JP2019178727A - 軸受部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】転動疲労寿命が改善された軸受部品を提供する。【解決手段】本発明の第１態様に係る軸受部品は、鋼で構成され、表面に焼き入れ硬化層を有する。焼き入れ硬化層は、複数のマルテンサイト結晶粒を含む。焼き入れ硬化層中におけるマルテンサイト結晶粒の総面積の比率は、７０パーセント以上である。マルテンサイト結晶粒は、第１群と、第２群とに区分される。第１群に属するマルテンサイト結晶粒の結晶粒径の最小値は、第２群に属するマルテンサイト結晶粒の最大値よりも大きい。第１群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積をマルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は０．５以上である。第１群に属する結晶粒径が最も小さいマルテンサイト結晶粒を除いた第１群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積をマルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は０．５未満である。第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径は０．９７μｍ以下である。【選択図】図２

Description

本発明は、軸受部品に関する。
軸受部品の転動疲労寿命は、特許文献１（特許第５５９２５４０号公報）に記載されているように、軸受部品の表面（内輪及び外輪の軌道面並びに転動体の転動面）に浸炭窒化を行うことにより改善される。また、転がり軸受の転動疲労寿命は、特許文献２（特許第３９０５４３０号公報）に記載されているように、軸受部品の表面において旧オーステナイト粒を微細化することにより改善される。
特許第５５９２５４０号公報 特許第３９０５４３０号公報
軸受部品に用いられる鋼に対しては、一般的に焼き入れが行われる。すなわち、軸受部品の表面には、マルテンサイト相を主要な構成組織とする焼き入れ硬化層が形成されている。しかしながら、マルテンサイト結晶粒の状態が軸受部品の転動疲労寿命にどのような影響を及ぼすのかについて、従来は知られていなかった。
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、転動疲労寿命が改善された軸受部品を提供するものである。
本発明の第１態様に係る軸受部品は、鋼で構成され、表面に焼き入れ硬化層を有する。焼き入れ硬化層は、複数のマルテンサイト結晶粒を含む。焼き入れ硬化層中におけるマルテンサイト結晶粒の総面積の比率は、７０パーセント以上である。マルテンサイト結晶粒は、第１群と、第２群とに区分される。第１群に属するマルテンサイト結晶粒の結晶粒径の最小値は、第２群に属するマルテンサイト結晶粒の最大値よりも大きい。第１群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積をマルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は、０．５以上である。第１群に属する結晶粒径が最も小さいマルテンサイト結晶粒を除いた第１群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積をマルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は、０．５未満である。第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径は、０．９７μｍ以下である。
本発明の第１態様に係る軸受部品において、第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比は、２．５７以下であってもよい。
本発明の第２態様に係る軸受部品は、鋼で構成され、表面に焼き入れ硬化層を有する。焼き入れ硬化層は、複数のマルテンサイト結晶粒を含む。焼き入れ硬化層中におけるマルテンサイト結晶粒の総面積の比率は、７０パーセント以上である。マルテンサイト結晶粒は、第３群と、第４群とに区分される。第３群に属するマルテンサイト結晶粒の結晶粒径の最小値は、第４群に属するマルテンサイト結晶粒の最大値よりも大きい。第３群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積をマルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は、０．７以上である。第３群に属する結晶粒径が最も小さいマルテンサイト結晶粒を除いた第３群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積をマルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は、０．７未満である。第３群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径は、０．７５μｍ以下である。
本発明の第２態様に係る軸受部品において、第３群に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比は２．４５以下であってもよい。
本発明の第１態様及び第２態様に係る軸受部品において、鋼は、ＪＩＳ規格に定める高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２であってもよい。
本発明の第１態様及び第２態様に係る軸受部品において、表面における焼き入れ硬化層の硬さは、７３０Ｈｖ以上であってもよい。
本発明の第１態様及び第２態様に係る軸受部品において、焼き入れ硬化層は、窒素を含有していてもよい。表面と表面からの距離が１０μｍとなる位置との間での焼き入れ硬化層の平均窒素濃度は、０．１５質量パーセント以上であってもよい。
本発明の第１態様及び第２態様に係る軸受部品によると、転動疲労寿命を改善することができる。
内輪１０の上面図である。 図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 図２のＩＩＩにおける拡大図である。 内輪１０の製造方法を示す工程図である。 サンプル１の断面におけるＥＢＳＤ画像である。 サンプル２の断面におけるＥＢＳＤ画像である。 サンプル３の断面におけるＥＢＳＤ画像である。 マルテンサイト結晶粒の平均粒径と転動疲労寿命との関係が示されるグラフである。 マルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比と転動疲労寿命との関係が示されるグラフである。 最大接触面圧と圧痕深さとの関係が示されるグラフである。 マルテンサイト結晶粒の平均粒径と静的負荷容量との関係が示されるグラフである。 マルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比と静的負荷容量との関係が示されるグラフである。
本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。
（実施形態に係る軸受部品の構成）
実施形態に係る軸受部品の構成を説明する。なお、以下においては、実施形態に係る軸受部品の例として、転がり軸受の内輪１０を例として説明するが、実施形態に係る軸受部品は、これに限られるものではない。具体的には、実施形態に係る軸受部品は、転がり軸受の外輪や転がり軸受の転動体であってもよい。
内輪１０は、鋼で構成されている。内輪１０を構成する鋼は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４８０５：２００８）に定められる高炭素クロム軸受鋼である。内輪１０を構成する鋼は、ＪＩＳ規格に定められるＳＵＪ２であることが好ましい。
図１は、内輪１０の上面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図１及び図２に示されるように、内輪１０は、リング形状を有している。内輪１０は、上面１０ａと、底面１０ｂと、内周面１０ｃと、外周面１０ｄと、中心軸１０ｅとを有している。
上面１０ａ及び底面１０ｂは、中心軸１０ｅに沿う方向における端面を構成している。底面１０ｂは、上面１０ａの反対面である。内周面１０ｃ及び外周面１０ｄは、上面１０ａ及び底面１０ｂに連なっている。内周面１０ｃと中心軸１０ｅとの距離は、外周面１０ｄと中心軸１０ｅとの距離よりも小さくなっている。外周面１０ｄには、軌道溝が設けられている。上面１０ａ、底面１０ｂ、内周面１０ｃ及び外周面１０ｄは、内輪１０の表面を構成している。外周面１０ｄは、内輪１０の軌道面を構成している。
図３は、図２のＩＩＩにおける拡大図である。図３に示されるように、内輪１０は、焼き入れ硬化層１１を有している。焼き入れ硬化層１１は、内輪１０の表面に設けられている。焼き入れ硬化層１１は、複数のマルテンサイト結晶粒を含んでいる。マルテンサイト結晶粒は、マルテンサイト相により構成される結晶粒である。
第１のマルテンサイト結晶粒の結晶方位と第１のマルテンサイト結晶粒に隣接する第２のマルテンサイト結晶粒の結晶方位とのずれが１５°以上である場合、第１のマルテンサイト結晶粒と第２のマルテンサイト結晶粒とは、異なるマルテンサイト結晶粒である。他方で、第１のマルテンサイト結晶粒の結晶方位と第１のマルテンサイト結晶粒に隣接する第２のマルテンサイト結晶粒の結晶方位とのずれが１５°未満である場合、第１のマルテンサイト結晶粒と第２のマルテンサイト結晶粒とは、１つのマルテンサイト結晶粒を構成している。
焼き入れ硬化層１１は、マルテンサイト相が主要な構成組織となっている。より具体的には、焼き入れ硬化層１１中におけるマルテンサイト結晶粒の総面積の比率は、７０パーセント以上となっている。焼き入れ硬化層１１中におけるマルテンサイト結晶粒の総面積の比率は、８０パーセント以上であってもよい。
焼き入れ硬化層１１は、マルテンサイト結晶粒の他に、オーステナイト結晶粒を含んでいる。焼き入れ硬化層１１中におけるオーステナイト結晶粒の総面積の比率は、３０パーセント以下であることが好ましい。焼き入れ硬化層１１中におけるオーステナイト結晶粒の総面積の比率は、２０パーセント以下であることがさらに好ましい。
マルテンサイト結晶粒は、第１群と、第２群とに区分される。第１群に属するマルテンサイト結晶粒の結晶粒径の最小値は、第２群に属するマルテンサイト結晶粒の最大値よりも大きい。
第１群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積をマルテンサイト結晶粒の総面積（第１群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積と第２群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積との和）で除した値は、０．５以上である。
結晶粒径が最も小さい第１群に属するマルテンサイト結晶粒を除いた第１群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積をマルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は、０．５未満である。
このことを別の観点からいえば、マルテンサイト結晶粒は、結晶粒径が大きいものから順に第１群に割り当てられる。第１群への割り当ては、それまでに第１群に割り当てられたマルテンサイト結晶粒の総面積がマルテンサイト結晶粒の総面積の０．５倍以上となった時点で終了する。そして、残余のマルテンサイト結晶粒は、第２群に割り当てられる。
第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径は、０．９７μｍ以下である。好ましくは、第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径は、０．９０μｍ以下である。さらに好ましくは、第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径は、０．８５μｍ以下である。
第１群に属するマルテンサイト結晶粒のアスペクト比は、２．５７以下である。好ましくは、第１群に属するマルテンサイト結晶粒のアスペクト比は、２．５０以下である。さらに好ましくは、第１群に属するマルテンサイト結晶粒のアスペクト比は、２．４５以下である。
マルテンサイト結晶粒は、第３群と、第４群とに区分されてもよい。第３群に属するマルテンサイト結晶粒の結晶粒径の最小値は、第４群に属するマルテンサイト結晶粒の最大値よりも大きい。
第３群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積をマルテンサイト結晶粒の総面積（第３群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積と第４群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積との和）で除した値は、０．７以上である。
結晶粒径が最も小さい第３群に属するマルテンサイト結晶粒を除いた第３群に属するマルテンサイト結晶粒の総面積をマルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は、０．７未満である。
このことを別の観点からいえば、マルテンサイト結晶粒は、結晶粒径が大きいものから順に第３群に割り当てられる。第３群への割り当ては、それまでに第３群に割り当てられたマルテンサイト結晶粒の総面積がマルテンサイト結晶粒の総面積の０．７倍以上となった時点で終了する。そして、残余のマルテンサイト結晶粒は、第４群に割り当てられる。
第３群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径は、０．７５μｍ以下である。好ましくは、第３群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径は、０．７０μｍ以下である。さらに好ましくは、第３群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径は、０．６５μｍ以下である。
第３群に属するマルテンサイト結晶粒のアスペクト比は、２．４５以下である。好ましくは、第３群に属するマルテンサイト結晶粒のアスペクト比は、２．４０以下である。さらに好ましくは、第３群に属するマルテンサイト結晶粒のアスペクト比は、２．３５以下である。
第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径及び第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒のアスペクト比は、ＥＢＳＤ（Electron Backscattered Diffraction）法を用いて測定される。
より詳細には、以下のとおりである。第１に、ＥＢＳＤ法に基づいて、焼き入れ硬化層１１における断面画像が撮影される（以下においては、「ＥＢＳＤ画像」という）。ＥＢＳＤ画像は、十分な数（２０個以上）のマルテンサイト結晶粒が含まれるように撮影される。ＥＢＳＤ画像に基づいて、隣接するマルテンサイト結晶粒の境界が特定される。第２に、特定されたマルテンサイト結晶粒の境界に基づいて、ＥＢＳＤ画像に表示されている各々のマルテンサイト結晶粒の面積及び形状が算出される。
より具体的には、ＥＢＳＤ画像に表示されている各々のマルテンサイト結晶粒の面積をπ／４で除した値の平方根を計算することにより、ＥＢＳＤ画像に表示されている各々のマルテンサイト結晶粒の円相当径が算出される。
上記のように算出された各々のマルテンサイト結晶粒の円相当径に基づいて、ＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイト結晶粒のうち、第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒が決定される。ＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイト結晶粒のうち第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の総面積を、ＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は、第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の総面積をマルテンサイト結晶粒の総面積により除した値とされる。
上記のように算出された各々のマルテンサイト結晶粒の円相当径に基づいて、ＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイト結晶粒は、第１群と第２群とに分類される（第３群と第４群とに分類される）。第１群（第３群）に分類されたＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイト結晶粒の円相当径の合計を第１群（第３群）に分類されたＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイト結晶粒の個数で除した値が、第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径とされる。
ＥＢＳＤ画像に表示されている各々のマルテンサイト結晶粒の形状から、ＥＢＳＤ画像に表示されている各々のマルテンサイト結晶粒の形状を最小二乗法により楕円近似する。この最小二乗法による楕円近似は、S. Biggin and D. J. Dingley, Journal of Applied Crystallography, （1977）10, 376-378に記載の方法にしたがって行われる。この楕円形状において、長軸の寸法を短軸の寸法で除することにより、ＥＢＳＤ画像に表示されている各々のマルテンサイト結晶粒のアスペクト比が算出される。第１群（第３群）に分類されたＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイト結晶粒のアスペクト比の合計を、第１群（第３群）に分類されたＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイト結晶粒の個数で除した値が、第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比とされる。
焼き入れ硬化層１１は、窒素を含有している。表面と表面から１０μｍの距離にある位置との間における焼き入れ硬化層１１の平均窒素濃度は、０．１５質量パーセント以上であることが好ましい。この平均窒素濃度は、例えば０．２０質量パーセント以下である。なお、この平均窒素濃度は、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）を用いて測定される。
表面における焼き入れ硬化層１１の硬さは、７３０Ｈｖ以上であることが好ましい。なお、表面における焼き入れ硬化層１１の硬さは、ＪＩＳ規格（ＪＪＳ Ｚ ２２４４：２００９）にしたがって測定される。
（実施形態に係る軸受部品の製造方法）
以下に、実施形態に係る軸受部品の製造方法の例として、内輪１０の製造方法を説明する。
図４は、実施形態に係る軸受部品の製造方法を示す工程図である。図４に示すように、実施形態に係る軸受部品の製造方法は、準備工程Ｓ１と、浸炭浸窒工程Ｓ２と、第１焼き戻し工程Ｓ３と、焼き入れ工程Ｓ４と、第２焼き戻し工程Ｓ５と、後処理工程Ｓ６を有している。
準備工程Ｓ１においては、浸炭浸窒工程Ｓ２、第１焼き戻し工程Ｓ３、焼き入れ工程Ｓ４、第２焼き戻し工程Ｓ５及び後処理工程Ｓ６を経ることにより、内輪１０となるリング状の加工対象部材が準備される。準備工程Ｓ１においては、第１に、加工対象部材に対して熱間鍛造が行われる。準備工程Ｓ１においては、第２に、加工対象部材に対して、冷間鍛造が行われる。冷間鍛造は、拡径率（冷間鍛造後の加工対象部材の直径÷冷間鍛造前の加工対象部材の直径）が１．１以上１．３以下となるように行われることが好ましい。準備工程Ｓ１においては、第３に、切削加工が行われ、加工対象部材の形状が内輪１０の形状に近づけられる。
浸炭浸窒工程Ｓ２においては、第１に、加工対象部材を第１温度以上に加熱することにより、加工対象部材に対する浸炭浸窒処理が行われる。第１温度は、加工対象部材を構成する鋼のＡ１変態点以上の温度である。浸炭浸窒工程Ｓ２においては、第２に、加工対象部材に対する冷却が行われる。この冷却は、加工対象部材の温度がＭｓ変態点以下となるように行われる。
第１焼き戻し工程Ｓ３においては、加工対象部材に対する焼き戻しが行われる。第１焼き戻し工程Ｓ３は、加工対象部材を、第２温度において第１時間だけ保持することにより行われる。第２温度は、Ａ１変態点未満の温度である。第２温度は、例えば１６０℃以上２００℃以下である。第１時間は、例えば１時間以上４時間以下である。
焼き入れ工程Ｓ４においては、加工対象部材に対する焼き入れが行われる。焼き入れ工程Ｓ４においては、第１に、加工対象部材が第３温度に加熱される。第３温度は、加工対象部材を構成する鋼のＡ１変態点以上の温度である。第３温度は、第１温度よりも低いことが好ましい。焼き入れ工程Ｓ４においては、第２に、加工対象部材に対する冷却が行われる。この冷却は、加工対象部材の温度がＭｓ変態点以下となるように行われる。
第２焼き戻し工程Ｓ５においては、加工対象部材に対する焼き戻しが行われる。第２焼き戻し工程Ｓ５は、加工対象部材を、第４温度において第２時間だけ保持することにより行われる。第４温度は、Ａ１変態点未満の温度である。第４温度は、例えば１６０℃以上２００℃以下である。第２時間は、例えば１時間以上４時間以下である。なお、焼き入れ工程Ｓ４及び第２焼き戻し工程Ｓ５は、複数回繰り返されてもよい。
後処理工程Ｓ６においては、加工対象部材に対する後処理が行われる。後処理工程Ｓ６においては、例えば、加工対象部材の洗浄、加工対象部材の表面に対する研削、研磨等の機械加工等が行われる。以上により、内輪１０の製造が行われる。
（実施形態に係る軸受部品の効果）
以下に、実施形態に係る軸受部品の効果を説明する。
材料の破壊を最弱リンクモデルで考えた場合には、強度が相対的に低い箇所、すなわち相対的に結晶粒径の大きいマルテンサイト結晶粒が、材料の破壊に大きな影響を与える。内輪１０の焼き入れ硬化層１１中においては、第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が０．９７μｍ以下（０．７５μｍ以下）となっている。そのため、内輪１０においては、相対的に結晶粒が大きい第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒であっても、結晶粒が微細化されているため、転動疲労強度及び静的負荷容量が改善される。
マルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が小さくなるほど、マルテンサイト結晶粒の形状は球形に近くなり、応力集中が生じにくくなる。そのため、第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が２．５７以下（２．４５以下）である場合には、転動疲労強度及び静的負荷容量をさらに改善することができる。
（転動疲労試験及び静的負荷容量試験）
以下に、実施形態に係る転動部品の効果を確認するために行った転動疲労試験及び静的負荷容量試験を説明する。
＜供試材＞
転動疲労試験及び静的負荷容量試験には、サンプル１、サンプル２及びサンプル３が用いられた。サンプル１及びサンプル２は、ＳＵＪ２で構成された。サンプル３は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４０５３：２０１６）に定めるクロムモリブデン鋼であるＳＣＭ４３５で構成された。
サンプル１は、実施形態に係る軸受部品の製造方法にしたがって準備された。より具体的には、サンプル１の準備においては、第１温度が８５０℃とされ、第２温度が１８０℃とされ、第３温度が８１０℃とされ、第４温度が１８０℃とされた。サンプル２及びサンプル３に対しては、焼き入れ工程Ｓ４及び第２焼き戻し工程Ｓ５が行われなかった。サンプル２の準備においては、第１温度が８５０℃とされ、第２温度が１８０℃とされた。サンプル３の準備においては、第１温度が９３０℃とされ、第２温度が１７０℃とされた。サンプル１〜サンプル３に対する熱処理条件は、表１に示されている。
なお、サンプル１〜サンプル３は、表面から５０μｍの距離にある位置においてオーステナイト結晶粒の総面積の比率が２０パーセント以上３０パーセント以下となっており、表面における窒素濃度が０．１５質量パーセント以上０．２０質量パーセント以下となっており、表面における硬さが７３０Ｈｖとなっていた。
サンプル１においては、第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が０．８０μｍとなっており、第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が２．４１となっていた。また、サンプル１においては、第３群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が０．６４μｍとなっており、第３群に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が２．３２となっていた。
サンプル２においては、第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が１．１１μｍとなっており、第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が３．００となっていた。また、サンプル２においては、第３群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が０．８４μｍとなっており、第３群に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が２．７７となっていた。
サンプル３においては、第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が１．８１μｍとなっており、第１群に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が３．３８となっていた。また、サンプル２においては、第３群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が１．２８μｍとなっており、第３群に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が３．０４となっていた。
サンプル１〜サンプル３に対するマルテンサイト結晶粒の平均粒径及び平均アスペクト比の測定結果は、表２に示されている。
図５は、サンプル１の断面におけるＥＢＳＤ画像である。図６は、サンプル２の断面におけるＥＢＳＤ画像である。図７は、サンプル３の断面におけるＥＢＳＤ画像である。図５〜図７に示されるように、サンプル１においては、マルテンサイト結晶粒が、サンプル２及びサンプル３と比較して微細化していることが分かる。
＜転動疲労試験条件＞
転動疲労試験においては、サンプル１及びサンプル３を用いて内輪、外輪及び円錐ころを準備し、これらを用いて円錐ころ軸受を作製した。転動疲労試験は、内輪の回転数が３０００回／ｍｉｎ、最大接触面圧が２．６ＧＰａとの条件で行われた。転動疲労試験における潤滑は、タービン油であるＶＧ５６を用いた湯浴潤滑により行われた。このタービン油には、硬質ガスアトマイズ粉が０．２ｇ／ｌの比率で混入された。転動疲労試験の試験条件は、表３に示されている。なお、転動疲労試験は、６個のサンプル１を用いて作製された円錐ころ軸受及び６個のサンプル３を用いて作製された円錐ころ軸受に対して行われた。
＜静的負荷容量試験条件＞
静的負荷容量試験においては、サンプル１〜サンプル３を用いて平板状部材が作製された。静的負荷容量試験においては、鏡面仕上げがなされた平板状部材の面に窒化珪素製のセラミック球を押し付けて最大接触面圧と圧痕深さとの関係を得ることにより行われた。なお、静的負荷容量は、圧痕深さをセラミック球の直径で除した値が１／１００００に達した際の（圧痕深さをセラミック球の直径で除し、さらに１００００を乗じた値が１に達した際の）最大接触面圧により評価した。
＜転動疲労試験結果＞
サンプル１を用いて準備した円錐ころ軸受においては、Ｌ５０寿命（５０パーセント破損寿命）が５０．４時間であった。他方で、サンプル３を用いて準備した円錐ころ軸受においては、Ｌ５０寿命が３１．２時間であった。このように、サンプル１を用いて円錐ころ軸受を作製した場合、サンプル３を用いて円錐ころ軸受を作製した場合と比較して、転動疲労寿命が２倍以上に改善された。この試験結果は、表４に示されている。
図８は、マルテンサイト結晶粒の平均粒径と転動疲労寿命との関係が示されるグラフである。図９は、マルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比と転動疲労寿命との関係が示されるグラフである。図８においては、横軸がマルテンサイト結晶粒の平均粒径（単位：μｍ）となっており、縦軸が転動疲労寿命Ｌ５０（単位：時間）となっている。図９においては、横軸がマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比となっており、縦軸が転動疲労寿命Ｌ５０（単位：時間）となっている。
図８及び図９に示されるように、転動疲労寿命Ｌ５０は、第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が小さくなるほど改善されており、第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が小さくなるほど改善されていた。
＜静的負荷容量試験結果＞
図１０は、最大接触面圧と圧痕深さとの関係が示されるグラフである。図１０においては、横軸が最大接触面圧（単位：ＧＰａ）となっており、縦軸が圧痕深さ÷セラミック球の直径×１０４となっている。図１０に示されるように、サンプル１に対応する曲線は、サンプル２及びサンプル３に対応する曲線よりも、縦軸の値が１となる際の最大接触面圧の値が大きくなっていた。すなわち、サンプル１においては、静的負荷容量の値が、サンプル２及びサンプル３よりも大きくなっていた。
図１１は、マルテンサイト結晶粒の平均粒径と静的負荷容量との関係が示されるグラフである。図１２は、マルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比と静的負荷容量との関係が示されるグラフである。図１１においては、横軸がマルテンサイト結晶粒の平均粒径（単位：μｍ）となっており、縦軸が静的負荷容量（単位：ＧＰａ）となっている。図１２においては、横軸がマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比となっており、縦軸が静的負荷容量（単位：ＧＰａ）となっている。
図１１及び図１２に示されるように、静的負荷容量は、第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が小さくなるほど改善されており、第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が小さくなるほど改善されていた。図８及び図９に示される結果と併せ考えると、第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が０．９７μｍ以下（０．７５μｍ以下）であり、かつ第１群（第３群）に属するマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が２．５７以下（２．４５以下）である場合には、従来の転動疲労寿命Ｌ５０（すなわち、サンプル３の転動疲労寿命Ｌ５０）の１．５倍以上の転動疲労寿命Ｌ５０を達成することができるとともに、５．３ＧＰａ以上の静的負荷容量を達成することができる。
このような試験結果から、実施形態に係る転動部品によると、結晶粒が微細化されていて転動疲労強度及び静的負荷容量が改善されることが、実験的にも示された。
以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
上記の実施形態は、軸受部品及びそれを用いた転がり軸受に特に有利に適用される。
１０ 内輪、１０ａ 上面、１０ｂ 底面、１０ｃ 内周面、１０ｄ 外周面、１０ｅ 中心軸、１１ 焼き入れ硬化層、Ｓ１ 準備工程、Ｓ２ 浸炭浸窒工程、Ｓ３ 第１焼き戻し工程、Ｓ４ 焼き入れ工程、Ｓ５ 第２焼き戻し工程、Ｓ６ 後処理工程。

Claims (7)

  1. 鋼で構成され、表面に焼き入れ硬化層を有する軸受部品であって、
    前記焼き入れ硬化層は、複数のマルテンサイト結晶粒を含み、
    前記焼き入れ硬化層中における前記マルテンサイト結晶粒の総面積の比率は、７０パーセント以上であり、
    前記マルテンサイト結晶粒は、第１群と、第２群とに区分され、
    前記第１群に属する前記マルテンサイト結晶粒の結晶粒径の最小値は、前記第２群に属する前記マルテンサイト結晶粒の最大値よりも大きく、
    前記第１群に属する前記マルテンサイト結晶粒の総面積を前記マルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は０．５以上であり、
    前記第１群に属する結晶粒径が最も小さい前記マルテンサイト結晶粒を除いた前記第１群に属する前記マルテンサイト結晶粒の総面積を前記マルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は０．５未満であり、
    前記第１群に属する前記マルテンサイト結晶粒の平均粒径は０．９７μｍ以下である、軸受部品。
  2. 前記第１群に属する前記マルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比は２．５７以下である、請求項１に記載の軸受部品。
  3. 鋼で構成され、表面に焼き入れ硬化層を有する軸受部品であって、
    前記焼き入れ硬化層は、複数のマルテンサイト結晶粒を含み、
    前記焼き入れ硬化層中における前記マルテンサイト結晶粒の総面積の比率は、７０パーセント以上であり、
    前記マルテンサイト結晶粒は、第３群と、第４群とに区分され、
    前記第３群に属する前記マルテンサイト結晶粒の結晶粒径の最小値は、前記第４群に属する前記マルテンサイト結晶粒の最大値よりも大きく、
    前記第３群に属する前記マルテンサイト結晶粒の総面積を前記マルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は０．７以上であり、
    前記第３群に属する結晶粒径が最も小さい前記マルテンサイト結晶粒を除いた前記第３群に属する前記マルテンサイト結晶粒の総面積を前記マルテンサイト結晶粒の総面積で除した値は０．７未満であり、
    前記第３群に属する前記マルテンサイト結晶粒の平均粒径は０．７５μｍ以下である、軸受部品。
  4. 前記第３群に属する前記マルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比は２．４５以下である、請求項３に記載の軸受部品。
  5. 前記鋼は、ＪＩＳ規格に定める高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の軸受部品。
  6. 前記表面における前記焼き入れ硬化層の硬さが７３０Ｈｖ以上である、請求項５に記載の軸受部品。
  7. 前記焼き入れ硬化層は、窒素を含有しており、
    前記表面と前記表面からの距離が１０μｍとなる位置との間での前記焼き入れ硬化層の平均窒素濃度は、０．１５質量パーセント以上である、請求項５又は請求項６に記載の軸受部品。
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