JP2014080661A - Bearing part, rolling bearing and manufacturing method of bearing part - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing part capable of securing high durability even in a severe use environment, and to provide a rolling bearing and a manufacturing method of the bearing part.SOLUTION: An outer ring 11, an inner ring 12 and a ball 13, as a bearing part, contain steel comprising 0.95 mass% to 1.10 mass% of carbon, 0.05 mass% to 0.35 mass% of silicon, 0.10 mass% to 0.50 mass% of manganese, 1.30 mass% to 2.00 mass% of chromium and the balance iron with impurities, an average nitrogen concentration at the surface region 11B, 12B and 13B within a depth of 20 μm from an outer ring rolling surface 11A, an inner ring rolling surface 12A and ball rolling surface 13A, which are surfaces rolling-contacting with other parts, is 0.2 mass% to 0.7 mass% and there are 5 or more per 100 μmof carbide having a diameter of 0.5 μm or less in surface layer regions 11B, 12B and 13B.

Description

本発明は軸受部品、転がり軸受および軸受部品の製造方法に関し、より特定的には、厳しい使用環境においても高い耐久性を確保することが可能な軸受部品、転がり軸受および軸受部品の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a bearing component, a rolling bearing, and a manufacturing method of the bearing component, and more particularly to a bearing component, a rolling bearing, and a manufacturing method of the bearing component that can ensure high durability even in a severe use environment. It is.

軸受部品の耐久性を向上させる方策として、焼入処理に先立って軸受部品の表層部に炭素および窒素を導入する浸炭窒化処理が知られている(たとえば、特許文献1参照)。この浸炭窒化処理により、転がり軸受の転動疲労寿命、特に転がり軸受内に硬質の異物が侵入する環境(異物侵入環境)における寿命が改善することが知られている。浸炭窒化処理は、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む雰囲気中で鋼からなる軸受部品をA変態点以上の温度域に加熱して、軸受部品の表層部に炭素を侵入させ、あるいは表層部の脱炭を抑制しつつ、表層部に窒素を侵入させる処理である。 As a measure for improving the durability of the bearing part, a carbonitriding process is known in which carbon and nitrogen are introduced into the surface layer of the bearing part prior to the quenching process (see, for example, Patent Document 1). It is known that the carbonitriding treatment improves the rolling fatigue life of the rolling bearing, particularly in an environment where hard foreign matter enters the rolling bearing (foreign matter intrusion environment). Carbonitriding process, ammonia, carbon monoxide, carbon dioxide and bearing components made of steel in an atmosphere containing hydrogen and heated to a temperature range of not lower than the A 1 transformation point, to penetrate the carbon in the surface layer portion of the bearing parts, Or it is the process which makes nitrogen penetrate | invade into a surface layer part, suppressing the decarburization of a surface layer part.

この浸炭窒化処理については、以下の式(1)により定義されるa 、および式(2)により定義されるαを適切な範囲に調整することにより、表層部の炭素濃度を適切なレベルに保持するとともに、窒素侵入速度を向上させ、浸炭窒化処理の効率化を図ることが提案されている(たとえば、特許文献2参照)。 For this carbonitriding treatment, the carbon concentration of the surface layer is adjusted to an appropriate level by adjusting a c * defined by the following formula (1) and α defined by the formula (2) to an appropriate range. It is proposed to improve the efficiency of the carbonitriding process by increasing the nitrogen penetration rate (see, for example, Patent Document 2).

特開平5−118336号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-118336 特開2007−277648号公報JP 2007-277648 A

しかし、上述のような浸炭窒化処理を軸受部品に施した場合でも、使用環境によっては耐久性が不足する場合があるという問題があった。   However, even when the carbonitriding process as described above is performed on the bearing component, there is a problem that durability may be insufficient depending on the use environment.

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、厳しい使用環境においても高い耐久性を確保することが可能な軸受部品、転がり軸受および軸受部品の製造方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide a bearing component, a rolling bearing and a method for manufacturing the bearing component that can ensure high durability even in a severe use environment. It is to be.

本発明に従った軸受部品は、0.95質量%以上1.10質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.10質量%以上0.50質量%以下のマンガンと、1.30質量%以上2.00質量%以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼からなり、他の部品と転がり接触する面である接触面から深さ20μm以内の領域である表層領域における平均窒素濃度が0.2質量%以上0.7質量%以下であり、表層領域には、直径0.5μm以下の炭化物(炭窒化物を含む)が100μmあたり5個以上存在する。 The bearing component according to the present invention has a carbon content of 0.95 mass% to 1.10 mass%, silicon mass of 0.05 mass% to 0.35 mass%, and 0.10 mass% to 0.50 mass%. It is made of steel consisting of the balance iron and impurities, containing manganese of not more than mass% and chromium of not less than 1.30 mass% and not more than 2.00 mass%, and is deep from the contact surface that is the surface in rolling contact with other parts. The average nitrogen concentration in the surface layer region which is a region within 20 μm is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less, and carbide (including carbonitride) having a diameter of 0.5 μm or less is 100 μm in the surface layer region. the presence of 5 or more per 2.

本発明者は、軸受部品に浸炭窒化処理を施した場合でも耐久性が不足するという現象の原因を詳細に検討した。その結果、以下のような知見を得て、本発明に想到した。   The inventor has studied in detail the cause of the phenomenon that the durability is insufficient even when the carbonitriding treatment is applied to the bearing component. As a result, the following knowledge was obtained and the present invention was conceived.

軸受部品の表層領域(接触面からの深さが20μm以下である領域)に直径0.5μm以下の炭化物が100μmあたり5個以上存在する状態とすることにより、当該炭化物の析出強化によって軸受部品の静的負荷容量が向上する。ここで、表層領域に直径0.5μm以下の炭化物が100μmあたり5個以上存在する状態とは、軸受部品の接触面に垂直な断面で軸受部品を切断し、得られた断面の表層領域を顕微鏡で観察した場合に直径0.5μm以下の炭化物が100μmあたり5個以上確認される状態をいう。また、表層領域の平均窒素濃度を0.2質量%以上とすることにより、軸受部品の、異物混入環境における耐久性(寿命)および清浄油潤滑環境における耐久性が十分に向上する。 Bearing parts are formed by precipitation strengthening of the carbide by setting the state in which five or more carbides having a diameter of 0.5 μm or less are present per 100 μm 2 in the surface layer region (the region having a depth of 20 μm or less from the contact surface) of the bearing component. The static load capacity is improved. Here, the state in which five or more carbides having a diameter of 0.5 μm or less exist in the surface layer region per 100 μm 2 means that the bearing component is cut in a cross section perpendicular to the contact surface of the bearing component, and the surface layer region of the obtained cross section is When observed with a microscope, it means a state in which 5 or more carbides having a diameter of 0.5 μm or less are confirmed per 100 μm 2 . Further, by setting the average nitrogen concentration in the surface layer region to 0.2% by mass or more, the durability (life) of the bearing component in a foreign matter mixed environment and the durability in a clean oil lubrication environment are sufficiently improved.

しかし、上記鋼のように比較的クロムを多く含む鋼に窒素を侵入させた場合、窒素が侵入した領域の炭素の固溶限が大きくなる。その結果、炭化物が減少し、場合によっては消失する。また、表層領域の窒素濃度が0.7質量%を超えると、表層領域の焼入性が低下して不完全焼入組織が形成されやすくなる。このような問題を解消するためには、浸炭窒化処理の後に拡散処理を実施することが有効である。しかしながら、何ら対策を講じることなく拡散処理を実施すると、表層領域において窒素の離脱が発生して窒素濃度が低下し、軸受部品の表面付近に内部に比べて窒素濃度が高い窒素富化層が形成されているにもかかわらず、耐久性に大きく影響する表層領域の窒素濃度が不十分となり、これが軸受部品の耐久性向上を妨げていることが明らかとなった。すなわち、軸受部品に浸炭窒化処理を行って窒素富化層を形成した場合、窒素量過多に起因する不完全焼入組織の形成や、炭化物の減少、消失が起こる。拡散処理が実施されて窒素量過多が解消された場合には、窒素富化層が形成されているにもかかわらず、表層領域の窒素濃度が不十分となる。本発明者は、このような現象が軸受部品の耐久性向上を妨げていることを見出し、これを解消することにより軸受部品の耐久性向上を達成した。   However, when nitrogen is infiltrated into a steel containing a relatively large amount of chromium like the above steel, the solid solubility limit of carbon in a region where nitrogen has infiltrated becomes large. As a result, carbides are reduced and in some cases disappear. On the other hand, when the nitrogen concentration in the surface layer region exceeds 0.7% by mass, the hardenability of the surface layer region is lowered and an incompletely hardened structure is easily formed. In order to solve such a problem, it is effective to perform a diffusion process after the carbonitriding process. However, if diffusion treatment is carried out without taking any measures, nitrogen separation occurs in the surface layer region, resulting in a decrease in nitrogen concentration, and a nitrogen-enriched layer with a higher nitrogen concentration than the inside is formed near the surface of the bearing part. In spite of this, it has become clear that the nitrogen concentration in the surface layer region, which greatly affects the durability, is insufficient, which hinders the improvement of the durability of the bearing parts. That is, when a nitrogen enriched layer is formed by carbonitriding the bearing component, formation of an incompletely hardened structure due to excessive nitrogen amount, reduction or disappearance of carbides occurs. When the diffusion process is performed and the excessive amount of nitrogen is eliminated, the nitrogen concentration in the surface layer region becomes insufficient despite the formation of the nitrogen-enriched layer. The present inventor has found that such a phenomenon hinders the improvement of the durability of the bearing component, and has achieved an improvement in the durability of the bearing component by eliminating this phenomenon.

本発明の軸受部品では、表層領域(他の部品と転がり接触する面である接触面から深さ20μm以内の領域)に、直径0.5μm以下の炭化物が100μmあたり5個以上存在するようにすることにより、軸受部品の静的負荷容量を十分に確保している。そして、当該表層領域の平均窒素濃度を0.2質量%以上0.7質量%以下とすることにより、窒素侵入による耐久性の向上と、窒素侵入による不完全焼入組織の形成回避とを両立している。表層領域に導入した窒素を表面から離脱させないようにすることで、上記特徴は達成することができる。このように、本発明の軸受部品によれば、厳しい使用環境においても高い耐久性を確保することができる。なお、「接触面」とは、軌道輪などの軌道部材における転走面、玉やころなどの転動体の転動面(玉の表面、ころの外周面)を意味する。 In the bearing component of the present invention, five or more carbides having a diameter of 0.5 μm or less per 100 μm 2 exist in the surface layer region (region within a depth of 20 μm from the contact surface that is a rolling contact surface with other components). By doing so, the static load capacity of the bearing parts is sufficiently secured. And by making the average nitrogen concentration of the surface layer region 0.2 mass% or more and 0.7 mass% or less, both improvement in durability due to nitrogen penetration and avoidance of formation of incompletely hardened structure due to nitrogen penetration are achieved. doing. The above characteristics can be achieved by preventing nitrogen introduced into the surface region from being separated from the surface. Thus, according to the bearing component of the present invention, high durability can be ensured even in a severe use environment. The “contact surface” means a rolling surface of a raceway member such as a raceway, or a rolling surface of a rolling element such as a ball or roller (the surface of the ball, the outer peripheral surface of the roller).

ここで、上記軸受部品を構成する鋼の成分組成を上記範囲に設定した理由について説明する。   Here, the reason why the component composition of steel constituting the bearing part is set in the above range will be described.

炭素:0.95質量%以上1.10質量%以下
炭素含有量は、焼入硬化後における軸受部品の硬度および炭化物量に大きな影響を与える。鋼の炭素含有量を0.95質量%以上とすることにより、熱処理によって鋼中に多くの炭素を導入することなく、十分な硬度および炭化物量を達成することができる。一方、炭素含有量が1.10質量%を超えると、鋼の製造時点において大型の炭化物が形成され、これが軸受部品の耐久性に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、炭素含有量は0.95質量%以上1.10質量%以下とした。
Carbon: 0.95% by mass or more and 1.10% by mass or less The carbon content greatly affects the hardness and carbide content of the bearing parts after quench hardening. By setting the carbon content of the steel to 0.95% by mass or more, sufficient hardness and carbide amount can be achieved without introducing much carbon into the steel by heat treatment. On the other hand, if the carbon content exceeds 1.10% by mass, a large carbide is formed at the time of manufacturing the steel, which may adversely affect the durability of the bearing component. Therefore, the carbon content is set to 0.95 mass% or more and 1.10 mass% or less.

珪素:0.05質量%以上0.35質量%以下
珪素は、鋼の焼戻軟化抵抗の向上に寄与する。珪素含有量が0.05質量%未満では、焼戻軟化抵抗が不十分となり、焼入硬化後の焼戻や、軸受部品の使用中における温度上昇により接触面の硬度が許容範囲を超えて低下する可能性がある。一方、珪素含有量が0.35質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、素材を軸受部品に成形する際の冷間加工における加工性が低下する。そのため、珪素含有量は0.05質量%以上0.35質量%以下とした。なお、珪素は、軸受部品の水素脆性剥離を助長する。そのため、珪素含有量の下限値は、最も一般的な軸受用鋼であるJIS規格SUJ2よりも低く設定している。つまり、水素脆性剥離の抑制を重視する場合、珪素含有量はSUJ2よりも低い0.15質量%未満とすることができる。
Silicon: 0.05 mass% or more and 0.35 mass% or less Silicon contributes to the improvement of the temper softening resistance of steel. If the silicon content is less than 0.05% by mass, the temper softening resistance becomes insufficient, and the hardness of the contact surface decreases beyond the allowable range due to tempering after quench hardening and temperature rise during use of bearing parts. there's a possibility that. On the other hand, if the silicon content exceeds 0.35% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working when the material is formed into a bearing part is reduced. Therefore, the silicon content is set to 0.05% by mass or more and 0.35% by mass or less. Silicon promotes hydrogen embrittlement peeling of bearing parts. Therefore, the lower limit value of the silicon content is set lower than JIS standard SUJ2, which is the most common bearing steel. That is, when importance is attached to suppression of hydrogen embrittlement peeling, the silicon content can be less than 0.15% by mass lower than SUJ2.

マンガン:0.10質量%以上0.50質量%以下
マンガンは、鋼の焼入性の向上に寄与する。マンガン含有量が0.10質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、マンガン含有量が0.50質量%を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、冷間加工における加工性が低下する。そのため、マンガン含有量は0.10質量%以上0.50質量%以下とした。
Manganese: 0.10 mass% or more and 0.50 mass% or less Manganese contributes to the improvement of the hardenability of steel. If the manganese content is less than 0.10% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the manganese content exceeds 0.50% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working decreases. Therefore, manganese content was made into 0.10 mass% or more and 0.50 mass% or less.

クロム:1.30質量%以上2.00質量%以下
クロムは、鋼の焼入性の向上および軸受部品の転動疲労寿命の改善に寄与する。クロム含有量が1.30質量%未満では、この効果が十分に得られない。一方、クロム含有量が2.00質量%を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、クロム含有量は1.30質量%以上2.00質量%以下とした。なお、水素脆性剥離の対策として珪素含有量を低減した場合、鋼の焼入性が不十分となるおそれがある。この焼入性の不足は、クロム添加量の増加にて補うことができる。そのため、クロム含有量の上限値は、最も一般的な軸受用鋼であるJIS規格SUJ2よりも高く設定している。特に、水素脆性剥離の抑制を重視して珪素含有量をSUJ2よりも低い0.15質量%未満とした場合、クロム含有量はSUJ2よりも高い1.60質量%を超えるものとすることができる。
Chromium: 1.30% by mass or more and 2.00% by mass or less Chromium contributes to improvement of hardenability of steel and improvement of rolling fatigue life of bearing parts. If the chromium content is less than 1.30% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the chromium content exceeds 2.00% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the chromium content is set to 1.30% by mass or more and 2.00% by mass or less. Note that when the silicon content is reduced as a measure against hydrogen embrittlement delamination, the hardenability of the steel may be insufficient. This lack of hardenability can be compensated by increasing the amount of chromium added. Therefore, the upper limit of the chromium content is set higher than JIS standard SUJ2, which is the most common bearing steel. In particular, when the silicon content is less than 0.15% by mass lower than SUJ2 with emphasis on suppression of hydrogen brittle exfoliation, the chromium content can exceed 1.60% by mass higher than SUJ2. .

上記軸受部品において好ましくは、表面から深さ20μm以内の領域全域において平均窒素濃度が0.7質量%以下である。   In the bearing component, preferably, the average nitrogen concentration is 0.7% by mass or less in the entire region within a depth of 20 μm from the surface.

このようにすることにより、軸受部品の接触面だけでなく、接触面以外の領域、たとえばぬすみ部など、窒素富化層形成後に研削加工されないような領域においても不完全焼入組織の形成が抑制される。   By doing so, not only the contact surface of the bearing part but also the region other than the contact surface, for example, the portion that is not ground after the formation of the nitrogen-enriched layer, such as a thin portion, is suppressed. Is done.

上記軸受部品において好ましくは、接触面の硬度は700HV以上である。これにより、厳しい環境で使用される軸受部品に対しても、十分な静的負荷容量を付与することができる。   In the bearing component, preferably, the hardness of the contact surface is 700 HV or more. Thereby, sufficient static load capacity can be given also to bearing parts used in a severe environment.

上記軸受部品において好ましくは、接触面における残留オーステナイト量が20体積%以上35体積%以下である。これにより、接触面における十分な硬度を維持しつつ、異物混入環境における軸受部品の耐久性を向上させることができる。   In the bearing component, the amount of retained austenite on the contact surface is preferably 20% by volume or more and 35% by volume or less. Thereby, durability of the bearing component in a foreign material mixing environment can be improved, maintaining sufficient hardness in a contact surface.

上記軸受部品において好ましくは、全体の平均残留オーステナイト量が18体積%以下である。このようにすることにより、軸受部品の寸法安定性の向上(経年寸法変化の抑制)を達成することができる。   In the above bearing component, the total average retained austenite amount is preferably 18% by volume or less. By doing in this way, the improvement of the dimensional stability of bearing parts (inhibition of a dimensional change over time) can be achieved.

上記軸受部品において好ましくは、500℃に1時間保持した後、接触面に垂直な断面において深さ方向に硬度分布を測定した場合、硬度の最大値と最小値との差が130HV以上である。このような軸受部品においては、十分な濃度の窒素の導入が確保されている。   Preferably, in the above-described bearing component, when the hardness distribution is measured in the depth direction in a cross section perpendicular to the contact surface after being held at 500 ° C. for 1 hour, the difference between the maximum value and the minimum value of the hardness is 130 HV or more. In such a bearing component, introduction of a sufficient concentration of nitrogen is ensured.

本発明に従った転がり軸受は、軌道部材と、軌道部材に接触して配置される転動体とを備えている。そして、軌道部材および転動体の少なくともいずれか一方は、上記軸受部品である。本発明の転がり軸受は、厳しい使用環境においても高い耐久性を確保することが可能な軸受部品を軌道部材および転動体の少なくともいずれかとして含んでいることにより、高い耐久性を有している。   The rolling bearing according to the present invention includes a race member and a rolling element disposed in contact with the race member. At least one of the race member and the rolling element is the bearing component. The rolling bearing of the present invention has high durability by including a bearing component capable of ensuring high durability even in a severe use environment as at least one of a race member and a rolling element.

本発明に従った軸受部品の製造方法は、0.95質量%以上1.10質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.10質量%以上0.50質量%以下のマンガンと、1.30質量%以上2.00質量%以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼からなる成形体を準備する工程と、成形体を、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む浸炭窒化雰囲気中で浸炭窒化温度に加熱することにより、成形体を浸炭窒化する工程と、浸炭窒化された成形体を、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む拡散雰囲気中で上記浸炭窒化温度以下の温度である拡散温度に保持することにより、成形体中の窒素を拡散させる工程とを備えている。そして、未分解アンモニア分圧をP、水素分圧をPとし、a を以下の式(1)、αを以下の式(2)で定義した場合、浸炭窒化雰囲気におけるa が0.88以上1.27以下、αが0.012以上0.020以下に設定され、拡散雰囲気におけるa が0.88以上1.27以下、αが0.003以上0.012以下に設定される。 The manufacturing method of the bearing component according to the present invention includes 0.95% by mass or more and 1.10% by mass or less of carbon, 0.05% by mass or more and 0.35% by mass or less of silicon, and 0.10% by mass or more. Containing 0.50% by mass or less of manganese and 1.30% by mass or more and 2.00% by mass or less of chromium, and preparing a molded body made of steel consisting of the remaining iron and impurities; By heating to a carbonitriding temperature in a carbonitriding atmosphere containing ammonia, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, the step of carbonitriding the molded body, and the carbonitrided molded body to ammonia, carbon monoxide, carbon dioxide And a step of diffusing nitrogen in the formed body by maintaining the diffusion temperature at a temperature equal to or lower than the carbonitriding temperature in a diffusion atmosphere containing carbon and hydrogen. When the partial pressure of undecomposed ammonia is P N , the hydrogen partial pressure is P H , a c * is defined by the following formula (1), and α is defined by the following formula (2), a c * in a carbonitriding atmosphere Is set to 0.88 to 1.27, α is set to 0.012 to 0.020, a c * in the diffusion atmosphere is 0.88 to 1.27, and α is 0.003 to 0.012 Set to

本発明の軸受部品の製造方法では、上記適切な成分組成を有する鋼からなる成形体に対して、浸炭窒化処理および拡散処理が順次実施される。この拡散処理が実施されることにより、成形体内における局所的な窒素過多が解消され、不完全焼入組織の形成が抑制される。そして、拡散処理を実施するに際して上記a のみならずαをも適切な値に調整することにより、拡散処理における表層領域での窒素の離脱を抑制し、適切な窒素含有量を有する表層領域を得ることができる。その結果、本発明の軸受部品の製造方法によれば、厳しい使用環境においても高い耐久性を確保することが可能な軸受部品を製造することができる。 In the bearing component manufacturing method of the present invention, a carbonitriding process and a diffusion process are sequentially performed on a molded body made of steel having the appropriate component composition. By performing this diffusion treatment, local excessive nitrogen in the molded body is eliminated, and formation of an incompletely hardened structure is suppressed. And in carrying out the diffusion treatment, by adjusting not only the above a c * but also α to an appropriate value, the separation of nitrogen in the surface layer region in the diffusion treatment is suppressed, and the surface layer region having an appropriate nitrogen content Can be obtained. As a result, according to the bearing component manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a bearing component capable of ensuring high durability even in a severe use environment.

上記軸受部品の製造方法においては、成形体中の窒素を拡散させる工程よりも後に、成形体を170℃以上220℃以下の温度域に加熱して冷却する焼戻処理が実施される工程をさらに備えていてもよい。これにより、軸受部品の接触面に適切な硬度を付与し、十分な静的負荷容量を確保することができる。   In the method for manufacturing the bearing component, a step of performing a tempering process for heating and cooling the molded body to a temperature range of 170 ° C. or higher and 220 ° C. or lower after the step of diffusing nitrogen in the molded body is further performed. You may have. Thereby, appropriate hardness can be provided to the contact surface of a bearing component, and sufficient static load capacity can be secured.

以上の説明から明らかなように、本発明の軸受部品、転がり軸受および軸受部品の製造方法によれば、厳しい使用環境においても高い耐久性を確保することが可能な軸受部品、転がり軸受および軸受部品の製造方法を提供することができる。   As is apparent from the above description, according to the bearing component, rolling bearing and bearing component manufacturing method of the present invention, the bearing component, rolling bearing and bearing component capable of ensuring high durability even in a severe use environment. The manufacturing method of can be provided.

深溝玉軸受の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a deep groove ball bearing. 図1の要部を拡大して示した概略部分断面図である。It is the schematic fragmentary sectional view which expanded and showed the principal part of FIG. スラストころ軸受の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a thrust roller bearing. 図3の軌道輪の概略部分断面図である。FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of the raceway ring of FIG. 3. 図3のころの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the roller of FIG. 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。It is a flowchart which shows the outline of the manufacturing method of a rolling bearing. を0.8とした場合の表面付近における炭素および窒素の濃度を示す図である。It is a figure which shows the density | concentration of carbon and nitrogen in the surface vicinity when ac * is set to 0.8. を0.95とした場合の表面付近における炭素および窒素の濃度を示す図である。It is a figure which shows the density | concentration of carbon and nitrogen in the surface vicinity when ac * is 0.95. αを0.017とした場合の表面付近における窒素の濃度を示す図である。It is a figure which shows the density | concentration of nitrogen in the surface vicinity when (alpha) is 0.017. αを0.005とした場合の表面付近における窒素の濃度を示す図である。It is a figure which shows the density | concentration of nitrogen in the surface vicinity when (alpha) is 0.005. 窒素濃度と硬度および半価幅との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between nitrogen concentration, hardness, and a half value width. 表層領域における平均窒素濃度が1.0質量%である場合のミクロ組織を示す写真である。It is a photograph which shows a microstructure in case the average nitrogen concentration in a surface layer area | region is 1.0 mass%. αが0である場合の表面付近における窒素の濃度を示す図である。It is a figure which shows the density | concentration of nitrogen in the surface vicinity in case (alpha) is 0. αが0.005である場合の表面付近における窒素の濃度を示す図である。It is a figure which shows the density | concentration of nitrogen in the surface vicinity in case (alpha) is 0.005. 表面硬度と圧痕深さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between surface hardness and indentation depth. 転走面直下の窒素濃度分布を示す図である。It is a figure which shows nitrogen concentration distribution just under a rolling surface. 転走面直下の窒素濃度分布を示す図である。It is a figure which shows nitrogen concentration distribution just under a rolling surface. 転走面直下の窒素濃度分布を示す図である。It is a figure which shows nitrogen concentration distribution just under a rolling surface. 転走面直下の窒素濃度分布を示す図である。It is a figure which shows nitrogen concentration distribution just under a rolling surface. 転走面直下の窒素濃度分布を示す図である。It is a figure which shows nitrogen concentration distribution just under a rolling surface. 剥離発生後における剥離部付近の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the peeling part vicinity after peeling generate | occur | produces. 圧痕の形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the shape of an indentation. 表層領域における平均窒素濃度と圧痕起点型剥離寿命との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the average nitrogen concentration in a surface layer area | region, and an indentation origin type | mold peeling lifetime. 表層領域における平均窒素濃度と清浄油潤滑寿命との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the average nitrogen concentration in a surface layer area | region, and a cleaning oil lubrication lifetime. 残留オーステナイト量と圧痕起点型剥離寿命との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a retained austenite amount and an indentation origin type | mold peeling lifetime. 表面付近における残留オーステナイト量の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the amount of retained austenite in the surface vicinity. 残留オーステナイト量と寸法変化率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a retained austenite amount and a dimensional change rate. 500℃に1時間保持して冷却した後の硬度差と窒素濃度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the hardness difference after hold | maintaining and cooling at 500 degreeC for 1 hour, and nitrogen concentration. 炭化物が消失した状態を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows the state where the carbide disappeared. 炭化物が保持された状態を示すSEM写真である。It is a SEM photograph which shows the state by which the carbide | carbonized_material was hold | maintained. 圧痕深さに及ぼす炭化物の存在の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the presence of the carbide | carbonized_material on indentation depth.

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.

まず、図1および図2を参照して、軸受部品である軌道輪および玉を備えた転がり軸受を例に、本発明の一実施の形態について説明する。深溝玉軸受1は、軸受部品である第1軌道部材としての外輪11と、軸受部品である第2軌道部材としての内輪12と、軸受部品である複数の転動体としての玉13と、保持器14とを備えている。外輪11には、円環状の第1転走面しての外輪転走面11Aが形成されている。内輪12には、外輪転走面11Aに対向する円環状の第2転走面としての内輪転走面12Aが形成されている。また、複数の玉13には、転動体転走面としての玉転動面13A(玉13の表面)が形成されている。外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよび玉転動面13Aは、これらの軸受部品の接触面である。そして、当該玉13は、外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aの各々に玉転動面13Aにおいて接触し、円環状の保持器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、深溝玉軸受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。   First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 by taking a rolling bearing provided with bearing rings and balls as bearing parts as an example. The deep groove ball bearing 1 includes an outer ring 11 as a first race member as a bearing component, an inner ring 12 as a second race member as a bearing component, balls 13 as a plurality of rolling elements as bearing components, and a cage. 14. The outer ring 11 is formed with an outer ring rolling surface 11A as an annular first rolling surface. The inner ring 12 is formed with an inner ring rolling surface 12A as an annular second rolling surface facing the outer ring rolling surface 11A. Further, the balls 13 are formed with ball rolling surfaces 13A (the surfaces of the balls 13) as rolling elements rolling surfaces. The outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A are contact surfaces of these bearing components. The balls 13 are in contact with each of the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling surface 12A on the ball rolling surface 13A, and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by an annular retainer 14. It is rotatably held on an annular track. With the above configuration, the outer ring 11 and the inner ring 12 of the deep groove ball bearing 1 are rotatable relative to each other.

図2を参照して、軸受部品である外輪11、内輪12および玉13は、0.95質量%以上1.10質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.10質量%以上0.50質量%以下のマンガンと、1.30質量%以上2.00質量%以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼、たとえばJIS規格高炭素クロム軸受鋼であるSUJ2からなっている。そして、接触面としての外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよび玉転動面13Aを含む領域には、内部11C,12C,13Cに比べて窒素濃度が高い窒素富化層11D,12D,13Dが、それぞれ形成されている。窒素富化層11D,12D,13Dの表面である接触面としての外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよび玉転動面13Aからの距離が20μm以内である表層領域11B,12B,13Bにおける平均窒素濃度は、0.2質量%以上0.7質量%以下となっている。さらに、表層領域11B,12B,13Bには、直径0.5μm以下の炭化物が100μmあたり5個以上存在する。 Referring to FIG. 2, the outer ring 11, the inner ring 12, and the ball 13 that are bearing parts are 0.95 mass% to 1.10 mass% carbon and 0.05 mass% to 0.35 mass%. Steel containing silicon, 0.10 mass% or more and 0.50 mass% or less, and 1.30 mass% or more and 2.00 mass% or less chromium, and the balance iron and impurities, such as JIS high standard It consists of SUJ2, which is a carbon chromium bearing steel. In the region including the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A as contact surfaces, nitrogen enriched layers 11D, 12D, having a higher nitrogen concentration than the inner 11C, 12C, 13C, 13D is formed respectively. In the surface layer regions 11B, 12B, and 13B whose distances from the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A as contact surfaces that are the surfaces of the nitrogen-enriched layers 11D, 12D, and 13D are within 20 μm. The average nitrogen concentration is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less. Furthermore, 5 or more carbides having a diameter of 0.5 μm or less exist in 100 μm 2 in the surface layer regions 11B, 12B, and 13B.

本実施の形態における軸受部品である外輪11、内輪12および玉13は、接触面下の表層領域11B,12B,13Bにおける窒素濃度が0.2質量%以上0.7質量%以下となっており、かつ表層領域11B,12B,13Bには、直径0.5μm以下の炭化物が100μmあたり5個以上存在する。その結果、外輪11、内輪12および玉13は、厳しい使用環境においても高い耐久性を確保することが可能な軸受部品となっている。また、上記炭化物は上記領域に10個以上存在していることがより好ましい。なお、上記炭化物の存在量(数)は、たとえば上記領域を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察し、観察結果を画像解析処理することにより確認することができる。 In the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 which are bearing parts in the present embodiment, the nitrogen concentration in the surface layer regions 11B, 12B and 13B below the contact surface is 0.2 mass% or more and 0.7 mass% or less. In the surface layer regions 11B, 12B, and 13B, there are five or more carbides having a diameter of 0.5 μm or less per 100 μm 2 . As a result, the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 are bearing parts capable of ensuring high durability even in severe use environments. Further, it is more preferable that ten or more carbides exist in the region. The abundance (number) of the carbides can be confirmed by, for example, observing the region with a scanning electron microscope (SEM) and subjecting the observation result to image analysis processing.

また、外輪11、内輪12および玉13は、表面から深さ20μm以内の領域全域において平均窒素濃度が0.7質量%以下となっていることが好ましい。これにより、外輪11、内輪12および玉13の接触面だけでなく、接触面以外の領域、たとえばぬすみ部など、窒素富化層形成後に研削加工されないような領域においても不完全焼入組織の形成が抑制される。   The outer ring 11, the inner ring 12 and the balls 13 preferably have an average nitrogen concentration of 0.7% by mass or less over the entire region within a depth of 20 μm from the surface. Thereby, not only the contact surfaces of the outer ring 11, the inner ring 12 and the balls 13, but also the formation of an incompletely hardened structure not only in the region other than the contact surface, for example, in the region that is not ground after the formation of the nitrogen-enriched layer. Is suppressed.

さらに、外輪11、内輪12および玉13の接触面である外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよび玉転動面13Aの硬度は700HV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が厳しい環境で使用される場合でも、十分な静的負荷容量を確保することができる。   Furthermore, the hardness of the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A, which are contact surfaces of the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13, is preferably 700 HV or higher. Thereby, even when the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 are used in a harsh environment, a sufficient static load capacity can be ensured.

また、外輪11、内輪12および玉13の接触面である外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよび玉転動面13Aにおける残留オーステナイト量は、20体積%以上35体積%以下であることが好ましい。これにより、外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよび玉転動面13Aにおける十分な硬度を維持しつつ、異物混入環境における外輪11、内輪12および玉13の耐久性を向上させることができる。   In addition, the amount of retained austenite on the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A, which are contact surfaces of the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13, may be 20% by volume or more and 35% by volume or less. preferable. Thereby, durability of the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 in a foreign matter mixed environment can be improved while maintaining sufficient hardness on the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A and the ball rolling surface 13A. .

さらに、外輪11、内輪12および玉13においては、全体の平均残留オーステナイト量が18体積%以下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の寸法安定性の向上を達成することができる。   Further, in the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13, the total average retained austenite amount is preferably 18% by volume or less. Thereby, the improvement of the dimensional stability of the outer ring | wheel 11, the inner ring | wheel 12, and the ball | bowl 13 can be achieved.

また、外輪11、内輪12および玉13を500℃に1時間保持した後、接触面に垂直な断面において深さ方向に硬度分布を測定した場合、硬度の最大値と最小値との差が130HV以上であることが好ましい。このような外輪11、内輪12および玉13では、十分な濃度の窒素の導入が確保されている。   Further, when the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 are held at 500 ° C. for 1 hour, and the hardness distribution is measured in the depth direction in the cross section perpendicular to the contact surface, the difference between the maximum value and the minimum value of the hardness is 130HV. The above is preferable. In such outer ring 11, inner ring 12 and ball 13, introduction of a sufficient concentration of nitrogen is ensured.

次に、図3〜図5を参照して、他の実施の形態における軸受部品を備えた転がり軸受について説明する。スラストニードルころ軸受2は、上記深溝玉軸受1と基本的には同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、スラストニードルころ軸受2は、軌道部材および転動体の構成において、深溝玉軸受1とは異なっている。すなわち、スラストニードルころ軸受2は、円盤状の形状を有し、互いに一方の主面が対向するように配置された軌道部材としての一対の軌道輪21と、転動体としての複数のニードルころ23と、円環状の保持器24とを備えている。複数のニードルころ23は、ニードルころ23の外周面であるころ転動接触面23Aにおいて、一対の軌道輪21の互いに対向する一方の主面に形成された軌道輪転走面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、スラストニードルころ軸受2の一対の軌道輪21は、互いに相対的に回転可能となっている。   Next, with reference to FIGS. 3-5, the rolling bearing provided with the bearing components in other embodiment is demonstrated. The thrust needle roller bearing 2 has basically the same configuration as the deep groove ball bearing 1 and has the same effects. However, the thrust needle roller bearing 2 is different from the deep groove ball bearing 1 in the configuration of the raceway member and the rolling element. That is, the thrust needle roller bearing 2 has a disk-like shape, and a pair of race rings 21 as race members disposed so that one main surfaces thereof face each other, and a plurality of needle rollers 23 as rolling elements. And an annular retainer 24. The plurality of needle rollers 23 are in contact with a raceway rolling surface 21A formed on one main surface of the pair of raceways 21 facing each other on a roller rolling contact surface 23A that is an outer peripheral surface of the needle roller 23, and By being arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by the cage 24, the cage 24 is held so as to roll on an annular track. With the above configuration, the pair of race rings 21 of the thrust needle roller bearing 2 can rotate relative to each other.

そして、スラストニードルころ軸受2の軌道輪21は、深溝玉軸受1の外輪11および内輪12に、スラストニードルころ軸受2のニードルころ23は深溝玉軸受の玉13にそれぞれ相当し、同様の素材からなるとともに、同様の窒素濃度および炭化物(炭窒化物を含む)の分布状態等が達成されている。すなわち、軌道輪21およびニードルころ23は、深溝玉軸受1の場合と同様の構成を有する軌道輪転走面21A(外輪転走面11Aおよび内輪転走面12Aに対応)、転動接触面23A(玉転動面13Aに対応)、表層領域21B,23B(表層領域11B,12B,13Bに対応)、内部21C,23C(内部11C,12C,13Cに対応)および窒素富化層21D,23D(窒素富化層11D,12D,13Dに対応)を有している。これにより、軌道輪21およびニードルころ23は、厳しい使用環境においても高い耐久性を確保することが可能な軸受部品となっている。   The bearing ring 21 of the thrust needle roller bearing 2 corresponds to the outer ring 11 and the inner ring 12 of the deep groove ball bearing 1, and the needle roller 23 of the thrust needle roller bearing 2 corresponds to the ball 13 of the deep groove ball bearing. At the same time, the same nitrogen concentration and distribution state of carbides (including carbonitrides) are achieved. That is, the bearing ring 21 and the needle roller 23 have the same configuration as that of the deep groove ball bearing 1, the bearing ring rolling surface 21A (corresponding to the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling surface 12A), the rolling contact surface 23A ( Corresponding to ball rolling surface 13A), surface layer regions 21B, 23B (corresponding to surface layer regions 11B, 12B, 13B), internal 21C, 23C (corresponding to internal 11C, 12C, 13C) and nitrogen-enriched layers 21D, 23D (nitrogen) Corresponding to the enriched layers 11D, 12D, and 13D). Thereby, the bearing ring 21 and the needle roller 23 are bearing parts that can ensure high durability even in a severe use environment.

次に、上記実施の形態における軸受部品および転がり軸受の製造方法について説明する。図6を参照して、まず、工程(S10)として成形体準備工程が実施される。この工程(S10)では、0.95質量%以上1.10質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.10質量%以上0.50質量%以下のマンガンと、1.30質量%以上2.00質量%以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼、たとえばJIS規格SUJ2からなる鋼材が準備される。具体的には、たとえば上記成分組成を有する棒鋼や鋼線などが準備される。そして、当該鋼材に対して鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、図1〜図5に示される外輪11、内輪12、玉13、軌道輪21、ニードルころ23などの形状に成形された成形体が作製される。   Next, a method for manufacturing the bearing component and the rolling bearing in the above embodiment will be described. With reference to FIG. 6, a molded object preparation process is first implemented as process (S10). In this step (S10), 0.95 mass% or more and 1.10 mass% or less carbon, 0.05 mass% or more and 0.35 mass% or less silicon, and 0.10 mass% or more and 0.50 mass% or less. A steel containing the following manganese and 1.30% by mass or more and 2.00% by mass or less of chromium and comprising the remaining iron and impurities, for example, a steel material comprising JIS standard SUJ2 is prepared. Specifically, for example, a steel bar or a steel wire having the above composition is prepared. Then, by performing processing such as forging and turning on the steel material, the steel material is formed into a shape such as an outer ring 11, an inner ring 12, a ball 13, a race ring 21, and a needle roller 23 shown in FIGS. A molded body is produced.

次に、工程(S20)として浸炭窒化工程が実施される。この工程(S20)では、工程(S10)において準備された成形体が浸炭窒化処理される。この浸炭窒化処理は、たとえば以下のように実施することができる。まず、上記成形体が780℃以上820℃以下程度の温度域で、30分間以上90分間以下の時間予熱される。次に、予熱された成形体が、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む浸炭窒化雰囲気中で浸炭窒化温度に加熱されることにより、成形体が浸炭窒化される。このとき、当該浸炭窒化雰囲気におけるa が0.88以上1.27以下、αが0.012以上0.020以下に設定される。具体的には、エンリッチガスとしてのプロパンガスやブタンガスが添加されることによりa が調整されたRXガスなどの吸熱型ガスに、さらにアンモニアガスが導入されてαが調整された雰囲気中において、成形体が加熱されて浸炭窒化処理される。浸炭窒化処理の温度(浸炭窒化温度)は、たとえば820℃以上880℃以下とすることができる。また、浸炭窒化処理の時間は、所望の窒素富化層の窒素濃度に合わせて設定することができるが、たとえば4時間以上10時間以下とすることができる。これにより、成形体の表層領域に炭化物を適切に分布させつつ、窒素富化層を形成することができる。 Next, a carbonitriding step is performed as a step (S20). In this step (S20), the formed body prepared in step (S10) is subjected to carbonitriding. This carbonitriding process can be performed as follows, for example. First, the molded body is preheated in a temperature range of about 780 ° C. to 820 ° C. for a period of 30 minutes to 90 minutes. Next, the molded body is carbonitrided by heating the preheated molded body to a carbonitriding temperature in a carbonitriding atmosphere containing ammonia, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen. At this time, a c * in the carbonitriding atmosphere is set to 0.88 to 1.27, and α is set to 0.012 to 0.020. Specifically, in an atmosphere in which α is adjusted by further introducing ammonia gas into an endothermic gas such as RX gas in which ac * is adjusted by adding propane gas or butane gas as an enriched gas The molded body is heated and carbonitrided. The temperature of carbonitriding (carbonitriding temperature) can be, for example, 820 ° C. or higher and 880 ° C. or lower. The carbonitriding time can be set according to the desired nitrogen concentration of the nitrogen-enriched layer, and can be, for example, 4 hours or longer and 10 hours or shorter. Thereby, a nitrogen-enriched layer can be formed while appropriately distributing carbides in the surface layer region of the molded body.

次に、工程(S30)として拡散工程が実施される。この工程(S30)では、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む拡散雰囲気中で上記浸炭窒化温度以下の温度である拡散温度に保持されることにより、成形体中の窒素を内部へと拡散させる拡散処理が実施される。このとき、当該拡散雰囲気におけるa が0.88以上1.27以下、αが0.003以上0.012以下に設定される。具体的には、エンリッチガスとしてのプロパンガスやブタンガスが添加されることによりa が調整されたRXガスなどの吸熱型ガスに、さらにアンモニアガスが導入されてαが調整された雰囲気中において、成形体が加熱されて拡散処理が実施される。拡散処理の温度(拡散温度)は、たとえば780℃以上880℃以下とすることができ、820℃以上880℃以下とすることが好ましい。また、拡散処理の時間は、たとえば1時間以上5時間以下とすることができる。これにより、成形体の表層領域における炭化物の適切な分布状態を維持しつつ、窒素を拡散させて不完全焼入組織の形成を抑制するとともに、表面からの窒素の離脱を抑制して表層領域における窒素濃度を適切な範囲に調整することができる。 Next, a diffusion step is performed as a step (S30). In this step (S30), nitrogen in the molded body is brought into the interior by being held at a diffusion temperature that is lower than the carbonitriding temperature in a diffusion atmosphere containing ammonia, carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrogen. A diffusion process for diffusing is performed. At this time, a c * in the diffusion atmosphere is set to 0.88 or more and 1.27 or less, and α is set to 0.003 or more and 0.012 or less. Specifically, in an atmosphere in which α is adjusted by further introducing ammonia gas into an endothermic gas such as RX gas in which ac * is adjusted by adding propane gas or butane gas as an enriched gas The molded body is heated and the diffusion treatment is performed. The temperature (diffusion temperature) of the diffusion treatment can be, for example, 780 ° C. or more and 880 ° C. or less, and preferably 820 ° C. or more and 880 ° C. or less. Moreover, the time of the diffusion treatment can be set to, for example, 1 hour or more and 5 hours or less. As a result, while maintaining an appropriate distribution state of carbides in the surface layer region of the molded body, nitrogen is diffused to suppress the formation of an incompletely quenched structure, and nitrogen from the surface is suppressed to be separated from the surface region. The nitrogen concentration can be adjusted to an appropriate range.

次に、工程(S40)として焼入工程が実施される。この工程(S40)では、工程(S20)〜(S30)において窒素富化層が形成された成形体が、所定の焼入温度から急冷されることにより焼入処理される。この焼入温度は、たとえば820℃以上880℃以下とすることができ、850℃以上880℃以下とすることが好ましい。焼入処理は、たとえば所定の温度に保持された冷却剤としての焼入油中に成形体を浸漬することにより実施することができる。また、この工程(S40)では、成形体において接触面下の表層部となるべき領域が、焼入温度から600℃までの温度範囲において平均20℃/sec以上、かつ焼入温度から400℃までの温度範囲において平均30℃/sec以上の冷却速度で冷却されることが好ましい。これにより、窒素富化層の形成によって焼入性が低下した表層部となるべき領域を確実に焼入硬化することができる。   Next, a quenching process is implemented as process (S40). In this step (S40), the molded body on which the nitrogen-enriched layer is formed in steps (S20) to (S30) is quenched by being rapidly cooled from a predetermined quenching temperature. This quenching temperature can be, for example, 820 ° C. or higher and 880 ° C. or lower, and preferably 850 ° C. or higher and 880 ° C. or lower. The quenching treatment can be carried out, for example, by immersing the molded body in a quenching oil as a coolant maintained at a predetermined temperature. Further, in this step (S40), the region to be the surface layer portion below the contact surface in the molded body has an average of 20 ° C./sec or more in the temperature range from the quenching temperature to 600 ° C., and from the quenching temperature to 400 ° C. In this temperature range, it is preferable to cool at an average cooling rate of 30 ° C./sec or more. Thereby, the area | region which should become the surface layer part which hardenability fell by formation of the nitrogen rich layer can be hardened and hardened reliably.

次に、工程(S50)として焼戻工程が実施される。この工程(S50)では、工程(S40)において焼入処理された成形体が焼戻処理される。具体的には、たとえば170℃以上220℃以下の温度域に加熱された雰囲気中において成形体が0.5時間以上4時間以下の時間保持されることにより、焼戻処理が実施される。さらに、焼戻温度は、180℃以上210℃以下とされてもよい。   Next, a tempering step is performed as a step (S50). In this step (S50), the molded body that has been quenched in the step (S40) is tempered. Specifically, for example, the tempering treatment is performed by holding the compact in an atmosphere heated to a temperature range of 170 ° C. or higher and 220 ° C. or lower for a period of time of 0.5 hours to 4 hours. Furthermore, the tempering temperature may be 180 ° C. or higher and 210 ° C. or lower.

次に、工程(S60)として仕上げ加工工程が実施される。この工程(S60)では、工程(S50)において焼戻処理された成形体を加工することにより他の部品と接触する面である接触面が、すなわち深溝玉軸受1の外輪転走面11A、内輪転走面12Aおよび玉転動面13A、ならびにスラストニードルころ軸受2の軌道輪転走面21Aおよび転動接触面23Aが形成される。仕上げ加工としては、たとえば研削加工を実施することができる。以上の工程により、本実施の形態における軸受部品である外輪11、内輪12、玉13、軌道輪21、ニードルころ23などが完成する。   Next, a finishing process is performed as a process (S60). In this step (S60), the contact surface, which is a surface that comes into contact with other components by processing the molded body tempered in step (S50), that is, the outer ring rolling surface 11A of the deep groove ball bearing 1, The ring rolling surface 12A and the ball rolling surface 13A, and the raceway rolling surface 21A and the rolling contact surface 23A of the thrust needle roller bearing 2 are formed. As the finishing process, for example, a grinding process can be performed. The outer ring 11, inner ring 12, ball 13, race ring 21, needle roller 23, etc., which are bearing parts in the present embodiment, are completed through the above steps.

さらに、工程(S70)として組立工程が実施される。この工程(S70)では、工程(S10)〜(S60)において作製された外輪11、内輪12、玉13、軌道輪21、ニードルころ23と、別途準備された保持器14,24などとが組合わされて、上記実施の形態における深溝玉軸受1やスラストニードルころ軸受2が組立てられる。これにより、本実施の形態における転がり軸受の製造方法が完了する。   Furthermore, an assembly process is performed as a process (S70). In this step (S70), the outer ring 11, the inner ring 12, the ball 13, the race ring 21, the needle roller 23 produced in steps (S10) to (S60) and the cages 14 and 24 prepared separately are assembled. Together, the deep groove ball bearing 1 and the thrust needle roller bearing 2 in the above embodiment are assembled. Thereby, the manufacturing method of the rolling bearing in this Embodiment is completed.

ここで、接触面から深さ20μm以内の領域である表層領域における平均窒素濃度を0.2質量%以上0.7質量%以下とするためには、上記工程(S20)〜(S30)では、後続の工程(S60)における仕上げ加工によって接触面下の表層領域11B,12B,13B,21B,23Bにおける窒素濃度が0.2質量%以上0.7質量%以下となるように成形体に窒素富化層が形成される。つまり、工程(S60)での取り代などを考慮して、接触面完成後における表層部の窒素濃度を0.2質量%以上0.7質量%以下とすることが可能なように窒素量を調整した窒素富化層11D,12D,13D,21D,23Dが形成される。このとき、仕上げ加工により表層部が除去されない領域(たとえば、ぬすみ部)においても窒素濃度を0.7質量%以下として不完全焼入組織の発生を抑制することが好ましい。このためには、工程(S30)の完了時点において、表層領域の窒素濃度を0.7質量%以下に調整しておく必要がある。   Here, in order to set the average nitrogen concentration in the surface layer region, which is a region within a depth of 20 μm from the contact surface, to 0.2 mass% or more and 0.7 mass% or less, in the above steps (S20) to (S30), Nitrogen-rich in the compact so that the nitrogen concentration in the surface layer regions 11B, 12B, 13B, 21B, and 23B below the contact surface is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less by finishing in the subsequent step (S60). A layer is formed. That is, in consideration of the allowance in the step (S60), the amount of nitrogen is adjusted so that the nitrogen concentration in the surface layer portion after completion of the contact surface can be 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less. Adjusted nitrogen-enriched layers 11D, 12D, 13D, 21D, and 23D are formed. At this time, it is preferable to suppress the generation of an incompletely hardened structure by setting the nitrogen concentration to 0.7% by mass or less even in a region where the surface layer portion is not removed by finishing (for example, a thin portion). For this purpose, it is necessary to adjust the nitrogen concentration in the surface layer region to 0.7 mass% or less at the time of completion of the step (S30).

さらに、接触面の硬度を700HV以上とするためには、工程(S50)における加熱温度を適切に設定する必要がある。具体的には、焼戻温度を、たとえば170℃以上220℃以下とすることができる。また、外輪11、内輪12、玉13、軌道輪21、ニードルころ23の残留オーステナイト量を適切な値に調整するためには、工程(S40)における焼入温度を調整する必要がある。   Furthermore, in order to set the hardness of the contact surface to 700 HV or higher, it is necessary to appropriately set the heating temperature in the step (S50). Specifically, the tempering temperature can be set to 170 ° C. or higher and 220 ° C. or lower, for example. Further, in order to adjust the amount of retained austenite of the outer ring 11, the inner ring 12, the ball 13, the race ring 21, and the needle roller 23 to an appropriate value, it is necessary to adjust the quenching temperature in the step (S40).

以上のような手順により、本実施の形態における軸受部品および転がり軸受を製造することができる。   With the above procedure, the bearing component and the rolling bearing in the present embodiment can be manufactured.

なお、上記実施の形態において説明した深溝玉軸受およびスラストころ軸受、ならびにそれらを構成する軸受部品は、本発明の転がり軸受ならびに軸受部品の一例である。本発明の転がり軸受および軸受部品は、種々の形態の転がり軸受に適用することができる。   Note that the deep groove ball bearing and the thrust roller bearing described in the above embodiment and the bearing components constituting them are examples of the rolling bearing and the bearing component of the present invention. The rolling bearing and bearing component of the present invention can be applied to various types of rolling bearings.

浸炭窒化処理時における雰囲気管理の必要性について確認する実験を行った。具体的には、a およびαの値を変化させてSUJ2からなる試験片に浸炭窒化処理を行い、表面付近の炭素濃度および窒素濃度を確認する実験を行った。 An experiment was conducted to confirm the necessity of atmosphere control during carbonitriding. Specifically, carbon nitride treatment was performed on a test piece made of SUJ2 while changing the values of a c * and α, and an experiment was conducted to confirm the carbon concentration and nitrogen concentration near the surface.

図7にa を0.80、αを0.017に調整した雰囲気中で2.5時間の浸炭窒化処理を実施した場合の炭素および窒素濃度分布を示す。また、図8にa を0.95、αを0.017とした雰囲気中で2.5時間の浸炭窒化処理を実施した場合の炭素および窒素濃度分布を示す。図7および図8において、細線が炭素濃度分布、太線が窒素濃度分布を示している。αは同じ値なので両者とも窒化は正常にされているが、図7はa が0.88未満であるため、表面付近の炭化物が消失し、かつ母相の炭素も僅かに脱けている。 FIG. 7 shows carbon and nitrogen concentration distributions when carbonitriding for 2.5 hours is performed in an atmosphere in which a c * is adjusted to 0.80 and α is set to 0.017. FIG. 8 shows carbon and nitrogen concentration distributions when carbonitriding is performed for 2.5 hours in an atmosphere where a c * is 0.95 and α is 0.017. 7 and 8, the thin line indicates the carbon concentration distribution, and the thick line indicates the nitrogen concentration distribution. Since α is the same value, nitridation is normal in both cases. However, in FIG. 7, since a c * is less than 0.88, carbide near the surface disappears, and the carbon of the parent phase is slightly removed. Yes.

また、図9にa を1、αを0.017とした雰囲気中で5時間の浸炭窒化処理を実施した場合の窒素濃度分布を、図10にa を1、αを0.005とした雰囲気中で5時間の浸炭窒化処理を実施した場合の窒素濃度分布を示す。浸炭窒化の処理時間は同じであるが、αの小さい図10では、αが適切な範囲にある図9に比べて窒素侵入量が少ない。 9 shows the nitrogen concentration distribution when carbonitriding for 5 hours is performed in an atmosphere where a c * is 1 and α is 0.017. FIG. 10 shows a c * is 1 and α is 0. A nitrogen concentration distribution when carbonitriding for 5 hours is performed in an atmosphere of 005 is shown. The carbonitriding time is the same, but in FIG. 10 where α is small, the amount of nitrogen intrusion is smaller than in FIG. 9 where α is in an appropriate range.

以上の実験結果から、浸炭窒化処理時におけるa およびαの管理は重要であることが分かる。そして、a を0.88〜1.27、αを0.012〜0.02の範囲に維持する必要があるといえる。 From the above experimental results, it can be seen that the management of a c * and α during the carbonitriding process is important. And it can be said that it is necessary to maintain a c * in the range of 0.88 to 1.27 and α in the range of 0.012 to 0.02.

浸炭窒化処理後の拡散処理の必要性について確認する実験を行った。具体的には、SUJ2からなる試験片に条件を変えた浸炭窒化処理を行って窒素濃度の異なるサンプルを作製し、窒素濃度と表面硬度および半価幅との関係を調査する実験を行った。ここで、「半価幅」は、Cr管球のKα線を用いて測定されたマルテンサイトに対応するピーク(142.3〜170.2°)の半価幅を意味する。   An experiment was conducted to confirm the necessity of diffusion treatment after carbonitriding. Specifically, the carbonitriding process which changed conditions on the test piece which consists of SUJ2 was performed, the sample from which nitrogen concentration differs was produced, and the experiment which investigates the relationship between nitrogen concentration, surface hardness, and half width was conducted. Here, the “half-value width” means the half-value width of the peak (142.3 to 170.2 °) corresponding to martensite measured using the Kα ray of the Cr tube.

図11に、実験の結果得られた表層領域における窒素濃度(平均窒素濃度)と表面硬度および半価幅との関係を示す。図11を参照して、表層領域における窒素濃度が0.7質量%以上の場合に、硬度が700HV以下になり、半価幅が7.0以下となっている。このことから、表層領域における窒素濃度が0.7質量%以上の場合に当該領域に不完全焼入組織が発生していることが分かる。また、図12は表層領域における窒素濃度が1.0質量%の場合におけるミクロ組織の写真である。この写真から、表面付近に不完全焼入組織が形成されていることが確認される。以上のように、表面付近における不完全焼入組織の形成を回避する観点から、特に転動疲労寿命に対して影響の大きい表層領域における窒素濃度は0.7質量%以下にすべきであることが確認される。   FIG. 11 shows the relationship between the nitrogen concentration (average nitrogen concentration), the surface hardness, and the half-value width in the surface layer region obtained as a result of the experiment. Referring to FIG. 11, when the nitrogen concentration in the surface layer region is 0.7% by mass or more, the hardness is 700 HV or less, and the half-value width is 7.0 or less. From this, it can be seen that when the nitrogen concentration in the surface layer region is 0.7% by mass or more, an incompletely hardened structure is generated in the region. FIG. 12 is a photograph of the microstructure when the nitrogen concentration in the surface layer region is 1.0 mass%. From this photograph, it is confirmed that an incompletely hardened structure is formed near the surface. As described above, from the viewpoint of avoiding the formation of an incompletely quenched structure near the surface, the nitrogen concentration in the surface layer region that has a great influence on the rolling fatigue life should be 0.7% by mass or less. Is confirmed.

なお、比較的高濃度の(たとえば0.2質量%以上の)窒素富化層を効率よく形成するためには、浸炭窒化処理にて被処理物の表面に高濃度の窒素富化層を形成した後、拡散処理を行うプロセスの採用が好ましい。このとき、拡散処理によって表面付近の窒素濃度を0.7質量%以下としておくことにより、不完全焼入組織の形成を抑制することができる。拡散処理によって部品全体の表層部の窒素濃度を0.7質量%以下としておけば、後工程において加工されない領域(たとえばぬすみ部)においても、不完全焼入組織が製品内に残存することが抑制される。   In order to efficiently form a relatively high concentration (for example, 0.2% by mass or more) nitrogen-enriched layer, a high-concentration nitrogen-enriched layer is formed on the surface of the workpiece by carbonitriding. Then, it is preferable to adopt a process for performing a diffusion treatment. At this time, the formation of an incompletely hardened structure can be suppressed by setting the nitrogen concentration in the vicinity of the surface to 0.7 mass% or less by diffusion treatment. If the nitrogen concentration in the surface layer of the entire part is reduced to 0.7% by mass or less by diffusion treatment, incompletely hardened structures remain in the product even in areas that are not processed in the subsequent process (for example, thinning parts). Is done.

拡散処理における雰囲気管理の必要性について確認する実験を行った。具体的には、SUJ2からなる試験片に浸炭窒化処理を行った後、αの値を変化させて拡散処理を実施し、表層領域の窒素濃度に及ぼすαの値の影響を調査する実験を行った。図13はαを0とした場合、図14はαを0.005とした場合の表面付近の窒素濃度分布を示している。   An experiment was conducted to confirm the necessity of atmosphere control in the diffusion treatment. Specifically, after carbonitriding the test piece made of SUJ2, the diffusion treatment was performed by changing the α value, and an experiment was conducted to investigate the effect of the α value on the nitrogen concentration in the surface layer region. It was. FIG. 13 shows the nitrogen concentration distribution near the surface when α is 0, and FIG. 14 shows when the α is 0.005.

図13に示すように、αが0、すなわちPが0である雰囲気中で拡散処理を実施した場合、表面から窒素が離脱して表層領域の窒素濃度が低下していることが分かる。一方、αの値を0.005とすることにより、上記窒素の離脱は抑制され、適切な窒素濃度を有する表層領域が得られていることが分かる。このことから、拡散処理においても、αの値を管理することが重要であることが分かる。そして、本発明者の検討によれば、αの値を0.003〜0.012の範囲に設定することにより、適切な窒素濃度を有する表層領域が得られる。 As shown in FIG. 13, when the diffusion treatment is performed in an atmosphere where α is 0, that is, PN is 0, it can be seen that nitrogen is detached from the surface and the nitrogen concentration in the surface layer region is lowered. On the other hand, when the value of α is set to 0.005, it can be seen that the above-described separation of nitrogen is suppressed and a surface region having an appropriate nitrogen concentration is obtained. From this, it is understood that it is important to manage the value of α also in the diffusion process. And according to examination of this inventor, the surface layer area | region which has suitable nitrogen concentration is obtained by setting the value of (alpha) to the range of 0.003-0.012.

浸炭窒化処理後の拡散処理においては、雰囲気中にアンモニアが導入されることなく、カーボンポテンシャルのみが調整されるのが一般的である。しかし、本発明者の検討によれば、このような拡散処理により表層領域の窒素濃度が低下し、軸受部品の耐久性向上が妨げられていたものと考えられる。そして、拡散処理においてαの値を0.003〜0.012の範囲に設定することにより、軸受部品の耐久性向上が達成される。   In the diffusion treatment after the carbonitriding treatment, it is general that only the carbon potential is adjusted without introducing ammonia into the atmosphere. However, according to the study of the present inventor, it is considered that the nitrogen concentration in the surface layer region is lowered by such a diffusion treatment, and the improvement of the durability of the bearing component is hindered. And the durability improvement of a bearing component is achieved by setting the value of (alpha) in the range of 0.003-0.012 in a spreading | diffusion process.

表面硬度と静的負荷容量との関係を調査する実験を行った。具体的には、SUJ2からなる試験片を準備し、浸炭窒化処理、拡散処理、焼入処理を同一条件で行った後、焼戻温度を変化させて表面硬度が異なるサンプルを作製した。そして、当該サンプルの表面硬度を測定するとともに、サンプルの表面に直径φ9.525mmの窒化珪素製のボールを一定の荷重で押し付け、圧痕を形成した。そして、形成された圧痕(荷重を除荷した後の残留圧痕)の深さを調査した。実験結果を図15に示す。図15において、横軸は表面負荷された応力、縦軸は圧痕の深さを示している。   Experiments were conducted to investigate the relationship between surface hardness and static load capacity. Specifically, a test piece made of SUJ2 was prepared, and after carbonitriding, diffusion, and quenching were performed under the same conditions, samples with different surface hardness were produced by changing the tempering temperature. Then, the surface hardness of the sample was measured, and a ball made of silicon nitride having a diameter of φ9.525 mm was pressed against the surface of the sample with a constant load to form an indentation. And the depth of the formed indentation (residual indent after removing the load) was investigated. The experimental results are shown in FIG. In FIG. 15, the horizontal axis indicates the stress applied to the surface, and the vertical axis indicates the depth of the indentation.

図15を参照して、表面硬度が低くなるにしたがって、圧痕の深さは深くなっている。そして、表面硬度が700HV以上である硬度730HVの場合のみ、高い静的負荷容量が要求される用途で使用される場合でも許容される圧痕深さの範囲となっている。このことから、軸受部品の接触面における硬度は700HV以上であることが好ましいといえる。   Referring to FIG. 15, the depth of the indentation becomes deeper as the surface hardness becomes lower. Only when the surface hardness is 700 HV or higher and the hardness is 730 HV, the indentation depth is allowed even when used in applications requiring high static load capacity. From this, it can be said that the hardness at the contact surface of the bearing component is preferably 700 HV or more.

転がり軸受の軌道輪の耐久性に及ぼす表層部の窒素濃度の影響を調査する実験を行なった。具体的には、軌道輪(内輪)の転走面に圧痕を形成した状態で転動疲労寿命試験を実施した。実験の手順は以下の通りである。   An experiment was conducted to investigate the influence of nitrogen concentration in the surface layer on the durability of the bearing ring of a rolling bearing. Specifically, a rolling fatigue life test was performed in a state where indentations were formed on the rolling surface of the race (inner ring). The experimental procedure is as follows.

試験は、JIS規格6206型番の深溝玉軸受(内径30mm、外径62mm、幅16mm、転動体9個、SUJ2製)により実施した。まず、上記実施の形態と同様の手順により内輪を作製した。このとき、浸炭窒化処理時の雰囲気における未分解アンモニア分圧、水素分圧、炭素の活量、熱処理時間、焼入温度等を調整することにより、内輪表面付近に侵入する窒素の濃度分布を制御した。また、比較のため、浸炭窒化を実施しない内輪も作製した。その結果、図16〜図20の5通りの窒素濃度分布を有する内輪が得られた。ここで、図16〜図20において、横軸は表面(転走面)からの距離を示しており、縦軸は窒素濃度を示している。また、窒素の濃度分布測定は、各条件について2回ずつ実施し、図16〜図20には、2回の測定結果が重ねて表されている。   The test was conducted using a deep groove ball bearing of JIS standard 6206 model number (inner diameter 30 mm, outer diameter 62 mm, width 16 mm, 9 rolling elements, manufactured by SUJ2). First, an inner ring was produced by the same procedure as in the above embodiment. At this time, the concentration distribution of nitrogen entering the inner ring surface is controlled by adjusting the partial pressure of undecomposed ammonia, hydrogen partial pressure, carbon activity, heat treatment time, quenching temperature, etc. in the atmosphere during carbonitriding did. For comparison, an inner ring without carbonitriding was also produced. As a result, inner rings having the five nitrogen concentration distributions shown in FIGS. 16 to 20 were obtained. Here, in FIGS. 16 to 20, the horizontal axis indicates the distance from the surface (rolling surface), and the vertical axis indicates the nitrogen concentration. Moreover, the concentration distribution measurement of nitrogen was implemented twice for each condition, and the measurement results twice are shown in FIGS.

次に、得られた内輪に圧痕を形成した。ここで、実際の使用環境を模擬した転がり軸受寿命の評価方法として、異物混入潤滑下での寿命試験が実施される場合がある。この試験方法は、転がり軸受の潤滑油中にガスアトマイズにて作製された粒径100〜180μmの粒子(硬度800HV程度)を混入させて運転し、その破損寿命を評価するものである。粒径を100〜180μmとしている理由は、実際の使用環境において最大で100μm程度の粒径を持つ硬質異物が混入する場合があるためである。このような異物混入潤滑下では、硬質異物により軸受部品に圧痕が形成され、当該圧痕が起点となって剥離する圧痕起点型剥離が発生する。図21に、この異物混入潤滑下での寿命試験により破損した軌道輪の表面形状(圧痕形状)を示す。図21において、横軸は表面(転走面)に沿った基準点からの距離、縦軸は高さを示している。横軸の基準点から0.3mm付近までが当初の転走面、0.3mm〜1.1mm付近までが圧痕、1.1mm以上の領域が剥離部に対応する。図21から、上記硬質の異物によって形成される圧痕は15〜20μm程度の深さであることが分かる。   Next, indentations were formed on the obtained inner ring. Here, as a method for evaluating the life of a rolling bearing that simulates an actual use environment, a life test under lubrication mixed with foreign matter may be performed. This test method operates by mixing particles having a particle diameter of 100 to 180 μm (hardness of about 800 HV) produced by gas atomization into the lubricating oil of a rolling bearing and evaluating the failure life. The reason why the particle size is 100 to 180 μm is that hard foreign substances having a particle size of about 100 μm at the maximum may be mixed in an actual use environment. Under such foreign matter-mixed lubrication, an indentation is formed on the bearing component due to the hard foreign matter, and indentation origin type separation is generated in which the indentation starts as a starting point. FIG. 21 shows the surface shape (indentation shape) of the raceway ring damaged by the life test under the foreign matter mixed lubrication. In FIG. 21, the horizontal axis indicates the distance from the reference point along the surface (rolling surface), and the vertical axis indicates the height. From the reference point on the horizontal axis to the vicinity of 0.3 mm, the initial rolling surface corresponds to the indentation from 0.3 mm to 1.1 mm, and the region of 1.1 mm or more corresponds to the peeled portion. From FIG. 21, it can be seen that the indentation formed by the hard foreign matter has a depth of about 15 to 20 μm.

また、圧痕の盛上がり部の形状およびミクロ組織が、寿命を決める大きな要因となる。圧痕の盛り上がり部の形状は、圧痕深さまでの材料のミクロ組織で決まると考えられる。また、窒素濃度によって鋼のミクロ組織は変化する。これらのことから、硬質の異物が侵入する環境下での寿命は、表面の窒素濃度だけではなく、表面から圧痕深さまでの窒素濃度に左右されると考えられる。   In addition, the shape and microstructure of the raised portion of the indentation are major factors that determine the life. The shape of the raised portion of the indentation is considered to be determined by the microstructure of the material up to the depth of the indentation. Moreover, the microstructure of steel changes with the nitrogen concentration. From these facts, it is considered that the lifetime in an environment where hard foreign matter intrudes depends not only on the surface nitrogen concentration but also on the nitrogen concentration from the surface to the indentation depth.

そして、上述のように圧痕深さは最大で約20μmになる。このことから、本願明細書等では、表面から深さ20μmまでの領域を表層領域とし、表層領域における平均窒素濃度に着目している。この表層領域における平均窒素濃度は、具体的には、表面に垂直な断面についてEPMA(Electron Probe Micro Analysis)により深さ方向に線分析を行ない、表面から20μm深さまでの平均値を算出することにより、調査することができる。   As described above, the indentation depth is about 20 μm at the maximum. For this reason, in the present specification and the like, the region from the surface to a depth of 20 μm is defined as the surface layer region, and attention is paid to the average nitrogen concentration in the surface layer region. Specifically, the average nitrogen concentration in the surface layer region is obtained by performing line analysis in the depth direction with EPMA (Electron Probe Micro Analysis) on a cross section perpendicular to the surface, and calculating an average value from the surface to a depth of 20 μm. Can be investigated.

以上の検討結果を踏まえて、内輪には、転走面の溝底部中央に円すい形ダイヤモンドのロックウェル硬さ測定用圧子(頂角120°の円錐の頂点に曲率0.2mmの球面を持つ圧子)を荷重196Nで押し付けて圧痕を形成した。形成した圧痕の形状を三次元表面形状装置で測定したところ、圧痕周縁部の盛り上がり形状が圧痕中心を対称軸として軸方向、円周方向に対しほぼ対称形状であることが確認された。図22に代表的な圧痕形状を示す。付与した圧痕は内輪1個当り30個であり、周方向に等間隔に(すなわち中心角12°ごとに)形成した。   Based on the above examination results, the inner ring has an indenter for measuring the Rockwell hardness of a conical diamond at the center of the groove bottom of the rolling surface (an indenter having a spherical surface with a curvature of 0.2 mm at the apex of a cone having an apex angle of 120 °). ) Was pressed with a load of 196 N to form an indentation. When the shape of the formed indentation was measured with a three-dimensional surface shape apparatus, it was confirmed that the raised shape at the periphery of the indentation was substantially symmetrical with respect to the axial direction and the circumferential direction with the center of the indentation as the axis of symmetry. FIG. 22 shows a typical indentation shape. The applied indentations were 30 per inner ring, and were formed at equal intervals in the circumferential direction (that is, every 12 ° of the central angle).

このようにして作製された内輪に、浸炭窒化処理を施さず、かつ圧痕を形成しない通常の外輪のほか、転動体、保持器等を組み合わせて軸受を組立てた。そして、得られた軸受を寿命試験に供した。試験結果を図23に示す。また、同様の手順において圧痕形成を省略した軸受も作成し、通常の清浄油潤滑環境における寿命も調査した。清浄油潤滑環境における寿命の試験結果を図24に示す。   The bearings were assembled by combining rolling elements, cages and the like in addition to the normal outer ring that was not subjected to carbonitriding and formed no indentation on the inner ring thus produced. The obtained bearing was subjected to a life test. The test results are shown in FIG. In addition, bearings in which the formation of indentations was omitted in the same procedure were created, and the life in a normal clean oil lubrication environment was also investigated. FIG. 24 shows the test results of the life in the clean oil lubrication environment.

図23および図24において、横軸は表層領域の平均窒素濃度、縦軸は累積破損確率が10%となる時間(L10寿命)である。図23を参照して、表層領域の平均窒素濃度が0.2質量%以上の場合に、圧痕起点型剥離寿命が平均窒素濃度0の場合に比べて2倍以上となっている。また、図24を参照して、表層領域の平均窒素濃度が0.2質量%以上の場合に、清浄油潤滑環境における寿命についても、平均窒素濃度0の場合に比べて2倍以上となっている。   23 and 24, the horizontal axis represents the average nitrogen concentration in the surface layer region, and the vertical axis represents the time (L10 life) when the cumulative failure probability is 10%. Referring to FIG. 23, when the average nitrogen concentration in the surface layer region is 0.2% by mass or more, the indentation origin type peeling life is twice or more as compared with the case where the average nitrogen concentration is 0. Referring to FIG. 24, when the average nitrogen concentration in the surface layer region is 0.2% by mass or more, the life in the clean oil lubrication environment is also more than twice that in the case where the average nitrogen concentration is 0. Yes.

以上の実験結果から、窒素富化層の形成(浸炭窒化処理)の明確な効果を得るためには、表層領域の平均窒素濃度は0.2質量%以上とすべきであることが確認された。また、上記実施例2において説明した実験結果から、不完全焼入組織の形成抑制のためには、表層領域の平均窒素濃度を0.7質量%以下とすべきであることも考慮すると、適切な表面窒素濃度は0.2質量%以上0.7質量%以下であるといえる。   From the above experimental results, it was confirmed that the average nitrogen concentration in the surface layer region should be 0.2% by mass or more in order to obtain a clear effect of formation of the nitrogen-enriched layer (carbonitriding treatment). . Further, from the experimental results described in Example 2 above, considering that the average nitrogen concentration in the surface layer region should be 0.7% by mass or less in order to suppress the formation of an incompletely quenched structure, it is appropriate. It can be said that the surface nitrogen concentration is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less.

接触面における残留オーステナイト量と圧痕起点型剥離寿命との関係を調査する実験を行った。具体的には、表層領域の平均窒素濃度を一定(0.4質量%)とし、焼戻温度を変化させることにより残留オーステナイト量を変化させたサンプルを作製し、上記実施例5において説明した圧痕起点型剥離寿命試験を実施した。実験結果を図25に示す。図25において横軸は内輪の転走面における残留オーステナイト量、縦軸はL10寿命を示している。   An experiment was conducted to investigate the relationship between the amount of retained austenite on the contact surface and the indentation-origin peel life. Specifically, a sample was prepared in which the average nitrogen concentration in the surface layer region was constant (0.4% by mass), and the amount of retained austenite was changed by changing the tempering temperature. A starting-type peel life test was conducted. The experimental results are shown in FIG. In FIG. 25, the horizontal axis represents the amount of retained austenite on the rolling surface of the inner ring, and the vertical axis represents the L10 life.

図25を参照して、残留オーステナイト量が増えるに従って圧痕起点型剥離寿命は長くなっている。そして、残留オーステナイト量が20体積%以上の場合に、圧痕起点型剥離寿命が上記実施例5における平均窒素濃度0の場合に比べて2倍以上となっている。一方、残留オーステナイト量が35体積%を超えると、転走面(接触面)における硬度が不足するおそれがある。以上の検討結果より、接触面における残留オーステナイト量は20体積%以上35体積%以下とすることが好ましいといえる。   Referring to FIG. 25, the indentation origin peeling life becomes longer as the amount of retained austenite increases. When the amount of retained austenite is 20% by volume or more, the indentation origin type peeling life is twice or more that of the case of the average nitrogen concentration of 0 in Example 5. On the other hand, if the amount of retained austenite exceeds 35% by volume, the hardness on the rolling surface (contact surface) may be insufficient. From the above examination results, it can be said that the amount of retained austenite at the contact surface is preferably 20% by volume or more and 35% by volume or less.

部品全体の残留オーステナイト量と寸法安定性との関係を調査する実験を行なった。具体的には、外径φ:60mm、内径φ:54mm、軸方向長さt:15mmのSUJ2からなるリング状試験片を準備し、異なった条件で浸炭窒化処理等の熱処理を実施することにより、全体の平均残留オーステナイト量の異なる焼入硬化されたサンプルとした。サンプルの残留オーステナイト量分布を図26に示す。図26において横軸は表面からの距離、縦軸は残留オーステナイト量を示している。この図26に基づいてサンプル全体の平均残留オーステナイト量を算出した。図26の凡例において、「焼入温度−焼戻温度−表層領域の平均窒素濃度」が表示されている。たとえば、850℃−180℃−N0.4mass%の表示は、焼入温度が850℃、焼戻温度が180℃、表層領域の平均窒素濃度が0.4質量%であることを示している。   Experiments were conducted to investigate the relationship between retained austenite content and dimensional stability of the entire part. Specifically, by preparing a ring-shaped test piece made of SUJ2 having an outer diameter φ: 60 mm, an inner diameter φ: 54 mm, and an axial length t: 15 mm, and performing heat treatment such as carbonitriding under different conditions Quenched and hardened samples with different overall average retained austenite amounts were obtained. The residual austenite amount distribution of the sample is shown in FIG. In FIG. 26, the horizontal axis indicates the distance from the surface, and the vertical axis indicates the amount of retained austenite. Based on FIG. 26, the average amount of retained austenite of the entire sample was calculated. In the legend of FIG. 26, “quenching temperature−tempering temperature−average nitrogen concentration in surface layer region” is displayed. For example, the display of 850 ° C.-180 ° C.-N 0.4 mass% indicates that the quenching temperature is 850 ° C., the tempering temperature is 180 ° C., and the average nitrogen concentration in the surface layer region is 0.4% by mass.

これらのサンプルを120℃に2500時間保持する処理を実施した。そして、当該処理の前後におけるサンプルの外径を測定し、その変化率(変化量を変化前の外径で除した値)により寸法安定性を評価した。ここで、上記120℃に2500時間保持する処理は、実機において長期間を経て現れる経年寸法変化を加速して発生させるものである。試験結果を表1に示す。また、図27に平均残留オーステナイト量と寸法変化率との関係を示す。図27において、横軸は各サンプル全体における平均残留オーステナイト量、縦軸は外径の寸法変化率を示している。   The sample was held at 120 ° C. for 2500 hours. And the outer diameter of the sample before and behind the said process was measured, and dimensional stability was evaluated by the change rate (value which remove | divided the variation | change_quantity by the outer diameter before a change). Here, the treatment of holding at 120 ° C. for 2500 hours is to accelerate and generate the secular dimensional change that appears over a long period in the actual machine. The test results are shown in Table 1. FIG. 27 shows the relationship between the average retained austenite amount and the dimensional change rate. In FIG. 27, the horizontal axis represents the average retained austenite amount in each sample, and the vertical axis represents the dimensional change rate of the outer diameter.

表1および図27を参照して、経年寸法変化率を好ましい値である60×10−5以下にする観点から、部品全体の平均残留オーステナイト量は18質量%以下にすることが好ましいといえる。 With reference to Table 1 and FIG. 27, it can be said that the average retained austenite amount of the entire part is preferably 18% by mass or less from the viewpoint of setting the aging change rate to 60 × 10 −5 or less which is a preferable value.

上記実施例5において説明したように、十分な耐久性を軸受部品に付与するためには、表層領域における平均窒素濃度は0.2質量%以上とする必要がある。ここで、窒素濃度は、上述のように、たとえばEPMAにより確認することができる。しかし、軸受部品の量産プロセスにおいてEPMAを用いた品質確認を実施することは、品質確認作業を煩雑なものとする。そのため、量産プロセスにおける品質確認は、より簡便な方法により実施されることが望ましい。そこで、本発明者は鋼中に侵入した窒素が焼戻軟化抵抗を向上させることを利用して、品質確認を実施する方法を検討した。   As described in Example 5 above, in order to impart sufficient durability to the bearing component, the average nitrogen concentration in the surface layer region needs to be 0.2% by mass or more. Here, the nitrogen concentration can be confirmed by, for example, EPMA as described above. However, performing quality confirmation using EPMA in the mass production process of bearing parts complicates the quality confirmation work. Therefore, it is desirable that quality confirmation in the mass production process is performed by a simpler method. Therefore, the present inventor has studied a method for confirming the quality by utilizing the fact that nitrogen that has entered the steel improves the temper softening resistance.

具体的には、窒素濃度の異なる焼入硬化されたサンプル(浸炭窒化処理済み)を準備し、当該サンプルに対して500℃に1時間保持する熱処理を施し、当該熱処理後におけるサンプルの断面硬度分布を測定する実験を行なった。ここで、サンプルの中心部には窒素は侵入しておらず、当該中心部は焼戻軟化抵抗が最も小さい。そのため、中心部の硬度が最も低くなる。一方、窒素が侵入した表層部は、窒素濃度に応じた焼戻軟化抵抗を有する。そのため、表層部は、中心部よりも硬度が高く、窒素濃度に対応した硬度を有する。図28に窒素濃度と硬度差との関係を示す。図28において横軸は窒素濃度、縦軸は断面硬度分布における最大値と最小値との差を示している。   Specifically, a quench-hardened sample having different nitrogen concentrations (carbonitrided) is prepared, the sample is subjected to a heat treatment held at 500 ° C. for 1 hour, and the cross-sectional hardness distribution of the sample after the heat treatment An experiment was conducted to measure. Here, nitrogen does not penetrate into the center of the sample, and the center has the smallest temper softening resistance. Therefore, the hardness of the central portion is the lowest. On the other hand, the surface layer portion into which nitrogen has entered has a temper softening resistance corresponding to the nitrogen concentration. Therefore, the surface layer portion has a hardness higher than that of the center portion and has a hardness corresponding to the nitrogen concentration. FIG. 28 shows the relationship between the nitrogen concentration and the hardness difference. In FIG. 28, the horizontal axis represents the nitrogen concentration, and the vertical axis represents the difference between the maximum value and the minimum value in the cross-sectional hardness distribution.

図28を参照して、上記熱処理後の硬度差は、窒素濃度が0.2〜0.3質量%程度の場合に最も大きくなっている。また、窒素濃度が0.2質量%以上0.3質量%以下の範囲では、95%以上の確率で硬度差が130HV以上となっている。そのため、500℃に1時間保持した後、表面に垂直な断面において深さ方向に硬度分布を測定した場合、硬度の最大値と最小値との差が130HV以上であれば、窒素濃度が0.2質量%以上であると判断することができる。このような判断手法を採用することにより、軸受部品の品質確認を簡便に実施することができる。   Referring to FIG. 28, the difference in hardness after the heat treatment is greatest when the nitrogen concentration is about 0.2 to 0.3% by mass. Further, in the range where the nitrogen concentration is 0.2% by mass or more and 0.3% by mass or less, the hardness difference is 130HV or more with a probability of 95% or more. Therefore, when the hardness distribution is measured in the depth direction in a cross section perpendicular to the surface after being held at 500 ° C. for 1 hour, if the difference between the maximum value and the minimum value of the hardness is 130 HV or more, the nitrogen concentration is 0.00. It can be judged that it is 2 mass% or more. By adopting such a determination method, it is possible to easily check the quality of bearing parts.

Crを含有するJIS規格SUJ2などの軸受鋼は、浸炭窒化処理などにより鋼中に窒素を侵入させると、母材中のCr濃度が低下して、オーステナイト単相領域が拡大するため、炭素の固溶限濃度が上昇する。その結果、特に対策を講じることなく高濃度の(たとえば0.2質量%以上の窒素富化層を形成するような)浸炭窒化処理を施すと、脱炭は生じなくとも、炭化物(炭窒化物を含む)が減少または消失する。ここで、軸受部品の高強度化の観点からは、炭化物を残存させ、当該炭化物による析出強化機能を利用することが好ましいと考えられる。本発明の軸受部品の製造方法では、a の値を0.88以上1.27以下に設定し、窒素富化層の炭素固溶限の上昇よりも早く浸炭を行うことで、炭化物の消失を抑制している。この炭化物残存の効果を確認する実験を行なった。図29は従来の浸炭窒化処理方法によりに浸炭窒化処理を実施したSUJ2からなるサンプルの断面SEM写真である。図29の写真では、炭化物がほとんど消失している。これに対し、図30は本発明の軸受部品の製造方法において採用される浸炭窒化方法(a の値を1としたもの)により浸炭窒化処理を実施したSUJ2からなるサンプルの断面SEM写真である。図30の写真では、直径0.5μm以下の炭化物が100μmあたりに5個以上存在している。 When bearing steel such as JIS standard SUJ2 containing Cr is infiltrated into the steel by carbonitriding or the like, the Cr concentration in the base material decreases and the austenite single phase region expands. The limit concentration increases. As a result, if a carbonitriding treatment with a high concentration (for example, forming a nitrogen-enriched layer of 0.2% by mass or more) is performed without taking any special measures, even if decarburization does not occur, carbide (carbonitride) Decrease or disappear. Here, from the viewpoint of increasing the strength of the bearing component, it is considered preferable to leave the carbide and utilize the precipitation strengthening function of the carbide. In the method for manufacturing a bearing component of the present invention, the value of a c * is set to 0.88 or more and 1.27 or less, and carburization is performed faster than the increase in the carbon solid solubility limit of the nitrogen-enriched layer. The disappearance is suppressed. An experiment was conducted to confirm the effect of this carbide remaining. FIG. 29 is a cross-sectional SEM photograph of a sample made of SUJ2 that has been subjected to carbonitriding by a conventional carbonitriding method. In the photograph of FIG. 29, the carbide is almost lost. In contrast, FIG. 30 is a cross-sectional SEM photograph of a sample made of SUJ2 that has been subjected to carbonitriding by the carbonitriding method (with the value of a c * being 1) employed in the method for manufacturing a bearing component of the present invention. is there. In the photograph of FIG. 30, there are five or more carbides having a diameter of 0.5 μm or less per 100 μm 2 .

そして、上記炭化物の効果を確認するため、SUJ2からなる試験片に浸炭窒化処理を異なった条件で実施し、炭化物の存在量(数密度)を変化させつつ、硬度を750HVとしたサンプルを作製し、当該サンプルの表面に直径φ9.525mmの窒化珪素製の玉を押し付けることにより、形成される圧痕深さを測定する実験を行なった。実験結果を図31に示す。図31において、横軸は窒化珪素製の玉の押し付け圧力、縦軸は玉の押し付けにより形成された圧痕の深さを示している。また、図31において正方形印は炭化物が消失したサンプル、菱形印は直径0.5μm以下の炭化物が100μmあたりに5個以上存在サンプルの測定結果に対応する。 And in order to confirm the effect of the said carbide | carbonized_material, the carbonitriding process was implemented on the test piece which consists of SUJ2 on different conditions, and the sample which made hardness 750HV, changing the abundance (number density) of a carbide | carbonized_material was produced. An experiment was conducted to measure the depth of indentation formed by pressing a ball made of silicon nitride having a diameter of 9.525 mm against the surface of the sample. The experimental results are shown in FIG. In FIG. 31, the horizontal axis indicates the pressing pressure of the silicon nitride balls, and the vertical axis indicates the depth of the indentation formed by pressing the balls. Further, in FIG. 31, square marks correspond to measurement results of samples in which carbides disappeared, and diamond marks correspond to measurement results of samples having 5 or more carbides having a diameter of 0.5 μm or less per 100 μm 2 .

図31を参照して、硬度が同じであるにもかかわらず、炭化物が消失したサンプルに比べて、直径0.5μm以下の炭化物(炭窒化物)が100μmあたりに5個以上存在するサンプルでは、圧痕の深さが小さくなっていることが確認される。以上の実験結果より、軸受部品の静的負荷容量向上の観点から、軸受部品の表層領域には直径0.5μm以下の炭化物(炭窒化物)が100μmあたりに5個以上存在することが好ましいといえる。 Referring to FIG. 31, in the sample in which 5 or more carbides (carbonitrides) having a diameter of 0.5 μm or less exist per 100 μm 2 in comparison with the sample in which the carbides are lost even though the hardness is the same. It is confirmed that the depth of the indentation is reduced. From the above experimental results, from the viewpoint of improving the static load capacity of the bearing component, it is preferable that five or more carbides (carbonitrides) having a diameter of 0.5 μm or less exist per 100 μm 2 in the surface layer region of the bearing component. It can be said.

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.

本発明の軸受部品、転がり軸受および軸受部品の製造方法は、厳しい使用環境においても高い耐久性を確保することが求められる軸受部品、転がり軸受および軸受部品の製造方法に、特に有利に適用され得る。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The bearing component, rolling bearing, and bearing component manufacturing method of the present invention can be applied particularly advantageously to bearing components, rolling bearings, and bearing component manufacturing methods that are required to ensure high durability even in severe use environments. .

1 深溝玉軸受、2 スラストニードルころ軸受、11 外輪、11A 外輪転走面、11B,12B,13B,21B,23B 表層領域、11C,12C,13C,21C,23C 内部、11D,12D,13D,21D,23D 窒素富化層、12 内輪、12A 内輪転走面、13 玉、13A 玉転動面、14,24 保持器、21 軌道輪、21A 軌道輪転走面、23 ニードルころ、23A 転動接触面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Deep groove ball bearing, 2 Thrust needle roller bearing, 11 Outer ring, 11A Outer ring rolling surface, 11B, 12B, 13B, 21B, 23B Surface region, 11C, 12C, 13C, 21C, 23C Inside, 11D, 12D, 13D, 21D , 23D Nitrogen-enriched layer, 12 inner ring, 12A inner ring rolling surface, 13 balls, 13A ball rolling surface, 14, 24 cage, 21 bearing ring, 21A bearing ring rolling surface, 23 needle roller, 23A rolling contact surface .

Claims (9)

0.95質量%以上1.10質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.10質量%以上0.50質量%以下のマンガンと、1.30質量%以上2.00質量%以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼からなり、
他の部品と転がり接触する面である接触面から深さ20μm以内の領域である表層領域における平均窒素濃度が0.2質量%以上0.7質量%以下であり、
前記表層領域には、直径0.5μm以下の炭化物が100μmあたり5個以上存在する、軸受部品。
0.95 mass% or more and 1.10 mass% or less carbon, 0.05 mass% or more and 0.35 mass% or less silicon, 0.10 mass% or more and 0.50 mass% or less manganese, Containing 30% by mass or more and 2.00% by mass or less of chromium, and made of steel composed of the remaining iron and impurities,
The average nitrogen concentration in the surface layer region, which is a region within a depth of 20 μm from the contact surface that is a rolling contact surface with other parts, is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less,
A bearing component in which five or more carbides having a diameter of 0.5 μm or less exist per 100 μm 2 in the surface layer region.
表面から深さ20μm以内の領域全域において平均窒素濃度が0.7質量%以下である、請求項1に記載の軸受部品。   The bearing component according to claim 1, wherein the average nitrogen concentration is 0.7 mass% or less in the entire region within a depth of 20 μm from the surface. 前記接触面の硬度は700HV以上である、請求項1または2に記載の軸受部品。   The bearing component according to claim 1, wherein the contact surface has a hardness of 700 HV or more. 前記接触面における残留オーステナイト量が20体積%以上35体積%以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の軸受部品。   The bearing part of any one of Claims 1-3 whose amount of retained austenite in the said contact surface is 20 volume% or more and 35 volume% or less. 全体の平均残留オーステナイト量が18体積%以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の軸受部品。   The bearing component according to any one of claims 1 to 4, wherein an overall average retained austenite amount is 18% by volume or less. 500℃に1時間保持した後、前記接触面に垂直な断面において深さ方向に硬度分布を測定した場合、硬度の最大値と最小値との差が130HV以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の軸受部品。   The difference between the maximum value and the minimum value of hardness is 130 HV or more when the hardness distribution is measured in the depth direction in a cross section perpendicular to the contact surface after being held at 500 ° C for 1 hour. The bearing component according to any one of claims. 軌道部材と、
前記軌道部材に接触して配置される転動体とを備え、
前記軌道部材および前記転動体の少なくともいずれか一方は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の軸受部品である、転がり軸受。
A track member;
A rolling element arranged in contact with the raceway member,
At least any one of the said track member and the said rolling element is a rolling bearing which is a bearing component of any one of Claims 1-6.
0.95質量%以上1.10質量%以下の炭素と、0.05質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.10質量%以上0.50質量%以下のマンガンと、1.30質量%以上2.00質量%以下のクロムとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼からなる成形体を準備する工程と、
前記成形体を、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む浸炭窒化雰囲気中で浸炭窒化温度に加熱することにより、前記成形体を浸炭窒化する工程と、
浸炭窒化された前記成形体を、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素および水素を含む拡散雰囲気中で前記浸炭窒化温度以下の温度である拡散温度に保持することにより、前記成形体中の窒素を拡散させる工程とを備え、
未分解アンモニア分圧をP、水素分圧をPとし、a を以下の式(1)、αを以下の式(2)で定義した場合、前記浸炭窒化雰囲気におけるa が0.88以上1.27以下、αが0.012以上0.020以下に設定され、前記拡散雰囲気におけるa が0.88以上1.27以下、αが0.003以上0.012以下に設定される、軸受部品の製造方法。
0.95 mass% or more and 1.10 mass% or less carbon, 0.05 mass% or more and 0.35 mass% or less silicon, 0.10 mass% or more and 0.50 mass% or less manganese, Containing 30% by mass or more and 2.00% by mass or less of chromium, and preparing a formed body made of steel composed of the remaining iron and impurities;
Carbonitriding the molded body by heating the molded body to a carbonitriding temperature in a carbonitriding atmosphere containing ammonia, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen;
Nitrogen in the molded body is diffused by holding the carbonitrided molded body at a diffusion temperature that is lower than the carbonitriding temperature in a diffusion atmosphere containing ammonia, carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrogen. A process of
The undecomposed ammonia partial pressure P N, the hydrogen partial pressure of P H, the following equation a c * (1), when defined by the following equation alpha (2), is a c * in the carbonitriding atmosphere 0.88 to 1.27, α is set to 0.012 to 0.020, a c * in the diffusion atmosphere is 0.88 to 1.27, and α is 0.003 to 0.012 A manufacturing method for bearing parts, set to
前記成形体中の窒素を拡散させる工程よりも後に、前記成形体を170℃以上220℃以下の温度域に加熱して冷却する焼戻処理が実施される工程をさらに備えた、請求項8に記載の軸受部品の製造方法。   9. The method according to claim 8, further comprising a step of performing a tempering treatment in which the molded body is heated to a temperature range of 170 ° C. or higher and 220 ° C. or lower after the step of diffusing nitrogen in the molded body. The manufacturing method of the bearing components as described.
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