JP2003148490A - Method for manufacturing thrust type ball bearing race - Google Patents

Method for manufacturing thrust type ball bearing race

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a thrust type ball bearing race having sufficient reliability and further improved anti-rolling fatigue life to severer usage environments caused by light weight and low fuel consumption performance of an automobile. SOLUTION: In manufacturing the thrust type ball bearing race provided with ball bearing grooves, a bearing race main body is molded by forging, setting steel material to have lengthwise metal flow in a perpendicular direction to a thrust load direction. After conducting finishing then, carburization or carbonitriding is conducted. Anti-rolling fatigue life of the thrust type ball bearing race is thus further improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スラスト型ボール
ベアリングレースの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thrust type ball bearing race.

【0002】軸受用鋼の転動疲労強度の向上に関して
は、古くから多くの開発がなされている。その例とし
て、軸受用鋼中に混在する非金属介在物を極力低減する
方法や、表面に圧縮残留応力を付与しさらには残留オー
ステナイト量を制御する方法等がある。
[0002] A lot of developments have been made for a long time with respect to the improvement of rolling fatigue strength of bearing steels. Examples thereof include a method of reducing non-metallic inclusions mixed in the bearing steel as much as possible, a method of giving a compressive residual stress to the surface, and further controlling a residual austenite amount.

【0003】また、軸受用鋼の転動疲労寿命の向上に関
しては、鋼中の酸素含有量を低減して清浄鋼とすること
が主要な技術のひとつとなっている(例えば、特開平7
−109541号では、Mn含有量を0.20%以下に
規制した軸受用鋼を母材として使用し、電子ビーム溶解
法によって溶解し且つ溶解金属中から直径が15μm以
上の非金属介在物が浮上分離する時間を確保して、鋼中
の非金属介在物の直径を15μm以下とする超清浄軸受
用鋼の製造方法が開示されている。)。
Further, in order to improve the rolling fatigue life of bearing steel, one of the main techniques is to reduce the oxygen content in the steel to make it a clean steel (for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 7 (1999) -83945).
No. 109541 uses a steel for bearings whose Mn content is restricted to 0.20% or less as a base material, is melted by an electron beam melting method, and non-metallic inclusions having a diameter of 15 μm or more float from the molten metal. A method for manufacturing ultra-clean bearing steel is disclosed in which the diameter of the non-metallic inclusions in the steel is 15 μm or less while ensuring the time for separation. ).

【0004】このような超清浄鋼とする技術では、鋼中
の酸素含有量を低減することで疲労破壊の起点となる酸
化物系非金属介在物を少なくするようにしており、具体
的には、鋼を溶解して真空脱ガスを行う方法、さらに、
取鍋精錬,連続鋳造および多重溶解技術の導入などで、
鋼中の酸素含有量は大幅に低減できるようになった。
[0004] In the technique for producing such ultra-clean steel, the oxygen content in the steel is reduced to reduce the oxide non-metallic inclusions which are the starting points of fatigue fracture. , A method of melting steel and performing vacuum degassing,
With the introduction of ladle refining, continuous casting and multiple melting technology,
Oxygen content in steel can be significantly reduced.

【0005】さらにまた、酸化物系非金属介在物の総量
と大きさを制御し、大形介在物を除去し、組成と形態を
制御して超微細化しかつ均一に分布させることで、転動
疲労寿命が大幅に長寿命化してきている(例えば、NS
K Technical Journal No.65
2 1992)。
Furthermore, by controlling the total amount and size of oxide-based non-metallic inclusions, removing large inclusions, and controlling the composition and morphology to make them ultrafine and evenly distributed, rolling Fatigue life has been significantly extended (for example, NS
K Technical Journal No. 65
2 1992).

【0006】転動疲労寿命のさらなる向上対策として、
表面の圧縮残留応力や、残留オーステナイトを積極的に
利用するために、軸受用鋼としてJISに制定されてい
る従来のSUJ鋼から、浸炭ないしは浸炭窒化用鋼とし
てJISに制定されている肌焼用鋼へと、鋼種を変更す
ることも一部行われており、クリーンな潤滑環境から摩
耗粉等の異物が混入するダーティな潤滑環境に至るまで
幅広い環境に対応した対策が図られていて、前述の清浄
鋼化との組合わせで転動疲労寿命のより一層の向上が図
られている。
As a measure for further improving the rolling fatigue life,
In order to positively utilize the compressive residual stress and retained austenite on the surface, the conventional SUJ steel, which has been established in JIS as bearing steel, has been used for case hardening, which has been established in JIS as carburizing or carbonitriding steel. Some steel types have been changed to steel, and measures have been taken to cope with a wide range of environments, from a clean lubrication environment to a dirty lubrication environment in which foreign matter such as abrasion powder is mixed. In combination with clean steel, the rolling fatigue life is further improved.

【0007】しかしながら、近年の自動車の軽量化、低
燃費化による使用環境の苛酷化のために、軸受寿命に対
する信頼性がより重要な課題であり、現状では十分なも
のとは言い難たいのが実情である。
However, reliability of the bearing life is a more important issue due to the severer use environment due to the recent weight reduction and fuel consumption reduction of automobiles, and it is difficult to say that it is sufficient at present. It's a reality.

【0008】従来開発されている最も優れた材料および
熱処理を組み合わせた軸受では、クリーンな潤滑条件下
でのスラスト型寿命試験の結果、5.0GPaの面圧で
L10寿命が1×108である。しかし、実使用条件下
ではトルク変動による偏荷重や片当たりが発生し、5.
0GPaを超える条件下では表面剥離が発生するという
問題点があった。
In the bearing developed by combining the best material and heat treatment developed in the past, as a result of the thrust type life test under a clean lubrication condition, the L10 life is 1 × 10 8 at a surface pressure of 5.0 GPa. However, under actual conditions of use, unbalanced loads and uneven contact due to torque fluctuations occur, and 5.
There is a problem that surface peeling occurs under the condition of more than 0 GPa.

【0009】従来のスラスト型ボールベアリングレース
の製造方法としては、例えば、図5に示すようなものが
ある。
As a conventional method for manufacturing a thrust type ball bearing race, there is, for example, one shown in FIG.

【0010】すなわち、肌焼用鋼の組成よりなり且つ図
5に示すような長手方向のメタルフローFを有する丸棒
状鋼素材11を使用し、この丸棒状鋼素材11の長手方
向を輪切りにしてベアリングレース本体(焼入れ前供試
体A)12を得たのち、このベアリングレース本体12
にボールベアリング溝を機械加工で荒仕上げし、浸炭な
いしは浸炭窒化焼入れ処理を施した後研磨で仕上げ加工
してスラスト型ボールベアリングレース(焼入れ後供試
体A)を得るようにしていた。
That is, a round bar-shaped steel material 11 having a composition of case hardening steel and having a longitudinal metal flow F as shown in FIG. 5 is used, and the longitudinal direction of the round bar-shaped steel material 11 is sliced. After obtaining the bearing race body (specimen A before quenching) 12, this bearing race body 12
The ball bearing groove was roughened by machining, carburized or carbonitrided and quenched, and then polished to obtain a thrust type ball bearing race (test piece A after quenching).

【0011】そして、このような方法で製造されたスラ
スト型ボールベアリングレースは、面疲労強度の向上お
よび作動時に発生する摩耗粉等の異物が潤滑油中に混入
することによる面疲労強度の低下防止のために、浸炭な
いしは浸炭窒化処理時に、浸炭ないしは浸炭窒化層の表
面部分の残留オーステナイト量を20〜40体積%に調
整することも行われていた(例えば、特開平8−372
0号公報,特開平8−4774号公報)。
In the thrust type ball bearing race manufactured by such a method, the surface fatigue strength is improved and the surface fatigue strength is prevented from lowering due to the inclusion of foreign matter such as abrasion powder generated during operation in the lubricating oil. Therefore, during the carburizing or carbonitriding treatment, the amount of retained austenite in the surface portion of the carburizing or carbonitriding layer is adjusted to 20 to 40% by volume (for example, JP-A-8-372).
0, JP-A-8-4774).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】従来におけるスラスト
型ボールベアリングレースの製造方法では、図5に示し
たように、丸棒状鋼素材11の長手方向のメタルフロー
Fに対して直角の向きに切断しているため、使用状態で
は、図6に示すように、ボールベアリングレース13に
作用する荷重Pの方向がメタルフローFの方向と平行と
なるものとなっていた。
In the conventional method of manufacturing a thrust type ball bearing race, as shown in FIG. 5, the round bar-shaped steel material 11 is cut in a direction perpendicular to the metal flow F in the longitudinal direction. Therefore, in the used state, as shown in FIG. 6, the direction of the load P acting on the ball bearing race 13 is parallel to the direction of the metal flow F.

【0013】そして、この種のスラスト型ボールベアリ
ングレースにおいては、自動車の軽量化,低燃費化等に
よる使用環境の苛酷化に対しても十分な信頼性を有する
ものとなすために、転動疲労寿命をさらに延長すること
ができるようにすることが課題としてあった。
Further, in this type of thrust ball bearing race, rolling fatigue is required in order to have sufficient reliability even under severe conditions of use environment due to weight reduction of automobiles, low fuel consumption and the like. There was a problem to be able to extend the life further.

【0014】[0014]

【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、鋼素材が本来持ち合わせ
ている特性をさらに有効に活用し、従来得られている転
動疲労寿命をより一層向上させることができる超高強度
スラスト型ベアリングレースの製造方法を提供すること
を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above conventional problems, and more effectively utilizes the characteristics inherently possessed by steel materials, thereby improving the rolling fatigue life obtained in the past. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an ultra-high strength thrust type bearing race that can be further improved.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるスラスト
型ボールベアリングレースの製造方法は、ボールベアリ
ング溝をそなえたスラスト型ボールベアリングレースを
製造するに際し、鋼素材の長手方向のメタルフローがス
ラスト荷重方向と直角となる向きにしてベアリングレー
ス本体を鍛造加工により成形し、次いで仕上げ加工を行
った後に、浸炭ないしは浸炭窒化焼入れ処理を施すこと
を特徴としている。
According to a method of manufacturing a thrust type ball bearing race according to the present invention, when a thrust type ball bearing race having a ball bearing groove is manufactured, a metal flow in a longitudinal direction of a steel material is a thrust load. It is characterized in that the bearing race body is formed by forging in a direction perpendicular to the direction, followed by finishing and then carburizing or carbonitriding quenching.

【0016】図1は本発明に係わるスラスト型ボールベ
アリングレースの製造方法により製造したスラスト型ボ
ールベアリングレース一実施形態を示すものであって、
このスラスト型ボールベアリングレース1は、スラスト
荷重Pの方向が鋼素材のメタルフローFの方向と直角の
向きになっており且つまたベアリングレース本体が鍛造
加工により形成され、仕上げ加工を行った後に浸炭ない
しは浸炭窒化焼入れ処理を施したものである。
FIG. 1 shows an embodiment of a thrust type ball bearing race manufactured by the method for manufacturing a thrust type ball bearing race according to the present invention.
In this thrust type ball bearing race 1, the direction of the thrust load P is perpendicular to the direction of the metal flow F of the steel material, and the bearing race body is formed by forging, and carburizing is performed after finishing. Or, it is carbonitrided and quenched.

【0017】本発明に係わるスラスト型ボールベアリン
グレースの製造方法において、鋼素材としては肌焼用鋼
を使用することができ、例えば、JIS G 4051
に制定された炭素鋼鋼材であるS09CK,S15C
K,S20CKや、JIS G4103に制定されたニ
ッケル・クロム・モリブデン鋼鋼材であるSNCM22
0,SNCM415,SNCM420,SNCM61
6,SNCM815や、JIS G 4104に制定さ
れたクロム鋼鋼材であるSCr415,SCr420
や、JIS G 4105に制定されたクロム・モリブ
デン鋼鋼材であるSCM415,SCM418,SCM
420,SCM421,SCM822や、JIS G
4106に制定されたマンガン鋼鋼材であるSMn42
0や、同じくJIS G 4106に制定されたマンガ
ン・クロム鋼鋼材であるSMnC420などを使用する
ことができるが、これらのものにのみ限定されず、適宜
の合金成分を追加したものなども使用することができ
る。
In the method of manufacturing a thrust type ball bearing race according to the present invention, a case hardening steel can be used as a steel material, for example, JIS G 4051.
S09CK, S15C, which are carbon steel materials established in
K, S20CK and SNCM22, which is a nickel-chromium-molybdenum steel steel material established in JIS G4103.
0, SNCM415, SNCM420, SNCM61
6, SNCM815 and SCr415 and SCr420 which are chrome steel materials established in JIS G 4104.
And SCM415, SCM418, SCM, which are chrome and molybdenum steel materials established in JIS G 4105.
420, SCM421, SCM822, JIS G
4106, manganese steel steel material, SMn42
No. 0, or manganese-chromium steel steel material SMnC420, which is also defined in JIS G 4106, can be used, but the material is not limited to these, and a material with an appropriate alloy component added can also be used. You can

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明に係わるスラスト型ボールベアリ
ングレースの製造方法によれば、鋼素材が本来持ち合わ
せている特性をさらに有効に活用して、転動疲労寿命を
より一層向上させるとともに耐摩耗性により優れたスラ
スト型ボールベアリングレースを製造することができ
る。
According to the method of manufacturing the thrust type ball bearing race according to the present invention, the characteristics originally possessed by the steel material are more effectively utilized to further improve the rolling fatigue life and wear resistance. Thus, a superior thrust type ball bearing race can be manufactured.

【0019】[0019]

【実施例】実施例1 鋼素材として、JIS SCM420H鋼に相当するも
のであって、C:0.23重量%,Si:0.22重量
%,Mn:0.80重量%,P:0.010重量%,
S:0.015重量%,Ni:0.11重量%,Cr:
0.98重量%,Mo:0.15重量%、残部実質的に
Feよりなる低S,低Pの成分で、酸素含有量を9.0
ppmの極く低量に調整した清浄鋼を用いた。
EXAMPLES Example 1 A steel material corresponding to JIS SCM420H steel, in which C: 0.23% by weight, Si: 0.22% by weight, Mn: 0.80% by weight, P: 0. 010% by weight,
S: 0.015% by weight, Ni: 0.11% by weight, Cr:
0.98% by weight, Mo: 0.15% by weight, the balance being a low S, low P component consisting essentially of Fe and having an oxygen content of 9.0.
Clean steel adjusted to a very low ppm was used.

【0020】そして、図2の(A)に示す工程におい
て、直径46mmの丸棒状鋼素材2を長手方向(すなわ
ち、メタルフローFの方向)と直角の向きに37mmの
長さに切断したのち、図2の(B)に示す工程におい
て、電気炉を用いて1000℃に加熱し、次いで、図2
の(C)に示す工程において、直径80mm,深さ12
mmの円形金型3の中央に丸棒状鋼素材2の長手方向
(すなわち、メタルフローFの方向)が横向きとなるよ
うに置いた状態にしてハンマーによる第1打で10mm
潰すと共に酸化物を除去し、さらに図2の(D−1),
(D−2)に示す工程において、ハンマーによる2〜3
打を直径80mm,厚さ12mmの円盤形状として金型
3に充満させることにより焼入れ前供試体Cを得た。
Then, in the step shown in FIG. 2A, a round bar-shaped steel material 2 having a diameter of 46 mm is cut into a length of 37 mm in a direction perpendicular to the longitudinal direction (that is, the direction of the metal flow F), and then, In the step shown in FIG. 2B, the electric furnace is used to heat to 1000 ° C.
In the step shown in (C) of, the diameter is 80 mm and the depth is 12
10 mm by the first shot with a hammer in a state where the round bar-shaped steel material 2 is placed in the center of a circular metal mold 3 with the longitudinal direction (that is, the direction of the metal flow F) being horizontal.
The oxide is removed together with the crushing, and (D-1) in FIG.
In the step shown in (D-2), 2-3 with a hammer
Specimen C before quenching was obtained by filling the die 3 with a disk shape having a diameter of 80 mm and a thickness of 12 mm.

【0021】このように鍛造することで、図5に示した
ごとくメタルフローFと平行の向きに切断した焼入れ前
供試体Bに比べてさらに緻密化したメタルフローFをも
つ焼入れ前供試体Cを得ることができる。
By forging in this way, a pre-quenching specimen C having a metal flow F that is more densified than the pre-quenching specimen B cut in the direction parallel to the metal flow F as shown in FIG. Obtainable.

【0022】そして、この円盤形状をなす焼入れ前供試
体Cおよび同じく焼入れ前供試体Bと、比較のために直
径80mmの丸棒状鋼素材を長手方向(メタルフローF
の方向)と直角の向きに厚さ12mmに切断した円盤形
状をなす焼入れ前供試体Aをも作製した。
For comparison with the pre-quenched specimen C and the pre-quenched specimen B having the disk shape, a round bar-shaped steel material having a diameter of 80 mm is longitudinally (metal flow F) for comparison.
Also, a pre-quenching specimen A having a disk shape, which was cut to a thickness of 12 mm in a direction perpendicular to the () direction), was also prepared.

【0023】次いで、それぞれの焼入れ前供試体A,
B,Cの表面をRmax25Sに仕上げ加工し、図2の
(E)および図5に示す工程において、浸炭,拡散処理
(920℃×8Hr)を施した後100℃の油中に焼入
れし、170℃×90minで焼戻しを行って各々焼入
れ後供試体A,B,Cを得た。
Next, each of the pre-quenching specimens A,
The surfaces of B and C were finished to Rmax25S, carburized and diffused (920 ° C. × 8 Hr) in the steps shown in FIG. 2 (E) and FIG. 5, and then quenched in oil at 100 ° C., 170 After tempering was carried out at a temperature of 90 ° C. for 90 minutes, specimens A, B and C were obtained after each quenching.

【0024】出来上がった各焼入れ後供試体A,B,C
の諸特性は、従来品および鍛造品において差は殆どな
く、有効硬化層深さ:1.00mm,表面硬度:Hv7
00,芯部硬度:Hv345〜363,表面部の残留オ
ーステナイト量:約18%であり、また、残留応力は最
表面の部分で±0MPa,深さ約0.2mmの部分で圧
縮の最大値−400MPaから1.5mm深さでほぼ0
MPaにもどる曲線であった。また、旧オーステナイト
結晶粒度はJIS G 0551においてGc10であ
った。
Test pieces A, B, C after completion of each quenching
There is almost no difference in the properties of the conventional product and the forged product, effective hardened layer depth: 1.00 mm, surface hardness: Hv7
00, core hardness: Hv345-363, amount of retained austenite on the surface: about 18%, and residual stress is ± 0 MPa at the outermost surface and the maximum value of compression at a depth of about 0.2 mm − Almost 0 from 400 MPa to 1.5 mm depth
The curve returned to MPa. Moreover, the former austenite grain size was Gc10 in JIS G 0551.

【0025】次に、焼入れ後供試体A,B,Cの試験表
面をRmax0.03aに超仕上げで加工し、スラスト
型転動疲労試験機によって次表に示す条件で表面の剥離
寿命を比較した。
Next, after quenching, the test surfaces of the specimens A, B, and C were superfinished to Rmax 0.03a, and the surface peeling life was compared by a thrust type rolling fatigue tester under the conditions shown in the following table. .

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】鍛造で作製した本発明実施例の供試体C
は、荷重Pの方向とメタルフローFの方向が図1に示し
たように直角になり、丸棒状鋼素材を切断したままの供
試体Aは荷重Pの方向とメタルフローFの方向は図6に
示したように平行になる。
Specimen C of Example of the present invention produced by forging
Shows that the direction of the load P and the direction of the metal flow F are at right angles as shown in FIG. 1, and the specimen A in which the round bar steel material is cut has the direction of the load P and the direction of the metal flow F as shown in FIG. It becomes parallel as shown in.

【0028】スラスト型転動疲労試験機による表面剥離
寿命のワイブル分布を測定した結果を図4に示す。図4
より明らかであるように、焼入れ後の供試体AとBとの
比較では、供試体Bの方が約25%剥離寿命が向上して
いる。
FIG. 4 shows the result of measuring the Weibull distribution of the surface peeling life by the thrust type rolling fatigue tester. Figure 4
As is clearer, in the comparison between the specimens A and B after quenching, the specimen B has a peel life of about 25% improved.

【0029】一方、焼入れ後の供試体Cは鍛造比3.8
の例であるが、メタルフローFの密度が高くなっている
ことから、従来品に比較して本発明品の寿命は約100
%向上していることが認められた。
On the other hand, the specimen C after quenching has a forging ratio of 3.8.
However, since the density of the metal flow F is high, the life of the product of the present invention is about 100 as compared with the conventional product.
It was confirmed that it improved by%.

【0030】スラスト型ボールベアリングレースの製造
に当っては、ボールベアリング溝Rも鍛造で成形し、浸
炭ないしは浸炭窒化処理をした後研磨仕上げすることで
スラスト試験結果とほぼ同等な剥離寿命が得られた。
In manufacturing the thrust type ball bearing race, the ball bearing groove R is also formed by forging, carburized or carbonitrided, and then polished to obtain a peeling life almost equal to the thrust test result. It was

【0031】上記実施例1のように、ボールベアリング
溝をそなえたスラスト型ボールベアリングレースを製造
するに際し、鋼素材の長手方向のメタルフローがスラス
ト荷重方向と直角となる向きにしてベアリングレース本
体を鍛造加工により成形することにより、鋼素材が本来
持ち合わせている特性をさらに有効に活用して転動疲労
寿命をより一層向上させたスラスト型ボールベアリング
レースを製造することが可能になる。
When manufacturing a thrust type ball bearing race having a ball bearing groove as in the first embodiment, the bearing race main body is oriented so that the metal flow in the longitudinal direction of the steel material is perpendicular to the thrust load direction. By forming by forging, it becomes possible to manufacture the thrust type ball bearing race in which the rolling fatigue life is further improved by making more effective use of the inherent properties of the steel material.

【0032】また、鋼素材の長手方向のメタルフローが
スラスト荷重方向と直角となる向きにしてベアリングレ
ース本体を鍛造加工により成形し、次いで仕上げ加工を
行った後に浸炭ないしは浸炭窒化焼入れ処理を施ことに
より、転動疲労強度や耐摩耗性がより向上し、より望ま
しくは、浸炭処理条件として920℃で8時間実施し、
焼入れ処理条件として100℃の油中に投じた後に17
0℃で90分間の焼戻しを行うことにより、転動疲労強
度がより一層向上し、耐摩耗性により優れたスラスト型
ボールベアリングレースを製造することが可能になる。
Also, the bearing race main body is formed by forging with the metal flow in the longitudinal direction of the steel material oriented at right angles to the thrust load direction, and then subjected to carburizing or carbonitriding quenching after finishing. As a result, rolling fatigue strength and wear resistance are further improved. More desirably, the carburizing treatment is performed at 920 ° C. for 8 hours,
As a quenching treatment condition, 17 after casting in oil at 100 ° C
By performing tempering at 0 ° C. for 90 minutes, rolling fatigue strength is further improved, and it becomes possible to manufacture a thrust type ball bearing race having excellent wear resistance.

【0033】実施例2 この実施例2では、実施例1のメタルフローの緻密化
と、浸炭後に鍛造して焼入れする工法とを複合化するこ
とで、さらに優れた転動疲労寿命をもつスラスト型ボー
ルベアリングレースを製造する場合を示す。
Example 2 In this Example 2, by combining the metal flow densification of Example 1 and the method of forging and quenching after carburizing, the thrust type having a further excellent rolling fatigue life. The case where a ball bearing race is manufactured is shown.

【0034】まず、図3の(A)に示す工程において、
直径46mmの丸棒状鋼素材2を長手方向(すなわち、
メタルフローFの方向)と直角の向きに37mmの長さ
に切断したのち、図3の(B)に示す工程において、浸
炭および拡散処理(920℃×12Hr)した後約10
0℃に焼入れして、有効硬化層深さが1.2mmの丸棒
状鍛造素材とした。
First, in the step shown in FIG.
A round bar-shaped steel material 2 having a diameter of 46 mm is longitudinally (ie,
After being cut to a length of 37 mm in a direction perpendicular to the direction of the metal flow F), in the step shown in FIG. 3B, carburization and diffusion treatment (920 ° C. × 12 Hr) are performed, and then about 10
Quenching was performed at 0 ° C. to obtain a round rod-shaped forging material having an effective hardened layer depth of 1.2 mm.

【0035】次に、図3の工程(C)において、上記浸
炭後の丸棒状鍛造素材を高周波加熱で1000℃に昇温
したのち、図3の(D)に示す工程において、直径80
mm,深さ12mmの円形金型3の中央に丸棒状鋼素材
2の長手方向(すなわち、メタルフローFの方向)が横
向きとなるように置いた状態にしてハンマーによる第1
打で10mm潰し、さらに図3の(E−1),(E−
2)に示す工程において、ハンマーによる鍛造で直径8
0mm,厚さ12mmの円盤形状として金型3に充満さ
せることにより焼入れ前供試体Dを得たのち、さらに図
3の(F)に示す工程において、余熱を利用して、80
℃の油中に焼入れし、170℃×90minで焼戻しを
行って焼入れ後供試体Dを得た。
Next, in the step (C) of FIG. 3, after the carburized round rod-shaped forging material is heated to 1000 ° C. by high-frequency heating, a diameter of 80 is obtained in the step shown in FIG.
mm with a depth of 12 mm, a circular rod 3 is placed in the center so that the longitudinal direction of the round bar-shaped steel material 2 (that is, the direction of the metal flow F) is in a horizontal direction.
It is crushed by 10 mm by hitting, and further (E-1) and (E- in FIG.
In the process shown in 2), the diameter is 8 by forging with a hammer.
After the pre-quenching specimen D was obtained by filling the die 3 with a disk shape of 0 mm and a thickness of 12 mm, the residual heat was used in the step shown in FIG.
After quenching in oil at 0 ° C and tempering at 170 ° C for 90 minutes, a sample D was obtained after quenching.

【0036】上記工程(C)において、高周波加熱時は
酸化防止を目的に窒素ガス雰囲気中で加熱した。また、
鍛造終了温度は輻射温度計で測定した結果、約850℃
であったので、工程(F)における焼入れはその熱を利
用した。
In the step (C), heating was performed in a nitrogen gas atmosphere for the purpose of preventing oxidation during high frequency heating. Also,
The forging end temperature is about 850 ° C as measured by a radiation thermometer.
Therefore, the quenching in the step (F) utilized the heat.

【0037】その後、焼入れ後供試体Dの試験面を0.
3mm研磨で仕上げ、最後に超仕上げでRmax0.0
3aにして実施例1と同様に転動疲労試験を実施した。
After that, the test surface of the test piece D after quenching was reduced to 0.
Finished with 3mm polishing and finally Rmax0.0 with super finishing
A rolling fatigue test was carried out in the same manner as in Example 1 with 3a.

【0038】焼入れ後供試体Dの諸特性を調査した結果
は、表面硬度:Hv800,有効硬化層深さ:0.6m
m,芯部硬度:Hv400〜420,旧オーステナイト
結晶粒度:JIS G 0551においてGc10以下
(2〜12μm)、表面部残留オーステナイト量:約2
2%であり、また、残留応力は最表面で(圧縮)−80
0MPa,0.2mm深さでほぼ0になる分布であっ
た。
As a result of investigating various characteristics of the specimen D after quenching, surface hardness: Hv800, effective hardened layer depth: 0.6 m
m, core hardness: Hv 400 to 420, former austenite crystal grain size: Gc10 or less (2 to 12 μm) according to JIS G 0551, amount of surface retained austenite: about 2
2%, and the residual stress is (compression) -80 at the outermost surface.
The distribution was 0 MPa and 0.2 mm at a depth of almost 0.

【0039】転動疲労試験の結果は、図4に併記したよ
うに、この実施例2の鍛造品(焼入れ後の供試体D)は
実施例1の鍛造品(焼入れ後の供試体C)に比較してさ
らに約30%向上したことが認められた。
As shown in FIG. 4, the result of the rolling fatigue test shows that the forged product of Example 2 (specimen D after quenching) is the same as the forged product of example 1 (specimen C after quenching). It was confirmed that the amount was further improved by about 30%.

【0040】この場合の転動疲労寿命の向上要因として
は、鍛造によるメタルフローの高密度化,旧オーステナ
イト結晶粒の微細化、鍛造焼入れに伴う転位,双晶など
の内部欠陥の増加による最大剪断応力発生深さ域での組
織変化に対する抵抗の増加、などがあるものと考えられ
た。
In this case, the factors for improving the rolling contact fatigue life include the densification of metal flow by forging, the refinement of former austenite crystal grains, the maximum shearing due to the increase of internal defects such as dislocations and twins accompanying forging and quenching. It is considered that there is an increase in resistance to structural changes in the stress generation depth region.

【0041】上記実施例2のように、鋼素材に浸炭ない
しは浸炭窒化処理を施した後、浸炭ないしは浸炭窒化処
理時の残熱を利用しないしは再加熱し、鋼素材の長手方
向のメタルフローがスラスト荷重方向と直角となる向き
にしてベアリングレース本体を鍛造加工により成形し、
次いで仕上げ加工を行った後に焼入れ処理を施すことに
より、メタルフローをより高密度化して転動疲労強度お
よび転動疲労寿命を高めることができ、より望ましく
は、浸炭処理条件として920℃で12時間実施し、再
加熱条件として窒素中1000℃で実施し、焼入れ処理
条件として80℃の油中に投じた後に170℃で90分
間の焼戻しを行うことにより、転動疲労強度をより高め
ることができると共に、さらに優れた転動疲労寿命を有
するスラスト型ボールベアリングレースを製造すること
が可能になる。
After carburizing or carbonitriding the steel material as in Example 2 above, the residual heat from the carburizing or carbonitriding is not used or reheated, and the metal flow in the longitudinal direction of the steel material is performed. The bearing race body is formed by forging in a direction that is perpendicular to the thrust load direction.
Then, by performing a quenching process after performing a finishing process, it is possible to further increase the density of the metal flow and enhance the rolling fatigue strength and rolling fatigue life. More preferably, the carburizing condition is 920 ° C. for 12 hours. The rolling fatigue strength can be further enhanced by carrying out and reheating at 1000 ° C. in nitrogen as a reheating condition, and as a quenching processing condition by casting in oil at 80 ° C. and then tempering at 170 ° C. for 90 minutes. At the same time, it becomes possible to manufacture a thrust type ball bearing race having a further excellent rolling fatigue life.

【0042】そして、上記実施例1および2で説明した
スラスト型ボールベアリングレースの製造方法によって
製造したスラスト型ボールベアリングは、転動疲労強度
が高く、転動疲労寿命および耐摩耗性に非常に優れたも
のとなり、例えば、自動車の軽量化,低燃費化等による
使用環境の苛酷化に対しても十分な信頼性を有するもの
となる。
The thrust type ball bearing manufactured by the method of manufacturing the thrust type ball bearing race described in Examples 1 and 2 has high rolling fatigue strength, and very excellent rolling fatigue life and wear resistance. For example, the vehicle has sufficient reliability even in a severe operating environment due to, for example, weight reduction of an automobile and reduction of fuel consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態によるスラスト型ボールベ
アリングレースをそのメタルフローの方向と共に示す説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a thrust type ball bearing race according to one embodiment of the present invention together with the direction of its metal flow.

【図2】本発明の実施例1におけるスラスト型ボールベ
アリングレースの製造工程を図(A)〜図(E)に分け
て示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing the manufacturing process of the thrust type ball bearing race according to the first embodiment of the present invention, divided into FIGS.

【図3】本発明の実施例2におけるスラスト型ボールベ
アリングレースの製造工程を図(A)〜図(F)に分け
て示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing the manufacturing process of the thrust type ball bearing race in Embodiment 2 of the present invention separately in FIGS.

【図4】スラスト型転動疲労試験機による表面剥離寿命
のワイブル分布を調べた結果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the results of examining the Weibull distribution of surface peeling life by a thrust type rolling fatigue tester.

【図5】丸棒状鋼素材の長手方向(メタルフローの方
向)と試験片A,Bの切り出し方向との関係を示す説明
図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a longitudinal direction (direction of metal flow) of a round bar-shaped steel material and a cutting direction of test pieces A and B.

【図6】図5に示した試験片Aに相当するボールベアリ
ングレースにおけるメタルフローの方向と荷重の方向と
の関係を示す説明図である。
6 is an explanatory diagram showing a relationship between a metal flow direction and a load direction in a ball bearing race corresponding to the test piece A shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スラスト型ボールベアリングレース 2 丸棒状鋼素材 3 円形金型 1 Thrust type ball bearing race 2 Round bar steel material 3 circular mold

───────────────────────────────────────────────────── 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) C23C 8/22 C23C 8/22 8/32 8/32 (72)発明者 木野 伸郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3J101 AA02 AA53 BA51 DA02 DA03 EA04 FA31 FA35 GA01 4E087 AA02 BA02 BA17 CA11 CA17 CB01 DB04 DB18 DB24 GA06 HA42 HA82 4K028 AA01 AA03 AB01 AB06 4K042 AA22 AA23 BA04 CA06 CA08 CA10 CA15 DA01 DA02 DA06 DB01 DD03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI theme code (reference) C23C 8/22 C23C 8/22 8/32 8/32 (72) Inventor Shinro Kino Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa No. 2 Takaramachi Nissan Motor Co., Ltd. F-term (reference) 3J101 AA02 AA53 BA51 DA02 DA03 EA04 FA31 FA35 GA01 4E087 AA02 BA02 BA17 CA11 CA17 CB01 DB04 DB18 DB24 GA06 HA42 HA82 4K028 AA01 AA03 CA04 CA04 CA10 CA23 CA04 DA02 DA06 DB01 DD03

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ボールベアリング溝をそなえたスラスト
型ボールベアリングレースを製造するに際し、鋼素材の
長手方向のメタルフローがスラスト荷重方向と直角とな
る向きにしてベアリングレース本体を鍛造加工により成
形し、次いで仕上げ加工を行った後に、浸炭ないしは浸
炭窒化焼入れ処理を施すことを特徴とするスラスト型ボ
ールベアリングレースの製造方法。
1. When manufacturing a thrust type ball bearing race having a ball bearing groove, the bearing race body is formed by forging so that the metal flow in the longitudinal direction of the steel material becomes a direction perpendicular to the thrust load direction, Next, a method of manufacturing a thrust type ball bearing race, characterized by performing carburizing or carbonitriding quenching treatment after finishing.
【請求項2】 浸炭処理条件が、920℃で8時間実施
するものであり、焼入れ処理条件が、100℃の油中に
投じた後、170℃で90分間の焼戻しを行うことを特
徴とする請求項1に記載のスラスト型ボールベアリング
レースの製造方法。
2. The carburizing treatment condition is that it is carried out at 920 ° C. for 8 hours, and the quenching treatment condition is that after being immersed in oil at 100 ° C., tempered at 170 ° C. for 90 minutes. A method of manufacturing a thrust type ball bearing race according to claim 1.
【請求項3】 ボールベアリング溝をそなえたスラスト
型ボールベアリングレースを製造するに際し、鋼素材に
浸炭ないしは浸炭窒化処理を施した後、浸炭ないしは浸
炭窒化処理時の残熱を利用しないしは再加熱し、鋼素材
の長手方向のメタルフローがスラスト荷重方向と直角と
なる向きにしてベアリングレース本体を鍛造加工により
成形し、次いで仕上げ加工を行った後に、焼入れ処理を
施すことを特徴とするスラスト型ボールベアリングレー
スの製造方法。
3. When manufacturing a thrust type ball bearing race having a ball bearing groove, after carburizing or carbonitriding a steel material, the residual heat at the time of carburizing or carbonitriding is not used or reheated. Then, the bearing race main body is formed by forging with the metal flow in the longitudinal direction of the steel material oriented at a right angle to the thrust load direction, and then finish processing is performed, followed by quenching treatment. Ball bearing race manufacturing method.
【請求項4】 浸炭処理条件が、920℃で12時間実
施するものであり、再加熱条件が、窒素中1000℃で
実施するものであり、焼入れ処理条件が、80℃の油中
に投じた後、170℃で90分間の焼戻しを行うことを
特徴とする請求項1に記載のスラスト型ボールベアリン
グレースの製造方法。
4. The carburizing condition is that it is carried out at 920 ° C. for 12 hours, the reheating condition is that it is carried out at 1000 ° C. in nitrogen, and the quenching process condition is that it is cast in oil at 80 ° C. After that, tempering is performed at 170 ° C. for 90 minutes, and the method of manufacturing the thrust type ball bearing race according to claim 1.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載のスラス
ト型ボールベアリングレースの製造方法によって製造し
たことを特徴とするスラスト型ボールベアリングレー
ス。
5. A thrust type ball bearing race manufactured by the method for manufacturing a thrust type ball bearing race according to any one of claims 1 to 4.
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