4 und der Innenring 6 relativ zueinander drehbar. In dem Wälzlager 2 ist der Wälzkörper 8 eine Kegelrolle. Das Wälzlager 2 ist ein Kegelwälzlager. In dem Wälzkörper ist eine Seitenfläche der Kegelrolle eine Wälzgleitfläche 16. Der Wälzkörper 8 steht mit dem Außenring 4 und dem Innenring 6 in Kontakt, welche auf eine relative Art und Weise Gegenelemente an der Wälzgleitfläche 16 sind. Der Wälzkörper 8 weist die Wälzgleitfläche 16 auf, die mit dem Außenring 4 und dem Innenring 6 in einer relativen Art und Weise in Kontakt stehen. Der Kontakt sowohl mit dem Außenring 4 als auch mit dem Innenring 6 umfasst einen Wälzkontakt und/oder einen Gleitkontakt.
Der Käfig 10 ist ein ringförmiges Element. Der Käfig 10 ist konzentrisch mit dem Außenring 4 und dem Innenring 6 angeordnet. Der Käfig 10 wird aus einem Metall, einem synthetischen Harz oder dergleichen hergestellt. Der Käfig 10 hält den Wälzkörper 8 zwischen dem Außenring 4 und dem Innenring 6.
Im Wälzlager 2 der vorliegenden Ausführungsform ist der Außenring 4 und/oder der Innenring 6 und/oder der Wälzkörper 8 ein Beispiel des unten beschriebenen Wälzgleitkörpers 18. Im Wälzlager 2, das in 1 gezeigt ist, sind sowohl der Außenring 4, der Innenring 6, als auch der Wälzkörper 8 Beispiele des Wälzgleitkörpers 18.
Wälzgleitkörper 18
Wie oben beschrieben, bilden im Wälzlager 2 sowohl der Außenring 4, der Innenring 6, als auch der Wälzkörper 8 den Wälzgleitkörper 18 aus. Der Wälzgleitkörper 18 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend auf Grundlage des Außenrings 4, des Innenrings 6 und des Wälzkörpers 8 beschrieben.
Der Außenring 4 weist einen Basisteil 20 und eine Deckschicht 22 auf. Die Deckschicht 22 befindet sich um den Basisteil 20 herum und ist auf den Basisteil 20 geschichtet. Die Deckschicht 22 bedeckt den Basisteil 20. Die obige Wälzgleitfläche 12 ist ein Teil der Deckschicht 22.
Der Innenring 6 weist einen Basisteil 24 und eine Deckschicht 26 auf. Die Deckschicht 26 befindet sich um den Basisteil 24 herum und ist auf den Basisteil 24 geschichtet. Die Deckschicht 26 bedeckt den Basisteil 24. Die obige Wälzgleitfläche 14 ist ein Teil der Deckschicht 26
Der Wälzkörper 8 weist einen Basisteil 28 und eine Deckschicht 30 auf. Die Deckschicht 30 befindet sich um den Basisteil 28 herum und ist auf den Basisteil 28 geschichtet. Die Deckschicht 30 bedeckt den Basisteil 28. Die obige Wälzgleitfläche 16 ist ein Teil der Deckschicht 30.
In der vorliegenden Erfindung ist der Wälzgleitkörper 18, der sowohl den Außenring 4, als auch den Innenring 6, als auch den Wälzkörper 8 ausbildet, aus einem Formrohmaterial ausgebildet, das ein Stahlmaterial enthält, das als ein Basiselement eine Zusammensetzung hat, die 0,30 Masse% bis 0,45 Masse% an Kohlenstoff, 0,15 Masse% bis 0,45 Masse% an Silikon, 0,40 Masse% bis 1,50 Masse% an Mangan, 0,60 Masse% bis 2,00 Masse% an Chrom, 0,10 Masse% bis 0,35 Masse% an Molybdän, 0,20 Masse% bis 0,40 Masse% an Vanadium und 0,005 Masse% bis 0,100 Masse% an Aluminium und einen Rückstand an Eisen und unvermeidbare Unreinheiten aufweist. In dieser Zusammensetzung sind die unvermeidbaren Unreinheiten, die die Rückstände bilden, Materialien, die sich aus den Rohmaterialen einmischen, wenn ein Stahlmaterial produziert wird, und sind Materialien, die innerhalb eines Bereiches akzeptabel sind, in dem das Ziel der vorliegenden Erfindung nicht gehemmt ist. Beispiele von solchen unvermeidbaren Unreinheiten umfassen Phosphor, Schwefel und Kupfer.
Kohlenstoff ist ein Element zur Sicherstellung von Abschreckeigenschaften eines Stahlmaterials, wenn der Wälzgleitkörper 18 produziert wird, und zum Erhalten der inneren Härte, um die Festigkeit sicherzustellen, und ist ein Element, das eine Aufkohlungszeitdauer während einer Erwärmung verkürzen kann, wenn es in einer angemessenen Menge hinzugefügt wird. Wenn allerdings eine übermäßige Menge an Kohlenstoff hinzugefügt wird, wird die Härte des Stahlmaterials zu hoch, was die Verschlechterung der Hitzeverarbeitbarkeit und die Verkürzung der Werkzeuglebensdauer während dem Schneiden verursacht. Im Wälzgleitkörper 18 in der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gehalt von dem Kohlenstoff, der im Stahlmaterial enthalten ist, 0,30 Masse% oder mehr und vorzugsweise 0,35 Masse% oder mehr, um eine ausreichende innere Härte und eine Aufkohlungszeit-Verkürzungswirkung zu erhalten. Ein Gehalt an Kohlenstoff ist 0,45 Masse% oder weniger und vorzugsweise 0,40 Masse% oder weniger, um vor einer Erwärmung eine ausreichende Verarbeitbarkeit zu erhalten.
Silikon ist ein Element, das für die Desoxidation während der Stahlmaterialveredelung notwendig ist. Außerdem ist Silikon ein Element, das die Abscheidung eines filmähnlichen Carbids an den Kristallkorngrenzen verringert und zur Verbesserung der Korngrenzstärke beiträgt. Wenn allerdings eine übermäßige Menge an Silikon hinzugefügt wird, verschlechtert sich die Verarbeitbarkeit des Stahlmaterials, da sich die Härte aufgrund der Zunahme an Ferrit erhöht. Im Wälzgleitelement 18 in der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gehalt an Silikon, das im Stahlmaterial enthalten ist, 0,15 Masse% oder mehr, vorzugsweise 0,20 Masse% oder mehr und besonders bevorzugt 0,25 Masse% oder mehr, um die Abscheidung eines filmähnlichen Carbids an den Kristallkorngrenzen zu verringern. Ein Gehalt an Silikon ist 0,45 Masse% oder weniger, vorzugsweise 0,40 Masse% oder weniger und besonders bevorzugt 0,35 Masse% oder weniger, um vor einer Erwärmung eine ausreichende Verarbeitbarkeit sicherzustellen.
Mangan ist ein Element zur Sicherstellung der Abschreckeigenschaften eines Stahlmaterials, wenn der Wälzgleitkörper 18 produziert wird, und zum Erhalten der inneren Härte, um die Festigkeit des Stahlmaterials sicherzustellen. Da Mangan ein Element ist, das Austenit stabilisiert, kann außerdem ein Austenitgehalt leicht erhöht werden, indem eine Menge an Mangan erhöht wird. Wenn allerdings eine übermäßige Menge an Mangan hinzugefügt wird, wird die Härte des Stahlmaterials zu hoch, was die Verschlechterung bei der Heiß-Verarbeitbarkeit verursacht und auch eine Werkzeuglebensdauer während dem Schneiden verringert. In dem Wälzgleitkörper 18 in der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gehalt an Mangan, der im Stahlmaterial enthalten ist, 0,40 Masse% oder mehr, vorzugsweise 0,45 Masse% oder mehr und weiter bevorzugt 0,50 Masse% oder mehr, um ausreichende Abschreckeigenschaften und den Restaustenitgehalt zu erhalten. Ein Gehalt an Mangan ist 1,50 Masse% oder weniger, bevorzugt 1,30 Masse% oder weniger, weiter bevorzugt 1,00 Masse% oder weniger und besonders bevorzugt 0,75 Masse% oder weniger, um vor einer Erwärmung eine ausreichende Verarbeitbarkeit zu erhalten.
Chrom ist ein Element zu Verbesserung der Abschreckeigenschaften eines Stahlmaterials, wenn der Wälzgleitkörper 18 produziert wird, und zur Erhöhung der Härte. Da Chrom ein Element ist, das weiterhin Austenit stabilisiert, kann eine Menge an Austenit leicht erhöht werden, indem eine Menge an Chrom erhöht wird. Wenn allerdings eine übermäßige Menge an Chrom hinzugefügt wird, da sich eine Menge an Carbid in einem nicht-festen Lösungszustand vor der Erwärmung erhöht, agiert dies als Abscheidekern, grobe Carbide werden nach einer Erwärmung abgeschieden und dienen als ein Ausgangspunkt für das Wälzermüdungsversagen, und es wird eine Verringerung der Wälzlebensdauer verursacht. In dem Wälzgleitkörper 18 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gehalt an Chrom, das im Stahlmaterial enthalten ist, 0,60 Masse% oder mehr, bevorzugt 0,90 Masse% oder mehr und weiter bevorzugt 1,10 Masse% oder mehr, um eine ausreichende Härte und einen Restaustenitgehalt zu erhalten. Ein Gehalt an Chrom ist 2,00 Masse% oder weniger, bevorzugt 1,70 Masse% oder weniger und noch weiter bevorzugt 1,30 Masse% oder weniger, um die Erzeugung von groben Abscheidungen zu verringern, welche als Ausgangspunkt für das Ermüdungsversagen dienen, um so eine Reduzierung der Wälzlebensdauer zu verhindern.
Molybdän ist ein Element, das die Abschreckeigenschaften eines Stahlmaterials, ähnlich wie Chrom, verbessert, und eine Menge an Austenit leicht erhöhen kann. Außerdem ist Molybdän ein Material, das die Konzentration von Kohlenstoff an Kristallkorngrenzen verringert und das die Korngrenzstärke verbessert. Allerdings hat Molybdän eine sehr starke Affinität mit Kohlenstoff, und wenn eine übermäßige Menge an Molybdän hinzugefügt wird, wird die Vergröberung von Abscheidungen verursacht. In dem Wälzgleitkörper 18 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gehalt an Molybdän, das im Stahlmaterial enthalten ist, 0,10 Masse% oder mehr, vorzugsweise 0,15 Masse% oder mehr und weiter bevorzugt 0,20 Masse% oder mehr, um eine ausreichende Härte und den Restaustenitgehalt zu erhalten, und um zu verhindern, dass sich der Kohlenstoff an den Kristallkorngrenzen konzentriert, und um die Korngrenzstärke zu verbessern. Ein Gehalt an Molybdän ist 0,35 Masse% oder weniger, vorzugsweise 0,30 Masse% oder weniger und weiter bevorzugt 0,28 Masse% oder weniger, um die Erzeugung von groben Abscheidungen zu verringern, welche als ein Ausgangspunkt für das Ermüdungsversagen dienen, und um zu verhindern, dass sich die Wälzermüdungslebensdauer verringert.
Da Vanadium ein Element ist, das sich leicht mit Kohlenstoff verbindet, verursacht Vanadium ein sehr hartes Carbid, das sich abscheidet, und erhöht die Härte eines Stahlmaterials nach dem Abschrecken gemäß einer Abscheideverstärkung. Wenn eine große Menge an Vanadium hinzugefügt wird, verringert sich allerdings ein Restaustenitgehalt, da sich überschüssiges Carbid abscheidet und eine Festlösungsmenge an Kohlenstoff im Stahlmaterial abnimmt. Im Wälzgleitkörper 18 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gehalt an Vanadium, das im Stahlmaterial enthalten ist, 0,20 Masse% oder mehr, vorzugsweise 0,22 Masse% oder mehr und weiter bevorzugt 0,25 Masse% oder mehr, um eine ausreichende Härte gemäß einer Abscheideverstärkung zu erhalten. Ein Gehalt an Vanadium ist 0,40 Masse% oder weniger, vorzugsweise 0,38 Masse% oder weniger und weiter bevorzugt 0,35 Masse% oder weniger, um zu verhindern, dass sich eine Festlösungsmenge an Kohlenstoff verringert, und um einen ausreichenden Restaustenitgehalt sicherzustellen.
Aluminium ist ein Element, das Stahl desoxidiert. Wenn allerdings eine große Menge Aluminium hinzugefügt wird, verbleiben grobe Oxideinschlüsse im Stahl und die Wälzermüdungslebensdauer wird verringert. Im Wälzgleitkörper 18 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gehalt an Aluminium, das im Stahlmaterial enthalten ist, 0,005 Masse% oder mehr, vorzugsweise 0,008 Masse% oder mehr und weiter bevorzugt 0,010 Masse% oder mehr, um einen ausreichenden Desoxidationseffekt zu erhalten. Ein Gehalt von Aluminium ist 0,10 Masse% oder weniger, vorzugsweise 0,05 Masse% oder weniger und weiter bevorzugt 0,048 Masse% oder weniger, um eine Menge an verbleibenden Oxideinschlüssen zu verringern.
Phosphor ist eine unvermeidbare Unreinheit. Somit ist ein Gehalt an Phosphor, der im Stahlmaterial enthalten ist, so gering wie möglich. Im Hinblick auf die vorliegende Ausführungsform ist ein Gehalt an Phosphor vorzugsweise 0,03 Masse% oder weniger und weiter bevorzugt 0,25 Masse% oder weniger.
Schwefel ist eine unvermeidbare Unreinheit. Somit ist ein Gehalt an Schwefel, der im Stahlmaterial enthalten ist, so gering wie möglich. Im Hinblick auf diese Tatsache ist ein Gehalt an Schwefel vorzugsweise 0,030 Masse% oder weniger und weiter bevorzugt 0,025 Masse% oder weniger.
In der vorliegenden Ausführungsform hat ein Basisteil 32 des Wälzgleitkörpers 18, das heißt jeweils der Basisteil 20 des Außenrings 4, der Basisteil 24 des Innenrings 6 und der Basisteil 28 des Wälzkörpers 8 dieselbe Zusammensetzung wie die Zusammensetzung eines Formrohmaterials. Im Wälzgleitkörper 18 werden die Härte des Basisteils 32 und der Restaustenitgehalt entsprechend gesteuert. Der Basisteil 32 trägt zur Sicherstellung der Festigkeit und der Widerstandsfähigkeit im Wälzgleitkörper 18 bei.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Deckschicht 34 des Wälzgleitkörpers 18, das heißt jede Deckschicht 22 des Außenrings 4, die Deckschicht 26 des Innenrings 6 und die Deckschicht 30 des Wälzkörpers 8 durch die Durchführung einer Erwärmung erhalten, wie beispielsweise eine Aufkohlungsbehandlung und eine Karbonitrierungsbehandlung an dem obigen Formrohmaterial. In dem Wälzgleitkörper 18 ist die Deckschicht 34 eine aufkohlungs-flächengehärtete Komponente oder eine karbonitrierungs-flächengehärtete Komponente eines Formrohmaterials, das durch die Durchführung einer Erwärmung erhalten wird, die eine Aufkohlungsbehandlung oder eine Karbonitrierungsbehandlung aufweist. Die Deckschicht 34 weist eine Aufkohlungsschicht oder eine karbonitrierte Schicht auf.
Im Wälzgleitkörper 18 ist die Vickershärte (auch als „Flächenvickershärte“ bezeichnet) der Deckschicht 34 „700“ bis „800“. Die Deckschicht 34 ist hart und hat auch eine ausreichende Widerstandsfähigkeit. Die Deckschicht 34 trägt zur Verlängerung der Wälzermüdungslebensdauer bei. Insbesondere ist die Vickershärte der Deckschicht 34 „700“ oder höher und vorzugsweise 720 oder mehr, um eine ausreichende Härte für die Verwendung als ein Element des Wälzlagers 2 sicherzustellen. Die Vickershärte der Deckschicht 34 ist 800 oder weniger und vorzugsweise 780 oder weniger, um eine Verringerung der Wälzermüdungslebensdauer aufgrund einer Verringerung des Restaustenitgehalts zu reduzieren. Im Wälzlager 2 der vorliegenden Ausführungsform wird für sowohl den Außenring 4, den Innenring 6, als auch den Wälzkörper 8 eine ausreichende Festigkeit für das Wälzlager 2 sichergestellt, da die Deckschicht 34 eine Vickershärte im obigen Bereich hat. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Vickershärte durch die Platzierung eines Vickerseindringkörpers an einer Position bei einer Tiefe von 50µm von einer Fläche an einer Schnittfläche gemessen, die durch das Schneiden des Wälzgleitkörpers 18 in eine Tiefenrichtung von dessen Oberfläche aus erhalten wird (d.h. die Wälzgleitfläche 12 des Außenrings 4, die Wälzgleitfläche 14 des Innenrings 6 oder die Wälzgleitfläche 16 des Wälzkörpers 8).
Im Wälzgleitkörper 18 ist ein Restaustenitgehalt in der Deckschicht 34 (insbesondere ein Restaustenitgehalt in einem Tiefenbereich von 10µm von der Fläche des Wälzgleitkörpers 18 aus) 25 Vol% bis 50 Vol%. Die Deckschicht 34 ist widerstandsfähig und hat auch eine ausreichende Härte. Die Deckschicht 34 trägt zur Sicherstellung der Verlängerung der Wälzermüdungslebensdauer bei. Insbesondere ist der Restaustenitgehalt in der Deckschicht 34 „25“ Vol% oder mehr, vorzugsweise 35 Vol% oder mehr und weiter bevorzugt 37 Vol% oder mehr, um eine ausreichende Wälzermüdungslebensdauer sicherzustellen. Ein Restaustenitgehalt in der Deckschicht 34 ist 50 Vol% oder weniger und vorzugsweise 45 Vol% oder weniger, um eine ausreichende Härte für die Verwendung als Wälzgleitkörper 18 sicherzustellen. Im Wälzlager 2 der vorliegenden Ausführungsform wird sowohl im Außenring 4, im Innenring 6, als auch im Wälzkörper 8 eine ausreichend verlängerte Wälzermüdungslebensdauer für das Wälzlager 2 sichergestellt, da die Deckschicht 34 einen Restaustenitgehalt im obigen Bereich hat. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Restaustenitgehalt durch die Berechnung eines Verhältnisses zwischen den integrierten Intensitäten einer α-Phase (Martensit) und einer γ-Phase (Austenit) von der Fläche des Wälzgleitkörpers 18 aus zu einer Position bei einer Tiefe von 10µm gemäß der Röntgendiffraktion erhalten.
Im Wälzgleitkörper 18 der vorliegenden Ausführungsform ist die Deckschicht 34 vorzugsweise eine Aufkohlungsschicht oder eine karbonitrierte Schicht, um die Deckschicht 34 zu erhalten, welche ausreichend hart und widerstandsfähig ist.
Bei der obigen Aufkohlungsbehandlung oder Karbonitrierungsbehandlung besteht es die Sorge, dass die Ausbildung einer Korngrenzoxidschicht vereinfacht wird. Allerdings wird im Wälzgleitkörper 18 der vorliegenden Erfindung die Ausbildung der Korngrenzoxidschicht effektiv unterdrückt. Insbesondere erfüllt die Dicke der Korngrenzoxidschicht in der Deckschicht 34 die folgende Formel (I), die unter Verwendung eines Äquivalentdurchmessers des Wälzgleitkörpers 18 ausgedrückt wird. $Dicke der Korngrenzoxidschicht \leq Äquivalentdurchmesser des Wälzgleitkörpers 18 \times 1,4 \times 10^{- 3}$

Hier wird der Äquivalentdurchmesser des Außenrings 4 und des Innenrings 6 als der Wälzgleitkörper 18 durch das Produkt eines Formkoeffizienten eines Rings, der durch einen Innendurchmesser X, eine Wanddicke Y und eine Breite Z des Rings bestimmt wird, mit der Wanddicke Y des Rings repräsentiert. In der vorliegenden Ausführungsform wurde sich auf „British Standards Institute: Method for the Estimation of Equivalent Diameters in the Heat Treatment of Steel“ bezogen, und zwar für die Formkoeffizienten des Rings, die in der folgenden Tabelle 1 gezeigt sind. Tabelle 1

Z/Y	X/Y
Z/Y	0	0.5	1	2	∞
1	1.27	1.11	1.08	1.08	1.08
1.5	1.58	1.33	1.28	1.27	1.27
2	1.78	1.46	1.40	1.40	1.40
3	1.98	1.56	1.50	1.48	1.48
4	2.00	1.58	1.52	1.51	1.50
10	2.00	1.58	1.52	1.51	1.50
∞	2.00	1.58	1.55	1.53	1.50

Mit Bezug auf den Innendurchmesser X, die Wanddicke Y und die Breite Z des Rings, werden die Größen für den Außenring 4 verwendet, wie sie in 2 gezeigt sind. Insbesondere wird für den Innendurchmesser X des Außenrings 4 ein Innendurchmesser an einer Position an einer Laufbahnfläche verwendet, an der die Bahn am kleinsten ist. In dem Fall des Innenrings 6 werden die Größen verwendet, die in 3 gezeigt sind. Insbesondere wird für einen Außendurchmesser OD des Innenrings 6 ein Außendurchmesser an einer Position an der Laufbahnfläche verwendet, an der die Kurvenbahn am größten ist.
Für den Äquivalentdurchmesser des Wälzkörpers 8 als Wälzgleitkörper 18 wird ein Äquivalentdurchmesser verwendet, der durch einen Durchmesser und eine Länge eines Zylinders bestimmt wird, der in „Equivalent Diameters for Cylinders and discs, oil quenched“ gezeigt ist, was in „British Standards 5046: 1974“ beschrieben ist. In einer Kegelrolle als Wälzkörper 8 entspricht eine Länge L der Kegelrolle, die in 4 gezeigt ist, der Länge des Zylinders, und ein großer Enddurchmesser D der Kegelrolle entspricht dem Durchmesser des Zylinders.
Der Wälzgleitkörper 18 der vorliegenden Ausführungsform ist aus einem Formrohmaterial ausgebildet, das einen Kohlenstoffgehalt von 0,30 Masse% oder mehr hat. Der Wälzgleitkörper 18 ist aus einem Stahlmaterial ausgebildet, das einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt für ein Basiselement hat, im Vergleich zu SCM-Stahl und SNCM-Stahl, welche weithin für Wälzgleitkörper im Stand der Technik verwendet werden. Somit wird im Wälzgleitkörper 18 die harte und widerstandsfähige Deckschicht 34 erhalten, selbst wenn eine Zeit verkürzt wird, die für eine Aufkohlungsbehandlung oder eine Karbonitrierungsbehandlung erforderlich ist. Im Wälzgleitkörper 18 ist es möglich, die Produktionskosten zu verringern, da eine Behandlungszeit verkürzt werden kann. Im Wälzgleitkörper 18 hat die Deckschicht 34 die obige Vickershärte und den obigen Restaustenitgehalt. Die Deckschicht 34 ist hart und ebenso widerstandsfähig. Gemäß dem Wälzgleitkörper 18 wird die Wälzermüdungslebensdauer verlängert. Außerdem hat der Wälzgleitkörper 18 die vorteilhafte Bruchwiderstandsfähigkeit, da die Korngrenzoxidschicht nur bis zu dem Ausmaß ausgebildet ist, sodass ihre Dicke die Formel (I) erfüllt. Gemäß dem Wälzgleitkörper 18 wird die Bildung von Fremdmaterial unterdrückt, das sich zwischen dem Wälzgleitkörper und einem Gegenelement verfangen könnte, da es unwahrscheinlich ist, dass sich die Korngrenzoxidschicht ablöst. Der Wälzgleitkörper 18 kann zur Verbesserung der Produktlebensspanne beitragen.
Im Wälzgleitkörper 18 erfüllt die Dicke der Korngrenzoxidschicht in der Deckschicht 34 vorzugsweise die folgende Formel (II), die unter Verwendung eines Äquivalentdurchmessers des Wälzgleitkörpers 18 ausgedrückt wird, um die Produktionskosten zu verringern und die Produktlebensspanne zu verbessern, $Dicke der Korngrenzoxidschicht \leq Äquivalentdurchmesser des Wälzgleitkörpers 18 \times 1,3 \times 10^{- 3}$
und weiter vorzugsweise erfüllt sie die folgende Formel (III). $Dicke der Korngrenzoxidschicht \leq Äquivalentdurchmesser des Wälzgleitkörpers 18 \times 1,2 \times 10^{- 3}$
Im Wälzgleitkörper 18 ist ein Kohlenstoffgehalt der Deckschicht 34 vorzugsweise 0,70 Masse% bis 1,10 Masse% oder weniger. Ein Kohlenstoffgehalt der Deckschicht 34 ist vorzugsweise 0,70 Masse% oder mehr, weiter bevorzugt 0,75 Masse% oder mehr und besonders bevorzugt 0,80 Masse% oder mehr, um eine ausreichende Flächenhärte sicherzustellen. Um die Rückstände, wie beispielsweise grobe Karbonitride zu verringern, ist ein Kohlenstoffgehalt der Deckschicht 34 vorzugsweise 1,1 Masse% oder weniger, weiter bevorzugt 1,05 Masse% oder weniger und besonders bevorzugt 1,0 Masse% oder weniger. Hier wird in der vorliegenden Ausführungsform einen Kohlenstoffgehalt der Deckschicht 34 durch ein Kohlenstoffgehalt in der Fläche der Deckschicht 34 dargestellt, d.h. an einer Position bei einer Tiefe von 10 µm von der Wälzgleitfläche 12.
Wenn die Deckschicht 34 eine karbonitrierte Schicht ist, ist im Wälzgleitkörper 18 ein Stickstoffgehalt in der Deckschicht 34 vorzugsweise 0,05 Masse% oder mehr und weiter bevorzugt 0,10 Masse% oder mehr, um eine ausreichende Flächenhärte sicherzustellen. Um die Rückstände von groben Karbonitriden zu verringern, ist ein Stickstoffgehalt in der Deckschicht 34 vorzugsweise 0,8 Masse% oder weniger und weiter bevorzugt 0,7 Masse% oder weniger. Hier wird ein Stickstoffgehalt in der Deckschicht 34 durch einen Stickstoffgehalt in der Fläche der Deckschicht 34 dargestellt, d.h. an einer Position bei einer Tiefe von 10 µm von der Wälzgleitfläche 12.
In dem Wälzgleitkörper 18 hat die Deckschicht 34 dieselbe Zusammensetzung wie der Basisteil 32, welcher Silikon, Mangan, Chrom, Molybdän, Vanadium und Aluminium aufweist. In der Deckschicht 34 sind ein Silikongehalt, ein Mangangehalt, ein Chromgehalt, ein Molybdängehalt, ein Vanadiumgehalt und ein Aluminiumgehalt dieselben wie im Basisteil 32.
Verfahren zur Produktion des Wälzgleitkörpers 18
Der Wälzgleitkörper 18, der oben beschrieben ist, wird durch ein Produktionsverfahren erhalten, das aufweist:

(1) einen Prozess zum Erhalten eines Formrohmaterials aus einem Stahlmaterial, das eine Zusammensetzung hat, welche 0,30 Masse% bis 0,45 Masse% Kohlenstoff, 0,15 Masse% bis 0,45 Masse% Silikon, 0,40 Masse% bis 1,50 Masse% Mangan, 0,60 Masse% bis 2,00 Masse% Chrom, 0,10 Masse% bis 0,35 Masse% Molybdän, 0,20 Masse% bis 0,40 Masse% Vanadium und 0,005 Masse% bis 0,100 Masse% Aluminium aufweist sowie einen Rückstand von Eisen und unvermeidbare Unreinheiten,
(2) einen Prozess zum Erhalten eines Zwischenmaterials durch die Erwärmung des Formrohmaterials, während eine Temperatur von 900°C bis 980°C unter einer Atmosphäre beibehalten wird, bei der ein Kohlenstoffpotential in einem Bereich von 0,9 bis 1,4 eingestellt ist,
(3) einen Prozess zum Abschrecken des Zwischenmaterials durch die Kühlung des Zwischenmaterials von einer Temperatur von 820°C bis 900°C, und
(4) einen Prozess zum Tempern des abgeschreckten Zwischenmaterials.

Die Prozesse, die das Verfahren zur Produktion des Wälzgleitkörpers 18 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, werden nachstehend auf Grundlage des Verfahrens zur Produktion des Innenrings 6 beschrieben, was in 5 gezeigt ist.
Wie es in 5 gezeigt ist, wird im Produktionsverfahren der vorliegenden Ausführungsform ein Formrohmaterial W1 des Innenrings 6, der eine Wälzgleitfläche 14, eine Innenumfangsfläche 36 und eine Endfläche 38 hat, an der ein erwarteter Polierabtrag/Schleifabtrag durchgeführt werden wird, aus dem obigen Stahlmaterial erhalten (ein Vorverarbeitungsprozess, der in (a) von 5 gezeigt ist). Eine Aufkohlungsbehandlung wird für das Formrohmaterial W1 durchgeführt und dadurch wird ein Zwischenmaterial erhalten (ein Aufkohlungsprozess, der in (b) von 5 gezeigt ist). Als Nächstes wird eine Abschreckbehandlung für das Zwischenmaterial durchgeführt (ein Abschreckprozess, der in (c) von 5 gezeigt ist). Außerdem wird eine Temperbehandlung für das abgeschreckte Zwischenmaterial durchgeführt (ein Temperprozess, der in (d) von 5 gezeigt ist). Dann wird eine Endfertigung für das getemperte Zwischenmaterial durchgeführt (ein Endfertigungsprozess, der in (e) von 5 gezeigt ist). Im Endfertigungsprozess wird in dem getemperten Zwischenmaterial die Polier-Endfertigung an Teilen durchgeführt, welche die Wälzgleitfläche 14, die Innenumfangsfläche 36 und die Endfläche 38 ausbilden, und die vollständige Endfertigung wird insbesondere für die Wälzgleitfläche 14 durchgeführt und dadurch werden die Teile mit einer vorbestimmten Genauigkeit fertiggestellt. Dadurch wird der Innenring 6 als ein Produkt erhalten. Im Innenring 6 sind sowohl die Wälzgleitfläche 14, als auch die Innenumfangsfläche 36, als auch die Endfläche 38 abgeschliffene polierte Flächen.
Das Produktionsverfahren weist den Vorverarbeitungsprozess, den Aufkohlungsprozess, den Abschreckprozess, den Temperprozess und den Endfertigungsprozess auf. In dem Produktionsverfahren wird eine Serie von Prozessen vom Aufkohlungsprozess bis zum Temperprozess auch als ein Erwärmungsprozess bezeichnet. Der Erwärmungsprozess wird nachstehend im Detail auf Grundlage eines Temperaturprofils beschrieben, das in 6 gezeigt ist.
Im Aufkohlungsprozess des Produktionsverfahrens wird das Formrohmaterial W1 in einem Aufkohlungsofen (nicht gezeigt) gegeben. Unter einer Atmosphäre, in der ein vorbestimmtes Kohlenstoffpotential CP durch das Anpassen einer Strömungsrate von einem Konversionsgas eingestellt wird, das in den Ofen strömt, wird das Formrohmaterial W1 bei einer Aufkohlungstemperatur C für eine vorbestimmte Zeit erhitzt. Dadurch wird die Aufkohlungsbehandlung durchgeführt und ein Zwischenmaterial erhalten. Wenn das Erhitzen bei der Aufkohlungstemperatur C abgeschlossen ist, wird das Innere des Ofens gekühlt, und die Temperatur wird auf eine Abschrecktemperatur H eingestellt. Das Zwischenmaterial wird bei der Abschrecktemperatur H für eine vorbestimmte Zeitspanne erhitzt. Wenn das Erhitzen bei der Abschrecktemperatur H abgeschlossen ist, wird das Zwischenmaterial in ein Kühlungsölbad gegeben und das Zwischenmaterial wird durch die Ölkühlung von der Abschrecktemperatur H abgekühlt (abgeschreckt). Dadurch wird die Abschreckbehandlung für das Zwischenmaterial durchgeführt. Dann wird eine Temperbehandlung für das abgeschreckte Zwischenmaterial durchgeführt. Bei der Temperbehandlung wird das abgeschreckte Zwischenmaterial in einen Wärmeofen (nicht gezeigt) gegeben. Im Wärmeofen wird das Zwischenmaterial bei einer Tempertemperatur T für eine vorbestimmte Zeitspanne erhitzt. Nach dem Erwärmen wird das Zwischenmaterial durch Luft gekühlt und die Temperbehandlung ist abgeschlossen. Hier wird im Temperaturprofil der Erwärmung, das in 6 gezeigt ist, eine Erwärmungszeit bei der Aufkohlungstemperatur C als eine „Aufkohlungszeitspanne Tc“ bezeichnet und wird als eine Zeit dargestellt, während der die Aufkohlungstemperatur C beibehalten wird, wenn die Temperatur des Formrohmaterials W1 die Aufkohlungstemperatur C erreicht. Eine Erwärmungszeitspanne bei der Abschrecktemperatur H wird als eine „Haltezeit Th“ bezeichnet und wird als eine Zeit dargestellt, während der die Abschrecktemperatur H beibehalten wird, wenn die Temperatur des Zwischenmaterials die Abschrecktemperatur H erreicht. Außerdem wird eine Erwärmungszeitspanne bei der Tempertemperatur T als eine „Einweichzeitspanne Tt“ bezeichnet und wird als eine Zeitspanne dargestellt, während der die Tempertemperatur T beibehalten wird, wenn die Temperatur des abgeschreckten Zwischenmaterials die Tempertemperatur T erreicht. Hier ist im Produktionsverfahren bei der Abschreckbehandlung die Temperatur des Ölbades für die Ölkühlung auf einen Bereich von 70°C und 90°C eingestellt.
In dem oben beschriebenen Produktionsverfahren wird das Kohlenstoffpotential CP im Aufkohlungsprozess angepasst, sodass es in einem Bereich von 0,9 bis 1,4 ist. Um im Produktionsverfahren die Härte zu erhalten, die für ein aufgekohltes Teil erforderlich ist, indem eine ausreichende Menge an Kohlenstoff in die Fläche des Formrohmaterials hineingegeben wird, und um einen Restaustenitgehalt sicherzustellen, der für die Verbesserung der Bruchwiderstandsfähigkeit erforderlich ist, ist das Kohlenstoffpotential CP 0,9 oder mehr und vorzugsweise 1,0 oder mehr. Um die Entstehung von einem übermäßigen Restaustenitgehalt an der Fläche des Wälzgleitkörpers 18 zu verringern und die Ausbildung einer Korngrenzoxidschicht zu verhindern, ist das Kohlenstoffpotential CP 1,4 oder weniger, vorzugsweise 1,3 oder weniger und weiter bevorzugt 1,2 oder weniger.
Im oben beschriebenen Produktionsverfahren ist die Aufkohlungstemperatur C im Aufkohlungsprozess in einem Bereich von 900°C und 980°C eingestellt. Um im Produktionsverfahren zu verhindern, dass eine Aufkohlungszeitspanne sich erhöht, indem eine ausreichende Diffusionsrate von Kohlenstoff sichergestellt ist, und um die Entwicklung einer Korngrenzoxidschicht zu verringern, ist die Aufkohlungstemperatur C 900°C oder höher und vorzugsweise 910°C oder höher. Um die Vergröberung der Kristallkörner zu verhindern und eine Reduzierung der Korngrenzfestigkeit zu verringern, ist die Aufkohlungstemperatur C 980°C oder weniger und vorzugsweise 970°C oder weniger.
Im oben beschriebenen Produktionsverfahren ist die Abschrecktemperatur H im Abschreckprozess in einem Bereich von 820°C und 900°C eingestellt. In dem Produktionsverfahren ist eine ausreichende Menge an Kohlenstoff feststoffgelöst und die Abscheidung von groben Carbiden ist reduziert. Außerdem ist die Abschrecktemperatur H 820°C oder höher und vorzugsweise 830°C oder höher, um einen vorbestimmten Restaustenitgehalt sicherzustellen. Um ein Vanadium-Carbid abzuscheiden, um die Härte gemäß der Abscheideverstärkung zu verbessern, und um gleichzeitig die Erzeugung von einem übermäßigen Restaustenit an der Fläche zu verringern, ist die Abschrecktemperatur H 900°C oder weniger und vorzugsweise 890°C oder weniger.
Wie es sich deutlich aus der obigen Beschreibung ergibt, wird in dem Verfahren zur Produktion des Wälzgleitkörpers 18 der vorliegenden Erfindung die Erwärmung unter eine Atmosphäre durchgeführt, bei der das Kohlenstoffpotential CP für ein Formrohmaterial angepasst ist, das ein Stahlmaterial enthält, das einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt für ein Basiselement hat, und Abschrecken und Tempern werden für ein Zwischenmaterial durchgeführt, das durch das Erwärmen erhalten wird. Daher ist es gemäß dem Produktionsverfahren der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine erwünschte Deckschicht 34 innerhalb einer kürzeren Behandlungszeit zu erhalten, als bei einem Produktionsverfahren aus dem Stand der Technik. Mit anderen Worten ist es möglich, eine Zeit zu verkürzen, die zur Ausbildung der Deckschicht 34 erforderlich ist. Bei dem Produktionsverfahren ist es möglich, die Produktionskosten zu verringern. Da die Verkürzung der Behandlungszeitspanne die Ausbildung der Korngrenzoxidschicht unterdrückt, ist es außerdem möglich, den Wälzgleitkörper 18 zu erhalten, der eine hervorragende Bruchwiderstandsfähigkeit gemäß dem Produktionsverfahren hat. Gemäß dem Wälzgleitkörper 18, der im Produktionsverfahren erhalten wird, wird die Ausbildung von Fremdmaterial, das sich zwischen dem Wälzgleitkörper und einem Gegenelement verfangen könnte, unterdrückt, da es unwahrscheinlich ist, dass sich die Korngrenzoxidschicht ablöst. Der Wälzgleitkörper 18 kann außerdem zur Verbesserung der Produktlebensspanne beitragen.
Da mehr Kohlenstoff in das Stahlmaterial diffundiert, je länger die Aufkohlungszeitspanne Tc im Aufkohlungsprozess ist, kann die Aufkohlungszeitspanne Tc im Produktionsverfahren länger als nötig eingestellt werden. Da ein Stahlmaterial, das einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt hat, als ein Basiselement verwendet wird, ist es möglich, die Produktlebensspanne dementsprechend sicherzustellen und die Aufkohlungszeitspanne zu verkürzen, und es ist möglich, die Produktionskosten zu verringern.
Im Produktionsverfahren wird die Haltezeit Th im Abschreckprozess so bestimmt, dass das gesamte Produkt eine vorbestimmte Abschrecktemperatur erreicht. Wenn die Größe des Produktes größer ist, kann die Haltezeit Th länger eingestellt werden.
In dem Produktionsverfahren werden die Tempertemperatur T und die Einweichtemperatur Tt im Temperprozess dementsprechend unter Berücksichtigung eines Gleichgewichtes zwischen der Härte und der Widerstandsfähigkeit des Wälzgleitkörpers 18 und den Produktionskosten eingestellt. Insbesondere wird die Tempertemperatur T in einem Bereich von 150°C bis 200°C eingestellt. Die Einweichtemperatur Tt wird vorzugsweise in einem Bereich von 1 Stunde bis 5 Stunden eingestellt.
Wie es oben beschrieben ist, kann im Wälzgleitkörper 18 eine karbonitrierte Schicht als die Deckschicht 34 ausgebildet sein. Wenn eine karbonitrierte Schicht als die Deckschicht 34 ausgebildet ist, wird der obige Aufkohlungsprozess durch einen Karbonitrierungsprozess ersetzt. Im Karbonitrierungsprozess wird das Formrohmaterial W1 in einen Aufkohlungsofen gegeben. Das Kohlenstoffpotential CP und ein Verhältnis von einer Ammoniakgasströmungsrate zu einer Konversionsgasströmungsrate wird angepasst, und unter dieser Atmosphäre wird das Formrohmaterial W1 bei einer Karbonitrierungstemperatur für eine vorbestimmte Zeitspanne erhitzt. Dadurch wird ein Zwischenmaterial erhalten, das der Karbonitrierungsbehandlung unterworfen wird. Hier wird im Karbonitrierungsprozess ein Verhältnis von einer Ammoniakgasströmungsrate zu einer Konversionsgasströmungsrate in einem Bereich von 1% bis 10% eingestellt. Das Kohlenstoffpotential CP wird in einem Bereich von 1,0 bis 1,5 eingestellt. Die Karbonitrierungstemperatur wird in einem Bereich von 820 bis 980°C eingestellt. Die Karbonitrierungszeitspanne kann länger als nötig eingestellt werden.
Im Produktionsverfahren der vorliegenden Ausführungsform kann der Erwärmungsprozess einen zweiten Abschreckprozess aufweisen. In anderen Worten kann der obige Abschreckprozess einen ersten Abschreckprozess und einen zweiten Abschreckprozess aufweisen. Ein Erwärmungsprozess inklusive eines zweiten Abschreckprozesses wird nachstehend auf Grundlage eines Temperaturprofils beschrieben, das in 7 gezeigt ist.
In dem Erwärmungsprozess wird, ähnlich wie bei dem obigen Erwärmungsprozess, eine Aufkohlungsbehandlung für ein Formrohmaterial durchgeführt und dadurch wird ein Zwischenmaterial erhalten. Eine erste Abschreckbehandlung wird für das Zwischenmaterial durchgeführt. In der ersten Abschreckbehandlung wird die Temperatur durch die Kühlung von der Aufkohlungstemperatur C aus auf eine erste Abschrecktemperatur H1 eingestellt, die der Abschrecktemperatur H in dem obigen Erwärmungsprozess entspricht. Wenn die Temperatur in diesem Erwärmungsprozess die erste Abschrecktemperatur H1 erreicht und gleichzeitig das Zwischenmaterial in ein Ölbad gegeben wird, wird das Zwischenmaterial durch die Ölkühlung von der ersten Abschrecktemperatur H1 abgekühlt (abgeschreckt). Somit wird in diesem Erwärmungsprozess die Haltezeitspanne Th im obigen Erwärmungsprozess nicht eingestellt. In diesem Erwärmungsprozess wird eine zweite Abschreckbehandlung für das Zwischenmaterial nach dem ersten Abschrecken durchgeführt. In der zweiten Abschreckbehandlung wird das Zwischenmaterial nach dem ersten Abschrecken in einen Wärmeofen gegeben. In dem Wärmeofen wird das Zwischenmaterial nach dem ersten Abschrecken für eine vorbestimmte Zeitspanne bei einer zweiten Abschrecktemperatur H2 erhitzt. Nach dem Erwärmen wird das Zwischenmaterial in ein Ölbad gegeben und das Zwischenmaterial wird von der zweiten Abschrecktemperatur H2 durch die Ölkühlung abgekühlt (abgeschreckt). Dann wird, ähnlich wie im obigen Erwärmungsprozess, eine Temperbehandlung für das Zwischenmaterial nach dem zweiten Abschrecken durchgeführt. Damit wird der Erwärmungsprozess abgeschlossen.
In diesem Erwärmungsprozess werden die erste Abschrecktemperatur H1, die zweite Abschrecktemperatur H2 und eine Haltezeitspanne Th2 bei der zweiten Abschrecktemperatur H2 dementsprechend unter Berücksichtigung eines Gleichgewichts zwischen der Härte und der Widerstandfähigkeit des Wälzgleitkörpers 18 und den Produktionskosten eingestellt. Insbesondere wird die erste Abschrecktemperatur H1 vorzugsweise in einem Bereich von 820°C bis 900°C eingestellt. Die zweite Abschrecktemperatur H2 wird in einem Bereich von 820°C bis 900°C eingestellt. Die Haltezeitspanne Th2 bei der zweiten Abschrecktemperatur H2 wird so bestimmt, dass das gesamte Produkt eine vorbestimmte Abschrecktemperatur erreicht. Wenn die Größe des Produkts größer ist, kann die Haltezeitspanne Th2 länger eingestellt werden.
Im Produktionsverfahren, das den zweiten Abschreckprozess aufweist, wird, ähnlich wie beim obigen Produktionsverfahren, der Wälzgleitkörper 18, der die erwünschte Deckschicht 34 hat, innerhalb einer kurzen Behandlungszeitspanne erhalten. Auch wenn der zweite Abschreckprozess hinzugefügt wurde, ist es möglich, die Produktionskosten auch in diesem Produktionsverfahren zu verringern. Außerdem wird die Produktlebensspanne auch beim Wälzgleitkörper 18, der durch dieses Produktionsverfahren erhalten wird, verbessert, da die Verkürzung der Behandlungszeitspanne eine Bildung der Korngrenzoxidschicht unterdrückt.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird unten in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf die Beispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Vorbereitung des Formrohmaterials

Vier Arten von Stahlmaterial (ein Stahlmaterial A, ein Stahlmaterial B, ein Stahlmaterial C und ein Stahlmaterial D), die in der folgenden Tabelle 2 gezeigt sind, werden vorbereitet und die Formrohmaterialien des Innenrings für ein Kegelwälzlager (Lagermodellnummer: TRA0607) werden produziert. In den Stahlmaterialien B-D ist ein Kohlenstoffgehalt, der in dem Stahlmaterial enthalten ist, kleiner als 0,3 Masse%. Andererseits ist im Stahlmaterial A ein Kohlenstoffgehalt, der im Stahlmaterial enthalten ist, höher als 0,3 Masse%. In der Zusammensetzung des Stahlmaterials C ist kein Vanadium enthalten. In der Zusammensetzung des Stahlmaterials D ist weder Molybdän noch Vanadium enthalten. In der Tabelle 2 steht C für Kohlenstoff, Si für Silikon, Mn für Mangan, P für Phosphor, S für Schwefel, Cu für Kupfer, Ni für Nickel, Cr für Chrom, Mo für Molybdän, V für Vanadium und Al für Aluminium. Tabelle 2

	Beispielhafte Komponenten (Masse%)
	C	Si	Mn	P	S	Cu	Ni	Cr	Mo	V	Al
Stahlmaterial A	0.40	0.30	0.61	0.008	0.003	0.01	0.02	1.18	0.25	0.29	0.030
Stahlmaterial B	0.20	0.29	0.61	0.008	0.003	0.01	0.02	1.19	0.25	0.30	0.030
Stahlmaterial C	0.20	0.20	0.51	0.012	0.012	0.08	1.67	0.56	0.18	-	0.020
Stahlmaterial D	0.21	0.23	0.73	0.018	0.002	0.11	0.05	0.73	-	-	0.020

Produktion des Innenrings

Eine Erwärmung, die in der folgenden Tabelle 3 gezeigt ist, wurde durchgeführt, dann wurde die Endfertigung durchgeführt, und die Innenringe (Teststücke) der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 wurden erhalten. Tabelle 3

Beispiel	Stahlmaterial	Aufkohlen			Halten vor Abschrecken		Zweites Abschrecken		Tempern
Beispiel	Stahlmaterial	Tc (h)	Aufkohlungstemperatur C (°C)	Kohlenstoffpotential CP	Haltezeit Th (h)	Abschrecktemperatur H (°C)	Haltezeit Th2 (h)	Abschrecktemperatur H2 (°C)	Einweichzeit Tt (h)	Tempertemperatur T (°C)
Beispiel 1	Stahlmaterial A	10	930	0.9	0.5	870	-		2	180
Beispiel 2	Stahlmaterial A	10	930	1	0.5	870	-		2	180
Beispiel 3	Stahlmaterial A	10	930	1.15	0.5	870	-		2	180
Beispiel 4	Stahlmaterial A	10	930	1.3	0.5	870	-		2	180
Beispiel 5	Stahlmaterial A	10	930	1.4	0.5	870	-		2	180
Vergleichsbeispiel 1	Stahlmaterial A	10	930	1.5	0.5	870	-		2	180
Vergleichsbeispiel 2	Stahlmaterial A	10	930	0.8	0.5	870	-		2	180
Vergleichsbeispiel 3	Stahlmaterial B	15.5	930	1.3	0	870	1	870	2	180
Vergleichsbeispiel 4	Stahlmaterial C	15.5	960	1.45	0	880	1	810	2	180
Vergleichsbeispiel 5	Stahlmaterial D	15.5	960	1.45	0	880	1	850	2	180

Beispiel 1
Im Beispiel 1 wurden die Aufkohlung, das Abschrecken und das Tempern für ein Formrohmaterial durchgeführt, das das Stahlmaterial A gemäß dem Temperaturprofil enthält, das in 6 gezeigt ist. Wie es in Tabelle 3 gezeigt ist, wurde im Aufkohlungsprozess die Aufkohlungstemperatur C auf 930°C eingestellt, die Aufkohlungszeitspanne Tc wurde auf 10 Stunden eingestellt und das Kohlenstoffpotential CP wurde auf 0,9 eingestellt. Im Abschreckprozess wurde die Abschrecktemperatur H auf 870°C eingestellt und die Haltezeit Th bei der Abschrecktemperatur H wurde auf 0,5 Stunden eingestellt. Im Temperprozess wurde die Tempertemperatur T auf 180°C eingestellt und die Einweichzeit Tt wurde auf 2 Stunden eingestellt. Im Beispiel 1 wurde kein zweiter Abschreckprozess durchgeführt.
Beispiele 2 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 und 2
Die Innenringe der Beispiele 2 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden auf dieselbe Art und Weise erhalten, wie im Beispiel 1, abgesehen davon, dass das Kohlenstoffpotential CP wie in der obigen Tabelle 3 eingestellt wurde.
Vergleichsbeispiel 3
Im Vergleichsbeispiel 3 wurden die Aufkohlung, ein erstes Abschrecken, ein zweites Abschrecken und das Tempern für ein Formrohmaterial durchgeführt, das das Stahlmaterial B gemäß dem Temperaturprofil enthält, das in 7 gezeigt ist. Wie es in Tabelle 3 gezeigt ist, wurde im Aufkohlungsprozess die Aufkohlungstemperatur C auf 930°C eingestellt, die Aufkohlungszeitspanne Tc wurde auf 15,5 Stunden eingestellt, und das Kohlenstoffpotential CP wurde auf 1,3 eingestellt. Im ersten Abschreckprozess wurde die erste Abschrecktemperatur H1 auf 870°C eingestellt. Im zweiten Abschreckprozess wurde die zweite Abschrecktemperatur H2 auf 870°C eingestellt und die Haltezeitspanne Th2 bei der zweiten Abschrecktemperatur H2 wurde auf 1 Stunde eingestellt. Im Temperprozess wurde die Tempertemperatur T auf 180°C eingestellt und die Einweichzeit Tt wurde auf 2 Stunden eingestellt.
Vergleichsbeispiel 4
Im Vergleichsbeispiel 4 wurden die Aufkohlung, das erste Abschrecken, das zweite Abschrecken und das Tempern für ein Formrohmaterial durchgeführt, das das Stahlmaterial C gemäß dem Temperaturprofil enthält, das in 7 gezeigt ist. Wie es in Tabelle 3 gezeigt ist, wurde im Aufkohlungsprozess die Aufkohlungstemperatur C auf 960°C eingestellt, die Aufkohlungszeitspanne Tc wurde auf 15,5 Stunden eingestellt und das Kohlenstoffpotential CP wurde auf 1,45 eingestellt. Im ersten Abschreckprozess wurde die erste Abschrecktemperatur H1 auf 880°C eingestellt. Im zweiten Abschreckprozess wurde die zweite Abschrecktemperatur H2 auf 810°C eingestellt und die Haltezeitspanne Th2 bei der zweiten Abschrecktemperatur H2 wurde auf 1 Stunde eingestellt. Im Temperprozess wurde die Tempertemperatur T auf 180°C eingestellt und die Einweichzeit Tt wurde auf 2 Stunden eingestellt.
Vergleichsbeispiel 5
Im Vergleichsbeispiel 5 wurden die Aufkohlung, das erste Abschrecken, das zweite Abschrecken und das Tempern für ein Formrohmaterial durchgeführt, das das Stahlmaterial D gemäß dem Temperaturprofil enthält, das in 7 gezeigt ist. Wie es in Tabelle 3 gezeigt ist, wurde im Aufkohlungsprozess die Aufkohlungstemperatur C auf 960°C eingestellt, die Aufkohlungszeitspanne Tc wurde auf 15,5 Stunden eingestellt und das Kohlenstoffpotential CP wurde auf 1,45 eingestellt. Im ersten Abschreckprozess wurde die erste Abschrecktemperatur H1 auf 880°C eingestellt. Im zweiten Abschreckprozess wurde die zweite Abschrecktemperatur H2 auf 850°C eingestellt und die Haltezeitspanne Th2 bei der zweiten Abschrecktemperatur H2 wurde auf 1 Stunde eingestellt. Im Temperprozess wurde die Tempertemperatur TT auf 180°C eingestellt und die Einweichzeitspanne Tt wurde auf 2 Stunden eingestellt.
Auswertung der Teststücke
Äquivalentdurchmesser
Die Äquivalentdurchmesser der Teststücke wurden eingestellt. Wenn der Äquivalentdurchmesser eingestellt wurde, wurde für das Teststück der Innendurchmesser X 30,00mm verwendet, die Wanddicke Y betrug 6,63mm und die Breite Z betrug 19mm und ein Formkoeffizient (1,48) des Rings wurde auf Grundlage der obigen Tabelle 1 erhalten, da ein Innenring für ein Kegelwälzlager (Wälzmodellnummer: TRA0607) für das Teststück verwendet wurde. Da das Produkt aus dem Formkoeffizienten des Rings und der Wanddicke Y bei der Auswertung des Teststücks 9,8 war, wurde der Äquivalentdurchmesser auf 10mm eingestellt und ein oberer Grenzreferenzwert für die Dicke der Korngrenzoxidschicht wurde auf Grundlage der obigen Formel (I) auf 14 µm eingestellt, ausgewertet wurde.
Vickershärte und Restaustenitgehalt
Die Vickershärte und der Restaustenitgehalt der Teststücke der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 wurden gemessen. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle 4 gezeigt.
Dicke der Korngrenzoxidschicht
Die Schnittflächen wurden durch das Schneiden der Teststücke der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 in eine Tiefenrichtung von einer Wälzlagerfläche aus erhalten, und für die Schnittflächen wurde eine Nitalbehandlung durchgeführt. Die Schnittflächen wurden unter einem metallurgischen Mikroskop beobachtet und eine Länge von der Wälzgleitfläche zur tiefsten Position, d.h. eine Länge von der Fläche bis zum Boden der Korngrenzoxidschicht wurde gemessen. Die gemessenen Werte werden als die Dicke der Korngrenzoxidschicht in der folgenden Tabelle 4 gezeigt. Hier werden als Beobachtungsbeispiele der Korngrenzoxidschicht in 9 ein Beobachtungsfoto aus Beispiel 3 gezeigt und ein Beobachtungsfoto aus Vergleichsbeispiel 3 wird in 10 gezeigt.
Innenring-Großflansch-Zusammenbruchlast

Ein Messwerkzeug 40, das in 8 gezeigt ist, wurde in einer Amsler Verdichtungstestmaschine (250kN) eingestellt, und es wurden die Innenring-Großflansch-Zusammenbruchlasten der Teststücke der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 gezeigt. Hier weist das Messwerkzeug 40 einen Stützring 42 und einen Presskolben 44 auf. Wenn die Zusammenbruchlast gemessen wurde, wie es in 8 gezeigt ist, wurde ein Innenring 6 als ein Teststück zwischen den Presskolben 44 und den Stützring 42 eingefügt, ein Presskolben wurde durch einen Kreuzkopf 46 der Verdichtungstestmaschine gedrückt, und somit wurde eine Last auf den Innenring 6 ausgeübt. Hier wurde eine Lastgeschwindigkeit von 100kgf/sec für diese Messung eingestellt. Tabelle 4

	Vickershärte (HV)	Restaustenitgehalt (%)	Dicke der Korngrenzoxidschicht (µm)	Innenring-Großflansch-Zusammenbruchlast (kN)
Beispiel 1	744.1	26	2	128
Beispiel 2	775.3	29	3	119
Beispiel 3	756.3	30	2	115
Beispiel 4	742.5	30	7	108
Beispiel 5	727.3	35	12	106
Vergleichsbeispiel 1	722.1	45	16	99
Vergleichsbeispiel 2	693.7	22	2	-
Vergleichsbeispiel 3	757.6	32	35	86
Vergleichsbeispiel 4	738.7	29	31	92
Vergleichsbeis piel 5	722.2	21	27	90

Vergleichsbeispiele 1 bis 5
Im Vergleichsbeispiel 1, bei dem, wie es in Tabelle 4 gezeigt ist, dasselbe Stahlmaterial A wie in den Beispielen 1 bis 5 verwendet wurde, wurde das Kohlenstoffpotential CP auf 1,5 eingestellt und ein Erwärmungsprozess wurde durchgeführt, auch wenn die Vickershärte und der Restaustenitgehalt auf demselben Niveau wie in den Beispielen 1 bis 5 waren, die Dicke der Korngrenzoxidschicht wurde größer als ein oberer Grenzreferenzwert (14µm) der Dicke der Korngrenzoxidschicht, und die Innenring-Großflansch-Zusammenbruchlast war größer als in den Beispielen 1 bis 5. Im Vergleichsbeispiel 2, in dem das Stahlmaterial A verwendet wurde, wurde das Kohlenstoffpotential CP auf 0,8 eingestellt und ein Erwärmungsprozess wurde durchgeführt, auch wenn die Dicke der Korngrenzoxidschicht 2µm war und die Ausbildung der Korngrenzoxidschicht unterdrückt wurde, die Vickershärte und der Restaustenitgehalt waren geringer als in den Beispielen 1 bis 5. Im Vergleichsbeispiel 2 wurde die Zusammenbruchlast nicht gemessen, da die Innenring-Großflansch-Zusammenbruchlast als gering eingeschätzt wurde. Ein Gehalt an Kohlenstoff, der im Stahlmaterial enthalten ist, war geringer als der des Stahlmaterials A. In den Vergleichsbeispielen 3 bis 5, in denen die Stahlmaterialien B bis D verwendet wurden, waren die Vickershärte und der Restaustenitgehalt genauso groß wie in den Beispielen 1 bis 5. Allerdings wurde in den Vergleichsbeispielen 3 bis 5 ein relativ hohes Kohlenstoffpotential eingestellt, um eine Deckschicht auszubilden, aber es war eine längere Aufkohlungszeitspanne als in den Beispielen 1 bis 5 erforderlich. Die Dicke der Korngrenzoxidschicht war größer als ein oberer Grenzreferenzwert (14µm) der Dicke der Korngrenzoxidschicht, und die Zusammenbruchlasten in den den Vergleichsbeispielen 3 bis 5 waren geringer als die Zusammenbruchlasten in den Beispielen 1 bis 5.
Beispiele 1 bis 5
Im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 waren in den Beispielen 1 bis 5 die Vickershärten bei 727,3 (HV) bis 775,3 (HV) und deren Restaustenitgehalt lagen zwischen 26 (%) bis 35 (%). In den Beispielen 1 bis 5 wurden die Härte und die Widerstandsfähigkeit der Deckschicht, die für die Anwendung eines Wälzlagers erforderlich sind, ausreichend sichergestellt. Außerdem lag die Dicke der Korngrenzoxidschicht zwischen 2µm bis 10µm und war geringer als der obere Grenzreferenzwert (14µm) der Dicke der Korngrenzoxidschicht. Das heißt, in den Beispielen 1 bis 5 wurde die Ausbildung der Korngrenzoxidschicht unterdrückt. Außerdem ergibt sich aus den Beispielen 1 bis 5, dass die Innenringe (Wälzgleitkörper), die eine Innenring-Großflansch-Zusammenbruchlast haben, die relativ höher als die Innenring-Großflansch-Zusammenbruchlast der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 war, eine exzellente Bruchwiderstandsfähigkeit aufwiesen und waren in der Lage, zur Verbesserung der Produktlebensspanne beizutragen. Allerdings ergibt sich aus den Aufkohlungszeitspannen in den Beispielen 1 bis 5, dass diese kürzer als in den Vergleichsbeispielen 3 bis 5 waren, und die Beispiele 1 bis 5 können zur Verringerung der Produktionskosten beitragen.
Wie es sich deutlich aus den obigen Ergebnissen ergibt, erzielten die Wälzgleitkörper der Beispiele hervorragende Auswertungsergebnisse im Vergleich zu den Wälzgleitkörpern der Vergleichsbeispiele. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich klar auf Grundlage dieser Auswertungsergebnisse.
Der Wälzgleitkörper und das Verfahren zur Produktion desselben, die oben beschrieben sind, können auch für mechanische Teile angewendet werden, wie beispielsweise ein Zahnrad und eine Welle, welche ein Teil haben, an dem keine Endfertigung nach einer Erwärmung durchgeführt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007208792 A [0003]

Claims

Wälzgleitkörper (18), der eine Wälzgleitfläche aufweist, die mit einem Gegenelement in einer relativen Art und Weise in Kontakt steht, wobei der Wälzgleitkörper (18) gekennzeichnet ist durch: einen Basisteil (32), der eine Zusammensetzung hat, die 0,30 Masse% bis 0,45 Masse% Kohlenstoff, 0,15 Masse% bis 0,45 Masse% Silikon, 0,40 Masse% bis 1,50 Masse% Mangan, 0,60 Masse% bis 2,00 Masse% Chrom, 0,10 Masse% bis 0,35 Masse% Molybdän, 0,2 Masse% bis 0,40 Masse% Vanadium und 0,005 Masse% bis 0,100 Masse% Aluminium und einen Rückstand an Eisen und unvermeidbare Unreinheiten aufweist; und eine Deckschicht (34), die um den Basisteil (32) herum angeordnet ist und die Wälzgleitfläche aufweist; wobei eine Vickershärte der Deckschicht (34) 700 bis 800 ist, ein Restaustenitgehalt der Deckschicht (34) 25 Vol% bis 50 Vol% ist, und die Dicke einer Korngrenzoxidschicht in der Deckschicht (34) die folgende Formel (I) erfüllt, die unter Verwendung eines Äquivalentdurchmessers des Wälzgleitkörpers (18) ausgedrückt wird, $Dicke der Korngrenzoxidschicht \leq Äquivalentdurchmesser des Wälzgleitkörpers \times 1,4 \times 10^{- 3} .$
Wälzgleitkörper (18) gemäß Anspruch 1, wobei die Deckschicht (34) entweder eine aufgekohlte Schicht oder eine karbonitrierte Schicht ist.
Wälzlager (2), gekennzeichnet durch: einen Außenring (4), der eine erste Wälzgleitfläche (12) an einer Innenumfangsfläche des Außenrings (4) hat; einen Innenring (6), der eine zweite Wälzgleitfläche (14) an einem Außenumfang des Innenrings (6) hat; und eine Vielzahl an Wälzkörpern (8), die zwischen der ersten Wälzgleitfläche (12) und der zweiten Wälzgleitfläche (14) angeordnet sind, wobei der Außenring (4) und/oder der Innenring (6) und/oder der Wälzkörper (8) der Wälzgleitkörper (18) gemäß Anspruch 1 oder 2 ist.
Verfahren zur Produktion eines Wälzgleitkörpers (18), der eine Wälzgleitfläche aufweist, die mit einem Gegenelement in einer relativen Art und Weise in Kontakt steht, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: das Erhalten eines Formrohmaterials aus einem Stahlmaterial, das eine Zusammensetzung hat, welche 0,30 Masse% bis 0,45 Masse% Kohlenstoff, 0,15 Masse% bis 0,45 Masse% Silikon, 0,40 Masse% bis 1,50 Masse% Mangan, 0,60 Masse% bis 2,00 Masse% Chrom, 0,10 Masse% bis 0,35 Masse% Molybdän, 0,20 Masse% bis 0,40 Masse% Vanadium und 0,005 Masse% bis 0,100 Masse% Aluminium und einen Rückstand an Eisen und unvermeidbare Unreinheiten aufweist; das Erhalten eines Zwischenmaterials durch die Erwärmung des Formrohmaterials, während eine Temperatur von 900°C bis 980°C unter einer Atmosphäre beibehalten wird, bei der ein Kohlenstoffpotential in einem Bereich von 0,9 und 1,4 eingestellt ist; das Abschrecken des Zwischenmaterials durch die Kühlung des Zwischenmaterials ab einer Temperatur von 820°C bis 900°C; und das Tempern des abgeschreckten Zwischenmaterials.