JP2018070963A - 軸受部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた転動疲労性と優れた曲げ加工性を有する軸受部品を提供する。【解決手段】Ｃ：０．９５〜１．１０質量％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５質量％、Ｍｎ：０〜０．５質量％、Ｃｒ：１．３０〜１．６０質量％、Ｐ：０〜０．０２質量％、Ｓ：０〜０．０２質量％、Ａｌ：０．００５〜０．０４質量％、およびＮ：０．００２〜０．０２％質量を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、鋼組織の９７．０面積％以上が、焼戻しマルテンサイトとセメンタイトと残留オーステナイトからなり、セメンタイトが４．５〜７．５面積％、残留オーステナイトが８．０〜１２．０面積％存在し、断面観察において残留オーステナイトの面積率がＡ０である領域Ｓ０を５０μｍ×５０μｍの小領域Ｓ１に区切って、それぞれの小領域Ｓ１毎に残留オーステナイトの面積率Ａ１を求め、小領域Ｓ１のうちＡ１≦０．７５×Ａ０となる残留オーステナイト不足領域の合計面積が、領域Ｓ０の面積の２０％以下であり、前記オーステナイト不足領域のうち辺を共有して隣接するもの同士をまとめた残留オーステナイト不足大領域であって、長手方向の長さが３００μｍ以上でかつ幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域が１ｍｍ２あたり１個以下である、板状の形状を有する軸受部品である。【選択図】なし

Description

本発明は、軸受部品およびその製造方法に関し、とりわけ自動車、電車、産業用機械などの回転部分に使用される軸受や耐摩耗部品に適用して有用な軸受部品およびその製造方法に関する。

近年、自動車の燃費向上に対するニーズ、および産業機械におけるコストダウンと耐久性向上のニーズがますます強くなり、回転部品および摺動部品等の軸受部品（軸受）には、より安価に製造でき且つ高い転動疲労性を有することが求められている。

軸受部品の多くはＪＩＳ Ｇ ４８０５（２００８）で規定されるＳＵＪ２（以下、「ＪＩＳ−ＳＵＪ２」と略記する。）の棒鋼または線材に熱間鍛造あるいは冷間鍛造を施して製造されている。このようにして得られた軸受部品には優れた転動疲労特性が求められている。

例えば、特許文献１には、Ｃ：１．１〜１．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜２．０％等を含む鋼を高周波焼入れし、表面硬化層部における残留オーステナイトの量を９．５〜２０．０％とし、かつ旧オーステナイト粒径を２０μｍ以下とすることで、転動疲労性を向上させた軸受部品が示されている。
また、特許文献２には、Ｃ：０．４〜１．０％、Ｃｒ：０．０１〜３．０％等を含む鋼において、マルテンサイト変態開始温度Ｍｓが１００〜２２０℃であり、残留オーステナイトの体積分率が５〜４０％であり、そのうち円換算粒径が０．２〜２．０μｍの残留オーステナイトの密度が１０個／１００μｍであることを特徴とする転動疲労性を向上させた転がり軸受が示されている。

近年、一部の軸受部品ではコストダウンのニーズに応えるために、鋼板にプレス成形を施すことにより製造されている。鋼板を用いてプレス成形により得た作られる軸受部品は薄肉のものが多く、破損しやすいので、十分なじん性が必要なものが多い。
すなわち、プレス成形により得た軸受部品には、優れた転動疲労特性および耐摩耗性だけでなく、優れたじん性を有する必要がある。

しかし、上述の特許文献１および特許文献２に係る軸受部品では、じん性についての検討が為されていない。また、特許文献１の軸受部品の組成はＣ量が、ＳＵＪ２が規定する範囲より高くなっている。このように、ＳＵＪ２が規定する組成を有する軸受部品のじん性についてはほとんど検討されていないのが現状である。

特開２００９−２４２９２０号公報 特開２０１５−３０９００号公報

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、優れた転動疲労性と優れたじん性を有する軸受部品を提供することで有り、別の１つの目的は優れた転動疲労性と優れた曲げじん性を有する軸受部品の製造方法を提供することである。

本発明の態様１は、
Ｃ：０．９５〜１．１０質量％、
Ｓｉ：０．１５〜０．３５質量％、
Ｍｎ：０〜０．５質量％、
Ｃｒ：１．３０〜１．６０質量％、
Ｐ：０〜０．０２質量％、
Ｓ：０〜０．０２質量％、
Ａｌ：０．００５〜０．０４質量％、および
Ｎ：０．００２〜０．０２％質量
を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、
鋼組織の９７．０面積％以上が、焼戻しマルテンサイトとセメンタイトと残留オーステナイトからなり、セメンタイトが４．５〜７．５面積％、残留オーステナイトが８．０〜１２．０面積％存在し、
断面観察において残留オーステナイトの面積率がＡ０である領域Ｓ０を５０μｍ×５０μｍの小領域Ｓ１に区切って、それぞれの小領域Ｓ１毎に残留オーステナイトの面積率Ａ１を求め、小領域Ｓ１のうちＡ１≦０．７５×Ａ０となる残留オーステナイト不足領域の合計面積が、領域Ｓ０の面積の２０％以下であり、
前記オーステナイト不足領域のうち辺を共有して隣接するもの同士をまとめた残留オーステナイト不足大領域であって、長手方向の長さが３００μｍ以上でかつ幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域が１ｍｍ^２あたり１個以下である、板状の形状を有する軸受部品である。なお、本発明の対象とする軸受部品は、平板状または曲面を有する板状のものであり、その板面における組織を規定している。

本発明の態様２は、
Ｎｉ：０質量％超０．２５質量％以下、
Ｃｕ：０質量％超０．２５質量％以下、および
Ｍｏ：０質量％超０．２５質量％以下からなる群から選択される１つ以上をさらに含む態様１に軸受部品である。

本発明の態様３は、
前記残留オーステナイトの平均円相当直径が１．０μｍ以下である態様１および２に記載の軸受部品である。

本発明の態様４は、
態様１または２に記載の成分を有する鋼材を準備する工程と、
前記鋼材を下記（１）式を満足する温度Ｔ１（℃）および保持時間Ｈ１（秒）で保持した後、７５０〜９００℃の仕上げ圧延温度で熱間圧延し、前記仕上げ圧延温度から６８０℃までを１０℃／秒以上で冷却し、５００℃〜６５０℃で巻き取り、鋼板を得る工程と、

５３００≦Ｔ１×ｌｏｇ（Ｈ１）≦６０００ （１）
但し、ｌｏｇは１０を底とする常用対数である。

前記鋼板を球状化焼鈍し、球状化焼鈍材を得る工程と、
前記球状化焼鈍材を加工し成形品を得る工程と、
前記成形品を焼入れ焼戻しする工程と、
を含む態様１〜３の何れか１項に記載の軸受部品の製造方法である。

本発明の態様５は、
前記球状化焼鈍において、７４０〜７８０℃の加熱温度Ｔ２（℃）にて、下記（２）式を満足する保持時間Ｈ２（秒）保持した後、７４０℃から６８０℃までを０．００８℃／秒以下の平均冷却速度で冷却する態様４に記載の軸受部品の製造方法である。

２４００≦Ｔ２×ｌｏｇ （Ｈ２）≦３０００ （２）
但し、ｌｏｇは１０を底とする常用対数である。

本発明の態様６は、
前記焼入れ焼戻しの際に、８００〜８６０℃の加熱温度Ｔ３（℃）にて、下記（３）式を満足する保持時間Ｈ３（秒）保持した後、温度６０〜８０℃の焼入れ媒体を用いて冷却速度２０〜６０℃／秒で焼入れを行う、態様４または５に記載の軸受部品の製造方法。

２４５０≦Ｔ３×ｌｏｇ（Ｈ３）≦３１００ （３）
但し、ｌｏｇは１０を底とする常用対数である。

本発明の１つの実施形態では、優れた転動疲労性と優れたじん性を有する軸受部品を提供するが可能であり、別の１つの実施形態では優れた転動疲労性と優れたじん性を有する軸受部品の製造方法を提供することが可能である。

上述の特許文献１および特許文献２のように転動疲労に及ぼす残留オーステナイトの影響については、従来から種々検討されている。しかしながら、残留オーステナイト、とりわけ残留オーステナイトの分布状態とじん性への影響については。これまでほとんど検討されて来なかった。
ＪＩＳ−ＳＵＪ２のような高炭素クロム鋼の鋼板を用いてプレス成形し、その後、焼入れ焼戻しをして軸受部品を得る場合、凝固偏析に起因するＣｒおよびＣの偏析が圧延後においてもある程度残存すると、鋼板の圧延方向（Ｌ方向）とその直角方向（Ｃ方向）で集合組織および偏析などの異方性があり、各種特性に異方性をもたらすことが多い。
そのような圧延材を用いて軸受部品を製造した場合、残留オーステナイトの多い領域と少ない領域が圧延方向に伸びた異方性のある組織となり、これがじん性の異方性や転動疲労寿命の低下をもたらすことを本発明者らは見いだした。
とりわけじん性については異方性に着目し、残留オーステナイトの分散状態の異方性との関係が強いことを見出し、異方性が大きいと、例えば、じん性の低い方向が生じ、そのような方向を有することで、材料全体として低いじん性しか得られなくなることを突き止めた。
そして、後述する所定の組成および金属組織を有する軸受部品において、残留オーステナイトの分散状態を改善することによってじん性の異方性が小さくなり、その結果材料全体として優れたじん性が得られると共に、優れた転動疲労寿命を有する軸受部品を提供することができる本発明に至ったものである。
以下に本発明の実施形態に係る軸受部品の詳細を説明する。

１．軸受部品
本発明の実施形態に係る軸受部品は、板状の形状を有し、且つ以下に詳述する金属組織、残留オーステナイトの分散状態および組成を有することで、鋼板を用いてプレス成形により製造することが可能となり、高い生産効率で製造することが可能で、且つ所望の特性を有する軸受部品を得ることができる。
ここで「板状の形状」とは、主面が平面である平板形状だけでなく主面が曲面を含む場合も包含する。また、「板状の形状を有する」とは、板状の形状の部分のみの場合だけでなく、板状の形状に加えて、例えば円柱状、球状のような他の形状の部分を含んでよい。

（１）金属組織
金属組織は、焼戻しマルテンサイトを主として、４．５〜７．５体積％のセメンタイトと８．０〜１２．０体積％の残留オーステナイトを含む。残部は基本的には焼戻しマルテンサイトであるが、不可避的に出現する、ベイナイト等の不完全焼戻し組織等を少量含んでもよい。すなわち、焼戻しマルテンサイトとセメンタイトと残留オーステナイトが合計で９７．０体積％以上含まれていれば、これ以外に例えば不完全焼戻し組織のような他の組織を含んでいてもよい。
なお、本明細書において、ゼメンタイトは、ＦｅおよびＣ以外に、例えばＣｒ等の他の元素を含んでよい。

（２）残留オーステナイトの分散状態
軸受部品の断面において、例えば面積が１ｍｍ^２以上と十分に広い領域Ｓ０において残留オーステナイトの分散を規定する。領域Ｓ０を５０μｍ×５０μｍの小領域Ｓ１に区切って、それぞれの小領域Ｓ１毎に残留オーステナイトの面積率Ａ１を求める。そして、それぞれの小領域Ｓ１の残留オーステナイトの面積率Ａ１と領域Ｓ０の残留オーステナイトの面積率Ａ０（領域Ｓ０全体を１つ領域として求めた残留オーステナイトの面積率Ａ０）とを比較する。小領域Ｓ１のうちＡ１≦０．７５×Ａ０となる領域を残留オーステナイト不足領域とする。本発明の実施形態に係る軸受部品では残留オーステナイト不足領域の合計面積が、領域Ｓ０の面積の２０％以下となっている。

さらに、残留オーステナイト不足領域が隣り合っている場合は、これらの領域を繋げた領域について評価する。具体的には、残留オーステナイト不足小領域のうち辺（５０μｍ×５０μｍの正方形領域の１辺）を共有して隣接するもの同士を纏めて残留オーステナイト不足大領域とする。そして、本発明の実施形態に係る軸受部品では、圧延方向（長手方向）の長さが３００μｍ以上でかつ幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域が１ｍｍ^２あたり１個以下となっている。

すなわち、残留オーステナイト不足領域の合計面積を領域Ｓ０の面積の２０％以下とし、且つ圧延方向（長手方向）の長さが３００μｍ以上、幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域を１ｍｍ^２あたり１個以下とすることで、残留オーステナイトの分散状態を均一にでき、異方性を低減でき、これにより高い転動疲労性と高いじん性とを両立できる。さらに、圧延方向の長さが３００μｍ以上、幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域を１ｍｍ^２あたり０個、すなわち領域Ｓ０に圧延方向の長さが３００μｍ以上、幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域が存在しないと転動疲労寿命は一層向上する。

一方、残留オーステナイト不足領域の合計面積が領域Ｓ０の面積の２０％を超えると転動疲労寿命が低下し、圧延方向の長さが３００μｍ以上、幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域の個数が１ｍｍ^２あたり１個を超えると異方性が増加し、じん性が低下する。

なお、上述のように領域Ｓ０の面積は例えば１ｍｍ^２以上である。好ましい実施形態として、軸受部品の厚さ（深さ）方向の１／４位置における、圧延方向１０００μｍ×幅方向（圧延方向に直交する方向）５００μｍの視野を４視野観察（従って、領域Ｓ０の面積は２ｍｍ^２であり、１視野に２００個の小領域Ｓ１が含まれる）すること例示できる。
例えば、圧延面に平行な断面を削りだし、厚さ方向（板厚方向）の１／４位置である面を研磨して、１０００μｍ×５００μｍの４視野について、１００ｎｍ程度の分解能でＥＢＳＤを測定し、残留γのマッピング画像を取得して面積率を測定することで、上述の残留オーステナイトの分散状態を評価できる。
このようなＥＢＳＤ画像の解析には、例えば、ＭｅｄｉａＣｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製「Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ」等の画像解析ソフトを用いてよい。

また、上述の圧延方向および幅方向（圧延方向に垂直な方向）については、軸受部品を得るために用いた鋼板の圧延方向および幅方向が分かっている場合は、その方向を用いてよい。例えば、これらの方向が不明の場合等は、金属組織を観察し、圧延組織から判断して、圧延方向および幅方向を決定してよい。このような圧延組織は焼入れ焼戻し後であっても確認することができる。

残留オーステナイトは、そのサイズが大きいと、じん性の異方性を助長し、また転動疲労寿命が低下する傾向がある。このため、残留オーステナイトの平均円相当直径（個々の残留オーステナイトの円相当直径の平均値）が１．０μｍ以下であることが好ましい。

（３）組成
本発明の実施形態に係る軸受部品の成分組成は、ＪＩＳ Ｇ ４８０５（２００８）で規定されるＳＵＪ２の成分組成をベースとするものであり、Ｃ：０．９５〜１．１０質量％、Ｓｉ：０．１５〜０．３５質量％、Ｍｎ：０〜０．５質量％、Ｃｒ：１．３０〜１．６０質量％、Ｐ：０〜０．０２質量％、Ｓ：０〜０．０２質量％、Ａｌ：０．００５〜０．０４質量％、Ｎ：０．００２〜０．０２質量％を含む。
以下に詳細を説明する。

Ｃ：０．９５〜１．１０質量％
Ｃは、焼入硬さを増大させ、鋼板に強度を維持しつつ転動疲労特性を付与するために必須の元素である。このような作用を有効に発揮させるためには、Ｃ含有量は０．９５質量％以上、好ましくは０．９８質量％以上、さらに好ましくは１．００質量％以上必要である。ただし、Ｃ含有量が高くなり過ぎると、粗大な炭化物が生成しやすくなり、転動疲労特性に却って悪影響を及ぼすようになるので、Ｃ含有量は１．１０質量％以下、好ましくは１．０７質量％以下、さらに好ましくは１．０５質量％以下に制限する。

Ｓｉ：０．１５〜０．３５質量％
Ｓｉは、脱酸剤として作用し、また焼入れ性の向上に有効な元素である。このような作用を有効に発揮させるためには、Ｓｉ含有量は０．１５質量％以上ひつようであり、好ましくは０．１８質量％以上、さらに好ましくは０．２０質量％以上とする。ただし、Ｓｉ含有量が高くなり過ぎると、熱間圧延時のスケール疵に起因する表面性状の劣化を招くため、Ｓｉ含有量は０．３５質量％以下、好ましくは０．３２質量％以下、さらに好ましくは０．３０質量％以下に制限する。

Ｍｎ：０〜０．５質量％
Ｍｎは、固溶強化および焼入れ性を向上させる効果を有する。このような効果を有効に活用するためには、Ｍｎ含有量は好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．１５質量％以上、さらに好ましくは０．２質量％以上とする。ただし、Ｍｎ含有量が高くなり過ぎると、焼入れ、焼戻し後の衝撃特性の劣化を助長するとともに、Ｍｎ系の介在物量が増加し、曲げ加工性、転動疲労特性をともに劣化させるので、Ｍｎ含有量は０．５質量％以下、好ましくは０．４５質量％以下、さらに好ましくは０．４質量％以下に制限する。なお、Ｍｎは含まなくてもよい。

Ｃｒ：１．３０〜１．６０質量％
Ｃｒは、焼入れ性を向上させると共に、安定な炭化物を形成し、強度の向上および転動疲労特性を向上させるために必須の元素である。こうした作用を有効に発揮させるためには、Ｃｒ含有量は１．３０質量％以上、好ましくは１．３３質量％以上、さらに好ましくは１．３５質量％以上とする。ただし、Ｃｒの含有量が高くなり過ぎると、炭化物が粗大化し、曲げ加工性等のじん性、転動疲労特性をともに劣化させるため、Ｃｒ含有量は１．６０質量％以下、好ましくは１．５５質量％以下、さらに好ましくは１．５０質量％以下に制限する。

Ｐ：０〜０．０２質量％
Ｐは、結晶粒界に偏析して曲げ加工性（じん性）、転動疲労特性をともに劣化させるので、Ｐ含有量は０．０２質量％以下、好ましくは０．０１５質量％以下、さらに好ましくは０．０１質量％以下に制限する。

Ｓ：０〜０．０２質量％
Ｓは硫化物を形成して曲げ加工性（じん性）、転動疲労特性をともに劣化させるため、Ｓ含有量は０．０２質量％以下、好ましくは０．０１５質量％以下、さらに好ましくは０．０１質量％以下に制限する。

Ａｌ：０．００５〜０．０４質量％
Ａｌは、脱酸剤として作用し、酸化物系介在物量を低減する有用な元素である。このような作用を有効に発揮させるためには、Ａｌ含有量は０．００５質量％以上、好ましくは０．０１質量％以上、さらに好ましくは０．０１５質量％以上必要である。ただし、Ａｌ含有量が高くなり過ぎると、粗大で硬い介在物（Ａｌ_２Ｏ_３）が生成し、転動疲労特性を劣化させるので、Ａｌ含有量は０．０４質量％以下、好ましくは０．０３５質量％以下、より好ましくは０．０３質量％以下に制限する。

Ｎ：０．００２〜０．０２質量％
Ｎは、Ａｌと結合してＡｌＮを形成し、結晶粒を微細化する効果を有する。このような作用を有効に発揮させるためには、Ｎ含有量は０．００２質量％以上、好ましくは０．００２５質量％以上、さらに好ましくは０．００３質量％以上必要である。ただし、Ｎ含有量が高くなり過ぎると、圧延時に割れが発生しやすくなるので、Ｎ含有量は０．０２質量％以下、好ましくは０．０１５質量％以下、さらに好ましくは０．０１質量％以下に制限する。

基本成分は上記のとおりであり、好ましい実施形態の１つでは、残部は鉄および不可避不純物（たとえば、Ｏ、Ｓｂ、Ｃａ等）である。不可避不純物は、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる元素である。
なお、例えば、ＰおよびＳのように、通常、含有量が少ないほど好ましく、従って不可避不純物であるが、その組成範囲について上記のように別途規定している元素がある。このため、本明細書において、残部を構成する「不可避不純物」という場合は、別途その組成範囲が規定されている元素を除いた概念である。

別の好ましい実施形態では、本発明の作用を損なわない範囲で他の元素を含有させてよい。例えば、以下の許容成分を含有させてよい。
Ｎｉ：０質量％超０．２５質量％以下、Ｃｕ：０質量％超０．２５質量％以下、およびＭｏ：０質量％超０．２５質量％以下より選択される１つ以上
Ｎｉ、ＣｕおよびＭｏは、焼入れ性の向上に有効な元素であるが、これらの元素を過剰に含有させると、硬くなりすぎ曲げ加工性を劣化させるので、これらの元素の含有量は、それぞれ、０．２５質量％以下、さらには０．２０質量％以下、特に０．１５質量％以下に制限するのが好ましい。

２．軸受部品の製造方法
次に上述の軸受部品の製造方法を説明する。
（１）圧延用の鋼材
上記成分組成を有する圧延用の鋼材（スラブ）を作製する。スラブは既知の任意の方法により作製してよい。下記の方法を例示できる。
上記成分組成を有する鋼を溶製し、造塊または連続鋳造により、圧延用の鋼材として、スラブを作成する。なお、必要に応じて造塊または連続鋳造により得た鋳造材を分塊圧延してスラブを得てよい。

（２）熱間圧延
次に上述のスラブを用いて熱間圧延を行い、鋼板を得る。
上述の鋼材を、下記（１）式を満足する温度Ｔ１（℃）および保持時間Ｈ１（秒）で保持した後、７５０〜９００℃の仕上げ圧延温度で所定の板厚に熱間圧延し、仕上げ圧延温度から６８０℃までを１０℃／秒以上で冷却し、さらに５００℃〜６５０℃で巻き取り、圧延鋼板を得る。

５３００≦Ｔ１×ｌｏｇ（Ｈ１）≦６０００ （１）
但し、ｌｏｇは１０を底とする常用対数である。

Ｔ１×ｌｏｇ（Ｈ１）が５３００を下回ると偏析の改善が不十分となり、焼入れ焼戻し後の残留オーステナイトの分散状態が上述の規定を満たさなくなる。
一方、Ｔ１×ｌｏｇ（Ｈ１）が６０００を超えると、偏析の改善については問題がないものの、加熱が高温長時間となり過ぎて工業的なデメリットが大きくなるので限定を設けた。

上述の組織を有する軸受部品を得るためには、熱延板の状態での組織の制御が重要であり、熱延板での組織はできるだけ微細で均一な方が望ましい。そのため、仕上げ圧延温度は９００℃以下とする。好ましくは８９５℃以下、より好ましくは８９０℃以下とする。一方、仕上げ圧延温度が低すぎると、圧延機の荷重負荷が急増するので、仕上げ圧延温度は７５０℃以上で行う。好ましくは、７５５℃以上、より好ましくは７６０℃以上とする。

上記仕上げ圧延温度に加えて、仕上げ圧延後の冷却速度も重要であり、ラメラー間隔の微細なパーライト組織かベイナイト組織とするために、前記仕上げ圧延温度から６８０℃までの平均冷却速度を１０℃／秒以上で冷却する。好ましくは、１３℃／ｓ以上、より好ましくは１５℃／秒以上で冷却する。この温度域における冷却速度が低過ぎるとパーライト間隔の広いパーライト組織が生成して、後段の球状化焼鈍工程において均一でかつ微細な炭化物の生成を制御することができなくなる。

上記６８０℃までの温度域を上記適正条件で冷却しても、続く６８０℃から５００℃までの平均冷却速度が１０℃／分より遅いとラメラー間隔の広いパーライトが増える傾向がある。一方、この温度域の冷却速度が３００℃／分を超えるとベイナイトが過剰に生成して球状化焼鈍後の硬さが高くなってしまう傾向にある。このため、６８０℃から５００℃までを好ましくは１０〜３００℃／分、より好ましくは２０〜２００℃／分の平均冷却速度で冷却する。

なお、上述の温度Ｔ１（℃）および保持時間Ｈ１（秒）で保持した後、仕上げ圧延を行う前に熱間で粗圧延を行ってよい。これにより、仕上げ圧延でより容易に所望の板厚を得ることができる。

（３）球状化焼鈍
次に得られた鋼板に球状化焼鈍を施し、軸受部品に加工し易い組織を得る。
球状化焼鈍は、既知の任意の条件で行ってよい。
しかし、好ましくは、７４０〜７８０℃の加熱温度Ｔ２（℃）にて、下記（２）式を満足する保持時間Ｈ２（秒）保持する。

２４００≦Ｔ２×ｌｏｇ （Ｈ２）≦３０００ （２）、
但し、ｌｏｇは１０を底とする常用対数である。

さらに上記の加熱温度Ｔ２で保持時間Ｈ２保持しした後、７４０℃から６８０℃までの冷却速度が速すぎるとパーライトが生成して球状化度が低下しやすくなって加工性が低下するため、０．００８℃／秒以下の平均冷却速度で冷却することが好ましい。

加熱温度Ｔ２が低過ぎると炭化物の球状化が十分に進行しない傾向があるため、加熱温度Ｔ２は７４０℃以上が好ましく、７４５℃以上がより好ましく、７５０℃以上がさらに好ましい。一方、加熱温度Ｔ２が高くなり過ぎると炭化物が粗大化する傾向があるため、加熱温度Ｔ２は７８０℃以下であることが好ましく、７７５℃以下であることがより好ましく、７７０℃以下であることがさらに好ましい。
また、保持時間Ｈ２が短過ぎると炭化物の球状化が不十分となるとともに組織が硬くなり易いすため、Ｔ２×ｌｏｇ （Ｈ２）は２４００以上が好ましく、２４５０以上がより好ましく、２５００以上がさらに好ましい。一方、保持時間Ｈ２が長くなり過ぎると炭化物が粗大化する傾向があるため、Ｔ２×ｌｏｇ （Ｈ２）は３０００以下が好ましく、２９５０以下がより好ましく、２９００以下がさらに好ましい。

（４）成形
球状化焼鈍材を加工して、軸受部品として所望の形状の成形品を得る。このような成形を行う方法として、曲げ加工、絞り加工、板鍛造などを例示できる。
なお、鋼板の形状で軸受部品として用いる場合等、状況に応じて成形工程は省略してよい。

（５）焼入れ焼戻し
上述の成形品（成形を行わない場合は、板状の球状化焼鈍材）に焼入れ焼戻し処理を行い、軸受部品の完成品を得る。
焼入れ焼戻しは任意の条件で行ってよい。
好ましい、焼入れ条件として、８００〜８６０℃の加熱温度Ｔ３（℃）にて、下記（３）式を満足する保持時間Ｈ３（秒）保持した後、温度６０〜８０℃の焼入れ媒体を用いて、冷却速度２０〜６０℃／秒で焼入れを行うことを挙げることができる。（３）式がＴ３×ｌｏｇ（Ｈ３）が下限値４５０を下回ると、加熱時の炭化物の固溶が不十分となり、マルテンサイト中のＣ濃度が低下するため、焼入れ焼き戻し後の硬さや疲労強度が低下する。また、Ｔ３×ｌｏｇ（Ｈ３）が上限値３１００を超えると、炭化物が過剰に固溶してマルテンサイト中のＣ濃度が高くなりすぎることで疲労強度が低下する。

２４５０≦Ｔ３×ｌｏｇ（Ｈ３）≦３１００ （３）
但し、ｌｏｇは１０を底とする常用対数である。

なお、本明細書中に規定される熱処理の加熱温度は、通常は熱処理を行う熱処理炉の炉内温度を用いて管理してよい。また、必要に応じて、熱処理を行う材料の表面に熱電対等の温度計測手段を配置し、材料温度を測定することで管理してよい。

表１に示した化学成分を含有する供試鋼を溶製し、連続鋳造で製造した鋳片またはさらに分塊圧延した鋼片を用い、表２に示す各条件で熱間圧延および球状化焼鈍を実施して板厚１．６ｍｍの鋼板（熱延上がり板）を製造した。
なお、表２には記載していないが、熱間圧延時の冷却において、６８０℃から５００℃までの平均冷却速度は、全てのサンプルで２５℃／分になるように制御した。本実施例では、巻き取り温度に相当する保持温度をすべて５００℃とし、６８０℃から５００℃までの平均冷却速度を２５℃／分とした。

このようにして製造された各鋼板（球状化焼鈍材）について、表２に示す温度Ｔ３で保持時間Ｈ３保持し、表２に示す温度の焼入れ油中に焼入れた。焼入れ時の冷却速度も表２に記載した。そして、１６０℃×３時間焼き戻しをして、板状の軸受部品サンプルを得た。
なお、表１、表２および後述する表３において、下線を付した数値は本発明の実施形態の範囲から外れていることを示す。

それぞれのサンプルについて、厚さ方向の１／４位置における、圧延方向１０００μｍ×幅方向５００μｍの視野を４視野観察した。
圧延面に平行な断面を削りだし、厚さ方向の１／４位置である面を研磨して、分解能１ｎｍのＥＢＳＤを１０００μｍ×幅方向５００μｍの４視野測定することで、セメンタイト量、残留オーステナイト量（表３の残留γ量）、残留オーステナイトの平均円相当径（表３の残留γサイズ）、領域Ｓ０の面積（２ｍｍ^２）に対する残留オーステナイト不足領域の合計面積の比率（表３の残留オーステナイト不足領域の面積率）および圧延方向（長手方向）の長さが３００μｍ以上、幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域の１ｍｍ^２あたりの個数（表３の残留オーステナイト不足大領域の頻度）を調べた。ＳＥＭ画像の解析には、ＭｅｄｉａＣｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製の画像解析ソフトＩｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓを用いた。
これらの結果を表３に示す。
また、いずれのサンプルも鋼組織の９７．０面積％以上が、焼戻しマルテンサイトとセメンタイトと残留オーステナイトからなっていることを確認した。

じん性の評価として、ＪＩＳ Ｚ２２４８による曲げ試験のうち、Ｖブロック法を用いて最小曲げ角度を指標として各サンプルを評価した。焼入れ焼戻し材後のサンプルの表裏面を０．２ｍｍずつ研磨して板厚１．２ｍｍ×幅３０ｍｍ×長さ６０ｍｍとした。評価は圧延方向（Ｌ方向）と圧延方向に垂直な方向（Ｃ方向）の最小曲げ角度の比が１．２０以下のものを○、１．２を超えるものを×とした。

転動疲労試験は、焼入れ焼戻し材後のサンプルの表裏面を０．２ｍｍずつ研磨して鏡面とし、スラスト転動疲労試験を実施した。試験条件としては面圧５．９ＧＰａとし、各鋼板について３回ずつ剥離発生までの寿命を測定し、それら３回の寿命の平均値が３．５×１０^６回以上のものを○、１．０×１０^７回以上のものを◎、３．５×１０^６回未満を×とした。
最小曲げ角度比および転動疲労寿命の結果を表３に示す。

実施例１〜５は、良好なじん性、とりわけ異方性の少ないことに起因する良好なじん性と良好な転動疲労寿命を示す。
比較例１と２は、化学成分が外れるため、セメンタイト量が少なく、転動疲労寿命が×となった。

比較例３は、焼入れ油の温度が高いため、残留γの量が多すぎるため、最小曲げ角度比と転動疲労寿命が×であった。
比較例４は、焼入れ油の温度が低いため、残留オーステナイト量が少なく、領域Ｓ０に対する残留オーステナイト不足領域の合計面積の比率が大きく、圧延方向（長手方向）の長さが３００μｍ以上、幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域の１ｍｍ^２あたりの個数が多くなっている。このため、最小曲げ角度比と転動疲労寿命が×であった。

比較例５は、球状化焼鈍材時の加熱温度および保持時間が（２）式の下限値より小さいため、セメンタイト量が多く、領域Ｓ０に対する残留オーステナイト不足領域の合計面積の比率が大きく、圧延方向の長さが３００μｍ以上、幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域の１ｍｍ^２あたりの個数が多くなっている。このため、最小曲げ角度比と転動疲労寿命が×であった。
比較例６は、球状化焼鈍材時の加熱温度および保持時間が（２）式の上限値より大きいため、セメンタイト量が多く、領域Ｓ０に対する残留オーステナイト不足領域の合計面積の比率が大きく、圧延方向の長さが３００μｍ以上、幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域の１ｍｍ^２あたりの個数が多くなっている。このため、最小曲げ角度比と転動疲労寿命が×であった。

比較例７は、熱間圧延時の７４０℃までの平均冷却速度が小さいため、セメンタイト量が多く、残留オーステナイト量が多く、領域Ｓ０に対する残留オーステナイト不足領域の合計面積の比率が大きく、圧延方向の長さが３００μｍ以上、幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域の１ｍｍ^２あたりの個数が多くなっている。このため、最小曲げ角度比が×であった。

比較例８は、球状化焼鈍材時の冷却速度が速いため、セメンタイト量が多く、残留オーステナイト量が多く、領域Ｓ０に対する残留オーステナイト不足領域の合計面積の比率が大きく、圧延方向の長さが３００μｍ以上、幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域の１ｍｍ^２あたりの個数が多くなっている。このため、最小曲げ角度比と転動疲労寿命が×であった。

Claims (6)

1. Ｃ：０．９５〜１．１０質量％、
   Ｓｉ：０．１５〜０．３５質量％、
   Ｍｎ：０〜０．５質量％、
   Ｃｒ：１．３０〜１．６０質量％、
   Ｐ：０〜０．０２質量％、
   Ｓ：０〜０．０２質量％、
   Ａｌ：０．００５〜０．０４質量％、および
   Ｎ：０．００２〜０．０２％質量
   を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、
   鋼組織の９７．０面積％以上が、焼戻しマルテンサイトとセメンタイトと残留オーステナイトからなり、セメンタイトが４．５〜７．５面積％、残留オーステナイトが８．０〜１２．０面積％存在し、
   断面観察において残留オーステナイトの面積率がＡ０である領域Ｓ０を５０μｍ×５０μｍの小領域Ｓ１に区切って、それぞれの小領域Ｓ１毎に残留オーステナイトの面積率Ａ１を求め、小領域Ｓ１のうちＡ１≦０．７５×Ａ０となる残留オーステナイト不足領域の合計面積が、領域Ｓ０の面積の２０％以下であり、
   前記オーステナイト不足領域のうち辺を共有して隣接するもの同士をまとめた残留オーステナイト不足大領域であって、長手方向の長さが３００μｍ以上でかつ幅方向の長さが１００μｍ以上の残留オーステナイト不足大領域が１ｍｍ^２あたり１個以下である、板状の形状を有する軸受部品。
2. Ｎｉ：０質量％超０．２５質量％以下、
   Ｃｕ：０質量％超０．２５質量％以下、および
   Ｍｏ：０質量％超０．２５質量％以下からなる群から選択される１つ以上をさらに含む請求項１に軸受部品。
3. 前記残留オーステナイトの平均円相当直径が１．０μｍ以下である請求項１または２に記載の軸受部品。
4. 請求項１または２に記載の成分を有する鋼材を準備する工程と、
   前記鋼材を下記（１）式を満足する温度Ｔ１（℃）および保持時間Ｈ１（秒）で保持した後、７５０〜９００℃の仕上げ圧延温度で熱間圧延し、前記仕上げ圧延温度から６８０℃までを１０℃／秒以上で冷却し、５００℃〜６５０℃で巻き取り、鋼板を得る工程と、
   
   ５３００≦Ｔ１×ｌｏｇ（Ｈ１）≦６０００ （１）
   但し、ｌｏｇは１０を底とする常用対数である。
   
   前記鋼板を球状化焼鈍し、球状化焼鈍材を得る工程と、
   前記球状化焼鈍材を加工し成形品を得る工程と、
   前記成形品を焼入れ焼戻しする工程と、
   を含む請求項１〜３の何れか１項に記載の軸受部品の製造方法。
5. 前記球状化焼鈍において、７４０〜７８０℃の加熱温度Ｔ２（℃）にて、下記（２）式を満足する保持時間Ｈ２（秒）保持した後、７４０℃から６８０℃までを０．００８℃／秒以下の平均冷却速度で冷却する請求項４に記載の軸受部品の製造方法。
   
   ２４００≦Ｔ２×ｌｏｇ （Ｈ２）≦３０００ （２）
   但し、ｌｏｇは１０を底とする常用対数である。
6. 前記焼入れ焼戻しの際に、８００〜８６０℃の加熱温度Ｔ３（℃）にて、下記（３）式を満足する保持時間Ｈ３（秒）保持した後、温度６０〜８０℃の焼入れ媒体を用いて冷却速度２０〜６０℃／秒で焼入れを行う、請求項４または５に記載の軸受部品の製造方法。
   
   ２４５０≦Ｔ３×ｌｏｇ（Ｈ３）≦３１００ （３）
   但し、ｌｏｇは１０を底とする常用対数である。