JP2021110342A - 転がり軸受の軌道輪 - Google Patents
転がり軸受の軌道輪 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021110342A JP2021110342A JP2020000366A JP2020000366A JP2021110342A JP 2021110342 A JP2021110342 A JP 2021110342A JP 2020000366 A JP2020000366 A JP 2020000366A JP 2020000366 A JP2020000366 A JP 2020000366A JP 2021110342 A JP2021110342 A JP 2021110342A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- raceway
- peripheral surface
- amount
- rolling bearing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 77
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 77
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 67
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims abstract description 59
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 128
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 12
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 61
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 8
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- FXNGWBDIVIGISM-UHFFFAOYSA-N methylidynechromium Chemical group [Cr]#[C] FXNGWBDIVIGISM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007545 Vickers hardness test Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
- C21D1/42—Induction heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/64—Special methods of manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Abstract
【課題】反軌道面における耐クリープ性を改善することができる転がり軸受の軌道輪を提供する。【解決手段】転がり軸受の軌道輪は、焼入れが行われた鋼製であり、内周面及び外周面を有する表面を備える。内周面及び外周面の一方は、軌道面を含んでいる。内周面及び外周面の他方は、反軌道面になっている。反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量は、軌道面における鋼中の残留オーステナイト量よりも少ない。軌道面における鋼中の残留オーステナイト量と反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量との差は、5体積パーセント以上である。軌道輪の周方向に沿って測定された反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量の最大値と最小値との差が、2体積パーセント以下である。【選択図】図2
Description
本発明は、転がり軸受の軌道輪に関する。
例えば、特許文献1(特開2017−187104号公報)には、転がり軸受の内輪が記載されている。特許文献1の内輪は、焼入れの行われた鋼製である。特許文献1に記載の内輪は、内輪の内部にある内層部と、内部層の周囲全体を取り囲んでいる表層部とを有している。表層部は、軌道面を含む外周面側のみならず、内周面側(反軌道面側)にも存在している。
上記のとおり、特許文献1に記載の内輪では、表層部が外周面側のみならず内周面側にも存在しているため、経時変化により、内径が拡大して軸との嵌め合いが緩まり、クリープが生じるおそれがある。
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、反軌道面における耐クリープ性を改善することができる転がり軸受の軌道輪を提供するものである。
本発明の一態様に係る転がり軸受の軌道輪は、焼入れが行われた鋼製であり、内周面及び外周面を有する表面を備える。内周面及び外周面の一方は、軌道面を含んでいる。内周面及び外周面の他方は、反軌道面になっている。反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量は、軌道面における鋼中の残留オーステナイト量よりも少ない。軌道面における鋼中の残留オーステナイト量と反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量との差は、5体積パーセント以上である。軌道輪の周方向に沿って測定された反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量の最大値と最小値との差が、2体積パーセント以下である。
上記の転がり軸受の軌道輪では、表面に、浸窒層が形成されていてもよい。軌道面における鋼中の残留オーステナイト量と反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量との差は、10体積パーセント以上であってもよい。
上記の転がり軸受の軌道輪では、軌道面における鋼の硬さが、650Hv以上であってもよい。軌道輪の周方向に沿って測定された軌道面における鋼の硬さの最大値と最小値との差は、20Hv以下であってもよい。
上記の転がり軸受の軌道輪では、反軌道面における鋼の硬さが、600Hv以上であってもよい。
上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼中の残留オーステナイト量が、軌道面から反軌道面にかけて3体積パーセント/m以上300体積パーセント/m以下の勾配で減少していてもよい。
上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼の硬さは、軌道面から反軌道面にかけて1×103Hv/m以上100×103Hv/m以下の勾配で減少していてもよい。
上記の転がり軸受の軌道輪では、反軌道面における鋼中の残留オーステナイト量が、5体積パーセント以下であってもよい。
上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼中の残留オーステナイト量の平均値が、10体積パーセント以下であってもよい。
上記の転がり軸受の軌道輪では、軌道面には、圧縮残留応力が作用していてもよい。上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼が、過共析鋼であってもよい。
上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼中の炭素(C)量が、0.95重量パーセント以上1.1重量パーセント以下であってもよい。鋼中のシリコン(Si)量が、0.3重量パーセント以下であってもよい。鋼中のマンガン(Mn)量が、0.5重量パーセント以下であってもよい。鋼中のクロム(Cr)量が、1.4重量パーセント以上1.6重量パーセント以下であってもよい。上記の転がり軸受の軌道輪では、鋼が、JIS規格に定められた高炭素クロム軸受鋼SUJ2であってもよい。
本発明の一態様に係る転がり軸受の軌道輪によると、反軌道面における耐クリープ性を改善することができる。
実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。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。
(実施形態に係る転がり軸受の軌道輪の構成)
以下に、実施形態に係る転がり軸受の軌道輪の構成を説明する。
以下に、実施形態に係る転がり軸受の軌道輪の構成を説明する。
実施形態に係る転がり軸受の軌道輪は、例えば、深溝玉軸受の内輪(以下においては、「内輪10」とする)である。但し、実施形態に係る転がり軸受の軌道輪は、これに限られるものではない。実施形態に係る転がり軸受の軌道輪は、深溝玉軸受の外輪であってもよく、深溝玉軸受以外の転がり軸受の軌道輪であってもよい。
内輪10は、焼入れが行われた鋼製である。すなわち、この鋼は、マルテンサイト結晶粒と、残留オーステナイト結晶粒とを含んでいる。この鋼は、マルテンサイト結晶粒及び残留オーステナイト結晶粒以外(例えば、フェライト結晶粒や炭化物粒)を含んでいてもよい。
この鋼は、例えば、過共析鋼であってもよい。「過共析鋼」とは、共析組成を超える炭素を含有している鋼である。この鋼は、例えば、0.95重量パーセント以上1.1重量パーセント以上の炭素(C)、0.3重量パーセント以下のシリコン(Si)、0.5重量パーセント以下のマンガン(Mn)及び1.4重量パーセント以上1.6重量パーセント以下のクロム(Cr)を含有している。この鋼は、例えば、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SUJ2である。
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及び図2に示されるように、内輪10は、環状の形状を有している。内輪10は、中心軸Aを有している。
内輪10は、第1端面10a及び第2端面10bと、内周面10cと、外周面10dとを有している。第1端面10a、第2端面10b、内周面10c及び外周面10dを合わせて、内輪10の表面ということがある。
第1端面10a及び第2端面10bは、中心軸Aに沿う方向(以下においては、「軸方向」という)における端面を構成している。第2端面10bは、軸方向における第1端面10aの反対面である。
内周面10cは、中心軸Aを中心とする円周に沿う方向(以下においては、「周方向」とする)に延在している。内周面10cは、中心軸A側を向いている。内周面10cは、第1端面10a及び第2端面10bに連なっている。内輪10は、内周面10cにおいて軸(図示せず)に嵌め合わされる。
外周面10dは、周方向に延在している。外周面10dは、中心軸Aとは反対側を向いている。すなわち、外周面10dは、中心軸Aに直交し、かつ中心軸Aを通る方向(以下においては、「径方向」とする)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。外周面10dは、軌道面10daにおいて、内周面10c側に窪んでいる。軌道面10daは、中心軸Aを通る断面視において円弧形状を有している。軌道面10daは、転動体(図示せず)に接触する面である。反軌道面とは、径方向において軌道面10daの反対側にある面である。内輪10においては、内周面10cが反軌道面になっている。
反軌道面である内周面10cにおける残留オーステナイト量は、軌道面10daにおける残留オーステナイト量よりも少ない。内輪10を構成している鋼中の残留オーステナイト量の平均値は、10体積パーセント以下になっていることが好ましい。「内輪10を構成している鋼中の残留オーステナイト量の平均値」とは、内輪10の径方向に沿って軌道面10daと内周面10cとの間に等間隔で配置された複数点の測定により得られた残留オーステナイト量の分布曲線を周方向に積分するとともに、それを周方向に平行な軌道輪(内輪10)の断面積で除した値である。この測定点の数は、例えば、5点以上である。
内輪10の周方向に沿って測定された内周面10cにおける残留オーステナイト量の最大値と最小値との差は、2体積パーセント以下であることが好ましい。内輪10の周方向に沿って測定された軌道面10daにおける残留オーステナイト量の最大値と最小値との差は、2体積パーセント以下であることが好ましい。
内周面10cにおける残留オーステナイト量と軌道面10daにおける残留オーステナイト量との差は、5体積パーセント以上である。内周面10cにおける残留オーステナイト量は、5体積パーセント以下であることが好ましい。
内輪10を構成している鋼中の残留オーステナイト量は、軌道面10daから内周面10cにかけて減少している。この減少の勾配は、3体積パーセント/m以上300体積パーセント/m以下であることが好ましい。この減少の勾配は、0.5体積パーセント/m以上10体積パーセント/m以下であってもよい。この減少の勾配は、軌道面10daにおける残留オーステナイト量と内周面10cにおける残留オーステナイト量との差を軌道面10daと内周面10cとの間の距離で除することにより、算出される。
なお、内輪10を構成している鋼中における残留オーステナイト量は、X線回折法により測定される。より具体的には、残留オーステナイト量は、X線を照射することにより得られた各相の回折ピークの強度を比較することにより得られる。
軌道面10daには、圧縮残留応力が作用していることが好ましい。軌道面10daにおける圧縮残留応力の最小値は、100MPa以上であることが好ましい。軌道面10daにおける残留応力は、X線回折法により測定される。より具体的には、軌道面10daにX線を照射した際の回折ピーク角の変化に基づいて、軌道面10daにおける残留応力が測定される。
軌道面10daにおける硬さは、内周面10cにおける硬さよりも高い。軌道面10daにおける硬さは、650Hv以上となっていることが好ましい。内周面10cにおける硬さは、600Hv以上であることが好ましい。
内輪10を構成している鋼の硬さは、軌道面10daから内周面10cにかけて減少している。この減少の勾配は、1×103Hv/m以上100×103Hv/m以下であることが好ましい。この減少の勾配は、軌道面10daにおける硬さと内周面10cにおける硬さとの差を、軌道面10daと内周面10cとの間の距離で除することにより、算出される。内輪10の周方向に沿って測定された内周面10cにおける硬さの最大値と最小値との差は、20Hv以下であることが好ましい。内輪10の周方向に沿って測定された軌道面10daにおける硬さの最大値と最小値との差は、20Hv以下であることが好ましい。
なお、軌道面10daにおける硬さ及び内周面10cにおける硬さは、JIS規格(JIS Z 2244:2009)に定められたビッカース硬さ試験法にしたがって測定される。
<変形例>
図3は、変形例に係る内輪10の断面図である。図3に示されるように、内輪10の表面には、浸窒層10eが形成されていてもよい。浸窒層10eに位置する鋼中の窒素濃度は、浸窒層10e以外に位置する鋼中の窒素濃度よりも高くなっている。浸窒層10eに位置する鋼中の窒素濃度は、例えば、0.1重量パーセント以上である。浸窒層10eに位置する鋼中の窒素濃度は、0.4重量パーセント以上であってもよい。なお、鋼中の窒素濃度は、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)により測定される。
図3は、変形例に係る内輪10の断面図である。図3に示されるように、内輪10の表面には、浸窒層10eが形成されていてもよい。浸窒層10eに位置する鋼中の窒素濃度は、浸窒層10e以外に位置する鋼中の窒素濃度よりも高くなっている。浸窒層10eに位置する鋼中の窒素濃度は、例えば、0.1重量パーセント以上である。浸窒層10eに位置する鋼中の窒素濃度は、0.4重量パーセント以上であってもよい。なお、鋼中の窒素濃度は、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)により測定される。
内輪10の表面に浸窒層10eが形成されている場合、内周面10cにおける残留オーステナイト量と軌道面10daにおける残留オーステナイト量との差は、例えば、10体積パーセント以上である。
(実施形態に係る転がり軸受の軌道輪の製造方法)
以下に、内輪10の製造方法を説明する。
以下に、内輪10の製造方法を説明する。
図4は、内輪10の製造方法を示す工程図である。図4に示されるように、内輪10の製造方法は、準備工程S1と、焼入れ工程S2と、焼き戻し工程S3と、後処理工程S4とを有している。準備工程S1においては、焼入れ工程S2、焼き戻し工程S3及び後処理工程S4を経ることにより内輪10となる環状の加工対象部材20が準備される。
なお、内輪10の表面に浸窒層10eが形成される場合、焼入れ工程S2に先立って、加工対象部材20の表面に対して浸窒処理が行われる。浸窒処理は、例えば、窒素を含む雰囲気ガス(例えば、アンモニア(NH3)ガス)中において加工対象部材20を所定温度で所定時間保持することにより行われる。
焼入れ工程S2においては、加工対象部材20に対する焼入れが行われる。焼入れ工程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、加工対象部材20がA1点以上の温度に加熱され、所定時間保持される。A1点は、鋼中のフェライトがオーステナイトへの変態を開始する温度である。加熱工程S21が行われることにより、加工対象部材20を構成している鋼中にオーステナイト結晶粒が生じる。
冷却工程S22は、加熱工程S21の後に行われる。冷却工程S22においては、加工対象部材20がMs点以下の温度に冷却される。Ms点は、オーステナイトからマルテンサイトへの変態が開始される温度である。そのため、冷却工程S22により、加工対象部材20を構成している鋼中のオーステナイト結晶粒の一部が、マルテンサイト結晶粒になる。
焼き戻し工程S3は、焼入れ工程S2の後に行われる。焼き戻し工程S3においては、加工対象部材20の焼き戻しが行われる。焼き戻し工程S3は、第1焼き戻し工程S31と第2焼き戻し工程S32とを有している。第2焼き戻し工程S32は、第1焼き戻し工程S31の後に行われる。
第1焼き戻し工程S31においては、加工対象部材20全体に対する焼き戻し処理が行われる。第1焼き戻し工程S31では、加工対象部材20が、A1変態点未満の温度に加熱に保持される。より具体的には、第1焼き戻し工程S31は、例えば、加工対象部材20を180℃以上230℃以下の温度に保持することにより行われる。
図5は、第2焼き戻し工程S32を説明するための平面模式図である。図6は、第2焼き戻し工程S32を説明するための断面模式図である。図5及び図6に示されるように、第2焼き戻し工程S32における加熱は、例えば、誘導加熱により行われる。
より具体的には、加熱コイル30は、加工対象部材20の内周面20cに対向する位置に配置され、内周面20cを誘導加熱する。加工対象部材20は、中心軸周りに回転される。加工対象部材20の回転数は、例えば、100回転/分以上200回転/分以下である。加熱コイル30により内周面20cの加熱が行われている際、加工対象部材20の外周面20dは、冷却ジャケット(図示せず)により冷却される。冷却ジャケットには、水等の冷却液が流される。冷却液の流量は、例えば、5L/分以上40L/分以下である。
図7は、加熱コイル30による加熱時間と内周面20c及び外周面20dにおける温度との関係についてのシミュレーション結果を示すグラフである。なお、図7中において、横軸は、加熱コイル30による加熱時間(単位:秒)であり、縦軸は、内周面20c及び外周面20dにおける温度(単位:℃)である。図7のシミュレーションは、内周面20cの加熱温度が420℃、外周面20dを水冷、内周面20cと外周面20dとの間の距離が3mmとの条件の下で行われた。図7に示されるように、焼き戻し工程S3においては、外周面20dの加熱温度は、内周面20cの加熱温度よりも低くなる。
図8は、内周面20cの加熱温度を変化させた際の外周面20dの加熱温度のシミュレーション結果を示すグラフである。なお、図8中において、横軸は、内周面20cの加熱温度(単位:℃)、縦軸は、外周面20dの加熱温度(単位:℃)である。図8のシミュレーションは、内周面20cの加熱温度を変化させたことを除き、図7のシミュレーションと同様の条件で行われた。図8に示されるように、外周面20dの加熱温度は、内周面20cの加熱温度の一次式となる。内周面20cの加熱温度をx、外周面20dの加熱温度をyとすると、y=a×x+b(aは1未満の正の数、bは正の数)となる(以下において、この式を「式1」という)。
内周面20c及び外周面20dの加熱温度は、A1変態点未満の温度である。内周面20cの加熱温度は、例えば250℃以上である。外周面20dの加熱温度は、例えば150℃以下である。
例えば特開平10−102137号公報に記載されているように、第2焼き戻し工程S32が行われた後における加工対象部材20を構成する鋼中の残留オーステナイトの体積比率(M1)は、第2焼き戻し工程S32が行われる前における加工対象部材20を構成する鋼中の残留オーステナイトの体積比率(M0)、加熱温度(T)及び加熱時間(t)を用いて、M1=M0×{A×exp(−Q/RT)×tn}(A、Q及びnは定数、Rはガス定数)となる(以下において、この式を「式2」という)。
そのため、加熱コイル30による内周面20cの加熱温度及び加熱時間を適宜調整することにより、外周面20dの加熱温度を適宜調整することができ、それに伴い、内周面20cにおける残留オーステナイトの体積比率及び外周面20dにおける残留オーステナイトの体積比率を適宜調整することができる。
例えば参考文献(井上毅,「新しい焼き戻しパラメータとその連続昇温曲線に沿った焼き戻し積算法への応用」,鉄と鋼,66,10(1980),1533)に記載されているように、焼き戻し工程S3が行われた後における加工対象部材20を構成する鋼の硬さ(Hv)は、加熱時間(t)及び加熱温度(T)を用いて、Hv=c×logt+d/T+e(c、d及びeは定数)となる(以下において、この式を「式3」とする)。そのため、加熱コイル30による内周面20cの加熱温度及び加熱時間を適宜調整することにより、内周面20cにおける硬さを適宜調整することができる。
第2焼き戻し工程S32における加熱は、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差が20℃以下になるように行われる。加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差は、例えば加工対象部材20の回転数により調整可能である。
図9は、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける残留オーステナイトの最大値と最小値との差に対する内周面20cの加熱温度の影響を示すグラフである。図9中において、横軸は内周面20cの加熱温度(単位:℃)であり、縦軸は加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける残留オーステナイト量の最大値と最小値との差(単位:体積パーセント)である。図9中において、ΔTは、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差を示している。なお、図9のグラフは、上記の式1及び式2を用いて作成されている。
図9に示されるように、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差が小さくなるほど、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける残留オーステナイト量の最大値と最小値との差が小さくなっている。より具体的には、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差を20℃である場合には、内周面20cの加熱温度を適宜調整することにより、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける残留オーステナイト量の最大値と最小値との差を2体積パーセント以下とすることができる。
図10は、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける硬さの最大値と最小値との差に対する内周面20cの加熱温度の影響を示すグラフである。図10中において、横軸は内周面20cの加熱温度(単位:℃)であり、縦軸は加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける硬さの最大値と最小値との差(単位:Hv)である。図10中において、ΔTは、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差を示している。なお、図10のグラフは、上記の式1及び式3を用いて作成されている。
図10に示されるように、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差が小さくなるほど、縦軸は加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける硬さの最大値と最小値との差が小さくなっている。より具体的には、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける加熱温度の最大値と最小値との差が20℃である場合には、加工対象部材20の周方向に沿って測定された内周面20cにおける硬さの最大値と最小値との差を20Hv以下とすることができる。
表1には、第2焼き戻し工程S32が行われる前後での外周面20dにおける残留応力が示されている。表1の例では、内周面20cの加熱温度が300℃とされた。加工対象部材を構成する鋼がSUJ2とされた。表1に示されるように、第2焼き戻し工程S32が行われる前では、外周面20dに引張残留応力が作用していた。他方で、第2焼き戻し工程S32が行われた後では、外周面20dに圧縮残留応力が作用していた。より具体的には、外周面20dからの距離が0.2mmまでの位置において、圧縮残留応力が100MPa以上となっていた。
焼き戻し工程S3は、第2焼き戻し工程S32が行われる前に第1焼き戻し工程S31が行われているため、第2焼き戻し工程S32を比較的短時間で完了させることができ、焼き戻し工程S3の生産性を改善することができる。
後処理工程S4においては、加工対象部材20に対する後処理が行われる。この後処理には、加工対象部材20に対する研削加工、加工対象部材20に対する洗浄等が含まれている。以上により、内輪10の製造工程が完了する。
(実施形態に係る転がり軸受の効果)
以下に、内輪10の効果を説明する。
以下に、内輪10の効果を説明する。
内輪10においては、反軌道面(内周面10c)における残留オーステナイト量が軌道面10daにおける残留オーステナイト量よりも5体積パーセント以上少ないため、時間経過に伴って残留オーステナイトがマルテンサイトに変態することによる内周面10cの寸法変化が小さい。そのため、内輪10によると、反軌道面における耐クリープ性を改善することができる。なお、内周面10cにおける残留オーステナイト量を5体積パーセント以下(浸窒層10eが形成されている場合、10体積パーセント以下)とすることにより、反軌道面における耐クリープ性をさらに改善することができる。
内輪10においては、内周面10cにおける残留オーステナイト量が軌道面10daにおける残留オーステナイト量よりも少ない(別の観点から言えば、内周面10cにおける残留オーステナイトの減少量が、軌道面10daにおける残留オーステナイトの減少量よりも多い)ため、第2焼き戻し工程S32の終了後における内周面10c側の収縮は、軌道面10da側よりも大きい。
この収縮量の違いに起因し、軌道面10daには圧縮残留応力が作用する。内輪10においては、内周面10cにおける残留オーステナイト量と軌道面10daにおける残留オーステナイト量との差が5体積パーセント以上(表面に浸窒層10eが形成されているときは、10体積パーセント以上)になっているため、軌道面10daには、大きな(例えば、100MPa以上)圧縮残留応力が作用する。そのため、内輪10によると、軌道面10daにおける転動疲労特性を改善することができる。
内輪10においては、内輪10の周方向に沿って測定された内周面10c(軌道面10da)における残留オーステナイト量の最大値と最小値との差が2体積パーセント以下になっており、内輪10の周方向に沿って測定された内周面10c(軌道面10da)における硬さの最大値と最小値との差が20Hv以下になっているため、内輪10は、周方向に沿って均一な特性を有していることになる。
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、転がり軸受の軌道輪に特に有利に適用される。
10 内輪、10a 第1端面、10b 第2端面、10c 内周面、10d 外周面、10da 軌道面、10e 浸窒層、20 加工対象部材、20c 内周面、20d 外周面、30 加熱コイル、A 中心軸、S1 準備工程、S2 焼入れ工程、S3 焼き戻し工程、S4 後処理工程、S21 加熱工程、S22 冷却工程、S31 第1焼き戻し工程、S32 第2焼き戻し工程。
Claims (12)
- 転がり軸受の軌道輪であって、
前記軌道輪は、焼入れが行われた鋼製であり、内周面及び外周面を有する表面を備え、
前記内周面及び前記外周面の一方は、軌道面を含み、
前記内周面及び前記外周面の他方は、反軌道面になっており、
前記反軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量は、前記軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量よりも少なく、
前記軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量と前記反軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量との差は、5体積パーセント以上であり、
前記軌道輪の周方向に沿って測定された前記反軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量の最大値と最小値との差は2体積パーセント以下である、転がり軸受の軌道輪。 - 前記表面には、浸窒層が形成されており、
前記軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量と前記反軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量との差は、10体積パーセント以上である、請求項1に記載の転がり軸受の軌道輪。 - 前記軌道面における前記鋼の硬さは、650Hv以上であり、
前記軌道輪の周方向に沿って測定された前記軌道面における前記鋼の硬さの最大値と最小値との差は20Hv以下である、請求項1又は請求項2に記載の転がり軸受の軌道輪。 - 前記反軌道面における前記鋼の硬さは600Hv以上である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の転がり軸受の軌道輪。
- 前記鋼中の残留オーステナイト量は、前記軌道面から前記反軌道面にかけて3体積パーセント/m以上300体積パーセント/m以下の勾配で減少している、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の転がり軸受の軌道輪。
- 前記鋼の硬さは、前記軌道面から前記反軌道面にかけて1×103Hv/m以上100×103Hv/m以下の勾配で減少している、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の転がり軸受の軌道輪。
- 前記反軌道面における前記鋼中の残留オーステナイト量は、5体積パーセント以下である、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の転がり軸受の軌道輪。
- 前記鋼中の残留オーステナイト量の平均値は、10体積パーセント以下である、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の転がり軸受の軌道輪。
- 前記軌道面には、圧縮残留応力が作用している、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の転がり軸受の軌道輪。
- 前記鋼は、過共析鋼である、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の転がり軸受の軌道輪。
- 前記鋼中の炭素量は、0.95重量パーセント以上1.1重量パーセント以下であり、
前記鋼中のシリコン量は、0.3重量パーセント以下であり、
前記鋼中のマンガン量は、0.5重量パーセント以下であり、
前記鋼中のクロム量は、1.4重量パーセント以上1.6重量パーセント以下である、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の転がり軸受の軌道輪。 - 前記鋼は、JIS規格に定められた高炭素クロム軸受鋼SUJ2である、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の転がり軸受の軌道輪。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020000366A JP2021110342A (ja) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | 転がり軸受の軌道輪 |
JP2020148375A JP2021110033A (ja) | 2020-01-06 | 2020-09-03 | 転がり軸受の軌道輪の製造方法 |
PCT/JP2020/046893 WO2021140853A1 (ja) | 2020-01-06 | 2020-12-16 | 転がり軸受の軌道輪およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020000366A JP2021110342A (ja) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | 転がり軸受の軌道輪 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020148375A Division JP2021110033A (ja) | 2020-01-06 | 2020-09-03 | 転がり軸受の軌道輪の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021110342A true JP2021110342A (ja) | 2021-08-02 |
Family
ID=76787496
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020000366A Pending JP2021110342A (ja) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | 転がり軸受の軌道輪 |
JP2020148375A Pending JP2021110033A (ja) | 2020-01-06 | 2020-09-03 | 転がり軸受の軌道輪の製造方法 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020148375A Pending JP2021110033A (ja) | 2020-01-06 | 2020-09-03 | 転がり軸受の軌道輪の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP2021110342A (ja) |
WO (1) | WO2021140853A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113667812A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-19 | 洛阳新强联回转支承股份有限公司 | 一种中碳合金钢无软带大型轧机轴承的加工方法 |
CN113897481A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-07 | 武汉理工大学 | 一种钢轴承套圈的热处理方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006071022A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
JP2007131901A (ja) * | 2005-11-09 | 2007-05-31 | Ntn Corp | リング状品組込機械部品の連続生産ライン |
JP2007332411A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Nsk Ltd | 転がり軸受軌道輪の製造方法 |
JP2009221493A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-10-01 | Nsk Ltd | 転がり軸受、軌道輪の製造方法 |
JP6211811B2 (ja) * | 2013-06-06 | 2017-10-11 | Ntn株式会社 | 軸受部品および転がり軸受 |
JP2018009208A (ja) * | 2016-07-12 | 2018-01-18 | 株式会社ジェイテクト | 環状ワークの焼入れ方法 |
-
2020
- 2020-01-06 JP JP2020000366A patent/JP2021110342A/ja active Pending
- 2020-09-03 JP JP2020148375A patent/JP2021110033A/ja active Pending
- 2020-12-16 WO PCT/JP2020/046893 patent/WO2021140853A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021140853A1 (ja) | 2021-07-15 |
JP2021110033A (ja) | 2021-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8562767B2 (en) | Method of heat treating a steel bearing component | |
JP5994924B2 (ja) | 高周波焼入れ部品の素形材及びその製造方法 | |
JP4627776B2 (ja) | 高濃度浸炭・低歪焼入れ部材およびその製造方法 | |
WO2011122315A1 (ja) | 波動歯車用基材の製造方法 | |
JP5895493B2 (ja) | 転がり軸受の製造方法、高周波熱処理装置 | |
WO2012098988A1 (ja) | 軌道輪の製造方法、軌道輪および転がり軸受 | |
WO2021140853A1 (ja) | 転がり軸受の軌道輪およびその製造方法 | |
JP5045491B2 (ja) | 大型転がり軸受 | |
JP2014020538A (ja) | 転がり軸受、転がり軸受の製造方法、高周波熱処理装置 | |
JP2021110032A (ja) | 転がり軸受の軌道輪の製造方法 | |
JP5779887B2 (ja) | 軌道部材の熱処理方法 | |
JP2019039044A (ja) | 転がり摺動部材及び転がり軸受 | |
JP2015531029A (ja) | 鋼コンポーネントを熱処理する方法及び鋼コンポーネント | |
WO2021206049A1 (ja) | 軌道輪、軌道輪の製造方法及び転がり軸受 | |
JP2010024492A (ja) | 鋼の熱処理方法、機械部品の製造方法および機械部品 | |
WO2021100746A1 (ja) | 軌道部材、転がり軸受、転がり軸受の軌道輪及び転がり軸受の軌道輪の製造方法 | |
JP7378201B2 (ja) | 軸受部品の製造方法 | |
WO2021002179A1 (ja) | 転がり軸受の軌道輪 | |
JP2019508634A (ja) | 駆動ベルト用の横断エレメント、駆動ベルト、および該横断エレメントを製造する方法 | |
JP2022054994A (ja) | 軌道輪 | |
JP2008266683A (ja) | 転がり軸受構成部材の製造方法および転がり軸受 | |
JP2021165410A (ja) | 軌道輪、転がり軸受および軌道輪の製造方法 | |
US20240124950A1 (en) | Method for heat treating a steel component | |
JP2022052334A (ja) | 軌道輪 | |
JP2009203521A (ja) | 環状体の加熱変形矯正方法および焼入れ方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220915 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231107 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240305 |