JP2022053453A - Bearing component and rolling bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受部品および転がり軸受に関する。 The present invention relates to bearing components and rolling bearings.
近年の車両等の低燃費化が進められており、それに伴い軸受の使用環境は過酷化しており、耐摩耗性および耐圧痕形成性に優れる軸受が望まれている。 In recent years, fuel efficiency of vehicles and the like has been reduced, and the usage environment of bearings has become harsher, and bearings having excellent wear resistance and pressure resistance mark forming property are desired.
耐摩耗性の向上には、マルテンサイト結晶粒の微細化が有効である(特開2019-108576号公報参照)。これは、マルテンサイト結晶粒が微細化することにより、マルテンサイト相の塑性変形抵抗が増大し、さらにマルテンサイト結晶粒の界面エネルギーが高められて摩耗表面での気体吸着が促進され、シビア摩耗が抑制されるためである。 Miniaturization of martensite crystal grains is effective for improving wear resistance (see JP-A-2019-108576). This is because the martensite crystal grains become finer, which increases the plastic deformation resistance of the martensite phase, further increases the interfacial energy of the martensite crystal grains, promotes gas adsorption on the wear surface, and causes severe wear. This is because it is suppressed.
一方、耐圧痕形成性の向上にも、マルテンサイト結晶粒の微細化が有効である(特許第6626918号公報参照)。これは、上記のようにマルテンサイト相の塑性変形抵抗が増大することにより、圧痕形成抵抗が高められるためである。 On the other hand, miniaturization of martensite crystal grains is also effective for improving the pressure-resistant mark forming property (see Patent No. 6626918). This is because the indentation formation resistance is increased by increasing the plastic deformation resistance of the martensite phase as described above.
特許第6626918号公報には、マルテンサイト結晶粒を微細化するための技術として、浸窒焼き入れ後に、浸窒焼き入れよりも低温で焼き入れを行う技術(低温二次焼き入れ)が記載されている。 Japanese Patent No. 6626918 describes a technique (low temperature secondary quenching) for performing quenching at a lower temperature than quenching quenching after quenching and quenching as a technique for refining martensite crystal grains. ing.
しかしながら、本発明者らが見出した知見によると、浸窒焼き入れ後に低温二次焼入れを行う技術にも、マルテンサイト結晶粒の微細化する観点で、改善の余地がある。 However, according to the findings found by the present inventors, there is room for improvement in the technique of performing low-temperature secondary quenching after quenching and quenching from the viewpoint of miniaturizing martensite crystal grains.
本発明の主たる目的は、高い耐摩耗性、及び高い耐圧痕形成性を有する軸受部品および転がり軸受を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a bearing component and a rolling bearing having high wear resistance and high pressure resistance mark forming property.
本発明に係る軸受部品は、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、0.3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、0.3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、1.5μm以下である。焼き入れ硬化層は、複数のセメンタイト粒をさらに含む。粒径が1μm以上であるセメンタイト粒の数密度は、0.025個/μm2以上である。 The bearing component according to the present invention is made of steel and has a hardened layer on its surface. The hardened layer contains a plurality of martensite crystal grains. The ratio of the total area of martensite crystal grains in the hardened layer is 70% or more. Martensite crystal grains are divided into a first group and a second group. The minimum value of the crystal grain size of the martensite crystal grains belonging to the first group is larger than the maximum value of the martensite crystal grains belonging to the second group. The value obtained by dividing the total area of martensite crystal grains belonging to the first group by the total area of martensite crystal grains is 0.3 or more. The value obtained by dividing the total area of the martensite crystal grains belonging to the first group excluding the martensite crystal grains having the smallest crystal grain size belonging to the first group by the total area of the martensite crystal grains is less than 0.3. .. The average particle size of martensite crystal grains belonging to the first group is 1.5 μm or less. The hardened layer further contains a plurality of cementite grains. The number density of cementite grains having a particle size of 1 μm or more is 0.025 grains / μm 2 or more.
本発明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、3.1以下であってもよい。 In the bearing component according to the present invention, the average aspect ratio of martensite crystal grains belonging to the first group may be 3.1 or less.
本発明に係る軸受部品において、表面の残留オーステナイト量は20体積%以上であってもよい。 In the bearing component according to the present invention, the amount of residual austenite on the surface may be 20% by volume or more.
本発明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。 In the bearing component according to the present invention, the hardened layer may contain nitrogen. The average nitrogen concentration of the hardened layer between the surface and the position where the distance from the surface is 10 μm may be 0.15% by mass or more.
本発明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。 In the bearing component according to the present invention, the hardness of the hardened layer on the surface may be 730 Hv or more.
本発明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。 In the bearing component according to the present invention, the steel may be the high carbon chromium bearing steel SUJ2 specified in the JIS standard.
本発明に係る軸受部品の製造方法は、高炭素クロム軸受鋼で構成された成形体を準備する工程と、成形体を浸炭浸窒雰囲気中で鋼のA1変態点以上の第1温度に加熱し、その後成形体を鋼のMs変態点以下の温度に冷却する浸炭浸窒工程と、浸炭浸窒工程後に、成形体を180度以上A1変態点未満の第2温度に保持する第1焼き戻し工程と、成形体をA1変態点以上第1温度未満の第3温度に再加熱し、その後成形体を鋼のMs変態点以下の温度に冷却する焼き入れ工程と、焼き入れ工程後に、成形体をA1変態点未満の第4温度に保持する第2焼き戻し工程とを備える。 The method for manufacturing a bearing component according to the present invention includes a step of preparing a molded body made of high carbon chrome bearing steel and heating the molded body to a first temperature equal to or higher than the A 1 transformation point of steel in a carburized and quenched atmosphere. Then, after the carburizing and carburizing step of cooling the molded body to a temperature below the Ms transformation point of the steel and the first quenching step of keeping the molded body at a second temperature of 180 degrees or more and less than the A 1 transformation point after the carburizing and nitriding step. After the tempering step, the tempering step of reheating the compact to a third temperature above the A 1 transformation point and below the first temperature, and then cooling the compact to a temperature below the Ms transformation point of the steel, and after the quenching step. It is provided with a second tempering step of holding the molded product at a fourth temperature below the A 1 transformation point.
本発明に係る軸受部品の製造方法において、第2温度は、250度以上350度以下であるのが好ましい。 In the method for manufacturing a bearing component according to the present invention, the second temperature is preferably 250 degrees or more and 350 degrees or less.
本発明によれば、高い耐摩耗性、及び高い耐圧痕形成性を有する軸受部品および転がり軸受を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a bearing component and a rolling bearing having high wear resistance and high pressure resistance mark forming property.
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。 The details of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will not be repeated.
(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(軌道部材)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(軌道部材)や転がり軸受の転動体であってもよい。
(Structure of bearing parts according to the embodiment)
The configuration of the bearing component according to the embodiment will be described. In the following, as an example of the bearing component according to the embodiment, the inner ring 10 (track member) of the rolling bearing will be described as an example, but the bearing component according to the embodiment is not limited to this. Specifically, the bearing component according to the embodiment may be an outer ring (track member) of the rolling bearing or a rolling element of the rolling bearing.
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。
The
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。
FIG. 1 is a top view of the
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。
The
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、内輪10の表面のうち、少なくとも軌道面を構成している外周面10dに設けられている。焼き入れ硬化層11は、例えば内輪10の全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。
FIG. 3 is an enlarged view of FIG. 2 III. As shown in FIG. 3, the
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。 When the deviation between the crystal orientation of the first martensite crystal grain and the crystal orientation of the second martensite crystal grain adjacent to the first martensite crystal grain is 15 ° or more, the first martensite crystal grain and The second martensite crystal grain is a different martensite crystal grain. On the other hand, when the deviation between the crystal orientation of the first martensite crystal grain and the crystal orientation of the second martensite crystal grain adjacent to the first martensite crystal grain is less than 15 °, the first martensite. The crystal grain and the second martensite crystal grain constitute one martensite crystal grain.
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。
The
焼き入れ硬化層11は、マルテンサイト結晶粒の他に、複数のオーステナイト結晶粒および複数のセメンタ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。
The
第1のセメンタイト結晶粒の結晶方位と第1のセメンタイト結晶粒に隣接する第2のセメンタ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のセメンタイト結晶粒と第2のセメンタイト結晶粒とは、異なるセメンタイト結晶粒である。他方で、第1のセメンタイト結晶粒の結晶方位と第1のセメンタイト結晶粒に隣接する第2のセメンタ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のセメンタイト結晶粒と第2のセメンタイト結晶粒とは、1つのセメンタイト結晶粒を構成している。 When the deviation between the crystal orientation of the first cementite crystal grain and the crystal orientation of the second cementite crystal grain adjacent to the first cementite crystal grain is 15 ° or more, the first cementite crystal grain and the second cementite A crystal grain is a different cementite crystal grain. On the other hand, when the deviation between the crystal orientation of the first cementite crystal grain and the crystal orientation of the second cementite crystal grain adjacent to the first cementite crystal grain is less than 15 °, the first cementite crystal grain and the first cementite crystal grain. The cementite crystal grains of 2 constitute one cementite crystal grain.
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。 Martensite crystal grains are divided into a first group and a second group. The minimum value of the crystal grain size of the martensite crystal grains belonging to the first group is larger than the maximum value of the martensite crystal grains belonging to the second group.
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、0.3以上である。 The total area of martensite crystal grains belonging to the first group is the total area of martensite crystal grains (the sum of the total area of the martensite crystal grains belonging to the first group and the total area of the martensite crystal grains belonging to the second group). The value divided by is 0.3 or more.
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、0.3未満である。 The value obtained by dividing the total area of the martensite crystal grains belonging to the first group excluding the martensite crystal grains belonging to the first group having the smallest crystal grain size by the total area of the martensite crystal grains is less than 0.3. ..
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0.3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。 From another point of view, the martensite crystal grains are assigned to the first group in order from the one having the largest crystal grain size. The allocation to the first group ends when the total area of the martensite crystal grains assigned to the first group becomes 0.3 times or more the total area of the martensite crystal grains. Then, the remaining martensite crystal grains are assigned to the second group.
第1群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径は、1.5μm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、1.3μm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、1.26μm以下であり、その中でも特に、当該平均粒径が1.24μm以下であることが好ましい。より好ましくは、第1群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径は、1.2μm以下である。 The average particle size of martensite crystal grains belonging to the first group is 1.5 μm or less. Preferably, the average particle size of the martensite crystal grains belonging to the first group is 1.3 μm or less. More preferably, the average particle size of the martensite crystal grains belonging to the first group is 1.26 μm or less, and particularly preferably the average particle size is 1.24 μm or less. More preferably, the average particle size of the martensite crystal grains belonging to the first group is 1.2 μm or less.
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、3.3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アスペクト比は、3.2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アスペクト比は、3.1以下であり、その中でも特に、当該平均アスペクト比が2.9以下であることが好ましい。 The average aspect ratio of martensite crystal grains belonging to the first group is 3.3 or less. Preferably, the average aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group is 3.2 or less. More preferably, the average aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group is 3.1 or less, and in particular, the average aspect ratio is preferably 2.9 or less.
上記の第1群に属する複数の結晶粒の平均アスペクト比が3.3以下であるとの条件は、上記の第1群に属する複数のマルテンサイト結晶粒の平均粒径が1.5μm以下であるとの特徴を有する軸受部品が併せ持つ条件であることがより好ましい。ただし本実施の形態では、上記の第1群に属する複数のマルテンサイト結晶粒の平均粒径が1.5μm以下であるとの特徴を有さない軸受部品が、複数のマルテンサイト結晶粒の平均アスペクト比が3.3以下であるとの条件のみを満たしてもよい。 The condition that the average aspect ratio of the plurality of crystal grains belonging to the first group is 3.3 or less is that the average particle size of the plurality of martensite crystal grains belonging to the first group is 1.5 μm or less. It is more preferable that the condition is that the bearing parts having the characteristic of being present also have. However, in the present embodiment, the bearing component having no feature that the average particle size of the plurality of martensite crystal grains belonging to the first group is 1.5 μm or less is the average of the plurality of martensite crystal grains. Only the condition that the aspect ratio is 3.3 or less may be satisfied.
第1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。 The average particle size of the martensite crystal grains belonging to the first group and the aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group are measured by using an EBSD (Electron Backscattered Diffraction) method.
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画像に表された各結晶粒の結晶方位に基づいて、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。
More details are as follows. First, a cross-sectional image of the
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。 More specifically, by calculating the square root of the value obtained by dividing the area of each martensite crystal grain displayed in the EBSD image by π / 4, each martensite crystal grain displayed in the EBSD image is calculated. The equivalent circle diameter of is calculated.
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。 Among the martensite crystal grains displayed on the EBSD image, the martensite crystal grains belonging to the first group are determined based on the circle equivalent diameter of each martensite crystal grain calculated as described above. The value obtained by dividing the total area of the martensite crystal grains belonging to the first group among the martensite crystal grains displayed on the EBSD image by the total area of the martensite crystal grains displayed on the EBSD image is the first group. It is a value obtained by dividing the total area of the martensite crystal grains belonging to the above by the total area of the martensite crystal grains.
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1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群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径とされる。 Based on the circle-equivalent diameter of each martensite crystal grain calculated as described above, the martensite crystal grain displayed on the EBSD image is classified into a first group and a second group. The value obtained by dividing the total circle-equivalent diameter of the martensite crystal grains displayed in the EBSD image classified into the first group by the number of martensite crystal grains displayed in the EBSD image classified into the first group is , The average grain size of martensite crystal grains belonging to the first group.
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。 From the shape of each martensite crystal grain displayed on the EBSD image, the shape of each martensite crystal grain displayed on the EBSD image is approximately elliptical by the least squares method. This least squares ellipse approximation is performed according to the method described in S. Biggin and DJ Dingley, Journal of Applied Crystallography, (1977) 10, 376-378. In this elliptical shape, the aspect ratio of each martensite crystal grain displayed in the EBSD image is calculated by dividing the dimension of the major axis by the dimension of the minor axis. The value obtained by dividing the total aspect ratio of the martensite crystal grains displayed in the EBSD image classified into the first group by the number of martensite crystal grains displayed in the EBSD image classified into the first group. , The average aspect ratio of martensite crystal grains belonging to the first group.
焼き入れ硬化層11において、粒径が1μm以上であるセメンタイト結晶粒の数密度は、0.025個/μm2以上である。好ましくは、粒径が1μm以上であるセメンタイト結晶粒の数密度は、0.040個/μm2以上である。より好ましくは、粒径が1μm以上であるセメンタイト結晶粒の数密度は、0.046個/μm2以上である。
In the
焼き入れ硬化層11中のセメンタイト結晶粒の粒径及び数密度は、以下の方法により測定される。第1に、EBSD法に基づいて、焼き入れ硬化層11の断面画像(EBSD画像)が撮影される。EBSD画像に表された各結晶粒の結晶方位に基づいて、各セメンタイト結晶粒の粒界が特定される。第2に、EBSD画像に含まれている各セメンタイト結晶粒の面積を算出し、算出された面積をπ/4で除した値の平方根として各セメンタイト結晶粒の円相当径が算出される。このように算出された各セメンタイト結晶粒の円相当径が、各セメンタイト結晶粒の粒径とされる。
The grain size and number density of the cementite crystal grains in the
第3に、EBSD画像に含まれているセメンタイト結晶粒のうち、円相当径が1μm以上であるセメンタイト結晶粒の個数をカウントする。カウントされた円相当径が1μm以上であるセメンタイト結晶粒の個数を、EBSD画像の観察視野の面積で除した値が、焼き入れ硬化層11中において粒径が1μm以上であるセメンタイト結晶粒の数密度とされる。
Third, among the cementite crystal grains contained in the EBSD image, the number of cementite crystal grains having a circle equivalent diameter of 1 μm or more is counted. The number of cementite crystal grains having a counted circle equivalent diameter of 1 μm or more divided by the area of the observation field of the EBSD image is the number of cementite crystal grains having a particle size of 1 μm or more in the
焼き入れ硬化層11は、窒素を含有している。表面(外周面10d)と該表面から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。
The
表面(外周面10d)の残留オーステナイト量は、20体積%以上である。好ましくは、表面(外周面10d)の残留オーステナイト量は、24体積%以上26体積%以下である。表面(外周面10d)の残留オーステナイト量は、当該表面に対するX線回折法により測定される。具体的には、残留オーステナイト量は、オーステナイト相のX線回折ピークの積分強度とマルテンサイト相のX線回折ピークの積分強度とを比較することにより、算出される。
The amount of retained austenite on the surface (outer
表面(外周面10d)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。
The hardness of the
(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。
(Manufacturing method of bearing parts according to the embodiment)
Hereinafter, a method for manufacturing the
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。 FIG. 4 is a process diagram showing a method for manufacturing a bearing component according to an embodiment. As shown in FIG. 4, the method for manufacturing the bearing component according to the embodiment is a preparation step S1, a carburizing and nitriding step S2, a first tempering step S3, a quenching step S4, and a second tempering step S5. And has a post-treatment step S6.
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。
In the preparation step S1, a ring-shaped processing target member that becomes an
浸炭浸窒工程S2においては、第1に、浸炭浸窒雰囲気(炭素及び窒素を含む雰囲気ガス(例えば、吸熱型変成ガス(RXガス)及びアンモニア(NH3)ガスを含む雰囲気ガス))中において、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。その際の平均冷却速度は、少なくとも20℃/秒以上である。 In the carburizing and nitriding step S2, first, in a carburizing and nitriding atmosphere (atmosphere gas containing carbon and nitrogen (for example, atmosphere gas containing heat-absorbing modified gas (RX gas) and ammonia (NH 3 ) gas)). By heating the member to be processed to a first temperature or higher, the carburizing and nitrogen treatment of the member to be processed is performed. The first temperature is a temperature equal to or higher than the A1 transformation point of the steel constituting the member to be machined. In the carburizing and nitriding step S2, secondly, the member to be processed is cooled. This cooling is performed so that the temperature of the member to be processed is equal to or lower than the Ms transformation point. The average cooling rate at that time is at least 20 ° C./sec or more.
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温度で第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400℃以下である。好ましくは、第2温度は、180℃以上である。より好ましくは、第2温度は、250℃以上350℃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。 In the first tempering step S3, tempering is performed on the member to be processed. The first tempering step S3 is performed by holding the member to be processed at the second temperature for only the first hour. The second temperature is a temperature below the A1 transformation point. The second temperature is, for example, 160 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. Preferably, the second temperature is 180 ° C. or higher. More preferably, the second temperature is 250 ° C. or higher and 350 ° C. or lower. The first hour is, for example, 1 hour or more and 4 hours or less.
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、アンモニアが意図的に添加されていない雰囲気ガス中において、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。 In the quenching step S4, quenching is performed on the member to be processed. In the quenching step S4, first, the member to be processed is heated to a third temperature in the atmospheric gas to which ammonia is not intentionally added. The third temperature is a temperature equal to or higher than the A1 transformation point of the steel constituting the member to be machined. The third temperature is preferably lower than the first temperature. In the quenching step S4, secondly, the member to be processed is cooled. This cooling is performed so that the temperature of the member to be processed is equal to or lower than the Ms transformation point.
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。 In the second tempering step S5, tempering is performed on the member to be processed. The second tempering step S5 is performed by holding the member to be processed at the fourth temperature for only the second time. The fourth temperature is a temperature below the A1 transformation point. The fourth temperature is, for example, 160 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. The second hour is, for example, 1 hour or more and 4 hours or less. The quenching step S4 and the second tempering step S5 may be repeated a plurality of times.
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。
In the post-treatment step S6, post-treatment is performed on the member to be processed. In the post-treatment step S6, for example, cleaning of the member to be machined, grinding of the surface of the member to be machined, machining such as polishing, and the like are performed. As described above, the
(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。
(Effect of bearing parts according to the embodiment)
The effects of the bearing parts according to the embodiment will be described below.
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群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が1.5μm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群に属するマルテンサイト結晶粒でさえも、その結晶粒が微細化されているため、焼き入れ硬化層11の表面(外周面10d)は、高い耐摩耗性を有するとともに、高い耐圧痕形成性を有する。
When the fracture of the material is considered by the weakest link model, the location where the strength is relatively low, that is, the martensite crystal grains having a relatively large grain size have a great influence on the fracture of the material. In the
焼き入れ硬化層11では、粒径が1μm以上であるセメンタイト結晶粒の数密度が0.025個/μm2以上であるため、粒径が1μm以上であるセメンタイト結晶粒の数密度が0.025個/μm2未満である場合と比べて、セメンタイト粒が高密度に分散している。そのため、焼き入れ硬化層11のせん断抵抗は、粒径が1μm以上であるセメンタイト結晶粒の数密度が0.025個/μm2未満である焼き入れ硬化層のせん断抵抗と比べて高められるため、焼き入れ硬化層11の表面(外周面10d)の耐摩耗性が向上する。
In the
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、マルテンサイト結晶粒が応力集中源となりにくい。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3.3以下であれば、焼き入れ硬化層11において相対的に粒径が大きいマルテンサイト結晶粒が応力集中源になりにくいことになる。そのため、焼き入れ硬化層11の表面(外周面10d)の耐摩耗性および耐圧痕形成性は、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3.3よりも高い場合と比べて、改善されている。
As the average aspect ratio of the martensite crystal grains becomes smaller, the shape of the martensite crystal grains becomes closer to a spherical shape, and the martensite crystal grains are less likely to be a stress concentration source. When the average aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group is 3.3 or less, the martensite crystal grains having a relatively large particle size in the
さらに、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3.1以下であれば、焼き入れ硬化層11の表面(外周面10d)の耐摩耗性および耐圧痕形成性は、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3.1よりも高い場合と比べて、改善されている。
Further, when the average aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group is 3.1 or less, the wear resistance and the pressure resistance mark forming property of the surface (outer
表面(外周面10d)と該表面から10μmの距離にある位置との間における焼き入れ硬化層11の平均窒素濃度が0.15質量パーセント以上であれば、焼き入れ硬化層11の表面(外周面10d)にマルテンサイト結晶粒の微細化に寄与する微細な析出物が析出される。
If the average nitrogen concentration of the
表面(外周面10d)の残留オーステナイト量が20体積%以上であれば、焼き入れ硬化層11の表面(外周面10d)に高い靭性が付与される。
When the amount of residual austenite on the surface (outer
表面(外周面10d)における焼き入れ硬化層11の硬さが730Hv以上であれば、該表面は高い耐摩耗性と耐圧痕形成性を有している。
When the hardness of the
内輪10を構成する鋼は、高炭素クロム軸受鋼である。仮に、内輪を構成する鋼が低炭素鋼である場合、当該鋼を焼き入れ硬化させるには、長時間の浸炭処理が必要となる。また、低炭素鋼(例えばJIS規格に定めるクロムモリブデン鋼SCM435)中のモリブデン(Mo)やニッケル(Ni)などの高価な合金元素の含有量は、高炭素クロム軸受鋼のそれと比べて、多い。そのため、高炭素クロム軸受鋼により構成されている内輪10の製造コストは、低炭素鋼により構成されている内輪と比べて、低くなる。好ましくは、内輪10を構成する鋼は、JIS規格に定める高炭素クロム軸受鋼SUJ2である。SUJ2は、高炭素クロム軸受鋼の中でも特に安価である。
The steel constituting the
なお、本実施の形態では、焼き入れ硬化層11のEBSD画像に基づいて算出される第1群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径および平均アスペクト比が特定されている。EBSD画像に基づいて第1群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径および平均アスペクト比を算出する手法のメリットとして、材料の破壊を最弱リンクモデルで考えた場合に強度が相対的に低くなる第1群に属するマルテンサイト結晶粒の粒界を容易に把握できること、EBSD画像に含まれる非常に小さい粒の影響を除外できること、機械的かつ自動的に測定・算出できること、などが挙げられる。
In the present embodiment, the average particle size and the average aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group calculated based on the EBSD image of the
本実施の形態に係る軸受部品の製造方法は、浸炭浸窒工程S2の後、浸炭浸窒工程S2の加熱温度(第1温度)よりも低い第3温度に成形体を加熱する焼き入れ工程S4の前に、第1焼き戻し工程S3を備えている。本発明者らは、浸炭浸窒工程S2および焼き入れ工程S4との間に第1焼き戻し工程S3を実施し、かつ第1焼き戻し工程S3での第2温度を180℃以上とすれば、焼き入れ硬化層11中のマルテンサイト結晶粒を微細化でき、焼き入れ硬化層11の表面の耐摩耗性および耐圧痕形成性を改善し得ることを見出した。特に、第2温度を250度以上350度以下とすれば、焼き入れ硬化層11中のマルテンサイト結晶粒をさらに微細化でき、焼き入れ硬化層11の表面の耐摩耗性および耐圧痕形成性をさらに改善し得ることが確認された。
The method for manufacturing a bearing component according to the present embodiment is a quenching step S4 in which the molded product is heated to a third temperature lower than the heating temperature (first temperature) of the carburizing and nitriding step S2 after the carburizing and nitriding step S2. The first tempering step S3 is provided before the above. The present inventors carry out the first tempering step S3 between the carburizing and quenching step S2 and the quenching step S4, and set the second temperature in the first tempering step S3 to 180 ° C. or higher. It has been found that the martensite crystal grains in the
(実施の形態に係る転動部品)
実施形態に係る転動部品は、転動面を有する部品である。実施形態に係る転動部品は、上述した実施の形態に係る軸受部品と同等の構成を備えており、焼き入れ硬化層11と同等の焼き入れ硬化層を有している。実施形態に係る転動部品では、焼き入れ硬化層が、少なくとも転動面に設けられている。実施形態に係る転動部品の製造方法は、上述した実施の形態に係る軸受部品の製造方法と同等の構成を備えている。実施形態に係る転動部品は、転動面を有する任意の部品であればよいが、例えばボールネジである。
(Rolling parts according to the embodiment)
The rolling component according to the embodiment is a component having a rolling surface. The rolling component according to the embodiment has the same configuration as the bearing component according to the above-described embodiment, and has a quenching hardened layer equivalent to the quenching hardening
(静的負荷容量試験)
以下に、実施形態に係る軸受部品の効果を確認するために行った静的負荷容量試験を説明する。
(Static load capacity test)
The static load capacity test performed to confirm the effect of the bearing component according to the embodiment will be described below.
<供試材>
静的負荷容量試験には、実施例としてのサンプル1、サンプル2、及びサンプル3と、比較例としてのサンプル4及びサンプル5が用いられた。サンプル1、サンプル2、サンプル3、サンプル4、およびサンプル5は、JIS規格に定める高炭素クロム軸受鋼SUJ2により構成された。
<Test material>
For the static load capacity test,
サンプル1~サンプル3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の準備においては、第1温度が850℃とされ、第2温度が250℃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3の準備においては、第1温度が850℃とされ、第2温度が350℃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。サンプル1~3に対する浸炭浸窒処理でのヒートパターンは、一般的なものとされた。サンプル1~3に対する第1焼き戻し工程での加熱時間(第1時間)は、2時間とされた。
サンプル4は、上記成形体を、浸炭浸窒雰囲気中にて焼き入れした後、焼き戻すことにより、準備された。サンプル4の準備おいては、焼き入れ温度が850℃とされ、焼き戻し温度が180℃とされた。 Sample 4 was prepared by quenching the molded product in a carburized and nitriding atmosphere and then quenching it. In the preparation of sample 4, the quenching temperature was 850 ° C. and the tempering temperature was 180 ° C.
サンプル5は、上記成形体を、アンモニアが意図的に添加されていない雰囲気中にて焼き入れ(普通焼き入れ)した後、焼き戻すことにより、準備された。サンプル5の準備おいては、焼き入れ温度が810℃とされ、焼き戻し温度が180℃とされた。
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24%以上26%以下となっていた。サンプル1~サンプル4は、表面と該表面からの距離が10μmとなる位置との間の窒素濃度が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いた。サンプル1~サンプル3は、表面における硬さが750Hv程度となっていた。
In
電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて、サンプル1~5の表面近傍の断面観察を行い、EBSD画像を取得した。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8は、サンプル4の断面におけるEBSD画像である。図9は、サンプル5の断面におけるEBSD画像である。図5~図9に示される各EBSD画像から、サンプル1~5の各々の第1群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径および平均アスペクト比、ならびに、セメンタイト結晶粒の粒径および数密度を算出した。
Using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), cross-sectional observations near the surface of
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1.5μm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3.3となっていた。サンプル1において、粒径が1μm以上であるセメンタイト粒の数密度は、0.026個/μm2であった。
In
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1.2μm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2.9となっていた。サンプル2において、粒径が1μm以上であるセメンタイト粒の数密度は、0.048個/μm2であった。
In
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1.3μm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2.9となっていた。サンプル1において、粒径が1μm以上であるセメンタイト粒の数密度は、0.046個/μm2であった。
In
サンプル4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1.8μm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3.2となっていた。サンプル4において、粒径が1μm以上であるセメンタイト粒の数密度は、0.024個/μm2であった。 In Sample 4, the average particle size of the martensite crystal grains belonging to the first group was 1.8 μm, and the average aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group was 3.2. In Sample 4, the number density of cementite grains having a particle size of 1 μm or more was 0.024 / μm 2 .
サンプル5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2.1μm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3.2となっていた。サンプル5において、粒径が1μm以上であるセメンタイト粒の数密度は、0.005個/μm2であった。
In
サンプル1~サンプル5における第1群に属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、ならびにセメンタイト結晶粒の数密度の測定結果は、表2に示されている。
Table 2 shows the measurement results of the average grain size and average aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group in
<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5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。
<Static load capacity test conditions>
In the static load capacity test, a flat plate-shaped member was produced using
<静的負荷容量試験結果>
サンプル1~サンプル4において測定された静的負荷容量を、サンプル5において測定された静的負荷容量により規格化した比率(静電負荷容量の比)が、表3に示されている。
<Static load capacity test results>
Table 3 shows the ratio (ratio of electrostatic load capacity) obtained by normalizing the static load capacity measured in
表3に示されるように、サンプル1~サンプル3の各静的負荷容量は、サンプル4およびサンプル5の各静的負荷容量よりも高いことが確認された。サンプル2およびサンプル3の各静的負荷容量は、サンプル1の静的負荷容量よりも高いことが確認された。
As shown in Table 3, it was confirmed that each static load capacity of
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2及びサンプル3に対応する曲線は、サンプル1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2及びサンプル3においては、静的負荷容量の値が、サンプル1よりも大きくなっていた。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the maximum contact surface pressure and the indentation depth. In FIG. 10, the horizontal axis is the maximum contact surface pressure (unit: GPa), and the vertical axis is the indentation depth ÷ the diameter of the ceramic sphere × 104 . As shown in FIG. 10, the curve corresponding to the
図11は、第1群に属す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。図12は、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、横軸が第1群に属する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となっており、縦軸が静的負荷容量(単位:GPa)となっている。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between the average particle size of martensite crystal grains belonging to the first group and the static loading capacity. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the average aspect ratio of martensite crystal grains belonging to the first group and the static load capacity. In FIG. 11, the horizontal axis represents the average particle size (unit: μm) of the martensite crystal grains belonging to the first group, and the vertical axis represents the static load capacity (unit: GPa). In FIG. 12, the horizontal axis is the average aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group, and the vertical axis is the static load capacity (unit: GPa).
表2、表3、図11及び図12に示されるように、静的負荷容量は、第1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いた。さらに、静的負荷容量は、粒径が1μm以上であるセメンタイト粒の数密度が多くなるほど改善されていた。さらに、静的負荷容量は、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小さい方が改善されていた。第1群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が1.5μm以下であり、かつ粒径が1μm以上であるセメンタイト粒の数密度は、0.005個/μm2である場合には、5.6GPa以上の静的負荷容量を達成することができることが確認された。さらに、第1群に属するマルテンサイト結晶粒の平均粒径が1.4μm以下であり、かつ第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3.1以下である場合には、5.7GPa以上の静的負荷容量を達成することができることが確認された。 As shown in Tables 2, Table 3, FIGS. 11 and 12, the static loading capacity was improved as the average particle size of the martensite crystal grains belonging to the first group became smaller. Further, the static load capacity was improved as the number density of cementite grains having a particle size of 1 μm or more increased. Further, the static load capacity was improved when the average aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group was small. When the average particle size of the martensite crystal grains belonging to the first group is 1.5 μm or less and the grain size of the cementite grains is 1 μm or more, the number density of the cementite grains is 0.005 / μm 2 . It was confirmed that a static load capacity of 6.6 GPa or more can be achieved. Further, when the average grain size of the martensite crystal grains belonging to the first group is 1.4 μm or less and the average aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group is 3.1 or less, 5. It was confirmed that a static load capacity of 7 GPa or more can be achieved.
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静的負荷容量(耐圧痕形成性)が改善されることが、実験的にも示された。 From such test results, it was experimentally shown that, according to the rolling parts according to the embodiment, the crystal grains are refined and the static load capacity (pressure resistance mark forming property) is improved.
(摩耗試験)
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摩耗試験を説明する。
(Wear test)
The wear test performed to confirm the effect of the rolling parts according to the embodiment will be described below.
摩耗試験には、上記サンプル1~5が用いられた。摩耗試験においては、サンプル1~サンプル5を用いて平板状部材が作製された。表面粗さ(算術平均粗さ)Raは、0.010μmとされた。
The
<摩耗試験条件>
上記サンプル1~5に対して、サバン型摩耗試験機を用いて、摩耗試験が行われた。試験時の荷重は50Nとされ、相手材に対する相対速度は0.05m/sとされた。試験時間は60分とされ、潤滑油にはモービルベロシティオイルNo.3(登録商標)(VG2)が用いられた。摩耗試験後のサンプル1~サンプル5の各摩耗量を対比することにより、耐摩耗性を評価した。
<Wear test conditions>
A wear test was performed on the
<摩耗試験結果>
サンプル1~サンプル5の各摩耗量の対比評価の結果が、表4に示されている。なお、摩耗量が少ない順に、A,B,Cと判定した。
<Wear test results>
Table 4 shows the results of the comparative evaluation of each wear amount of
表4に示されるように、サンプル1~サンプル3の各々の耐摩耗性は、サンプル5の各々の摩耗性よりも高いことが確認された。サンプル2およびサンプル3の各々の耐摩耗性は、サンプル1の耐摩耗性よりも高いことが確認された。
As shown in Table 4, it was confirmed that the wear resistance of each of
つまり、耐摩耗性は、第1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いた。さらに、耐摩耗性は、粒径が1μm以上であるセメンタイト粒の数密度が多くなるほど改善されていた。さらに、耐摩耗性は、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小さい方が改善されていた。 That is, the wear resistance was improved as the average particle size of the martensite crystal grains belonging to the first group became smaller. Further, the wear resistance was improved as the number density of cementite grains having a particle size of 1 μm or more increased. Further, the wear resistance was improved when the average aspect ratio of the martensite crystal grains belonging to the first group was small.
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耐摩耗性が改善されることが、実験的にも示された。 From such a test result, it was experimentally shown that according to the rolling parts according to the embodiment, the crystal grains are miniaturized and the wear resistance is improved.
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。 Although the embodiment of the present invention has been described above, it is possible to modify the above-described embodiment in various ways. Moreover, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
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。 The above embodiment is particularly advantageously applied to bearing components and rolling bearings using the same.
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。 10 Inner ring, 10a upper surface, 10b bottom surface, 10c inner peripheral surface, 10d outer peripheral surface, 10e central axis, 11 quenching hardened layer, S1 preparation process, S2 carburizing and nitriding process, S3 first tempering process, S4 quenching process, S5 second tempering process, S6 post-processing process.
Claims (7)
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0.3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0.3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1.5μm以下であり、
前記焼き入れ硬化層は、複数のセメンタイト粒をさらに含み、
粒径が1μm以上である前記セメンタイト粒の数密度は、0.025個/μm2以上である、軸受部品。 A bearing component made of steel and having a hardened layer on the surface.
The hardened layer contains a plurality of martensite crystal grains and contains a plurality of martensite crystal grains.
The ratio of the total area of the martensite crystal grains in the hardened layer is 70% or more.
The martensite crystal grains are divided into a first group and a second group.
The minimum value of the crystal grain size of the martensite crystal grains belonging to the first group is larger than the maximum value of the martensite crystal grains belonging to the second group.
The value obtained by dividing the total area of the martensite crystal grains belonging to the first group by the total area of the martensite crystal grains is 0.3 or more.
The value obtained by dividing the total area of the martensite crystal grains belonging to the first group excluding the martensite crystal grains having the smallest crystal grain size belonging to the first group by the total area of the martensite crystal grains is 0. Less than 3
The average particle size of the martensite crystal grains belonging to the first group is 1.5 μm or less, and the average particle size is 1.5 μm or less.
The hardened layer further contains a plurality of cementite grains and contains a plurality of cementite grains.
A bearing component having a cementite grain having a particle size of 1 μm or more and having a number density of 0.025 pieces / μm 2 or more.
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1又は請求項2に記載の軸受部品。 The hardened layer contains nitrogen and is
The bearing component according to claim 1 or 2, wherein the average nitrogen concentration of the hardened layer between the surface and the position where the distance from the surface is 10 μm is 0.15% by mass or more. ..
前記外輪、前記内輪、および前記転動体の少なくとも1つが、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の軸受部品である、転がり軸受。
Equipped with an outer ring, an inner ring, and a rolling element,
A rolling bearing in which at least one of the outer ring, the inner ring, and the rolling element is a bearing component according to any one of claims 1 to 6.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
CN202180065740.1A CN116249792A (en) | 2020-09-24 | 2021-09-16 | Bearing component and rolling bearing |
US18/025,379 US20240035515A1 (en) | 2020-09-24 | 2021-09-16 | Bearing part and rolling bearing |
PCT/JP2021/034141 WO2022065200A1 (en) | 2020-09-24 | 2021-09-16 | Bearing component and rolling bearing |
Applications Claiming Priority (2)
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JP2020159671 | 2020-09-24 | ||
JP2020159671 | 2020-09-24 |
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JP2021052153A Pending JP2022053453A (en) | 2020-09-24 | 2021-03-25 | Bearing component and rolling bearing |
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2021
- 2021-03-25 JP JP2021052153A patent/JP2022053453A/en active Pending
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