JP2000054069A - 転動疲労特性に優れた浸炭材 - Google Patents
転動疲労特性に優れた浸炭材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、高面圧が負荷される場合において
も、優れた転動疲労特性を得ることが可能であり、さら
に、高温浸炭において粗大粒の発生を安定的に抑制する
ことができる高温浸炭に適した浸炭材を提供する。 【解決手段】 非浸炭部の化学組成が、質量％として、
Ｃ：０．１〜０．４５％、Ｓｉ：０．３５〜１．３％、
Ｍｎ：０．３〜１．８％、Ｓ：０．００１〜０．０２
％、Ａｌ：０．０１５〜０．０４％、Ｎｂ：０．００５
〜０．０４％、Ｎ：０．００６〜０．０２％を含有し、
さらに、Ｃｒ：０．４〜１．８％、Ｍｏ：０．０２〜
１．０％、Ｎｉ：０．１〜３．５％、Ｖ：０．０３〜
０．５％の内の１種または２種以上を含有し、Ｐ：０．
０２５％以下、Ｔｉ：０．００５％以下、Ｏ：０．００
２％以下に制限し、残部が鉄および不可避的不純物から
なり、浸炭層のオーステナイト結晶粒度が７番以上であ
り、表面の炭素含有量が０．９〜１．５％であり、表面
の残留オーステナイト量が２５〜４０％であり、または
さらに表面の窒素含有量が０．１〜０．６％であること
を特徴とする転動疲労特性に優れた浸炭材。
も、優れた転動疲労特性を得ることが可能であり、さら
に、高温浸炭において粗大粒の発生を安定的に抑制する
ことができる高温浸炭に適した浸炭材を提供する。 【解決手段】 非浸炭部の化学組成が、質量％として、
Ｃ：０．１〜０．４５％、Ｓｉ：０．３５〜１．３％、
Ｍｎ：０．３〜１．８％、Ｓ：０．００１〜０．０２
％、Ａｌ：０．０１５〜０．０４％、Ｎｂ：０．００５
〜０．０４％、Ｎ：０．００６〜０．０２％を含有し、
さらに、Ｃｒ：０．４〜１．８％、Ｍｏ：０．０２〜
１．０％、Ｎｉ：０．１〜３．５％、Ｖ：０．０３〜
０．５％の内の１種または２種以上を含有し、Ｐ：０．
０２５％以下、Ｔｉ：０．００５％以下、Ｏ：０．００
２％以下に制限し、残部が鉄および不可避的不純物から
なり、浸炭層のオーステナイト結晶粒度が７番以上であ
り、表面の炭素含有量が０．９〜１．５％であり、表面
の残留オーステナイト量が２５〜４０％であり、または
さらに表面の窒素含有量が０．１〜０．６％であること
を特徴とする転動疲労特性に優れた浸炭材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、転動疲労特性に優
れた浸炭材に関するものである。
れた浸炭材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】軸受部品、転動部品のなかで特に高面圧
が負荷される部品は、通常、例えばＪＩＳ Ｇ ４０５
２、ＪＩＳ Ｇ ４１０４、ＪＩＳ Ｇ ４１０５、Ｊ
ＩＳＧ ４１０３などに規定されている機械構造用合金
鋼を使用し、浸炭焼入れを行う工程で製造されている。
近年、自動車部品等として使用される軸受部品、転動部
品は、一層面圧の増加が指向され、転動疲労寿命の向上
が強く求められている。
が負荷される部品は、通常、例えばＪＩＳ Ｇ ４０５
２、ＪＩＳ Ｇ ４１０４、ＪＩＳ Ｇ ４１０５、Ｊ
ＩＳＧ ４１０３などに規定されている機械構造用合金
鋼を使用し、浸炭焼入れを行う工程で製造されている。
近年、自動車部品等として使用される軸受部品、転動部
品は、一層面圧の増加が指向され、転動疲労寿命の向上
が強く求められている。
【０００３】これに対して、これまで、鋼の清浄度を向
上させることにより、軸受部品の高寿命化が図られてき
た。これは、軸受部品の転動疲労破壊は非金属介在物が
起点となると考えられているためである。例えば、日本
金属学会報第３２巻第６号４４１頁から４４３頁には偏
心炉底出鋼、ＲＨ真空脱ガス等の組み合わせにより、酸
化物介在物が低減し転動疲労寿命が向上することが示さ
れている。しかしながら、特に高面圧が負荷される場合
においては、上記の材料の高寿命化では、必ずしも十分
ではないのが現実である。
上させることにより、軸受部品の高寿命化が図られてき
た。これは、軸受部品の転動疲労破壊は非金属介在物が
起点となると考えられているためである。例えば、日本
金属学会報第３２巻第６号４４１頁から４４３頁には偏
心炉底出鋼、ＲＨ真空脱ガス等の組み合わせにより、酸
化物介在物が低減し転動疲労寿命が向上することが示さ
れている。しかしながら、特に高面圧が負荷される場合
においては、上記の材料の高寿命化では、必ずしも十分
ではないのが現実である。
【０００４】なお、これらの高面圧が負荷される軸受部
品、転動部品においては、高深度浸炭が行われる場合が
ある。高深度浸炭は、通常、十数時間から数十時間の長
時間を要するために、省エネルギーの視点から、浸炭時
間の短縮が重要な課題である。浸炭時間短縮のために
は、浸炭温度の高温化が有効である。通常の浸炭温度は
９３０℃程度であるが、これに対して、９９０〜１０９
０℃の温度域でいわゆる高温浸炭を行うと、粗大粒が発
生し、転動疲労特性等の必要な材質特性が得られないと
いう問題が発生している。そのため、上記の転動疲労寿
命の向上と同時に、高温浸炭でも粗大粒が発生しない、
つまり高温浸炭に適した材料が求められている。
品、転動部品においては、高深度浸炭が行われる場合が
ある。高深度浸炭は、通常、十数時間から数十時間の長
時間を要するために、省エネルギーの視点から、浸炭時
間の短縮が重要な課題である。浸炭時間短縮のために
は、浸炭温度の高温化が有効である。通常の浸炭温度は
９３０℃程度であるが、これに対して、９９０〜１０９
０℃の温度域でいわゆる高温浸炭を行うと、粗大粒が発
生し、転動疲労特性等の必要な材質特性が得られないと
いう問題が発生している。そのため、上記の転動疲労寿
命の向上と同時に、高温浸炭でも粗大粒が発生しない、
つまり高温浸炭に適した材料が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような開示され
た方法では、高面圧が負荷される浸炭材において十分な
転動疲労特性を得ることができない。さらに、高面圧が
負荷される浸炭材について、高温浸炭により高深度浸炭
を行って、十分な転動疲労特性を実現した先例はない。
本発明はこのような問題を解決して、高面圧が負荷され
る場合においても、優れた転動疲労特性を得ることがで
きる浸炭材を提供するものである。
た方法では、高面圧が負荷される浸炭材において十分な
転動疲労特性を得ることができない。さらに、高面圧が
負荷される浸炭材について、高温浸炭により高深度浸炭
を行って、十分な転動疲労特性を実現した先例はない。
本発明はこのような問題を解決して、高面圧が負荷され
る場合においても、優れた転動疲労特性を得ることがで
きる浸炭材を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高面圧が
負荷される場合においても優れた転動疲労特性を得るこ
とができる浸炭材を実現するために、鋭意検討を行い、
次の点を明らかにした。
負荷される場合においても優れた転動疲労特性を得るこ
とができる浸炭材を実現するために、鋭意検討を行い、
次の点を明らかにした。
【０００７】（１） 高面圧が負荷される条件では、転
動疲労過程において、転動部の下部で組織変化が起き
る。組織変化の種類は、白色組織と炭化物組織の２種類
である。白色組織の実態は、フェライトである。これら
の組織が生成すると硬さが低下する。
動疲労過程において、転動部の下部で組織変化が起き
る。組織変化の種類は、白色組織と炭化物組織の２種類
である。白色組織の実態は、フェライトである。これら
の組織が生成すると硬さが低下する。
【０００８】（２） 転動疲労過程で、これらの白色組
織、炭化物組織の生成を抑制し、硬さの低下を防止する
ためには、Ｓｉの増加が特に有効である。その他、Ｃ
ｒ、Ｍｏの添加、増量も有効である。
織、炭化物組織の生成を抑制し、硬さの低下を防止する
ためには、Ｓｉの増加が特に有効である。その他、Ｃ
ｒ、Ｍｏの添加、増量も有効である。
【０００９】（３） Ｓｉを高めた材料で、さらに、浸
炭後の組織中の残留オーステナイト量を２５〜４０％の
範囲に制御すると、転動疲労過程での硬さの低下が抑制
され、転動疲労寿命は向上する。これは、転動疲労過程
で残留オーステナイトがマルテンサイト化することによ
る。
炭後の組織中の残留オーステナイト量を２５〜４０％の
範囲に制御すると、転動疲労過程での硬さの低下が抑制
され、転動疲労寿命は向上する。これは、転動疲労過程
で残留オーステナイトがマルテンサイト化することによ
る。
【００１０】（４） 特定量のＮｂを必須元素として添
加し、特定の条件で浸炭すると、転動疲労過程での硬さ
の低下が抑制され、転動疲労寿命は向上する。通常の浸
炭における炭素ポテンシャルは０．８％であるが、上記
のようにＮｂ（ＣＮ）を多量析出させるためには、浸炭
時の炭素ポテンシャルを０．９〜１．５％の範囲で高め
に設定する。これにより、浸炭加熱時に侵入してくる炭
素および窒素と固溶Ｎｂが反応して、浸炭層に微細なＮ
ｂ（ＣＮ）が多量に析出する。これらのＮｂ（ＣＮ）が
転動疲労過程での硬さの低下を抑制し、これにより転動
疲労寿命は向上する。
加し、特定の条件で浸炭すると、転動疲労過程での硬さ
の低下が抑制され、転動疲労寿命は向上する。通常の浸
炭における炭素ポテンシャルは０．８％であるが、上記
のようにＮｂ（ＣＮ）を多量析出させるためには、浸炭
時の炭素ポテンシャルを０．９〜１．５％の範囲で高め
に設定する。これにより、浸炭加熱時に侵入してくる炭
素および窒素と固溶Ｎｂが反応して、浸炭層に微細なＮ
ｂ（ＣＮ）が多量に析出する。これらのＮｂ（ＣＮ）が
転動疲労過程での硬さの低下を抑制し、これにより転動
疲労寿命は向上する。
【００１１】（５） さらにまた、いわゆる浸炭浸窒処
理を行い、表面の窒素濃度が０．１〜０．６％の範囲に
なるようにすると、浸炭層に微細なＮｂ（ＣＮ）が多量
析出し、転動寿命は一層向上する。
理を行い、表面の窒素濃度が０．１〜０．６％の範囲に
なるようにすると、浸炭層に微細なＮｂ（ＣＮ）が多量
析出し、転動寿命は一層向上する。
【００１２】（６） オーステナイト結晶粒度は転動疲
労特性に影響し、転動疲労寿命を向上させるためには、
組織を微細する必要がある。
労特性に影響し、転動疲労寿命を向上させるためには、
組織を微細する必要がある。
【００１３】本発明は以上の新規なる知見にもとづいて
なされたものであり、本発明の要旨は以下の通りであ
る。
なされたものであり、本発明の要旨は以下の通りであ
る。
【００１４】非浸炭部の化学組成が、質量％として（以
下、同じ）、Ｃ：０．１〜０．４５％、Ｓｉ：０．３５
〜１．３％、Ｍｎ：０．３〜１．８％、Ｓ：０．００１
〜０．０２％、Ａｌ：０．０１５〜０．０４％、Ｎｂ：
０．００５〜０．０４％、Ｎ：０．００６〜０．０２
％、を含有し、さらに、Ｃｒ：０．４〜１．８％、Ｍ
ｏ：０．０２〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜３．５％、
Ｖ：０．０３〜０．５％の内の１種または２種以上を含
有し、Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００５％以
下、Ｏ：０．００２％以下に制限し、残部が鉄および不
可避的不純物からなり、浸炭層のオーステナイト結晶粒
度が７番以上であり、表面の炭素含有量が０．９〜１．
５％であり、表面の残留オーステナイト量が２５〜４０
％であり、またはさらに、表面の窒素含有量が０．１〜
０．６％であることを特徴とする転動疲労特性に優れた
浸炭材である。
下、同じ）、Ｃ：０．１〜０．４５％、Ｓｉ：０．３５
〜１．３％、Ｍｎ：０．３〜１．８％、Ｓ：０．００１
〜０．０２％、Ａｌ：０．０１５〜０．０４％、Ｎｂ：
０．００５〜０．０４％、Ｎ：０．００６〜０．０２
％、を含有し、さらに、Ｃｒ：０．４〜１．８％、Ｍ
ｏ：０．０２〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜３．５％、
Ｖ：０．０３〜０．５％の内の１種または２種以上を含
有し、Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００５％以
下、Ｏ：０．００２％以下に制限し、残部が鉄および不
可避的不純物からなり、浸炭層のオーステナイト結晶粒
度が７番以上であり、表面の炭素含有量が０．９〜１．
５％であり、表面の残留オーステナイト量が２５〜４０
％であり、またはさらに、表面の窒素含有量が０．１〜
０．６％であることを特徴とする転動疲労特性に優れた
浸炭材である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。
する。
【００１６】まず、非浸炭部の化学組成の限定理由につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１７】Ｃは浸炭材の芯部、つまり非浸炭部の強度
を増加させるのに有効な元素であるが、０．１％未満で
は強度が不足し、また、０．４５％を越えると硬くなっ
て加工性が劣化するとともに、浸炭材の芯部靭性が劣化
し、また浸炭材の転動疲労強度に有用な圧縮残留応力が
生じにくくなるため、含有量を０．１〜０．４５％の範
囲内にする必要がある。加工性、および芯部靭性を重視
する場合は、０．１〜０．３５％の範囲が好適である。
また、短時間浸炭または高深度浸炭を指向する場合は、
０．２〜０．４５％の範囲が好適である。
を増加させるのに有効な元素であるが、０．１％未満で
は強度が不足し、また、０．４５％を越えると硬くなっ
て加工性が劣化するとともに、浸炭材の芯部靭性が劣化
し、また浸炭材の転動疲労強度に有用な圧縮残留応力が
生じにくくなるため、含有量を０．１〜０．４５％の範
囲内にする必要がある。加工性、および芯部靭性を重視
する場合は、０．１〜０．３５％の範囲が好適である。
また、短時間浸炭または高深度浸炭を指向する場合は、
０．２〜０．４５％の範囲が好適である。
【００１８】Ｓｉは鋼の脱酸に有効な元素であるととも
に、転動疲労過程での組織変化を抑制し、硬さの低下を
抑制して、高寿命化に有効な元素である。０．３５％未
満ではその効果は不十分である。一方、１．３％を越え
ると、硬さの上昇を招き加工性が劣化する。以上の理由
から、その含有量を０．３５〜１．３％の範囲内にする
必要がある。加工性を重視する場合には０．３５〜０．
７％の範囲が好適である。
に、転動疲労過程での組織変化を抑制し、硬さの低下を
抑制して、高寿命化に有効な元素である。０．３５％未
満ではその効果は不十分である。一方、１．３％を越え
ると、硬さの上昇を招き加工性が劣化する。以上の理由
から、その含有量を０．３５〜１．３％の範囲内にする
必要がある。加工性を重視する場合には０．３５〜０．
７％の範囲が好適である。
【００１９】Ｍｎは、焼入れ性の向上、および浸炭後の
残留オーステナイト量の増加に有効な元素であるが、
０．３％未満ではその効果は不十分であり、１．８％を
越えるとその効果は飽和するのみならず、硬さの上昇を
招き加工性が劣化する。以上の理由から、０．３％〜
１．８％の範囲内にする必要がある。好適範囲は０．３
〜１．０％である。
残留オーステナイト量の増加に有効な元素であるが、
０．３％未満ではその効果は不十分であり、１．８％を
越えるとその効果は飽和するのみならず、硬さの上昇を
招き加工性が劣化する。以上の理由から、０．３％〜
１．８％の範囲内にする必要がある。好適範囲は０．３
〜１．０％である。
【００２０】Ｓは鋼中でＭｎＳを形成し、これによる被
削性の向上および組織の微細化を目的として添加する
が、０．００１％未満ではその効果は不十分である。一
方、ＭｎＳの量が増大すると転動疲労寿命が劣化する。
ＭｎＳによる悪影響は、Ｓ量が０．０２％を超えると特
に顕著になる。以上の理由から、Ｓの含有量を０．００
１〜０．０２％の範囲内にする必要がある。転動疲労特
性に対するＭｎＳの悪影響を極力低減する必要がある場
合には、０．００１〜０．０１％の範囲にするのが望ま
しい。
削性の向上および組織の微細化を目的として添加する
が、０．００１％未満ではその効果は不十分である。一
方、ＭｎＳの量が増大すると転動疲労寿命が劣化する。
ＭｎＳによる悪影響は、Ｓ量が０．０２％を超えると特
に顕著になる。以上の理由から、Ｓの含有量を０．００
１〜０．０２％の範囲内にする必要がある。転動疲労特
性に対するＭｎＳの悪影響を極力低減する必要がある場
合には、０．００１〜０．０１％の範囲にするのが望ま
しい。
【００２１】Ａｌは脱酸元素および結晶粒微細化元素と
して添加する。特に、鋼中のＮと結び付いてＡｌＮを形
成し、浸炭加熱の際に、結晶粒の微細化、及び結晶粒の
粗大化抑制に有効な元素である。０．０１５％未満では
その効果は不十分である。一方、０．０４％を越える
と、ＡｌＮの析出物が粗大になり、結晶粒の粗大化抑制
には寄与しなくなる。以上の理由から、その含有量を
０．０１５〜０．０４％の範囲内にする必要がある。好
適範囲は０．０２〜０．０４％である。
して添加する。特に、鋼中のＮと結び付いてＡｌＮを形
成し、浸炭加熱の際に、結晶粒の微細化、及び結晶粒の
粗大化抑制に有効な元素である。０．０１５％未満では
その効果は不十分である。一方、０．０４％を越える
と、ＡｌＮの析出物が粗大になり、結晶粒の粗大化抑制
には寄与しなくなる。以上の理由から、その含有量を
０．０１５〜０．０４％の範囲内にする必要がある。好
適範囲は０．０２〜０．０４％である。
【００２２】Ｎｂは、鋼中のＣ、Ｎと結び付いてＮｂ
（Ｃ、Ｎ）を形成し、浸炭加熱の際に、結晶粒の微細
化、及び結晶粒の粗大化抑制に有効な元素である。ま
た、炭素ポテンシャルを適正に制御すると、浸炭加熱時
に侵入してくる炭素および窒素と固溶Ｎｂが反応して、
浸炭層に微細なＮｂ（ＣＮ）が多量に析出し、これらの
Ｎｂ（ＣＮ）が転動疲労過程での硬さの低下を抑制し、
転動疲労寿命の向上に寄与する。これらの効果は、０．
００５％未満では不十分である。一方、０．０４％を越
えると、素材の硬さが硬くなって加工性が劣化するとと
もに、Ｎｂ（Ｃ、Ｎ）の析出物が粗大になり、その個数
が減少し、結晶粒の粗大化抑制には寄与しなくなる。以
上の理由から、その含有量を０．００５〜０．０４％の
範囲内にする必要がある。好適範囲は０．０１〜０．０
３％である。なお、より高いレベルの転動疲労特性を得
るためには、浸炭硬化層に、直径０．１μｍ以下のＮｂ
（ＣＮ）およびＮｂ（ＣＮ）とＡｌＮの複合析出物をそ
の合計で１５０個／１００μｍ2以上を有することが望
ましい。ここで、本発明で言うＮｂ（ＣＮ）はＮｂＣ、
ＮｂＮ及び両者が複合化したＮｂ（ＣＮ）の３種類の析
出物の総称として用いている。Ｎｂ（ＣＮ）の分散状態
は、鋼材のマトリックス中に存在する析出物を抽出レプ
リカ法によって採取し、透過型電子顕微鏡で、３０００
０倍で２０視野程度観察し、直径０．１μｍ以下のＮｂ
（ＣＮ）の数を数え、１００μｍ2あたりの数に換算す
ることにより求めることができる。また、浸炭層に微細
なＮｂ（ＣＮ）を析出させるためには、浸炭の前に行わ
れる熱間圧延あるいは熱間鍛造の工程において、熱間圧
延加熱時あるいは熱間鍛造加熱時に、一旦Ｎｂ（ＣＮ）
を完全に溶体化させることが有効である。
（Ｃ、Ｎ）を形成し、浸炭加熱の際に、結晶粒の微細
化、及び結晶粒の粗大化抑制に有効な元素である。ま
た、炭素ポテンシャルを適正に制御すると、浸炭加熱時
に侵入してくる炭素および窒素と固溶Ｎｂが反応して、
浸炭層に微細なＮｂ（ＣＮ）が多量に析出し、これらの
Ｎｂ（ＣＮ）が転動疲労過程での硬さの低下を抑制し、
転動疲労寿命の向上に寄与する。これらの効果は、０．
００５％未満では不十分である。一方、０．０４％を越
えると、素材の硬さが硬くなって加工性が劣化するとと
もに、Ｎｂ（Ｃ、Ｎ）の析出物が粗大になり、その個数
が減少し、結晶粒の粗大化抑制には寄与しなくなる。以
上の理由から、その含有量を０．００５〜０．０４％の
範囲内にする必要がある。好適範囲は０．０１〜０．０
３％である。なお、より高いレベルの転動疲労特性を得
るためには、浸炭硬化層に、直径０．１μｍ以下のＮｂ
（ＣＮ）およびＮｂ（ＣＮ）とＡｌＮの複合析出物をそ
の合計で１５０個／１００μｍ2以上を有することが望
ましい。ここで、本発明で言うＮｂ（ＣＮ）はＮｂＣ、
ＮｂＮ及び両者が複合化したＮｂ（ＣＮ）の３種類の析
出物の総称として用いている。Ｎｂ（ＣＮ）の分散状態
は、鋼材のマトリックス中に存在する析出物を抽出レプ
リカ法によって採取し、透過型電子顕微鏡で、３０００
０倍で２０視野程度観察し、直径０．１μｍ以下のＮｂ
（ＣＮ）の数を数え、１００μｍ2あたりの数に換算す
ることにより求めることができる。また、浸炭層に微細
なＮｂ（ＣＮ）を析出させるためには、浸炭の前に行わ
れる熱間圧延あるいは熱間鍛造の工程において、熱間圧
延加熱時あるいは熱間鍛造加熱時に、一旦Ｎｂ（ＣＮ）
を完全に溶体化させることが有効である。
【００２３】ＮはＡｌＮ、Ｎｂ（Ｃ、Ｎ）の析出による
浸炭時の結晶粒の微細化、及び結晶粒の粗大化抑制を目
的として添加するが、０．００６％未満ではその効果は
不十分である。一方、０．０２％を超えると、その効果
は飽和する。過剰なＮの添加は、素材の段階でＡｌＮ、
Ｎｂ（Ｃ、Ｎ）を粗大化させるため、素材の硬さを増大
させ、素材の加工性および浸炭材の転動疲労特性を劣化
させる。以上の理由から、その含有量を０．００６〜
０．０２％の範囲内にする必要がある。好適範囲は０．
００９〜０．０２％である。
浸炭時の結晶粒の微細化、及び結晶粒の粗大化抑制を目
的として添加するが、０．００６％未満ではその効果は
不十分である。一方、０．０２％を超えると、その効果
は飽和する。過剰なＮの添加は、素材の段階でＡｌＮ、
Ｎｂ（Ｃ、Ｎ）を粗大化させるため、素材の硬さを増大
させ、素材の加工性および浸炭材の転動疲労特性を劣化
させる。以上の理由から、その含有量を０．００６〜
０．０２％の範囲内にする必要がある。好適範囲は０．
００９〜０．０２％である。
【００２４】次に、本発明では、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｖ
の内の１種又は２種以上を含有する。
の内の１種又は２種以上を含有する。
【００２５】Ｃｒは焼入れ性の向上、および浸炭処理後
の残留オーステナイト量の増加に有効な元素である。さ
らに、転動疲労過程での組織変化、材質劣化の抑制によ
る高寿命化に有効な元素である。また、Ｎｂと同様に浸
炭層にＣｒの炭窒化物を生成することによっても、転動
疲労特性の向上に寄与する。これらの効果は、０．４％
未満では不十分であり、１．８％を越えて添加すると硬
さの上昇を招き加工性が劣化する。以上の理由から、そ
の含有量を０．４〜１．８％の範囲内にする必要があ
る。好適範囲は０．７〜１．６％である。
の残留オーステナイト量の増加に有効な元素である。さ
らに、転動疲労過程での組織変化、材質劣化の抑制によ
る高寿命化に有効な元素である。また、Ｎｂと同様に浸
炭層にＣｒの炭窒化物を生成することによっても、転動
疲労特性の向上に寄与する。これらの効果は、０．４％
未満では不十分であり、１．８％を越えて添加すると硬
さの上昇を招き加工性が劣化する。以上の理由から、そ
の含有量を０．４〜１．８％の範囲内にする必要があ
る。好適範囲は０．７〜１．６％である。
【００２６】Ｍｏも焼入れ性の向上、および浸炭処理後
の残留オーステナイト量の増加に有効な元素である。ま
た、転動疲労過程での組織変化、材質劣化の抑制による
高寿命化に有効な元素である。また、Ｎｂと同様に浸炭
層にＭｏの炭窒化物を生成することによっても、転動疲
労特性の向上に寄与する。０．０２％未満ではその効果
は不十分であり、１．０％を越えて添加すると硬さの上
昇を招き冷間鍛造性が劣化する。以上の理由から、その
含有量を０．０２〜１．０％の範囲内にする必要があ
る。好適範囲は０．０２〜０．５％である。
の残留オーステナイト量の増加に有効な元素である。ま
た、転動疲労過程での組織変化、材質劣化の抑制による
高寿命化に有効な元素である。また、Ｎｂと同様に浸炭
層にＭｏの炭窒化物を生成することによっても、転動疲
労特性の向上に寄与する。０．０２％未満ではその効果
は不十分であり、１．０％を越えて添加すると硬さの上
昇を招き冷間鍛造性が劣化する。以上の理由から、その
含有量を０．０２〜１．０％の範囲内にする必要があ
る。好適範囲は０．０２〜０．５％である。
【００２７】Ｎｉも鋼に強度、焼入れ性を与えるのに有
効な元素であるが、０．１％未満ではその効果は不十分
であり、３．５％を越えて添加すると硬さの上昇を招き
加工性が劣化する。以上の理由から、その含有量を０．
１〜３．５％の範囲内にする必要がある。好適範囲は
０．４〜２．０％である。
効な元素であるが、０．１％未満ではその効果は不十分
であり、３．５％を越えて添加すると硬さの上昇を招き
加工性が劣化する。以上の理由から、その含有量を０．
１〜３．５％の範囲内にする必要がある。好適範囲は
０．４〜２．０％である。
【００２８】Ｖも鋼に強度、焼入れ性を与えるのに有効
な元素であるが、０．０３％未満ではその効果は不十分
であり、０．５％を越えて添加すると硬さの上昇を招き
加工性が劣化する。以上の理由から、その含有量を０．
０３〜０．５％の範囲内にする必要がある。好適範囲は
０．０７〜０．２％である。
な元素であるが、０．０３％未満ではその効果は不十分
であり、０．５％を越えて添加すると硬さの上昇を招き
加工性が劣化する。以上の理由から、その含有量を０．
０３〜０．５％の範囲内にする必要がある。好適範囲は
０．０７〜０．２％である。
【００２９】Ｐは加工性を劣化させる元素である。ま
た、浸炭材の結晶粒界を脆化させることによって、疲労
強度および転動疲労特性を劣化させるので、できるだけ
低減することが望ましい。Ｐの悪影響はＰ量が０．０２
５％を超えると特に顕著になるため、その含有量を０．
０２５％以下に制限する必要がある。好適範囲は０．０
１５％以下である。
た、浸炭材の結晶粒界を脆化させることによって、疲労
強度および転動疲労特性を劣化させるので、できるだけ
低減することが望ましい。Ｐの悪影響はＰ量が０．０２
５％を超えると特に顕著になるため、その含有量を０．
０２５％以下に制限する必要がある。好適範囲は０．０
１５％以下である。
【００３０】Ｔｉは硬質析出物ＴｉＮを生成し、これが
転動疲労過程での組織変化の原因となる。あるいは、Ｔ
ｉＮが、直接転動疲労破壊の起点となる場合もある。さ
らに、ＴｉＮが存在すると、ＡｌＮやＮｂ（ＣＮ）の析
出サイトとなり、ＡｌＮやＮｂ（ＣＮ）が粗大に析出す
る。そのため、浸炭時に結晶粒が粗大化を起こし、ま
た、Ｎｂ（ＣＮ）の微細分散による転動寿命の向上が期
待できなくなる。特にＴｉが０．００５％を超えるとそ
の悪影響が顕著となるため、０．００５％を上限とし
た。ＴｉＮによる悪影響を極力低減する必要がある場合
には、Ｔｉの含有量を０．００２５％以下に制限するの
が望ましい。
転動疲労過程での組織変化の原因となる。あるいは、Ｔ
ｉＮが、直接転動疲労破壊の起点となる場合もある。さ
らに、ＴｉＮが存在すると、ＡｌＮやＮｂ（ＣＮ）の析
出サイトとなり、ＡｌＮやＮｂ（ＣＮ）が粗大に析出す
る。そのため、浸炭時に結晶粒が粗大化を起こし、ま
た、Ｎｂ（ＣＮ）の微細分散による転動寿命の向上が期
待できなくなる。特にＴｉが０．００５％を超えるとそ
の悪影響が顕著となるため、０．００５％を上限とし
た。ＴｉＮによる悪影響を極力低減する必要がある場合
には、Ｔｉの含有量を０．００２５％以下に制限するの
が望ましい。
【００３１】Ｏは鋼中でＡｌ2Ｏ3のような酸化物系介在
物を形成する。浸炭材においては、このような酸化物系
介在物が転動疲労破壊の起点となるので、Ｏ含有量が高
いほど転動寿命は劣化する。その悪影響は０．００２％
超で顕著になる。そのため、Ｏ含有量を０．００２％以
下に制限する必要がある。好適範囲は０．００１５％以
下である。
物を形成する。浸炭材においては、このような酸化物系
介在物が転動疲労破壊の起点となるので、Ｏ含有量が高
いほど転動寿命は劣化する。その悪影響は０．００２％
超で顕著になる。そのため、Ｏ含有量を０．００２％以
下に制限する必要がある。好適範囲は０．００１５％以
下である。
【００３２】次に、本発明では、浸炭層のオーステナイ
ト結晶粒度を７番以上とするが、このように限定した理
由を以下に述べる。オーステナイト結晶粒度が粗大にな
ると浸炭層の靭性が劣化し、転動疲労過程でき裂の発生
と伝播が容易になる。特にこの傾向は、オーステナイト
結晶粒度が７番未満で顕著になるので、７番以上に限定
した。
ト結晶粒度を７番以上とするが、このように限定した理
由を以下に述べる。オーステナイト結晶粒度が粗大にな
ると浸炭層の靭性が劣化し、転動疲労過程でき裂の発生
と伝播が容易になる。特にこの傾向は、オーステナイト
結晶粒度が７番未満で顕著になるので、７番以上に限定
した。
【００３３】次に、本発明では、表面の炭素含有量を
０．９〜１．５％とするが、このように限定した理由を
以下に述べる。本発明の範囲でＮｂを含有している材料
を特定の条件で浸炭すると、浸炭加熱時に侵入してくる
炭素および窒素と固溶Ｎｂが反応して、浸炭層に微細な
Ｎｂ（ＣＮ）が多量に析出し、これらのＮｂ（ＣＮ）が
転動疲労過程での硬さの低下を抑制する。これにより、
転動疲労寿命は向上する。浸炭層に微細なＮｂ（ＣＮ）
を多量に析出させるためには、表面の炭素量が０．９％
未満では不十分であるとともに、逆に、マトリックスの
Ｃ量が低下し、硬化層の硬さがかえって低下するという
現象を招く。一方、表面の炭素量が１．５％を超える
と、オーステナイト粒界に沿って生成するネットワーク
状のセメンタイトが顕著になる。以上の理由から、表面
の炭素量を０．９〜１．５％とした。好適範囲は０．９
〜１．３％である。なお、表面の炭素量を０．９〜１．
５％とするには、浸炭時の炭素ポテンシャルを０．９〜
１．５％の範囲で制御することにより可能である。な
お、表面の炭素量の測定は、表面の部分から分析用試料
を採取し、化学分析による方法か、またはＥＰＭＡを用
いることにより可能である。
０．９〜１．５％とするが、このように限定した理由を
以下に述べる。本発明の範囲でＮｂを含有している材料
を特定の条件で浸炭すると、浸炭加熱時に侵入してくる
炭素および窒素と固溶Ｎｂが反応して、浸炭層に微細な
Ｎｂ（ＣＮ）が多量に析出し、これらのＮｂ（ＣＮ）が
転動疲労過程での硬さの低下を抑制する。これにより、
転動疲労寿命は向上する。浸炭層に微細なＮｂ（ＣＮ）
を多量に析出させるためには、表面の炭素量が０．９％
未満では不十分であるとともに、逆に、マトリックスの
Ｃ量が低下し、硬化層の硬さがかえって低下するという
現象を招く。一方、表面の炭素量が１．５％を超える
と、オーステナイト粒界に沿って生成するネットワーク
状のセメンタイトが顕著になる。以上の理由から、表面
の炭素量を０．９〜１．５％とした。好適範囲は０．９
〜１．３％である。なお、表面の炭素量を０．９〜１．
５％とするには、浸炭時の炭素ポテンシャルを０．９〜
１．５％の範囲で制御することにより可能である。な
お、表面の炭素量の測定は、表面の部分から分析用試料
を採取し、化学分析による方法か、またはＥＰＭＡを用
いることにより可能である。
【００３４】次に、本発明では、表面の残留オーステナ
イト量を２５〜４０％とするが、このように限定した理
由を以下に述べる。浸炭材では、転動疲労過程で組織変
化を起こし、硬さが低下する。これに対して、転動疲労
試験前の状態で残留オーステナイトを含有すると、転動
疲労過程で残留オーステナイトがマルテンサイト化し、
転動疲労過程での硬さの低下が抑制され、転動疲労寿命
は向上する。この傾向は本発明の高Ｓｉ鋼、Ｎｂ（Ｃ
Ｎ）微細分散鋼において特に顕著である。以上の効果は
表面の残留オーステナイト量が２５％未満では小さい。
一方表面の残留オーステナイト量が４０％を超えると、
その効果は飽和し、転動疲労試験前の状態での硬さが小
さくなりすぎて、耐磨耗性の劣化が懸念される。以上の
理由から、表面の残留オーステナイト量を２５〜４０％
とした。表面の残留オーステナイト量を本発明の範囲に
制御するには、Ｃｒ、Ｍｏ等の鋼材組成、および浸炭条
件を制御することにより可能である。
イト量を２５〜４０％とするが、このように限定した理
由を以下に述べる。浸炭材では、転動疲労過程で組織変
化を起こし、硬さが低下する。これに対して、転動疲労
試験前の状態で残留オーステナイトを含有すると、転動
疲労過程で残留オーステナイトがマルテンサイト化し、
転動疲労過程での硬さの低下が抑制され、転動疲労寿命
は向上する。この傾向は本発明の高Ｓｉ鋼、Ｎｂ（Ｃ
Ｎ）微細分散鋼において特に顕著である。以上の効果は
表面の残留オーステナイト量が２５％未満では小さい。
一方表面の残留オーステナイト量が４０％を超えると、
その効果は飽和し、転動疲労試験前の状態での硬さが小
さくなりすぎて、耐磨耗性の劣化が懸念される。以上の
理由から、表面の残留オーステナイト量を２５〜４０％
とした。表面の残留オーステナイト量を本発明の範囲に
制御するには、Ｃｒ、Ｍｏ等の鋼材組成、および浸炭条
件を制御することにより可能である。
【００３５】次に、本発明の請求項２では、表面の窒素
含有量を０．１〜０．６％とするが、このように限定し
た理由を以下に述べる。上記の通り、本発明の範囲でＮ
ｂを含有している材料を特定の条件で浸炭すると、浸炭
加熱時に侵入してくる炭素および窒素と固溶Ｎｂが反応
して、浸炭層に微細なＮｂ（ＣＮ）が多量に析出し、こ
れらのＮｂ（ＣＮ）が転動疲労過程での硬さの低下を抑
制する。これにより、転動疲労寿命は向上する。浸炭層
に微細なＮｂ（ＣＮ）を多量に析出させるためには、上
記の通り、表面の炭素量を特定の範囲内に制御すること
が有効であるが、これに加えて、いわゆる浸炭浸窒処理
を行うことが有効である。浸炭浸窒処理は、浸炭後の拡
散処理の過程で浸窒を行う処理である。浸炭層に微細な
Ｎｂ（ＣＮ）を多量に析出させるためには、表面の窒素
濃度が０．１未満では、効果が小さい。一方、表面の窒
素濃度が０．６％を超えると、オーステナイト粒界に沿
って生成するネットワーク状のＣｒ系の窒化物が顕著に
なる。以上の理由から、表面の窒素量を０．１〜０．６
％とした。好適範囲は０．２〜０．５％である。なお、
表面の窒素量の測定は、表面の部分から分析用試料を採
取し、化学分析による方法か、またはＥＰＭＡを用いる
ことにより可能である。
含有量を０．１〜０．６％とするが、このように限定し
た理由を以下に述べる。上記の通り、本発明の範囲でＮ
ｂを含有している材料を特定の条件で浸炭すると、浸炭
加熱時に侵入してくる炭素および窒素と固溶Ｎｂが反応
して、浸炭層に微細なＮｂ（ＣＮ）が多量に析出し、こ
れらのＮｂ（ＣＮ）が転動疲労過程での硬さの低下を抑
制する。これにより、転動疲労寿命は向上する。浸炭層
に微細なＮｂ（ＣＮ）を多量に析出させるためには、上
記の通り、表面の炭素量を特定の範囲内に制御すること
が有効であるが、これに加えて、いわゆる浸炭浸窒処理
を行うことが有効である。浸炭浸窒処理は、浸炭後の拡
散処理の過程で浸窒を行う処理である。浸炭層に微細な
Ｎｂ（ＣＮ）を多量に析出させるためには、表面の窒素
濃度が０．１未満では、効果が小さい。一方、表面の窒
素濃度が０．６％を超えると、オーステナイト粒界に沿
って生成するネットワーク状のＣｒ系の窒化物が顕著に
なる。以上の理由から、表面の窒素量を０．１〜０．６
％とした。好適範囲は０．２〜０．５％である。なお、
表面の窒素量の測定は、表面の部分から分析用試料を採
取し、化学分析による方法か、またはＥＰＭＡを用いる
ことにより可能である。
【００３６】本発明の特徴のひとつである浸炭層に微細
なＮｂ（ＣＮ）を多量に析出させて転動疲労特性を向上
させる方法として、浸炭焼入れ後、再加熱焼入れを行う
方法が有効である。
なＮｂ（ＣＮ）を多量に析出させて転動疲労特性を向上
させる方法として、浸炭焼入れ後、再加熱焼入れを行う
方法が有効である。
【００３７】また、本発明の浸炭材は、高温浸炭による
浸炭処理が適している。つまり、本発明の浸炭材は、９
９０℃〜１０９０℃の温度域での高温浸炭のような厳し
い条件での浸炭焼入れ熱処理においても、粗大粒の発生
の抑制が可能となり、優れた転動疲労特性が得られる。
但し、本発明では、本発明の要件以外の浸炭条件を特に
限定するものではなく、本発明の要件を満足すればいず
れの条件でも良い。
浸炭処理が適している。つまり、本発明の浸炭材は、９
９０℃〜１０９０℃の温度域での高温浸炭のような厳し
い条件での浸炭焼入れ熱処理においても、粗大粒の発生
の抑制が可能となり、優れた転動疲労特性が得られる。
但し、本発明では、本発明の要件以外の浸炭条件を特に
限定するものではなく、本発明の要件を満足すればいず
れの条件でも良い。
【００３８】
【実施例】以下に、本発明の効果を実施例により、さら
に具体的に示す。
に具体的に示す。
【００３９】（実施例−１）表１に示す組成を有する転
炉溶製鋼を連続鋳造し、必要に応じて分塊圧延工程を経
て１６２ｍｍ角の圧延素材とした。続いて、熱間圧延に
より、直径７５ｍｍの棒鋼を製造した。この棒鋼を素材
として、熱間鍛造を行い直径６４ｍｍの鍛造丸棒に仕上
げた。熱間鍛造の加熱温度は１１５０℃〜１３００℃で
ある。
炉溶製鋼を連続鋳造し、必要に応じて分塊圧延工程を経
て１６２ｍｍ角の圧延素材とした。続いて、熱間圧延に
より、直径７５ｍｍの棒鋼を製造した。この棒鋼を素材
として、熱間鍛造を行い直径６４ｍｍの鍛造丸棒に仕上
げた。熱間鍛造の加熱温度は１１５０℃〜１３００℃で
ある。
【００４０】
【表１】 上記の工程で製造した鍛造丸棒について、９００℃×１
時間加熱空冷の条件で焼準処理を行った。その後、直径
１２．２ｍｍの円柱状の転動疲労試験片を作成し、浸炭
焼入れを行った。浸炭焼入れの条件を制御することによ
り、表面の炭素量、表面の残留オーステナイト量を制御
した。浸炭処理は次の４条件のいずれかである。
時間加熱空冷の条件で焼準処理を行った。その後、直径
１２．２ｍｍの円柱状の転動疲労試験片を作成し、浸炭
焼入れを行った。浸炭焼入れの条件を制御することによ
り、表面の炭素量、表面の残留オーステナイト量を制御
した。浸炭処理は次の４条件のいずれかである。
【００４１】 Ｉ． １０００℃×８時間、炭素ポテンシャル１．０％ ＩＩ． １０００℃×８時間、炭素ポテンシャル１．２５％ ＩＩＩ．１０００℃×８時間、炭素ポテンシャル０．８％ ＩＶ． １０００℃×８時間、炭素ポテンシャル１．７％。
【００４２】焼入れ油の温度は、１００℃〜１８０℃で
ある。焼戻しは１８０℃×２時間の条件である。
ある。焼戻しは１８０℃×２時間の条件である。
【００４３】また、一部の熱間鍛造丸棒から採取した試
験片については、上記の条件で浸炭焼入れ後、９００℃
×１時間加熱焼入れの条件で再加熱焼入れを実施した。
験片については、上記の条件で浸炭焼入れ後、９００℃
×１時間加熱焼入れの条件で再加熱焼入れを実施した。
【００４４】これらの浸炭焼入れ材について、オーステ
ナイト結晶粒度（γ粒度）、残留オーステナイト量（残
留γ量）等を調査した。表面の炭素量は、表面と表面か
ら深さ０．１ｍｍまで間の部分から分析用試料を採取
し、化学分析により求めた。さらに、点接触型転動疲労
試験機（ヘルツ最大接触応力５８８４ＭＰａ）を用いて
転動疲労特性を評価した。疲労寿命の尺度として、「試
験結果をワイブル確率紙にプロットして得られる累積破
損確率１０％における疲労破壊までの応力繰り返し数」
として定義されるＬ10寿命を用いた。
ナイト結晶粒度（γ粒度）、残留オーステナイト量（残
留γ量）等を調査した。表面の炭素量は、表面と表面か
ら深さ０．１ｍｍまで間の部分から分析用試料を採取
し、化学分析により求めた。さらに、点接触型転動疲労
試験機（ヘルツ最大接触応力５８８４ＭＰａ）を用いて
転動疲労特性を評価した。疲労寿命の尺度として、「試
験結果をワイブル確率紙にプロットして得られる累積破
損確率１０％における疲労破壊までの応力繰り返し数」
として定義されるＬ10寿命を用いた。
【００４５】これらの調査結果をまとめて、表２に示
す。転動疲労寿命は比較例２６（鋼水準Ｔ；ＪＩＳ Ｓ
ＣＭ４２０相当鋼）のＬ10寿命を１とした時の各材料の
Ｌ10寿命の相対値を示した。
す。転動疲労寿命は比較例２６（鋼水準Ｔ；ＪＩＳ Ｓ
ＣＭ４２０相当鋼）のＬ10寿命を１とした時の各材料の
Ｌ10寿命の相対値を示した。
【００４６】
【表２】 表２に示した通り、本発明例では、γ粒は８番以上の細
粒であり、転動疲労寿命も比較例に比べて５倍以上と極
めて良好である。
粒であり、転動疲労寿命も比較例に比べて５倍以上と極
めて良好である。
【００４７】特に再加熱焼入れを行った材料は、γ粒は
さらに細粒になり、転動疲労寿命が顕著に向上してい
る。これは、本発明例では、再加熱焼入れにより、Ｎｂ
（ＣＮ）が一層多量微細分散するためである。
さらに細粒になり、転動疲労寿命が顕著に向上してい
る。これは、本発明例では、再加熱焼入れにより、Ｎｂ
（ＣＮ）が一層多量微細分散するためである。
【００４８】一方、比較例２５はＣの含有量が本発明規
定の範囲を上回った場合であり、比較例２６はＳｉの含
有量が本発明規定の範囲を下回った場合であり、比較例
２７はＳの含有量が本発明規定の範囲を上回った場合で
あり、いずれも、本発明例に比較して転動疲労特性は劣
る。比較例２８はＡｌの含有量が本発明規定の範囲を下
回った場合であり、比較例２９はＡｌの含有量が本発明
規定の範囲を上回った場合であり、また、比較例３０は
Ｎｂの含有量が本発明規定の範囲を下回った場合であ
り、比較例３１はＮｂの含有量が本発明規定の範囲を上
回った場合であり、さらに、比較例３２はＮの含有量が
本発明規定の範囲を下回った場合であり、比較例３３は
Ｎの含有量が本発明規定の範囲を上回った場合であり、
いずれもオーステナイト結晶粒が粗大であり、本発明例
に比較して転動疲労特性は劣る。
定の範囲を上回った場合であり、比較例２６はＳｉの含
有量が本発明規定の範囲を下回った場合であり、比較例
２７はＳの含有量が本発明規定の範囲を上回った場合で
あり、いずれも、本発明例に比較して転動疲労特性は劣
る。比較例２８はＡｌの含有量が本発明規定の範囲を下
回った場合であり、比較例２９はＡｌの含有量が本発明
規定の範囲を上回った場合であり、また、比較例３０は
Ｎｂの含有量が本発明規定の範囲を下回った場合であ
り、比較例３１はＮｂの含有量が本発明規定の範囲を上
回った場合であり、さらに、比較例３２はＮの含有量が
本発明規定の範囲を下回った場合であり、比較例３３は
Ｎの含有量が本発明規定の範囲を上回った場合であり、
いずれもオーステナイト結晶粒が粗大であり、本発明例
に比較して転動疲労特性は劣る。
【００４９】比較例３４、３５は、Ｔｉの含有量、Ｏの
含有量が本発明規定の範囲を上回った場合であり、いず
れも本発明例に比較して、転動疲労特性は劣る。
含有量が本発明規定の範囲を上回った場合であり、いず
れも本発明例に比較して、転動疲労特性は劣る。
【００５０】比較例３６、３８は、表面の炭素量、最表
層の残留オーステナイト量の一方又は両者が本発明規定
の範囲を下回った場合であり、いずれも本発明例に比較
して、転動疲労特性は劣る。
層の残留オーステナイト量の一方又は両者が本発明規定
の範囲を下回った場合であり、いずれも本発明例に比較
して、転動疲労特性は劣る。
【００５１】比較例３７、３９は、表面の炭素量、最表
層の残留オーステナイト量の一方又は両者が本発明規定
の範囲を上回った場合であり、やはり、いずれも本発明
例に比較して、転動疲労特性は劣る。
層の残留オーステナイト量の一方又は両者が本発明規定
の範囲を上回った場合であり、やはり、いずれも本発明
例に比較して、転動疲労特性は劣る。
【００５２】（実施例−２）実施例−１でと同じ手順
で、直径１２．２ｍｍの円柱状の転動疲労試験片を作成
し、浸炭焼入れを行った。浸炭焼入れの条件を制御する
ことにより、表面の炭素量、表面の窒素量、表面の残留
オーステナイト量を制御した。浸炭処理はいずれもいわ
ゆる浸炭浸窒処理であり、次の４条件のいずれかであ
る。
で、直径１２．２ｍｍの円柱状の転動疲労試験片を作成
し、浸炭焼入れを行った。浸炭焼入れの条件を制御する
ことにより、表面の炭素量、表面の窒素量、表面の残留
オーステナイト量を制御した。浸炭処理はいずれもいわ
ゆる浸炭浸窒処理であり、次の４条件のいずれかであ
る。
【００５３】 Ｖ． １０００℃×８時間、炭素ポテンシャル１．０％、 引き続いて８７０℃で浸窒処理。窒素濃度約０．２５％狙い ＶＩ． １０００℃×８時間、炭素ポテンシャル１．１５％、 引き続いて８７０℃で浸窒処理。窒素濃度約０．４５％狙い ＶＩＩ．１０００℃×８時間、炭素ポテンシャル１．１５％、 引き続いて８７０℃で浸窒処理。窒素濃度約０．７０％狙い。
【００５４】焼入れ油の温度は、１００℃〜１８０℃で
ある。焼戻しは１８０℃×２時間の条件である。
ある。焼戻しは１８０℃×２時間の条件である。
【００５５】また、一部の熱間鍛造丸棒から採取した試
験片については、上記の条件で浸炭焼入れ後、９００℃
×１時間加熱焼入れの条件で再加熱焼入れを実施した。
験片については、上記の条件で浸炭焼入れ後、９００℃
×１時間加熱焼入れの条件で再加熱焼入れを実施した。
【００５６】これらの浸炭焼入れ材について、実施例−
１と同様の調査を行った。表面の窒素量は、表面と表面
から深さ０．１ｍｍまで間の部分から分析用試料を採取
し、化学分析により求めた。
１と同様の調査を行った。表面の窒素量は、表面と表面
から深さ０．１ｍｍまで間の部分から分析用試料を採取
し、化学分析により求めた。
【００５７】これらの調査結果をまとめて、表３に示
す。転動疲労寿命は、実施例−１と同様に、表２の比較
例２６（鋼水準Ｔ；ＪＩＳ ＳＣＭ４２０相当鋼）のＬ
10寿命を１とした時の各材料のＬ10寿命の相対値を示し
た。
す。転動疲労寿命は、実施例−１と同様に、表２の比較
例２６（鋼水準Ｔ；ＪＩＳ ＳＣＭ４２０相当鋼）のＬ
10寿命を１とした時の各材料のＬ10寿命の相対値を示し
た。
【００５８】
【表３】 表３に示した通り、本発明例では、γ粒は８番以上の細
粒であり、転動疲労寿命も比較例に比べて５倍以上と極
めて良好である。
粒であり、転動疲労寿命も比較例に比べて５倍以上と極
めて良好である。
【００５９】一方、比較例６１、６２は、表面の窒素量
が本発明規定の範囲を上回った場合であり、いずれも本
発明例に比較して、転動疲労特性は劣る。これは、表面
の粒界に沿ってネットワーク状の窒化物が生成したこと
が主原因である。
が本発明規定の範囲を上回った場合であり、いずれも本
発明例に比較して、転動疲労特性は劣る。これは、表面
の粒界に沿ってネットワーク状の窒化物が生成したこと
が主原因である。
【００６０】
【発明の効果】本発明の転動疲労特性に優れた浸炭材を
用いれば、高面圧が負荷される場合においても、優れた
転動疲労特性を得ることができる。さらに、高面圧が負
荷される浸炭材について、高温浸炭を行っても、十分な
転動疲労特性を実現することができる。以上のように、
本発明による産業上の効果は極めて顕著なるものがあ
る。
用いれば、高面圧が負荷される場合においても、優れた
転動疲労特性を得ることができる。さらに、高面圧が負
荷される浸炭材について、高温浸炭を行っても、十分な
転動疲労特性を実現することができる。以上のように、
本発明による産業上の効果は極めて顕著なるものがあ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】 非浸炭部の化学組成が、質量％として
（以下、同じ）、Ｃ：０．１〜０．４５％、Ｓｉ：０．
３５〜１．３％、Ｍｎ：０．３〜１．８％、Ｓ：０．０
０１〜０．０２％、Ａｌ：０．０１５〜０．０４％、Ｎ
ｂ：０．００５〜０．０４％、Ｎ：０．００６〜０．０
２％を含有し、さらに、Ｃｒ：０．４〜１．８％、Ｍ
ｏ：０．０２〜１．０％、Ｎｉ：０．１〜３．５％、
Ｖ：０．０３〜０．５％の内の１種または２種以上を含
有し、Ｐ：０．０２５％以下、Ｔｉ：０．００５％以
下、Ｏ：０．００２％以下に制限し、残部が鉄および不
可避的不純物からなり、浸炭層のオーステナイト結晶粒
度が７番以上であり、表面の炭素含有量が０．９〜１．
５％であり、表面の残留オーステナイト量が２５〜４０
％であることを特徴とする転動疲労特性に優れた浸炭
材。 - 【請求項２】 さらに、表面の窒素含有量が０．１〜
０．６％であることを特徴とする請求項１記載の転動疲
労特性に優れた浸炭材。
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