JP2005113257A - Rolling bearing - Google Patents

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Tsutomu Oki
力 大木
Kikuo Maeda
喜久男 前田
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NTN Corp
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NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide rolling bearings which have high cracking resistance, dimensional stability and the superior rolling-fatigue life. <P>SOLUTION: The rolling bearings 10 comprise an outer ring 1, an inner ring 2 and a plurality of rolling elements 3. At least one member among the outer ring 1, the inner ring 2 and the rolling elements 3 is formed from a steel comprising, by wt.%, 0.4-0.8% C, 0.4-0.9% Si, 0.7-1.3% Mn, 0.5% or less Cr and the balance Fe with unavoidable impurities; has a nitrogen-enriched layer; and has an austenitic grain size exceeding 10 by a size number in the nitrogen-enriched layer. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、減速機、ドライブピニオン、トランスミッションなどに用いられる転がり軸受に関し、より具体的には、転動疲労特性が長寿命で、かつ、高度の耐割れ強度や耐経年寸法変化を有する転がり軸受に関するものである。   The present invention relates to a rolling bearing used for a reduction gear, a drive pinion, a transmission, and the like, and more specifically, a rolling bearing having a long life of rolling fatigue and a high crack resistance strength and aging-resistant dimensional change. It is about.

軸受部品の転動疲労に対して長寿命を与える熱処理方法として、焼入れ加熱時の雰囲気RXガス中に、さらにアンモニアガスを添加するなどして、その軸受部品の表層部に浸炭窒化処理を施す方法がある(たとえば特開平8−4774号公報、特開平11−101247号公報)。この浸炭窒化処理を用いることにより、表層部を硬化させ、さらに、ミクロ組織中に残留オーステナイトを生成させ、転動疲労寿命を向上させることができる。
特開平8−4774号公報 特開平11−101247号公報
As a heat treatment method for providing a long life against rolling fatigue of a bearing component, a method of performing carbonitriding treatment on the surface layer portion of the bearing component by adding ammonia gas to the atmosphere RX gas during quenching heating. (For example, JP-A-8-4774, JP-A-11-101247). By using this carbonitriding treatment, it is possible to harden the surface layer portion, further generate retained austenite in the microstructure, and improve the rolling fatigue life.
JP-A-8-4774 Japanese Patent Laid-Open No. 11-101247

浸炭窒化処理は拡散処理のため、長時間高温に保持する必要があるので、組織が粗大化する等して割れ強度の向上を図ることは困難であり、改善の余地がある。また、残留オーステナイトの増加による経年寸法変化率の増大についても改善の余地がある。   Since the carbonitriding process is a diffusion process and needs to be kept at a high temperature for a long time, it is difficult to improve the cracking strength due to the coarsening of the structure and there is room for improvement. In addition, there is room for improvement in the increase in the dimensional change rate over time due to the increase in retained austenite.

一方、転動疲労に対して長寿命を確保し、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率の増大を防ぐには、鋼の合金設計によって行なうことが可能である。しかし、合金設計によると、原材料コストが高くなるなどの問題点が発生する。   On the other hand, in order to secure a long life against rolling fatigue, improve the cracking strength, and prevent an increase in the rate of dimensional change over time, it is possible to carry out it by steel alloy design. However, the alloy design causes problems such as an increase in raw material costs.

今後の軸受部品には、使用環境の高荷重化、高温化に伴い、従来よりも、大きな荷重条件で、かつ、より高温で使用できる特性を備えることが要求される。このため、転動疲労特性が長寿命で、高度の割れ強度と寸法安定性とを有する軸受部品が必要になる。   Future bearing parts are required to have characteristics that can be used at higher temperatures and at higher temperatures than in the past, as the usage environment increases in load and temperature. For this reason, a bearing component having a long rolling fatigue characteristic and high crack strength and dimensional stability is required.

本発明は、高度の耐割れ強度と寸法安定性とを有し、転動疲労寿命に優れた転がり軸受を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a rolling bearing having high cracking resistance and dimensional stability and excellent rolling fatigue life.

本発明の転がり軸受は、内輪、外輪および複数の転動体を有する転がり軸受であって、内輪、外輪および転動体のうち少なくともいずれか一つの部材が、重量%で、C0.4〜0.8%と、Si0.4〜0.9%と、Mn0.7〜1.3%と、Cr0.5%以下と、残部にFe及び不可避的不純物とを含有して成る鋼により成形され、かつ、窒素富化層を有し、前記窒素富化層におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が10番を超える範囲にあることを特徴とするものである。   The rolling bearing of the present invention is a rolling bearing having an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements, and at least one member of the inner ring, the outer ring, and the rolling elements is C0.4 to 0.8 by weight%. %, Si 0.4 to 0.9%, Mn 0.7 to 1.3%, Cr 0.5% or less, and the balance containing Fe and unavoidable impurities, and It has a nitrogen-enriched layer, and the grain size number of the austenite crystal grains in the nitrogen-enriched layer is in the range exceeding # 10.

0.4〜0.8%Cの範囲としたのは、0.8%Cを超えると、焼きならし材が硬くて、軌道輪成形時の冷間加工性を阻害し、冷間鍛造等の場合には十分な加工量と成形精度が得られないためである。特に、C含有量を0.6%C以下とするのが、冷間加工性の点から好ましい。他方、C含有量が0.4%C未満であると、所要の表面硬さと残留オーステナイト量を確保するのに浸炭窒化処理に長時間を必要とするからである。   The range of 0.4 to 0.8% C is that when 0.8% C is exceeded, the normalizing material is hard, and cold workability at the time of forming the bearing ring is hindered, such as cold forging. In this case, a sufficient processing amount and molding accuracy cannot be obtained. In particular, the C content is preferably 0.6% C or less from the viewpoint of cold workability. On the other hand, when the C content is less than 0.4% C, a long time is required for the carbonitriding process to ensure the required surface hardness and the retained austenite amount.

鋼中のCrは、製鋼原料および製鋼法により決まる程度の不純物として含まれるが、添加されるにしても0.5%Cr以下の含有量とする。本発明においてCr含有量を低減するのは、従来の浸炭窒化用鋼が1%Cr以上を含有させて、表面の浸炭窒化層に多量のCr炭窒化物を微細に分散させて表面硬さと耐摩耗性、耐熱性を確保していたのに対し、本発明は、Cr炭窒化物の形成に消費されるN含有量を低減して、短時間の浸炭窒化処理で表面硬化層の残留オーステナイトの形成に要する浸炭窒化温度でのオーステナイト基地中の固溶N量を高めるためであり、さらに、Cr添加量の低減によるコスト低減を図るためである。本発明が0.5%Cr以下とするのは、0.5%Crを超えると、表層の浸炭窒化層にNが侵入濃下し難くなり、表面硬化層に所要の残留オーステナイトを形成するのに長時間の浸炭窒化処理を要し妥当でない。Cr含有量は、好ましくは0.3%以下がよく、特に製鋼原料から混入するCrを考慮して、0.02〜0.3%Crの程度の含有量とする。   Cr in the steel is contained as an impurity determined by the steelmaking raw material and the steelmaking method, but even if added, the content is 0.5% Cr or less. In the present invention, the Cr content is reduced because the conventional carbonitriding steel contains 1% Cr or more, and a large amount of Cr carbonitride is finely dispersed in the carbonitriding layer on the surface. Whereas the wear and heat resistance were ensured, the present invention reduces the N content consumed for the formation of Cr carbonitride, and the residual austenite of the surface hardened layer can be reduced by a short carbonitriding process. This is to increase the amount of dissolved N in the austenite base at the carbonitriding temperature required for formation, and to reduce the cost by reducing the amount of Cr added. The reason for the present invention to be 0.5% Cr or less is that when it exceeds 0.5% Cr, it becomes difficult for N to penetrate into the surface carbonitriding layer and form the required retained austenite in the hardened surface layer. Therefore, it takes a long time for carbonitriding and is not appropriate. The Cr content is preferably 0.3% or less, and in particular considering the Cr mixed from the steelmaking raw material, the content is about 0.02 to 0.3% Cr.

鋼中Mn含有量は、0.7〜1.3%Mnの範囲とする。Mnの添加により浸炭窒化層と芯部の焼入れ硬化能を確保するためで、0.7%Mn未満では、Cr含有量を低減したことによる焼入れ性を補償できないためであり、1.3%Mn超過では、冷間加工性を阻害し、Mnがオーステナイトを安定化させて芯部の残留オーステナイト量が増加するので、寸法安定性に悪影響を及ぼす。   The Mn content in the steel is in the range of 0.7 to 1.3% Mn. This is to ensure quench hardening ability of the carbonitrided layer and the core by adding Mn. If less than 0.7% Mn, the hardenability due to the reduced Cr content cannot be compensated, and 1.3% Mn If the amount is too high, the cold workability will be hindered, and Mn will stabilize the austenite and increase the amount of retained austenite in the core, which will adversely affect the dimensional stability.

鋼中Si含有量を0.4〜0.9%Siの範囲とするのは、Siが耐焼戻し軟化抵抗性を上げて耐熱性を確保し、異物混入油潤滑条件下での転がり疲労寿命を改善するからで、本発明は、Cr含有量の低減に伴う軌道溝・転走面の耐熱性の不足をSiの増加で補って余りある効果を示す。0.4%Si未満では、寿命改善効果がなく、0.9%Si超過では、焼きならし材を硬くして冷間加工性を阻害するからである。   The Si content in the steel is in the range of 0.4 to 0.9% Si because Si increases the resistance to tempering and softening to ensure heat resistance and increases the rolling fatigue life under the oil lubrication conditions with foreign matter. Because of the improvement, the present invention shows an effect that the lack of heat resistance of the raceway grooves and rolling surfaces accompanying the reduction of the Cr content is more than compensated by the increase of Si. If it is less than 0.4% Si, there is no effect of improving the life, and if it exceeds 0.9% Si, the normalizing material is hardened and the cold workability is hindered.

その他の不純物として、P、S、Oの含有量は極力低くするが、特に、酸化物系介在物を低減して、表面硬化層の介在物回りの応力集中に伴う寿命の影響をなくするために、O含有量は、15ppm以下に低減する必要がある。   As other impurities, the contents of P, S, and O are made as low as possible. In particular, the oxide inclusions are reduced to eliminate the influence of the life due to the stress concentration around the inclusions of the surface hardened layer. In addition, the O content needs to be reduced to 15 ppm or less.

上記組成の鋼を軸受部品に成形して浸炭窒化すると、表面にCおよびNの含有量の高い浸炭窒化層が形成される。本発明の鋼材は、Cr含有量を低減したので、浸炭窒化過程で、Cと特にNの表面からの拡散は速やかに進行し、浸炭窒化処理時間の短縮に有効である。この固溶したNは、焼入れ過程のMs点を低下させて、オーステナイトを安定させるので、焼入れ後には浸炭窒化層の焼入れ組織中に多量のオーステナイトが残留する。これを200℃以下の低温で焼戻して表面硬さHRC60以上の表面硬化層とし、最終的にその残留オーステナイトを15〜35%にする。   When steel having the above composition is formed into a bearing component and carbonitrided, a carbonitrided layer having a high C and N content is formed on the surface. Since the steel material of the present invention has a reduced Cr content, in the carbonitriding process, diffusion of C and especially N from the surface proceeds rapidly, which is effective for shortening the carbonitriding time. This dissolved N lowers the Ms point in the quenching process and stabilizes the austenite, so that a large amount of austenite remains in the quenched structure of the carbonitrided layer after quenching. This is tempered at a low temperature of 200 ° C. or lower to form a hardened surface layer having a surface hardness of HRC 60 or higher, and finally the retained austenite is made 15 to 35%.

表面硬化層の残留オーステナイトは、潤滑油中の硬質の異物粉の転走面への噛み込みによって転走面に圧痕が形成されても、表面硬化層中に分散するオーステナイト粒が圧痕周縁で容易に塑性変形して、表面硬化層での応力集中を緩和し、亀裂伝播を遅延させ、転がり寿命を改善する。残留オーステナイト量を15〜35%に調整するのは、15%未満では、転がり寿命の改善に不十分であり、35%を超えると、表面硬化層の硬さがHRC58以下となり、耐摩耗性が低下して適当でないからである。   Residual austenite in the hardened surface layer is easy to disperse in the hardened layer at the periphery of the indentation even if indentation is formed on the rolling surface due to the biting of hard foreign particles in the lubricating oil. It is plastically deformed to relieve stress concentration in the hardened surface layer, delay crack propagation, and improve the rolling life. The amount of retained austenite is adjusted to 15 to 35%. If it is less than 15%, it is insufficient for improving the rolling life. If it exceeds 35%, the hardness of the hardened surface layer becomes HRC58 or less, and the wear resistance is improved. It is because it falls and is not suitable.

他方、芯部の硬さはHRC58以下に調整するが、好ましくは、HRC48〜58の範囲とする。芯部の硬さは、異物混入油潤滑条件下における転動疲労寿命に対して、ある程度高い方がよいが、表面硬化層の硬さ(HRC60以上)よりは低くする(HRC58以下)のが望ましい。表面硬化層に対して芯部硬さを低下させると、熱処理により表面硬化層に残留圧縮応力が発生し、これは、上記異物圧痕周縁に形成される残留応力を相殺し、亀裂発生を抑制して、寿命延長に良好な影響を及ぼす。   On the other hand, the hardness of the core is adjusted to HRC58 or less, but preferably in the range of HRC48-58. The hardness of the core is preferably higher to some extent than the rolling fatigue life under the oil-lubricated condition with foreign matter mixed, but is preferably lower than the hardness of the hardened surface layer (HRC 60 or more) (HRC 58 or less). . When the core hardness is lowered with respect to the hardened surface layer, a residual compressive stress is generated in the hardened surface layer by heat treatment, which cancels out the residual stress formed at the periphery of the foreign matter indentation and suppresses the generation of cracks. Have a positive effect on life extension.

芯部は、中炭素鋼の焼入れ焼戻し組織に相当するから、残留オーステナイト量は、表面硬化層より遥かに少なく、また、高炭素軸受鋼の焼入れ焼戻し材よりも少ないから、高炭素軸受鋼に比して、寸法安定性がすぐれている。   Since the core corresponds to the quenching and tempering structure of medium carbon steel, the amount of retained austenite is far less than that of the hardened surface layer and less than that of the quenching and tempering material of high carbon bearing steel. Therefore, the dimensional stability is excellent.

従来から高炭素Cr軸受鋼の浸炭窒化処理材の寸法安定性を改善するのに、200℃以上の高温焼戻しをして、芯部残留オーステナイトを分解させ寸法安定性を確保する方法があるが、このためには、高温焼戻しによる表面硬化層の軟化を防止するために高Cr含有量とし、同時に、表面硬化層に高温焼戻しによる残留オーステナイトの分解を補償するために多量の残留オーステナイトを生成させる必要があり、このため長時間の浸炭窒化処理を行う必要があった。本発明は、中炭素鋼であるので、低温焼戻しでも芯部残留オーステナイトが少なく、必要な寸法安定性を容易に確保でき、したがって、高温焼戻しを要しないから、浸炭窒化層を高濃度に浸炭窒化する必要がなく、表面硬化層(浸炭窒化処理後の浸炭窒化層)に所要の残留オーステナイトを確保できるので、浸炭窒化処理時間を短縮できるのである。   Conventionally, in order to improve the dimensional stability of the carbonitrided material of high carbon Cr bearing steel, there is a method of ensuring the dimensional stability by decomposing the core retained austenite by high-temperature tempering at 200 ° C. or higher. For this purpose, it is necessary to have a high Cr content in order to prevent softening of the hardened surface layer due to high temperature tempering, and at the same time to generate a large amount of residual austenite in the hardened surface layer to compensate for decomposition of residual austenite due to high temperature tempering. Therefore, it was necessary to perform a carbonitriding process for a long time. Since the present invention is a medium carbon steel, there is little core retained austenite even at low temperature tempering, and the required dimensional stability can be easily secured. Therefore, high temperature tempering is not required. Therefore, the required retained austenite can be secured in the hardened surface layer (the carbonitrided layer after the carbonitriding process), so that the carbonitriding time can be shortened.

他方、従来の低炭素Cr鋼は、芯部の残留オーステナイトが少なく寸法安定性は良好であるが、表面硬化層に所要の硬さと残留オーステナイトを形成するのに長時間の浸炭窒化処理を必要とする。本発明は、中炭素鋼としているので、浸炭窒化処理時間の短縮が可能となるのである。   On the other hand, conventional low carbon Cr steel has little residual austenite in the core and good dimensional stability, but requires a long time carbonitriding process to form the required hardness and residual austenite in the hardened surface layer. To do. Since the present invention is made of medium carbon steel, the carbonitriding time can be shortened.

さらに、本発明における浸炭窒化は、鋼材を中炭素鋼として、かつ、鋼中Crを低減し、ないしは実質的に含まないので、上述のように浸炭窒化速度が大きく、上記表面硬化層の残留オーステナイト量を確保するのに短時間の処理でよく、したがって、高炭素軸受鋼や低炭素Cr鋼の浸炭窒化に比して、浸炭窒化処理の簡素化に有効である。   Furthermore, the carbonitriding in the present invention uses medium steel as a steel material and reduces or substantially does not contain Cr in the steel, so that the carbonitriding rate is high as described above, and the retained austenite of the surface hardened layer is as described above. In order to secure the amount, a short time treatment is sufficient, and therefore, it is effective for simplifying the carbonitriding process as compared with the carbonitriding of high carbon bearing steel or low carbon Cr steel.

次に、窒素富化層は、軌道輪(外輪もしくは内輪)または転動体の表層に形成された窒素含有量を増加した層であって、例えば浸炭窒化、窒化、浸窒などの処理によって形成させることができる。窒素富化層における窒素含有量は、好ましくは0.1%〜0.7%の範囲である。窒素含有量が0.1%より少ないと効果がなく、特に異物混入条件での転動寿命が低下する。窒素含有量が0.7%より多いと、ボイドと呼ばれる空孔ができたり、残留オーステナイトが多くなりすぎて硬度が出なくなったりして短寿命になる。軌道輪に形成された窒素富化層については、窒素含有量は、研削後の軌道面の表層50μmにおける値であって、例えばEPMA(波長分散型X線マイクロアナライザ)で測定することができる。   Next, the nitrogen-enriched layer is a layer having an increased nitrogen content formed on the surface layer of the race (outer ring or inner ring) or rolling element, and is formed by a process such as carbonitriding, nitriding, or nitriding. be able to. The nitrogen content in the nitrogen-enriched layer is preferably in the range of 0.1% to 0.7%. If the nitrogen content is less than 0.1%, there will be no effect, and the rolling life especially under the foreign matter mixing conditions will be reduced. When the nitrogen content is more than 0.7%, voids called voids are formed, or the retained austenite increases so much that the hardness does not come out, resulting in a short life. For the nitrogen-enriched layer formed on the raceway, the nitrogen content is a value at the surface layer of 50 μm of the raceway surface after grinding, and can be measured by, for example, EPMA (wavelength dispersion type X-ray microanalyzer).

また、オーステナイト結晶粒の粒度番号が10番を超えるほどオーステナイト粒径が微細であることにより、転動疲労寿命を大幅に改良することができる。オーステナイト粒径の粒度番号が10番以下では、転動疲労寿命は大きく改善されないので、10番を超える範囲とする。通常、11番以上とする。オーステナイト粒径は細かいほど望ましいが、通常、13番を超える粒度番号を得ることは難しい。なお、上記の軸受部品のオーステナイト粒は、浸炭窒化処理の影響を大きく受けている表層部でも、それより内側の内部でも変化しない。したがって、上記の結晶粒度番号の範囲の対象となる位置は、表層部および内部とする。   In addition, the rolling fatigue life can be greatly improved by the finer austenite grain size as the grain size number of the austenite crystal grains exceeds 10. When the particle size number of the austenite particle size is 10 or less, the rolling fatigue life is not greatly improved. Usually 11 or more. Although it is desirable that the austenite particle size is finer, it is usually difficult to obtain a particle size number exceeding # 13. Note that the austenite grains of the bearing parts described above do not change even in the surface layer portion that is greatly affected by the carbonitriding process, or in the inside thereof. Therefore, the target position of the above crystal grain size number range is the surface layer portion and the inside.

本発明の転がり軸受は、窒素富化層を形成した上で、オーステナイト粒径を粒度番号で11番以上に微細化したため、転動疲労寿命が大きく改善され、優れた耐割れ強度や耐経年寸法変化を得ることができる。   The rolling bearing of the present invention has a nitrogen-enriched layer and the austenite grain size is refined to a particle size number of 11 or more, so that the rolling fatigue life is greatly improved, and excellent cracking resistance and aging resistance are achieved. Change can be obtained.

次に、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態における転がり軸受を示す概略断面図である。図1において、この転がり軸受10は、外輪1と、内輪2と、転動体3とを主に有している。図面はラジアル玉軸受を表しているが、玉軸受、円すいころ軸受、円筒ころ軸受、針状ころ軸受も同様に本発明の実施の形態の対象になる。転動体3は、外輪1と内輪2との間に配置された保持器により転動可能に支持されている。これら転がり軸受の外輪1、内輪2および転動体3の少なくとも1つの軸受部品は窒素富化層を有する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a rolling bearing in an embodiment of the present invention. In FIG. 1, this rolling bearing 10 mainly has an outer ring 1, an inner ring 2, and rolling elements 3. Although the drawings show radial ball bearings, ball bearings, tapered roller bearings, cylindrical roller bearings, and needle roller bearings are also subject to the embodiments of the present invention. The rolling element 3 is supported by a cage disposed between the outer ring 1 and the inner ring 2 so as to be able to roll. At least one bearing component of the outer ring 1, the inner ring 2 and the rolling element 3 of these rolling bearings has a nitrogen-enriched layer.

窒素富化層を形成させるための処理の具体例として浸炭窒化処理を含む熱処理について説明する。図2は、本発明の実施の形態における転がり軸受の熱処理方法を説明する図であり、図3はその変形例を説明する図である。図2は一次焼入れおよび二次焼入れを行なう方法を示す熱処理パターンであり、図3は焼入れ途中で材料をA1変態点温度未満に冷却し、その後、再加熱して最終的に焼入れする方法を示す熱処理パターンである。これらの図において、処理T1では鋼の素地に炭素や窒素を拡散させたまま炭素の溶け込みを十分に行なった後、A1変態点未満に冷却する。次に、図中の処理T2において、A1変態点温度以上かつ処理T1よりも低温に再加熱し、そこから油焼入れを施す。 A heat treatment including a carbonitriding process will be described as a specific example of the process for forming the nitrogen-enriched layer. FIG. 2 is a diagram for explaining a heat treatment method for a rolling bearing according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram for explaining a modification thereof. FIG. 2 is a heat treatment pattern showing a method of performing the primary quenching and the secondary quenching, and FIG. 3 shows a method of cooling the material to below the A 1 transformation point temperature during quenching, and then reheating and finally quenching. It is the heat processing pattern shown. In these figures, in the treatment T 1 , the carbon is sufficiently dissolved while carbon and nitrogen are diffused in the steel base, and then cooled to less than the A 1 transformation point. Next, in the process T 2 of the in the figure, then reheated to a temperature lower than the A 1 transformation point temperature or higher and treatment T 1, subjected to oil quenching from there.

上記の熱処理は、従来の浸炭窒化焼入れすなわち浸炭窒化処理に引き続いてそのまま1回焼入れするよりも、表層部分を浸炭窒化しつつ、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率を減少させることができる。上記本発明の転がり軸受における図2または図3の熱処理方法によれば、オーステナイト結晶粒の粒径が従来の2分の1以下となるミクロ組織を得ることができる。上記の熱処理を受けた軸受部品は、転動疲労に対して長寿命であり、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率も減少させることができる。   The above heat treatment can improve the cracking strength and reduce the aging rate of dimensional change while carbonitriding the surface layer portion as compared with conventional carbonitriding and quenching, that is, carbonitriding as it is once as it is. According to the heat treatment method of FIG. 2 or FIG. 3 in the rolling bearing of the present invention, a microstructure in which the grain size of austenite crystal grains is less than or equal to the conventional one can be obtained. The bearing component subjected to the above heat treatment has a long life against rolling fatigue, can improve the cracking strength, and can also reduce the rate of dimensional change over time.

図4は、軸受部品のミクロ組織、とくにオーステナイト粒を示す図である。図4(a)は本発明例の軸受部品であり、図4(b)は従来の軸受部品である。すなわち、上記図2に示す熱処理パターンを適用した軸受鋼のオーステナイト結晶粒度を図4(a)に示す。また、比較のため、従来の熱処理方法による軸受鋼のオーステナイト結晶粒度を図4(b)に示す。また、図5(a)および図5(b)に、上記図4(a)および図4(b)を図解したオーステナイト結晶粒度を示す。これらオーステナイト結晶粒度を示す組織より、従来のオーステナイト粒径はJIS規格の粒度番号で10番であり、本発明による熱処理方法によれば12番の細粒を得ることができる。また、図4(a)の平均粒径は、切片法で測定した結果、5.6μmであった。   FIG. 4 is a diagram showing the microstructure of bearing parts, particularly austenite grains. FIG. 4A shows a bearing component according to an example of the present invention, and FIG. 4B shows a conventional bearing component. That is, FIG. 4A shows the austenite grain size of the bearing steel to which the heat treatment pattern shown in FIG. 2 is applied. For comparison, FIG. 4B shows the austenite grain size of the bearing steel obtained by the conventional heat treatment method. FIGS. 5 (a) and 5 (b) show the austenite grain sizes illustrated in FIGS. 4 (a) and 4 (b). From the structure showing these austenite crystal grain sizes, the conventional austenite grain size is No. 10 in the JIS standard grain size number, and according to the heat treatment method of the present invention, No. 12 fine grains can be obtained. Moreover, the average particle diameter of Fig.4 (a) was 5.6 micrometers as a result of measuring by the intercept method.

次に、本発明の実施例について説明する。   Next, examples of the present invention will be described.

(実施例I)
0.78重量%C−0.8重量%Si−1.2重量%Mn−0.4重量%Cr鋼を用いて、(1)水素量の測定、(2)結晶粒度の測定、(3)シャルピー衝撃試験、(4)破壊応力値の測定、(5)転動疲労試験の各試験を行なった。表1にその結果を示す。
(Example I)
Using 0.78 wt% C-0.8 wt% Si-1.2 wt% Mn-0.4 wt% Cr steel, (1) measurement of hydrogen content, (2) measurement of grain size, (3 ) Charpy impact test, (4) measurement of fracture stress value, and (5) rolling fatigue test. Table 1 shows the results.

各試料の製造履歴は次のとおりである。 The manufacturing history of each sample is as follows.

試料A〜D(本発明例):浸炭窒化処理850℃、保持時間150分間。雰囲気は、RXガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。図2に示す熱処理パターンにおいて、浸炭窒化処理温度850℃から一次焼入れをおこない、次いで浸炭窒化処理温度より低い温度域780℃〜830℃に加熱して二次焼入れを行なった。ただし、二次焼入れ温度780℃の試料Aは焼入れ不足のため試験の対象から外した。   Samples A to D (examples of the present invention): carbonitriding 850 ° C., holding time 150 minutes. The atmosphere was a mixed gas of RX gas and ammonia gas. In the heat treatment pattern shown in FIG. 2, primary quenching was performed from a carbonitriding temperature of 850 ° C., and then secondary quenching was performed by heating to a temperature range of 780 ° C. to 830 ° C. lower than the carbonitriding temperature. However, Sample A having a secondary quenching temperature of 780 ° C. was excluded from the test because of insufficient quenching.

試料E,F(比較例):浸炭窒化処理は、本発明例A〜Dと同じ履歴で行ない、二次焼入れ温度を浸炭窒化処理温度850℃以上の850℃〜870℃で行なった。   Samples E and F (comparative examples): The carbonitriding process was performed with the same history as that of Examples A to D of the present invention, and the secondary quenching temperature was 850 ° C to 870 ° C, which is a carbonitriding temperature of 850 ° C or higher.

従来浸炭窒化処理品(比較例):浸炭窒化処理850℃、保持時間150分間。雰囲気は、RXガスとアンモニアガスとの混合ガスとした。浸炭窒化処理温度からそのまま焼入れを行ない、二次焼入れは行なわなかった。   Conventional carbonitrided product (comparative example): carbonitrided at 850 ° C., holding time of 150 minutes. The atmosphere was a mixed gas of RX gas and ammonia gas. Quenching was performed as it was from the carbonitriding temperature, and secondary quenching was not performed.

普通焼入れ品(比較例):浸炭窒化処理を行なわずに、850℃に加熱して焼入れした。二次焼入れは行なわなかった。   Normal quenching product (comparative example): without any carbonitriding treatment, it was quenched by heating to 850 ° C. Secondary quenching was not performed.

次に、試験方法について説明する。   Next, the test method will be described.

(1)水素量の測定
水素量は、LECO社製DH−103型水素分析装置により、鋼中の非拡散性水素量を分析した。拡散性水素量は測定してない。このLECO社製DH−103型水素分析装置の仕様を下記に示す。
(1) Measurement of hydrogen amount The amount of hydrogen was determined by analyzing the amount of non-diffusible hydrogen in the steel using a DH-103 type hydrogen analyzer manufactured by LECO. The amount of diffusible hydrogen is not measured. The specification of this LECO DH-103 type hydrogen analyzer is shown below.

分析範囲:0.01〜50.00ppm
分析精度:±0.1ppmまたは±3%H(いずれか大なるほう)
分析感度:0.01ppm
検出方式:熱伝導度法
試料重量サイズ:10mg〜35mg(最大:直径12mm×長さ100mm)
加熱炉温度範囲:50℃〜1100℃
試薬:アンハイドロン Mg(ClO42、アスカライト NaOH
キャリアガス:窒素ガス、ガスドージングガス:水素ガス、いずれのガスも純度99.99%以上、圧力40psi(2.8kgf/cm2)である。
Analysis range: 0.01 to 50.00 ppm
Analysis accuracy: ± 0.1 ppm or ± 3% H (whichever is greater)
Analysis sensitivity: 0.01ppm
Detection method: Thermal conductivity method Sample weight size: 10 mg to 35 mg (maximum: diameter 12 mm × length 100 mm)
Heating furnace temperature range: 50 ° C to 1100 ° C
Reagents: Anhydrone Mg (ClO 4 ) 2 , Ascarite NaOH
Carrier gas: nitrogen gas, gas dosing gas: hydrogen gas, both gases have a purity of 99.99% or more and a pressure of 40 psi (2.8 kgf / cm 2 ).

測定手順の概要は以下のとおりである。専用のサンプラーで採取した試料をサンプラーごと上記の水素分析装置に挿入する。内部の拡散性水素は窒素キャリアガスによって熱伝導度検出器に導かれる。この拡散性水素は本実施例では測定しない。次に、サンプラーから試料を取り出し、抵抗加熱炉内で加熱し、非拡散性水素を窒素キャリアガスによって熱伝導度検出器に導く。熱伝導度検出器において熱伝導度を測定することによって非拡散性水素量を知ることができる。   The outline of the measurement procedure is as follows. A sample collected with a dedicated sampler is inserted into the hydrogen analyzer together with the sampler. Internal diffusible hydrogen is directed to the thermal conductivity detector by a nitrogen carrier gas. This diffusible hydrogen is not measured in this example. Next, a sample is taken out from the sampler, heated in a resistance heating furnace, and non-diffusible hydrogen is guided to a thermal conductivity detector by nitrogen carrier gas. The amount of non-diffusible hydrogen can be known by measuring the thermal conductivity with a thermal conductivity detector.

(2)結晶粒度の測定
結晶粒度の測定は、JIS G 0551の鋼のオーステナイト結晶粒度試験方法に基づいて行なった。
(2) Measurement of crystal grain size The crystal grain size was measured based on the JIS G 0551 steel austenite grain size test method.

(3)シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験は、JIS Z 2242の金属材料のシャルピー衝撃試験方法に基づいて行なった。試験片は、JIS Z 2202に示されたUノッチ試験片(JIS3号試験片)を用いた。
(3) Charpy impact test The Charpy impact test was performed based on the Charpy impact test method of the metal material of JIS Z2242. As a test piece, a U-notch test piece (JIS No. 3 test piece) shown in JIS Z 2202 was used.

(4)破壊応力値の測定
図6は、静圧壊強度試験(破壊応力値の測定)の試験片を示す図である。図中のP方向に荷重を負荷して破壊されるまでの荷重を測定する。その後、得られた破壊荷重を、下記に示す曲がり梁の応力計算式により応力値に換算する。なお、試験片は図6に示す試験片に限られず、他の形状の試験片を用いてもよい。
(4) Measurement of Fracture Stress Value FIG. 6 is a diagram showing a test piece for a static crush strength test (measurement of a fracture stress value). The load until it is broken by applying a load in the P direction in the figure is measured. Thereafter, the obtained fracture load is converted into a stress value by the following bending beam stress calculation formula. In addition, a test piece is not restricted to the test piece shown in FIG. 6, You may use the test piece of another shape.

図6の試験片の凸表面における繊維応力をσ1、凹表面における繊維応力をσ2とすると、σ1およびσ2は下記の式によって求められる(機械工学便覧A4編材料力学A4−40)。ここで、Nは円環状試験片の軸を含む断面の軸力、Aは横断面積、e1は外半径、e2は内半径を表す。また、κは曲がり梁の断面係数である。
σ1=(N/A)+{M/(Aρ0)}[1+e1/{κ(ρ0+e1)}]
σ2=(N/A)+{M/(Aρ0)}[1−e2/{κ(ρ0−e2)}]
κ=−(1/A)∫A{η/(ρ0+η)}dA
(5)転動疲労寿命
転動疲労寿命試験の試験条件を表2に示す。また、図7は、転動疲労寿命試験機の概略図である。図7(a)は正面図であり、図7(b)は側面図である。図7(a)および図7(b)において、転動疲労寿命試験片21は、駆動ロール11によって駆動され、ボール13と接触して回転している。ボール13は、3/4インチのボールであり、案内ロール12にガイドされて、転動疲労寿命試験片21との間で高い面圧を及ぼし合いながら転動する。
Assuming that the fiber stress on the convex surface of the test piece of FIG. 6 is σ 1 and the fiber stress on the concave surface is σ 2 , σ 1 and σ 2 are obtained by the following formulas (Mechanical Engineering Handbook A4 Knitting Material Dynamics A4-40) . Here, N is the axial force of the cross section including the axis of the annular specimen, A is the cross-sectional area, e 1 is the outer radius, and e 2 is the inner radius. Further, κ is a section modulus of the curved beam.
σ 1 = (N / A) + {M / (Aρ 0 )} [1 + e 1 / {κ (ρ 0 + e 1 )}]
σ 2 = (N / A) + {M / (Aρ 0 )} [1-e 2 / {κ (ρ 0 −e 2 )}]
κ = − (1 / A) ∫A {η / (ρ 0 + η)} dA
(5) Rolling fatigue life Table 2 shows the test conditions for the rolling fatigue life test. FIG. 7 is a schematic view of a rolling fatigue life tester. FIG. 7A is a front view, and FIG. 7B is a side view. 7A and 7B, the rolling fatigue life test piece 21 is driven by the drive roll 11 and rotates in contact with the ball 13. The ball 13 is a 3/4 inch ball and is guided by the guide roll 12 to roll while exerting a high surface pressure with the rolling fatigue life test piece 21.

表1に示した実施例Iの試験結果を説明すると次のとおりである。   The test results of Example I shown in Table 1 will be described as follows.

(1)水素量
浸炭窒化処理したままの従来浸炭窒化処理品は、0.81ppmと非常に高い値となっている。これは、浸炭窒化処理の雰囲気に含まれるアンモニア(NH3)が分解して水素が鋼中に浸入したためと考えられる。これに対し、試料B〜Dは、水素量は0.32〜0.40ppmと半分近くまで減少している。この水素量は普通焼入れ品と同レベルである。
(1) Hydrogen amount The conventional carbonitrided product as it is carbonitrided has a very high value of 0.81 ppm. This is thought to be because ammonia (NH 3 ) contained in the carbonitriding atmosphere decomposed and hydrogen entered the steel. On the other hand, in Samples B to D, the amount of hydrogen is reduced to almost half of 0.32 to 0.40 ppm. This amount of hydrogen is at the same level as that of ordinary hardened products.

上記の水素量の低減により、水素の固溶に起因する鋼の脆化を軽減することができる。すなわち、水素量の低減により、本発明例の試料B〜Dのシャルピー衝撃値は大きく改善されている。   By reducing the amount of hydrogen described above, embrittlement of steel due to hydrogen solid solution can be reduced. That is, the reduction in the amount of hydrogen greatly improves the Charpy impact value of Samples B to D of the present invention example.

(2)結晶粒度
結晶粒度は二次焼入れ温度が、浸炭窒化処理時の焼入れ(一次焼入れ)の温度より低い場合、すなわち試料B〜Dの場合、オーステナイト粒は、結晶粒度番号10.5〜12と顕著に微細化されている。試料EおよびFならびに従来浸炭窒化処理品および普通焼入れ品のオーステナイト粒は、結晶粒度番号10であり、本発明例の試料B〜Dより粗大な結晶粒となっている。
(2) Crystal grain size When the secondary quenching temperature is lower than the quenching (primary quenching) temperature during carbonitriding, that is, in the case of Samples B to D, the austenite grains have a grain size number of 10.5 to 12 And it is remarkably miniaturized. The austenite grains of the samples E and F, the conventional carbonitrided product and the normal quenching product have a crystal grain size number 10, and are coarser than the samples B to D of the examples of the present invention.

(3)シャルピー衝撃試験
表1によれば、従来浸炭窒化処理品のシャルピー衝撃値は5.21J/cm2であるのに比して、本発明例の試料B〜Dのシャルピー衝撃値は6.50〜6.85J/cm2と高い値が得られている。この中でも、二次焼入れ温度が低い方がシャルピー衝撃値が高くなる傾向を示す。普通焼入れ品のシャルピー衝撃値は6.90J/cm2と高い。
(3) Charpy impact test According to Table 1, the Charpy impact value of the samples B to D of the present invention example is 6 compared with the Charpy impact value of the conventional carbonitrided product being 5.21 J / cm 2. A high value of .50 to 6.85 J / cm 2 is obtained. Among these, the one where secondary quenching temperature is low shows the tendency for a Charpy impact value to become high. The normally hardened product has a Charpy impact value as high as 6.90 J / cm 2 .

(4)破壊応力値の測定
上記破壊応力値は、耐割れ強度に相当する。表1によれば、従来浸炭窒化処理品は2150MPaの破壊応力値となっている。これに比して、試料B〜Dの破壊応力値は2590〜2800MPaと改善された値が得られている。普通焼入れ品の破壊応力値は2590MPaであり、試料B〜Dの改良された耐割れ強度は、オーステナイト結晶粒の微細化と並んで、水素含有率の低減による効果が大きいと推定される。
(4) Measurement of fracture stress value The fracture stress value corresponds to the crack resistance strength. According to Table 1, the conventional carbonitrided product has a fracture stress value of 2150 MPa. Compared to this, the fracture stress values of Samples B to D were improved to 2590 to 2800 MPa. The fracture stress value of the normally quenched product is 2590 MPa, and the improved cracking resistance strength of Samples B to D is presumed to have a great effect by reducing the hydrogen content, along with the refinement of austenite crystal grains.

(5)転動疲労試験
表1によれば、普通焼入れ品は浸炭窒化層を表層部に有しないことを反映して、転動疲労寿命L10は最も低い。これに比して従来浸炭窒化処理品の転動疲労寿命は2.6倍となる。試料B〜Dの転動疲労寿命は従来浸炭窒化処理品より大幅に向上する。試料E,Fは、従来浸炭窒化処理品とほぼ同等である。
(5) According to the rolling contact fatigue test Table 1, normally hardened product to reflect to have no carbonitrided layer in the surface layer portion, the rolling fatigue life L 10 is the lowest. Compared to this, the rolling fatigue life of the conventional carbonitrided product is 2.6 times. The rolling fatigue life of Samples B to D is significantly improved as compared with the conventional carbonitrided product. Samples E and F are almost equivalent to conventional carbonitrided products.

上記をまとめると、本発明例の試料B〜Dは、水素含有率が低下し、オーステナイト結晶粒度が10.5番以上に微細化され、シャルピー衝撃値、耐割れ強度および転動疲労寿命も改善される。   In summary, Samples B to D of the inventive examples have a reduced hydrogen content, austenite grain size refined to 10.5 or more, and improved Charpy impact value, crack resistance strength and rolling fatigue life. Is done.

(実施例II)
次に実施例IIについて説明する。下記のX材、Y材およびZ材について、一連の試験を行なった。熱処理用素材には、0.78重量%C−0.8重量%Si−1.2重量%Mn−0.4重量%Cr鋼を用い、X材〜Z材に共通とした。X材〜Z材の製造履歴は次のとおりである。
X材(比較例):普通焼入れのみ(浸炭窒化処理せず)。
Y材(比較例):浸炭窒化処理後にそのまま焼入れ(従来の浸炭窒化焼入れ)。浸炭窒化処理温度845℃、保持時間150分間。浸炭窒化処理の雰囲気は、RXガス+アンモニアガスとした。
Z材(本発明例):図2の熱処理パターンを施した軸受鋼。浸炭窒化処理温度845℃、保持時間150分間。浸炭窒化処理の雰囲気は、RXガス+アンモニアガスとした。最終焼入れ温度は800℃とした。
Example II
Next, Example II will be described. A series of tests were performed on the following X material, Y material, and Z material. As a heat treatment material, 0.78 wt% C-0.8 wt% Si-1.2 wt% Mn-0.4 wt% Cr steel was used, which was common to X material to Z material. The manufacturing history of the X material to the Z material is as follows.
X material (comparative example): Only normal quenching (not carbonitriding).
Y material (comparative example): quenching directly after carbonitriding (conventional carbonitriding quenching). Carbonitriding temperature 845 ° C, holding time 150 minutes. The atmosphere of the carbonitriding process was RX gas + ammonia gas.
Z material (example of the present invention): bearing steel subjected to the heat treatment pattern of FIG. Carbonitriding temperature 845 ° C, holding time 150 minutes. The atmosphere of the carbonitriding process was RX gas + ammonia gas. The final quenching temperature was 800 ° C.

(1)転動疲労寿命
転動疲労寿命の試験条件および試験装置は、上述したように、表2および図7に示すとおりである。この転動疲労寿命試験結果を表3に示す。
(1) Rolling fatigue life Test conditions and test equipment for rolling fatigue life are as shown in Table 2 and FIG. 7 as described above. The rolling fatigue life test results are shown in Table 3.

表3によれば、比較例のY材は、同じく比較例で普通焼入れのみを施したX材のL10寿命(試験片10個中1個が破損する寿命)の2.7倍を示し、浸炭窒化処理による長寿命化の効果が認められる。これに対して、本発明例のZ材は、Y材の1.66倍、またX材の4.5倍の長寿命を示している。この改良の主因はミクロ組織の微細化によるものと考えられる。 According to Table 3, the Y material of the comparative example shows 2.7 times the L 10 life of the X material that has been subjected only to normal quenching in the comparative example (the life that one of the 10 test pieces breaks), The effect of extending the life by carbonitriding is recognized. On the other hand, the Z material of the example of the present invention has a long life of 1.66 times that of the Y material and 4.5 times that of the X material. The main reason for this improvement is thought to be the refinement of the microstructure.

(2)シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験は、Uノッチ試験片を用いて、上述のJISZ2242に準じた方法により行なった。試験結果を表4に示す。
(2) Charpy impact test The Charpy impact test was performed by the method according to the above-mentioned JISZ2242 using the U notch test piece. The test results are shown in Table 4.

浸炭窒化処理を行なったY材(比較例)のシャルピー衝撃値は、普通焼入れのX材(比較例)より高くないが、Z材はX材と同等の値が得られた。 The Charpy impact value of the Y material (comparative example) subjected to carbonitriding was not higher than that of the normal quenching X material (comparative example), but the Z material obtained the same value as the X material.

(3)静的破壊靭性値の試験
図8は、静的破壊靭性試験の試験片を示す図である。この試験片のノッチ部に、予き裂を約1mm導入した後、3点曲げによる静的荷重を加え、破壊荷重Pを求めた。破壊靭性値(K1c値)の算出には次に示す(I)式を用いた。また、試験結果を表5に示す。
K1c=(PL√a/BW2){5.8−9.2(a/W)+43.6(a/W)2
−75.3(a/W)3+77.5(a/W)4}・・・(I)
(3) Test of Static Fracture Toughness Value FIG. 8 is a diagram showing a test piece of a static fracture toughness test. About 1 mm of pre-crack was introduced into the notch portion of the test piece, and then a static load by three-point bending was applied to determine the fracture load P. The following formula (I) was used for calculation of the fracture toughness value (K 1 c value). The test results are shown in Table 5.
K1c = (PL√a / BW 2 ) {5.8−9.2 (a / W) +43.6 (a / W) 2
−75.3 (a / W) 3 +77.5 (a / W) 4 } (I)

予き裂深さが浸炭窒化層深さよりも大きくなったため、比較例のX材とY材とには違いはない。しかし、本発明例のZ材は比較例に対して約1.2倍の値を得ることができた。 Since the precrack depth is larger than the carbonitrided layer depth, there is no difference between the X material and the Y material of the comparative example. However, the Z material of the present invention example was able to obtain a value about 1.2 times that of the comparative example.

(4)静圧壊強度試験
静圧壊強度試験片は、上述のように図6に示す形状のものを用いた。図中、P方向に荷重を付加して、静圧壊強度試験を行なった。試験結果を表6に示す。
(4) Static Crushing Strength Test The static crushing strength test piece having the shape shown in FIG. 6 was used as described above. In the figure, a static crushing strength test was performed by applying a load in the P direction. The test results are shown in Table 6.

浸炭窒化処理を行なっているY材は普通焼入れのX材よりもやや低い値である。しかしながら、本発明例のZ材は、Y材よりも静圧壊強度が向上し、X材と遜色ないレベルが得られている。 The Y material subjected to carbonitriding has a slightly lower value than the normal quenching X material. However, the Z material of the example of the present invention has a static crushing strength higher than that of the Y material, and a level comparable to that of the X material is obtained.

(5)経年寸法変化率
保持温度130℃、保持時間500時間における経年寸法変化率の測定結果を、表面硬度、残留オーステナイト量(50μm深さ)と併せて表7に示す。
(5) Aged dimensional change rate The measurement results of the aged dimensional change rate at a holding temperature of 130 ° C. and a holding time of 500 hours are shown in Table 7 together with the surface hardness and the retained austenite amount (50 μm depth).

残留オーステナイト量の多いY材の寸法変化率に比べて、本発明例のZ材は約60%以下に抑制されていることがわかる。 It can be seen that the Z material of the example of the present invention is suppressed to about 60% or less compared to the dimensional change rate of the Y material having a large amount of retained austenite.

(6)異物混入下における転動寿命試験
玉軸受6206を用い、標準異物を所定量混入させた異物混入下での転動疲労寿命を評価した。試験条件を表8に、試験結果を表9に示す。
(6) Rolling life test under the presence of foreign matter The ball bearing 6206 was used to evaluate the rolling fatigue life under the presence of foreign matter mixed with a predetermined amount of standard foreign matter. Table 8 shows the test conditions and Table 9 shows the test results.

X材に比べ、従来の浸炭窒化処理を施したY材は約2.1倍になり、また、本発明例のZ材は約2.0倍の長寿命が得られた。本発明例のZ材は、比較例のY材に比べて残留オーステナイトが少ないものの、窒素の浸入と微細化されたミクロ組織の影響でほぼ同等の長寿命が得られている。 Compared to the X material, the Y material subjected to the conventional carbonitriding treatment was about 2.1 times longer, and the Z material of the present invention example was about 2.0 times longer in life. Although the Z material of the present invention has less retained austenite than the Y material of the comparative example, a substantially equivalent long life is obtained due to the intrusion of nitrogen and the effect of the refined microstructure.

上記の結果より、Z材、すなわち本発明例は、従来の浸炭窒化処理では困難であった転動疲労寿命の長寿命化、割れ強度の向上、経年寸法変化率の低減の3項目を同時に満足することができることがわかった。   From the above results, the Z material, that is, the present invention example, simultaneously satisfies the three items of the rolling fatigue life extension, crack strength improvement, and reduction of aging dimensional change rate, which were difficult in the conventional carbonitriding process. I found out that I can do it.

(実施例III)
表10に、窒素含有量と異物混入条件下の転動寿命との関係について行なった試験の結果を示す。なお、比較例1は標準焼入れ品、比較例2は標準の浸炭窒化品である。比較例3は本発明実施例と同様の処理を施したものの窒素量のみ過多の場合である。試験条件は次のとおりである。
供試軸受:円すいころ軸受30206(内・外輪、ころ共に、0.78重量%C−0.8重量%Si−1.2重量%Mn−0.4重量%Cr鋼製)
ラジアル荷重:17.64kN
アキシアル荷重:1.47kN
回転速度:2000rpm
硬質の異物混入1g/L
(Example III)
Table 10 shows the results of tests conducted on the relationship between the nitrogen content and the rolling life under the contamination condition. Comparative Example 1 is a standard quenched product, and Comparative Example 2 is a standard carbonitrided product. Comparative Example 3 is a case where the same treatment as in the embodiment of the present invention was performed, but only the amount of nitrogen was excessive. The test conditions are as follows.
Test bearing: Tapered roller bearing 30206 (both inner and outer rings and rollers are made of 0.78 wt% C-0.8 wt% Si-1.2 wt% Mn-0.4 wt% Cr steel)
Radial load: 17.64kN
Axial load: 1.47kN
Rotation speed: 2000rpm
1g / L of hard foreign matter

表10より、実施例1〜5に関しては、窒素含有量と異物混入下における転動寿命はほぼ比例関係にあることがわかる。ただし、窒素含有量が0.78の比較例3では異物混入下における転動寿命が極端に低下していることに照らし、窒素含有量は0.7を上限とするのがよい。 From Table 10, it can be seen that in Examples 1 to 5, the nitrogen content and the rolling life under the presence of foreign matter are in a substantially proportional relationship. However, in Comparative Example 3 where the nitrogen content is 0.78, it is preferable that the upper limit of the nitrogen content is 0.7 in light of the fact that the rolling life under the mixing of foreign matters is extremely reduced.

今回開示された実施の形態はすべ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が意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態における転がり軸受を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the rolling bearing in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における熱処理方法を説明する図である。It is a figure explaining the heat processing method in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における熱処理方法の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of the heat processing method in embodiment of this invention. 軸受部品のミクロ組織、とくにオーステナイト粒を示す図である。(a)は本発明例の軸受部品であり、(b)は従来の軸受部品である。It is a figure which shows the microstructure of a bearing component, especially an austenite grain. (A) is a bearing component of the present invention example, and (b) is a conventional bearing component. (a)は図4(a)を図解したオーステナイト粒界を示し、(b)は図4(b)を図解したオーステナイト粒界を示す。(A) shows the austenite grain boundary illustrated in FIG. 4 (a), and (b) shows the austenite grain boundary illustrated in FIG. 4 (b). 静圧壊強度試験(破壊応力値の測定)の試験片を示す図である。It is a figure which shows the test piece of a static crushing strength test (measurement of a fracture stress value). 転動疲労寿命試験機の概略図である。(a)は正面図であり、(b)は側面図である。It is the schematic of a rolling fatigue life tester. (A) is a front view, (b) is a side view. 静的破壊靭性試験の試験片を示す図である。It is a figure which shows the test piece of a static fracture toughness test.

符号の説明Explanation of symbols

1 外輪
2 内輪
3 転動体
10 転がり軸受
11 駆動ロール
12 案内ロール
13 ボール
21 転動疲労寿命試験片
1 浸炭窒化処理温度
2 焼入れ加熱温度



DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer ring 2 Inner ring 3 Rolling element 10 Rolling bearing 11 Drive roll 12 Guide roll 13 Ball 21 Rolling fatigue life test piece T 1 Carbonitriding temperature T 2 Quenching heating temperature



Claims (3)

外輪、内輪および複数の転動体を有する転がり軸受において、前記外輪、内輪および転動体のうち少なくともいずれか一つの部材が、重量%で、C0.4〜0.8%と、Si0.4〜0.9%と、Mn0.7〜1.3%と、Cr0.5%以下と、残部にFe及び不可避的不純物とを含有して成る鋼により成形され、かつ、窒素富化層を有し、前記窒素富化層におけるオーステナイト結晶粒の粒度番号が10番を超える範囲にある、転がり軸受。   In a rolling bearing having an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements, at least one member of the outer ring, the inner ring, and the rolling elements is C0.4 to 0.8% and Si 0.4 to 0% by weight. .9%, Mn 0.7 to 1.3%, Cr 0.5% or less, and formed of steel containing Fe and inevitable impurities in the balance, and having a nitrogen-enriched layer, A rolling bearing in which the austenite grain size number in the nitrogen-enriched layer is in a range exceeding # 10. 窒素富化層における窒素含有量が0.1%〜0.7%の範囲である請求項1の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the nitrogen content in the nitrogen-enriched layer is in the range of 0.1% to 0.7%. 前記部材が軌道輪であって、前記窒素含有量が、研削後の軌道面の表層50μmにおける値である請求項2の転がり軸受。



The rolling bearing according to claim 2, wherein the member is a bearing ring, and the nitrogen content is a value at a surface layer of 50 μm of the raceway surface after grinding.



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