JP2018080357A - Rolling slide member, method for producing the same, steel for carbonitriding and rolling bearing - Google Patents

Rolling slide member, method for producing the same, steel for carbonitriding and rolling bearing Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling slide member that can secure a long rolling life even in a high load condition, a method for producing the same and a rolling bearing.SOLUTION: A ball bearing 1 as a rolling bearing has outer and inner rings (10,20) and a ball (30) as rolling slide members, which include substrate parts (10a1,20a1,30a1) and surface carbonitrided layers (10a2,20a2,30a2) of a composition consisting of C 0.1-0.5 mass%, Si 0.05-0.25 mass%, Mn 1.2-2.3 mass%, Ni 0.1 mass% or less, Cu 0.05 mass% or less, Cr 2.5-3.1 mass%, Mo 0.01-0.1 mass% with the balance being Fe and inevitable impurities, and satisfying formula: 47.2≤8.1Mn+13.7Cr≤61.8 and formula: 0.65≤9.2Si+29(Ni+Cu)+18.5Mo≤5.5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、転がり摺動部材、その製造方法、浸炭窒化用鋼材及び当該転がり摺動部材を備える転がり軸受に関する。   The present invention relates to a rolling sliding member, a manufacturing method thereof, a carbonitriding steel material, and a rolling bearing including the rolling sliding member.

軸受等に用いられる転がり摺動部材は、高荷重条件等の厳しい使用条件下で用いられる場合、長い転動疲労寿命を有することが求められている。そこで、転がり摺動部材の製造に用いられる鋼材の表面において、析出強化法によって析出物を析出させることにより、長い転動疲労寿命を確保することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Rolling sliding members used for bearings or the like are required to have a long rolling fatigue life when used under severe usage conditions such as high load conditions. Thus, it has been proposed to ensure a long rolling fatigue life by depositing precipitates by precipitation strengthening on the surface of a steel material used for the production of rolling sliding members (see, for example, Patent Document 1). .

特開2001−98343号公報JP 2001-98343 A

しかし、特許文献1に記載の転がり摺動部材では、析出物面積率が30%を超える場合、析出物がはく離の起点となりやすい。そのため、特許文献1に記載の転がり摺動部材では、かえって転動疲労寿命が短くなることがある。   However, in the rolling sliding member described in Patent Document 1, when the precipitate area ratio exceeds 30%, the precipitate is likely to be a starting point of separation. Therefore, in the rolling sliding member described in Patent Document 1, the rolling fatigue life may be shortened.

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、高荷重条件下においても、長い転動疲労寿命を確保することができる転がり摺動部材、その製造方法及び転がり軸受を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and provides a rolling sliding member capable of ensuring a long rolling fatigue life even under high load conditions, a manufacturing method thereof, and a rolling bearing. Objective.

本発明は、1つの側面では、相手部材との間で相対的に接触する研磨仕上げされた転がり摺動面を有する転がり摺動部材であって、炭素0.1〜0.5質量%と、ケイ素0.05〜0.25質量%と、マンガン1.2〜2.3質量%と、ニッケル0.1質量%以下と、銅0.05質量%以下と、クロム2.5〜3.1質量%と、モリブデン0.01〜0.1質量%とを含有し、残部が鉄及び不可避的不純物であり、式(I):
47.2≦8.1Mn+13.7Cr≦61.8 (I)
(式中、Mnはマンガンの含有量(質量%)、Crはクロムの含有量(質量%)を示す)
及び式(II):
0.65≦9.2Si+29(Ni+Cu)+18.5Mo≦5.5 (II)
(式中、Siはケイ素の含有量(質量%)、Niはニッケルの含有量(質量%)、Cuは銅の含有量(質量%)、Moはモリブデンの含有量(質量%)を示す)
を満たす組成を有する基体部と表面浸炭窒化層とを含むことを特徴とする転がり摺動部材に関する。この場合、前記表面浸炭窒化層内に、前記転がり摺動面から最大直交せん断応力発生深さの位置が存在している。
In one aspect, the present invention is a rolling sliding member having a polished rolling sliding surface that comes into relative contact with a mating member, and 0.1 to 0.5% by mass of carbon, 0.05-0.25% by mass of silicon, 1.2-2.3% by mass of manganese, 0.1% by mass or less of nickel, 0.05% by mass or less of copper, and 2.5-3.1 of chromium Containing 0.01% to 0.1% by mass of molybdenum and the balance being iron and inevitable impurities, the formula (I):
47.2 ≦ 8.1Mn + 13.7Cr ≦ 61.8 (I)
(In the formula, Mn represents the manganese content (mass%), and Cr represents the chromium content (mass%)).
And formula (II):
0.65 ≦ 9.2Si + 29 (Ni + Cu) + 18.5Mo ≦ 5.5 (II)
(In the formula, Si represents the silicon content (mass%), Ni represents the nickel content (mass%), Cu represents the copper content (mass%), and Mo represents the molybdenum content (mass%).
The present invention relates to a rolling and sliding member comprising a base portion having a composition satisfying the above and a surface carbonitriding layer. In this case, the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth from the rolling sliding surface exists in the surface carbonitriding layer.

本発明の転がり摺動部材は、前記組成を有する基体部と表面浸炭窒化層とを含む。そのため、本発明の転がり摺動部材によれば、応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量を確保することができる。また、本発明の転がり摺動部材では、応力誘起マルテンサイト変態が起こりやすい。したがって、本発明の転がり摺動部材によれば、高荷重条件下においても、長い転動疲労寿命を確保することができる。   The rolling sliding member of this invention contains the base | substrate part which has the said composition, and a surface carbonitriding layer. Therefore, according to the rolling sliding member of the present invention, an amount of retained austenite sufficient for strengthening the structure by stress-induced martensitic transformation can be ensured. Moreover, in the rolling sliding member of the present invention, stress-induced martensitic transformation is likely to occur. Therefore, according to the rolling sliding member of the present invention, a long rolling fatigue life can be ensured even under high load conditions.

本発明の転がり摺動部材においては、前記転がり摺動面から最大直交せん断応力発生深さの位置におけるビッカース硬さHvが700〜800であることが好ましい。かかる構成を備える転がり摺動部材は、転がり摺動部材として十分な硬さ及び靱性を兼ね備える。   In the rolling sliding member of the present invention, it is preferable that the Vickers hardness Hv at a position where the maximum orthogonal shear stress generation depth is 700 to 800 from the rolling sliding surface. A rolling sliding member having such a configuration has sufficient hardness and toughness as a rolling sliding member.

本発明の転がり摺動部材においては、前記転がり摺動面から前記最大直交せん断応力発生深さの位置における残留オーステナイト量が25〜50体積%であることが好ましい。また、前記転がり摺動面から前記最大直交せん断応力発生深さの位置における析出物粒子の面積率が1%以下であることが好ましい。さらに、前記転がり摺動面から前記最大直交せん断応力発生深さの位置における析出物粒子の平均粒子径が0.4μm以下であることが好ましい。かかる構成を備える転がり摺動部材においては、応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量を確保され、内部起点はく離の発生が抑制される。したがって、かかる構成を備える転がり摺動部材によれば、長い転動疲労寿命をより確実に確保することができる。   In the rolling sliding member of the present invention, the amount of retained austenite at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth from the rolling sliding surface is preferably 25 to 50% by volume. Moreover, it is preferable that the area ratio of the precipitate particle | grains in the position of the said maximum orthogonal shear stress generation depth from the said rolling sliding surface is 1% or less. Furthermore, it is preferable that the average particle diameter of the precipitate particles at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth from the rolling sliding surface is 0.4 μm or less. In a rolling sliding member having such a configuration, an amount of retained austenite sufficient for strengthening the structure due to stress-induced martensitic transformation is secured, and the occurrence of internal origin delamination is suppressed. Therefore, according to the rolling sliding member having such a configuration, a long rolling fatigue life can be ensured more reliably.

本発明は、他の側面では、相手部材との間で相対的に接触する研磨仕上げされた転がり摺動面を有する転がり摺動部材の製造方法であって、
(A)炭素0.1〜0.5質量%と、ケイ素0.05〜0.25質量%と、マンガン1.2〜2.3質量%と、ニッケル0.1質量%以下と、銅0.05質量%以下と、クロム2.5〜3.1質量%と、モリブデン0.01〜0.1質量%とを含有し、残部が鉄及び不可避的不純物であり、式(I):
47.2≦8.1Mn+13.7Cr≦61.8 (I)
(式中、Mnはマンガンの含有量(質量%)、Crはクロムの含有量(質量%)を示す)
及び式(II):
0.65≦9.2Si+29(Ni+Cu)+18.5Mo≦5.5 (II)
(式中、Siはケイ素の含有量(質量%)、Niはニッケルの含有量(質量%)、Cuは銅の含有量(質量%)、Moはモリブデンの含有量(質量%)を示す)
を満たす組成を有する鋼材から素形材を得る工程、
(B)前記素形材を、カーボンポテンシャル1.1〜1.5、浸炭変成ガス流量に対するアンモニア流量の割合1〜5%の浸炭窒化雰囲気下に850〜980℃に加熱保持することによって当該素形材に浸炭窒化処理を施し、中間素材を得る工程、
(C)前記工程(B)後の中間素材を830〜870℃に加熱保持することによって焼入れを行なう工程、並びに
(D)前記工程(C)後の中間素材を160〜200℃に加熱保持した後、冷却することによって焼戻しを行なう工程
を含む転がり摺動部材の製造方法に関する。本発明の転がり摺動部材の製造方法では、前記組成を有する鋼材から得られた素形材に対して浸炭窒化処理を施すという操作が採用されている。これにより、前記転がり摺動面から最大直交せん断応力発生深さの位置において、応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量が確保され、かつ応力誘起マルテンサイト変態が起こりやすい組織構造を形成させることができる。したがって、前述の作用効果を奏する転がり摺動部材を得ることができる。
In another aspect, the present invention is a method of manufacturing a rolling sliding member having a polished and sliding sliding surface that is relatively in contact with a counterpart member,
(A) Carbon 0.1-0.5 mass%, Silicon 0.05-0.25 mass%, Manganese 1.2-2.3 mass%, Nickel 0.1 mass% or less, Copper 0 .05 mass% or less, chromium 2.5-3.1 mass%, molybdenum 0.01-0.1 mass%, the balance being iron and inevitable impurities, the formula (I):
47.2 ≦ 8.1Mn + 13.7Cr ≦ 61.8 (I)
(In the formula, Mn represents the manganese content (mass%), and Cr represents the chromium content (mass%)).
And formula (II):
0.65 ≦ 9.2Si + 29 (Ni + Cu) + 18.5Mo ≦ 5.5 (II)
(In the formula, Si represents the silicon content (mass%), Ni represents the nickel content (mass%), Cu represents the copper content (mass%), and Mo represents the molybdenum content (mass%).
Obtaining a shaped material from a steel material having a composition satisfying
(B) The raw material is heated and maintained at 850 to 980 ° C. in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.1 to 1.5 and a ratio of the ammonia flow rate to the carburized metamorphic gas flow rate of 1 to 5%. A process of carbonitriding the shape material to obtain an intermediate material,
(C) The step of quenching by heating and holding the intermediate material after the step (B) at 830 to 870 ° C, and (D) The intermediate material after the step (C) was heated and held at 160 to 200 ° C. Then, it is related with the manufacturing method of a rolling sliding member including the process of tempering by cooling. In the method for manufacturing a rolling sliding member of the present invention, an operation of performing carbonitriding on a shaped material obtained from a steel material having the above composition is employed. As a result, at the position where the maximum orthogonal shear stress is generated from the rolling sliding surface, a sufficient amount of retained austenite is secured for toughening the structure by stress-induced martensite transformation, and a structure in which stress-induced martensite transformation is likely to occur. A structure can be formed. Therefore, it is possible to obtain a rolling sliding member that exhibits the above-described effects.

本発明は、さらに他の側面では、浸炭窒化処理が施される素材用の鋼材であって、炭素0.1〜0.5質量%と、ケイ素0.05〜0.25質量%と、マンガン1.2〜2.3質量%と、ニッケル0.1質量%以下と、銅0.05質量%以下と、クロム2.5〜3.1質量%と、モリブデン0.01〜0.1質量%とを含有し、残部が鉄及び不可避的不純物であり、前記式(I)及び式(II)を満たす組成を有する浸炭窒化用鋼材に関する。本発明の浸炭窒化用鋼材は、前記組成を有しているため、浸炭窒化処理が施されることにより、応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量が確保され、かつ応力誘起マルテンサイト変態が起こりやすい組織構造を形成させることができる。   In still another aspect, the present invention provides a steel material for carbonitriding, which has a carbon content of 0.1 to 0.5 mass%, silicon of 0.05 to 0.25 mass%, manganese 1.2 to 2.3 mass%, nickel 0.1 mass% or less, copper 0.05 mass% or less, chromium 2.5 to 3.1 mass%, molybdenum 0.01 to 0.1 mass% %, The balance being iron and inevitable impurities, and a carbonitriding steel material having a composition satisfying the above formulas (I) and (II). Since the carbonitriding steel material of the present invention has the above-described composition, the amount of retained austenite sufficient for strengthening the structure by stress-induced martensitic transformation is ensured by performing carbonitriding, and the stress It is possible to form a structure in which induced martensite transformation is likely to occur.

本発明は、別の側面では、内周に転がり摺動面を有する外輪と、外周に転がり摺動面を有する内輪と、前記外内輪の両転がり摺動面の間に配置されている複数個の転動体とを有する転がり軸受であって、前記外輪、内輪及び転動体のうちの少なくとも1つが、前述した転がり摺動部材からなることを特徴とする転がり軸受に関する。本発明の転がり軸受は、前述した転がり摺動部材を備えているので、転動体の転動に伴い、応力誘起マルテンサイト変態が起こり、転がり摺動面における組織が強靭化される。したがって、本発明の転がり軸受は、前述の優れた作用効果を奏する。   In another aspect, the present invention provides an outer ring having a rolling sliding surface on the inner periphery, an inner ring having a rolling sliding surface on the outer periphery, and a plurality of rollers disposed between both rolling sliding surfaces of the outer inner ring. The rolling bearing according to claim 1, wherein at least one of the outer ring, the inner ring, and the rolling element comprises the above-described rolling sliding member. Since the rolling bearing of the present invention includes the above-described rolling sliding member, stress-induced martensitic transformation occurs with the rolling of the rolling element, and the structure on the rolling sliding surface is strengthened. Therefore, the rolling bearing of the present invention exhibits the above-described excellent operational effects.

本発明の転がり摺動部材及び転がり軸受によれば、高荷重条件下においても、長い転動疲労寿命を確保できる。   According to the rolling sliding member and the rolling bearing of the present invention, a long rolling fatigue life can be secured even under high load conditions.

本発明の一実施形態に係る転がり軸受の一例である玉軸受を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the ball bearing which is an example of the rolling bearing which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る転がり摺動部材である外輪の製造方法の各工程を示す工程図である。It is process drawing which shows each process of the manufacturing method of the outer ring which is a rolling sliding member which concerns on one Embodiment of this invention. 熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows heat processing conditions. 実施例1、比較例4及び比較例8それぞれで得られた転がり摺動部材である内輪における最大直交せん断応力発生深さz位置の残留オーステナイト量の経時的変化を示すグラフである。Example 1 is a graph showing the change over time in the maximum orthogonal shear stress generating depth z 0 residual austenite amount of the position of the inner ring is a sliding member rolling obtained in each Comparative Example 4 and Comparative Example 8. 実施例1、比較例4及び比較例8それぞれで得られた転がり摺動部材である内輪における最大直交せん断応力発生深さz位置のビッカース硬さの経時的変化を示すグラフである。Example 1 is a graph showing the change over time in the Vickers hardness of the maximum orthogonal shear stress generating depth z 0 position in the inner ring is a sliding member rolling obtained in each Comparative Example 4 and Comparative Example 8.

[用語の説明]
本明細書において、「最大直交せん断応力発生深さ」とは、転がり摺動部材の内部に生じる直交せん断応力の振幅が最大となる深さをいう。前記最大直交せん断応力発生深さは、通常、転がり摺動部材の用途、転がり摺動部材の形状、転がり摺動部材の使用条件等によって異なるため、転がり摺動部材の用途、転がり摺動部材の形状、転がり摺動部材の使用条件等に応じて適宜決定することができる。転がり摺動部材が、転がり軸受の構成部材である場合、前記最大直交せん断応力発生深さは、転がり軸受を構成する転動体の大きさから決定することができる。
[Explanation of terms]
In this specification, the “maximum orthogonal shear stress generation depth” refers to a depth at which the amplitude of the orthogonal shear stress generated inside the rolling sliding member is maximized. The maximum orthogonal shear stress generation depth usually varies depending on the use of the rolling sliding member, the shape of the rolling sliding member, the usage conditions of the rolling sliding member, etc., so the usage of the rolling sliding member, the rolling sliding member It can be appropriately determined according to the shape, the use conditions of the rolling sliding member, and the like. When the rolling sliding member is a constituent member of a rolling bearing, the maximum orthogonal shear stress generation depth can be determined from the size of the rolling elements that constitute the rolling bearing.

最大直交せん断応力発生深さは、転がり摺動部材が転動体である場合、通常、転動体の転がり摺動面から[転動体の直径Dの0.2〜2.5%]の深さである。ここで、「転動体の直径D」は、転動体が玉軸受の玉である場合、玉の直径を示す。また、「転動体の直径D」は、転動体がころ軸受のころである場合、ころの大端径を示す。最大直交せん断応力発生深さは、転がり摺動部材が軌道輪(外輪又は内輪)である場合、軌道輪の転がり摺動面から、軌道輪の軌道面を転動する転動体の[直径Dの0.2〜2.5%]の深さである。   When the rolling sliding member is a rolling element, the maximum orthogonal shear stress generation depth is usually a depth of [0.2 to 2.5% of the diameter D of the rolling element] from the rolling sliding surface of the rolling element. is there. Here, “the diameter D of the rolling element” indicates the diameter of the ball when the rolling element is a ball bearing ball. Further, “the diameter D of the rolling element” indicates the large end diameter of the roller when the rolling element is a roller of a roller bearing. When the rolling sliding member is a race ring (outer ring or inner ring), the maximum orthogonal shear stress generation depth is the [diameter D of the diameter D of the rolling element that rolls on the raceway surface of the raceway from the raceway rolling surface. 0.2 to 2.5%].

[転がり軸受]
以下、添付の図面により本発明の一実施形態に係る転がり軸受を説明する。以下においては、転がり軸受の一例として玉軸受を挙げて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受の一例である玉軸受を示す要部断面図である。
[Rolling bearings]
Hereinafter, a rolling bearing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a ball bearing will be described as an example of a rolling bearing. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing a ball bearing which is an example of a rolling bearing according to an embodiment of the present invention.

図1に示される玉軸受1は、外輪10と、外輪10の内周側に当該外輪10と同心に配置された内輪20と、外内輪10,20間に配列された複数個の転動体(玉30)と、複数個の玉30を保持する保持器40とを備えている。   A ball bearing 1 shown in FIG. 1 includes an outer ring 10, an inner ring 20 disposed concentrically with the outer ring 10 on the inner peripheral side of the outer ring 10, and a plurality of rolling elements ( Ball 30) and a retainer 40 for holding a plurality of balls 30.

図1に示される玉軸受1においては、外内輪10,20及び玉30のそれぞれが、後述の本発明の一実施形態に係る転がり摺動部材である。なお、本発明においては、外内輪10,20及び玉30のうちの少なくとも1つが、後述の本発明の一実施形態に係る転がり摺動部材であればよい。また、本発明においては、転がり軸受は、特に限定されるものではなく、例えば、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等の他の転がり軸受であってもよい。   In the ball bearing 1 shown in FIG. 1, each of the outer inner rings 10 and 20 and the ball 30 is a rolling sliding member according to an embodiment of the present invention described later. In the present invention, at least one of the outer inner rings 10 and 20 and the balls 30 may be a rolling sliding member according to an embodiment of the present invention described later. In the present invention, the rolling bearing is not particularly limited, and may be other rolling bearings such as a cylindrical roller bearing and a tapered roller bearing.

[転がり摺動部材]
以下においては、本実施形態に係る転がり摺動部材の例として、玉軸受1の外内輪10,20及び玉30を挙げて説明する。外輪10は、基体部10a1と表面浸炭窒化層10a2とを含む。表面浸炭窒化層10a2は、基体部10a1上に存在している。外輪10の内周面には、複数個の玉30が転動する軌道部11aが形成されている。すなわち、図1に示されるように、軌道部11aは、表面浸炭窒化層10a2の表面に形成されている。軌道部11aの表面は、転がり摺動面である。外輪10は、転がり摺動面において、玉30との間で相対的に転がり接触若しくは滑り接触又は両接触を含む接触をする。なお、外輪10の軌道部11a、端面11b、肩面11c及び外周面11dは、研磨仕上げが施された研磨部である。
[Rolling sliding member]
Hereinafter, the outer and inner rings 10 and 20 and the balls 30 of the ball bearing 1 will be described as examples of the rolling sliding member according to the present embodiment. Outer ring 10 includes a base portion 10a1 and a surface carbonitriding layer 10a2. The surface carbonitriding layer 10a2 is present on the base portion 10a1. On the inner peripheral surface of the outer ring 10, a track portion 11a on which a plurality of balls 30 roll is formed. That is, as shown in FIG. 1, the track portion 11a is formed on the surface of the surface carbonitriding layer 10a2. The surface of the track portion 11a is a rolling sliding surface. The outer ring 10 makes a contact including a rolling contact, a sliding contact, or both contacts relative to the ball 30 on the rolling sliding surface. Note that the raceway portion 11a, the end surface 11b, the shoulder surface 11c, and the outer peripheral surface 11d of the outer ring 10 are polished portions subjected to polishing finishing.

内輪20は、基体部20a1と表面浸炭窒化層20a2とを含む。表面浸炭窒化層20a2は、基体部20a1上に存在している。内輪20の外周面には、軌道部11aに対向するとともに、複数個の玉30が転動する軌道部21aが形成されている。すなわち、図1に示されるように、軌道部21aは、表面浸炭窒化層20a2の表面に形成されている。軌道部21aの表面は、転がり摺動面である。内輪20は、転がり摺動面において、玉30との間で相対的に転がり接触若しくは滑り接触又は両接触を含む接触をする。内輪20の軌道部21a、端面21b、肩面21c及び内周面21dは、研磨仕上げが施された研磨部である。   Inner ring 20 includes a base portion 20a1 and a surface carbonitriding layer 20a2. The surface carbonitrided layer 20a2 exists on the base portion 20a1. On the outer circumferential surface of the inner ring 20, a raceway portion 21 a is formed that faces the raceway portion 11 a and on which a plurality of balls 30 roll. That is, as shown in FIG. 1, the track portion 21a is formed on the surface of the surface carbonitriding layer 20a2. The surface of the track portion 21a is a rolling sliding surface. The inner ring 20 makes a contact including a rolling contact, a sliding contact, or both contacts relative to the ball 30 on the rolling sliding surface. The raceway portion 21a, the end surface 21b, the shoulder surface 21c, and the inner peripheral surface 21d of the inner ring 20 are polished portions that have been polished.

玉30は、基体部30a1と表面浸炭窒化層30a2とを含む。表面浸炭窒化層30a2は、基体部30a1上に存在している。玉30の表面、すなわち、玉30の表面浸炭窒化層30a2の表面は、転がり摺動面である。玉30は、転がり摺動面において、外内輪10,20それぞれとの間で相対的に転がり接触若しくは滑り接触又は両接触を含む接触をする。   The ball 30 includes a base portion 30a1 and a surface carbonitriding layer 30a2. The surface carbonitrided layer 30a2 is present on the base portion 30a1. The surface of the ball 30, that is, the surface of the surface carbonitriding layer 30 a 2 of the ball 30 is a rolling sliding surface. The ball 30 makes a contact including a rolling contact, a sliding contact, or both contacts relative to each of the outer inner rings 10 and 20 on the rolling sliding surface.

基体部10a1,20a1,30a1は、炭素0.1〜0.5質量%と、ケイ素0.05〜0.25質量%と、マンガン1.2〜2.3質量%と、ニッケル0.1質量%以下と、銅0.05質量%以下と、クロム2.5〜3.1質量%と、モリブデン0.01〜0.1質量%とを含有し、残部に鉄及び不可避的不純物を含む。基体部10a1,20a1,30a1は、式(I):
47.2≦8.1Mn+13.7Cr≦61.8 (I)
(式中、Mnはマンガンの含有量(質量%)、Crはクロムの含有量(質量%)を示す)
及び式(II):
0.65≦9.2Si+29(Ni+Cu)+18.5Mo≦5.5 (II)
(式中、Siはケイ素の含有量(質量%)、Niはニッケルの含有量(質量%)、Cuは銅の含有量(質量%)、Moはモリブデンの含有量(質量%)を示す)
を満たす組成を有する。なお、基体部10a1,20a1,30a1の組成は、後述の浸炭窒化用鋼材の組成と同様である。
Base portions 10a1, 20a1, 30a1 are composed of 0.1 to 0.5% by mass of carbon, 0.05 to 0.25% by mass of silicon, 1.2 to 2.3% by mass of manganese, and 0.1% by mass of nickel. % Or less, 0.05% by mass or less of copper, 2.5 to 3.1% by mass of chromium, and 0.01 to 0.1% by mass of molybdenum, and the balance contains iron and inevitable impurities. Base portions 10a1, 20a1, 30a1 are represented by the formula (I):
47.2 ≦ 8.1Mn + 13.7Cr ≦ 61.8 (I)
(In the formula, Mn represents the manganese content (mass%), and Cr represents the chromium content (mass%)).
And formula (II):
0.65 ≦ 9.2Si + 29 (Ni + Cu) + 18.5Mo ≦ 5.5 (II)
(In the formula, Si represents the silicon content (mass%), Ni represents the nickel content (mass%), Cu represents the copper content (mass%), and Mo represents the molybdenum content (mass%).
It has the composition which satisfy | fills. The composition of the base portions 10a1, 20a1, 30a1 is the same as the composition of the carbonitriding steel material described later.

組織における残留オーステナイトの量は、Msが低いほど多い傾向を示す。また、オーステナイトからマルテンサイトへの加工誘起変態性は、Md30が高いほど高い傾向を示す。なお、「Ms」は、焼入冷却の際に、マルテンサイト変態が始まる温度を意味する。また、「Md30」は、30%の引張真ひずみを鋼材に与えたときに、当該鋼材の組織の50%がマルテンサイトに変態する温度を意味する。 The amount of retained austenite in the structure tends to increase as Ms decreases. Further, the processing-induced transformation property from austenite to martensite tends to be higher as Md 30 is higher. “Ms” means a temperature at which martensitic transformation starts during quenching and cooling. “Md 30 ” means a temperature at which 50% of the structure of the steel material is transformed into martensite when a 30% tensile true strain is applied to the steel material.

前記Msは、式(III):
Ms=550−350C−40Mn−35V−20Cr−17Ni−10Cu−10Mo−10W−0Si+15Co (III)
(式中、Cは炭素の含有量(質量%)、Mnはマンガンの含有量(質量%)、Vはバナジウムの含有量(質量%)、Crはクロムの含有量(質量%)、Niはニッケルの含有量(質量%)、Cuは銅の含有量(質量%)、Moはモリブデンの含有量(質量%)、Wはタングステンの含有量(質量%)、Siはケイ素の含有量(質量%)、Coはコバルトの含有量(質量%)を示す)
にしたがって求めることができる〔(社)日本熱処理技術協会編著、「1.7 鋼の及ぼす合金元素の影響」、入門・金属材料の組織と性質、2004年7月、p.40参照〕。
The Ms is represented by the formula (III):
Ms = 550-350C-40Mn-35V-20Cr-17Ni-10Cu-10Mo-10W-0Si + 15Co (III)
(Wherein C is carbon content (mass%), Mn is manganese content (mass%), V is vanadium content (mass%), Cr is chromium content (mass%), Ni is Nickel content (mass%), Cu content copper (mass%), Mo content molybdenum (mass%), W content tungsten (mass%), Si content silicon (mass%) %), Co indicates the cobalt content (% by mass))
[Edited by Japan Heat Treatment Technology Association, "1.7 Effect of Alloying Elements on Steel", Introduction, Structure and Properties of Metallic Materials, July 2004, p. 40].

前記Md30は、式(IV):
Md30=551−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−13.7Cr−29(Ni+Cu)−18.5Mo−68Nb (IV)
(式中、Cは炭素の含有量(質量%)、Nは窒素の含有量(質量%)、Siはケイ素の含有量(質量%)、Mnはマンガンの含有量(質量%)、Crはクロムの含有量(質量%)、Niはニッケルの含有量(質量%)、Cuは銅の含有量(質量%)、Moはモリブデンの含有量(質量%)、Nbはニオブの含有量(質量%)を示す)
にしたがって求めることができる〔野原清彦ら、「準安定オーステナイトステンレス鋼における加工誘起マルテンサイト変態の組成および結晶粒度依存性」、社団法人日本鉄鋼協会、日本鐡鋼協會々誌「鉄と鋼」、第63巻、第5号、1977年4月1日、pp.772−782参照〕。
The Md 30 is represented by the formula (IV):
Md 30 = 551-462 (C + N ) -9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29 (Ni + Cu) -18.5Mo-68Nb (IV)
(Wherein C is carbon content (mass%), N is nitrogen content (mass%), Si is silicon content (mass%), Mn is manganese content (mass%), Cr is Chromium content (mass%), Ni content of nickel (mass%), Cu content of copper (mass%), Mo content of molybdenum (mass%), Nb content of niobium (mass%) %))
[Nohara Kiyohiko et al., “Composition and grain size dependence of work-induced martensitic transformation in metastable austenitic stainless steel”, Japan Iron and Steel Institute, Japan Steel Association, “Iron and Steel”, 63, No. 5, April 1, 1977, pp. 772-782].

本発明者らは、式(III)及び式(IV)において、マンガン及びクロムがMd30を下げる効果が小さく、Msを下げる効果が大きい元素であり、ケイ素、ニッケル、銅及びモリブデンがMd30を下げる効果が大きい元素であること、並びに
式(III)及び式(IV)に基づく式(I)及び式(II)を満たす組成を有する浸炭窒化用鋼材から得られた素形材に対して浸炭窒化処理を施した場合に、転がり転動寿命を長くすることができること
を見出した。
In the formulas (III) and (IV), the inventors of the present invention are elements in which manganese and chromium have a small effect of lowering Md 30 and have a large effect of lowering Ms, and silicon, nickel, copper, and molybdenum reduce Md 30 . It is an element having a great effect of lowering, and carburizing a raw material obtained from a carbonitriding steel having a composition satisfying formulas (I) and (II) based on formulas (III) and (IV) It has been found that the rolling life can be extended when nitriding is performed.

転がり軸受においては、転動体が転動する際に、転がり摺動面よりも内部において、最大直交せん断応力が発生する。転がり摺動部材における最大直交せん断応力発生深さの位置では、組織が疲労して強度が低下する。強度が低下した組織は、はく離の起点となりやすい。一方、外内輪10,20及び玉30それぞれの最大直交せん断応力発生深さの位置においては、応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量が確保されている。また、外内輪10,20及び玉30の最大直交せん断応力発生深さの位置においては、応力誘起マルテンサイト変態が起こりやすくなっている。そのため、玉軸受1において、玉30が転動を開始した初期に、外内輪10,20及び玉30の組織が強靭化される。したがって、外内輪10,20及び玉30によれば、長い転動疲労寿命を確保することができる。   In the rolling bearing, when the rolling element rolls, the maximum orthogonal shear stress is generated inside the rolling sliding surface. At the position where the maximum orthogonal shear stress is generated in the rolling sliding member, the structure is fatigued and the strength is lowered. A tissue with reduced strength is likely to be a starting point for peeling. On the other hand, at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth of each of the outer inner rings 10 and 20 and the balls 30, an amount of retained austenite sufficient to strengthen the structure by stress-induced martensite transformation is secured. Further, stress-induced martensitic transformation is likely to occur at the positions of the maximum orthogonal shear stress generation depths of the outer inner rings 10 and 20 and the balls 30. Therefore, in the ball bearing 1, the structure of the outer inner rings 10, 20 and the balls 30 is strengthened at the initial stage when the balls 30 start rolling. Therefore, according to the outer inner rings 10 and 20 and the balls 30, a long rolling fatigue life can be ensured.

表面浸炭窒化層10a2,20a2,30a2は、炭素の含有量:0.7〜1.0質量%、窒素の含有量:0.1〜0.4質量%、ビッカース硬さHv:700〜800である層である。表面浸炭窒化層10a2,20a2,30a2は、例えば、後述の浸炭窒化用鋼材に対し、後述の浸炭、焼入れ及び焼戻しを行なうことなどによって形成させることができる。外内輪10,20及び玉30それぞれの最大直交せん断応力発生深さの位置は、表面浸炭窒化層10a2,20a2,30a2内に存在している。したがって、外内輪10,20及び玉30それぞれの最大直交せん断応力発生深さの位置においては、応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量を確保することができる。なお、表面浸炭窒化層10a2,20a2,30a2においては、炭素の含有量を除き、ケイ素の含有量、マンガンの含有量、ニッケルの含有量、銅の含有量、クロムの含有量、モリブデンの含有量及び残部は、基体部10a1,20a1,30a1の組成と同様である。   The surface carbonitrided layers 10a2, 20a2, and 30a2 have a carbon content of 0.7 to 1.0 mass%, a nitrogen content of 0.1 to 0.4 mass%, and a Vickers hardness Hv of 700 to 800. It is a certain layer. The surface carbonitriding layers 10a2, 20a2, and 30a2 can be formed, for example, by performing carburizing, quenching, and tempering described later on a carbonitriding steel described later. The positions of the maximum orthogonal shear stress generation depths of the outer inner rings 10 and 20 and the balls 30 exist in the surface carbonitriding layers 10a2, 20a2 and 30a2. Therefore, at the positions of the maximum orthogonal shear stress generation depths of the outer inner rings 10 and 20 and the balls 30, it is possible to secure a sufficient amount of retained austenite for strengthening the structure by stress-induced martensitic transformation. In the surface carbonitrided layers 10a2, 20a2, and 30a2, except for the carbon content, the silicon content, the manganese content, the nickel content, the copper content, the chromium content, and the molybdenum content The remainder is the same as the composition of the base portions 10a1, 20a1, 30a1.

外内輪10,20の軌道部11a,21a及び玉30それぞれの転がり摺動面から最大直交せん断応力発生深さの位置において、ビッカース硬さHvは、転がり摺動部材として十分な硬さを確保する観点から、700以上、好ましくは710以上である。また、前記ビッカース硬さは、転がり摺動部材として十分な靱性を確保する観点から、800以下、好ましくは790以下である。   The Vickers hardness Hv secures sufficient hardness as a rolling sliding member at a position where the maximum orthogonal shear stress is generated from the rolling sliding surfaces of the raceways 11a and 21a of the outer inner rings 10 and 20 and the balls 30. From the viewpoint, it is 700 or more, preferably 710 or more. The Vickers hardness is 800 or less, preferably 790 or less, from the viewpoint of securing sufficient toughness as a rolling sliding member.

外内輪10,20の軌道部11a,21a及び玉30それぞれの転がり摺動面から最大直交せん断応力発生深さの位置において、残留オーステナイト量は、転動体の転動中の応力誘起マルテンサイト変態によって組織を強靭化し、転動疲労寿命を向上させる観点から、好ましくは25体積%以上、より好ましくは30体積%以上である。また、前記残留オーステナイト量は、転がり軸受に要求される硬さを得る観点から、好ましくは50体積%以下、より好ましくは45体積%以下である。   At the position where the maximum orthogonal shear stress is generated from the rolling sliding surfaces of the raceways 11a and 21a of the outer inner rings 10 and 20 and the balls 30, the amount of retained austenite is caused by stress-induced martensitic transformation during rolling of the rolling elements. From the viewpoint of strengthening the structure and improving the rolling fatigue life, it is preferably 25% by volume or more, more preferably 30% by volume or more. The amount of retained austenite is preferably 50% by volume or less, more preferably 45% by volume or less, from the viewpoint of obtaining the hardness required for a rolling bearing.

表面浸炭窒化層10a2,20a2,30a2中には、析出物粒子が存在している。なお、本明細書において、「析出物粒子」は、クロム炭化物からなる粒子、クロム窒化物からなる粒子、クロム炭窒化物からなる粒子、モリブデン炭化物からなる粒子、モリブデン窒化物からなる粒子、モリブデン炭窒化物からなる粒子、クロム−モリブデン複合炭化物からなる粒子、クロム−モリブデン複合窒化物からなる粒子及びクロム−モリブデン複合炭窒化物からなる粒子の総称を意味する。   Precipitate particles are present in the surface carbonitrided layers 10a2, 20a2, and 30a2. In the present specification, “precipitate particles” means particles made of chromium carbide, particles made of chromium nitride, particles made of chromium carbonitride, particles made of molybdenum carbide, particles made of molybdenum nitride, molybdenum charcoal. It means a generic name for particles made of nitride, particles made of chromium-molybdenum composite carbide, particles made of chromium-molybdenum composite nitride, and particles made of chromium-molybdenum composite carbonitride.

外内輪10,20の軌道部11a,21a及び玉30それぞれの転がり摺動面から最大直交せん断応力発生深さの位置において、前記析出物粒子の平均粒子径は、前記位置での内部起点はく離を抑制する観点から、好ましくは0.4μm以下、より好ましくは0.3μm以下である。なお、前記析出物粒子は、存在しなくてもよい。この場合、前記析出物粒子の平均粒子径の下限は、0μmである。前記析出物粒子の平均粒子径は、転がり摺動面から最大直交せん断応力発生深さの位置において、透過型電子顕微鏡によって取得した1μm×1μm範囲の視野に存在する析出物粒子のすべての粒径を測定し、得られた測定値から平均値を算出することによって求められた値である。   At the position where the maximum orthogonal shear stress is generated from the rolling sliding surfaces of the raceways 11a and 21a of the outer inner rings 10 and 20 and the balls 30, the average particle diameter of the precipitate particles is separated from the internal starting point at the position. From the viewpoint of suppression, it is preferably 0.4 μm or less, more preferably 0.3 μm or less. Note that the precipitate particles may not exist. In this case, the lower limit of the average particle diameter of the precipitate particles is 0 μm. The average particle size of the precipitate particles is the total particle size of the precipitate particles existing in the field of view of the range of 1 μm × 1 μm obtained by the transmission electron microscope at the position where the maximum orthogonal shear stress is generated from the rolling sliding surface. It is the value calculated | required by measuring and calculating an average value from the obtained measured value.

また、外内輪10,20の軌道部11a,21a及び玉30それぞれの転がり摺動面から最大直交せん断応力発生深さの位置において、析出物粒子の面積率は、前記位置での内部起点はく離を抑制する観点から、好ましくは1%以下である。前記析出物粒子の面積率は、転がり摺動面から最大直交せん断応力発生深さの位置において、透過型電子顕微鏡によって取得した1μm×1μm範囲の視野に存在する析出物粒子の面積を求め、得られた面積の値を視野の面積の値で除することによって求められた値である。   Further, at the position where the maximum orthogonal shear stress is generated from the rolling sliding surfaces of the raceway portions 11a, 21a and the balls 30 of the outer inner rings 10, 20, the area ratio of the precipitate particles is separated from the internal starting point at the position. From the viewpoint of suppression, it is preferably 1% or less. The area ratio of the precipitate particles is obtained by obtaining the area of the precipitate particles existing in the field of view of 1 μm × 1 μm range obtained by a transmission electron microscope at the position where the maximum orthogonal shear stress is generated from the rolling sliding surface. This is a value obtained by dividing the obtained area value by the area value of the visual field.

[浸炭窒化用鋼材]
本実施形態に係る浸炭窒化用鋼材は、炭素0.1〜0.5質量%と、ケイ素0.05〜0.25質量%と、マンガン1.2〜2.3質量%と、ニッケル0.1質量%以下と、銅0.05質量%以下と、クロム2.5〜3.1質量%と、モリブデン0.01〜0.1質量%とを含有し、残部が鉄及び不可避的不純物であり、前記式(I)及び式(II)を満たす組成を有する。本実施形態に係る浸炭窒化用鋼材は、前記組成を有しているため、浸炭窒化処理が施されることにより、応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量が確保され、かつ応力誘起マルテンサイト変態が起こりやすい組織構造を形成させることができる。
[Carbon nitrided steel]
The steel for carbonitriding according to the present embodiment has a carbon content of 0.1 to 0.5% by mass, silicon of 0.05 to 0.25% by mass, manganese of 1.2 to 2.3% by mass, nickel of 0.1% by mass. 1 mass% or less, copper 0.05 mass% or less, chromium 2.5 to 3.1 mass%, molybdenum 0.01 to 0.1 mass%, the balance being iron and inevitable impurities And having a composition satisfying the formulas (I) and (II). Since the carbonitriding steel material according to the present embodiment has the above composition, the amount of retained austenite sufficient for toughening the structure by stress-induced martensitic transformation is ensured by performing carbonitriding. In addition, it is possible to form a structure in which stress-induced martensitic transformation is likely to occur.

炭素は、転がり摺動部材の製造時における浸炭窒化用鋼材の焼入れ性を確保し、強度確保のための内部硬さを得るための元素である。しかしながら、浸炭窒化用鋼材における炭素の含有量が過剰量である場合、転がり摺動部材が硬くなりすぎ、熱処理前の加工性の低下等を引き起こす。前記浸炭窒化用鋼材における炭素の含有量は、十分な内部硬さを得る観点から、0.1質量%以上、好ましくは0.15質量%以上である。また、前記浸炭窒化用鋼材における炭素の含有量は、熱処理前の加工性を十分に得る観点から、0.5質量%以下、好ましくは0.45質量%以下である。   Carbon is an element for ensuring the hardenability of the carbonitriding steel during the production of the rolling sliding member and obtaining the internal hardness for ensuring the strength. However, when the carbon content in the carbonitriding steel material is excessive, the rolling sliding member becomes too hard, causing a decrease in workability before heat treatment and the like. The carbon content in the steel for carbonitriding is 0.1% by mass or more, preferably 0.15% by mass or more from the viewpoint of obtaining sufficient internal hardness. In addition, the carbon content in the carbonitriding steel is 0.5% by mass or less, preferably 0.45% by mass or less, from the viewpoint of sufficiently obtaining workability before heat treatment.

ケイ素は、鋼の製錬時の脱酸を行なうとともに鋼の強度を高めるための元素である。また、ケイ素は、浸炭窒化用鋼材におけるケイ素の含有量が過剰量である場合、残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を起こりにくくすることがある。前記浸炭窒化用鋼材におけるケイ素の含有量は、十分な強度を確保する観点から、0.05質量%以上、好ましくは0.07質量%以上である。また、前記浸炭窒化用鋼材におけるケイ素の含有量は、残留オーステナイト量の応力誘起マルテンサイト変態を起こりやすくする観点から、0.25質量%以下、好ましくは0.23質量%以下である。   Silicon is an element for deoxidizing steel during smelting and increasing the strength of the steel. Further, when the silicon content in the carbonitriding steel material is excessive, silicon may make it difficult for stress-induced martensitic transformation of retained austenite to occur. The silicon content in the carbonitriding steel is 0.05% by mass or more, preferably 0.07% by mass or more from the viewpoint of ensuring sufficient strength. The silicon content in the carbonitriding steel is 0.25% by mass or less, preferably 0.23% by mass or less, from the viewpoint of facilitating stress-induced martensitic transformation of the retained austenite amount.

マンガンは、転がり摺動部材の製造時における浸炭窒化用鋼材の焼入れ性を確保し、強度確保のための内部硬さを得るための元素である。本実施形態において、マンガンは、組織における残留オーステナイト量を増加させるとともに残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を抑制しにくい元素である。後述のクロムは、組織における残留オーステナイト量を増加させるが、浸炭窒化処理の際に窒化物の粗大な析出物粒子を生じやすい。そこで、本実施形態において、クロムの含有量を増やして組織における残留オーステナイト量を増加させる代わりに、マンガンの含有量を増やすことによって応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量を確保している。前記浸炭窒化用鋼材におけるマンガンの含有量は、応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量を確保するとともに残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を起こりやすくする観点から、1.2質量%以上、好ましくは1.25質量%以上である。また、前記浸炭窒化用鋼材におけるマンガンの含有量は、同様の観点から、2.3質量%以下、好ましくは2質量%以下である。   Manganese is an element for securing the hardenability of the carbonitriding steel during the production of the rolling sliding member and obtaining the internal hardness for securing the strength. In the present embodiment, manganese is an element that increases the amount of retained austenite in the structure and hardly suppresses stress-induced martensitic transformation of retained austenite. Chromium described later increases the amount of retained austenite in the structure, but tends to produce coarse precipitate particles of nitride during the carbonitriding process. Therefore, in this embodiment, instead of increasing the content of chromium and increasing the amount of retained austenite in the structure, by increasing the manganese content, the amount of retained austenite sufficient for strengthening the structure by stress-induced martensitic transformation is increased. Secured. The manganese content in the steel for carbonitriding is 1.2 from the viewpoint of ensuring a sufficient amount of retained austenite for toughening the structure by stress-induced martensite transformation and facilitating stress-induced martensitic transformation of retained austenite. It is at least mass%, preferably at least 1.25 mass%. Further, the manganese content in the carbonitriding steel is 2.3% by mass or less, preferably 2% by mass or less from the same viewpoint.

ニッケルは、浸炭窒化用鋼材におけるニッケルの含有量が過剰量である場合、組織における残留オーステナイト量を増加させるが、残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を起こりにくくすることがある。前記浸炭窒化用鋼材におけるニッケルの含有量は、残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を起こりやすくする観点から、0.1質量%以下である。なお、浸炭窒化用鋼材は、ニッケルを含有しなくてもよい。この場合、浸炭窒化用鋼材におけるニッケルの含有量の下限は、0質量%である。   When the content of nickel in the carbonitriding steel material is excessive, nickel increases the amount of retained austenite in the structure, but may make stress-induced martensitic transformation of the retained austenite difficult to occur. The content of nickel in the carbonitriding steel is 0.1% by mass or less from the viewpoint of facilitating stress-induced martensitic transformation of retained austenite. Note that the carbonitriding steel does not need to contain nickel. In this case, the lower limit of the nickel content in the carbonitriding steel is 0% by mass.

銅は、浸炭窒化用鋼材における銅の含有量が過剰量である場合、組織における残留オーステナイト量を増加させるが、残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を起こりにくくすることがある。前記浸炭窒化用鋼材における銅の含有量は、残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を起こりやすくする観点から、0.05質量%以下、好ましくは0.03質量%以下である。なお、浸炭窒化用鋼材は、銅を含有しなくてもよい。この場合、浸炭窒化用鋼材における銅の含有量の下限は、0質量%である。   When the copper content in the carbonitriding steel material is excessive, copper increases the amount of retained austenite in the structure, but may make stress-induced martensitic transformation of the retained austenite difficult to occur. The content of copper in the carbonitriding steel is 0.05% by mass or less, preferably 0.03% by mass or less, from the viewpoint of facilitating stress-induced martensitic transformation of retained austenite. Note that the carbonitriding steel does not need to contain copper. In this case, the lower limit of the copper content in the carbonitriding steel is 0% by mass.

クロムは、浸炭窒化用鋼材の焼入れ性の向上に用いられる元素である。本実施形態において、クロムは、組織における残留オーステナイト量を増加させるとともに残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を抑制しにくい元素である。前記浸炭窒化用鋼材におけるクロムの含有量は、応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量を確保するとともに残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を起こりやすくする観点から、2.5質量%以上、好ましくは2.6質量%以上である。また、前記浸炭窒化用鋼材におけるクロムの含有量は、粗大な炭化物、粗大な窒化物、粗大な炭窒化物などの析出物の生成を抑制し、転動疲労寿命の低下を防ぐ観点から、3.1質量%以下、好ましくは3.0質量%以下である。   Chromium is an element used for improving the hardenability of the carbonitriding steel. In this embodiment, chromium is an element that increases the amount of retained austenite in the structure and hardly suppresses stress-induced martensitic transformation of retained austenite. The chromium content in the steel for carbonitriding is 2.5 from the viewpoint of ensuring a sufficient retained austenite amount for toughening the structure by stress-induced martensite transformation and facilitating stress-induced martensite transformation of retained austenite. It is at least mass%, preferably at least 2.6 mass%. Further, the content of chromium in the carbonitriding steel is 3 from the viewpoint of suppressing the formation of precipitates such as coarse carbides, coarse nitrides, coarse carbonitrides, and preventing a decrease in rolling fatigue life. .1% by mass or less, preferably 3.0% by mass or less.

モリブデンは、浸炭窒化用鋼材の焼入れ性の向上に用いられる元素である。モリブデンは、浸炭窒化用鋼材におけるモリブデンの含有量が過剰量である場合、析出物の粗大化を招くことがある。また、モリブデンは、浸炭窒化用鋼材におけるモリブデンの含有量が過剰量である場合、組織における残留オーステナイト量を増加させるが、残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を起こりにくくすることがある。前記浸炭窒化用鋼材におけるモリブデンの含有量は、浸炭窒化用鋼材の焼入れ性を向上させる観点から、0.01質量%以上、好ましくは0.02質量%以上である。また、前記浸炭窒化用鋼材におけるモリブデンの含有量は、残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を起こりやすくする観点から、0.1質量%以下、好ましくは0.08質量%以下である。   Molybdenum is an element used for improving the hardenability of the carbonitriding steel. If the molybdenum content in the carbonitriding steel material is excessive, molybdenum may cause coarsening of precipitates. Further, when the molybdenum content in the carbonitriding steel material is excessive, molybdenum increases the amount of retained austenite in the structure, but sometimes makes stress-induced martensitic transformation of the retained austenite difficult to occur. The molybdenum content in the carbonitriding steel is 0.01% by mass or more, preferably 0.02% by mass or more, from the viewpoint of improving the hardenability of the carbonitriding steel. In addition, the molybdenum content in the carbonitriding steel is 0.1% by mass or less, preferably 0.08% by mass or less, from the viewpoint of facilitating stress-induced martensitic transformation of retained austenite.

前記不可避不純物は、浸炭窒化用鋼材を製造する際に、原料等から不可避的に混入する物質である。また、前記不可避不純物は、本発明の目的を阻害しない範囲で許容される物質である。前記不可避不純物としては、リン、硫黄、アルミニウム、窒素、酸素、ボロン、ニオブ、チタン等が挙げられるが、特に限定されない。   The inevitable impurities are substances that are inevitably mixed from raw materials and the like when manufacturing a carbonitriding steel. The inevitable impurities are substances allowed within a range that does not impair the object of the present invention. Examples of the inevitable impurities include phosphorus, sulfur, aluminum, nitrogen, oxygen, boron, niobium, and titanium, but are not particularly limited.

式(I)において、式(Ia):
8.1Mn+13.7Cr (Ia)
〔Mn及びCrは式(I)におけるMn及びCrと同じ。〕
の値は、応力誘起マルテンサイトによる組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量を確保する観点から、47.2以上、好ましくは49以上である。また、式(I)において、式(Ia)の値は、残留オーステナイトの過剰な生成を抑制し、転がり軸受に要求される硬さを確保する観点から、61.8以下、好ましくは61.1以下である。
In formula (I), formula (Ia):
8.1 Mn + 13.7Cr (Ia)
[Mn and Cr are the same as Mn and Cr in the formula (I). ]
The value of is 47.2 or more, preferably 49 or more, from the viewpoint of securing a retained austenite amount sufficient for strengthening the structure by stress-induced martensite. In the formula (I), the value of the formula (Ia) is 61.8 or less, preferably 61.1 from the viewpoint of suppressing the excessive generation of retained austenite and securing the hardness required for the rolling bearing. It is as follows.

式(II)において、式(IIa):
9.2Si+29(Ni+Cu)+18.5Mo (IIa)
〔Si、Ni、Cu及びMoは式(II)におけるSi、Ni、Cu及びMoと同じ〕
の値は、転がり軸受に要求される強度を確保する観点から、0.65以上、好ましくは1以上である。また、式(II)において、式(IIa)の値は、残留オーステナイトの応力誘起マルテンサイト変態を容易に生じさせる観点から、5.5以下、好ましくは4.5以下である。
In formula (II), formula (IIa):
9.2Si + 29 (Ni + Cu) + 18.5Mo (IIa)
[Si, Ni, Cu and Mo are the same as Si, Ni, Cu and Mo in formula (II)]
The value of is 0.65 or more, preferably 1 or more from the viewpoint of securing the strength required for the rolling bearing. In the formula (II), the value of the formula (IIa) is 5.5 or less, preferably 4.5 or less, from the viewpoint of easily causing stress-induced martensitic transformation of retained austenite.

[転がり摺動部材の製造方法]
外内輪10,20及び玉30は、例えば、前記浸炭窒化用鋼材から形成された素形材を形成する前加工工程と、得られた素形材に対し、浸炭窒化焼入れ処理を施し、中間素材を得る表面硬化処理工程と、得られた中間素材に仕上げ加工を施す仕上げ加工工程とを含む方法等によって得られる。以下、本実施形態に係る転がり摺動部材の製造方法の例として、外輪10の製造方法を説明する。図2は本発明の一実施形態に係る転がり摺動部材である外輪の製造方法の各工程を示す工程図、図3は表面硬化処理工程における熱処理条件の一例を示す線図である。
[Production method of rolling sliding member]
The outer inner rings 10 and 20 and the balls 30 are, for example, a pre-process for forming a shaped material formed from the carbonitriding steel material, and a carbonitriding and quenching treatment is performed on the obtained shaped material to obtain an intermediate material. It is obtained by a method including a surface hardening treatment step for obtaining a finish and a finishing step for finishing the obtained intermediate material. Hereinafter, a method for manufacturing the outer ring 10 will be described as an example of a method for manufacturing the rolling sliding member according to the present embodiment. FIG. 2 is a process diagram showing each process of a method for manufacturing an outer ring which is a rolling sliding member according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing an example of heat treatment conditions in the surface hardening process.

まず、前記浸炭窒化用鋼材から形成された外輪10用の素形材14を得る〔「前加工工程」、図2(a)参照〕。素形材14は、軌道部11a、端面11b、肩面11c及び外周面11dに対応する部分を有する。   First, a shaped material 14 for the outer ring 10 formed from the carbonitriding steel material is obtained (see “Pre-processing step”, FIG. 2A). The raw material 14 has portions corresponding to the track portion 11a, the end surface 11b, the shoulder surface 11c, and the outer peripheral surface 11d.

つぎに、得られた素形材14に対し、表面硬化処理を施し、中間素材15を得る〔「表面硬化処理工程」、図2(b)〕。表面硬化処理工程は、図3に示されるように、浸炭窒化焼入れ処理工程と焼戻し工程とを含む。表面硬化処理工程では、まず、素形材14を、浸炭窒化炉内で、カーボンポテンシャル1.1〜1.5、浸炭変成ガス流量に対するアンモニア流量の割合1〜5%の浸炭窒化雰囲気下に、850〜980℃の浸炭窒化温度で3時間以上加熱保持して浸炭窒化処理を行なった後、830〜870℃の焼入れ温度で1時間以下の焼入れ時間加熱保持し、つぎに、80℃に油冷する(浸炭窒化焼入れ処理工程)。その後、得られた素形材14を160〜200℃の焼戻し温度で0.5〜4時間保持して焼戻しを行なう(焼戻し工程)。これにより、基体部10a1と表面浸炭窒化層10a2とを含む中間素材15が得られる。なお、浸炭窒化雰囲気は、浸炭変成ガスとアンモニアガスとを浸炭窒化炉に供給することによって得られる。   Next, the obtained raw material 14 is subjected to surface hardening treatment to obtain an intermediate material 15 ["surface hardening treatment step", FIG. 2 (b)]. As shown in FIG. 3, the surface hardening process includes a carbonitriding and quenching process and a tempering process. In the surface hardening treatment step, first, the raw material 14 is placed in a carbonitriding atmosphere in a carbonitriding furnace with a carbon potential of 1.1 to 1.5 and a ratio of the ammonia flow rate to the carburized metamorphic gas flow rate of 1 to 5% After carbonitriding by heating and holding at a carbonitriding temperature of 850 to 980 ° C. for 3 hours or more, heating and holding at a quenching temperature of 830 to 870 ° C. for 1 hour or less, and then oil cooling to 80 ° C. (Carbonitriding quenching process). Thereafter, the obtained shaped material 14 is tempered by holding at a tempering temperature of 160 to 200 ° C. for 0.5 to 4 hours (tempering step). Thereby, the intermediate material 15 including the base portion 10a1 and the surface carbonitriding layer 10a2 is obtained. The carbonitriding atmosphere is obtained by supplying a carburized gas and ammonia gas to a carbonitriding furnace.

浸炭窒化雰囲気のカーボンポテンシャルは、転がり摺動部材に適した硬さを確保するとともに応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量を確保する観点から、1.1以上、好ましくは1.2以上である。また、浸炭窒化雰囲気のカーボンポテンシャルは、はく離の起点となる粗大な析出物の形成を抑制する観点から、1.5以下、好ましくは1.3以下である。   The carbon potential of the carbonitriding atmosphere is 1.1 or more, preferably from the viewpoint of ensuring the hardness suitable for the rolling sliding member and ensuring the amount of retained austenite sufficient for the toughening of the structure by the stress-induced martensitic transformation. 1.2 or more. Further, the carbon potential of the carbonitriding atmosphere is 1.5 or less, preferably 1.3 or less, from the viewpoint of suppressing the formation of coarse precipitates that are the starting point of separation.

浸炭窒化雰囲気における浸炭変成ガス流量に対するアンモニア流量は、応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量を確保する観点から、1%以上、好ましくは2%以上である。また、浸炭窒化雰囲気における浸炭変成ガス流量に対するアンモニア流量は、剥離の起点となる粗大な析出物の形成を抑制する観点から、5%以下、好ましくは4%以下である。   The ammonia flow rate relative to the carburized metamorphic gas flow rate in the carbonitriding atmosphere is 1% or more, preferably 2% or more, from the viewpoint of securing the amount of retained austenite sufficient for strengthening the structure by stress-induced martensitic transformation. In addition, the ammonia flow rate relative to the carburized metamorphic gas flow rate in the carbonitriding atmosphere is 5% or less, preferably 4% or less, from the viewpoint of suppressing the formation of coarse precipitates that are the starting point of peeling.

浸炭窒化温度は、転がり摺動部材に適した靱性を確保するとともに、所定の熱処理性状を得るために必要な処理時間を短縮する観点から、850℃以上、好ましくは860℃以上である。また、浸炭窒化温度は、転がり摺動部材に適した硬さを確保するとともに析出物粒子の結晶粒の粗大化を抑制する観点から、980℃以下、好ましくは970℃以下である。   The carbonitriding temperature is 850 ° C. or higher, preferably 860 ° C. or higher, from the viewpoints of ensuring toughness suitable for a rolling sliding member and shortening the processing time necessary for obtaining predetermined heat treatment properties. The carbonitriding temperature is 980 ° C. or lower, preferably 970 ° C. or lower, from the viewpoint of ensuring hardness suitable for the rolling sliding member and suppressing coarsening of the crystal grains of the precipitate particles.

浸炭窒化時間は、転がり摺動部材に適した硬さを確保する観点から、通常、好ましくは3時間以上である。なお、炭素および窒素は、浸炭窒化時間が長いほど、浸炭窒化用鋼材中に広く分散する傾向にある。これにより、より深い位置まで、転がり摺動部材に適した硬さを確保することができる。したがって、浸炭窒化時間は、必要に応じて長くしてもよい。   The carbonitriding time is usually preferably 3 hours or more from the viewpoint of ensuring hardness suitable for the rolling sliding member. Carbon and nitrogen tend to be widely dispersed in the carbonitriding steel as the carbonitriding time is longer. Thereby, the hardness suitable for a rolling sliding member can be ensured to a deeper position. Therefore, the carbonitriding time may be increased as necessary.

焼入れ温度は、応力誘起マルテンサイト変態による組織の強靭化に十分な残留オーステナイト量を確保する観点から、830℃以上、より好ましくは840℃以上である。また、焼入れ温度は、鋼材のマトリックス中への炭素の固溶量を調整し、残留オーステナイトの過剰な生成を抑制することで転動疲労寿命を向上させる観点から、870℃以下、より好ましくは860℃以下である。   The quenching temperature is 830 ° C. or higher, more preferably 840 ° C. or higher, from the viewpoint of securing a retained austenite amount sufficient for toughening the structure by stress-induced martensitic transformation. The quenching temperature is 870 ° C. or less, more preferably 860 from the viewpoint of improving the rolling fatigue life by adjusting the solid solution amount of carbon in the matrix of the steel material and suppressing excessive generation of retained austenite. It is below ℃.

焼入れ温度での保持時間は、素形材全体の温度が所定の焼入れ温度になるために必要な時間以上であればよい。粗大な析出物の形成を抑制するとともに、転がり摺動部材に適した靱性を確保する観点から、好ましくは1時間以下である。   The holding time at the quenching temperature may be longer than the time necessary for the temperature of the entire shaped material to reach the predetermined quenching temperature. From the viewpoint of suppressing the formation of coarse precipitates and ensuring toughness suitable for a rolling sliding member, the time is preferably 1 hour or less.

焼戻し温度は、転がり摺動部材に適した靱性を確保する観点から、160℃以上、好ましくは170℃以上である。また、焼戻し温度は、転がり摺動部材に適した硬さを確保する観点から、200℃以下、好ましくは190℃以下である。   The tempering temperature is 160 ° C. or higher, preferably 170 ° C. or higher, from the viewpoint of ensuring toughness suitable for a rolling sliding member. Further, the tempering temperature is 200 ° C. or less, preferably 190 ° C. or less, from the viewpoint of ensuring hardness suitable for the rolling sliding member.

焼戻し時間は、転がり摺動部材に適した靱性を確保する観点から、0.5時間以上、好ましくは1時間以上である。また、焼戻し時間は、転がり摺動部材に適した硬さを確保するとともに、熱処理コストを低減させる観点から、4時間以下、好ましくは3時間以下である。なお、本明細書において、「焼戻し時間」とは、素形材が所定の温度に達した時点から空冷を開始するまでの時間をいう。   The tempering time is 0.5 hours or more, preferably 1 hour or more, from the viewpoint of securing toughness suitable for a rolling sliding member. The tempering time is 4 hours or less, preferably 3 hours or less from the viewpoint of ensuring hardness suitable for the rolling sliding member and reducing the heat treatment cost. In the present specification, the “tempering time” refers to the time from when the raw material reaches a predetermined temperature until the start of air cooling.

つぎに、中間素材15に、軌道部11a、端面11b及び外周面11dそれぞれを形成する部分に対して、研磨仕上げ加工、必要に応じ、超仕上げ加工を施すことにより、転がり摺動部材(外輪10)を得る〔「仕上げ加工」、図2(c)参照〕。   Next, a rolling sliding member (outer ring 10 is obtained by subjecting the intermediate material 15 to a polishing finishing process and, if necessary, a super-finishing process to the portions forming the raceway part 11a, the end face 11b, and the outer peripheral face 11d. (See “Finishing”, FIG. 2 (c)).

以下、実施例などにより、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例及び比較例で得られた外内輪及び玉は、すべて同じ熱処理条件下での熱処理によって得られている。したがって、熱処理後の研磨仕上げ時の取り代が同じである外輪と内輪とは、熱処理性状が互いに同じになる。そこで、試験例の結果は、代表的な結果として内輪の結果を示す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited only to this Example. The outer and inner rings and balls obtained in the following examples and comparative examples are all obtained by heat treatment under the same heat treatment conditions. Therefore, the outer ring and the inner ring having the same machining allowance at the time of polishing finishing after heat treatment have the same heat treatment properties. Therefore, the result of the test example shows the result of the inner ring as a representative result.

実施例1〜8及び比較例1〜11
表1に示される鋼材を所定形状に加工して、深溝玉軸受(軸受呼び番号6206)用外内輪及び玉それぞれの素形材を製造した。表1において、実施例1〜8の鋼材は、炭素0.1〜0.5質量%と、ケイ素0.05〜0.25質量%と、マンガン1.2〜2.3質量%と、ニッケル0.1質量%以下と、銅0.05質量%以下と、クロム2.5〜3.1質量%と、モリブデン0.01〜0.1質量%とを含有し、残部が鉄及び不可避的不純物であり、式(I)及び式(II)を満たす組成を有する浸炭窒化用鋼材の一例である。表中、「式(I)判定」の項目において、白丸は式(I)を満たすこと、クロスは式(I)を満たさないことを示す。表中、「式(II)判定」の項目において、白丸は式(II)を満たすこと、クロスは式(II)を満たさないことを示す。表中、「総合判定」の項目において、白丸は式(I)および(II)の双方を満たすこと、クロスは式(I)および(II)の少なくとも一方を満たさないことを示す。
Examples 1-8 and Comparative Examples 1-11
The steel material shown in Table 1 was processed into a predetermined shape, and the outer ring for a deep groove ball bearing (bearing nominal number 6206) and the respective shaped material of the ball were manufactured. In Table 1, the steel materials of Examples 1 to 8 are carbon 0.1 to 0.5 mass%, silicon 0.05 to 0.25 mass%, manganese 1.2 to 2.3 mass%, nickel 0.1 mass% or less, copper 0.05 mass% or less, chromium 2.5-3.1 mass%, molybdenum 0.01-0.1 mass%, the balance being iron and inevitable It is an example of a carbonitriding steel material that is an impurity and has a composition satisfying the formulas (I) and (II). In the table, in the item “determination of formula (I)”, a white circle indicates that formula (I) is satisfied, and a cross indicates that formula (I) is not satisfied. In the table, in the item “determination of formula (II)”, a white circle indicates that formula (II) is satisfied, and a cross indicates that formula (II) is not satisfied. In the table, in the item “overall determination”, a white circle indicates that both of the formulas (I) and (II) are satisfied, and a cross indicates that at least one of the formulas (I) and (II) is not satisfied.

得られた素形材に対して熱処理を施し、表面浸炭窒化層を形成した。熱処理条件は、以下のとおりである。
<熱処理条件>
カーボンポテンシャルCP:1.2
浸炭変成ガス流量に対するアンモニア流量の割合:3%
浸炭窒化温度A:900℃
浸炭窒化時間t:3h以上
焼入れ温度B:850℃
焼入れ温度での保持時間t:15分間
油冷:80℃
焼戻し温度C:170℃
焼戻し時間t:2時間
The obtained shaped material was subjected to heat treatment to form a surface carbonitriding layer. The heat treatment conditions are as follows.
<Heat treatment conditions>
Carbon potential CP: 1.2
Ratio of ammonia flow rate to carburized metamorphic gas flow rate: 3%
Carbonitriding temperature A: 900 ° C
Carbonitriding time t c : 3h or more Quenching temperature B: 850 ° C
Holding time t q at quenching temperature: 15 minutes Oil cooling: 80 ° C
Tempering temperature C: 170 ° C
Tempering time t t : 2 hours

得られた中間素材に対して研磨仕上げを施し、実施例1〜8及び比較例1〜11の深溝玉軸受用外内輪及び玉を得た。得られた深溝玉軸受用外内輪及び玉を組み立て、実施例1〜8及び比較例1〜11の深溝玉軸受を得た。   The obtained intermediate material was polished and finished, and outer groove and ball for deep groove ball bearings of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 11 were obtained. The obtained outer groove and ball for deep groove ball bearings were assembled to obtain deep groove ball bearings of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 11.

試験例1
実施例1〜8及び比較例1〜11で得られた深溝玉軸受に用いられた外内輪について、転がり摺動面から100μmの深さ(最大直交せん断応力発生深さz)の位置でのビッカース硬さHv、転がり摺動面から100μmの深さの位置における残留オーステナイト量、転がり摺動面から100μmの深さの位置での炭素含有量、転がり摺動面から100μmの深さの位置での窒素含有量、転がり摺動面から100μmの深さの位置における析出物面積率、転がり摺動面から100μmの深さの位置における析出物粒子の平均粒子径及び転動疲労寿命(L10寿命)を調べた。
Test example 1
About the outer inner ring used for the deep groove ball bearings obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 11, at a position of a depth of 100 μm (maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 ) from the rolling sliding surface. Vickers hardness Hv, amount of retained austenite at a depth of 100 μm from the rolling sliding surface, carbon content at a depth of 100 μm from the rolling sliding surface, and at a depth of 100 μm from the rolling sliding surface. Nitrogen content, precipitate area ratio at a depth of 100 μm from the rolling sliding surface, average particle diameter and rolling fatigue life of the precipitate particles at a depth of 100 μm from the rolling sliding surface (L 10 life) ).

ビッカース硬さHvは、実施例1〜8及び比較例1〜11で得られた外内輪を転がり摺動面から深さ方向に切断した後、転がり摺動面から100μmの深さの位置に圧子をあて、JIS Z 2244に記載の方法にしたがい、ビッカース硬さ試験機を用いて測定した。   The Vickers hardness Hv is obtained by cutting the outer and inner rings obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 11 in the depth direction from the rolling sliding surface and then indenting the indenter at a position of 100 μm from the rolling sliding surface. And measured using a Vickers hardness tester according to the method described in JIS Z 2244.

残留オーステナイト量は、実施例1〜8及び比較例1〜11で得られた外内輪の転がり摺動面から100μmの深さの位置において、X線回折法により、マルテンサイト相(α相)とオーステナイト相(γ相)との積分強度の比を算出することによって調べた。   The amount of retained austenite is determined from the martensite phase (α phase) by the X-ray diffraction method at a position 100 μm deep from the rolling sliding surface of the outer inner ring obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 11. It investigated by calculating ratio of the integrated intensity with an austenite phase (gamma phase).

転がり摺動面から100μmの深さの位置での炭素含有量および転がり摺動面から100μmの深さの位置での窒素含有量は、それぞれ、実施例1〜8及び比較例1〜11で得られた外内輪の転がり摺動面から深さ方向に切断した後、前記転がり摺動面から100μmの深さの位置を中心とし深さ方向に±10μmの範囲における各含有量を測定することにより求めた。   The carbon content at a depth of 100 μm from the rolling sliding surface and the nitrogen content at a depth of 100 μm from the rolling sliding surface were obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 11, respectively. After cutting in the depth direction from the rolling sliding surface of the outer outer ring thus obtained, by measuring each content in the range of ± 10 μm in the depth direction centering on the position of 100 μm depth from the rolling sliding surface Asked.

析出物面積率は、式(V):
[析出物面積率]
=([1μm×1μmの範囲の視野に存在する析出物粒子の面積]/[視野面積])×100 (V)
にしたがって算出した。[1μm×1μmの範囲の視野に存在する析出物粒子の面積]は、実施例1〜8及び比較例1〜11それぞれの外内輪の転がり摺動面から100μmの位置において、画像解析により、透過型電子顕微鏡によって取得した1μm×1μmの範囲の視野に存在する析出物粒子の面積である。[視野面積]は、1μm2である。
The precipitate area ratio is calculated by the formula (V):
[Precipitate area ratio]
= ([Area of precipitate particles existing in visual field in range of 1 μm × 1 μm] / [visual field area]) × 100 (V)
Calculated according to [Area of precipitate particles existing in the field of view in the range of 1 μm × 1 μm] is determined by image analysis at a position of 100 μm from the rolling sliding surface of each of the inner and outer rings of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 11. It is the area of the precipitate particles existing in the field of view in the range of 1 μm × 1 μm obtained by a scanning electron microscope. [Viewing area] is 1 μm 2 .

析出物粒子の平均粒子径は、実施例1〜8及び比較例1〜11で得られた外内輪の転がり摺動面から100μmの位置において、透過型電子顕微鏡によって取得した1μm×1μm範囲の視野に存在する析出物粒子のすべての粒径を測定し、得られた測定値から平均値を算出することによって求めた。   The average particle diameter of the precipitate particles is a field of view in the range of 1 μm × 1 μm obtained by a transmission electron microscope at a position of 100 μm from the rolling sliding surface of the outer inner ring obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 11. The total particle size of the precipitate particles present in the sample was measured, and the average value was calculated from the obtained measured values.

転動疲労寿命は、実施例1〜8及び比較例1〜11で得られた深溝玉軸受を用いて表2に示される条件で転動疲労寿命試験を行ない、その結果から求められる10%破損確率を示すL10寿命を調べることによって評価した。10%破損確率は、転動疲労試験の結果をワイブル確率紙上にプロットすることによって求めた。 The rolling fatigue life was determined by performing a rolling fatigue life test under the conditions shown in Table 2 using the deep groove ball bearings obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 11, and 10% breakage obtained from the results. was evaluated by examining the L 10 life indicates the probability. The 10% failure probability was determined by plotting the results of the rolling fatigue test on Weibull probability paper.

実施例1〜8及び比較例1〜11それぞれで得られた外内輪について、最大直交せん断応力発生深さzの位置でのビッカース硬さHv、最大直交せん断応力発生深さzの位置における残留オーステナイト量、最大直交せん断応力発生深さzの位置での炭素含有量、最大直交せん断応力発生深さzの位置での窒素含有量、最大直交せん断応力発生深さzの位置における析出物面積率、最大直交せん断応力発生深さzの位置における析出物粒子の平均粒子径及び転動疲労寿命(L10寿命)を調べた結果を表3に示す。 For the outer inner ring obtained in each Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 11, in Vickers hardness Hv, the position of the maximum orthogonal shear stress generating depth z 0 at the position of maximum orthogonal shear stress generating depth z 0 the amount of retained austenite, the carbon content at the position of maximum orthogonal shear stress generating depth z 0, the nitrogen content at the position of maximum orthogonal shear stress generating depth z 0, at the position of the maximum orthogonal shear stress generating depth z 0 Table 3 shows the results obtained by examining the precipitate area ratio, the average particle diameter of the precipitate particles at the position where the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 is 0 , and the rolling fatigue life (L 10 life).

浸炭窒化処理を施すことによって得られた転がり摺動部材においては、炭素含有量が0.7〜1.0質量%の範囲であり、窒素含有量が0.1〜0.4質量%の範囲である領域は、表面浸炭窒化層である。表3に示された結果から、最大直交せん断応力発生深さzの位置での炭素含有量は、0.77〜0.87質量%であることがわかる。また、表3に示された結果から、最大直交せん断応力発生深さzの位置での窒素含有量は、0.14〜0.24質量%であることがわかる。したがって、最大直交せん断応力発生深さz0の位置は、表面浸炭窒化層内に存在していることがわかる。 In the rolling sliding member obtained by performing the carbonitriding treatment, the carbon content is in the range of 0.7 to 1.0% by mass, and the nitrogen content is in the range of 0.1 to 0.4% by mass. The region is a surface carbonitriding layer. From the results shown in Table 3, it can be seen that the carbon content at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 is 0.77 to 0.87 mass%. The results shown in Table 3 indicate that the nitrogen content at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 is 0.14 to 0.24 mass%. Therefore, it can be seen that the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth z0 exists in the surface carbonitriding layer.

表3に示された結果から、実施例1〜8で得られた外内輪においては、前記ビッカース硬さHvが734.9〜794.0、前記残留オーステナイト量が26〜50体積%、前記析出物面積率が0.4〜0.9%、前記析出物粒子の平均粒子径が0.19〜0.39μmであることがわかる。また、実施例1〜8で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)は、1300時間を超えていることがわかる。 From the results shown in Table 3, in the outer inner rings obtained in Examples 1 to 8, the Vickers hardness Hv was 734.9 to 794.0, the amount of retained austenite was 26 to 50% by volume, and the precipitation It can be seen that the material area ratio is 0.4 to 0.9%, and the average particle size of the precipitate particles is 0.19 to 0.39 μm. Further, the rolling fatigue life (L 10 life) of the outer inner ring obtained in Examples 1-8, it can be seen that beyond 1300 hours.

比較例1の鋼材において、クロムの含有量(質量%)は、実施例1〜8の鋼材におけるクロムの含有量(質量%)の範囲外の量である。表3に示された結果から、比較例1で得られた外内輪においては、前記ビッカース硬さHvは、実施例1〜8で得られた外内輪の前記ビッカース硬さHvと同様の範囲であることがわかる。しかし、比較例1で得られた外内輪においては、前記残留オーステナイト量、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれが、実施例1〜8で得られた外内輪における前記残留オーステナイト量、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径それぞれの最大値よりも大きいことがわかる。さらに、比較例1で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)は、1000時間未満であることから、実施例1〜8で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)と比べて著しく短いことがわかる。 In the steel material of Comparative Example 1, the chromium content (% by mass) is an amount outside the range of the chromium content (% by mass) in the steel materials of Examples 1 to 8. From the results shown in Table 3, in the outer inner ring obtained in Comparative Example 1, the Vickers hardness Hv is in the same range as the Vickers hardness Hv of the outer inner ring obtained in Examples 1-8. I know that there is. However, in the outer inner ring obtained in Comparative Example 1, the amount of retained austenite, the precipitate area ratio, and the average particle diameter of the precipitate particles are the same as those in the outer inner ring obtained in Examples 1-8. It can be seen that the amount of retained austenite, the precipitate area ratio, and the average particle diameter of the precipitate particles are larger than the maximum values. Furthermore, the rolling fatigue life (L 10 life) of the outer inner ring obtained in Comparative Example 1, since it is less than 1000 hours, an outer inner ring obtained in Examples 1 to 8 rolling fatigue life (L 10 It can be seen that it is significantly shorter than (life).

比較例2の鋼材におけるケイ素、マンガン、クロム及びモリブデンそれぞれの含有量(質量%)は、実施例1〜8の鋼材におけるケイ素、マンガン、クロム及びモリブデンそれぞれの含有量(質量%)の範囲外の量である。また、比較例2の鋼材において、式(Ia)の値は、式(I)の最小値よりも小さい。式(IIa)の値は、式(II)の最小値よりも小さい。したがって、比較例2の鋼材の組成は、式(I)及び式(II)を満たしていない。表3に示された結果から、比較例2で得られた外内輪においては、前記ビッカース硬さHv、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれは、実施例1〜8で得られた外内輪の前記ビッカース硬さHv、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれと同様の範囲であることがわかる。しかし、比較例2で得られた外内輪の残留オーステナイト量は、実施例1〜8で得られた外内輪の残留オーステナイト量の最小値よりも小さいことがわかる。また、比較例2で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)は、1000時間未満であることから、実施例1〜8で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)と比べて著しく短いことがわかる。 The contents (mass%) of silicon, manganese, chromium and molybdenum in the steel material of Comparative Example 2 are outside the ranges of the contents (mass%) of silicon, manganese, chromium and molybdenum in the steel materials of Examples 1 to 8, respectively. Amount. Moreover, in the steel material of the comparative example 2, the value of Formula (Ia) is smaller than the minimum value of Formula (I). The value of formula (IIa) is smaller than the minimum value of formula (II). Therefore, the composition of the steel material of Comparative Example 2 does not satisfy the formula (I) and the formula (II). From the results shown in Table 3, in the outer inner ring obtained in Comparative Example 2, each of the Vickers hardness Hv, the precipitate area ratio, and the average particle diameter of the precipitate particles is as in Examples 1 to 8. It can be seen that the Vickers hardness Hv, the precipitate area ratio, and the average particle diameter of the precipitate particles of the outer inner ring obtained in (1) are in the same ranges. However, it can be seen that the amount of retained austenite of the outer inner ring obtained in Comparative Example 2 is smaller than the minimum value of the amount of retained austenite of the outer inner ring obtained in Examples 1-8. Further, the rolling fatigue life (L 10 life) of the outer inner ring obtained in Comparative Example 2, since less than 1000 hours, an outer inner ring obtained in Examples 1 to 8 rolling fatigue life (L 10 It can be seen that it is significantly shorter than (life).

比較例3の鋼材におけるケイ素、ニッケル、銅、クロム及びモリブデンそれぞれの含有量(質量%)は、実施例1〜8の鋼材におけるケイ素、ニッケル、銅、クロム及びモリブデンそれぞれの含有量(質量%)の範囲外の量である。また、比較例3の鋼材において、式(Ia)の値は、式(I)の最大値よりも大きい。式(IIa)の値は、式(II)の最大値よりも大きい。したがって、比較例3の鋼材の組成は、式(I)及び式(II)を満たしていない。表3に示された結果から、比較例3で得られた外内輪においては、前記ビッカース硬さHvは、実施例1〜8で得られた外内輪の前記ビッカース硬さHvと同様の範囲であることがわかる。しかし、比較例3で得られた外内輪の残留オーステナイト量、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれは、実施例1〜8で得られた外内輪の残留オーステナイト量、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれの最大値よりも大きいことがわかる。また、比較例3で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)は、1000時間未満であることから、実施例1〜8で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)と比べて著しく短いことがわかる。 The contents (mass%) of silicon, nickel, copper, chromium and molybdenum in the steel material of Comparative Example 3 are the contents (mass%) of silicon, nickel, copper, chromium and molybdenum in the steel materials of Examples 1 to 8, respectively. The amount is out of the range. Moreover, in the steel material of the comparative example 3, the value of Formula (Ia) is larger than the maximum value of Formula (I). The value of formula (IIa) is greater than the maximum value of formula (II). Therefore, the composition of the steel material of Comparative Example 3 does not satisfy the formula (I) and the formula (II). From the results shown in Table 3, in the outer inner ring obtained in Comparative Example 3, the Vickers hardness Hv is in the same range as the Vickers hardness Hv of the outer inner ring obtained in Examples 1-8. I know that there is. However, the amount of retained austenite of the outer inner ring obtained in Comparative Example 3, the area ratio of the precipitates, and the average particle diameter of the precipitate particles are the amount of retained austenite of the outer inner rings obtained in Examples 1 to 8, It turns out that it is larger than each maximum value of the said deposit area ratio and the average particle diameter of the said deposit particle. Further, the rolling fatigue life (L 10 life) of the outer inner ring obtained in Comparative Example 3, since less than 1000 hours, an outer inner ring obtained in Examples 1 to 8 rolling fatigue life (L 10 It can be seen that it is significantly shorter than (life).

比較例4の鋼材において、式(Ia)の値は、式(I)の最小値よりも小さい。したがって、比較例4の鋼材の組成は、式(I)を満たしていないが、式(II)を満たしている。表3に示された結果から、比較例4で得られた外内輪においては、前記ビッカース硬さHv、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれは、実施例1〜8で得られた外内輪の前記ビッカース硬さHv、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれと同様の範囲であることがわかる。しかし、比較例4で得られた外内輪の残留オーステナイト量は、実施例1〜8で得られた外内輪の残留オーステナイト量の最小値よりも小さいことがわかる。また、比較例4で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)は、1000時間未満であることから、実施例1〜8で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)と比べて著しく短いことがわかる。 In the steel material of Comparative Example 4, the value of formula (Ia) is smaller than the minimum value of formula (I). Therefore, the composition of the steel material of Comparative Example 4 does not satisfy the formula (I) but satisfies the formula (II). From the results shown in Table 3, in the outer inner ring obtained in Comparative Example 4, each of the Vickers hardness Hv, the precipitate area ratio, and the average particle diameter of the precipitate particles was determined in Examples 1 to 8. It can be seen that the Vickers hardness Hv, the precipitate area ratio, and the average particle diameter of the precipitate particles of the outer inner ring obtained in (1) are in the same ranges. However, it can be seen that the amount of retained austenite of the outer inner ring obtained in Comparative Example 4 is smaller than the minimum value of the amount of retained austenite of the outer inner ring obtained in Examples 1-8. Further, the rolling fatigue life (L 10 life) of the outer inner ring obtained in Comparative Example 4, since less than 1000 hours, an outer inner ring obtained in Examples 1 to 8 rolling fatigue life (L 10 It can be seen that it is significantly shorter than (life).

比較例5の鋼材において、式(Ia)の値は、式(I)の最小値よりも小さい。式(IIa)の値は、式(II)の最大値よりも大きい。したがって、比較例5の鋼材の組成は、式(I)及び式(II)を満たしていない。表3に示された結果から、比較例5で得られた外内輪においては、前記ビッカース硬さHv、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれは、実施例1〜8で得られた外内輪の前記ビッカース硬さHv、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれと同様の範囲であることがわかる。しかし、比較例5で得られた外内輪の残留オーステナイト量は、実施例1〜8で得られた外内輪の残留オーステナイト量の最小値よりも小さいことがわかる。また、比較例5で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)は、1000時間未満であることから、実施例1〜8で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)と比べて著しく短いことがわかる。 In the steel material of Comparative Example 5, the value of formula (Ia) is smaller than the minimum value of formula (I). The value of formula (IIa) is greater than the maximum value of formula (II). Therefore, the composition of the steel material of Comparative Example 5 does not satisfy the formula (I) and the formula (II). From the results shown in Table 3, in the outer and inner rings obtained in Comparative Example 5, the Vickers hardness Hv, the precipitate area ratio, and the average particle diameter of the precipitate particles were determined in Examples 1 to 8, respectively. It can be seen that the Vickers hardness Hv, the precipitate area ratio, and the average particle diameter of the precipitate particles of the outer inner ring obtained in (1) are in the same ranges. However, it can be seen that the amount of retained austenite of the outer inner ring obtained in Comparative Example 5 is smaller than the minimum value of the amount of retained austenite of the outer inner ring obtained in Examples 1-8. Further, the rolling fatigue life (L 10 life) of the outer inner ring obtained in Comparative Example 5, since less than 1000 hours, an outer inner ring obtained in Examples 1 to 8 rolling fatigue life (L 10 It can be seen that it is significantly shorter than (life).

比較例6の鋼材におけるクロムの含有量(質量%)は、実施例1〜8の鋼材におけるクロムの含有量(質量%)の範囲外の量である。比較例6の鋼材において、式(IIa)の値は、式(II)の最大値よりも大きい。したがって、比較例3の鋼材は、式(I)を満たしているが、式(II)を満たしていない。表3に示された結果から、比較例6で得られた外内輪においては、前記ビッカース硬さHv、前記残留オーステナイト量及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれは、実施例1〜8で得られた外内輪の前記ビッカース硬さHv、前記残留オーステナイト量及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれと同様の範囲であることがわかる。しかし、比較例6で得られた外内輪の前記析出物面積率は、実施例1〜8で得られた外内輪の前記析出物面積率の最大値よりも大きいことがわかる。また、比較例6で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)は、1000時間未満であることから、実施例1〜8で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)と比べて著しく短いことがわかる。 The chromium content (mass%) in the steel material of Comparative Example 6 is an amount outside the range of the chromium content (mass%) in the steel materials of Examples 1 to 8. In the steel material of Comparative Example 6, the value of the formula (IIa) is larger than the maximum value of the formula (II). Therefore, the steel material of Comparative Example 3 satisfies the formula (I) but does not satisfy the formula (II). From the results shown in Table 3, in the outer and inner rings obtained in Comparative Example 6, the Vickers hardness Hv, the amount of retained austenite, and the average particle size of the precipitate particles are as in Examples 1 to 8, respectively. It can be seen that the Vickers hardness Hv, the amount of retained austenite, and the average particle diameter of the precipitate particles are in the same ranges as the obtained outer inner ring. However, it can be seen that the precipitate area ratio of the outer inner ring obtained in Comparative Example 6 is larger than the maximum value of the precipitate area ratio of the outer inner ring obtained in Examples 1-8. Further, the rolling fatigue life (L 10 life) of the outer inner ring obtained in Comparative Example 6, since less than 1000 hours, an outer inner ring obtained in Examples 1 to 8 rolling fatigue life (L 10 It can be seen that it is significantly shorter than (life).

比較例7〜10の鋼材において、式(IIa)の値は、式(II)の最大値よりも大きい。したがって、比較例7〜10の鋼材の組成は、式(I)を満たしているが、式(II)を満たしていない。表3に示された結果から、比較例7〜10で得られた外内輪それぞれの転動疲労寿命(L10寿命)は、1000時間未満であることから、実施例1〜8で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)と比べて著しく短いことがわかる。 In the steel materials of Comparative Examples 7 to 10, the value of the formula (IIa) is larger than the maximum value of the formula (II). Therefore, the composition of the steel materials of Comparative Examples 7 to 10 satisfies the formula (I) but does not satisfy the formula (II). From the results shown in Table 3, the rolling fatigue life (L 10 life) of each of the outer and inner rings obtained in Comparative Examples 7 to 10 was less than 1000 hours, and thus obtained in Examples 1 to 8. It can be seen that it is significantly shorter than the rolling fatigue life (L 10 life) of the outer and inner rings.

比較例11の鋼材におけるマンガンおよびクロムの含有量(質量%)は、実施例1〜8の鋼材におけるマンガンおよびクロムの含有量(質量%)の範囲外の量である。比較例11の鋼材において、式(Ia)の値は、式(I)の最大値よりも大きい。したがって、比較例11の鋼材の組成は、式(I)を満たしていないが、式(II)を満たしている。表3に示された結果から、比較例11で得られた外内輪においては、前記ビッカース硬さHv、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれは、実施例1〜8で得られた外内輪の前記ビッカース硬さHv、前記析出物面積率及び前記析出物粒子の平均粒子径のそれぞれと同様の範囲であることがわかる。しかし、比較例11で得られた外内輪の残留オーステナイト量は、実施例1〜8で得られた外内輪の残留オーステナイト量の最大値よりも大きいことがわかる。また、比較例11で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)は、1000時間未満であることから、実施例1〜8で得られた外内輪の転動疲労寿命(L10寿命)と比べて著しく短いことがわかる。 The content (mass%) of manganese and chromium in the steel material of Comparative Example 11 is an amount outside the range of the content (mass%) of manganese and chromium in the steel materials of Examples 1 to 8. In the steel material of Comparative Example 11, the value of the formula (Ia) is larger than the maximum value of the formula (I). Therefore, the composition of the steel material of Comparative Example 11 does not satisfy the formula (I) but satisfies the formula (II). From the results shown in Table 3, in the outer and inner rings obtained in Comparative Example 11, the Vickers hardness Hv, the precipitate area ratio, and the average particle diameter of the precipitate particles were determined in Examples 1 to 8, respectively. It can be seen that the Vickers hardness Hv, the precipitate area ratio, and the average particle diameter of the precipitate particles of the outer inner ring obtained in (1) are in the same ranges. However, it can be seen that the amount of retained austenite of the outer inner ring obtained in Comparative Example 11 is larger than the maximum value of the amount of retained austenite of the outer inner ring obtained in Examples 1-8. Further, the rolling fatigue life (L 10 life) of the outer inner ring obtained in Comparative Example 11, since it is less than 1000 hours, an outer inner ring obtained in Examples 1 to 8 rolling fatigue life (L 10 It can be seen that it is significantly shorter than (life).

したがって、これらの結果から、炭素、ケイ素、マンガン、ニッケル、銅、クロム及びモリブデンの含有量(質量%)が所定量であり、式(I)及び式(II)を満たす前記組成を有する基体部と表面浸炭窒化層とを含む転がり摺動部材を備える転がり軸受によれば、長い転動疲労寿命を確保することができることが示唆される。   Therefore, based on these results, the content of carbon, silicon, manganese, nickel, copper, chromium, and molybdenum (mass%) is a predetermined amount, and the base portion having the composition satisfying the formulas (I) and (II) According to the rolling bearing provided with the rolling sliding member including the surface carbonitriding layer, it is suggested that a long rolling fatigue life can be ensured.

試験例2
実施例1、比較例4及び比較例8それぞれで得られた深溝玉軸受を用い、表2に示される条件で内輪を回転させた。所定の時間経過時に内輪の回転を停止し、試験例1と同様の操作を行なうことにより、内輪の転がり摺動面から100μmの深さの位置における残留オーステナイト量を経時的に調べた。
Test example 2
Using the deep groove ball bearings obtained in Example 1, Comparative Example 4 and Comparative Example 8, the inner ring was rotated under the conditions shown in Table 2. The rotation of the inner ring was stopped when a predetermined time had elapsed, and the same operation as in Test Example 1 was performed, whereby the amount of retained austenite at a position 100 μm deep from the rolling sliding surface of the inner ring was examined over time.

試験例2において、実施例1、比較例4及び比較例8それぞれで得られた内輪における最大直交せん断応力発生深さz位置の残留オーステナイト量の経時的変化を調べた結果を図4に示す。図中、黒丸は実施例1で得られた内輪における最大直交せん断応力発生深さz位置の残留オーステナイト量の経時的変化、白四角は比較例4で得られた内輪における最大直交せん断応力発生深さz位置の残留オーステナイト量の経時的変化、白三角は比較例8で得られた内輪における最大直交せん断応力発生深さz位置の残留オーステナイト量の経時的変化を示す。 FIG. 4 shows the results of examining the change over time in the amount of retained austenite at the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 position in the inner rings obtained in Example 1, Comparative Example 4 and Comparative Example 8 in Test Example 2. . In the figure, the black circles indicate the change over time in the amount of retained austenite at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 in the inner ring obtained in Example 1, and the white squares indicate the maximum orthogonal shear stress generation in the inner ring obtained in Comparative Example 4. The change over time of the amount of retained austenite at the depth z 0 position, and the white triangle indicate the change over time of the amount of retained austenite at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 in the inner ring obtained in Comparative Example 8.

図4に示された結果から、内輪の回転開始前において、実施例1で得られた内輪の最大直交せん断応力発生深さzの位置の残留オーステナイト量は、比較例4で得られた内輪の最大直交せん断応力発生深さzの位置の残留オーステナイト量よりも多いことがわかる。また、内輪の回転開始前においては、比較例8で得られた内輪の最大直交せん断応力発生深さzの位置の残留オーステナイト量と同程度であることがわかる。しかし、実施例1で得られた内輪においては、比較例8で得られた内輪に比べ、最大直交せん断応力発生深さzの位置の残留オーステナイト量がより短い時間で減少することがわかる。したがって、実施例1で得られた内輪は、最大直交せん断応力発生深さzの位置において、多くの残留オーステナイトを含んでおり、しかも応力誘起マルテンサイト変態を起こしやすいことがわかる。 From the results shown in FIG. 4, the amount of retained austenite at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 of the inner ring obtained in Example 1 before the rotation of the inner ring was it can be seen that more than the residual austenite amount of the position of the maximum orthogonal shear stress generating depth z 0 of the. Further, it can be seen that the amount of retained austenite at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 of the inner ring obtained in Comparative Example 8 is approximately the same as before the rotation of the inner ring is started. However, in the inner ring obtained in Example 1, it can be seen that the amount of retained austenite at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 decreases in a shorter time than the inner ring obtained in Comparative Example 8. Therefore, it can be seen that the inner ring obtained in Example 1 contains a large amount of retained austenite at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 , and easily causes stress-induced martensitic transformation.

試験例3
実施例1、比較例4及び比較例8それぞれで得られた深溝玉軸受を用い、表2に示される条件で内輪を回転させた。所定の時間経過時に内輪の回転を停止し、試験例1と同様の操作を行なうことにより、内輪の転がり摺動面から100μmの深さの位置におけるビッカース硬さHvを経時的に調べた。
Test example 3
Using the deep groove ball bearings obtained in Example 1, Comparative Example 4 and Comparative Example 8, the inner ring was rotated under the conditions shown in Table 2. The rotation of the inner ring was stopped when a predetermined time had elapsed, and the same operation as in Test Example 1 was performed to examine the Vickers hardness Hv at a position 100 μm deep from the rolling sliding surface of the inner ring over time.

試験例3において、実施例1、比較例4及び比較例8それぞれで得られた内輪における最大直交せん断応力発生深さz位置のビッカース硬さの経時的変化を調べた結果を図5に示す。図中、黒丸は実施例1で得られた内輪における最大直交せん断応力発生深さz位置のビッカース硬さの経時的変化、白四角は比較例4で得られた内輪における最大直交せん断応力発生深さz位置のビッカース硬さの経時的変化、白三角は比較例8で得られた転がり摺動部材における最大直交せん断応力発生深さz位置のビッカース硬さの経時的変化を示す。 In Test Example 3, the results of examining the change over time in the Vickers hardness at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 in the inner ring obtained in Example 1, Comparative Example 4 and Comparative Example 8 are shown in FIG. . In the figure, the black circle represents the change over time in the Vickers hardness at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 in the inner ring obtained in Example 1, and the white square represents the generation of the maximum orthogonal shear stress in the inner ring obtained in Comparative Example 4. The time-dependent change in the Vickers hardness at the depth z 0 position, and the white triangle indicate the time-dependent change in the Vickers hardness at the maximum orthogonal shear stress generation depth z 0 position in the rolling sliding member obtained in Comparative Example 8.

図5に示された結果から、実施例1で得られた内輪は、最大直交せん断応力発生深さの位置において、内輪の回転開始から短時間で、比較例4及び8それぞれで得られた内輪よりも大きいビッカース硬さを確保していることがわかる。   From the results shown in FIG. 5, the inner ring obtained in Example 1 is the inner ring obtained in Comparative Examples 4 and 8 in a short time from the start of rotation of the inner ring at the position where the maximum orthogonal shear stress is generated. It can be seen that a larger Vickers hardness is secured.

以上の結果から、炭素、ケイ素、マンガン、ニッケル、銅、クロム及びモリブデンの含有量(質量%)が所定量であり、式(I)及び式(II)を満たす前記組成を有する基体部と表面浸炭窒化層とを含む転がり摺動部材によれば、長い転動疲労寿命を確保することができることがわかる。   From the above results, the base portion and the surface having the above-described composition satisfying the formula (I) and the formula (II), wherein the contents (mass%) of carbon, silicon, manganese, nickel, copper, chromium and molybdenum are predetermined amounts. It can be seen that according to the rolling sliding member including the carbonitrided layer, a long rolling fatigue life can be secured.

1:玉軸受、10:外輪、10a1,20a1,30a1:基体部、10a2,20a2,30a2:表面浸炭窒化層、14:素形材、15:中間素材、20:内輪、30:玉   1: Ball bearing, 10: Outer ring, 10a1, 20a1, 30a1: Base part, 10a2, 20a2, 30a2: Surface carbonitrided layer, 14: Shaped material, 15: Intermediate material, 20: Inner ring, 30: Ball

Claims (7)

相手部材との間で相対的に接触する研磨仕上げされた転がり摺動面を有する転がり摺動部材であって、
炭素0.1〜0.5質量%と、ケイ素0.05〜0.25質量%と、マンガン1.2〜2.3質量%と、ニッケル0.1質量%以下と、銅0.05質量%以下と、クロム2.5〜3.1質量%と、モリブデン0.01〜0.1質量%とを含有し、残部が鉄及び不可避的不純物であり、式(I):
47.2≦8.1Mn+13.7Cr≦61.8 (I)
(式中、Mnはマンガンの含有量(質量%)、Crはクロムの含有量(質量%)を示す)
及び式(II):
0.65≦9.2Si+29(Ni+Cu)+18.5Mo≦5.5 (II)
(式中、Siはケイ素の含有量(質量%)、Niはニッケルの含有量(質量%)、Cuは銅の含有量(質量%)、Moはモリブデンの含有量(質量%)を示す)
を満たす組成を有する基体部と表面浸炭窒化層とを含むことを特徴とする転がり摺動部材。
A rolling sliding member having a polished rolling sliding surface that comes into relative contact with a mating member,
Carbon 0.1-0.5 mass%, Silicon 0.05-0.25 mass%, Manganese 1.2-2.3 mass%, Nickel 0.1 mass% or less, Copper 0.05 mass % Or less, chromium 2.5-3.1 mass%, molybdenum 0.01-0.1 mass%, the balance being iron and inevitable impurities, the formula (I):
47.2 ≦ 8.1Mn + 13.7Cr ≦ 61.8 (I)
(In the formula, Mn represents the manganese content (mass%), and Cr represents the chromium content (mass%)).
And formula (II):
0.65 ≦ 9.2Si + 29 (Ni + Cu) + 18.5Mo ≦ 5.5 (II)
(In the formula, Si represents the silicon content (mass%), Ni represents the nickel content (mass%), Cu represents the copper content (mass%), and Mo represents the molybdenum content (mass%).
A rolling sliding member comprising a base portion having a composition satisfying the requirements and a surface carbonitriding layer.
前記表面浸炭窒化層内に、前記転がり摺動面から最大直交せん断応力発生深さの位置が存在している請求項1に記載の転がり摺動部材。   The rolling sliding member according to claim 1, wherein a position having a maximum orthogonal shear stress generation depth from the rolling sliding surface exists in the surface carbonitriding layer. 前記転がり摺動面から最大直交せん断応力発生深さの位置におけるビッカース硬さHvが700〜800である請求項1又は2に記載の転がり摺動部材。   The rolling sliding member according to claim 1 or 2, wherein a Vickers hardness Hv at a position where the maximum orthogonal shear stress generation depth is 700 to 800 from the rolling sliding surface. 前記転がり摺動面から前記最大直交せん断応力発生深さの位置における残留オーステナイト量が25〜50体積%であり、
前記転がり摺動面から前記最大直交せん断応力発生深さの位置における析出物粒子の面積率が1%以下であり、
前記転がり摺動面から前記最大直交せん断応力発生深さの位置における析出物粒子の平均粒子径が0.4μm以下である請求項1〜3のいずれかに記載の転がり摺動部材。
The amount of retained austenite at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth from the rolling sliding surface is 25 to 50% by volume,
The area ratio of the precipitate particles at the position of the maximum orthogonal shear stress generation depth from the rolling sliding surface is 1% or less,
The rolling sliding member according to any one of claims 1 to 3, wherein an average particle diameter of the precipitate particles at a position of the maximum orthogonal shear stress generation depth from the rolling sliding surface is 0.4 µm or less.
相手部材との間で相対的に接触する研磨仕上げされた転がり摺動面を有する転がり摺動部材の製造方法であって、
(A)炭素0.1〜0.5質量%と、ケイ素0.05〜0.25質量%と、マンガン1.2〜2.3質量%と、ニッケル0.1質量%以下と、銅0.05質量%以下と、クロム2.5〜3.1質量%と、モリブデン0.01〜0.1質量%とを含有し、残部が鉄及び不可避的不純物であり、式(I):
47.2≦8.1Mn+13.7Cr≦61.8 (I)
(式中、Mnはマンガンの含有量(質量%)、Crはクロムの含有量(質量%)を示す)
及び式(II):
0.65≦9.2Si+29(Ni+Cu)+18.5Mo≦5.5 (II)
(式中、Siはケイ素の含有量(質量%)、Niはニッケルの含有量(質量%)、Cuは銅の含有量(質量%)、Moはモリブデンの含有量(質量%)を示す)
を満たす組成を有する鋼材から素形材を得る工程、
(B)前記素形材を、カーボンポテンシャル1.1〜1.5、浸炭変成ガス流量に対するアンモニア流量の割合1〜5%の浸炭窒化雰囲気下に850〜980℃に加熱保持することによって当該素形材に浸炭窒化処理を施し、中間素材を得る工程、
(C)前記工程(B)後の中間素材を830〜870℃に加熱保持することによって焼入れを行なう工程、並びに
(D)前記工程(C)後の中間素材を160〜200℃に加熱保持した後、冷却することによって焼戻しを行なう工程
を含む転がり摺動部材の製造方法。
A method of manufacturing a rolling sliding member having a rolling sliding surface that is relatively polished with respect to a counterpart member,
(A) Carbon 0.1-0.5 mass%, Silicon 0.05-0.25 mass%, Manganese 1.2-2.3 mass%, Nickel 0.1 mass% or less, Copper 0 .05 mass% or less, chromium 2.5-3.1 mass%, molybdenum 0.01-0.1 mass%, the balance being iron and inevitable impurities, the formula (I):
47.2 ≦ 8.1Mn + 13.7Cr ≦ 61.8 (I)
(In the formula, Mn represents the manganese content (mass%), and Cr represents the chromium content (mass%)).
And formula (II):
0.65 ≦ 9.2Si + 29 (Ni + Cu) + 18.5Mo ≦ 5.5 (II)
(In the formula, Si represents the silicon content (mass%), Ni represents the nickel content (mass%), Cu represents the copper content (mass%), and Mo represents the molybdenum content (mass%).
Obtaining a shaped material from a steel material having a composition satisfying
(B) The raw material is heated and maintained at 850 to 980 ° C. in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.1 to 1.5 and a ratio of the ammonia flow rate to the carburized metamorphic gas flow rate of 1 to 5%. A process of carbonitriding the shape material to obtain an intermediate material,
(C) The step of quenching by heating and holding the intermediate material after the step (B) at 830 to 870 ° C, and (D) The intermediate material after the step (C) was heated and held at 160 to 200 ° C. Then, the manufacturing method of a rolling sliding member including the process of tempering by cooling.
浸炭窒化処理が施される素材用の鋼材であって、炭素0.1〜0.5質量%と、ケイ素0.05〜0.25質量%と、マンガン1.2〜2.3質量%と、ニッケル0.1質量%以下と、銅0.05質量%以下と、クロム2.5〜3.1質量%と、モリブデン0.01〜0.1質量%とを含有し、残部が鉄及び不可避的不純物であり、式(I):
47.2≦8.1Mn+13.7Cr≦61.8 (I)
(式中、Mnはマンガンの含有量(質量%)、Crはクロムの含有量(質量%)を示す)
及び式(II):
0.65≦9.2Si+29(Ni+Cu)+18.5Mo≦5.5 (II)
(式中、Siはケイ素の含有量(質量%)、Niはニッケルの含有量(質量%)、Cuは銅の含有量(質量%)、Moはモリブデンの含有量(質量%)を示す)
を満たす組成を有する浸炭窒化用鋼材。
Steel material for carbonitriding, carbon 0.1-0.5 mass%, silicon 0.05-0.25 mass%, manganese 1.2-2.3 mass% And 0.1% by mass or less of nickel, 0.05% by mass or less of copper, 2.5 to 3.1% by mass of chromium, and 0.01 to 0.1% by mass of molybdenum, with the balance being iron and Inevitable impurities, formula (I):
47.2 ≦ 8.1Mn + 13.7Cr ≦ 61.8 (I)
(In the formula, Mn represents the manganese content (mass%), and Cr represents the chromium content (mass%)).
And formula (II):
0.65 ≦ 9.2Si + 29 (Ni + Cu) + 18.5Mo ≦ 5.5 (II)
(In the formula, Si represents the silicon content (mass%), Ni represents the nickel content (mass%), Cu represents the copper content (mass%), and Mo represents the molybdenum content (mass%).
Carbonitriding steel having a composition satisfying
内周に転がり摺動面を有する外輪と、外周に転がり摺動面を有する内輪と、前記外内輪の両転がり摺動面の間に配置されている複数個の転動体とを有する転がり軸受であって、
前記外輪、内輪及び転動体のうちの少なくとも1つが、請求項1〜4のいずれかに記載の転がり摺動部材からなることを特徴とする転がり軸受。
A rolling bearing having an outer ring having a rolling sliding surface on the inner periphery, an inner ring having a rolling sliding surface on the outer periphery, and a plurality of rolling elements disposed between both rolling sliding surfaces of the outer inner ring. There,
A rolling bearing, wherein at least one of the outer ring, the inner ring, and the rolling element comprises the rolling sliding member according to any one of claims 1 to 4.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010222697A (en) * 2008-08-29 2010-10-07 Sanyo Special Steel Co Ltd Steel for machine structural use having excellent toughness
JP2014074212A (en) * 2012-10-05 2014-04-24 Jtekt Corp Rolling and sliding member, manufacturing method thereof, and rolling bearing
JP2017053002A (en) * 2015-09-09 2017-03-16 山陽特殊製鋼株式会社 Steel for shaft bearing excellent in white structure change peeling resistance life
JP2018021654A (en) * 2016-07-20 2018-02-08 株式会社ジェイテクト Rolling slide member, its manufacturing method, carburization steel material and rolling bearing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010222697A (en) * 2008-08-29 2010-10-07 Sanyo Special Steel Co Ltd Steel for machine structural use having excellent toughness
JP2014074212A (en) * 2012-10-05 2014-04-24 Jtekt Corp Rolling and sliding member, manufacturing method thereof, and rolling bearing
JP2017053002A (en) * 2015-09-09 2017-03-16 山陽特殊製鋼株式会社 Steel for shaft bearing excellent in white structure change peeling resistance life
JP2018021654A (en) * 2016-07-20 2018-02-08 株式会社ジェイテクト Rolling slide member, its manufacturing method, carburization steel material and rolling bearing

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