JP2009236232A - Roller bearing - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a roller bearing not only suppressing a decrease in hardness of a part under a high-temperature environment and improving durability under an environment where a foreign material enters, but also achieving dry-run performance. <P>SOLUTION: An outer ring 11 and an inner ring 12 of a three-point contact ball bearing 1 are constituted of steel containing 0.11 to 0.15% of carbon, 0.1 to 0.25% of silicon, 0.15 to 0.35% of manganese, 3.2 to 3.6% of nickel, 4 to 4.25% of chromium, 4 to 4.5% of molybdenum, and 1.13 to 1.33% of vanadium with the rest consisting of iron and impurities. Nitrogen-enriched layers 11B, 12B having a nitrogen concentration of at least 0.05 mass% are formed on a region including rolling surfaces 11A, 12A, and the total of a carbon concentration and the nitrogen concentration in the nitrogen-enriched layers 11B, 12B is at least 0.55 mass% and not more than 1.9 mass%. A DLC coating layer 11E is arranged on a region including an outer ring contact surface 11D. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、転がり軸受に関し、より特定的には、焼付きの発生が抑制された転がり軸受に関するものである。   The present invention relates to a rolling bearing, and more particularly to a rolling bearing in which the occurrence of seizure is suppressed.

近年、転がり軸受が使用される機械装置の高性能化、高効率化などの進行に伴い、転がり軸受に対しては、過酷な使用環境下における高い耐久性が求められる傾向にある。具体的には、内部に硬質の異物が侵入する異物混入環境において用いられる転がり軸受では、当該異物の噛み込みに起因して転がり軸受が早期に(軸受の計算寿命よりも短い運転時間で)損傷する場合がある。また、潤滑が不十分な環境下において使用される転がり軸受においては、焼付きが発生する場合がある。特に、転がり軸受を構成する保持器と当該保持器を案内する内輪または外輪などの軌道部材との間では焼付きが発生しやすい。さらに、転がり軸受が高温、たとえば200℃を超える高温環境下で使用される場合、転がり軸受を構成する軌道部材や転動体などの部品の硬度が低下し、耐久性が低下する場合もある。   In recent years, with the progress of high performance and high efficiency of a mechanical device in which a rolling bearing is used, the rolling bearing tends to be required to have high durability under a severe use environment. Specifically, in a rolling bearing used in a foreign matter mixed environment where hard foreign matter enters inside, the rolling bearing is damaged early (with an operation time shorter than the calculated life of the bearing) due to the biting of the foreign matter. There is a case. Further, seizure may occur in a rolling bearing used in an environment where lubrication is insufficient. In particular, seizure is likely to occur between a cage constituting the rolling bearing and a race member such as an inner ring or an outer ring that guides the cage. Furthermore, when the rolling bearing is used in a high temperature environment, for example, a high temperature environment exceeding 200 ° C., the hardness of parts such as race members and rolling elements constituting the rolling bearing is lowered, and the durability may be lowered.

これに対し、軌道部材や転動体などの部品が鋼からなる場合、当該鋼に4質量%以上のクロムを添加して鋼の焼戻軟化抵抗を向上させることにより、高温での強度を向上させ、転がり軸受の高温環境下における耐久性を向上させることができる。また、軸受部品が炭素含有量0.15質量%以下である鋼からなる場合、異物混入環境における耐久性を向上させるためには、軸受部品に対し、たとえば浸炭処理を行なうことにより表層部に他の領域に比べて炭素濃度の高い領域(浸炭層)を形成した上で、表層部に他の領域に比べて窒素濃度が高い層である窒素富化層を形成する処理、たとえば窒化処理を行なう対策を採用することができる。   On the other hand, when parts such as race members and rolling elements are made of steel, the strength at high temperature is improved by adding 4% by mass or more of chromium to the steel to improve the temper softening resistance of the steel. The durability of the rolling bearing in a high temperature environment can be improved. In addition, when the bearing part is made of steel having a carbon content of 0.15% by mass or less, in order to improve the durability in a foreign matter mixed environment, for example, carburizing treatment is performed on the bearing part in addition to the surface layer portion. After forming a region (carburized layer) having a higher carbon concentration than that in the region, a process for forming a nitrogen-enriched layer having a higher nitrogen concentration in the surface layer portion than in other regions, such as nitriding, is performed. Measures can be adopted.

ここで、クロム含有量の高い鋼、たとえば4質量%以上のクロムを含有する鋼からなる軸受部品においては、表層部に化学的に安定な酸化膜が形成される。そのため、通常の窒化処理を実施しても、表層部に窒素が侵入せず、窒素富化層が形成されないという問題が生じる。これに対し、プラズマ窒化処理を実施することにより、窒素富化層を形成する対策が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。そして、プラズマ窒化処理の制御については、たとえばグロー放電の分光分析に基づいて行なう方法や、被処理物を流れる電流の電流密度に基づいて行なう方法が提案されている(たとえば特許文献2および3参照)。これにより、4質量%以上のクロムを含有する鋼からなる軸受部品の表層部に窒素富化層を形成することが可能となる。   Here, in a bearing component made of steel having a high chromium content, for example, steel containing 4% by mass or more of chromium, a chemically stable oxide film is formed on the surface layer portion. Therefore, even if a normal nitriding treatment is performed, there is a problem that nitrogen does not enter the surface layer portion and a nitrogen-enriched layer is not formed. On the other hand, a countermeasure for forming a nitrogen-enriched layer by performing plasma nitriding has been proposed (see, for example, Patent Document 1). With respect to the control of the plasma nitriding treatment, for example, a method based on spectroscopic analysis of glow discharge and a method based on the current density of the current flowing through the workpiece have been proposed (see, for example, Patent Documents 2 and 3). ). As a result, a nitrogen-enriched layer can be formed on the surface layer portion of the bearing part made of steel containing 4% by mass or more of chromium.

また、耐焼付き性を向上させるために、転動体である玉を有機リン化合物中に浸漬し、表面に反応膜を形成する対策が提案されている(たとえば、特許文献4参照)。
特開平2−57675号公報 特開平7−118826号公報 特開平9−3646号公報 特開平9−133130号公報
In order to improve seizure resistance, a countermeasure has been proposed in which balls, which are rolling elements, are immersed in an organic phosphorus compound to form a reaction film on the surface (see, for example, Patent Document 4).
Japanese Patent Laid-Open No. 2-57675 JP-A-7-118826 Japanese Patent Laid-Open No. 9-3646 JP-A-9-133130

しかしながら、上述のようなプラズマ窒化処理を用いて、4質量%以上のクロムを含有する鋼からなる軸受部品の表層部に窒素富化層を形成した場合でも、当該部品の特性が十分に向上しない場合がある。すなわち、上述のような部品に応力が繰返し負荷された場合、早期に剥離や破断が発生することがある(疲労強度の低下)。また、上述のような部品に衝撃的な応力が負荷された場合、容易に破損が発生することもある(靭性の低下)。つまり、4質量%以上のクロムを含有する鋼からなる軸受部品においては、単に窒素富化層を形成するのみでは、表層部の硬度は上昇するものの、特に疲労強度や靭性の点で、必ずしも十分な特性が得られない場合があるという問題があった。   However, even when a nitrogen-enriched layer is formed on the surface layer of a bearing part made of steel containing 4 mass% or more of chromium using the plasma nitriding treatment as described above, the characteristics of the part are not sufficiently improved. There is a case. That is, when stress is repeatedly applied to the components as described above, peeling or fracture may occur at an early stage (decrease in fatigue strength). Further, when an impact stress is applied to the above-described component, breakage may easily occur (decrease in toughness). In other words, in bearing parts made of steel containing 4% by mass or more of chromium, merely forming a nitrogen-enriched layer increases the hardness of the surface layer portion, but it is not always sufficient particularly in terms of fatigue strength and toughness. There is a problem in that it may not be possible to obtain proper characteristics.

また、転がり軸受が使用される環境はますます過酷化している。たとえば、航空機などのジェットエンジンに使用される転がり軸受においては、高温環境下における部品の硬度低下の抑制および異物混入環境における耐久性の向上のみならず、潤滑が一時的に遮断された場合における耐焼付性の向上(いわゆるドライラン性能の向上)が求められる。ドライラン性能を向上させるためには、特に、軌道部材と保持器との間の焼付きを有効に抑制する必要がある。そのため、上記特許文献1〜4に開示された対策を含め、従来の対策では必ずしも十分であるとはいえない。   Also, the environment in which rolling bearings are used is becoming increasingly severe. For example, in rolling bearings used for jet engines such as aircraft, not only is the hardness reduction of parts under a high temperature environment and improvement of durability in a foreign matter mixed environment, but also the durability against lubrication when temporarily blocked. Improvement of seizure property (so-called dry run performance improvement) is required. In order to improve the dry run performance, it is particularly necessary to effectively suppress seizure between the raceway member and the cage. Therefore, it cannot be said that conventional countermeasures including the countermeasures disclosed in Patent Documents 1 to 4 are sufficient.

そこで、本発明の目的は、高温環境下における部品の硬度低下の抑制および異物混入環境における耐久性の向上のみならず、ドライラン性能の向上をも達成可能な転がり軸受を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a rolling bearing that can achieve not only suppression of hardness reduction of parts under a high temperature environment and improvement of durability in a foreign matter mixed environment but also improvement of dry run performance.

本発明に従った転がり軸受は、0.11質量%以上0.15質量%以下の炭素と、0.1質量%以上0.25質量%以下の珪素と、0.15質量%以上0.35質量%以下のマンガンと、3.2質量%以上3.6質量%以下のニッケルと、4質量%以上4.25質量%以下のクロムと、4質量%以上4.5質量%以下のモリブデンと、1.13質量%以上1.33質量%以下のバナジウムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成され、表面を含む領域には、窒素濃度が0.05質量%以上である窒素富化層が形成されており、前記窒素富化層における炭素濃度と窒素濃度との合計値は0.55質量%以上1.9質量%以下である軌道部材と、軌道部材に接触し、円環状の軌道上に配置された複数の転動体と、転動体を軌道上に保持する保持器とを備えている。軌道部材は、保持器と接触する軌道部材接触面を含んでいる。一方、保持器は、軌道部材と接触する保持器接触面を含んでいる。そして、軌道部材接触面および保持器接触面の少なくともいずれか一方を含む領域には、軌道部材を構成する材料とは異なる材料からなる焼付き防止層が配置されている。   The rolling bearing according to the present invention has carbon of 0.11% by mass to 0.15% by mass, silicon of 0.1% by mass to 0.25% by mass, and 0.15% by mass to 0.35%. Manganese of not more than mass%, nickel of not less than 3.2 mass% and not more than 3.6 mass%, chromium of not less than 4 mass% and not more than 4.25 mass%, and molybdenum of not less than 4 mass% and not more than 4.5 mass% 1,3 to 1.33% by mass of vanadium, the balance is made of steel consisting of iron and impurities, and the region including the surface has a nitrogen concentration of 0.05% by mass or more. An enriched layer is formed, and the total value of the carbon concentration and the nitrogen concentration in the nitrogen-enriched layer is 0.55% by mass or more and 1.9% by mass or less; A plurality of rolling elements arranged on an annular track, and the rolling elements are kept on the track. And a cage for. The track member includes a track member contact surface that contacts the cage. On the other hand, the cage includes a cage contact surface that contacts the raceway member. And the seizure prevention layer which consists of a material different from the material which comprises a track member is arrange | positioned in the area | region containing at least any one of a track member contact surface and a cage contact surface.

本発明者は、4質量%以上のクロムを含有する鋼からなる軸受部品に窒素富化層を形成した場合に、疲労強度や靭性が低下する原因について詳細な検討を行なった。その結果、以下のような現象が起こることに起因して、部品の疲労強度や靭性が低下することが分かった。   The present inventor has made a detailed study on the cause of a decrease in fatigue strength and toughness when a nitrogen-enriched layer is formed on a bearing part made of steel containing 4% by mass or more of chromium. As a result, it was found that the fatigue strength and toughness of the parts are reduced due to the following phenomenon.

すなわち、上述のようにプラズマ窒化により4質量%以上のクロムを含有する鋼からなる軸受部品に窒素富化層を形成した場合、表層部における窒素量が、部品を構成する鋼の固溶限(析出物に含まれる窒素も含めた固溶限)を超える。そのため、部品を構成する鋼には、結晶粒界に沿って析出する鉄の窒化物(FeN、FeNなど)が形成される。そして、アスペクト比2以上で、かつ7.5μm以上の長さで形成された鉄の窒化物(以下、アスペクト比2以上、かつ7.5μm以上の長さを有し、結晶粒界に沿って形成される鉄の窒化物を粒界析出物という)は、剥離や破断の起点となるおそれがある。 That is, when a nitrogen-enriched layer is formed on a bearing part made of steel containing 4% by mass or more of chromium by plasma nitriding as described above, the amount of nitrogen in the surface layer portion is the solid solubility limit ( It exceeds the solid solubility limit including nitrogen contained in the precipitate. Therefore, iron nitrides (Fe 3 N, Fe 4 N, etc.) that precipitate along the grain boundaries are formed in the steel constituting the part. An iron nitride formed with a length of not less than 2 μm and a length of not less than 7.5 μm (hereinafter referred to as having an aspect ratio of not less than 2 and a length of not less than 7.5 μm along the grain boundary) The formed iron nitride is referred to as grain boundary precipitate), which may be the starting point of peeling and fracture.

より具体的には、粒界析出物が形成された部品に応力が繰返し負荷された場合、当該粒界析出物が応力の集中源となり、亀裂が発生することがある。そして、この亀裂が進展し、剥離や破断に至るため、部品の疲労強度が低下する。また、粒界析出物が形成された部品に衝撃的な応力が負荷されると、当該粒界析出物が亀裂の発生や進展を助長するため、靭性が低下する場合がある。つまり、軌道部材や転動体などの部品の表層部において過剰な量の窒素が侵入する結果、粒界析出物が形成され、これが原因となって当該部品の疲労強度や靭性が低下し得る。   More specifically, when stress is repeatedly applied to a part on which grain boundary precipitates are formed, the grain boundary precipitates may become a stress concentration source, and cracks may occur. And since this crack progresses and it leads to peeling and a fracture | rupture, the fatigue strength of components falls. In addition, when an impact stress is applied to the part on which the grain boundary precipitate is formed, the grain boundary precipitate promotes the generation and progress of cracks, and thus the toughness may be reduced. That is, as a result of an excessive amount of nitrogen entering the surface layer portion of the component such as the race member and the rolling element, a grain boundary precipitate is formed, which may cause a decrease in fatigue strength and toughness of the component.

これに対し、本発明の転がり軸受を構成する軌道部材においては、適切な成分組成を有する鋼からなる軌道部材の表面を含む領域に窒素濃度が0.05質量%以上の窒素富化層を形成した上で、当該窒素富化層における炭素濃度と窒素濃度との合計値を適切な範囲とすることにより、粒界析出物の形成を抑制することが可能となっている。その結果、本発明の転がり軸受を構成する軌道部材によれば、4質量%以上のクロムを含有する鋼からなることにより高温環境下における硬度低下が抑制されるとともに、表層部に窒素富化層が形成されており、かつ疲労強度および靭性が十分に確保された軌道部材を提供することができる。以下、軌道部材を構成する鋼の成分範囲および窒素富化層における窒素および炭素の濃度を上記の範囲に限定した理由について説明する。   On the other hand, in the race member constituting the rolling bearing of the present invention, a nitrogen enriched layer having a nitrogen concentration of 0.05% by mass or more is formed in a region including the surface of the race member made of steel having an appropriate component composition. In addition, the formation of grain boundary precipitates can be suppressed by setting the total value of the carbon concentration and the nitrogen concentration in the nitrogen-enriched layer within an appropriate range. As a result, according to the race member constituting the rolling bearing of the present invention, it is made of steel containing 4% by mass or more of chromium, so that a decrease in hardness in a high temperature environment is suppressed, and a nitrogen enriched layer is formed on the surface layer portion. Can be provided, and a raceway member in which fatigue strength and toughness are sufficiently secured can be provided. The reason why the component ranges of steel constituting the raceway member and the nitrogen and carbon concentrations in the nitrogen-enriched layer are limited to the above ranges will be described below.

炭素:0.11質量%以上0.15質量%以下
軌道部材を構成する鋼において、炭素が0.11質量%未満では、鋼の製造コスト上昇という問題が発生し得る。一方、炭素が0.15質量%を超えると、心部硬度の上昇、靱性の低下という問題が発生し得る。したがって、炭素は0.11質量%以上0.15質量%以下とする必要がある。
Carbon: 0.11 mass% or more and 0.15 mass% or less In the steel which comprises a track member, if carbon is less than 0.11 mass%, the problem of the manufacturing cost rise of steel may generate | occur | produce. On the other hand, when carbon exceeds 0.15 mass%, problems such as an increase in core hardness and a decrease in toughness may occur. Therefore, carbon needs to be 0.11 mass% or more and 0.15 mass% or less.

珪素:0.1質量%以上0.25質量%以下
軌道部材を構成する鋼において、珪素が0.1質量%未満では、鋼の製造コスト上昇という問題が発生し得る。一方、珪素が0.25質量%を超えると、素材の硬度が上昇し冷間加工性が低下するという問題が発生し得る。したがって、珪素は0.1質量%以上0.25質量%以下とする必要がある。
Silicon: 0.1 mass% or more and 0.25 mass% or less In the steel which comprises a track member, if silicon is less than 0.1 mass%, the problem of the manufacturing cost rise of steel may generate | occur | produce. On the other hand, when silicon exceeds 0.25 mass%, the problem that the hardness of a raw material will rise and cold workability will fall may generate | occur | produce. Therefore, silicon needs to be 0.1 mass% or more and 0.25 mass% or less.

マンガン:0.15質量%以上0.35質量%以下
軌道部材を構成する鋼において、マンガンが0.15質量%未満では、鋼の製造コスト上昇という問題が発生し得る。一方、マンガンが0.35質量%を超えると、素材の硬度が上昇し冷間加工性が低下するという問題が発生し得る。したがって、マンガンは0.15質量%以上0.35質量%以下とする必要がある。
Manganese: 0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less In the steel constituting the race member, if manganese is less than 0.15% by mass, there may be a problem of an increase in steel manufacturing cost. On the other hand, when manganese exceeds 0.35 mass%, the problem that the hardness of a raw material will rise and cold workability will fall may generate | occur | produce. Therefore, manganese needs to be 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less.

ニッケル:3.2質量%以上3.6質量%以下
軌道部材を構成する鋼において、ニッケルが3.2質量%未満では、耐食性や硬度、靱性の向上という効果が少なくなるという問題が発生し得る。一方、ニッケルが3.6質量%を超えると、残留オーステナイト量の増加という問題が発生し得る。したがって、ニッケルは3.2質量%以上3.6質量%以下とする必要がある。
Nickel: 3.2 mass% or more and 3.6 mass% or less In the steel constituting the raceway member, if nickel is less than 3.2 mass%, there may be a problem that the effect of improving corrosion resistance, hardness and toughness is reduced. . On the other hand, when nickel exceeds 3.6 mass%, the problem of an increase in the amount of retained austenite may occur. Therefore, nickel needs to be 3.2 mass% or more and 3.6 mass% or less.

クロム:4質量%以上4.25質量%以下
軌道部材を構成する鋼において、クロムが4質量%未満では、焼戻軟化抵抗の低下という問題が発生し得る。一方、クロムが4.25質量%を超えると、焼入が実施される際に炭化物の固溶が阻害されるという問題が発生し得る。したがって、クロムは4質量%以上4.25質量%以下とする必要がある。
Chromium: 4% by mass or more and 4.25% by mass or less In the steel constituting the race member, when chromium is less than 4% by mass, there may be a problem that the temper softening resistance is lowered. On the other hand, when chromium exceeds 4.25 mass%, the problem that the solid solution of carbide is inhibited when quenching is performed may occur. Therefore, chromium needs to be 4 mass% or more and 4.25 mass% or less.

モリブデン:4質量%以上4.5質量%以下
軌道部材を構成する鋼において、モリブデンが4質量%未満では、焼戻軟化抵抗の低下という問題が発生し得る。一方、モリブデンが4.5質量%を超えると、鋼の製造コスト上昇という問題が発生し得る。したがって、モリブデンは4質量%以上4.5質量%以下とする必要がある。
Molybdenum: 4% by mass or more and 4.5% by mass or less In the steel constituting the raceway member, when molybdenum is less than 4% by mass, there may be a problem that the temper softening resistance is lowered. On the other hand, when molybdenum exceeds 4.5 mass%, the problem that the manufacturing cost of steel rises may generate | occur | produce. Therefore, molybdenum needs to be 4 mass% or more and 4.5 mass% or less.

バナジウム:1.13質量%以上1.33質量%以下
軌道部材を構成する鋼において、バナジウムが1.13質量%未満では、焼戻軟化抵抗の低下やバナジウム添加によるミクロ組織の微細化の効果が少なくなるという問題が発生し得る。一方、バナジウムが1.33質量%を超えると、鋼の製造コスト上昇という問題が発生し得る。したがって、バナジウムは1.13質量%以上1.33質量%以下とする必要がある。
Vanadium: 1.13 mass% or more and 1.33 mass% or less In the steel constituting the raceway member, if vanadium is less than 1.13 mass%, the effect of reducing the temper softening resistance and refining the microstructure by adding vanadium is effective. The problem of fewer may occur. On the other hand, when vanadium exceeds 1.33 mass%, the problem that the manufacturing cost of steel rises may generate | occur | produce. Therefore, vanadium needs to be 1.13 mass% or more and 1.33 mass% or less.

窒素富化層の窒素濃度:0.05質量%以上
上記鋼からなる軌道部材において、表層部に十分な硬度を付与して耐摩耗性等を確保するためには、表面を含む領域に窒素濃度が0.05質量%以上である窒素富化層が形成されている必要がある。また、耐摩耗性等を一層向上させるためには、軌道部材の表面における窒素濃度は、0.15質量%以上であることが好ましい。
Nitrogen concentration in the nitrogen-enriched layer: 0.05% by mass or more In the raceway member made of the above steel, in order to provide sufficient hardness to the surface layer portion and ensure wear resistance, the nitrogen concentration in the region including the surface It is necessary to form a nitrogen-enriched layer with 0.05% by mass or more. In order to further improve the wear resistance and the like, the nitrogen concentration on the surface of the race member is preferably 0.15% by mass or more.

窒素富化層における窒素濃度と炭素濃度との合計値:0.55質量%以上1.9質量%以下
上記鋼からなる軌道部材において、表層部に十分な硬度を付与して耐摩耗性等を確保するためには、窒素濃度だけでなく炭素濃度をも管理することが重要である。そして、窒素富化層における窒素濃度と炭素濃度との合計値が0.55質量未満では、表層部に十分な硬度を付与して耐摩耗性等を確保することが難しくなることを、本発明者は見出した。したがって、窒素富化層における窒素濃度と炭素濃度との合計値は、0.55質量%以上とする必要がある。また、表層部に十分な硬度を付与して耐摩耗性等を確保することを容易にするためには、窒素富化層における窒素濃度と炭素濃度との合計値は、0.7質量%以上とすることが好ましい。
Total value of nitrogen concentration and carbon concentration in the nitrogen-enriched layer: 0.55% by mass or more and 1.9% by mass or less In the raceway member made of the above steel, sufficient hardness is given to the surface layer part to provide wear resistance and the like. In order to secure it, it is important to manage not only the nitrogen concentration but also the carbon concentration. And, if the total value of the nitrogen concentration and the carbon concentration in the nitrogen-enriched layer is less than 0.55 mass, it is difficult to impart sufficient hardness to the surface layer portion to ensure wear resistance and the like. Found out. Therefore, the total value of the nitrogen concentration and the carbon concentration in the nitrogen-enriched layer needs to be 0.55% by mass or more. Further, in order to make it easy to provide sufficient hardness to the surface layer portion to ensure wear resistance and the like, the total value of the nitrogen concentration and the carbon concentration in the nitrogen-enriched layer is 0.7% by mass or more. It is preferable that

一方、上記鋼からなる軌道部材において、表層部の窒素濃度が高くなると粒界析出物が形成されやすくなり、炭素濃度が高くなるとその傾向がより強くなる。そして、窒素富化層における窒素濃度と炭素濃度との合計値が1.9質量%を超えると、粒界析出物の形成を抑制することが難しくなることを、本発明者は見出した。したがって、窒素富化層における窒素濃度と炭素濃度との合計値は、1.9質量%以下とする必要がある。また、粒界析出物の形成を一層抑制するためには、窒素富化層における窒素濃度と炭素濃度との合計値は、1.7質量%以下とすることが好ましい。なお、上記炭素濃度および窒素濃度とは、鉄、クロムなどの炭化物以外の領域である素地(母相)における濃度をいう。   On the other hand, in the raceway member made of the steel, when the nitrogen concentration in the surface layer portion increases, grain boundary precipitates are easily formed, and when the carbon concentration increases, the tendency becomes stronger. And this inventor discovered that it will become difficult to suppress formation of a grain-boundary precipitate when the total value of the nitrogen concentration and carbon concentration in a nitrogen enriched layer exceeds 1.9 mass%. Therefore, the total value of the nitrogen concentration and the carbon concentration in the nitrogen-enriched layer needs to be 1.9% by mass or less. Moreover, in order to further suppress the formation of grain boundary precipitates, the total value of the nitrogen concentration and the carbon concentration in the nitrogen-enriched layer is preferably 1.7% by mass or less. The carbon concentration and nitrogen concentration refer to concentrations in the substrate (matrix) that is a region other than carbides such as iron and chromium.

さらに、本発明の転がり軸受においては、軌道部材接触面および保持器接触面の少なくともいずれか一方を含む領域には、軌道部材を構成する材料とは異なる材料からなる焼付き防止層が配置されている。上述のように、転がり軸受の耐焼付き性の向上、特にドライラン性能の向上を達成するためには、軌道部材と保持器との間の焼付きを有効に抑制する必要がある。一方、上述のように本発明に係る軌道部材は鋼からなり、保持器も、通常、鋼などの金属材料からなる。このように、軌道部材および保持器が同種材料からなる場合、潤滑が不十分な環境下では、焼付きが発生しやすくなる傾向にある。これに対し、軌道部材接触面および保持器接触面の少なくともいずれか一方を含む領域に軌道部材を構成する材料とは異なる材料からなる焼付き防止層を配置することにより、転がり軸受の耐焼付き性の向上、特にドライラン性能の向上を達成することができる。なお、軌道部材の製造過程において、軌道部材の表面のうち転動体と接触する領域(転走面)だけでなく、軌道部材接触面にも窒素富化層が形成された場合、軌道部材と保持器との間の焼付きが発生しやすくなる場合がある。窒素富化層を形成するための窒化処理において、軌道部材接触面への窒素富化層の形成を回避するためには、窒化処理を実施する前に、軌道部材接触面に窒化を防止する膜などを形成した上で窒化処理を実施し、その後、当該膜を除去するという煩雑なプロセスが必要となる。したがって、軌道部材への窒素富化層の形成を前提とする本発明の転がり軸受では、焼付き防止層を形成することで、製造過程における上記煩雑なプロセスを回避することができる。   Furthermore, in the rolling bearing of the present invention, an anti-seizure layer made of a material different from the material constituting the race member is disposed in the region including at least one of the race member contact surface and the cage contact surface. Yes. As described above, in order to achieve improvement in seizure resistance of the rolling bearing, particularly improvement in dry run performance, it is necessary to effectively suppress seizure between the raceway member and the cage. On the other hand, as described above, the raceway member according to the present invention is made of steel, and the cage is usually made of a metal material such as steel. Thus, when the raceway member and the cage are made of the same material, seizure tends to occur in an environment where lubrication is insufficient. On the other hand, the seizure resistance of the rolling bearing is provided by arranging an anti-seizure layer made of a material different from the material constituting the race member in a region including at least one of the race member contact surface and the cage contact surface. Improvement, in particular, dry run performance can be achieved. In addition, in the manufacturing process of the track member, when the nitrogen-enriched layer is formed not only in the region (rolling surface) of the surface of the track member that contacts the rolling element but also on the track member contact surface, the track member is held. There may be a case where seizure occurs between the containers. In order to avoid the formation of the nitrogen-enriched layer on the raceway member contact surface in the nitriding treatment for forming the nitrogen-enriched layer, a film for preventing nitridation on the raceway member contact surface before performing the nitriding treatment Etc., a complicated process is required in which nitriding is performed and then the film is removed. Therefore, in the rolling bearing of the present invention based on the formation of the nitrogen-enriched layer on the raceway member, the above troublesome process in the manufacturing process can be avoided by forming the seizure prevention layer.

以上のように、本発明の転がり軸受においては、軌道部材が4質量%以上のクロムを含有する鋼からなることにより、高温環境下における部品の硬度低下が抑制される。また、適切な成分組成を有する鋼からなる軌道部材の表層部に、炭素濃度と窒素濃度との合計値を適切な範囲とした窒素富化層を形成することにより、異物混入環境における部品の耐久性が向上する。さらに、軌道部材接触面および保持器接触面の少なくともいずれか一方を含む領域に焼付き防止層を配置することにより、耐焼付き性の向上、特にドライラン性能の向上が達成される。その結果、本発明の転がり軸受によれば、高温環境下における部品の硬度低下の抑制および異物混入環境における耐久性の向上のみならず、ドライラン性能の向上をも達成可能な転がり軸受を提供することができる。   As described above, in the rolling bearing of the present invention, the raceway member is made of steel containing 4% by mass or more of chromium, so that a decrease in the hardness of the component in a high temperature environment is suppressed. In addition, by forming a nitrogen-enriched layer with an appropriate range of the total value of carbon concentration and nitrogen concentration on the surface layer of a raceway member made of steel having an appropriate component composition, the durability of parts in a foreign matter-contaminated environment Improves. Furthermore, by arranging the anti-seize layer in a region including at least one of the raceway member contact surface and the cage contact surface, improvement in seizure resistance, particularly improvement in dry run performance is achieved. As a result, according to the rolling bearing of the present invention, it is possible to provide a rolling bearing capable of achieving not only the suppression of the hardness reduction of components under a high temperature environment and the improvement of durability in a foreign matter mixed environment but also the improvement of dry run performance. Can do.

ここで、焼付き防止層を構成する材料としては、たとえばDLC(Diamond Like Carbon)、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニアなどのセラミックスや、ポリイミド系樹脂、PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)、PFA(Perfluoro Alkoxyl Alkane)、FEP(Fluorinated Ethylene Propylene Copolymer)、ETFE(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene)、PVdF(Poly Vinylidene Fluoride)などのフッ素樹脂、PEEK(Poly Ether Ether Keton)、PPS(Poly Phenylene Sulfide)、フェノール樹脂などを採用することができる。   Here, as a material constituting the seizure prevention layer, for example, ceramics such as DLC (Diamond Like Carbon), alumina, silicon nitride, silicon carbide, zirconia, polyimide resin, PTFE (Poly Tetra Fluoro Ethylene), PFA (PFA) Perfluoro Alkoxyl Alkane), FEP (Fluorinated Ethylene Propylene Copolymer), ETFE (Ethylene Tetra Fluoro Ethylene), PVdF (Poly Vinylene Fluorine E) Etc. can be adopted.

上記転がり軸受においては、焼付き防止層はDLCからなるものとすることができる。DLCは高硬度であり、かつ鋼との動摩擦係数が鋼よりも小さいため、焼付き防止層を構成する素材として好適である。   In the rolling bearing, the seizure prevention layer may be made of DLC. Since DLC has high hardness and a dynamic friction coefficient with steel is smaller than steel, it is suitable as a material constituting the seizure prevention layer.

上記転がり軸受においては、焼付き防止層は低動摩擦係数樹脂からなるものとすることができる。ポリイミド系樹脂、PTFE、PFA、FEP、ETFE、PVdFなどのフッ素樹脂、PEEK、PPS、フェノール樹脂などの低動摩擦係数樹脂は、動摩擦係数が鋼よりも小さく、かつ仮に潤滑が不十分となった場合でも、焼付き防止層が摩耗することにより焼付きの発生を抑制するため、焼付き防止層を構成する素材として好適である。   In the rolling bearing, the anti-seizure layer can be made of a low dynamic friction coefficient resin. Low dynamic friction coefficient resins such as polyimide resins, PTFE, PFA, FEP, ETFE, PVdF, and other fluororesins, PEEK, PPS, phenolic resins, etc. However, since the occurrence of seizure is suppressed when the seizure prevention layer wears, it is suitable as a material constituting the seizure prevention layer.

上記転がり軸受において好ましくは、低動摩擦係数樹脂は多孔質構造を有することにより、潤滑剤が含浸可能となっている。これにより、軸受の運転中において、潤滑剤が低動摩擦係数樹脂に含浸し、仮に潤滑が不十分となった場合でも、含浸された潤滑剤により潤滑が確保され、焼付きの発生が抑制される。ここで、多孔質構造を有する低動摩擦係数樹脂としては、フェノール樹脂などを採用することができる。   In the rolling bearing, preferably, the low dynamic friction coefficient resin has a porous structure, so that the lubricant can be impregnated. Thereby, during the operation of the bearing, even when the lubricant is impregnated in the low dynamic friction coefficient resin and the lubrication is insufficient, the lubrication is ensured by the impregnated lubricant and the occurrence of seizure is suppressed. . Here, phenol resin etc. are employable as low dynamic friction coefficient resin which has a porous structure.

上記転がり軸受において好ましくは、上記窒素富化層の厚みは0.05mm以上である。軌道部材においては、表面および表面直下、具体的には表面からの距離が0.05mm以内の領域の強度が重要となる場合が多い。そのため、上記窒素富化層の厚みを0.05mm以上とすることにより、軌道部材に十分な強度を付与することが可能となる。なお、軌道部材の強度を一層十分なものとするためには、上記窒素富化層の厚みは0.10mm以上であることが好ましい。   In the rolling bearing, preferably, the nitrogen-enriched layer has a thickness of 0.05 mm or more. In the race member, the strength of the surface and the region immediately below the surface, specifically, the region within a distance of 0.05 mm or less from the surface is often important. Therefore, by setting the thickness of the nitrogen-enriched layer to 0.05 mm or more, it becomes possible to give sufficient strength to the race member. In order to further increase the strength of the raceway member, the thickness of the nitrogen-enriched layer is preferably 0.10 mm or more.

上記転がり軸受において好ましくは、上記窒素富化層は、800HV以上の硬度を有している。表層部に形成される窒素富化層の硬度を800HV以上とすることにより、軌道部材の強度を一層確実に確保することが可能となる。   In the rolling bearing, preferably, the nitrogen-enriched layer has a hardness of 800 HV or more. By setting the hardness of the nitrogen-enriched layer formed on the surface layer portion to 800 HV or higher, it is possible to ensure the strength of the race member more reliably.

上記転がり軸受において好ましくは、上記窒素富化層を顕微鏡にて観察した場合、アスペクト比2以上、長さ7.5μm以上の鉄の窒化物の数が、一辺150μmの正方形領域5視野内に1個以下である。   Preferably, in the rolling bearing, when the nitrogen-enriched layer is observed with a microscope, the number of iron nitrides having an aspect ratio of 2 or more and a length of 7.5 μm or more is 1 or less in a square region 5 field of view having a side of 150 μm. It is.

上述のように、アスペクト比2以上、長さ7.5μm以上の鉄の窒化物である粒界析出物は、部品の疲労強度、靭性などの特性を低下させるおそれがある。そして、本発明者が上記成分組成を有する鋼からなる部品について、疲労強度と粒界析出物の数密度との関係について調査したところ、上記窒素富化層を顕微鏡にて観察した場合、粒界析出物が一辺150μmの正方形領域5視野内に1個を超える数密度で存在すると、部品の疲労強度が低下することが分かった。したがって、窒素富化層を顕微鏡にて観察した場合、粒界析出物の数が一辺150μmの正方形領域5視野内に1個以下であることにより、軌道部材の疲労強度を向上させることができる。なお、軌道部材の疲労強度を一層向上させるためには、上記粒界析出物の数は、一辺150μmの正方形領域60視野内に1個以下であることが好ましい。   As described above, grain boundary precipitates, which are iron nitrides having an aspect ratio of 2 or more and a length of 7.5 μm or more, may reduce the characteristics such as fatigue strength and toughness of the parts. And when the inventor investigated the relationship between the fatigue strength and the number density of the grain boundary precipitates for the parts made of steel having the above component composition, when the nitrogen-enriched layer was observed with a microscope, the grain boundary precipitates It is found that the fatigue strength of the component is reduced when it is present at a number density of more than 1 in 5 fields of a square area of 150 μm on a side. Therefore, when the nitrogen-enriched layer is observed with a microscope, the fatigue strength of the raceway member can be improved by the number of grain boundary precipitates being one or less in a 5 visual field in a square region having a side of 150 μm. In order to further improve the fatigue strength of the raceway member, the number of the grain boundary precipitates is preferably 1 or less in the field of view of the square region 60 having a side of 150 μm.

上記転がり軸受において好ましくは、転動体は、セラミックスからなっている。これにより、互いに接触する軌道部材と転動体とが異種材料となるため、耐焼付き性が向上する。また、鋼に比べて硬度の高いセラミックスを転動体の素材に採用することにより、異物混入環境における転動体の耐久性が向上する。また、転動体がセラミックスからなることにより、高温環境下における転動体の硬度低下が抑制される。ここで、転動体を構成するセラミックスとしては、たとえば窒化珪素、サイアロン、アルミナ、ジルコニアなどを採用することができる。   In the rolling bearing, preferably, the rolling element is made of ceramics. Thereby, since the raceway member and rolling element which mutually contact become a dissimilar material, seizure resistance improves. Moreover, the durability of the rolling element in a foreign matter mixed environment is improved by adopting a ceramic having a higher hardness than steel as the material of the rolling element. Moreover, since the rolling elements are made of ceramics, a decrease in hardness of the rolling elements in a high temperature environment is suppressed. Here, as the ceramic constituting the rolling element, for example, silicon nitride, sialon, alumina, zirconia, or the like can be employed.

また、上記転がり軸受において、転動体は鋼からなっていてもよい。転動体を構成する鋼としては、たとえばAISI規格M50、M50NiLなどを採用することができる。転動体がM50NiLからなる場合、さらに、転動体には、上記軌道部材と同様の構成を有する窒素富化層が形成されていることが好ましい。また、転動体がM50からなる場合、上記軌道部材と基本的には同様の構成を有し、炭素濃度と窒素濃度との合計値が0.82質量%以上1.9質量%以下とされた窒素富化層が形成されていることが好ましい。   In the rolling bearing, the rolling element may be made of steel. As steel constituting the rolling elements, for example, AISI standards M50, M50NiL, etc. can be adopted. When the rolling element is made of M50NiL, it is preferable that the rolling element is formed with a nitrogen-enriched layer having the same configuration as that of the race member. Further, when the rolling element is made of M50, it has basically the same configuration as the raceway member, and the total value of the carbon concentration and the nitrogen concentration is 0.82 mass% or more and 1.9 mass% or less. A nitrogen enriched layer is preferably formed.

上記転がり軸受は、ガスタービンエンジンの内部において、主軸または主軸の回転を受けて回転する部材である回転部材を、当該回転部材に隣接する部材に対して回転自在に支持する軸受として用いられてもよい。ガスタービンエンジンの内部において回転部材(主軸または主軸の回転を受けて回転する部材)を支持する軸受には、高温環境下における部品の硬度低下の抑制、異物混入環境における耐久性の向上およびドライラン性能の向上が求められる。そのため、高温環境下における部品の硬度低下の抑制および異物混入環境における耐久性の向上のみならず、ドライラン性能の向上をも達成可能な本発明の転がり軸受は、ガスタービンエンジンの内部において回転部材を支持する軸受として好適である。   The rolling bearing may be used as a bearing that rotatably supports a rotating member that is a main shaft or a member that rotates by receiving the rotation of the main shaft with respect to a member adjacent to the rotating member within the gas turbine engine. Good. For bearings that support rotating members (the main shaft or members that rotate in response to the rotation of the main shaft) inside the gas turbine engine, it is possible to reduce the hardness of parts under high-temperature environments, improve durability in the presence of foreign matter, and dry-run performance. Improvement is required. For this reason, the rolling bearing of the present invention that can achieve not only the suppression of hardness reduction of parts under a high temperature environment and the improvement of durability in an environment where foreign matter is mixed, but also the improvement of dry run performance is provided with a rotating member inside the gas turbine engine. It is suitable as a bearing to support.

なお、上記窒素富化層における窒素および炭素の濃度は、たとえばEPMA(Electron Probe Micro Analysis)により調査することができる。また、上記鉄の窒化物(粒界析出物)の数密度は、たとえば以下のように調査することができる。すなわち、まず部品を表面に垂直な断面で切断し、当該断面を研磨する。その後、適切な腐食液にて当該断面腐食した上で、窒素富化層をSEM(Scanning Electron Microscope;走査型電子顕微鏡)あるいは光学顕微鏡にて観察して写真を撮影する。そして、表面が視野の一辺として規定された一辺150μmの正方形の視野を画像解析装置により解析し、粒界析出物の数を調査する。これをランダムに5視野以上において実施し、5視野あたりの粒界析出物の数を算出する。   The concentration of nitrogen and carbon in the nitrogen-enriched layer can be investigated by, for example, EPMA (Electron Probe Micro Analysis). The number density of the iron nitride (grain boundary precipitates) can be investigated, for example, as follows. That is, the part is first cut in a cross section perpendicular to the surface, and the cross section is polished. Thereafter, the cross section is corroded with an appropriate corrosive solution, and then the nitrogen-enriched layer is observed with a scanning electron microscope (SEM) or an optical microscope to take a photograph. Then, a square visual field having a side of 150 μm whose surface is defined as one side of the visual field is analyzed by an image analyzer, and the number of grain boundary precipitates is investigated. This is performed randomly in five or more visual fields, and the number of grain boundary precipitates per five visual fields is calculated.

以上の説明から明らかなように、本発明の転がり軸受によれば、高温環境下における部品の硬度低下の抑制および異物混入環境における耐久性の向上のみならず、ドライラン性能の向上をも達成可能な転がり軸受を提供することができる。   As is apparent from the above description, according to the rolling bearing of the present invention, it is possible to achieve not only the suppression of the hardness reduction of parts under a high temperature environment and the improvement of the durability in a foreign matter mixed environment but also the improvement of the dry run performance. A rolling bearing can be provided.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1は、本発明の転がり軸受を適用可能なガスタービンエンジンであるターボファンエンジンの構成を示す概略図である。図1を参照して、本実施の形態におけるターボファンエンジンの構成について説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a turbofan engine which is a gas turbine engine to which the rolling bearing of the present invention can be applied. With reference to FIG. 1, the structure of the turbofan engine in the present embodiment will be described.

図1を参照して、ターボファンエンジン70は、圧縮部71と、燃焼部72と、タービン部73とを備えている。そして、ターボファンエンジン70は、圧縮部71から、燃焼部72を通り、タービン部73に至るように配置された、低圧主軸74と、低圧主軸74の外周面を取り囲むように配置された高圧主軸77とを備えている。   With reference to FIG. 1, a turbofan engine 70 includes a compression unit 71, a combustion unit 72, and a turbine unit 73. The turbofan engine 70 is disposed so as to surround the outer peripheral surface of the low-pressure main shaft 74 and the low-pressure main shaft 74 disposed from the compression section 71 through the combustion section 72 to the turbine section 73. 77.

圧縮部71は、低圧主軸74に接続され、低圧主軸74から径方向外側に突出するように形成された複数のファンブレード75Aを有するファン75と、ファン75の外周側を取り囲むとともに燃焼部72に向けて延在するファンナセル76と、ファン75から見て燃焼部72側に配置されたコンプレッサ81とを含んでいる。コンプレッサ81は、低圧コンプレッサ81Aと、低圧コンプレッサ81Aから見て燃焼部72側に配置される高圧コンプレッサ81Bとを有している。低圧コンプレッサ81Aは、低圧主軸74に接続され、低圧主軸74側から径方向外側に向けて突出し、かつファン75側から燃焼部72に近づく方向に並べて配置される複数のコンプレッサブレード88を有している。また、高圧コンプレッサ81Bは、高圧主軸77に接続され、高圧主軸77側から径方向外側に向けて突出し、かつファン75側から燃焼部72に近づく方向に並べて配置される複数のコンプレッサブレード88を有している。さらに、低圧コンプレッサ81Aの外周側を取り囲むように、コアカウル78が配置されている。このコアカウル78とファンナセル76との間の環状の空間は、バイパス流路79を構成する。   The compression unit 71 is connected to the low pressure main shaft 74 and surrounds the fan 75 having a plurality of fan blades 75A formed so as to protrude radially outward from the low pressure main shaft 74, and the combustion unit 72. A fan nacelle 76 extending toward the end and a compressor 81 arranged on the combustion portion 72 side when viewed from the fan 75 are included. The compressor 81 includes a low-pressure compressor 81A and a high-pressure compressor 81B disposed on the combustion unit 72 side when viewed from the low-pressure compressor 81A. The low pressure compressor 81A has a plurality of compressor blades 88 connected to the low pressure main shaft 74, projecting radially outward from the low pressure main shaft 74 side, and arranged side by side in a direction approaching the combustion unit 72 from the fan 75 side. Yes. The high pressure compressor 81B has a plurality of compressor blades 88 connected to the high pressure main shaft 77, projecting radially outward from the high pressure main shaft 77 side, and arranged side by side in a direction approaching the combustion unit 72 from the fan 75 side. is doing. Further, a core cowl 78 is disposed so as to surround the outer peripheral side of the low-pressure compressor 81A. The annular space between the core cowl 78 and the fan nacelle 76 constitutes a bypass channel 79.

燃焼部72は、圧縮部71の高圧コンプレッサ81Bに接続され、燃料供給部材および点火部材(図示しない)を有する燃焼室82を含んでいる。タービン部73は、高圧タービン83Bと、高圧タービン83Bから見て燃焼部72とは反対側に配置される低圧タービン83Aとを有するタービン83を含んでいる。さらに、低圧タービン83Aから見て高圧タービン83Bとは反対側には、タービン83内の燃焼ガスを外部に排出するタービンノズル84が配置されている。低圧タービン83Aは、低圧主軸74に接続され、低圧主軸74側から径方向外側に向けて突出し、かつ燃焼室82側からタービンノズル84に近づく方向に並べて配置される複数のタービンブレード87を有している。また、高圧タービン83Bは、高圧主軸77に接続され、高圧主軸77側から径方向外側に向けて突出し、かつ燃焼室82側からタービンノズル84に近づく方向に並べて配置される複数のタービンブレード87を有している。   The combustion section 72 is connected to the high-pressure compressor 81B of the compression section 71, and includes a combustion chamber 82 having a fuel supply member and an ignition member (not shown). The turbine unit 73 includes a turbine 83 having a high-pressure turbine 83B and a low-pressure turbine 83A disposed on the opposite side of the combustion unit 72 when viewed from the high-pressure turbine 83B. Further, a turbine nozzle 84 for discharging the combustion gas in the turbine 83 to the outside is disposed on the opposite side of the low pressure turbine 83A from the high pressure turbine 83B. The low-pressure turbine 83A is connected to the low-pressure main shaft 74, has a plurality of turbine blades 87 that protrude radially outward from the low-pressure main shaft 74 side and are arranged side by side in a direction approaching the turbine nozzle 84 from the combustion chamber 82 side. ing. The high-pressure turbine 83B is connected to the high-pressure main shaft 77, protrudes radially outward from the high-pressure main shaft 77 side, and has a plurality of turbine blades 87 arranged side by side in a direction approaching the turbine nozzle 84 from the combustion chamber 82 side. Have.

そして、主軸または当該主軸の回転を受けて回転する部材である回転部材としての低圧主軸74および高圧主軸77は、転がり軸受89により、低圧主軸74および高圧主軸77に隣接して配置される部材に対して回転自在に支持されている。すなわち、転がり軸受89は、ガスタービンエンジンであるターボファンエンジン70の内部において、主軸または当該主軸の回転を受けて回転する部材である回転部材としての低圧主軸74または高圧主軸77を、低圧主軸74または高圧主軸77に隣接する部材に対して回転自在に支持している。   The low-pressure main shaft 74 and the high-pressure main shaft 77 as rotating members that are the main shaft or a member that rotates by receiving the rotation of the main shaft are members that are disposed adjacent to the low-pressure main shaft 74 and the high-pressure main shaft 77 by the rolling bearing 89. On the other hand, it is supported rotatably. That is, the rolling bearing 89 includes a low-pressure main shaft 74 or a high-pressure main shaft 77 as a rotating member that is a member that rotates in response to the rotation of the main shaft or the main shaft inside the turbofan engine 70 that is a gas turbine engine. Alternatively, it is rotatably supported with respect to a member adjacent to the high-pressure main shaft 77.

次に、本実施の形態におけるターボファンエンジン70の動作について説明する。図1を参照して、ファン75から見て燃焼部72とは反対側、すなわちターボファンエンジン70の前方側の空気は、低圧主軸74の軸周りに回転するファン75により、ファンナセル76に囲まれる空間に取り込まれる(矢印α)。取り込まれた空気の一部は、矢印βに沿った方向に流れ、バイパス流路79を通って空気噴流として外部に排出される。この空気噴流は、ターボファンエンジン70によって発生される推力の一部となる。   Next, the operation of the turbofan engine 70 in the present embodiment will be described. Referring to FIG. 1, air on the side opposite to the combustion portion 72 as viewed from the fan 75, that is, on the front side of the turbofan engine 70 is surrounded by the fan nacelle 76 by the fan 75 rotating around the axis of the low-pressure main shaft 74. (Arrow α). A part of the taken-in air flows in the direction along the arrow β and is discharged to the outside through the bypass channel 79 as an air jet. This air jet becomes part of the thrust generated by the turbofan engine 70.

一方、ファンナセル76に囲まれる空間に取り込まれた空気の残部は、矢印γに沿ってコンプレッサ81の内部に流入する。コンプレッサ81の内部に流入した空気は、低圧主軸74の軸周りに回転する複数のコンプレッサブレード88を有する低圧コンプレッサ81Aの内部を高圧コンプレッサ81Bに向けて流れることにより圧縮され、高圧コンプレッサ81Bに流入する。さらに、高圧コンプレッサ81Bに流入した空気は、高圧主軸77の軸周りに回転する複数のコンプレッサブレード88を有する高圧コンプレッサ81Bの内部を燃焼室82に向けて流れることによりさらに圧縮され、燃焼室82に流入する(矢印δ)。   On the other hand, the remaining portion of the air taken into the space surrounded by the fan nacelle 76 flows into the compressor 81 along the arrow γ. The air that has flowed into the compressor 81 is compressed by flowing inside the low-pressure compressor 81A having a plurality of compressor blades 88 rotating around the low-pressure main shaft 74 toward the high-pressure compressor 81B, and flows into the high-pressure compressor 81B. . Further, the air that has flowed into the high-pressure compressor 81B is further compressed by flowing toward the combustion chamber 82 through the inside of the high-pressure compressor 81B having a plurality of compressor blades 88 that rotate about the axis of the high-pressure main shaft 77, and enters the combustion chamber 82. Inflow (arrow δ).

コンプレッサ81において圧縮され、燃焼室82に流入した空気は、燃料供給部材(図示しない)により燃焼室内に供給された燃料と混合された上で、点火部材(図示しない)により点火される。これにより、燃焼ガスが燃焼室82内に発生する。この燃焼ガスは、燃焼室82から流出し、タービン83内に流入する(矢印ε)。   The air compressed in the compressor 81 and flowing into the combustion chamber 82 is mixed with fuel supplied into the combustion chamber by a fuel supply member (not shown) and then ignited by an ignition member (not shown). Thereby, combustion gas is generated in the combustion chamber 82. This combustion gas flows out of the combustion chamber 82 and flows into the turbine 83 (arrow ε).

タービン83内に流入した燃焼ガスは、高圧タービン83B内において、高圧主軸77に接続されたタービンブレード87に衝突することにより、高圧主軸77を軸周りに回転させる。これにより、高圧主軸77に接続されたコンプレッサブレード88を有する高圧コンプレッサ81Bが駆動される。さらに、高圧タービン83B内を通過した燃焼ガスは、低圧タービン83A内において、低圧主軸74に接続されたタービンブレード87に衝突することにより、低圧主軸74を軸周りに回転させる。これにより、低圧主軸74に接続されたコンプレッサブレード88を有する低圧コンプレッサ81Aと、低圧主軸74に接続されたファンブレード75Aを有するファン75とが駆動される。   The combustion gas flowing into the turbine 83 collides with the turbine blade 87 connected to the high-pressure main shaft 77 in the high-pressure turbine 83B, thereby rotating the high-pressure main shaft 77 around the axis. As a result, the high-pressure compressor 81B having the compressor blade 88 connected to the high-pressure main shaft 77 is driven. Further, the combustion gas that has passed through the high-pressure turbine 83B collides with the turbine blade 87 connected to the low-pressure main shaft 74 in the low-pressure turbine 83A, thereby rotating the low-pressure main shaft 74 around the axis. As a result, the low pressure compressor 81A having the compressor blade 88 connected to the low pressure main shaft 74 and the fan 75 having the fan blade 75A connected to the low pressure main shaft 74 are driven.

そして、低圧タービン83A内を通過した燃焼ガスは、タービンノズル84から外部へと排出される。この排出される燃焼ガスの噴流は、ターボファンエンジン70によって発生される推力の一部となる。   The combustion gas that has passed through the low-pressure turbine 83A is discharged from the turbine nozzle 84 to the outside. This jet of exhausted combustion gas becomes part of the thrust generated by the turbofan engine 70.

ここで、ターボファンエンジン70の内部において、低圧主軸74または高圧主軸77を、低圧主軸74または高圧主軸77に隣接する部材に対して回転自在に支持する転がり軸受89は、ターボファンエンジン70において発生する熱の影響により、高温環境下で使用される。また、転がり軸受89の内部には、金属粉やカーボン粉などの硬質の異物が侵入するおそれがある。そのため、転がり軸受89には、高温環境下における部品の硬度低下の抑制および異物混入環境における耐久性の向上が求められる。さらに、ターボファンエンジン70が航空機に装備される場合、何らかの原因で転がり軸受89の潤滑が一時的に遮断された場合でも、当該潤滑が回復するまでの間、焼き付くことなく低圧主軸74または高圧主軸77を回転自在に支持し続けるドライラン性能が転がり軸受89には求められる。   Here, in the turbofan engine 70, a rolling bearing 89 that rotatably supports the low-pressure main shaft 74 or the high-pressure main shaft 77 with respect to a member adjacent to the low-pressure main shaft 74 or the high-pressure main shaft 77 is generated in the turbofan engine 70. It is used under high temperature environment due to the influence of heat. Further, hard foreign matters such as metal powder and carbon powder may enter the rolling bearing 89. For this reason, the rolling bearing 89 is required to suppress a decrease in the hardness of components in a high temperature environment and to improve durability in a foreign matter mixed environment. Further, when the turbofan engine 70 is installed in an aircraft, even if the lubrication of the rolling bearing 89 is temporarily interrupted for some reason, the low-pressure spindle 74 or the high-pressure spindle is not seized until the lubrication is recovered. The rolling bearing 89 is required to have a dry run performance that continues to support the bearing 77 in a rotatable manner.

これに対し、転がり軸受89が、以下に説明する実施の形態1における転がり軸受であることにより、上記要求を満たすことができる。   On the other hand, when the rolling bearing 89 is a rolling bearing according to the first embodiment described below, the above requirement can be satisfied.

図2は、実施の形態1における転がり軸受としての3点接触玉軸受の構成を示す概略断面図である。また、図3は、図2の要部を拡大して示す概略部分断面図である。図2および図3を参照して、実施の形態1における転がり軸受としての3点接触玉軸受について説明する。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a three-point contact ball bearing as a rolling bearing in the first embodiment. FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG. A three-point contact ball bearing as a rolling bearing in the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図2を参照して、3点接触玉軸受1は、軌道部材である環状の外輪11と、外輪11の内側に配置された軌道部材である環状の内輪12と、外輪11と内輪12との間に配置され、円環状の保持器14に保持された転動体としての複数の玉13とを備えている。外輪11の内周面には外輪転走面11Aが形成されており、内輪12の外周面には内輪転走面12Aが形成されている。そして、内輪転走面12Aと外輪転走面11Aとが互いに対向するように、外輪11と内輪12とは配置されている。内輪12は、第1内輪121と第2内輪122とを含んでおり、軸方向中央部において分割された構造を有している。第1内輪121および第2内輪122の外周面には、それぞれ第1内輪転走面121Aおよび第2内輪転走面122Aが形成されている。この第1内輪転走面121Aおよび第2内輪転走面122Aは、内輪転走面12Aを構成する。さらに、複数の玉13は、外周面である玉転走面13Aにおいて、第1内輪転走面121A、第2内輪転走面122Aおよび外輪転走面11Aに接触可能となっており、かつ保持器14により周方向に所定のピッチで配置されることにより、円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、3点接触玉軸受1の外輪11および内輪12は、互いに相対的に回転可能となっている。   Referring to FIG. 2, a three-point contact ball bearing 1 includes an annular outer ring 11 that is a race member, an annular inner ring 12 that is a race member disposed inside the outer ring 11, and an outer ring 11 and an inner ring 12. And a plurality of balls 13 as rolling elements that are disposed between and held by an annular retainer 14. An outer ring rolling surface 11 </ b> A is formed on the inner circumferential surface of the outer ring 11, and an inner ring rolling surface 12 </ b> A is formed on the outer circumferential surface of the inner ring 12. And the outer ring | wheel 11 and the inner ring | wheel 12 are arrange | positioned so that 12A of inner ring | wheel rolling surfaces and 11A of outer ring | wheels may mutually oppose. The inner ring 12 includes a first inner ring 121 and a second inner ring 122, and has a structure divided at the axially central portion. A first inner ring rolling surface 121A and a second inner ring rolling surface 122A are formed on the outer peripheral surfaces of the first inner ring 121 and the second inner ring 122, respectively. The first inner ring rolling surface 121A and the second inner ring rolling surface 122A constitute an inner ring rolling surface 12A. Further, the plurality of balls 13 can contact and hold the first inner ring rolling surface 121A, the second inner ring rolling surface 122A, and the outer ring rolling surface 11A on the ball rolling surface 13A that is the outer peripheral surface. By being arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by the vessel 14, it is held so as to roll on an annular track. With the above configuration, the outer ring 11 and the inner ring 12 of the three-point contact ball bearing 1 can rotate relative to each other.

ここで、軌道部材である外輪11および内輪12は、0.11質量%以上0.15質量%以下の炭素と、0.1質量%以上0.25質量%以下の珪素と、0.15質量%以上0.35質量%以下のマンガンと、3.2質量%以上3.6質量%以下のニッケルと、4質量%以上4.25質量%以下のクロムと、4質量%以上4.5質量%以下のモリブデンと、1.13質量%以上1.33質量%以下のバナジウムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成されている。そして、図2を参照して、外輪11および内輪12の表面である外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aを含む領域には、窒素濃度が0.05質量%以上である外輪窒素富化層11Bおよび内輪窒素富化層12Bが形成されている。さらに、外輪窒素富化層11Bおよび内輪窒素富化層12Bにおける炭素濃度と窒素濃度との合計値は0.55質量%以上1.9質量%以下である。ここで、上記不純物は、鋼の原料に由来するもの、あるいは製造工程において混入するものなどの不可避的不純物を含む。   Here, the outer ring 11 and the inner ring 12 that are raceway members are 0.11% by mass or more and 0.15% by mass or less of carbon, 0.1% by mass or more and 0.25% by mass or less of silicon, and 0.15% by mass. % To 0.35 mass% manganese, 3.2 mass% to 3.6 mass% nickel, 4 mass% to 4.25 mass% chromium, 4 mass% to 4.5 mass% % Of molybdenum and 1.13 mass% or more and 1.33 mass% or less of vanadium, and the balance is made of steel consisting of iron and impurities. Then, referring to FIG. 2, the outer ring nitrogen enrichment in which the nitrogen concentration is 0.05 mass% or more in the region including outer ring rolling surface 11 </ b> A and inner ring rolling surface 12 </ b> A which are the surfaces of outer ring 11 and inner ring 12. Layer 11B and inner ring nitrogen-enriched layer 12B are formed. Furthermore, the total value of the carbon concentration and the nitrogen concentration in the outer ring nitrogen-enriched layer 11B and the inner ring nitrogen-enriched layer 12B is 0.55 mass% or more and 1.9 mass% or less. Here, the impurities include inevitable impurities such as those derived from steel raw materials or those mixed in the manufacturing process.

さらに、図3を参照して、軌道部材である外輪11は、保持器14と接触する軌道部材接触面としての外輪接触面11D(保持器案内面)を含んでいる。また、保持器14は、外輪11と接触する保持器接触面14Dを含んでいる。すなわち、3点接触玉軸受1の保持器14は外輪11により案内されている。そして、外輪接触面11Dを含む領域には、DLCからなる焼付き防止層としてのDLCコーティング層11Eが配置されている。   Further, referring to FIG. 3, outer ring 11 that is a raceway member includes an outer ring contact surface 11 </ b> D (cage guide surface) as a raceway member contact surface that comes into contact with cage 14. The cage 14 includes a cage contact surface 14 </ b> D that contacts the outer ring 11. That is, the cage 14 of the three-point contact ball bearing 1 is guided by the outer ring 11. A DLC coating layer 11E as an anti-seizure layer made of DLC is disposed in a region including the outer ring contact surface 11D.

また、転動体である玉13はセラミックスからなっている。より具体的には、本実施の形態においては、玉13は、窒化珪素を主成分とし、残部不純物からなる焼結体からなっている。なお、当該焼結体は、酸化アルミニウム(Al)、酸化イットリウム(Y)などの焼結助剤を含んでいてもよい。 Further, the balls 13 that are rolling elements are made of ceramics. More specifically, in the present embodiment, the balls 13 are made of a sintered body containing silicon nitride as a main component and the remaining impurities. Incidentally, the sintered body, aluminum oxide (Al 2 O 3), may contain a sintering aid such as yttrium oxide (Y 2 O 3).

ここで、玉13は、外輪11および内輪12と同様の上記成分組成を有する鋼からなっていてもよい。この場合、さらに、玉13には、外輪11および内輪12と同様の構成を有する窒素富化層が形成されていることが好ましい。また、玉13は、AISI規格M50からなっていてもよい。この場合、外輪11および内輪12と基本的には同様の構成を有し、炭素濃度と窒素濃度との合計値が0.82質量%以上1.9質量%以下とされた窒素富化層が形成されていることが好ましい。   Here, the balls 13 may be made of steel having the same composition as the outer ring 11 and the inner ring 12. In this case, it is preferable that the ball 13 is further formed with a nitrogen-enriched layer having the same configuration as the outer ring 11 and the inner ring 12. The ball 13 may be made of AISI standard M50. In this case, a nitrogen-enriched layer having basically the same structure as the outer ring 11 and the inner ring 12 and having a total value of carbon concentration and nitrogen concentration of 0.82% by mass or more and 1.9% by mass or less. Preferably it is formed.

本実施の形態における3点接触玉軸受1の軌道部材である外輪11および内輪12においては、上記適切な成分組成を有する鋼からなるとともに、表面に形成された外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aを含む領域に窒素濃度が0.05質量%以上である外輪窒素富化層11Bおよび内輪窒素富化層12Bが形成されている。そして、外輪窒素富化層11Bおよび内輪窒素富化層12Bにおける炭素濃度と窒素濃度との合計値が適切な範囲である0.55質量%以上1.9質量%以下とされることにより、表層部に十分な硬度が付与されるとともに、粒界析出物の形成が抑制されている。その結果、本実施の形態における軌道部材である外輪11および内輪12は、4質量%以上のクロムを含有する鋼からなるとともに、表層部に窒素富化層が形成されており、かつ疲労強度および靭性が十分に確保された部品となっている。   In the outer ring 11 and the inner ring 12 that are race members of the three-point contact ball bearing 1 in the present embodiment, the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling formed on the surface are made of steel having the appropriate component composition described above. An outer ring nitrogen-enriched layer 11B and an inner ring nitrogen-enriched layer 12B having a nitrogen concentration of 0.05% by mass or more are formed in a region including the surface 12A. Then, the total value of the carbon concentration and the nitrogen concentration in the outer ring nitrogen-enriched layer 11B and the inner ring nitrogen-enriched layer 12B is set to an appropriate range of 0.55 mass% or more and 1.9 mass% or less. Sufficient hardness is imparted to the part, and formation of grain boundary precipitates is suppressed. As a result, the outer ring 11 and the inner ring 12 that are the race members in the present embodiment are made of steel containing 4% by mass or more of chromium, a nitrogen-enriched layer is formed in the surface layer portion, and fatigue strength and It is a part with sufficient toughness.

さらに、本実施の形態における3点接触玉軸受1においては、外輪接触面11Dを含む領域に、DLCコーティング層11Eが配置されている。これにより、3点接触玉軸受1は、耐焼付き性の向上、特にドライラン性能の向上が達成された転がり軸受となっている。   Furthermore, in the three-point contact ball bearing 1 in the present embodiment, a DLC coating layer 11E is disposed in a region including the outer ring contact surface 11D. Thereby, the three-point contact ball bearing 1 is a rolling bearing in which improvement in seizure resistance, particularly improvement in dry run performance is achieved.

また、本実施の形態における3点接触玉軸受1においては、転動体である玉13がセラミックスからなっている。これにより、互いに接触する外輪11および内輪12と玉13とが異種材料となるため、耐焼付き性が向上する。その結果、潤滑が不十分な環境下における耐久性、たとえばドライラン性能の向上が達成される。また、鋼に比べて硬度の高いセラミックスを玉13の素材に採用することにより、異物混入環境における玉13の耐久性が向上する。さらに、玉13がセラミックスからなることにより、高温環境下における玉13の硬度低下が抑制される。また、玉13がセラミックスからなることにより、玉13が鋼からなる場合に比べて玉13が軽量化され、玉13に作用する遠心力が低減されるため、3点接触玉軸受1は、特に高速回転する部材を支持する転がり軸受として好適である。   In the three-point contact ball bearing 1 according to the present embodiment, the balls 13 that are rolling elements are made of ceramics. Thereby, since the outer ring | wheel 11 and the inner ring | wheel 12, and the ball | bowl 13 which mutually contact become a dissimilar material, seizure resistance improves. As a result, durability under an environment where lubrication is insufficient, for example, improvement in dry run performance is achieved. Moreover, the durability of the ball 13 in a foreign matter mixed environment is improved by using ceramics having a higher hardness than steel as the material of the ball 13. Furthermore, since the balls 13 are made of ceramics, a decrease in the hardness of the balls 13 in a high temperature environment is suppressed. In addition, since the ball 13 is made of ceramics, the ball 13 is lighter than the ball 13 made of steel, and the centrifugal force acting on the ball 13 is reduced. It is suitable as a rolling bearing that supports a member that rotates at high speed.

なお、玉13は、AISI規格M50NiL、M50などの鋼からなり、窒素富化層が形成されている場合、玉13は、上記外輪11および内輪12と同様に、十分な量のクロムを含有する鋼からなるとともに、表層部に窒素富化層が形成されており、かつ疲労強度および靭性が十分に確保された部品となる。その結果、高温環境下における玉13の硬度低下が抑制されるとともに、異物混入環境における玉13の耐久性が向上する。   In addition, the ball 13 is made of steel such as AISI standards M50NiL and M50, and when the nitrogen-enriched layer is formed, the ball 13 contains a sufficient amount of chromium as in the outer ring 11 and the inner ring 12. While being made of steel, a nitrogen-enriched layer is formed in the surface layer portion, and the component has sufficiently secured fatigue strength and toughness. As a result, a decrease in the hardness of the ball 13 in a high temperature environment is suppressed, and the durability of the ball 13 in a foreign matter mixed environment is improved.

以上のように、本実施の形態における3点接触玉軸受1においては、軌道部材である外輪11および内輪12が4質量%以上のクロムを含有する鋼からなることにより、高温環境下における部品の硬度低下が抑制されている。また、適切な成分組成を有する鋼からなる外輪11および内輪12の外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aを含む領域に、炭素濃度と窒素濃度との合計値を適切な範囲とした外輪窒素富化層11Bおよび内輪窒素富化層12Bを形成することにより、異物混入環境における部品の耐久性が向上している。さらに、外輪接触面11Dを含む領域にDLCコーティング層11Eが配置されていることにより、ドライラン性能の向上が達成されている。その結果、3点接触玉軸受1は、高温環境下における部品の硬度低下の抑制および異物混入環境における耐久性の向上のみならず、ドライラン性能の向上をも達成した転がり軸受となっている。   As described above, in the three-point contact ball bearing 1 according to the present embodiment, the outer ring 11 and the inner ring 12 that are race members are made of steel containing 4% by mass or more of chromium, so that Hardness reduction is suppressed. Further, the outer ring nitrogen in which the total value of the carbon concentration and the nitrogen concentration is within an appropriate range in the region including the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling surface 12A of the outer ring 11 and the inner ring 12 made of steel having an appropriate component composition. By forming the enriched layer 11B and the inner ring nitrogen-enriched layer 12B, the durability of the component in a foreign matter mixed environment is improved. Furthermore, since the DLC coating layer 11E is disposed in a region including the outer ring contact surface 11D, improvement in dry run performance is achieved. As a result, the three-point contact ball bearing 1 is a rolling bearing that achieves not only the suppression of the hardness reduction of parts under a high temperature environment and the improvement of durability in a foreign matter mixed environment, but also the improvement of dry run performance.

さらに、外輪11および内輪12に形成された外輪窒素富化層11Bおよび内輪窒素富化層12Bの厚みは、0.05mm以上であることが好ましい。これにより、外輪11、内輪12および玉13に十分な強度が付与される。   Furthermore, the thickness of the outer ring nitrogen-enriched layer 11B and the inner ring nitrogen-enriched layer 12B formed on the outer ring 11 and the inner ring 12 is preferably 0.05 mm or more. Thereby, sufficient strength is imparted to the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13.

さらに、外輪窒素富化層11Bおよび内輪窒素富化層12Bは、800HV以上の硬度を有していることが好ましい。これにより、外輪11および内輪12の強度を一層確実に確保することが可能となる。   Furthermore, the outer ring nitrogen-enriched layer 11B and the inner ring nitrogen-enriched layer 12B preferably have a hardness of 800 HV or more. As a result, the strength of the outer ring 11 and the inner ring 12 can be more reliably ensured.

さらに、外輪窒素富化層11Bおよび内輪窒素富化層12Bを顕微鏡にて観察した場合、アスペクト比2以上、長さ7.5μm以上の鉄の窒化物の数が、一辺150μmの正方形領域5視野内に1個以下であることが好ましい。これにより、外輪11および内輪12の疲労強度を向上させることができる。   Further, when the outer ring nitrogen-enriched layer 11B and the inner ring nitrogen-enriched layer 12B are observed with a microscope, the number of iron nitrides having an aspect ratio of 2 or more and a length of 7.5 μm or more is within 5 fields of a square region having a side of 150 μm. The number is preferably 1 or less. Thereby, the fatigue strength of the outer ring 11 and the inner ring 12 can be improved.

次に、上記本発明の一実施の形態における転がり軸受の製造方法について説明する。図4は、実施の形態1における転がり軸受の製造方法の概略を示すフローチャートである。   Next, a method for manufacturing the rolling bearing in the embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an outline of a method of manufacturing the rolling bearing in the first embodiment.

図4を参照して、本実施の形態における転がり軸受の製造方法は、工程(S10)〜(S120)を含む軌道部材作製工程と、工程(S210)〜(S230)を含む保持器作製工程と、工程(S300)として実施される組立て工程とを備えている。   Referring to FIG. 4, the rolling bearing manufacturing method according to the present embodiment includes a raceway member manufacturing process including steps (S10) to (S120), and a cage manufacturing process including steps (S210) to (S230). And an assembling process implemented as a process (S300).

まず、軌道部材作製工程について説明する。工程(S10)として実施される鋼部材準備工程では、0.11質量%以上0.15質量%以下の炭素と、0.1質量%以上0.25質量%以下の珪素と、0.15質量%以上0.35質量%以下のマンガンと、3.2質量%以上3.6質量%以下のニッケルと、4質量%以上4.25質量%以下のクロムと、4質量%以上4.5質量%以下のモリブデンと、1.13質量%以上1.33質量%以下のバナジウムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼からなり、軌道部材の概略形状に成形された鋼部材が準備される。具体的には、たとえば、上記成分を含有する棒鋼、鋼線などを素材とし、当該棒鋼、鋼線などに対して切断、鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、軌道部材としての外輪11、内輪12などの概略形状に成形された鋼部材が準備される。   First, the race member manufacturing process will be described. In the steel member preparation step implemented as the step (S10), 0.11% by mass to 0.15% by mass of carbon, 0.1% by mass to 0.25% by mass of silicon, and 0.15% by mass. % To 0.35 mass% manganese, 3.2 mass% to 3.6 mass% nickel, 4 mass% to 4.25 mass% chromium, 4 mass% to 4.5 mass% % Of molybdenum and 1.13 mass% or more and 1.33 mass% or less of vanadium, made of steel consisting of the remaining iron and impurities, and a steel member molded into the approximate shape of the raceway member is prepared. . Specifically, for example, an outer ring as a race member is formed by using a steel bar, steel wire, or the like containing the above components as a raw material, and performing processing such as cutting, forging, and turning on the steel bar, steel wire, etc. 11, steel members formed into a schematic shape such as the inner ring 12 are prepared.

次に、工程(S10)において準備された上述の鋼部材に対して、焼入処理および窒化処理を含む熱処理を行なう熱処理工程が実施される。熱処理工程は、工程(S20)として実施される浸炭工程、工程(S30)として実施される焼入工程、工程(S40)として実施される第1焼戻工程、工程(S50)として実施される第1サブゼロ工程、工程(S60)として実施される第2焼戻工程、工程(S70)として実施される第2サブゼロ工程、工程(S80)として実施される第3焼戻工程、工程(S90)として実施されるプラズマ窒化工程および工程(S100)として実施される拡散工程を含んでいる。この熱処理工程の詳細については後述する。   Next, a heat treatment step is performed on the above-described steel member prepared in step (S10) to perform a heat treatment including a quenching treatment and a nitriding treatment. The heat treatment process includes a carburization process performed as the process (S20), a quenching process performed as the process (S30), a first tempering process performed as the process (S40), and a first process performed as the process (S50). As a 1st subzero process, the 2nd tempering process implemented as process (S60), 2nd subzero process implemented as process (S70), 3rd tempering process implemented as process (S80), and process (S90) It includes a plasma nitriding step to be performed and a diffusion step to be performed as step (S100). Details of this heat treatment step will be described later.

次に、熱処理工程が実施された鋼部材に対して、仕上げ加工などが施される仕上げ加工工程が工程(S110)として実施される。具体的には、たとえば、熱処理工程が実施された鋼部材の外輪転走面11A、内輪転走面12Aなどに対する研磨加工が実施される。また、後述する工程(S120)においてDLCコーティング層11Eが形成されるべき領域に対しても、仕上げ加工が実施されることが好ましい。   Next, a finishing process in which a finishing process or the like is performed on the steel member that has been subjected to the heat treatment process is performed as a process (S110). Specifically, for example, polishing is performed on the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the like of the steel member on which the heat treatment process has been performed. In addition, it is preferable that the finishing process is also performed on the region where the DLC coating layer 11E is to be formed in the step (S120) described later.

次に、工程(S120)として、焼付き防止層形成工程が実施される。具体的には、工程(S110)が実施された鋼部材のうち、外輪11となるべき鋼部材にDLCコーティング層11Eが形成される。このDLCコーティング層11Eの形成は、たとえばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition;化学蒸着)法、PVD(Physical Vapor Deposition;物理蒸着)法などの方法により実施することができる。これにより、本実施の形態における軌道部材は完成し、本実施の形態における軌道部材作製工程は完了する。   Next, as a step (S120), a seizure prevention layer forming step is performed. Specifically, the DLC coating layer 11E is formed on the steel member to be the outer ring 11 among the steel members on which the step (S110) has been performed. The DLC coating layer 11E can be formed by a method such as a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a PVD (Physical Vapor Deposition) method, or the like. Thereby, the track member in the present embodiment is completed, and the track member manufacturing process in the present embodiment is completed.

次に、上述の熱処理工程の詳細について説明する。図5は、本実施の形態における軌道部材作製工程に含まれる熱処理工程の詳細を説明するための図である。図5において、横方向は時間を示しており右に行くほど時間が経過していることを示している。また、図5において、縦方向は温度を示しており上に行くほど温度が高いことを示している。   Next, details of the above-described heat treatment step will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining the details of the heat treatment step included in the raceway member manufacturing step in the present embodiment. In FIG. 5, the horizontal direction indicates time, and the time elapses toward the right. In FIG. 5, the vertical direction indicates the temperature, and the higher the temperature, the higher the temperature.

図5を参照して、本実施の形態における熱処理工程においては、まず、被処理物としての鋼部材が浸炭処理される浸炭工程が実施される。具体的には、たとえば鋼部材が一酸化炭素と水素を含む浸炭ガスの雰囲気中でA変態点以上の温度である温度Tに加熱され、時間tの間保持されることにより、鋼部材の表層部に炭素が侵入する。これにより、鋼部材の表面を含む領域に、当該表面を含む領域以外の領域である内部領域に比べて炭素濃度の高い浸炭層が形成される。 Referring to FIG. 5, in the heat treatment step in the present embodiment, first, a carburizing step in which a steel member as a workpiece is carburized is performed. Specifically, for example, a steel member is heated to a temperature T 1 that is a temperature equal to or higher than the A 1 transformation point in a carburizing gas atmosphere containing carbon monoxide and hydrogen, and is held for a time t 1. Carbon enters the surface layer of the member. Thereby, a carburized layer having a high carbon concentration is formed in the region including the surface of the steel member as compared with the internal region which is a region other than the region including the surface.

次に、図5を参照して、浸炭処理が実施された鋼部材が焼入処理される焼入工程が実施される。具体的には、当該鋼部材が、A変態点以上の温度である温度TからM点以下の温度に冷却されることにより、焼入硬化される。 Next, referring to FIG. 5, a quenching process is performed in which the carburized steel member is quenched. Specifically, the steel member is quenched and hardened by being cooled from a temperature T 1 which is a temperature equal to or higher than the A 1 transformation point to a temperature equal to or lower than the M S point.

ここで、A点とは鋼を加熱した場合に、鋼の組織がフェライトからオーステナイトに変態を開始する温度に相当する点をいう。また、M点とはオーステナイト化した鋼が冷却される際に、マルテンサイト化を開始する温度に相当する点をいう。 Here, the point A 1 in the case of heating the steel refers to a point that the structure of the steel corresponds to the temperature to start the transformation from ferrite to austenite. Further, the M s point means a point corresponding to a temperature at which martensite formation starts when the austenitized steel is cooled.

次に、焼入処理が実施された鋼部材に対し、焼戻処理を行なう第1焼戻工程が実施される。具体的には、図5を参照して、たとえば鋼部材が減圧雰囲気中(真空中)でA変態点未満の温度である温度Tに加熱され、時間tの間保持された後、冷却されることにより焼戻処理される。これにより、鋼部材の焼入処理による残留応力を緩和し、熱処理によるひずみが抑制される等の効果が得られる。 Next, the 1st tempering process which performs a tempering process is implemented with respect to the steel member in which the quenching process was implemented. Specifically, referring to FIG. 5, for example, after a steel member is heated to a temperature T 2 that is a temperature lower than the A 1 transformation point in a reduced-pressure atmosphere (in a vacuum) and held for a time t 2 , Tempering is performed by cooling. Thereby, the residual stress due to the quenching treatment of the steel member is relaxed, and the effect of suppressing the strain due to the heat treatment can be obtained.

次に、第1焼戻工程が実施された鋼部材に対し、サブゼロ処理を行なう第1サブゼロ工程が実施される。具体的には、図5を参照して、鋼部材が、たとえば液体窒素を噴霧されて0℃未満の温度である温度Tに冷却され、時間tの間保持されることによりサブゼロ処理される。これにより、鋼部材の焼入処理により生成した残留オーステナイトがマルテンサイトに変態し、鋼の組織が安定化する等の効果が得られる。 Next, the 1st subzero process which performs a subzero process is implemented with respect to the steel member in which the 1st tempering process was implemented. Specifically, with reference to FIG. 5, the steel member, for example liquid nitrogen is sprayed is cooled to a temperature T 3 at a temperature of less than 0 ° C., is sub-zero treatment by being held for a time t 3 The Thereby, the residual austenite produced | generated by the hardening process of the steel member transforms into a martensite, and effects, such as stabilization of the structure of steel, are acquired.

次に、第1サブゼロ工程が実施された鋼部材に対し、焼戻処理を行なう第2焼戻工程が実施される。具体的には、図5を参照して、たとえば鋼部材が真空中でA変態点未満の温度である温度Tに加熱され、時間tの間保持された後、冷却されることにより焼戻処理される。これにより、鋼部材のサブゼロ処理による残留応力を緩和し、ひずみが抑制される等の効果が得られる。 Next, the 2nd tempering process which performs a tempering process is implemented with respect to the steel member in which the 1st subzero process was implemented. Specifically, referring to FIG. 5, for example, a steel member is heated to a temperature T 4 that is a temperature below the A 1 transformation point in a vacuum, held for a time t 4 , and then cooled. Tempered. Thereby, the residual stress due to the sub-zero treatment of the steel member is relaxed, and effects such as suppression of strain can be obtained.

次に、第2焼戻工程が実施された鋼部材に対し、再度サブゼロ処理を行なう第2サブゼロ工程が実施される。具体的には、図5を参照して、鋼部材が、たとえば液体窒素を噴霧されて0℃未満の温度である温度Tに冷却され、時間tの間保持されることによりサブゼロ処理される。これにより、鋼部材の焼入処理により生成した残留オーステナイトがさらにマルテンサイトに変態し、鋼の組織が一層安定化する等の効果が得られる。 Next, a second subzero process is performed in which the subzero process is performed again on the steel member that has been subjected to the second tempering process. Specifically, with reference to FIG. 5, the steel member, for example liquid nitrogen is sprayed is cooled to a temperature T 5 at a temperature of less than 0 ° C., is sub-zero treatment by being held for a time t 5 The Thereby, the residual austenite produced | generated by the hardening process of the steel member further transforms into a martensite, and the effect that the structure | tissue of steel is stabilized more is acquired.

次に、第2サブゼロ工程が実施された鋼部材に対し、再度焼戻処理を行なう第3焼戻工程が実施される。具体的には、図5を参照して、上記第2焼戻工程と同様に、鋼部材が真空中でA変態点未満の温度である温度Tに加熱され、時間tの間保持された後、冷却されることにより焼戻処理される。ここで、温度Tおよびtは第2焼戻工程の温度Tおよびtと同様の条件とすることができる。これにより、第2サブゼロ工程における鋼部材のサブゼロ処理により発生し得る残留応力を緩和し、ひずみが抑制される等の効果が得られる。 Next, the 3rd tempering process which performs a tempering process again is implemented with respect to the steel member in which the 2nd subzero process was implemented. Specifically, with reference to FIG. 5, as in the second tempering step, the steel members are heated to a temperature T 6 is a temperature lower than the A 1 transformation point in a vacuum, held for a time t 6 And then tempering by cooling. Here, the temperatures T 6 and t 6 can be the same conditions as the temperatures T 4 and t 4 in the second tempering step. As a result, the residual stress that can be generated by the sub-zero treatment of the steel member in the second sub-zero process is relaxed, and effects such as suppression of strain can be obtained.

次に、第3焼戻工程が実施された鋼部材に対し、プラズマ窒化処理を行なうプラズマ窒化工程が実施される。具体的には、図5を参照して、たとえば圧力50Pa以上5000Pa以下となるように窒素(N)と、水素(H)、メタン(CH)およびアルゴン(Ar)からなる群から選択される少なくともいずれか1つ以上とが導入されたプラズマ窒化炉に、鋼部材が挿入され、放電電圧50V以上1000V以下、放電電流0.001A以上100A以下の条件下で温度Tに加熱されて時間tの間保持された後、冷却されることにより鋼部材がプラズマ窒化処理される。これにより、鋼部材の表層部に窒素が侵入して窒素富化層が形成され、当該表層部の強度が向上する。ここで、温度Tは、たとえば300℃以上550℃以下、時間tは1時間以上80時間以下とすることができる。この温度T、時間tなどの熱処理条件は、仕上げ工程で実施される仕上げ加工における取りしろを考慮し、プラズマ窒化処理において形成される粒界析出物層(粒界析出物が形成されている層)の厚みが、仕上げ加工において除去可能な厚み以下となるように決定することができる。 Next, a plasma nitriding step for performing a plasma nitriding process is performed on the steel member on which the third tempering step has been performed. Specifically, referring to FIG. 5, for example, selected from the group consisting of nitrogen (N 2 ), hydrogen (H 2 ), methane (CH 4 ), and argon (Ar) so that the pressure is 50 Pa or more and 5000 Pa or less. A steel member is inserted into a plasma nitriding furnace into which at least one of the above is introduced and heated to a temperature T 7 under conditions of a discharge voltage of 50 V to 1000 V and a discharge current of 0.001 A to 100 A. after being held for a time t 7, the steel member is treated plasma nitriding by being cooled. Thereby, nitrogen penetrate | invades into the surface layer part of a steel member, a nitrogen enriched layer is formed, and the intensity | strength of the said surface layer part improves. Here, the temperature T 7 can be, for example, 300 ° C. or more and 550 ° C. or less, and the time t 7 can be 1 hour or more and 80 hours or less. The heat treatment conditions such as the temperature T 7 and the time t 7 take into account the allowance in the finishing process performed in the finishing process, and the grain boundary precipitate layer (grain boundary precipitate is formed in the plasma nitriding process). The thickness of the layer) can be determined to be equal to or less than the thickness that can be removed in the finishing process.

なお、鋼部材を構成する鋼がAMS規格6278(AISI規格M50NiL)である場合、プラズマ窒化工程における上記圧力は50Pa以上1000Pa以下、放電電圧は50V以上600V以下、放電電流は0.001A以上300A以下、温度Tは350℃以上450℃以下、時間tは1時間以上50時間以下とすることが好ましい。 When the steel constituting the steel member is AMS standard 6278 (AISI standard M50NiL), the pressure in the plasma nitriding step is 50 Pa to 1000 Pa, the discharge voltage is 50 V to 600 V, and the discharge current is 0.001 A to 300 A. The temperature T 7 is preferably 350 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, and the time t 7 is preferably 1 hour or longer and 50 hours or shorter.

次に、プラズマ窒化工程が実施された鋼部材に対し、拡散処理を行なう拡散工程が実施される。具体的には、図5を参照して、たとえば真空中で温度Tに加熱され、時間tの間保持されることにより鋼部材が拡散処理される。ここで、温度Tは、300℃以上480℃以下、好ましくは300℃以上430℃以下、時間tは50時間以上300時間以下とすることができる。これにより、窒化層形成による表層部の硬度上昇が相殺されることを抑制しつつ、鋼に侵入した窒素を所望の領域にまで到達させることができる。そして、この拡散工程を実施することにより、プラズマ窒化工程において窒素が侵入する深さを、仕上げ加工での粒界析出物層の除去が可能な範囲にとどめても、鋼に侵入した窒素を所望の領域にまで到達させることができる。以上の工程により、本実施の形態における熱処理工程は完了する。 Next, the diffusion process which performs a diffusion process is implemented with respect to the steel member in which the plasma nitriding process was implemented. Specifically, with reference to FIG. 5, for example, is heated to a temperature T 8 in vacuo, the steel member is diffusion process by being held between the time t 8. Here, the temperature T 8 can be 300 ° C. or higher and 480 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or higher and 430 ° C. or lower, and the time t 8 can be 50 hours or longer and 300 hours or shorter. Thereby, nitrogen which penetrate | invaded steel can be made to reach | attain a desired area | region, suppressing that the hardness increase of the surface layer part by nitrided layer formation is canceled. And by carrying out this diffusion process, even if the depth of penetration of nitrogen in the plasma nitriding process is limited to a range in which the grain boundary precipitate layer can be removed in the finishing process, the nitrogen that has entered the steel is desired. It is possible to reach even the area. Through the above steps, the heat treatment step in this embodiment is completed.

以上のように、本実施の形態における熱処理方法によれば、4質量%以上のクロムを含有する鋼の表層部を窒化処理して高硬度な窒素富化層を形成するとともに、粒界析出物の発生を抑制することができる。   As described above, according to the heat treatment method in the present embodiment, the surface layer portion of steel containing 4% by mass or more of chromium is nitrided to form a high hardness nitrogen-enriched layer, and grain boundary precipitates Can be suppressed.

また、上記実施の形態における軌道部材作製工程によれば、4質量%以上のクロムを含有する鋼からなり、表層部が窒化処理されて高硬度な窒素富化層が形成されるとともに、粒界析出物の発生が抑制された軌道部材(外輪11,21、内輪12,22など)を製造することができる。その結果、上述のように、本実施の形態における軌道部材(外輪11、内輪12など)の表面(外輪転走面11A、内輪転走面12Aなど)を含む領域に窒素濃度が0.05質量%以上、炭素濃度と窒素濃度との合計値が0.55質量%以上1.9質量%以下である厚み0.05mm以上、硬度800HV以上の窒素富化層を形成するとともに、当該窒素富化層を表面に垂直な断面で切断し、当該断面を光学顕微鏡またはSEMを用いて、表面を含む一辺150μmの正方形の視野をランダムに5視野観察した場合、粒界析出物の検出数を1個以下とすることができる。ここで、窒素富化層における炭素濃度および窒素濃度は、たとえばプラズマ窒化工程において実施されるプラズマ窒化の処理時間、および拡散工程において実施される拡散処理の処理時間を調整することにより、コントロールすることができる。   In addition, according to the raceway member manufacturing step in the above embodiment, it is made of steel containing 4% by mass or more of chromium, and the surface layer portion is nitrided to form a high hardness nitrogen-enriched layer, and the grain boundary Track members (outer rings 11, 21, inner rings 12, 22, etc.) in which the generation of precipitates is suppressed can be manufactured. As a result, as described above, the nitrogen concentration is 0.05 mass in the region including the surface (outer ring rolling surface 11A, inner ring rolling surface 12A, etc.) of the raceway members (outer ring 11, inner ring 12, etc.) in the present embodiment. %, A total value of carbon concentration and nitrogen concentration is 0.55 mass% or more and 1.9 mass% or less, and a nitrogen enriched layer having a thickness of 0.05 mm or more and a hardness of 800 HV or more is formed. When the layer is cut in a cross section perpendicular to the surface and the cross section is observed with five fields of view of a 150 μm side square including the surface at random using an optical microscope or SEM, the number of detected grain boundary precipitates is one. It can be as follows. Here, the carbon concentration and the nitrogen concentration in the nitrogen-enriched layer are controlled, for example, by adjusting the processing time of plasma nitriding performed in the plasma nitriding step and the processing time of diffusion processing performed in the diffusing step. Can do.

一方、図4を参照して、保持器作製工程においては、まず、工程(S210)として、保持器の概略形状の成形した成形部材を準備する成形部材準備工程が実施される。具体的には、たとえばSAE規格4340からなる鋼材が準備され、切削加工などの加工が施されることにより、成形部材が準備される。   On the other hand, referring to FIG. 4, in the cage manufacturing process, first, as a step (S <b> 210), a molded member preparation process is performed in which a molded member having a molded shape of the cage is prepared. Specifically, for example, a steel material made of SAE standard 4340 is prepared, and a formed member is prepared by performing processing such as cutting.

次に、工程(S220)として、成形部材に対して熱処理が施される熱処理工程が実施される。具体的には、準備されたSAE4340からなる成形部材に対して、焼入処理および焼戻処理が実施されることにより、成形部材に適切な硬度が付与される。   Next, as a step (S220), a heat treatment step is performed in which heat treatment is performed on the molded member. Specifically, an appropriate hardness is imparted to the molded member by performing a quenching process and a tempering process on the prepared molded member made of SAE4340.

次に、工程(S230)として仕上げ加工工程が実施される。具体的には、たとえば、熱処理工程が実施された成形部材に対して仕上げ加工などが施される。以上の工程により、本実施の形態における保持器作製工程は完了する。   Next, a finishing process is performed as a process (S230). Specifically, for example, finishing is performed on the molded member that has been subjected to the heat treatment step. Through the above steps, the cage manufacturing step in the present embodiment is completed.

そして、図4を参照して、完成した部品が組合わされて転がり軸受が組立てられる組立て工程が、工程(S300)として実施される。具体的には、たとえば上述の工程により作製された外輪11、内輪12および保持器14と別途準備されたと玉13が組合わされて、3点接触玉軸受1が組立てられる。これにより、上記本実施の形態における転がり軸受が完成する。   And with reference to FIG. 4, the assembly process in which the completed components are combined and a rolling bearing is assembled is implemented as a process (S300). Specifically, for example, the outer ring 11, the inner ring 12 and the cage 14 produced by the above-described steps and the ball 13 which are separately prepared are combined, and the three-point contact ball bearing 1 is assembled. Thereby, the rolling bearing in the present embodiment is completed.

ここで、玉13がセラミックスからなる場合、玉13は以下のように作製することができる。まず、玉13を構成する素材として採用されるセラミックス、たとえば窒化珪素の粉末が準備される。次に、準備されたセラミックスの粉末に、焼結助剤を添加して混合する。さらに、上記セラミックスの粉末と焼結助剤との混合物を、玉13の概略形状に成形する。具体的には、上記セラミックスの粉末と焼結助剤との混合物に、プレス成形、鋳込み成形、押し出し成形、転動造粒などの手法を用いた成形を実施することにより、転動体である玉13の概略形状に成形された成形体が作製される。さらに、当該成形体が焼結される。具体的には、上記成形体が、HIP(Hot Isostatic Press;熱間静水圧焼結法)、GPS(Gas Pressure Sintering;ガス圧焼結法)などの加圧焼結法を用いて焼結されることにより、玉13の概略形状を有する焼結体が得られる。次に、得られた焼結体の表面(転走面)を研磨することにより、転動体としての玉13を完成させる。   Here, when the ball 13 is made of ceramics, the ball 13 can be manufactured as follows. First, ceramics employed as a material constituting the balls 13, for example, silicon nitride powder is prepared. Next, a sintering aid is added to the prepared ceramic powder and mixed. Further, a mixture of the ceramic powder and the sintering aid is formed into a general shape of the balls 13. Specifically, the mixture of the ceramic powder and the sintering aid is subjected to molding using a technique such as press molding, casting molding, extrusion molding, rolling granulation, etc. A molded body formed into 13 schematic shapes is produced. Further, the molded body is sintered. Specifically, the molded body is sintered using a pressure sintering method such as HIP (Hot Isostatic Press) or GPS (Gas Pressure Sintering). As a result, a sintered body having the approximate shape of the ball 13 is obtained. Next, the balls 13 as rolling elements are completed by polishing the surface (rolling surface) of the obtained sintered body.

また、玉13が外輪11および内輪12と同様の鋼からなる場合、上記工程(S10)〜(S90)と同様の工程により、玉13を作製することができる。なお、窒素富化層の形成が不要の場合、工程(S70)および(S80)を省略することができる。さらに、玉13が、たとえばAISI規格M50からなる場合も、熱処理工程における浸炭工程を省略する点を除き、玉13を同様に作製することができる。   Moreover, when the ball 13 is made of the same steel as the outer ring 11 and the inner ring 12, the ball 13 can be manufactured by the same steps as the above steps (S10) to (S90). In addition, when formation of a nitrogen enriched layer is unnecessary, process (S70) and (S80) can be skipped. Further, when the ball 13 is made of, for example, AISI standard M50, the ball 13 can be similarly manufactured except that the carburizing step in the heat treatment step is omitted.

(実施の形態2)
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態2について説明する。図6は、実施の形態2における転がり軸受としての円筒ころ軸受の構成を示す概略断面図である。また、図7は、図6の要部を拡大して示す概略部分断面図である。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 which is another embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a cylindrical roller bearing as a rolling bearing in the second embodiment. FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG.

図6および図7を参照して、実施の形態2における円筒ころ軸受2は、実施の形態1における3点接触玉軸受1と基本的には同様の構成を有し、同様の作用効果を奏する。すなわち、円筒ころ軸受2は、環状の外輪21と、外輪21の内側に配置された環状の内輪22と、外輪21と内輪22との間に配置され、円環状の保持器24に保持された転動体としての複数のころ23とを備えている。ころ23は、円筒形状を有している。外輪21の内周面には外輪転走面21Aが形成されており、内輪22の外周面には内輪転走面22Aが形成されている。そして、内輪転走面22Aと外輪転走面21Aとが互いに対向するように、外輪21と内輪22とは配置されている。さらに、複数のころ23は、外周面であるころ転走面23Aにおいて内輪転走面22Aおよび外輪転走面21Aに接触し、かつ保持器24により周方向に所定のピッチで配置されることにより、円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、円筒ころ軸受2の外輪21および内輪22は、互いに相対的に回転可能となっている。   Referring to FIGS. 6 and 7, cylindrical roller bearing 2 in the second embodiment has basically the same configuration as the three-point contact ball bearing 1 in the first embodiment, and has the same operational effects. . That is, the cylindrical roller bearing 2 is disposed between the annular outer ring 21, the annular inner ring 22 disposed inside the outer ring 21, and the outer ring 21 and the inner ring 22, and is held by the annular cage 24. A plurality of rollers 23 as rolling elements are provided. The roller 23 has a cylindrical shape. An outer ring rolling surface 21 </ b> A is formed on the inner circumferential surface of the outer ring 21, and an inner ring rolling surface 22 </ b> A is formed on the outer circumferential surface of the inner ring 22. The outer ring 21 and the inner ring 22 are arranged so that the inner ring rolling surface 22A and the outer ring rolling surface 21A face each other. Further, the plurality of rollers 23 come into contact with the inner ring rolling surface 22A and the outer ring rolling surface 21A on the roller rolling surface 23A, which is the outer circumferential surface, and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by the cage 24. It is held on an annular track so as to be freely rollable. With the above configuration, the outer ring 21 and the inner ring 22 of the cylindrical roller bearing 2 can rotate relative to each other.

ここで、図7を参照して、本実施の形態における円筒ころ軸受2の外輪21および内輪22は、上記実施の形態1における3点接触玉軸受1の外輪11および内輪12に、ころ23は玉13に該当し、同様の構成を有しており、同様の効果を奏する。つまり、外輪21および内輪22は、上記外輪11および内輪12と同様の鋼からなっている。そして、外輪21および内輪22の表面である外輪転走面21Aおよび内輪転走面22Aを含む領域には、それぞれ窒素濃度が0.05質量%以上である外輪窒素富化層21Bおよび内輪窒素富化層22Bが形成されている。また、外輪窒素富化層21Bおよび内輪窒素富化層22Bにおける炭素濃度と窒素濃度との合計値は0.55質量%以上1.9質量%以下である。また、外輪21および保持器24は、外輪接触面11Dおよび保持器接触面14Dに相当する外輪接触面21Dおよび保持器接触面24Dを有している。すなわち、円筒ころ軸受2の保持器24は外輪21により案内されている。   Here, referring to FIG. 7, outer ring 21 and inner ring 22 of cylindrical roller bearing 2 in the present embodiment are replaced with outer ring 11 and inner ring 12 of three-point contact ball bearing 1 in the first embodiment, and roller 23 is It corresponds to the ball 13 and has the same configuration and has the same effect. That is, the outer ring 21 and the inner ring 22 are made of the same steel as the outer ring 11 and the inner ring 12. In the regions including the outer ring rolling surface 21A and the inner ring rolling surface 22A, which are the surfaces of the outer ring 21 and the inner ring 22, the outer ring nitrogen-enriched layer 21B and the inner ring nitrogen rich whose nitrogen concentration is 0.05% by mass or more, respectively. An insulating layer 22B is formed. The total value of the carbon concentration and the nitrogen concentration in the outer ring nitrogen-enriched layer 21B and the inner ring nitrogen-enriched layer 22B is 0.55 mass% or more and 1.9 mass% or less. The outer ring 21 and the cage 24 have an outer ring contact surface 21D and a cage contact surface 24D corresponding to the outer ring contact surface 11D and the cage contact surface 14D. That is, the cage 24 of the cylindrical roller bearing 2 is guided by the outer ring 21.

しかし、実施の形態2における円筒ころ軸受2は、焼付き防止層の構成において、実施の形態1における3点接触玉軸受1とは異なっている。具体的には、図7を参照して、円筒ころ軸受2の外輪接触面21Dを含む領域には、多孔質構造を有することにより潤滑剤が含浸可能なフェノール樹脂などからなる樹脂リング21Eが配置されている。潤滑剤としては、たとえばMIL−PRF−23699を採用することができる。   However, the cylindrical roller bearing 2 in the second embodiment is different from the three-point contact ball bearing 1 in the first embodiment in the structure of the seizure prevention layer. Specifically, referring to FIG. 7, a resin ring 21 </ b> E made of a phenol resin or the like that has a porous structure and can be impregnated with a lubricant is disposed in a region including outer ring contact surface 21 </ b> D of cylindrical roller bearing 2. Has been. As the lubricant, for example, MIL-PRF-23699 can be employed.

実施の形態2における円筒ころ軸受2では、焼付き防止層として樹脂リング21Eが採用されることにより、外輪21と保持器24との間の動摩擦係数が低減され、かつ仮に潤滑が不十分となった場合でも、樹脂リング21Eが摩耗することにより焼付きの発生が抑制される。さらに、潤滑が不十分となった場合、軸受の運転中に樹脂リング21Eに含浸した潤滑剤により潤滑が確保され、焼付きの発生が一層抑制される。また、コーティング層ではなく、樹脂リング21Eを採用することで、転がり軸受の製造プロセスにおいて、手順の煩雑なコーティング処理を必要とせず、たとえば樹脂リング21Eを外輪21にはめ込むことにより、焼付き防止層を形成することが可能となる。   In the cylindrical roller bearing 2 according to the second embodiment, the resin ring 21E is employed as the seizure prevention layer, so that the dynamic friction coefficient between the outer ring 21 and the cage 24 is reduced, and provisional lubrication is temporarily insufficient. Even if the resin ring 21E is worn, the occurrence of seizure is suppressed. Further, when the lubrication is insufficient, the lubrication is ensured by the lubricant impregnated in the resin ring 21E during the operation of the bearing, and the occurrence of seizure is further suppressed. Further, by adopting the resin ring 21E instead of the coating layer, in the manufacturing process of the rolling bearing, no complicated coating process is required. For example, the resin ring 21E is fitted into the outer ring 21, thereby preventing the seizure prevention layer. Can be formed.

次に、実施の形態2における円筒ころ軸受2の製造方法について説明する。円筒ころ軸受2は、基本的には、上記実施の形態1における3点接触玉軸受1と同様に製造することができる。しかし、焼付き防止層の構成の相違に起因して、製造方法も一部異なっている。   Next, the manufacturing method of the cylindrical roller bearing 2 in Embodiment 2 is demonstrated. The cylindrical roller bearing 2 can be manufactured basically in the same manner as the three-point contact ball bearing 1 in the first embodiment. However, due to the difference in the structure of the seizure prevention layer, the manufacturing method is partially different.

すなわち、図4を参照して、円筒ころ軸受2の製造方法では、工程(S10)において、外輪21の樹脂リング21Eを配置すべき領域に、樹脂リング21Eを嵌め込むための溝部が内周面に沿って形成される。そして、実施の形態1の場合と同様に工程(S20)〜(S110)までが実施された上で、工程(S120)において、別途準備された樹脂リング21Eが上記溝部に嵌め込まれる。他の工程は、実施の形態1と同様に実施される。これにより、手順の煩雑なコーティング処理を実施することなく、実施の形態2における円筒ころ軸受2を完成させることができる。   That is, referring to FIG. 4, in the method for manufacturing cylindrical roller bearing 2, in step (S <b> 10), the groove portion for fitting resin ring 21 </ b> E into the region where resin ring 21 </ b> E of outer ring 21 is to be disposed is the inner peripheral surface. Formed along. Then, after the steps (S20) to (S110) are performed as in the case of the first embodiment, the resin ring 21E separately prepared is fitted into the groove portion in the step (S120). Other steps are performed in the same manner as in the first embodiment. Thereby, the cylindrical roller bearing 2 in Embodiment 2 can be completed, without performing the complicated coating process of a procedure.

なお、焼付き防止層を上述のように樹脂リングの嵌め込みにより形成する場合、保持器の外周面に対して樹脂リングを嵌め込んでもよいが、この場合、転がり軸受の運転時において、樹脂リングが保持器から外れやすくなる向きに遠心力が作用する。そのため、軌道部材接触面が外輪の内周面となる場合(つまり、保持器が外輪案内の場合)、上述のように、樹脂リングは外輪の内周面に嵌め込まれることが好ましい。一方、軌道部材接触面が内輪の外周面となる場合(つまり、保持器が内輪案内の場合)、樹脂リングは保持器の内周面に嵌め込まれることが好ましい。   When the anti-seizure layer is formed by fitting the resin ring as described above, the resin ring may be fitted to the outer peripheral surface of the cage, but in this case, the resin ring is not operated during the operation of the rolling bearing. Centrifugal force acts in a direction that makes it easy to come off the cage. Therefore, when the raceway member contact surface becomes the inner peripheral surface of the outer ring (that is, when the cage is an outer ring guide), the resin ring is preferably fitted into the inner peripheral surface of the outer ring as described above. On the other hand, when the raceway member contact surface becomes the outer peripheral surface of the inner ring (that is, when the cage is an inner ring guide), the resin ring is preferably fitted into the inner peripheral surface of the cage.

(実施の形態3)
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態3について説明する。図8は、実施の形態3における転がり軸受としての円筒ころ軸受の構成を示す概略断面図である。また、図9は、図8の要部を拡大して示す概略部分断面図である。
(Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 which is still another embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a cylindrical roller bearing as a rolling bearing in the third embodiment. FIG. 9 is a schematic partial cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG.

図8および図9を参照して、実施の形態3における円筒ころ軸受3は、実施の形態1および2における3点接触玉軸受1および円筒ころ軸受2と基本的には同様の構成を有し、同様の作用効果を奏する。すなわち、円筒ころ軸受3は、外輪11,21に相当する外輪31、内輪12,22に相当する内輪32、玉13およびころ23に相当し、ころ転走面33Aにおいて外輪31および内輪32に接触するころ33および保持器14,24に相当する保持器34を備えている。また、外輪31および内輪32は、外輪転走面31Aおよび内輪転走面32Aを含む領域に、それぞれ外輪窒素富化層11B,21Bに相当する外輪窒素富化層31Bおよび内輪窒素富化層12B,22Bに相当する内輪窒素富化層32Bを含んでいる。   8 and 9, the cylindrical roller bearing 3 in the third embodiment has basically the same configuration as the three-point contact ball bearing 1 and the cylindrical roller bearing 2 in the first and second embodiments. The same effect is obtained. That is, the cylindrical roller bearing 3 corresponds to the outer ring 31 corresponding to the outer rings 11 and 21, the inner ring 32 corresponding to the inner rings 12 and 22, the ball 13 and the roller 23, and contacts the outer ring 31 and the inner ring 32 on the roller rolling surface 33A. A retainer 34 corresponding to the roller 33 and the retainers 14 and 24 is provided. Further, the outer ring 31 and the inner ring 32 are arranged in a region including the outer ring rolling surface 31A and the inner ring rolling surface 32A, respectively, in the outer ring nitrogen enriched layer 31B and the inner ring nitrogen enriched layer 12B corresponding to the outer ring nitrogen enriched layers 11B and 21B. , 22B corresponding to the inner ring nitrogen-enriched layer 32B.

しかし、実施の形態3における円筒ころ軸受3は、軌道部材接触面、保持器接触面および焼付き防止層の構成において、実施の形態1および2における転がり軸受とは異なっている。すなわち、図9を参照して、円筒ころ軸受3の内輪32および保持器34は、それぞれ互いに接触する内輪接触面32Dおよび保持器接触面34Dを有している。すなわち、円筒ころ軸受3の保持器34は内輪32により案内されている。そして、保持器接触面34Dを含む領域には、焼付き防止層としての樹脂コーティング層34Eが配置されている。これにより、保持器接触面34Dと内輪接触面32Dとの間における焼付きの発生が抑制されている。   However, the cylindrical roller bearing 3 in the third embodiment is different from the rolling bearing in the first and second embodiments in the configuration of the raceway member contact surface, the cage contact surface, and the seizure prevention layer. That is, referring to FIG. 9, inner ring 32 and cage 34 of cylindrical roller bearing 3 have inner ring contact surface 32D and cage contact surface 34D that are in contact with each other. That is, the cage 34 of the cylindrical roller bearing 3 is guided by the inner ring 32. And the resin coating layer 34E as a seizure prevention layer is arrange | positioned in the area | region containing retainer contact surface 34D. Thereby, the occurrence of seizure between the cage contact surface 34D and the inner ring contact surface 32D is suppressed.

次に、実施の形態3における円筒ころ軸受3の製造方法について説明する。図10は、実施の形態3における転がり軸受の製造方法の概略を示すフローチャートである。図10および図4を参照して、実施の形態3における円筒ころ軸受3の製造方法は、実施の形態1における3点接触玉軸受1の製造方法と基本的には同様に実施される。しかし、上記軌道部材接触面、保持器接触面および焼付き防止層の構成の相違に起因して、実施の形態3における転がり軸受の製造方法は、実施の形態1の場合とは、一部異なっている。   Next, the manufacturing method of the cylindrical roller bearing 3 in Embodiment 3 is demonstrated. FIG. 10 is a flowchart showing an outline of a method of manufacturing a rolling bearing in the third embodiment. Referring to FIGS. 10 and 4, the method for manufacturing cylindrical roller bearing 3 in the third embodiment is basically the same as the method for manufacturing three-point contact ball bearing 1 in the first embodiment. However, due to the difference in the configuration of the raceway member contact surface, the cage contact surface, and the seizure prevention layer, the method of manufacturing the rolling bearing in the third embodiment is partially different from that in the first embodiment. ing.

すなわち、実施の形態3における円筒ころ軸受3の製造方法の軌道部材作製工程では、実施の形態1の場合と同様に工程(S10)〜(S110)が実施され、工程(S120)が省略される。一方、保持器作製工程では、実施の形態1の場合と同様に工程(S210)〜(S230)までが実施される。その後、実施の形態3においては、さらに工程(S240)として、焼付き防止層形成工程が実施される。具体的には、仕上げ加工工程が完了した成形部材の内周面に、樹脂コーティング層34Eが形成される。この樹脂コーティング層34Eの形成は、たとえば圧縮成形、押出成形、射出成形、粉体塗装などの方法により実施することができる。これにより、本実施の形態における保持器は完成し、本実施の形態における保持器作製工程は完了する。   That is, in the raceway member manufacturing step of the manufacturing method of the cylindrical roller bearing 3 in the third embodiment, the steps (S10) to (S110) are performed as in the case of the first embodiment, and the step (S120) is omitted. . On the other hand, in the cage manufacturing process, steps (S210) to (S230) are performed as in the case of the first embodiment. Thereafter, in the third embodiment, a seizure prevention layer forming step is further performed as a step (S240). Specifically, the resin coating layer 34E is formed on the inner peripheral surface of the molded member for which the finishing process has been completed. The resin coating layer 34E can be formed by a method such as compression molding, extrusion molding, injection molding, or powder coating. Thereby, the cage in the present embodiment is completed, and the cage manufacturing process in the present embodiment is completed.

そして、実施の形態1の場合と同様に、工程(S300)として組立て工程が実施されることにより、実施の形態3における円筒ころ軸受3が完成する。   Then, as in the case of the first embodiment, the assembly step is performed as the step (S300), whereby the cylindrical roller bearing 3 in the third embodiment is completed.

なお、上記実施の形態においては、本発明の転がり軸受の一例として、3点接触玉軸受および円筒ころ軸受について説明したが、本発明の転がり軸受はこれに限られず、たとえば深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、スラストニードルころ軸受、自動調心玉軸受、自動調心ころ軸受などであってもよい。また、上記実施の形態においては、互いに接触する軌道部材接触面および保持器接触面のうち一方に焼付き防止層が形成される場合について説明したが、両方に形成されていてもよい。   In the above embodiment, a three-point contact ball bearing and a cylindrical roller bearing have been described as examples of the rolling bearing of the present invention. However, the rolling bearing of the present invention is not limited to this, for example, a deep groove ball bearing or an angular ball. It may be a bearing, a thrust needle roller bearing, a self-aligning ball bearing, a self-aligning roller bearing, or the like. Moreover, in the said embodiment, although the case where the seizure prevention layer was formed in one among the track member contact surface and cage contact surface which contact each other was demonstrated, you may form in both.

さらに、本願の特許請求の範囲、明細書および要約書において、軌道部材は保持器と接触する軌道部材接触面を含み、保持器は軌道部材と接触する保持器接触面を含む、との表現を採用したが、これは、転がり軸受の運転時において互いに接触し得る状態に配置されることを意味する。   Further, in the claims, specification and abstract of the present application, the expression that the raceway member includes a raceway member contact surface that contacts the cage, and the cage includes a cage contact surface that contacts the raceway member. Although adopted, this means that the rolling bearings are arranged in a state where they can contact each other during operation.

以下、本発明の実施例1について説明する。本発明の転がり軸受を構成する軌道部材と同様の構成を有するサンプルを、上記実施の形態における熱処理方法を用いて実際に作製し、表層部における粒界析出物の発生が抑制されていることを確認する実験を行なった。実験の手順は以下のとおりである。   Embodiment 1 of the present invention will be described below. A sample having the same structure as the race member constituting the rolling bearing of the present invention was actually produced using the heat treatment method in the above embodiment, and generation of grain boundary precipitates in the surface layer portion was suppressed. A confirmation experiment was conducted. The experimental procedure is as follows.

まず、0.11質量%以上0.15質量%以下の炭素と、0.1質量%以上0.25質量%以下の珪素と、0.15質量%以上0.35質量%以下のマンガンと、3.2質量%以上3.6質量%以下のニッケルと、4質量%以上4.25質量%以下のクロムと、4質量%以上4.5質量%以下のモリブデンと、1.13質量%以上1.33質量%以下のバナジウムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼であるAMS規格6278(AISI規格M50NiL)の鋼材を準備し、これを加工することにより外径φ40mm、内径φ30mm、厚みt16mmの試験片を作製した。   First, 0.11% by mass to 0.15% by mass of carbon, 0.1% by mass to 0.25% by mass of silicon, 0.15% by mass to 0.35% by mass of manganese, 3.2 mass% or more and 3.6 mass% or less nickel, 4 mass% or more and 4.25 mass% or less chromium, 4 mass% or more and 4.5 mass% or less molybdenum, and 1.13 mass% or more A steel material of AMS standard 6278 (AISI standard M50NiL), which contains 1.33 mass% or less of vanadium and is composed of the remaining iron and impurities, is prepared and processed to have an outer diameter of 40 mm, an inner diameter of 30 mm, and a thickness. A test piece of t16 mm was produced.

次に、この試験片に対し、上記実施の形態において図5に基づいて説明した鋼の熱処理方法を用いた熱処理工程を実施した。ここで、T、t、T、t、T、t、T、t、T、t、Tおよびtは、第3焼戻工程後の試験片の硬度が58HRC以上65HRC以下となるように決定し、Tは430℃、tは10時間、Tは430℃、tは160時間とした。また、プラズマ窒化工程においては、プラズマ窒化時の処理温度Tが430℃となるように、放電電圧を200V以上450V以下、放電電流を1A以上5A以下の範囲で制御した。さらに、プラズマ窒化工程においては、プラズマ窒化時の炉内の圧力が267Pa以上400Pa以下となるように、窒素(N):水素(H)=1:1の割合で炉内にガスを導入した。 Next, a heat treatment step using the steel heat treatment method described with reference to FIG. 5 in the above embodiment was performed on the test piece. Here, T 1 , t 1 , T 2 , t 2 , T 3 , t 3 , T 4 , t 4 , T 5 , t 5 , T 6 and t 6 are the test pieces after the third tempering step. The hardness was determined to be 58 to 65 HRC, T 7 was 430 ° C., t 7 was 10 hours, T 8 was 430 ° C., and t 8 was 160 hours. In the plasma nitriding step, as the treatment temperature T 7 during plasma nitridation is 430 ° C., the discharge voltage 200V or 450V or less controlled the discharge current at 5A below the range of 1A. Further, in the plasma nitriding process, gas is introduced into the furnace at a ratio of nitrogen (N 2 ): hydrogen (H 2 ) = 1: 1 so that the pressure in the furnace during plasma nitriding is 267 Pa or more and 400 Pa or less. did.

さらに、拡散工程では、窒素雰囲気に調整された雰囲気炉内において試験片が加熱され、試験片の表面における炭素濃度と窒素濃度との和が1.9質量%以下となるように、拡散処理が実施された。以上のように上記実施の形態と同様の熱処理工程が実施された試験片を、本発明の実施例のサンプルとした(実施例A)。   Furthermore, in the diffusion step, the diffusion treatment is performed so that the test piece is heated in an atmosphere furnace adjusted to a nitrogen atmosphere, and the sum of the carbon concentration and the nitrogen concentration on the surface of the test piece is 1.9% by mass or less. It was implemented. As described above, a test piece on which the same heat treatment step as in the above embodiment was performed was used as a sample of an example of the present invention (Example A).

一方、同様に作製されたAMS規格6278からなる試験片に対し、上記実施の形態において図5に基づいて説明した鋼の熱処理方法から、拡散工程を省略した熱処理工程を実施した。ここで、T、t、T、t、T、t、T、t、T、t、Tおよびtは、第3焼戻工程後の試験片の硬度が58HRC以上65HRC以下となるように決定し、Tは480℃、tは30時間とした。また、プラズマ窒化工程においては、プラズマ窒化時の処理温度Tが480℃となるように、放電電圧を200V以上450V以下、放電電流を1A以上5A以下の範囲で制御した。さらに、プラズマ窒化工程においては、プラズマ窒化時の炉内の圧力が267Pa以上400Pa以下となるように、窒素(N):水素(H):メタン(CH)=79:80:1の割合で炉内にガスを導入した。以上の熱処理方法が実施された試験片を、本発明の比較例のサンプルとした(比較例A)。 On the other hand, the heat treatment process which abbreviate | omitted the diffusion process was implemented from the heat treatment method of the steel demonstrated based on FIG. 5 in the said embodiment with respect to the test piece which consists of AMS specification 6278 similarly produced. Here, T 1 , t 1 , T 2 , t 2 , T 3 , t 3 , T 4 , t 4 , T 5 , t 5 , T 6 and t 6 are the test pieces after the third tempering step. The hardness was determined to be 58 to 65 HRC, T 7 was 480 ° C., and t 7 was 30 hours. In the plasma nitriding step, the discharge voltage was controlled in the range of 200 V to 450 V and the discharge current in the range of 1 A to 5 A so that the processing temperature T 7 during plasma nitriding was 480 ° C. Further, in the plasma nitriding step, nitrogen (N 2 ): hydrogen (H 2 ): methane (CH 4 ) = 79: 80: 1 is set so that the pressure in the furnace during plasma nitriding is 267 Pa or more and 400 Pa or less. Gas was introduced into the furnace at a rate. The test piece subjected to the above heat treatment method was used as a sample of a comparative example of the present invention (Comparative Example A).

そして、上述のように作製された実施例Aおよび比較例Aのサンプルを表面に垂直な断面にて切断し、当該断面を研磨した。さらに、研磨された断面を腐食液にて腐食した後、表面を含む一辺150μmの正方形の視野をランダムに5視野観察した。   And the sample of Example A and Comparative Example A produced as described above was cut in a cross section perpendicular to the surface, and the cross section was polished. Further, after the polished cross section was corroded with a corrosive liquid, five fields of view of a square having a side of 150 μm including the surface were randomly observed.

次に、実験結果について説明する。図11は、実施例Aの表面付近におけるミクロ組織の光学顕微鏡写真である。また、図12は、実施例Aの表面付近における硬度分布を示す図である。また、図13は、実施例Aの表面付近における炭素および窒素の濃度の分布を示す図である。また、図14は、比較例Aの表面付近におけるミクロ組織の光学顕微鏡写真である。また、図15は、比較例Aの表面付近における硬度分布を示す図である。また、図16は、比較例Aの表面付近における炭素および窒素の濃度の分布を示す図である。図11および図14において、写真上部がサンプルの表面側に該当する。また、図12および図15において、横軸は表面からの深さ(距離)、縦軸は硬度(単位はビッカース硬さ)を示している。また、図13および図16において、横軸は表面からの深さ(距離)、縦軸は炭素および窒素の濃度を示しており、細線が炭素濃度、太線が窒素濃度を示している。   Next, experimental results will be described. FIG. 11 is an optical micrograph of the microstructure near the surface of Example A. FIG. 12 is a diagram showing the hardness distribution in the vicinity of the surface of Example A. FIG. 13 is a graph showing the distribution of carbon and nitrogen concentrations in the vicinity of the surface of Example A. FIG. 14 is an optical micrograph of the microstructure in the vicinity of the surface of Comparative Example A. FIG. 15 is a diagram showing a hardness distribution in the vicinity of the surface of Comparative Example A. FIG. 16 is a graph showing the distribution of carbon and nitrogen concentrations in the vicinity of the surface of Comparative Example A. 11 and 14, the upper part of the photograph corresponds to the surface side of the sample. 12 and 15, the horizontal axis indicates the depth (distance) from the surface, and the vertical axis indicates the hardness (unit is Vickers hardness). In FIGS. 13 and 16, the horizontal axis indicates the depth (distance) from the surface, the vertical axis indicates the concentration of carbon and nitrogen, the thin line indicates the carbon concentration, and the thick line indicates the nitrogen concentration.

図11を参照して、本発明の実施例Aのサンプルにおける表層部には、粒界析出物(アスペクト比2以上で、かつ7.5μm以上の長さで形成された鉄の窒化物)は観察されず、良好なミクロ組織となっている。また、図12および図13を参照して、実施例Aのサンプルの表面から深さ0.05mm以内の領域は、950HV以上という十分な硬度を有しているとともに、十分な量の窒素が侵入している。そのため、実施例Aと同様の熱処理を実施した鋼部材の表面に対して研磨などの仕上げ加工を施すことにより、窒素濃度が0.05質量%以上、炭素濃度と窒素濃度との合計値が0.55質量%以上1.9質量%以下、厚み0.05mm以上、硬度800HV以上の窒素富化層が形成されるとともに、当該窒素富化層を顕微鏡にて観察した場合、粒界析出物が一辺150μmの正方形領域5視野内に1個以下である機械部品を製造することができる。   Referring to FIG. 11, in the surface layer portion of the sample of Example A of the present invention, grain boundary precipitates (iron nitride formed with an aspect ratio of 2 or more and a length of 7.5 μm or more) It is not observed and has a good microstructure. 12 and 13, the region within 0.05 mm in depth from the surface of the sample of Example A has a sufficient hardness of 950 HV or more, and a sufficient amount of nitrogen has entered. is doing. Therefore, by performing finishing such as polishing on the surface of the steel member subjected to the same heat treatment as in Example A, the nitrogen concentration is 0.05% by mass or more, and the total value of the carbon concentration and the nitrogen concentration is 0. When a nitrogen-enriched layer having a thickness of 0.05 mm or more and 1.9 mass% or less, a thickness of 0.05 mm or more, and a hardness of 800 HV or more is formed, and the nitrogen-enriched layer is observed with a microscope, One or less machine parts can be manufactured within 5 fields of view of a square area of 150 μm per side.

一方、図14を参照して、本発明の範囲外である比較例Aのサンプルにおける表層部には、多数の粒界析出物90が観察される。また、図15および図16を参照して、比較例Aのサンプルの表面から深さ0.05mm以内の領域は、実施例Aと同様に、950HV以上という十分な硬度を有しているとともに、十分な量の窒素が侵入している。そのため、比較例Aと同様の熱処理を実施した鋼部材の表面に対して研磨などの仕上げ加工を施しても、高硬度な表層部が形成されているものの、表層部に粒界析出物が残存する機械部品が得られる。このような軸受部品は、上述のように、十分な疲労強度や靭性を有しているとはいえない。   On the other hand, referring to FIG. 14, a large number of grain boundary precipitates 90 are observed in the surface layer portion of the sample of Comparative Example A, which is outside the scope of the present invention. Further, referring to FIGS. 15 and 16, a region within a depth of 0.05 mm from the surface of the sample of Comparative Example A has a sufficient hardness of 950 HV or more, as in Example A, A sufficient amount of nitrogen has penetrated. Therefore, even when a finishing process such as polishing is performed on the surface of the steel member that has been subjected to the same heat treatment as in Comparative Example A, a high-hardness surface layer portion is formed, but grain boundary precipitates remain in the surface layer portion. Machine parts to be obtained. Such a bearing component cannot be said to have sufficient fatigue strength and toughness as described above.

以上より、上記実施の形態における熱処理方法を採用した軌道部材の製造方法によれば、4質量%以上のクロムを含有する鋼からなるとともに、表層部に窒素富化層が形成されており、かつ疲労強度および靭性が十分に確保された軌道部材を製造可能であることが確認された。   As mentioned above, according to the manufacturing method of the raceway member which adopted the heat treatment method in the above-mentioned embodiment, it is made of steel containing 4% by mass or more of chromium, and a nitrogen-enriched layer is formed in the surface layer part, and It was confirmed that it was possible to produce a race member with sufficient fatigue strength and toughness.

以下、本発明の実施例2について説明する。上記実施の形態において説明した熱処理方法の拡散工程における、適切な加熱温度の範囲を調査する実験を行なった。実験の手順は以下のとおりである。   Embodiment 2 of the present invention will be described below. An experiment was conducted to investigate an appropriate heating temperature range in the diffusion step of the heat treatment method described in the above embodiment. The experimental procedure is as follows.

まず、0.11質量%以上0.15質量%以下の炭素と、0.1質量%以上0.25質量%以下の珪素と、0.15質量%以上0.35質量%以下のマンガンと、3.2質量%以上3.6質量%以下のニッケルと、4質量%以上4.25質量%以下のクロムと、4質量%以上4.5質量%以下のモリブデンと、1.13質量%以上1.33質量%以下のバナジウムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼であるAMS規格6278(AISI規格M50NiL)の鋼材を準備し、これを加工することにより外径φ40mm、内径φ30mm、厚みt16mmの試験片を作製した。   First, 0.11% by mass to 0.15% by mass of carbon, 0.1% by mass to 0.25% by mass of silicon, 0.15% by mass to 0.35% by mass of manganese, 3.2 mass% or more and 3.6 mass% or less nickel, 4 mass% or more and 4.25 mass% or less chromium, 4 mass% or more and 4.5 mass% or less molybdenum, and 1.13 mass% or more A steel material of AMS standard 6278 (AISI standard M50NiL), which contains 1.33 mass% or less of vanadium and is composed of the remaining iron and impurities, is prepared and processed to have an outer diameter of 40 mm, an inner diameter of 30 mm, and a thickness. A test piece of t16 mm was produced.

次に、この試験片に対し、上記実施の形態において図5に基づいて説明した鋼の熱処理方法を用いた熱処理工程のうち、浸炭工程から第3焼戻工程までを上記実施例1の実施例Aの場合と同様に実施した。そして、当該試験片を430℃〜570℃の温度に種々の時間保持することにより、拡散工程と同様の工程を実施し、浸炭層の硬度を測定した。より具体的には、試験片の表面からの距離が0.2mm以上0.4mm以下の領域において硬度を9点測定し、そのうちの最低硬度を算出した。さらに、当該測定結果を反応速度論に基づき解析し、拡散工程の各加熱温度における加熱処理時間(拡散時間)と浸炭層の硬度との関係を算出した。   Next, among the heat treatment steps using the steel heat treatment method described with reference to FIG. 5 in the above embodiment for the test piece, the steps from the carburization step to the third tempering step are the examples of the first embodiment. It carried out like the case of A. And the process similar to a diffusion process was implemented by hold | maintaining the said test piece at the temperature of 430 degreeC-570 degreeC for various time, and the hardness of the carburized layer was measured. More specifically, the hardness was measured at 9 points in a region where the distance from the surface of the test piece was 0.2 mm or more and 0.4 mm or less, and the minimum hardness was calculated. Furthermore, the measurement result was analyzed based on the reaction kinetics, and the relationship between the heat treatment time (diffusion time) at each heating temperature in the diffusion step and the hardness of the carburized layer was calculated.

一方、同様の試験片に浸炭工程から第3焼戻工程までを上記実施例1の実施例Aの場合と同様に実施した後、実際にプラズマ窒化工程および拡散工程を実施して、試験片の硬度分布を確認する実験も行なった。プラズマ窒化工程においては、プラズマ窒化時の処理温度Tが480℃となるように、放電電圧を200V以上450V以下、放電電流を1A以上5A以下の範囲で制御し、1時間保持することによりプラズマ窒化を行なった。さらに、プラズマ窒化工程では、プラズマ窒化時の炉内の圧力が267Pa以上400Pa以下となるように、窒素(N):水素(H)=1:1の割合で炉内にガスを導入した。さらに、プラズマ窒化工程が完了した試験片に対して、480℃で50時間保持する拡散工程を行なった。そして、拡散工程を実施する前後における試験片の表層部における硬度分布を測定した。 On the other hand, after carrying out the same test piece from the carburizing step to the third tempering step in the same manner as in Example A of Example 1, the plasma nitriding step and the diffusion step were actually carried out, Experiments were also conducted to confirm the hardness distribution. In the plasma nitriding step, the discharge voltage is controlled in the range of 200 V to 450 V, the discharge current is controlled in the range of 1 A to 5 A and maintained for 1 hour so that the processing temperature T 7 during plasma nitridation is 480 ° C. Nitriding was performed. Furthermore, in the plasma nitriding step, gas was introduced into the furnace at a ratio of nitrogen (N 2 ): hydrogen (H 2 ) = 1: 1 so that the pressure in the furnace during plasma nitriding was 267 Pa or more and 400 Pa or less. . Further, a diffusion step of holding at 480 ° C. for 50 hours was performed on the test piece for which the plasma nitriding step was completed. And the hardness distribution in the surface layer part of the test piece before and behind implementing a diffusion process was measured.

次に、実験の結果について説明する。図17は、上記反応速度論に基づく解析の結果得られた、拡散工程の各加熱温度における加熱処理時間(拡散時間)と浸炭層の硬度との関係を示す図(アブラミプロット)である。図17において、横軸は加熱処理時間(拡散時間)、縦軸は浸炭層の硬度を示している。また、図18は、拡散工程を行なう前の試験片、および480℃で50時間保持する拡散工程を行なった試験片の表層部の硬度分布を示す図である。図18において、横軸は表面からの深さ(距離)、縦軸は硬度を示している。また、図18において、菱形は拡散工程を行なう前の試験片、四角形は480℃で50時間保持する拡散工程を行なった試験片の硬度を示している。   Next, the results of the experiment will be described. FIG. 17 is a diagram (Abami plot) showing the relationship between the heat treatment time (diffusion time) at each heating temperature in the diffusion step and the hardness of the carburized layer, obtained as a result of the analysis based on the reaction kinetics. In FIG. 17, the horizontal axis indicates the heat treatment time (diffusion time), and the vertical axis indicates the hardness of the carburized layer. Moreover, FIG. 18 is a figure which shows the hardness distribution of the surface layer part of the test piece which performed the spreading | diffusion process hold | maintained at 480 degreeC for the test piece before performing a diffusion process for 50 hours. In FIG. 18, the horizontal axis indicates the depth (distance) from the surface, and the vertical axis indicates the hardness. Moreover, in FIG. 18, the rhombus indicates the hardness of the test piece before the diffusion step, and the square indicates the hardness of the test piece after the diffusion step held at 480 ° C. for 50 hours.

図17を参照して、試験片の浸炭層の硬度は、拡散温度が高いほど短時間で低下しているが、拡散温度が480℃になると、200時間拡散処理を行なった場合でも硬度の低下幅が50HV以下となり、母材の硬度(浸炭層のうちプラズマ窒化による窒素の侵入の影響がない領域における硬度)の低下が表層部の硬度に及ぼす影響が小さくなる。また、拡散温度が460℃になると、200時間拡散処理を行なった場合でも硬度の低下幅が30HV以下となり、母材の硬度の低下が表層部の硬度に及ぼす影響が一層小さくなる。さらに、拡散温度が430℃になると、200時間拡散処理を行なった場合でも硬度の低下幅が10HV以下となり、母材の硬度の低下は、表層部の硬度にほとんど影響を及ぼさなくなる。   Referring to FIG. 17, the hardness of the carburized layer of the test piece decreases in a shorter time as the diffusion temperature becomes higher, but when the diffusion temperature reaches 480 ° C., the hardness decreases even when the diffusion treatment is performed for 200 hours. The width becomes 50 HV or less, and the influence of the decrease in the hardness of the base material (the hardness in the region of the carburized layer where there is no influence of nitrogen intrusion due to plasma nitriding) on the hardness of the surface layer portion is reduced. Further, when the diffusion temperature is 460 ° C., even when the diffusion treatment is performed for 200 hours, the decrease in hardness is 30 HV or less, and the influence of the decrease in the hardness of the base material on the hardness of the surface layer is further reduced. Further, when the diffusion temperature is 430 ° C., even when the diffusion treatment is performed for 200 hours, the decrease in hardness becomes 10 HV or less, and the decrease in the hardness of the base material hardly affects the hardness of the surface layer portion.

一方、図18を参照して、480℃で50時間保持する拡散工程を行なった場合、実際の母材硬度の低下幅は、図17の解析結果とほぼ一致しており、図17の解析結果は、実際の熱処理の結果に一致しているものと考えられる。   On the other hand, referring to FIG. 18, when the diffusion step of holding at 480 ° C. for 50 hours is performed, the actual decrease in the hardness of the base material is almost the same as the analysis result of FIG. 17, and the analysis result of FIG. Is considered to be consistent with the actual heat treatment results.

以上の実験結果より、拡散工程における加熱温度(拡散温度)は、母材の硬度の低下が表層部の硬度に及ぼす影響を抑制しつつ、鋼に侵入した窒素を所望の領域にまで到達させる観点から、480℃以下とする必要があり、460℃以下とすることが好ましい。さらに、当該加熱温度を430℃以下とすることにより、母材の硬度の低下を表層部の硬度にほとんど影響させることなく、拡散工程を実施することができる。なお、母材の硬度の低下が表層部の硬度に及ぼす影響を抑制する観点からは、拡散工程における加熱温度を一層低くすることが好ましいが、鋼に侵入した窒素を所望の領域にまで到達させるために要する時間が実際の生産工程における許容限度を超えて長くなることを回避するため、当該加熱温度は300℃以上とすることが好ましい。   From the above experimental results, the heating temperature (diffusion temperature) in the diffusion step is a viewpoint that allows nitrogen that has entered the steel to reach a desired region while suppressing the influence of the decrease in the hardness of the base material on the hardness of the surface layer portion. Therefore, it is necessary to set the temperature to 480 ° C. or lower, and preferably 460 ° C. or lower. Furthermore, by setting the heating temperature to 430 ° C. or lower, the diffusion step can be carried out with almost no influence on the hardness of the surface layer portion due to the decrease in the hardness of the base material. In addition, from the viewpoint of suppressing the influence of the decrease in the hardness of the base material on the hardness of the surface layer portion, it is preferable to lower the heating temperature in the diffusion step, but the nitrogen that has entered the steel reaches the desired region. Therefore, the heating temperature is preferably set to 300 ° C. or higher in order to avoid the time required for the operation from exceeding the allowable limit in the actual production process.

以下、本発明の実施例3について説明する。上記実施の形態において説明した熱処理方法を用いて転走面を含む領域に窒素富化層を形成し、当該窒素富化層による転がり軸受の耐久性の向上を確認する実験を行なった。実験の手順は以下のとおりである。   Embodiment 3 of the present invention will be described below. Using the heat treatment method described in the above embodiment, a nitrogen-enriched layer was formed in a region including the rolling surface, and an experiment was conducted to confirm the improvement in durability of the rolling bearing by the nitrogen-enriched layer. The experimental procedure is as follows.

まず、試験軸受の作製方法について説明する。素材としてAISI規格M50NiLを採用し、実施の形態1の場合と同様に図4の工程(S10)〜(S110)までのプロセスを実施することにより、転走面に窒素富化層を形成したJIS規格6206型番の内輪、外輪および玉を作製した。そして、当該内輪、外輪および玉を軸受に組立てた(実施例)。一方、比較のため、同様のプロセスにおいて、工程(S90)および(S100)を省略することにより、転走面に窒素富化層を形成しない内輪、外輪および玉も作製し、JIS規格6206型番の軸受に組立てた(比較例)。   First, a method for producing a test bearing will be described. A JIS in which an AISI standard M50NiL is adopted as a material and a nitrogen-enriched layer is formed on the rolling surface by carrying out the steps (S10) to (S110) in FIG. 4 in the same manner as in the first embodiment. Standard 6206 model inner rings, outer rings and balls were produced. And the said inner ring | wheel, the outer ring | wheel, and the ball were assembled to the bearing (Example). On the other hand, for comparison, in the same process, by omitting steps (S90) and (S100), inner rings, outer rings and balls that do not form a nitrogen-enriched layer on the rolling surface are also produced. The bearing was assembled (comparative example).

次に、試験条件について説明する。上記実施例および比較例の試験軸受に対して、ラジアル方向に6.9kNの荷重を負荷し、アルミナからなる粒径45μm〜105μmの粉末を1L(リットル)あたり0.4g添加した潤滑油により潤滑する異物混入環境において、2000rpmの回転速度で回転させた。そして、転走面に剥離が発生するまでの時間を寿命として記録した。この試験を9個の試験軸受について実施し、その結果を統計的に処理することにより、累積破損確率が10%となる寿命値(L10寿命)を算出した。そして、当該L10寿命を、比較例のL10寿命に対する比で評価した。 Next, test conditions will be described. The test bearings of the above examples and comparative examples were lubricated with a lubricating oil in which a load of 6.9 kN was applied in the radial direction, and 0.4 g of powder of 45 μm to 105 μm particle size made of alumina was added per liter. Rotating at a rotational speed of 2000 rpm in a foreign matter mixed environment. And the time until peeling occurred on the rolling surface was recorded as the lifetime. This test was performed on nine test bearings, and the results were statistically processed to calculate a life value (L 10 life) at which the cumulative failure probability was 10%. Then, the L 10 life was evaluated by the ratio of L 10 life of Comparative Example.

次に、試験結果について説明する。図19は、実施例3におけるL10寿命の調査結果を示す図である。図19において、縦軸は、比較例に対するL10寿命の比を示している。 Next, test results will be described. Figure 19 is a diagram showing the investigation results of the L 10 life in the third embodiment. 19, the vertical axis represents the ratio of L 10 life for Comparative Example.

図19を参照して、同一材料を採用した場合でも、窒素富化層を形成することにより、異物混入環境における寿命が約30倍となっている。このことから、上記実施の形態1と同様の熱処理方法を用いて窒素富化層を形成することにより、転がり軸受の耐久性の大幅な向上が可能であることが確認された。   Referring to FIG. 19, even when the same material is used, the lifetime in a foreign matter mixed environment is about 30 times longer by forming a nitrogen-enriched layer. From this, it was confirmed that the durability of the rolling bearing can be significantly improved by forming the nitrogen-enriched layer using the same heat treatment method as in the first embodiment.

今回開示された実施の形態および実施例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 embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being 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.

本発明の転がり軸受は、過酷な条件下における耐久性の向上が求められる転がり軸受に、特に有利に適用され得る。   The rolling bearing of the present invention can be particularly advantageously applied to a rolling bearing that is required to have improved durability under severe conditions.

ターボファンエンジンの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a turbofan engine. 実施の形態1における3点接触玉軸受の構成を示す概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a three-point contact ball bearing in the first embodiment. FIG. 図2の要部を拡大して示す概略部分断面図である。FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG. 2. 実施の形態1における転がり軸受の製造方法の概略を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an outline of a method of manufacturing a rolling bearing in the first embodiment. 軌道部材作製工程に含まれる熱処理工程の詳細を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detail of the heat processing process included in a track member preparation process. 実施の形態2における円筒ころ軸受の構成を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a cylindrical roller bearing in a second embodiment. 図6の要部を拡大して示す概略部分断面図である。It is a schematic fragmentary sectional view which expands and shows the principal part of FIG. 実施の形態3における円筒ころ軸受の構成を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a cylindrical roller bearing in a third embodiment. 図8の要部を拡大して示す概略部分断面図である。It is a general | schematic fragmentary sectional view which expands and shows the principal part of FIG. 実施の形態3における転がり軸受の製造方法の概略を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an outline of a method of manufacturing a rolling bearing in a third embodiment. 実施例Aの表面付近におけるミクロ組織の光学顕微鏡写真である。2 is an optical micrograph of the microstructure near the surface of Example A. FIG. 実施例Aの表面付近における硬度分布を示す図である。It is a figure which shows the hardness distribution in the surface vicinity of Example A. 実施例Aの表面付近における炭素および窒素の濃度の分布を示す図である。FIG. 4 is a graph showing the distribution of carbon and nitrogen concentrations in the vicinity of the surface of Example A. 比較例Aの表面付近におけるミクロ組織の光学顕微鏡写真である。4 is an optical micrograph of a microstructure in the vicinity of the surface of Comparative Example A. 比較例Aの表面付近における硬度分布を示す図である。6 is a diagram showing a hardness distribution in the vicinity of the surface of Comparative Example A. FIG. 比較例Aの表面付近における炭素および窒素の濃度の分布を示す図である。6 is a graph showing the distribution of carbon and nitrogen concentrations in the vicinity of the surface of Comparative Example A. FIG. 拡散工程の各加熱温度における加熱処理時間(拡散時間)と浸炭層の硬度との関係を示す図(アブラミプロット)である。It is a figure (Abami plot) which shows the relationship between the heat processing time (diffusion time) in each heating temperature of a spreading | diffusion process, and the hardness of a carburized layer. 拡散工程を行なう前の試験片、および480℃で50時間保持する拡散工程を行なった試験片の表層部の硬度分布を示す図である。It is a figure which shows the hardness distribution of the surface layer part of the test piece which performed the spreading | diffusion process hold | maintained at 480 degreeC for the test piece before performing a spreading | diffusion process for 50 hours. 実施例3におけるL10寿命の調査結果を示す図である。Is a diagram showing the investigation results of the L 10 life in the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 3点接触玉軸受、2,3 円筒ころ軸受、11,21,31 外輪、11A,21A,31A 外輪転走面、11B,21B,31B 外輪窒素富化層、11D,21D 外輪接触面、11E DLCコーティング層、12,22,32 内輪、12A,22A,32A 内輪転走面、12B,22B,32B 内輪窒素富化層、13 玉、13A 玉転走面、14,24,34 保持器、14D,24D,34D 保持器接触面、21E 樹脂リング、23,33 ころ、23A,33A ころ転走面、32D 内輪接触面、34E 樹脂コーティング層、70 ターボファンエンジン、71 圧縮部、72 燃焼部、73 タービン部、74 低圧主軸、75 ファン、75A ファンブレード、76 ファンナセル、77 高圧主軸、78 コアカウル、79 バイパス流路、81 コンプレッサ、81A 低圧コンプレッサ、81B 高圧コンプレッサ、82 燃焼室、83 タービン、83A 低圧タービン、83B 高圧タービン、84 タービンノズル、87 タービンブレード、88 コンプレッサブレード、89 転がり軸受、90 粒界析出物、121 第1内輪、121A 第1内輪転走面、122 第2内輪、122A 第2内輪転走面。   1 3-point contact ball bearing, 2, 3 cylindrical roller bearing, 11, 21, 31 outer ring, 11A, 21A, 31A outer ring rolling surface, 11B, 21B, 31B outer ring nitrogen-enriched layer, 11D, 21D outer ring contact surface, 11E DLC coating layer, 12, 22, 32 inner ring, 12A, 22A, 32A inner ring rolling surface, 12B, 22B, 32B inner ring nitrogen-enriched layer, 13 balls, 13A ball rolling surface, 14, 24, 34 cage, 14D 24D, 34D Cage contact surface, 21E Resin ring, 23, 33 Roller, 23A, 33A Roller rolling surface, 32D Inner ring contact surface, 34E Resin coating layer, 70 Turbofan engine, 71 Compression unit, 72 Combustion unit, 73 Turbine, 74 Low pressure spindle, 75 fan, 75A fan blade, 76 fan nacelle, 77 High pressure spindle, 78 Core cowl 79 Bypass channel, 81 Compressor, 81A Low pressure compressor, 81B High pressure compressor, 82 Combustion chamber, 83 Turbine, 83A Low pressure turbine, 83B High pressure turbine, 84 Turbine nozzle, 87 Turbine blade, 88 Compressor blade, 89 Rolling bearing, 90 grains Boundary precipitate, 121 1st inner ring, 121A 1st inner ring rolling surface, 122 2nd inner ring, 122A 2nd inner ring rolling surface.

Claims (9)

0.11質量%以上0.15質量%以下の炭素と、0.1質量%以上0.25質量%以下の珪素と、0.15質量%以上0.35質量%以下のマンガンと、3.2質量%以上3.6質量%以下のニッケルと、4質量%以上4.25質量%以下のクロムと、4質量%以上4.5質量%以下のモリブデンと、1.13質量%以上1.33質量%以下のバナジウムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成され、表面を含む領域には、窒素濃度が0.05質量%以上である窒素富化層が形成されており、前記窒素富化層における炭素濃度と窒素濃度との合計値は0.55質量%以上1.9質量%以下である軌道部材と、
前記軌道部材に接触し、円環状の軌道上に配置された複数の転動体と、
前記転動体を前記軌道上に保持する保持器とを備え、
前記軌道部材は、前記保持器と接触する軌道部材接触面を含み、
前記保持器は、前記軌道部材と接触する保持器接触面を含み、
前記軌道部材接触面および前記保持器接触面の少なくともいずれか一方を含む領域には、前記軌道部材を構成する材料とは異なる材料からなる焼付き防止層が配置されている、転がり軸受。
2. 0.11% by mass to 0.15% by mass of carbon, 0.1% by mass to 0.25% by mass of silicon, 0.15% by mass to 0.35% by mass of manganese, 2 mass% or more and 3.6 mass% or less nickel, 4 mass% or more and 4.25 mass% or less chromium, 4 mass% or more and 4.5 mass% or less molybdenum, 1.13 mass% or more 1. It contains 33% by mass or less of vanadium, and is composed of steel consisting of the balance iron and impurities, and in the region including the surface, a nitrogen enriched layer having a nitrogen concentration of 0.05% by mass or more is formed. The total value of the carbon concentration and the nitrogen concentration in the nitrogen enriched layer is 0.55% by mass or more and 1.9% by mass or less, and the race member,
A plurality of rolling elements in contact with the raceway member and disposed on an annular raceway;
A holder for holding the rolling element on the track,
The track member includes a track member contact surface that contacts the cage,
The cage includes a cage contact surface that contacts the raceway member,
A rolling bearing in which an anti-seizure layer made of a material different from the material constituting the raceway member is arranged in a region including at least one of the raceway member contact surface and the cage contact surface.
前記焼付き防止層はDLCからなる、請求項1に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the seizure prevention layer is made of DLC. 前記焼付き防止層は低動摩擦係数樹脂からなる、請求項1に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the seizure prevention layer is made of a low dynamic friction coefficient resin. 前記低動摩擦係数樹脂は多孔質構造を有することにより、潤滑剤が含浸可能となっている、請求項3に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 3, wherein the low dynamic friction coefficient resin has a porous structure so that a lubricant can be impregnated therein. 前記窒素富化層の厚みは0.05mm以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein the nitrogen-enriched layer has a thickness of 0.05 mm or more. 前記窒素富化層は、800HV以上の硬度を有している、請求項1〜5のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the nitrogen-enriched layer has a hardness of 800 HV or more. 前記窒素富化層を顕微鏡にて観察した場合、アスペクト比2以上、長さ7.5μm以上の鉄の窒化物の数が、一辺150μmの正方形領域5視野内に1個以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の転がり軸受。   When the nitrogen-enriched layer is observed with a microscope, the number of iron nitrides having an aspect ratio of 2 or more and a length of 7.5 μm or more is 1 or less in 5 fields of a square region having a side of 150 μm. The rolling bearing according to any one of 6. 前記転動体は、セラミックスからなっている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The rolling bearing according to claim 1, wherein the rolling element is made of ceramics. ガスタービンエンジンの内部において、主軸または前記主軸の回転を受けて回転する部材である回転部材を、前記回転部材に隣接する部材に対して回転自在に支持する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の転がり軸受。   The inside of a gas turbine engine WHEREIN: The rotating member which is a member which rotates in response to rotation of a main shaft or the said main shaft is rotatably supported with respect to the member adjacent to the said rotating member. Rolling bearing according to item.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120020605A1 (en) * 2009-03-25 2012-01-26 Nobuyuki Mori Bearing component, rolling bearing, and method for producing bearing component
CN106893947A (en) * 2017-03-28 2017-06-27 北京科技大学 It is a kind of to be resistant to 400 degree of preparation methods of the bearing steel of high temperature

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1182522A (en) * 1997-09-17 1999-03-26 Ntn Corp Touchdown bearing for magnetic bearing device
JP2002514719A (en) * 1998-05-14 2002-05-21 エスケイエフ エンジニアリング アンド リサーチ センター ビーブイ Coated rolling element bearing
JP2005504879A (en) * 2001-03-06 2005-02-17 エス・エヌ・エフ・ア Rolling bearings using nitrided steel cylindrical roller parts
JP2005098396A (en) * 2003-09-25 2005-04-14 Koyo Seiko Co Ltd Rolling bearing
JP2006038167A (en) * 2004-07-29 2006-02-09 Nsk Ltd Roller bearing
JP2006083965A (en) * 2004-09-16 2006-03-30 Nsk Ltd Rolling bearing
JP2008008419A (en) * 2006-06-29 2008-01-17 Ntn Corp Rolling bearing for automobile electric equipment or accessory
JP2008008396A (en) * 2006-06-29 2008-01-17 Ntn Corp Rolling bearing

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1182522A (en) * 1997-09-17 1999-03-26 Ntn Corp Touchdown bearing for magnetic bearing device
JP2002514719A (en) * 1998-05-14 2002-05-21 エスケイエフ エンジニアリング アンド リサーチ センター ビーブイ Coated rolling element bearing
JP2005504879A (en) * 2001-03-06 2005-02-17 エス・エヌ・エフ・ア Rolling bearings using nitrided steel cylindrical roller parts
JP2005098396A (en) * 2003-09-25 2005-04-14 Koyo Seiko Co Ltd Rolling bearing
JP2006038167A (en) * 2004-07-29 2006-02-09 Nsk Ltd Roller bearing
JP2006083965A (en) * 2004-09-16 2006-03-30 Nsk Ltd Rolling bearing
JP2008008419A (en) * 2006-06-29 2008-01-17 Ntn Corp Rolling bearing for automobile electric equipment or accessory
JP2008008396A (en) * 2006-06-29 2008-01-17 Ntn Corp Rolling bearing

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120020605A1 (en) * 2009-03-25 2012-01-26 Nobuyuki Mori Bearing component, rolling bearing, and method for producing bearing component
US8714831B2 (en) * 2009-03-25 2014-05-06 Ntn Corporation Bearing component, rolling bearing, and method for producing bearing component
CN106893947A (en) * 2017-03-28 2017-06-27 北京科技大学 It is a kind of to be resistant to 400 degree of preparation methods of the bearing steel of high temperature

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