JP2021011608A - 軌道輪及び転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】寸法安定性及び静的負荷容量を改善することができるとともに、軌道面における割れを抑制することができる軌道輪を提供する。【解決手段】軌道輪は、鋼製であり、軌道面を有する。軌道輪は、軌道面において、焼き入れ硬化層を備える。焼き入れ硬化層は、オーステナイト相と、マルテンサイト相とを含む。焼き入れ硬化層におけるオーステナイト相の体積比率をＸ、マルテンサイト相の｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅をＹ、基本動定格荷重負荷時にミゼス相当応力が最大となる軌道面からの深さをδとした場合、軌道面からの深さが６δまでの位置において、Ｘ＜１４．１かつ０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０との関係を満たす。焼き入れ硬化層の深さは、軌道輪の肉厚の１／２倍以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、軌道輪及び転がり軸受に関する。

転がり軸受の軌道輪は、一般的に、オーステナイト相を含んでいる。転がり軸受が高温環境下で長時間使用されると、オーステナイト相が、フェライト相及び炭化物相に分解する。オーステナイトの結晶構造は面心立方格子であり、フェライトの結晶構造は体心立方構造である。そのため、オーステナイト相がフェライト相及び炭化物相に分解する際に、体積変化が生じる。軌道輪が転がり軸受の内輪である場合、このような体積変化に起因して、軸とのはめあい代が減少する。その結果、内輪にクリープが引き起こされ、軸受の早期損傷の原因となる。

転がり軸受には、大きな静的荷重が加えられる場合がある。軌道輪の静的負荷容量が十分ではない場合、このような静的荷重により、軌道面に圧痕が生じることがある。軌道面に生じた圧痕は、回転精度の悪化、異音の原因となる。このように、転がり軸受の軌道輪には、機械的性質として、形状安定性及び静的荷重容量が要求されている。

さらに、転がり軸受の軌道輪に過大なフープ応力が作用する場合、当該フープ応力に起因して、軌道面に割れが発生するおそれがある。

なお、例えば特開２０１３−１２４４１６号公報（特許文献１）には、軸受部品の寸法安定性を改善するための軸受部品の製造方法が記載されている。特許文献１に記載の軸受部品の製造方法においては、寸法安定性を改善するため、浸炭窒化処理が行われている。

特開２０１３−１２４４１６号公報

従来から、転がり軸受の軌道輪の機械的性質は、軌道輪を構成している鋼の金属組織と関連性があることは知られている。しかしながら、良好な寸法安定性及び静的負荷容量を得るために軌道輪がどのような金属組織を有すればよいのかについては、明らかにされていない。また、転がり軸受の軌道輪において過大なフープ応力に起因した割れを防止するためには、軌道面に圧縮応力を付与することが有効であるが、そのために軌道輪に対してどのような熱処理を行えばよいのかについて、十分に明らかにされていない。

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、寸法安定性及び静的負荷容量を改善することができるとともに、軌道面における割れを抑制することができる軌道輪及び転がり軸受を提供するものである。

本発明の一態様に係る軌道輪は、鋼製であり、軌道面を有する。軌道輪は、軌道面において、焼き入れ硬化層を備える。焼き入れ硬化層は、オーステナイト相と、マルテンサイト相とを含む。焼き入れ硬化層におけるオーステナイト相の体積比率をＸ、マルテンサイト相の｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅をＹ、基本動定格荷重負荷時にミゼス相当応力が最大となる軌道面からの深さをδとした場合、軌道面からの深さが６δまでの位置において、Ｘ＜１４．１かつ０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０との関係を満たす。焼き入れ硬化層の深さは、軌道輪の肉厚の１／２倍以下である。

上記の軌道輪において、軌道面からの深さが６δ以上の位置においてＸ＜１４．１との関係を満たしていてもよい。上記の軌道輪において、Ｘ線はＣｒＫα線であってもよい。上記の軸受部品において、鋼はＪＩＳ規格に定められたＳＵＪ２鋼材であってもよい。

本発明の一態様に係る転がり軸受は、外輪と、内輪とを備える。内輪は、外輪の内側に配置される。外輪及び内輪のうちの少なくとも１つは、上記の軌道輪である。

本発明の一態様に係る転がり軸受によると、転がり軸受の寸法安定性及び静的負荷容量を改善することができる。

本発明の一態様に係る軌道輪によると、軌道輪の寸法安定性及び静的負荷容量を改善することができるとともに、軌道面における割れを抑制することができる。本発明の一態様に係る転がり軸受によると、軌道輪の寸法安定性及び静的負荷容量を改善することができるとともに、軌道面における割れを抑制することができる。

内輪１０の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 転がり軸受１００の平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。 内輪１０の製造方法を示す工程図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。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番号を付し、その説明は繰り返さないものとする。

（実施形態に係る軌道輪）
以下に、実施形態に係る軌道輪の構成について説明する。
実施形態に係る軌道輪は、例えば転がり軸受の内輪１０である。実施形態に係る軌道輪は、転がり軸受の外輪であってもよいが、以下においては、内輪１０を実施形態に係る軌道輪の例として説明を行う。

図１は、内輪１０の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図１及び２に示されるように、内輪１０は、上面１０ａと、底面１０ｂと、内周面１０ｃと、外周面１０ｄとを有している。

上面１０ａ及び底面１０ｂは、内輪１０の中心軸に沿う方向における端面を構成している。底面１０ｂは、内輪１０の中心軸に沿う方向における上面１０ａの反対面である。内周面１０ｃは、上面１０ａ及び底面１０ｂに連なっている。内周面１０ｃは、周方向に沿って延在している。内周面１０ｃは、径方向において、内側（内輪１０の中心軸側）を向いている。

外周面１０ｄは、上面１０ａ及び底面１０ｂに連なっている。外周面１０ｄは、周方向に沿って延在している。外周面１０ｄは、径方向において、外側（内輪１０の中心軸とは反対側）を向いている。外周面１０ｄは、径方向における内周面１０ｃの反対面である。外周面１０ｄは、軌道面１０ｄａを有している。

内輪１０は、鋼製である。内輪１０を構成している鋼は、例えば軸受鋼である。内輪１０を構成している鋼は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４８０５：２００８）に定められた高炭素クロム軸受鋼であることが好ましい。内輪１０を構成している鋼は、ＪＩＳ規格に定められたＳＵＪ２鋼材であることがさらに好ましい。

内輪１は、肉厚Ｗを有している。肉厚Ｗは、径方向における内周面１０ｃと外周面１０ｄとの間の距離である。内輪１０を構成している鋼は、外周面１０ｄ（軌道面１０ｄａ）から１／２×Ｗの深さまで焼き入れられている。焼き入れられた鋼により構成されている内輪１０の部分を、以下においては、焼き入れ硬化層１１ということがある。焼き入れ硬化層１１の深さは、肉厚Ｗの１／２倍以下である。なお、焼き入れ硬化層１１の深さは、硬さが４５ＨＲＣとなる位置である。焼き入れ硬化層１１の硬さは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｚ ２２４５：２０１６）に定められたロックウェル硬さ試験法にしたがって測定される。

焼き入れ硬化層１１は、オーステナイト相と、マルテンサイト相とを含んでいる。オーステナイト相は、後述する加熱工程Ｓ２１においてオーステナイト化した鋼材の部分のうち、後述する冷却工程Ｓ２２においてマルテンサイト相とならなかったものである。すなわち、このオーステナイト相は、いわゆる残留オーステナイトである。

基本動定格荷重負荷時にミゼス相当応力が最大となる軌道面１０ｄａからの深さを、δとする。焼き入れ硬化層１１の軌道面１０ｄａからの深さが６δまでの位置において、オーステナイト相の体積比率は、１４．１パーセント未満になっている。すなわち、焼き入れ硬化層１１におけるオーステナイト相の体積比率をＸ（単位：パーセント）とした場合に、Ｘ＜１４．１との関係が満たされている。好ましくは、焼き入れ硬化層１１の軌道面１０ｄａからの深さが６δ以上となる位置において、Ｘ＜１４．１との関係が満たされている。

鋼中におけるオーステナイト相の体積比率の測定に際しては、第１に、内輪１０の鏡面研磨が行われる。鋼中におけるオーステナイト相の体積比率の測定に際しては、第２に、上記の鏡面研磨面の腐食が行われる。オーステナイト相の体積比率の測定に際しては、第３に、内輪１０の腐食された鏡面研磨面のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）観察が行われる。そして、腐食された鏡面研磨面のＳＥＭ画像に対して画像解析を行うことにより、鋼中におけるオーステナイト相の面積比率が算出され、鋼中のオーステナイト相の面積比率が、鋼中のオーステナイト相の体積比率と見做される。

基本動定格荷重負荷は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｂ １５１８）にしたがって定められている。また、基本動定格荷重負荷時にミゼス相当応力が最大となる軌道面１０ｄａからの深さ（δ）は、ヘルツ接触を仮定することにより算出することができる。

焼き入れ硬化層１１の軌道面１０ｄａからの深さが６δまでの位置において、オーステナイト相の体積比率をＸ（単位：パーセント）、マルテンサイト相の｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅をＹ（単位：°）とした場合、０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０との関係が満たされている。なお、軌道面１０ｄａからの深さが６δ以上となる位置においては、０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０との関係を満たされていなくてもよい。

マルテンサイト相の｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅は、例えば株式会社リガク製のＭＳＦ−３Ｍを用いて測定される。マルテンサイト相の｛２１１｝面の回折ピークの測定に用いられるＸ線は、ＣｒＫα線であってもよい。

鋼に対してＸ線回折を行った際、Ｘ線の回折強度は、マルテンサイト相の｛２１１｝面に対応する所定の角度において、ピーク値を示す。そして、当該所定の角度から離れるにつれて、Ｘ線の回折強度は、当該ピーク値から減少していく。当該所定の角度より角度が大きい側においてＸ線の回折強度が当該ピークの１／２となる角度と、当該所定の角度より角度が小さい側においてＸ線の回折強度が当該ピークの１／２となる角度との差が、鋼中のマルテンサイト相の｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅となる。

焼き入れ硬化層１１における炭化物面積率は、８パーセント以上１２パーセント以下であることが好ましい。なお、焼き入れ硬化層１１における炭化物面積率は、鋼中におけるオーステナイト相の面積比率の測定と同様の方法により測定される。

軌道面１０ｄａにおける圧縮残留応力は、５００ＭＰａ以上である。軌道面１０ｄａにおける圧縮残留応力は、７００ＭＰａ以上であってもよく、８００ＭＰａ以上であってもよい。軌道面１０ｄａにおける残留応力は、軌道面１０ｄａにある焼き入れ硬化層１１を電解研磨により５０μｍの深さまで除去するとともに、除去後の表面に対してＸ線回折を行うことにより、測定される。

（実施形態に係る転がり軸受）
以下に、実施形態に係る転がり軸受（以下「転がり軸受１００」とする）の構成について説明する。
図３は、転がり軸受１００の平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶにおける断面図である。図３及び４に示されるように、転がり軸受１００は、内輪１０と、外輪２０と、転動体３０と、保持器４０とを有している。内輪１０は、上記のとおり、実施形態に係る軌道輪である。外輪２０は、上面２０ａと、底面２０ｂと、内周面２０ｃと、外周面２０ｄとを有している。

上面２０ａ及び底面２０ｂは、外輪２０の中心軸に沿う方向における端面を構成している。底面２０ｂは、外輪２０の中心軸に沿う方向における上面２０ａの反対面である。内周面２０ｃは、上面２０ａ及び底面２０ｂに連なっている。内周面２０ｃは、周方向に沿って延在している。内周面２０ｃは、径方向において、内側（外輪２０の中心軸側）を向いている。内周面２０ｃは、軌道面２０ｃａを有している。外輪２０は、内周面２０ｃが外周面１０ｄと対向するように、内輪１０の外側に配置されている。

外周面２０ｄは、上面２０ａ及び底面２０ｂに連なっている。外周面２０ｄは、周方向に沿って延在している。外周面２０ｄは、径方向において、外側（外輪２０の中心軸とは反対側）を向いている。外周面２０ｄは、径方向における内周面２０ｃの反対面である。

外輪２０は、鋼製である。外輪２０を構成している鋼は、例えば軸受鋼である。外輪２０を構成している鋼は、ＪＩＳ規格に定められる高炭素クロム軸受鋼であることが好ましい。外輪２０を構成している鋼は、ＪＩＳ規格に定められるＳＵＪ２鋼材であることがさらに好ましい。

外輪２０は、実施形態に係る軌道輪である。すなわち、外輪２０は、軌道面２０ｃａにおいて焼き入れ硬化層を有している。焼き入れ硬化層において、オーステナイト相の体積比率をＸ（単位：パーセント）、マルテンサイト相の｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅をＹ（単位：°）、基本動定格荷重負荷時にミゼス相当応力が最大となる軌道面２０ｃａからの深さをδとした場合に、軌道面２０ｃａからの深さが６δまでの位置において、Ｘ＜１４．１かつ０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０との関係が満たされている。焼き入れ硬化層の深さは、外輪２０の肉厚の１／２倍以下である。

転動体３０は、軌道面１０ｄａ及び軌道面２０ｃａに転動自在に接している。転動体３０は、球状の形状を有している。転動体３０は、例えば、ＪＩＳ規格に定められたＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼により形成されている。保持器４０は、外周面１０ｄと内周面２０ｃとの間に配置されている。転動体３０は、保持器４０により、周方向における間隔が一定範囲内となるように保持されている。

上記においては、内輪１０及び外輪２０の双方が実施形態に係る軌道輪であるとして説明を行ったが、内輪１０及び外輪２０の一方は、実施形態に係る軌道輪でなくてもよい。

（実施形態に係る軸受部品の製造方法）
以下に、内輪１０の製造方法について説明する。
図５は、内輪１０の製造方法を示す工程図である。図５に示すように、内輪１０の製造方法は、準備工程Ｓ１と、焼き入れ工程Ｓ２と、焼き戻し工程Ｓ３と、後処理工程Ｓ４を有している。焼き入れ工程Ｓ２は準備工程Ｓ１の後に行われ、焼き戻し工程Ｓ３は焼き入れ工程Ｓ２の後に行われる。後処理工程Ｓ４は、焼き戻し工程Ｓ３の後に行われる。

準備工程Ｓ１においては、上記の各工程が実施されることにより内輪１０となる加工対象物が準備される。加工対象物は、鋼製のリング状部材である。加工対象物を構成する鋼は、例えば軸受鋼である。加工対象物を構成している鋼は、ＪＩＳ規格に定められる高炭素クロム軸受鋼であることが好ましい。加工対象物を構成している鋼は、ＪＩＳ規格に定められるＳＵＪ２鋼材であることがさらに好ましい。

焼き入れ工程Ｓ２においては、加工対象物を構成する鋼に対する焼き入れが行われる。焼き入れ工程Ｓ２は、加熱工程Ｓ２１と冷却工程Ｓ２２とを有している。加熱工程Ｓ２１においては、加工対象物の加熱が行われる。加熱工程Ｓ２１においては、加工対象物は、加工対象物を構成する鋼のＡ_１点以上の温度（加熱温度）まで加熱される。

加熱工程Ｓ２１における加工対象物の加熱は、例えばシングルターンコイルを用いた誘導加熱により行われる。誘導加熱は、加工対象物の外周面から行われる。加熱工程Ｓ２１においては、加工対象物が加熱温度まで昇温された後、当該加熱温度で所定時間（以下においては、保持時間という）保持される。

保持時間が長くなるにつれて、又は加熱温度が高くなるにつれて、加熱工程Ｓ２１において加工対象物を構成する鋼材の母材中に固溶する炭素量が多くなる。そのため、保持時間及び加熱温度を制御することにより、焼き入れ硬化層１１における炭化物面積率を制御することができる。

マルテンサイト相における炭素の固溶量が大きくなるにしたがい、マルテンサイト結晶のＣ軸が伸びることになるため、｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅が大きくなる傾向にある。焼き入れ硬化層１１中のマルテンサイト相における炭素の固溶量は、保持時間を長くするほど、又は加熱温度を高くするほど多くなる傾向にある。

そのため、保持時間及び加熱温度を制御することにより、焼き入れ硬化層１１中のマルテンサイト相の｛２１１｝面の回折ピークの半値幅を制御することができる。

保持時間が長くなるほど、又は加熱温度が高くなるほど、加熱工程Ｓ２１において鋼材中のフェライト相のより多くの部分が、オーステナイト相に変態する傾向にある。鋼材中のフェライト相のより多くの部分がオーステナイト相に変態するほど、残留オーステナイト相が多くなる傾向がある。そのため、保持時間及び加熱温度を制御することにより、焼き入れ硬化層１１中のオーステナイト相の体積比率を制御することができる。

このように、焼き入れ硬化層１１中のオーステナイト相の体積比率及び焼き入れ硬化層１１中のマルテンサイト相の｛２１１｝面の回折ピークの半値幅は、例えば、加熱工程Ｓ２１における加熱温度及び保持時間を制御することにより所望の値を得ることができる。

冷却工程Ｓ２２においては、加工対象物の冷却が行われる。より具体的には、冷却工程Ｓ２２においては、加工対象物は、加熱温度から加工対象物を構成する鋼のＭ_Ｓ点以下の温度（以下においては、冷却温度という）まで冷却される。冷却工程Ｓ２２における加工対象物の冷却は、従来周知の任意の冷媒を用いて行われる。加工対象物の冷却に用いられる冷媒は、例えば油又は水である。

なお、冷却工程Ｓ２２における冷却温度及び冷却速度は、焼き入れ硬化層１１中におけるマルテンサイト相の量（別の観点からいえば、焼き入れ硬化層１１中におけるオーステナイト相の残留量）に影響する。したがって、冷却温度及び冷却速度を制御することによっても、焼き入れ硬化層１１中のオーステナイト相の体積比率及び焼き入れ硬化層１１中のマルテンサイト相の｛２１１｝面の回折ピークの半値幅を制御することができる。

焼き戻し工程Ｓ３においては、焼き入れ硬化層１１が焼き戻される。焼き入れ硬化層１１に対する焼き戻しは、加工対象物をＡ_１点未満の温度（以下においては、焼き戻し温度という）で所定時間（以下においては、焼き戻し時間という）保持することにより行われる。

焼き戻し工程Ｓ３においては、冷却工程Ｓ２２によってもマルテンサイト相にならなかったオーステナイト相が、フェライト相と炭化物相とに分解される。このオーステナイト相のフェライト相及び炭化物相へと分解される量は、焼き戻し温度及び焼き戻し時間を制御することにより、焼き入れ硬化層１１中のオーステナイト相の体積比率を制御することができる。

後処理工程Ｓ４においては、加工対象物に対する後処理が行われる。後処理工程Ｓ４においては、例えば、加工対象物の洗浄、加工対象物に対する研削、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。

（寸法変化率及び静的荷重容量の評価）
以下に、実施例（実施例１〜実施例４）及び比較例（比較例１〜比較例５）に対して行った寸法変化率及び静的荷重容量の評価試験について説明する。

＜鋼材の組成＞
表１には、実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５に用いられた鋼材の組成が示されている。なお、表１に示されていないが、鉄（Ｆｅ）は鋼材の残部を構成している。表１に示すように、実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５に用いられた鋼材は、ＪＩＳ規格に定められたＳＵＪ２鋼材である。

＜試料の形状及び寸法＞
実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５は、リング状部材である。このリング状部材の寸法は、外径６０．３ｍｍ、内径５３．７ｍｍ、幅１５．３ｍｍである。

＜熱処理条件＞
表２には、実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５に対して行われた熱処理の熱処理条件が示されている。表２に示すように、実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５においては、加熱工程Ｓ２１における加熱温度は、９００℃、９５０℃又は１０００℃とされた。

実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５においては、焼き入れ工程Ｓ２及び焼き戻し工程Ｓ３は、炭化物面積率が、４パーセント、８パーセント又は１２パーセントとなるように行われた。

＜寸法変化率評価試験方法＞
寸法変化率の評価試験においては、実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５は、外径６０ｍｍ、内径５４ｍｍ、幅１５ｍｍの寸法の試験片に研磨された。この研磨後、各試験片は、大気中において、２３０℃で２時間保持された。この保持の後、各試験片の寸法変化率が測定された。寸法変化率は、試験片毎に、互いに９０°異なる２箇所の位置で測定された。寸法変化率は、各々の実施例及び比較例について、３個の試験片の平均値とされた。寸法変化率が６×１０^−４以下である場合「ＯＫ」と評価し、６×１０^−４を超えている場合を「ＮＧ」と評価した。

＜静的負荷容量評価試験方法＞
静的負荷容量評価試験においては、実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５は、ワイヤカットにより６ｍｍ×１５ｍｍ×３ｍｍの試験片に成型された後、鏡面研磨を施すことにより、試験片とされた。静的負荷容量評価試験は、鏡面研磨が施された各試験片の６ｍｍ×１５ｍｍの面に、３／８インチのセラミックス製のボールを一定荷重で押し付けた際に塑性変形によって生じる圧痕の深さを測定することにより行った。セラミックス製のボールを押し付ける際の荷重は、４７１Ｎである。なお、この荷重は、ヘルツ接触のＰ_ｍａｘが４ＧＰａである場合に相当する。圧痕の深さは、寸法変化率は、各々の実施例及び比較例について、３個の試験片の平均値とされた。圧痕の深さが０．２０μｍ以下である場合を「ＯＫ」と評価し、０．２０μｍを超えている場合を「ＮＧ」と評価した。

なお、寸法変化率評価試験及び静的負荷容量評価試験の結果と、実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５の金属組織との関係を評価するため、実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５について、オーステナイト相の体積比率及びマルテンサイト相の半値幅の測定を行った。オーステナイト相の体積比率（Ｘ）及びマルテンサイト相の半値幅（Ｙ）が、表面からの深さが６δまでの位置において、０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０かつＸ＞１４．１の関係を満たしている場合に「ＯＫ」と評価し、この関係を満たしていない場合に「ＮＧ」と評価した。

＜試験結果＞
表３には、実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５についての寸法変化率評価試験及び静的負荷容量評価試験の結果が示されている。

表３に示すように、実施例１〜実施例４については、寸法変化率評価試験の結果及び静的負荷容量評価試験の結果が、いずれも「ＯＫ」であった。他方で、比較例１〜比較例５については、寸法変化率評価試験結果及び静的負荷容量評価試験の結果の少なくともいずれか一方が、「ＮＧ」であった。

また、表３には、実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例５において、オーステナイト相の体積比率（Ｘ）及びマルテンサイト相の半値幅（Ｙ）が、表面からの深さが６δまでの位置において、０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０かつＸ＞１４．１との関係を満たしているか否かが示されている。

表３に示すように、実施例１〜実施例４については、表面からの深さが６δまでの位置において、オーステナイト相の体積比率（Ｘ）及びマルテンサイト相の半値幅（Ｙ）が、０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０かつＸ＞１４．１との関係を満たしている一方、比較例１〜比較例５については、この関係が満たされていなかった。

この比較結果から、表面からの深さが６δまでの位置において、オーステナイト相の体積比率（Ｘ）及びマルテンサイト相の半値幅（Ｙ）が、０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０かつＸ＞１４．１との関係を満たしている場合には、軌道輪の寸法安定性及び静的負荷容量が改善されることが明らかにされた。

（残留応力の評価）
以下に、実施例（実施例５、実施例６）及び比較例（比較例６、比較例７）に対して行った残留応力の評価試験について説明する。

＜試料の詳細＞
実施例５、実施例６、比較例６及び比較例７は、外径が１００ｍｍ、内径が８０ｍｍ、幅が２０ｍｍのリング状部材である。すなわち、このリング状部材の肉厚は、１０ｍｍである。実施例５、実施例６、比較例６及び比較例７に対しては、外周面側から高周波焼き入れが行われるとともに、１８０℃で２時間、大気中において保持することにより、焼き戻しが行われた。

表４には、実施例５、実施例６、比較例６及び比較例７の詳細が示されている。表４に示されるように、上記の焼き入れ及び焼き戻しは、内周面からの深さが２ｍｍまでの位置において、Ｘ＜１４．１かつ０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０との関係が満たされるように行われた。

実施例５の焼き入れ硬化層の深さは、３ｍｍ（肉厚の０．３倍）とされた。実施例６の焼き入れ硬化層の深さは、５ｍｍ（肉厚の０．５倍）とされた。比較例６の焼き入れ硬化層の深さは、７ｍｍ（肉厚の０．７倍）とされた。比較例７の焼き入れ硬化層の深さは、１０ｍｍ（肉厚の１倍）とされた。

表５には、外周面における残留応力の測定結果が示されている。表５中において、引っ張りの残留応力は＋符号で示されており、圧縮の残留応力は−符号で示されている。表５に示されるように、実施例５及び実施例６の外周面における残留圧縮応力が５００ＭＰａ以上であった一方、比較例６の外周面における残留圧縮応力は５００ＭＰａ未満であり、比較例７の外周面には引っ張りの残留応力が生じていた。

この比較結果から、焼き入れ硬化層の深さを軌道輪の肉厚の１／２倍以下とすることにより、軌道面に５００ＭＰａ以上の残留圧縮応力が加わることが明らかにされた。

（実施形態に係る軸受部品、転がり軸受及び軸受部品の製造方法の効果）
上記のとおり、実施形態に係る軌道輪においては、軌道面からの深さが６δまでの位置において、オーステナイト相の体積比率（Ｘ）及びマルテンサイト相の半値幅（Ｙ）が、０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０かつＸ＞１４．１との関係を満たしていることにより、軌道輪の寸法安定性及び静的負荷容量を改善することができる。

また、上記のとおり、実施形態に係る軌道輪においては、さらに、焼き入れ硬化層の深さを軌道輪の肉厚の１／２倍以下とすることにより、軌道面に５００ＭＰａ以上の圧縮残留応力が加わるため、フープ応力による軌道面の割れを抑制することができる。

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全ての変更を含むことが意図される。

上記の実施形態は、軌道輪及び軌道輪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、１０ｄａ 軌道面、１１ 焼き入れ硬化層、２０ 外輪、２０ａ 上面、２０ｂ 底面、２０ｃ 内周面、２０ｃａ 軌道面、２０ｄ 外周面、３０ 転動体、４０ 保持器、１００ 転がり軸受、Ｓ１ 準備工程、Ｓ２ 焼き入れ工程、Ｓ２１ 加熱工程、Ｓ２２ 冷却工程、Ｓ３ 焼き戻し工程、Ｓ４ 後処理工程、Ｗ 肉厚。

Claims (5)

1. 軌道面を有する鋼製の軌道輪であって、
   前記軌道面において焼き入れ硬化層を備え、
   前記焼き入れ硬化層は、オーステナイト相と、マルテンサイト相とを含み、
   前記焼き入れ硬化層における前記オーステナイト相の体積比率をＸ、前記マルテンサイト相の｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅をＹ、基本動定格荷重負荷時にミゼス相当応力が最大となる前記軌道面からの深さをδとした場合に、前記軌道面からの深さが６δまでの位置において、Ｘ＜１４．１かつ０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＞０．１３０との関係を満たし、
   前記焼き入れ硬化層の深さは、前記軌道輪の肉厚の１／２倍以下である、軌道輪。
2. 前記軌道面からの深さが６δ以上の位置においてＸ＜１４．１との関係を満たす、請求項１に記載の軌道輪。
3. 前記Ｘ線は、ＣｒＫα線である、請求項１又は請求項２に記載の軌道輪。
4. 前記鋼は、ＪＩＳ規格に定められたＳＵＪ２鋼材である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の軌道輪。
5. 外輪と、
   前記外輪の内側に配置される内輪とを備え、
   前記外輪及び前記内輪のうちの少なくとも１つは、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の前記軌道輪である、転がり軸受。

Images