JP2002060847A - 耐熱浸炭転がり軸受部品およびその製造方法 - Google Patents
耐熱浸炭転がり軸受部品およびその製造方法Info
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/80—After-treatment
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 異物混入・高温環境下で優れた転動疲労寿
命、耐摩耗性および寸法安定性を有する安価な耐熱浸炭
転がり軸受部品およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 耐熱浸炭転がり軸受部品１、２、３の素
地中に合金元素として質量％で、Ｃを０．１％以上０．
４％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以下、Ｍｎを
０．２％以上２．０％以下、Ｐを０．０３％以下、Ｓを
０．０３％以下、Ｃｒを０．３％以上２．５％未満、Ｎ
ｉを０．１％以上２．０％未満、Ａｌを０．０５０％以
下、Ｔｉを０．００３％以下、Ｏを０．００１５％以
下、Ｎを０．０２５％以下で少なくとも含み、残部がＦ
ｅおよび不可避不純物からなる鋼材よりなり、浸炭・浸
炭窒化処理後に焼入れ処理を施し、焼入れ処理後に、焼
戻し温度２００℃以上３５０℃以下で焼戻し処理された
構成を有し、焼戻し処理後の表面硬さがＨＲＣ５７以上
である。
命、耐摩耗性および寸法安定性を有する安価な耐熱浸炭
転がり軸受部品およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 耐熱浸炭転がり軸受部品１、２、３の素
地中に合金元素として質量％で、Ｃを０．１％以上０．
４％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以下、Ｍｎを
０．２％以上２．０％以下、Ｐを０．０３％以下、Ｓを
０．０３％以下、Ｃｒを０．３％以上２．５％未満、Ｎ
ｉを０．１％以上２．０％未満、Ａｌを０．０５０％以
下、Ｔｉを０．００３％以下、Ｏを０．００１５％以
下、Ｎを０．０２５％以下で少なくとも含み、残部がＦ
ｅおよび不可避不純物からなる鋼材よりなり、浸炭・浸
炭窒化処理後に焼入れ処理を施し、焼入れ処理後に、焼
戻し温度２００℃以上３５０℃以下で焼戻し処理された
構成を有し、焼戻し処理後の表面硬さがＨＲＣ５７以上
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱浸炭転がり軸
受部品およびその製造方法に関するものである。
受部品およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車、航空機、船舶、産業機械などの
動力伝達部やエンジン部に使用される転がり軸受は、過
酷な環境下で使用されるのであるが、このような過酷な
環境下にあっても優れた転動疲労寿命と信頼性が要求さ
れている。特に上記用途に用いられる転がり軸受は、粉
塵、ゴミ、鉄粉などの異物が混入する場合があり、この
ような環境下では清浄な環境に比べて転動疲労寿命が大
幅に低下する。この対策として近年では、ＳＵＪ２など
の高炭素クロム軸受鋼やＳＣＭ４２０、ＳＮＣＭ８１５
などの肌焼き鋼に浸炭窒化処理を施し、転動面の直下に
適量の残留オーステナイトを生成させる処理が適用され
ており、異物混入環境での寿命改善が図られる。
動力伝達部やエンジン部に使用される転がり軸受は、過
酷な環境下で使用されるのであるが、このような過酷な
環境下にあっても優れた転動疲労寿命と信頼性が要求さ
れている。特に上記用途に用いられる転がり軸受は、粉
塵、ゴミ、鉄粉などの異物が混入する場合があり、この
ような環境下では清浄な環境に比べて転動疲労寿命が大
幅に低下する。この対策として近年では、ＳＵＪ２など
の高炭素クロム軸受鋼やＳＣＭ４２０、ＳＮＣＭ８１５
などの肌焼き鋼に浸炭窒化処理を施し、転動面の直下に
適量の残留オーステナイトを生成させる処理が適用され
ており、異物混入環境での寿命改善が図られる。
【０００３】しかし、一般的な浸炭窒化処理は、ＳＵＪ
２などに適用されている焼入れ焼戻し処理に比べて処理
時間が長くなり、これら浸炭窒化処理された転がり軸受
は、通常の焼入れ焼戻しで製造される転がり軸受に比べ
て製造コストが大幅に増加する問題点がある。
２などに適用されている焼入れ焼戻し処理に比べて処理
時間が長くなり、これら浸炭窒化処理された転がり軸受
は、通常の焼入れ焼戻しで製造される転がり軸受に比べ
て製造コストが大幅に増加する問題点がある。
【０００４】また、自動車や航空機に用いられる転がり
軸受は、異物の混入に加え高温環境下で使用されること
になるので、極めて過酷な使用条件においても優れた転
動疲労寿命が求められる。一般に、高温環境で使用され
る転がり軸受は、ＳＵＪ２などの高炭素クロム軸受鋼を
焼入れた後、寸法安定性を得るために高温で焼戻し処理
される。また、ＳＣＭ４２０やＳＮＣＭ８１５などの肌
焼き鋼にあっても、浸炭焼き入れの後に高温焼戻しを行
っている。しかし、これらの材料を高温焼戻し処理する
と硬度が大幅に低下し、転がり軸受として要求される所
定の硬度を得ることが出来ず、転動疲労寿命や耐摩耗性
が低下する。その為に高温域で使用される転がり軸受に
はＭ５０といった析出硬化型の鋼材が用いられている
が、製造や材料のコストが高くなるばかりでなく、使用
範囲が限定されている為に様々なニーズに対応すること
が出来なかった。
軸受は、異物の混入に加え高温環境下で使用されること
になるので、極めて過酷な使用条件においても優れた転
動疲労寿命が求められる。一般に、高温環境で使用され
る転がり軸受は、ＳＵＪ２などの高炭素クロム軸受鋼を
焼入れた後、寸法安定性を得るために高温で焼戻し処理
される。また、ＳＣＭ４２０やＳＮＣＭ８１５などの肌
焼き鋼にあっても、浸炭焼き入れの後に高温焼戻しを行
っている。しかし、これらの材料を高温焼戻し処理する
と硬度が大幅に低下し、転がり軸受として要求される所
定の硬度を得ることが出来ず、転動疲労寿命や耐摩耗性
が低下する。その為に高温域で使用される転がり軸受に
はＭ５０といった析出硬化型の鋼材が用いられている
が、製造や材料のコストが高くなるばかりでなく、使用
範囲が限定されている為に様々なニーズに対応すること
が出来なかった。
【０００５】また、浸炭窒化処理を施した転がり軸受で
は、熱処理後に転動部直下に残留オーステナイトを生成
させ、残留オーステナイトの作用によって異物の噛み込
みによる応力集中を緩和し、更には、鋼中に侵入した窒
素によって焼戻し軟化抵抗を向上させて転動疲労寿命の
改善が図られている。しかし、前述したように、高温で
使用される転がり軸受にあっては高温焼戻しする必要が
あり、残留オーステナイトが分解してその量が減少して
しまうので、前述した効果が期待できない。また、侵入
した窒素による焼戻し軟化防止にも限界があるので異物
が混入し高温で使用される環境にあっては十分な性能を
得ることが出来ない。
は、熱処理後に転動部直下に残留オーステナイトを生成
させ、残留オーステナイトの作用によって異物の噛み込
みによる応力集中を緩和し、更には、鋼中に侵入した窒
素によって焼戻し軟化抵抗を向上させて転動疲労寿命の
改善が図られている。しかし、前述したように、高温で
使用される転がり軸受にあっては高温焼戻しする必要が
あり、残留オーステナイトが分解してその量が減少して
しまうので、前述した効果が期待できない。また、侵入
した窒素による焼戻し軟化防止にも限界があるので異物
が混入し高温で使用される環境にあっては十分な性能を
得ることが出来ない。
【０００６】近年では、自動車などの分野でエンジンの
高出力・小型化が急速に進行しているが、同時に転がり
軸受の使用環境は、更に過酷になってきている。エンジ
ン部に用いられる転がり軸受の使用温度域は、通常１３
０℃程度であるが、瞬間的に１６０℃まで温度上昇する
ことが見込まれている。今日では、エンジンの高出力化
に伴って、転がり軸受の使用温度域は常用使用温度で１
６０℃程度まで上昇し、更に瞬間的には２００℃を超す
と考えられている。従って、今後、エンジンの高出力化
や軽量化が促進された場合、現状の高炭素クロム軸受鋼
や浸炭または浸炭窒化処理によっては、予想される異物
混入・高温環境下で十分な転動疲労寿命を維持すること
は出来ない。
高出力・小型化が急速に進行しているが、同時に転がり
軸受の使用環境は、更に過酷になってきている。エンジ
ン部に用いられる転がり軸受の使用温度域は、通常１３
０℃程度であるが、瞬間的に１６０℃まで温度上昇する
ことが見込まれている。今日では、エンジンの高出力化
に伴って、転がり軸受の使用温度域は常用使用温度で１
６０℃程度まで上昇し、更に瞬間的には２００℃を超す
と考えられている。従って、今後、エンジンの高出力化
や軽量化が促進された場合、現状の高炭素クロム軸受鋼
や浸炭または浸炭窒化処理によっては、予想される異物
混入・高温環境下で十分な転動疲労寿命を維持すること
は出来ない。
【０００７】また、Ｍ５０のような析出硬化型軸受鋼で
は、コストが高くなるなどの問題があるため、安価で、
かつ過酷な使用環境にあっても十分な転動疲労寿命を有
する転がり軸受が求められている。
は、コストが高くなるなどの問題があるため、安価で、
かつ過酷な使用環境にあっても十分な転動疲労寿命を有
する転がり軸受が求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、異物混入環
境下ならびに高温環境下においても優れた転動疲労寿
命、耐摩耗性および寸法安定性を有し、かつ従来例に比
べて安価な耐熱浸炭転がり軸受部品およびその製造方法
を提供することを目的とする。
な問題点を解決するためになされたもので、異物混入環
境下ならびに高温環境下においても優れた転動疲労寿
命、耐摩耗性および寸法安定性を有し、かつ従来例に比
べて安価な耐熱浸炭転がり軸受部品およびその製造方法
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、鋭意検
討した結果、異物混入環境下ならびに高温環境下におい
て優れた転動疲労寿命を有する安価な耐熱浸炭転がり軸
受部品を得ることのできる組成元素の組合せおよびその
各含有量を見出した。
討した結果、異物混入環境下ならびに高温環境下におい
て優れた転動疲労寿命を有する安価な耐熱浸炭転がり軸
受部品を得ることのできる組成元素の組合せおよびその
各含有量を見出した。
【００１０】それゆえ本発明の耐熱浸炭転がり軸受部品
は、内輪、外輪および転動体を有する耐熱浸炭転がり軸
受の部品であって、素地中に質量％で、Ｃ（炭素）を
０．１％以上０．４％以下、Ｓｉ（シリコン）を０．３
％以上３．０％以下、Ｍｎ（マンガン）を０．２％以上
２．０％以下、Ｐ（リン）を０．０３％以下、Ｓ（硫
黄）を０．０３％以下、Ｃｒ（クロム）を０．３％以上
２．５％未満、Ｎｉ（ニッケル）を０．１％以上２．０
％未満、Ａｌ（アルミニウム）を０．０５０％以下、Ｔ
ｉ（チタン）を０．００３％以下、Ｏ（酸素）を０．０
０１５％以下、Ｎ（窒素）を０．０２５％以下で少なく
とも含み、残部がＦｅ（鉄）および不可避不純物からな
る鋼材よりなり、浸炭または浸炭窒化処理後に、焼入れ
処理が施され、その焼入れ処理後に、焼戻し温度２００
℃以上３５０℃以下で焼戻し処理された構成を有し、か
つ焼戻し処理後の表面硬さがＨＲＣ５７以上である。
は、内輪、外輪および転動体を有する耐熱浸炭転がり軸
受の部品であって、素地中に質量％で、Ｃ（炭素）を
０．１％以上０．４％以下、Ｓｉ（シリコン）を０．３
％以上３．０％以下、Ｍｎ（マンガン）を０．２％以上
２．０％以下、Ｐ（リン）を０．０３％以下、Ｓ（硫
黄）を０．０３％以下、Ｃｒ（クロム）を０．３％以上
２．５％未満、Ｎｉ（ニッケル）を０．１％以上２．０
％未満、Ａｌ（アルミニウム）を０．０５０％以下、Ｔ
ｉ（チタン）を０．００３％以下、Ｏ（酸素）を０．０
０１５％以下、Ｎ（窒素）を０．０２５％以下で少なく
とも含み、残部がＦｅ（鉄）および不可避不純物からな
る鋼材よりなり、浸炭または浸炭窒化処理後に、焼入れ
処理が施され、その焼入れ処理後に、焼戻し温度２００
℃以上３５０℃以下で焼戻し処理された構成を有し、か
つ焼戻し処理後の表面硬さがＨＲＣ５７以上である。
【００１１】本発明の耐熱浸炭転がり軸受部品では、上
記組成を有するため、高温で焼戻し処理を施しても、Ｈ
ＲＣ５７以上と高い表面硬度を得ることができ、高温・
異物環境下においても良好な転動疲労寿命および耐摩耗
性を得ることができる。また、高温で焼戻し処理を施す
ことで熱に対して不安定な残留オーステナイトを予め分
解させておくことにより、高温環境下での寸法安定性を
確保することができる。
記組成を有するため、高温で焼戻し処理を施しても、Ｈ
ＲＣ５７以上と高い表面硬度を得ることができ、高温・
異物環境下においても良好な転動疲労寿命および耐摩耗
性を得ることができる。また、高温で焼戻し処理を施す
ことで熱に対して不安定な残留オーステナイトを予め分
解させておくことにより、高温環境下での寸法安定性を
確保することができる。
【００１２】また、上記組成の鋼はＭ５０のような析出
硬化型軸受鋼より安価である。以上より、異物混入環境
下ならびに高温環境下において優れた転動疲労寿命、耐
摩耗性および寸法安定性を有し、かつ安価な耐熱浸炭転
がり軸受部品を得ることができる。
硬化型軸受鋼より安価である。以上より、異物混入環境
下ならびに高温環境下において優れた転動疲労寿命、耐
摩耗性および寸法安定性を有し、かつ安価な耐熱浸炭転
がり軸受部品を得ることができる。
【００１３】なお、焼戻し処理温度は２００℃以上３５
０℃以下である。高温環境で使用される転がり軸受は２
００℃以上になることがあるため、寸法安定性を確保す
るために２００℃以上で焼戻し処理が施されている。ま
た、焼戻し処理温度が３５０℃を超えると、表面硬度が
ＨＲＣ５７未満となり、転がり軸受としての寿命が急速
に低下する。
０℃以下である。高温環境で使用される転がり軸受は２
００℃以上になることがあるため、寸法安定性を確保す
るために２００℃以上で焼戻し処理が施されている。ま
た、焼戻し処理温度が３５０℃を超えると、表面硬度が
ＨＲＣ５７未満となり、転がり軸受としての寿命が急速
に低下する。
【００１４】浸炭処理に代えて浸炭窒化処理を施すこと
により、異物混入環境下ならびに高温環境下においてさ
らに優れた転動疲労寿命、耐摩耗性および寸法安定性を
得ることができる。
により、異物混入環境下ならびに高温環境下においてさ
らに優れた転動疲労寿命、耐摩耗性および寸法安定性を
得ることができる。
【００１５】以下、本発明の耐熱浸炭転がり軸受部品の
化学成分の限定理由について説明する。
化学成分の限定理由について説明する。
【００１６】（１） Ｃの含有量（０．１％以上０．４
％以下）について Ｃは浸炭または浸炭窒化処理後の芯部硬さに影響する。
転がり軸受として必要な強度を得る為に必要な芯部硬さ
を確保する上で、Ｃの含有量を０．１％以上にする必要
がある。但し、Ｃの含有量が０．４％を超えると、靭性
や熱間加工性ならびに被削性が低下するので、Ｃの含有
量の上限値を０．４％にする必要がある。
％以下）について Ｃは浸炭または浸炭窒化処理後の芯部硬さに影響する。
転がり軸受として必要な強度を得る為に必要な芯部硬さ
を確保する上で、Ｃの含有量を０．１％以上にする必要
がある。但し、Ｃの含有量が０．４％を超えると、靭性
や熱間加工性ならびに被削性が低下するので、Ｃの含有
量の上限値を０．４％にする必要がある。
【００１７】（２） Ｓｉの含有量（０．３％以上３．
０％以下）について Ｓｉは高温域での軟化を抑制し、転がり軸受の耐熱性を
改善する作用を有する。しかし、Ｓｉの含有量が０．３
％未満では、その効果が得られないので、Ｓｉの含有量
の下限値を０．３％にする必要がある。また、Ｓｉ含有
量の増加に伴って耐熱性は向上するが、３．０％を超え
て添加しても、その効果が飽和するとともに熱間加工性
や被削性の低下を招くので、Ｓｉの含有量の上限値を
３．０％にする必要がある。
０％以下）について Ｓｉは高温域での軟化を抑制し、転がり軸受の耐熱性を
改善する作用を有する。しかし、Ｓｉの含有量が０．３
％未満では、その効果が得られないので、Ｓｉの含有量
の下限値を０．３％にする必要がある。また、Ｓｉ含有
量の増加に伴って耐熱性は向上するが、３．０％を超え
て添加しても、その効果が飽和するとともに熱間加工性
や被削性の低下を招くので、Ｓｉの含有量の上限値を
３．０％にする必要がある。
【００１８】（３） Ｍｎの含有量（０．２％以上２．
０％以下）について Ｍｎは鋼を製造する際の脱酸に用いられる元素であると
ともに、焼入性を改善する元素であり、その効果を得る
ために０．２％以上添加する必要がある。しかし、２．
０％を超えて添加すると被削性が大幅に低下するので、
Ｍｎの含有量の上限値を２．０％にする必要がある。
０％以下）について Ｍｎは鋼を製造する際の脱酸に用いられる元素であると
ともに、焼入性を改善する元素であり、その効果を得る
ために０．２％以上添加する必要がある。しかし、２．
０％を超えて添加すると被削性が大幅に低下するので、
Ｍｎの含有量の上限値を２．０％にする必要がある。
【００１９】（４） Ｐの含有量（０．０３％以下）に
ついて Ｐは鋼のオーステナイト粒界に偏析し、靭性や転動疲労
寿命の低下を招くので、Ｐの含有量の上限値を０．０３
％にする必要がある。
ついて Ｐは鋼のオーステナイト粒界に偏析し、靭性や転動疲労
寿命の低下を招くので、Ｐの含有量の上限値を０．０３
％にする必要がある。
【００２０】（５） Ｓの含有量（０．０３％以下）に
ついて Ｓは鋼の熱間加工性を害し、鋼中で非金属介在物を形成
して靭性や転動疲労寿命を低下させるので、Ｓの含有量
の上限値を０．０３％にする必要がある。また、Ｓは前
記のような有害な面をもつ反面、切削加工性を向上させ
る効果も有しているので、少なくすることが望ましいも
のの、０．０３％以下の範囲内で添加することもある。
ついて Ｓは鋼の熱間加工性を害し、鋼中で非金属介在物を形成
して靭性や転動疲労寿命を低下させるので、Ｓの含有量
の上限値を０．０３％にする必要がある。また、Ｓは前
記のような有害な面をもつ反面、切削加工性を向上させ
る効果も有しているので、少なくすることが望ましいも
のの、０．０３％以下の範囲内で添加することもある。
【００２１】（６） Ｃｒの含有量（０．３％以上２．
５％未満）について Ｃｒは焼入性の改善や焼戻し軟化抵抗の向上、寿命改善
の効果を有する。これらの効果を得るためには０．３％
以上が必要である。しかし、２．５％以上添加しても大
型の炭化物が生成して転動疲労寿命が低下する。
５％未満）について Ｃｒは焼入性の改善や焼戻し軟化抵抗の向上、寿命改善
の効果を有する。これらの効果を得るためには０．３％
以上が必要である。しかし、２．５％以上添加しても大
型の炭化物が生成して転動疲労寿命が低下する。
【００２２】（７） Ａｌの含有量（０．０５０％以
下）について ０．０５０％を超えてＡｌが多量に含有されると、硬質
の酸化物系介在物を生成して顕著な転動疲労寿命の低下
が生じる。なお、Ａｌは前記のような問題点を有するも
のの、ＡｌＮを形成して結晶粒を微細化する効果もある
ので、鋼の製造コストの上昇を招かない０．００５％以
上含有されても良い。
下）について ０．０５０％を超えてＡｌが多量に含有されると、硬質
の酸化物系介在物を生成して顕著な転動疲労寿命の低下
が生じる。なお、Ａｌは前記のような問題点を有するも
のの、ＡｌＮを形成して結晶粒を微細化する効果もある
ので、鋼の製造コストの上昇を招かない０．００５％以
上含有されても良い。
【００２３】（８） Ｎの含有量（０．０２５％以下）
について ＮはＡｌと結合してＡｌＮを形成して結晶粒を微細化さ
せる効果を持っている。しかし、多量に含有させると却
って鋼の強度を劣化させるので、Ｎの含有量の上限値を
０．０２５％にする必要がある。
について ＮはＡｌと結合してＡｌＮを形成して結晶粒を微細化さ
せる効果を持っている。しかし、多量に含有させると却
って鋼の強度を劣化させるので、Ｎの含有量の上限値を
０．０２５％にする必要がある。
【００２４】（９） Ｔｉの含有量（０．００３％以
下）について Ｔｉは窒化物を形成して非金属介在物となり、転動疲労
破壊の起点となる可能性があるので、Ｔｉの含有量の上
限値を０．００３％にする必要がある。
下）について Ｔｉは窒化物を形成して非金属介在物となり、転動疲労
破壊の起点となる可能性があるので、Ｔｉの含有量の上
限値を０．００３％にする必要がある。
【００２５】（１０） Ｏの含有量（０．００１５％以
下）について Ｏは鋼中に酸化物を形成し、非金属介在物として転動疲
労破壊の起点となる可能性があり転動疲労寿命の低下を
招くので、Ｏの含有量の上限値を０．００１５％にする
必要がある。
下）について Ｏは鋼中に酸化物を形成し、非金属介在物として転動疲
労破壊の起点となる可能性があり転動疲労寿命の低下を
招くので、Ｏの含有量の上限値を０．００１５％にする
必要がある。
【００２６】（１１） Ｎｉの含有量（０．１％以上
２．０％未満）について Ｎｉは高温環境で使用された場合に転動疲労過程におけ
る組織の変化を抑制し、また高温域での硬度の低下も抑
制して転動疲労寿命を向上する効果を有している。加え
て、Ｎｉは靭性を向上させて異物が混入する環境での寿
命を改善するとともに耐食性を改善する効果も有してい
る。これらの効果を得るためには、Ｎｉを０．１％以上
添加する必要がある。しかし、２．０％以上含有させる
と、浸炭焼き入れ時に多量の残留オーステナイトが生成
して所定の硬度が得られなくなるとともに、鋼材のコス
トが上昇する。
２．０％未満）について Ｎｉは高温環境で使用された場合に転動疲労過程におけ
る組織の変化を抑制し、また高温域での硬度の低下も抑
制して転動疲労寿命を向上する効果を有している。加え
て、Ｎｉは靭性を向上させて異物が混入する環境での寿
命を改善するとともに耐食性を改善する効果も有してい
る。これらの効果を得るためには、Ｎｉを０．１％以上
添加する必要がある。しかし、２．０％以上含有させる
と、浸炭焼き入れ時に多量の残留オーステナイトが生成
して所定の硬度が得られなくなるとともに、鋼材のコス
トが上昇する。
【００２７】次に、本発明の耐熱浸炭転がり軸受部品の
焼戻し硬さおよび炭化物について言及する。
焼戻し硬さおよび炭化物について言及する。
【００２８】（１２） 焼戻し硬さ 高温域で使用される軸受は使用環境下での寸法を安定さ
せるために、環境温度以上の温度で焼戻し処理を施され
ることが一般的である。本願発明者らは、焼戻し硬さと
温度環境２００℃における転動疲労寿命に関する詳細な
調査を行なった結果、焼戻し硬さと転動疲労寿命とに相
関が認められ、焼戻し硬さが高いほど転動疲労寿命が長
寿命を示す傾向にあることを確認した。特に、焼戻し硬
さが同一の場合には、焼戻し処理が高い温度で実施され
た軸受ほど長寿命であり、高温で焼戻しを施しても焼戻
し硬さが高い軸受ほど長寿命であることが見出された。
さらには、焼戻し処理後の表面硬さがＨＲＣ５７未満に
なると、急激に寿命が低下する傾向にあり、また寿命ば
らつきが大きくなることが判明した。高温での寿命を改
善し、ばらつきを低減するためには、ＨＲＣ５７以上の
表面硬さを維持することが必要であり、かつこの際の焼
戻し温度は高いほど好ましい。
せるために、環境温度以上の温度で焼戻し処理を施され
ることが一般的である。本願発明者らは、焼戻し硬さと
温度環境２００℃における転動疲労寿命に関する詳細な
調査を行なった結果、焼戻し硬さと転動疲労寿命とに相
関が認められ、焼戻し硬さが高いほど転動疲労寿命が長
寿命を示す傾向にあることを確認した。特に、焼戻し硬
さが同一の場合には、焼戻し処理が高い温度で実施され
た軸受ほど長寿命であり、高温で焼戻しを施しても焼戻
し硬さが高い軸受ほど長寿命であることが見出された。
さらには、焼戻し処理後の表面硬さがＨＲＣ５７未満に
なると、急激に寿命が低下する傾向にあり、また寿命ば
らつきが大きくなることが判明した。高温での寿命を改
善し、ばらつきを低減するためには、ＨＲＣ５７以上の
表面硬さを維持することが必要であり、かつこの際の焼
戻し温度は高いほど好ましい。
【００２９】上記の耐熱浸炭転がり軸受部品において好
ましくは、鋼材は、質量％で、０．０５％以上２．５％
以下のＭｏ（モリブデン）および０．０５％以上１．０
％以下のＶ（バナジウム）の少なくとも一種をさらに含
んでいる。
ましくは、鋼材は、質量％で、０．０５％以上２．５％
以下のＭｏ（モリブデン）および０．０５％以上１．０
％以下のＶ（バナジウム）の少なくとも一種をさらに含
んでいる。
【００３０】これにより、さらに異物混入環境下および
高温環境下における転動疲労寿命を向上させることがで
き、かつ焼戻し処理後の硬度を向上させることができ
る。
高温環境下における転動疲労寿命を向上させることがで
き、かつ焼戻し処理後の硬度を向上させることができ
る。
【００３１】以下、上記化学成分の限定理由について説
明する。 （１３） Ｍｏの含有量（０．０５％以上２．５％以
下）について Ｍｏは鋼の焼入れ性を改善するとともに、炭化物中に固
溶することによって焼戻し処理時の軟化を防止する効果
がある。特に、Ｍｏは高温域における転動疲労寿命を改
善する作用が見出されたため添加されている。しかし、
２．５％を超えて多量にＭｏを含有させると鋼材コスト
が上昇するとともに、切削加工を容易にするための軟化
処理時に硬さが低下せず被削性が大幅に劣化してしまう
ため、Ｍｏ含有量の上限を２．５％にすることが好まし
い。またＭｏの含有量が０．０５％未満では炭化物形成
に効果がないため、Ｍｏ含有量の下限を０．０５％にす
ることが好ましい。
明する。 （１３） Ｍｏの含有量（０．０５％以上２．５％以
下）について Ｍｏは鋼の焼入れ性を改善するとともに、炭化物中に固
溶することによって焼戻し処理時の軟化を防止する効果
がある。特に、Ｍｏは高温域における転動疲労寿命を改
善する作用が見出されたため添加されている。しかし、
２．５％を超えて多量にＭｏを含有させると鋼材コスト
が上昇するとともに、切削加工を容易にするための軟化
処理時に硬さが低下せず被削性が大幅に劣化してしまう
ため、Ｍｏ含有量の上限を２．５％にすることが好まし
い。またＭｏの含有量が０．０５％未満では炭化物形成
に効果がないため、Ｍｏ含有量の下限を０．０５％にす
ることが好ましい。
【００３２】（１４） Ｖの含有量（０．０５％以上
１．０％以下）について Ｖは炭素と結合して微細な炭化物を析出し、結晶粒の微
細化を促進し強度・靱性を改善する効果を有するととも
に、Ｖの含有によって鋼材の耐熱性を改善し、高温焼戻
し後の軟化を抑制し、転動疲労寿命を改善し、寿命のば
らつきを減少させる作用を示す。この効果が得られるＶ
の含有量が０．０５％以上であるため、Ｖ含有量の下限
を０．０５％にすることが好ましい。しかし、１．０％
を超えて多量にＶを含有すると、被削性、熱間加工性が
低下するため、Ｖ含有量の上限を１．０％にすることが
好ましい。
１．０％以下）について Ｖは炭素と結合して微細な炭化物を析出し、結晶粒の微
細化を促進し強度・靱性を改善する効果を有するととも
に、Ｖの含有によって鋼材の耐熱性を改善し、高温焼戻
し後の軟化を抑制し、転動疲労寿命を改善し、寿命のば
らつきを減少させる作用を示す。この効果が得られるＶ
の含有量が０．０５％以上であるため、Ｖ含有量の下限
を０．０５％にすることが好ましい。しかし、１．０％
を超えて多量にＶを含有すると、被削性、熱間加工性が
低下するため、Ｖ含有量の上限を１．０％にすることが
好ましい。
【００３３】上記の耐熱浸炭転がり軸受部品において好
ましくは、鋼材におけるＭｎとＮｉとの合計含有量が、
質量％で、１．５％以上である。
ましくは、鋼材におけるＭｎとＮｉとの合計含有量が、
質量％で、１．５％以上である。
【００３４】これにより、浸炭あるいは浸炭窒化処理に
加えて中間焼鈍後に２次焼入れを施すことにより転動疲
労寿命が著しく向上する。
加えて中間焼鈍後に２次焼入れを施すことにより転動疲
労寿命が著しく向上する。
【００３５】本発明の耐熱浸炭転がり軸受部品の製造方
法では、内輪、外輪および転動体を有する耐熱浸炭転が
り軸受の部品の製造方法であって、以下の工程を備えて
いる。
法では、内輪、外輪および転動体を有する耐熱浸炭転が
り軸受の部品の製造方法であって、以下の工程を備えて
いる。
【００３６】まず合金元素として質量％で、Ｃを０．１
％以上０．４％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以
下、Ｍｎを０．２％以上２．０％以下、Ｐを０．０３％
以下、Ｓを０．０３％以下、Ｃｒを０．３％以上２．５
％未満、Ｎｉを０．１％以上２．０％未満、Ａｌを０．
０５０％以下、Ｔｉを０．００３％以下、Ｏを０．００
１５％以下、Ｎを０．０２５％以下で少なくとも含み、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼材が準備され
る。そして、その鋼材に浸炭あるいは浸炭窒化処理を施
した後、焼入れ処理が施される。そして焼入れ処理後
に、鋼材に２００℃以上３５０℃以下の温度で焼戻し処
理が施される。
％以上０．４％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以
下、Ｍｎを０．２％以上２．０％以下、Ｐを０．０３％
以下、Ｓを０．０３％以下、Ｃｒを０．３％以上２．５
％未満、Ｎｉを０．１％以上２．０％未満、Ａｌを０．
０５０％以下、Ｔｉを０．００３％以下、Ｏを０．００
１５％以下、Ｎを０．０２５％以下で少なくとも含み、
残部がＦｅおよび不可避不純物からなる鋼材が準備され
る。そして、その鋼材に浸炭あるいは浸炭窒化処理を施
した後、焼入れ処理が施される。そして焼入れ処理後
に、鋼材に２００℃以上３５０℃以下の温度で焼戻し処
理が施される。
【００３７】本発明の耐熱浸炭転がり軸受部品の製造方
法では、上記組成を有する鋼材が準備されるため、高温
で焼戻し処理を施しても、ＨＲＣ５７以上と高い表面硬
度を得ることができ、高温・異物環境下においても良好
な転動疲労寿命および耐摩耗性を得ることができる。ま
た、高温で焼戻し処理を施すことで残留オーステナイト
量を少なくできるため、高温環境下での寸法安定性を確
保することができる。
法では、上記組成を有する鋼材が準備されるため、高温
で焼戻し処理を施しても、ＨＲＣ５７以上と高い表面硬
度を得ることができ、高温・異物環境下においても良好
な転動疲労寿命および耐摩耗性を得ることができる。ま
た、高温で焼戻し処理を施すことで残留オーステナイト
量を少なくできるため、高温環境下での寸法安定性を確
保することができる。
【００３８】また、上記組成の鋼はＭ５０のような析出
硬化型軸受鋼より安価である。以上より、異物混入環境
下ならびに高温環境下において優れた転動疲労寿命、耐
摩耗性および寸法安定性を有し、かつ安価な耐熱浸炭転
がり軸受部品を製造することができる。
硬化型軸受鋼より安価である。以上より、異物混入環境
下ならびに高温環境下において優れた転動疲労寿命、耐
摩耗性および寸法安定性を有し、かつ安価な耐熱浸炭転
がり軸受部品を製造することができる。
【００３９】上記の耐熱浸炭転がり軸受部品の製造方法
において好ましくは、焼入れ処理された鋼材に２次焼入
れ処理を施した後に、焼戻し処理が施される。
において好ましくは、焼入れ処理された鋼材に２次焼入
れ処理を施した後に、焼戻し処理が施される。
【００４０】これにより、十分な表面硬度を得ることが
できる。上記の耐熱浸炭転がり軸受部品の製造方法にお
いて好ましくは、焼入れ処理された鋼材に中間焼鈍を施
した後に、２次焼入れ処理が施される。
できる。上記の耐熱浸炭転がり軸受部品の製造方法にお
いて好ましくは、焼入れ処理された鋼材に中間焼鈍を施
した後に、２次焼入れ処理が施される。
【００４１】これにより、十分な表面硬度を得ることが
できる。
できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。
て図に基づいて説明する。
【００４３】図１は、本発明の一実施の形態における耐
熱浸炭転がり軸受の構成を示す概略断面図である。図１
を参照して、耐熱浸炭転がり軸受１０は、外輪１と、内
輪２と、転動体３とを主に有している。転動体３は、外
輪１と内輪２との間で、保持器により転動可能に支持さ
れている。
熱浸炭転がり軸受の構成を示す概略断面図である。図１
を参照して、耐熱浸炭転がり軸受１０は、外輪１と、内
輪２と、転動体３とを主に有している。転動体３は、外
輪１と内輪２との間で、保持器により転動可能に支持さ
れている。
【００４４】これらの外輪１、内輪２および転動体３の
少なくともいずれかが、素地中に合金元素として質量％
で、Ｃを０．１％以上０．４％以下、Ｓｉを０．３％以
上３．０％以下、Ｍｎを０．２％以上２．０％以下、Ｐ
を０．０３％以下、Ｓを０．０３％以下、Ｃｒを０．３
％以上２．５％未満、Ｎｉを０．１％以上２．０％未
満、Ａｌを０．０５０％以下、Ｔｉを０．００３％以
下、Ｏを０．００１５％以下、Ｎを０．０２５％以下で
少なくとも含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
る鋼材よりなっている。また、この鋼材は浸炭または浸
炭窒化処理が施されているため、表面に浸炭層または浸
炭窒化層を有している。浸炭層中では素地中よりも炭素
濃度が高くなっており、浸炭窒化層中では素地中よりも
炭素濃度および窒素濃度が高くなっている。また、この
鋼材は、浸炭または浸炭窒化処理後に、焼入れ処理を施
し、焼入れ処理後に、焼戻し温度２００℃以上３５０℃
以下で焼戻し処理された構成を有している。この鋼材の
表面硬さはＨＲＣ５７以上であり、表層部の残留オース
テナイト量は、３５体積％以下である。
少なくともいずれかが、素地中に合金元素として質量％
で、Ｃを０．１％以上０．４％以下、Ｓｉを０．３％以
上３．０％以下、Ｍｎを０．２％以上２．０％以下、Ｐ
を０．０３％以下、Ｓを０．０３％以下、Ｃｒを０．３
％以上２．５％未満、Ｎｉを０．１％以上２．０％未
満、Ａｌを０．０５０％以下、Ｔｉを０．００３％以
下、Ｏを０．００１５％以下、Ｎを０．０２５％以下で
少なくとも含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
る鋼材よりなっている。また、この鋼材は浸炭または浸
炭窒化処理が施されているため、表面に浸炭層または浸
炭窒化層を有している。浸炭層中では素地中よりも炭素
濃度が高くなっており、浸炭窒化層中では素地中よりも
炭素濃度および窒素濃度が高くなっている。また、この
鋼材は、浸炭または浸炭窒化処理後に、焼入れ処理を施
し、焼入れ処理後に、焼戻し温度２００℃以上３５０℃
以下で焼戻し処理された構成を有している。この鋼材の
表面硬さはＨＲＣ５７以上であり、表層部の残留オース
テナイト量は、３５体積％以下である。
【００４５】上記鋼材は、質量％で、０．０５％以上
２．５％以下のＭｏ（モリブデン）および０．０５％以
上１．０％以下のＶ（バナジウム）の少なくとも一種を
さらに含んでいることが好ましい。
２．５％以下のＭｏ（モリブデン）および０．０５％以
上１．０％以下のＶ（バナジウム）の少なくとも一種を
さらに含んでいることが好ましい。
【００４６】次に本実施の形態における耐熱浸炭転がり
軸受部品の製造方法について説明する。
軸受部品の製造方法について説明する。
【００４７】図２は、本発明の一実施の形態における耐
熱浸炭転がり軸受部品の製造方法を示すフロー図であ
る。図２を参照して、外輪１、内輪２および転動体３の
少なくともいずれかとなる鋼材が、上記組成となるよう
に準備される（ステップＳ１）。この鋼材に浸炭処理ま
たは浸炭窒化処理が施される（ステップＳ２ａ、Ｓ２
ｂ）。この後、鋼材に焼入れ（ステップＳ３）、および
焼戻し（ステップＳ４）が施されて、外輪１、内輪２お
よび転動体３の少なくともいずれかが製造される。
熱浸炭転がり軸受部品の製造方法を示すフロー図であ
る。図２を参照して、外輪１、内輪２および転動体３の
少なくともいずれかとなる鋼材が、上記組成となるよう
に準備される（ステップＳ１）。この鋼材に浸炭処理ま
たは浸炭窒化処理が施される（ステップＳ２ａ、Ｓ２
ｂ）。この後、鋼材に焼入れ（ステップＳ３）、および
焼戻し（ステップＳ４）が施されて、外輪１、内輪２お
よび転動体３の少なくともいずれかが製造される。
【００４８】浸炭あるいは浸炭窒化処理後に十分な表面
硬さが得られないものについては、焼入れ処理（ステッ
プＳ３）後に、図３に示すように中間焼鈍（ステップＳ
５）が施された後、２次焼入れ（ステップＳ６）が施さ
れても良い。
硬さが得られないものについては、焼入れ処理（ステッ
プＳ３）後に、図３に示すように中間焼鈍（ステップＳ
５）が施された後、２次焼入れ（ステップＳ６）が施さ
れても良い。
【００４９】ただし、鋼材の種類によっては中間焼鈍
（ステップＳ５）の省略が可能であり、この場合には２
次焼入れ（ステップＳ６）のみが施されても良い。
（ステップＳ５）の省略が可能であり、この場合には２
次焼入れ（ステップＳ６）のみが施されても良い。
【００５０】また、ＭｎとＮｉとの合計含有量が質量％
で１．５％以上の鋼材では、焼入れ処理（ステップＳ
３）後に、中間焼鈍（ステップＳ５）および２次焼入れ
（ステップＳ６）を施すことにより、一層転動疲労寿命
が向上する。
で１．５％以上の鋼材では、焼入れ処理（ステップＳ
３）後に、中間焼鈍（ステップＳ５）および２次焼入れ
（ステップＳ６）を施すことにより、一層転動疲労寿命
が向上する。
【００５１】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００５２】表１に記載した化学組成を有する各鋼材
を、真空誘導炉によって溶解し、重量１５０ｋｇの鋼塊
に鋳造した後、１２００℃の温度で3時間加熱保持して
熱間鍛造を実施し、直径５０ｍｍの丸棒を製造した．丸
棒素材に焼ならし処理として８５０℃で1時間保持した
後に空冷する処理を施し、さらに、切削加工を容易にす
るための軟化処理として、７８０℃で６時間保持し６５
０℃までを１０℃／時間の冷却速度で冷却し、常温まで
を大気放冷する軟化処理を施し、各種調査の素材とし
た．
を、真空誘導炉によって溶解し、重量１５０ｋｇの鋼塊
に鋳造した後、１２００℃の温度で3時間加熱保持して
熱間鍛造を実施し、直径５０ｍｍの丸棒を製造した．丸
棒素材に焼ならし処理として８５０℃で1時間保持した
後に空冷する処理を施し、さらに、切削加工を容易にす
るための軟化処理として、７８０℃で６時間保持し６５
０℃までを１０℃／時間の冷却速度で冷却し、常温まで
を大気放冷する軟化処理を施し、各種調査の素材とし
た．
【００５３】
【表１】
【００５４】軸受部品としての性能を確認するために、
スラスト型の転動疲労寿命試験機によって疲労試験を行
い、各材料の寿命評価を実施した。
スラスト型の転動疲労寿命試験機によって疲労試験を行
い、各材料の寿命評価を実施した。
【００５５】寿命評価に用いた試験片には、直径５０ｍ
ｍの丸棒素材から機械加工によって外径４７ｍｍ、内径
２９ｍｍ、および厚さ７ｍｍのリング状のスラスト型転
動疲労寿命試験片を粗加工したものを用いた．粗加工を
完了した試験片の熱処理として、浸炭焼入れ焼戻し処理
については、ガス雰囲気炉を用い、ＲＸガス雰囲気中で
炭素ポテンシャル１．０％〜１．２％として、９５０℃
で３００分保持した後、温度を９００℃に下げて油中に
焼入れた。その後、１２０分の焼戻し処理を行った。焼
戻し温度は表２、３に示す。
ｍの丸棒素材から機械加工によって外径４７ｍｍ、内径
２９ｍｍ、および厚さ７ｍｍのリング状のスラスト型転
動疲労寿命試験片を粗加工したものを用いた．粗加工を
完了した試験片の熱処理として、浸炭焼入れ焼戻し処理
については、ガス雰囲気炉を用い、ＲＸガス雰囲気中で
炭素ポテンシャル１．０％〜１．２％として、９５０℃
で３００分保持した後、温度を９００℃に下げて油中に
焼入れた。その後、１２０分の焼戻し処理を行った。焼
戻し温度は表２、３に示す。
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】浸炭窒化処理は上記の浸炭処理を施した
後、ガス雰囲気炉を用い、ＲＸガス雰囲気中で炭素ポテ
ンシャル１．０％〜１．２％、ＮＨ3の添加量を５％〜
１０％として、８５０℃で１２０分保持した後、油中に
焼入れた。この後に、１２０分の焼戻し処理を行った。
焼戻し温度は表２、３に示す。
後、ガス雰囲気炉を用い、ＲＸガス雰囲気中で炭素ポテ
ンシャル１．０％〜１．２％、ＮＨ3の添加量を５％〜
１０％として、８５０℃で１２０分保持した後、油中に
焼入れた。この後に、１２０分の焼戻し処理を行った。
焼戻し温度は表２、３に示す。
【００５９】浸炭あるいは浸炭窒化処理後に焼入れ焼戻
し処理を施し十分な表面硬さが得られないものについて
は、焼入れ処理後に中間焼鈍として６５０℃で６０分保
持した後に炉内で除冷した。この後、２次焼入れとして
ソルト炉で８５０℃で３０分保持した後、油中に焼入れ
た。ただし、一部については中間焼鈍の省略が可能であ
り、同条件で２次焼入れのみを実施した。その後、１２
０分の焼戻し処理を行った。焼戻し温度は表２、３に示
す。
し処理を施し十分な表面硬さが得られないものについて
は、焼入れ処理後に中間焼鈍として６５０℃で６０分保
持した後に炉内で除冷した。この後、２次焼入れとして
ソルト炉で８５０℃で３０分保持した後、油中に焼入れ
た。ただし、一部については中間焼鈍の省略が可能であ
り、同条件で２次焼入れのみを実施した。その後、１２
０分の焼戻し処理を行った。焼戻し温度は表２、３に示
す。
【００６０】熱処理完了の後に、試験片の両面を研磨加
工し鏡面状態に仕上げた。なお、研磨加工時の加工代を
両面とも０．１ｍｍとした。
工し鏡面状態に仕上げた。なお、研磨加工時の加工代を
両面とも０．１ｍｍとした。
【００６１】表面硬さは、ロックウェル硬さ計を使用
し、試験片の表面硬さ測定を行い、７点の平均値を表面
硬さとして求めた。
し、試験片の表面硬さ測定を行い、７点の平均値を表面
硬さとして求めた。
【００６２】転動疲労寿命試験は、スラスト型転動疲労
寿命試験機によって実施した。試験の諸条件を表４に示
す。試験は、常温環境下および２００℃環境で実施し、
さらに、異物の混入環境を再現した環境で試験を行っ
た。
寿命試験機によって実施した。試験の諸条件を表４に示
す。試験は、常温環境下および２００℃環境で実施し、
さらに、異物の混入環境を再現した環境で試験を行っ
た。
【００６３】
【表４】
【００６４】疲労試験は、同一条件で１５回の繰り返し
試験を行い、ワイブル確率における累積損傷確率が１０
％となる寿命を各材料の寿命として判定した。なお、比
較例Ｎｏ．１２は汎用のＳＣｒ４２０であり、この寿命
を１．０とした場合の比率で各材料の寿命値を記述し
た。
試験を行い、ワイブル確率における累積損傷確率が１０
％となる寿命を各材料の寿命として判定した。なお、比
較例Ｎｏ．１２は汎用のＳＣｒ４２０であり、この寿命
を１．０とした場合の比率で各材料の寿命値を記述し
た。
【００６５】上記の焼戻し後の表面硬さ、常温および２
００℃での転動寿命、異物混入条件下での転動疲労寿命
の結果を本発明例については表２に、比較例については
表３に示す。
００℃での転動寿命、異物混入条件下での転動疲労寿命
の結果を本発明例については表２に、比較例については
表３に示す。
【００６６】上記表２および表３の結果より、本発明の
組成範囲を有する本発明例では、２００℃以上３５０℃
以下の焼戻し処理を施しても、表面硬さがＨＲＣ５７以
上となることが判明した。本発明例では単なる浸炭処理
を施した場合でも、比較例に比べて常温および２００℃
での転動疲労寿命および異物条件下における転動疲労寿
命が高くなることが判明した。また、浸炭処理に代えて
浸炭窒化処理を施した場合でも、優れた転動疲労寿命が
得られることが判明した。
組成範囲を有する本発明例では、２００℃以上３５０℃
以下の焼戻し処理を施しても、表面硬さがＨＲＣ５７以
上となることが判明した。本発明例では単なる浸炭処理
を施した場合でも、比較例に比べて常温および２００℃
での転動疲労寿命および異物条件下における転動疲労寿
命が高くなることが判明した。また、浸炭処理に代えて
浸炭窒化処理を施した場合でも、優れた転動疲労寿命が
得られることが判明した。
【００６７】さらに、浸炭あるいは浸炭窒化処理に加え
て中間焼鈍後に２次焼入れを施すことにより、より一層
転動疲労寿命が向上することが判明した。また、中間焼
鈍を省略し、浸炭あるいは浸炭窒化処理後に２次焼入れ
を施した場合でも転動疲労寿命が向上することが判明し
た。
て中間焼鈍後に２次焼入れを施すことにより、より一層
転動疲労寿命が向上することが判明した。また、中間焼
鈍を省略し、浸炭あるいは浸炭窒化処理後に２次焼入れ
を施した場合でも転動疲労寿命が向上することが判明し
た。
【００６８】さらに、Ｍｎ＋Ｎｉ量（合計含有量）が
１．５％以上の鋼材において浸炭あるいは浸炭窒化処理
に加えて、中間焼鈍後に２次焼入れを施すことにより転
動疲労寿命の向上が著しいことが判明した。
１．５％以上の鋼材において浸炭あるいは浸炭窒化処理
に加えて、中間焼鈍後に２次焼入れを施すことにより転
動疲労寿命の向上が著しいことが判明した。
【００６９】また、焼戻し温度が２００℃未満では常温
での転動疲労寿命は比較的良好だが、２００℃での転動
疲労寿命が低下し、逆に３５０℃を超える焼戻し処理で
は表面硬さが低下し、転動疲労寿命が低下することが判
明した。
での転動疲労寿命は比較的良好だが、２００℃での転動
疲労寿命が低下し、逆に３５０℃を超える焼戻し処理で
は表面硬さが低下し、転動疲労寿命が低下することが判
明した。
【００７０】今回開示された実施の形態および実施例は
全ての点で例示であって制限的なものではないと考えら
れるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく
て特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均
等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれること
を意図される。
全ての点で例示であって制限的なものではないと考えら
れるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく
て特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均
等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれること
を意図される。
【００７１】
【発明の効果】以上に説明したように本願発明者らが最
適な組成元素およびその含有量を見出したことにより、
浸炭焼入れ焼戻し処理をすることで、浸炭窒化処理を施
さなくとも異物混入条件下で優れた転動疲労寿命が得ら
れるとともに、高温（たとえば２５０℃）で焼戻し処理
を施しても高い硬度を得られる安価な耐熱浸炭転がり軸
受部品を得ることができた。
適な組成元素およびその含有量を見出したことにより、
浸炭焼入れ焼戻し処理をすることで、浸炭窒化処理を施
さなくとも異物混入条件下で優れた転動疲労寿命が得ら
れるとともに、高温（たとえば２５０℃）で焼戻し処理
を施しても高い硬度を得られる安価な耐熱浸炭転がり軸
受部品を得ることができた。
【図１】 本発明の一実施の形態における耐熱浸炭転が
り軸受の構成を示す概略断面図である。
り軸受の構成を示す概略断面図である。
【図２】 本発明の一実施の形態における耐熱浸炭転が
り軸受部品の製造方法を示すフロー図である。
り軸受部品の製造方法を示すフロー図である。
【図３】 図２の焼入れ工程の後に中間焼鈍および２次
焼入れの工程を加えることを示す図である。
焼入れの工程を加えることを示す図である。
１ 外輪、２ 内輪、３ 転動体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｃ 33/62 Ｆ１６Ｃ 33/62 (72)発明者 前田 喜久男 三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌ ティエヌ株式会社内 (72)発明者 木南 俊哉 愛知県名古屋市守山区孝東１−620−206 (72)発明者 中村 貞行 三重県三重郡朝日町大字柿3094 Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA32 AA42 AA54 AA62 BA10 BA70 DA02 DA03 EA02 FA31 GA11 GA21 4K042 AA22 BA03 BA04 CA06 CA08 CA10 CA12 CA13 DA01 DA02 DA03 DA06 DC02
Claims (7)
- 【請求項１】 内輪、外輪および転動体を有する耐熱浸
炭転がり軸受の部品であって、 素地中に合金元素として質量％で、Ｃを０．１％以上
０．４％以下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以下、Ｍｎ
を０．２％以上２．０％以下、Ｐを０．０３％以下、Ｓ
を０．０３％以下、Ｃｒを０．３％以上２．５％未満、
Ｎｉを０．１％以上２．０％未満、Ａｌを０．０５０％
以下、Ｔｉを０．００３％以下、Ｏを０．００１５％以
下、Ｎを０．０２５％以下で少なくとも含み、残部がＦ
ｅおよび不可避不純物からなる鋼材よりなり、浸炭また
は浸炭窒化処理後に、焼入れ処理を施し、焼入れ処理後
に、焼戻し温度２００℃以上３５０℃以下で焼戻し処理
された構成を有し、かつ前記焼戻し処理後の表面硬さが
ＨＲＣ５７以上であることを特徴とする、耐熱浸炭転が
り軸受部品。 - 【請求項２】 前記鋼材は、質量％で、０．０５％以上
２．５％以下のＭｏおよび０．０５％以上１．０％以下
のＶの少なくとも一種をさらに含んでいることを特徴と
する、請求項１に記載の耐熱浸炭転がり軸受部品。 - 【請求項３】 前記鋼材におけるＭｎとＮｉとの合計含
有量が、質量％で、１．５％以上である、請求項１また
は２に記載の耐熱浸炭転がり軸受部品。 - 【請求項４】 内輪、外輪および転動体を有する耐熱浸
炭転がり軸受の部品の製造方法であって、 合金元素として質量％で、Ｃを０．１％以上０．４％以
下、Ｓｉを０．３％以上３．０％以下、Ｍｎを０．２％
以上２．０％以下、Ｐを０．０３％以下、Ｓを０．０３
％以下、Ｃｒを０．３％以上２．５％未満、Ｎｉを０．
１％以上２．０％未満、Ａｌを０．０５０％以下、Ｔｉ
を０．００３％以下、Ｏを０．００１５％以下、Ｎを
０．０２５％以下で少なくとも含み、残部がＦｅおよび
不可避不純物からなる鋼材を準備する工程と、 前記鋼材に浸炭あるいは浸炭窒化処理を施した後、焼入
れ処理を施す工程と、 前記焼入れ処理後に、前記鋼材に２００℃以上３５０℃
以下の温度で焼戻し処理を施す工程とを備えた、耐熱浸
炭転がり軸受部品の製造方法。 - 【請求項５】 前記焼入れ処理された前記鋼材に２次焼
入れ処理を施した後に、前記焼戻し処理が施される、請
求項４に記載の耐熱浸炭転がり軸受部品の製造方法。 - 【請求項６】 前記焼入れ処理された前記鋼材に中間焼
鈍を施した後に、前記２次焼入れ処理が施される、請求
項５に記載の耐熱浸炭転がり軸受部品の製造方法。 - 【請求項７】 前記鋼材を準備する工程においては、Ｍ
ｎとＮｉとの合計含有量が質量％で１．５％以上となる
ように前記鋼材が準備される、請求項６に記載の耐熱浸
炭転がり軸受部品の製造方法。
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