JP2023178014A

JP2023178014A - Rolling component and rolling bearing

Info

Publication number: JP2023178014A
Application number: JP2022091031A
Authority: JP
Inventors: 昌弘山田; Masahiro Yamada; 美有佐藤; Miyu Sato; 力大木; Tsutomu Oki
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2022-06-03
Filing date: 2022-06-03
Publication date: 2023-12-14

Abstract

To provide a rolling component which can improve indentation resistance and abrasion resistance on a surface, and can suppress occurrences of hydrogen embrittlement on the surface.SOLUTION: A rolling component has a surface and is made of hardened and tempered steel. The rolling component includes a surface layer that is a region with a distance of up to 20 μm from the surface. The steel contains 0.70 mass% or more and 1.10 mass% or less of carbon, 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less of silicon, 0.30 mass% or more and 0.60 mass% or less of manganese, 1.30 mass% or more and 1.60 mass% or less of chromium, 0.50 mass% or less of niobium, 0.50 mass% or less of vanadium, 0.50 mass% or less of molybdenum, and the balance iron with inevitable impurities. An average nitrogen concentration in the surface layer is 0.20 mass% or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、転動部品及び転がり軸受に関する。 The present invention relates to rolling parts and rolling bearings.

例えば特許第３９９０２１２号公報（特許文献１）には、転動部品が記載されている。特許文献１に記載の転動部品は、ＪＩＳ規格に定められている高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２を用いて、浸窒処理、焼入れ及び焼戻しを行うことにより形成されている。 For example, Japanese Patent No. 3990212 (Patent Document 1) describes a rolling component. The rolling component described in Patent Document 1 is formed by performing nitriding treatment, quenching, and tempering using SUJ2, which is a high carbon chromium bearing steel specified in the JIS standard.

特許第３９９０２１２号公報Patent No. 3990212

ＳＵＪ２を用いて浸窒処理、焼入れ及び焼戻しを行うことにより形成された転動部品では、表面における残留オーステナイト量が多い。そのため、ＳＵＪ２を用いて浸窒処理、焼入れ及び焼戻しを行うことにより形成された転動部品は、異物混入潤滑下での圧痕起点型剥離への耐久性が高い。 A rolling component formed by performing nitriding, quenching, and tempering using SUJ2 has a large amount of retained austenite on the surface. Therefore, rolling parts formed by performing nitriding, quenching, and tempering using SUJ2 have high durability against indentation-originated peeling under lubrication contaminated with foreign matter.

しかしながら、ＳＵＪ２を用いて浸窒処理、焼入れ及び焼戻しを行うことにより形成された転動部品では、表面における残留オーステナイト量が多いため、表面における硬さが低下してしまう。そのため、ＳＵＪ２を用いて浸窒処理、焼入れ及び焼戻しを行うことにより形成された転動部品では、表面における耐圧痕形成性及び耐摩耗性が不十分となり、転動疲労寿命が短くなることがある。また、ＳＵＪ２を用いて浸窒処理、焼入れ及び焼戻しを行うことにより形成された転動部品では、表面における耐摩耗性が低下する結果、表面における水素発生及び水素侵入が促進され、水素脆化が引き起こされることがある。 However, in rolling parts formed by performing nitriding, quenching, and tempering using SUJ2, the amount of retained austenite on the surface is large, so the hardness on the surface is reduced. Therefore, rolling parts formed by nitriding, quenching, and tempering using SUJ2 may have insufficient indentation resistance and wear resistance on the surface, resulting in a shortened rolling fatigue life. . In addition, in rolling parts formed by nitriding, quenching, and tempering using SUJ2, the wear resistance on the surface decreases, which promotes hydrogen generation and penetration on the surface, resulting in hydrogen embrittlement. It may be caused.

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、表面における耐圧痕形成性及び耐摩耗性を改善可能であるとともに、表面における水素脆性の発生を抑制可能な転動部品及び転がり軸受を提供するものである。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above. More specifically, the present invention provides a rolling component and a rolling bearing that can improve the indentation resistance and wear resistance on the surface, and can suppress the occurrence of hydrogen embrittlement on the surface.

本発明の転動部品は、表面を有し、焼入れ及び焼戻しの行われた鋼製である。転動部品は、表面からの距離が２０μｍまでの領域である表層部を備えている。鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．５０質量パーセント以下のニオブと、０．５０質量パーセント以下のバナジウムと、０．５０質量パーセント以下のモリブデンと、残部を構成している鉄及び不可避不純物とを含む。表層部中における平均窒素濃度は、０．２０質量パーセント以上である。表層部中には、析出物が分散している。析出物は、ニオブ、バナジウム又はモリブデンが主成分である窒化物若しくはニオブ、バナジウム又はモリブデンを主成分とする炭窒化物である。上位粒面積率５０パーセントでの表層部におけるマルテンサイトブロックの平均粒径は、１．５μｍ以下である。 The rolling component of the present invention has a surface and is made of hardened and tempered steel. The rolling component has a surface layer that is a region up to 20 μm away from the surface. The steel contains 0.70 mass percent to 1.10 percent carbon, 0.15 mass percent to 0.35 mass percent silicon, and 0.30 mass percent to 0.60 mass percent manganese. Chromium of 1.30 mass percent or more and 1.60 mass percent or less, niobium of 0.50 mass percent or less, vanadium of 0.50 mass percent or less, molybdenum of 0.50 mass percent or less, and the balance Contains iron and unavoidable impurities. The average nitrogen concentration in the surface layer is 0.20 mass percent or more. Precipitates are dispersed in the surface layer. The precipitate is a nitride containing niobium, vanadium, or molybdenum as a main component, or a carbonitride containing niobium, vanadium, or molybdenum as a main component. The average grain size of the martensite block in the surface layer at an upper grain area ratio of 50% is 1.5 μm or less.

上記の転動部品では、鋼が、０．８０質量パーセント以上１．１０パーセント以下の炭素と、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のシリコンと、０．４０質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のマンガンと、１．４０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．００１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のニオブと、０．２０質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のバナジウムと、０．１０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のモリブデンと、残部を構成している鉄及び不可避不純物とを含んでいてもよい。 In the above rolling part, the steel contains carbon of 0.80 mass percent or more and 1.10 percent or less, silicon of 0.20 mass percent or more and 0.30 mass percent or less, and 0.40 mass percent or more and 0.50 mass percent Manganese of 1.40 to 1.60 mass percent, niobium of 0.001 to 0.50 mass percent, and 0.20 to 0.50 mass percent of It may contain the following vanadium, molybdenum of 0.10 mass percent or more and 0.30 mass percent or less, and iron and inevitable impurities constituting the balance.

上記の転動部品では、表層部におけるマルテンサイトブロックの最大粒径が、５．０μｍ以下であってもよい。 In the above rolling component, the maximum grain size of the martensite blocks in the surface layer portion may be 5.0 μm or less.

上記の転動部品では、表層部における析出物の最大粒径が、１．０μｍ以下であってもよい。上記の転動部品では、表層部における析出物の平均面積率が、２．０パーセント以上であってもよい。 In the above rolling component, the maximum particle size of the precipitates in the surface layer portion may be 1.0 μm or less. In the rolling component described above, the average area ratio of precipitates in the surface layer portion may be 2.0% or more.

上記の転動部品では、上位粒面積率５０パーセントでの表層部におけるセメンタイトの平均粒径が、０．８μｍ以上であってもよい。上記の転動部品では、表層部におけるセメンタイトの平均面積率が、１０パーセント以上であってもよい。 In the above rolling component, the average grain size of cementite in the surface layer portion at an upper grain area ratio of 50% may be 0.8 μm or more. In the above rolling component, the average area ratio of cementite in the surface layer portion may be 10% or more.

上記の転動部品では、上位粒面積率５０パーセントでの表層部におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が、３．３以下であってもよい。 In the above rolling component, the average aspect ratio of the martensite blocks in the surface layer portion at an upper grain area ratio of 50% may be 3.3 or less.

上記の転動部品では、表面からの距離が５０μｍとなる位置における残留圧縮応力が、８０ＭＰａ以上であってもよい。上記の転動部品では、表面からの距離が５０μｍとなる位置における残留オーステナイト量が、１０体積パーセント以上であってもよい。上記の転動部品では、表面からの距離が５０μｍとなる位置における硬さが、６０ＨＲＣ以上であってもよい。 In the above rolling component, the residual compressive stress at a position 50 μm from the surface may be 80 MPa or more. In the above-mentioned rolling component, the amount of retained austenite at a position at a distance of 50 μm from the surface may be 10 volume percent or more. In the above rolling component, the hardness at a position at a distance of 50 μm from the surface may be 60 HRC or more.

本発明の転がり軸受は、軌道部材と、転動体とを備えている。軌道部材及び転動体の少なくともいずれかは、上記の転動部品である。上記の転がり軸受は、水素利用機器用であってもよい。 The rolling bearing of the present invention includes a raceway member and rolling elements. At least one of the raceway member and the rolling element is the above-mentioned rolling component. The above rolling bearing may be used for hydrogen utilization equipment.

本発明の転動部品及び転がり軸受によると、表面における耐圧痕形成性及び耐摩耗性を改善可能であるとともに、表面における水素脆性の発生を抑制可能である。 According to the rolling components and rolling bearings of the present invention, it is possible to improve the indentation resistance and wear resistance on the surface, and to suppress the occurrence of hydrogen embrittlement on the surface.

転がり軸受１００の断面図である。1 is a cross-sectional view of a rolling bearing 100. FIG. 転がり軸受１００の製造方法を示す工程図である。FIG. 3 is a process diagram showing a method for manufacturing a rolling bearing 100. FIG. 転がり軸受１００の製造方法の変形例を示す工程図である。7 is a process diagram showing a modification of the method for manufacturing the rolling bearing 100. FIG.

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。以下の図面では、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を、転がり軸受１００とする。 Details of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts, and overlapping descriptions will not be repeated. The rolling bearing according to the embodiment is referred to as a rolling bearing 100.

（転がり軸受１００の構成）
図１は、転がり軸受１００の断面図である。図１に示されるように、転がり軸受１００は、例えば深溝玉軸受である。但し、転がり軸受１００は、これに限られない。 (Configuration of rolling bearing 100)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing 100. As shown in FIG. 1, the rolling bearing 100 is, for example, a deep groove ball bearing. However, the rolling bearing 100 is not limited to this.

転がり軸受１００は、例えば、ＦＣＶ（Fuel Cell Vehicle）及びＥＶ（Electric Vehicle）のトランスアクスル用、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）等のトランスミッション用、モータ（駆動装置、変速機）用、電装部品及び補機（オルタネータ、カーエアコンの電磁クラッチ、ファンカップリング装置、中間プーリ、電動ファンモータ、圧縮機、電動アクチュエータ、電動パワーステアリング）用の転がり軸受である。また、転がり軸受１００は、例えば、工作機械の主軸用、鉄道車両（車軸、駆動装置、主電動機）用、変速機用、抄紙機用、建設機械のアクスル用、風力発電機の増速機用の転がり軸受であってもよい。さらに、転がり軸受１００は、ＦＣＶの高圧水素弁、ＦＣＶの水素循環器等の水素利用機器用の転がり軸受であってもよい。 The rolling bearing 100 is used, for example, for transaxles of FCVs (Fuel Cell Vehicles) and EVs (Electric Vehicles), for transmissions such as CVTs (Continuously Variable Transmissions), for motors (drive devices, transmissions), electrical components, and auxiliary equipment. This is a rolling bearing for use in (alternators, electromagnetic clutches for car air conditioners, fan coupling devices, intermediate pulleys, electric fan motors, compressors, electric actuators, electric power steering). Further, the rolling bearing 100 is used, for example, for the main shaft of a machine tool, for a railway vehicle (axle, drive device, main motor), for a transmission, for a paper machine, for an axle of a construction machine, for a speed increaser of a wind power generator. It may be a rolling bearing. Furthermore, the rolling bearing 100 may be a rolling bearing for a hydrogen utilization device such as a high-pressure hydrogen valve of an FCV or a hydrogen circulator of an FCV.

転がり軸受１００は、内輪１０と、外輪２０と、複数の転動体３０と、保持器４０とを有している。内輪１０の中心軸を、中心軸Ａとする。中心軸Ａの方向を軸方向とし、中心軸Ａに直交し、かつ中心軸Ａを通る方向を径方向とし、中心軸Ａを中心とする円周の方向を周方向とする。 The rolling bearing 100 includes an inner ring 10, an outer ring 20, a plurality of rolling elements 30, and a cage 40. The center axis of the inner ring 10 is defined as a center axis A. The direction of the center axis A is defined as the axial direction, the direction perpendicular to the center axis A and passing through the center axis A is defined as the radial direction, and the direction of the circumference around the center axis A is defined as the circumferential direction.

内輪１０は、リング状である。内輪１０は、幅面１０ａと、幅面１０ｂと、内径面１０ｃと、外径面１０ｄとを有している。なお、幅面１０ａ、幅面１０ｂ、内径面１０ｃ及び外径面１０ｄを合わせて、内輪１０の表面ということがある。 Inner ring 10 is ring-shaped. The inner ring 10 has a width surface 10a, a width surface 10b, an inner diameter surface 10c, and an outer diameter surface 10d. Note that the width surface 10a, the width surface 10b, the inner diameter surface 10c, and the outer diameter surface 10d may be collectively referred to as the surface of the inner ring 10.

幅面１０ａ及び幅面１０ｂは、軸方向における内輪１０の端面である。幅面１０ｂは、軸方向における幅面１０ａの反対面である。内径面１０ｃは、周方向に沿って延在している。内径面１０ｃは、中心軸Ａ側を向いている。内径面１０ｃの軸方向における一方端及び他方端は、それぞれ幅面１０ａ及び幅面１０ｂに連なっている。外径面１０ｄは、周方向に沿って延在している。外径面１０ｄは、中心軸Ａとは反対側を向いている。つまり、外径面１０ｄは、内径面１０ｃの径方向における反対面である。外径面１０ｄの軸方向における一方端及び他方端は、それぞれ幅面１０ａ及び幅面１０ｂに連なっている。 The width surface 10a and the width surface 10b are end surfaces of the inner ring 10 in the axial direction. The width surface 10b is a surface opposite to the width surface 10a in the axial direction. The inner diameter surface 10c extends along the circumferential direction. The inner diameter surface 10c faces the central axis A side. One end and the other end in the axial direction of the inner diameter surface 10c are connected to the width surface 10a and the width surface 10b, respectively. The outer diameter surface 10d extends along the circumferential direction. The outer diameter surface 10d faces the opposite side to the central axis A. That is, the outer diameter surface 10d is a surface opposite to the inner diameter surface 10c in the radial direction. One end and the other end in the axial direction of the outer diameter surface 10d are connected to the width surface 10a and the width surface 10b, respectively.

内輪１０は、内径面１０ｃにおいて軸（図示を省略）に嵌め合わされる。外径面１０ｄは、軌道面１０ｄａを有している。軌道面１０ｄａは、転動体３０に接触する外径面１０ｄの部分である。軌道面１０ｄａは、周方向に沿って延在している。軌道面１０ｄａは、軸方向における外径面１０ｄの中央部にある。外径面１０ｄは、内径面１０ｃ側に向かって窪んでいる。周方向に直交する断面視において、軌道面１０ｄａは、例えば部分円弧状である。 The inner ring 10 is fitted onto a shaft (not shown) at the inner diameter surface 10c. The outer diameter surface 10d has a raceway surface 10da. The raceway surface 10da is a portion of the outer diameter surface 10d that contacts the rolling elements 30. The raceway surface 10da extends along the circumferential direction. The raceway surface 10da is located at the center of the outer diameter surface 10d in the axial direction. The outer diameter surface 10d is depressed toward the inner diameter surface 10c. In a cross-sectional view orthogonal to the circumferential direction, the raceway surface 10da has, for example, a partially arcuate shape.

外輪２０は、リング状である。外輪２０は、幅面２０ａと、幅面２０ｂと、内径面２０ｃと、外径面２０ｄとを有している。なお、幅面２０ａ、幅面２０ｂ、内径面２０ｃ及び外径面２０ｄを合わせて、外輪２０の表面ということがある。 The outer ring 20 is ring-shaped. The outer ring 20 has a width surface 20a, a width surface 20b, an inner diameter surface 20c, and an outer diameter surface 20d. Note that the width surface 20a, the width surface 20b, the inner diameter surface 20c, and the outer diameter surface 20d may be collectively referred to as the surface of the outer ring 20.

幅面２０ａ及び幅面２０ｂは、軸方向における外輪２０の端面である。幅面２０ｂは、軸方向における幅面２０ａの反対面である。内径面２０ｃは、周方向に沿って延在している。内径面２０ｃは、中心軸Ａ側を向いている。内径面２０ｃの軸方向における一方端及び他方端は、それぞれ幅面２０ａ及び幅面２０ｂに連なっている。外径面２０ｄは、周方向に沿って延在している。外径面２０ｄは、中心軸Ａとは反対側を向いている。つまり、外径面２０ｄは、内径面２０ｃの径方向における反対面である。外径面２０ｄの軸方向における一方端及び他方端は、それぞれ幅面２０ａ及び幅面２０ｂに連なっている。 The width surface 20a and the width surface 20b are end surfaces of the outer ring 20 in the axial direction. The width surface 20b is a surface opposite to the width surface 20a in the axial direction. The inner diameter surface 20c extends along the circumferential direction. The inner diameter surface 20c faces the central axis A side. One end and the other end in the axial direction of the inner diameter surface 20c are connected to the width surface 20a and the width surface 20b, respectively. The outer diameter surface 20d extends along the circumferential direction. The outer diameter surface 20d faces the opposite side to the central axis A. That is, the outer diameter surface 20d is the opposite surface in the radial direction to the inner diameter surface 20c. One end and the other end in the axial direction of the outer diameter surface 20d are connected to the width surface 20a and the width surface 20b, respectively.

外輪２０は、外径面２０ｄにおいてハウジング（図示を省略）に嵌め合わされる。外輪２０は、内径面２０ｃが外径面１０ｄと間隔を空けて対向するように、内輪１０の径方向における外側に配置されている。内径面２０ｃは、軌道面２０ｃａを有している。軌道面２０ｃａは、転動体３０に接触する内径面２０ｃの部分である。軌道面２０ｃａは、周方向に沿って延在している。軌道面２０ｃａは、軸方向における内径面２０ｃの中央部にある。内径面２０ｃは、外径面２０ｄ側に向かって窪んでいる。周方向に直交する断面視において、軌道面２０ｃａは、例えば部分円弧状である。 The outer ring 20 is fitted into a housing (not shown) at the outer diameter surface 20d. The outer ring 20 is arranged on the outside of the inner ring 10 in the radial direction so that the inner diameter surface 20c faces the outer diameter surface 10d with a space therebetween. The inner diameter surface 20c has a raceway surface 20ca. The raceway surface 20ca is a portion of the inner diameter surface 20c that contacts the rolling elements 30. The raceway surface 20ca extends along the circumferential direction. The raceway surface 20ca is located at the center of the inner diameter surface 20c in the axial direction. The inner diameter surface 20c is depressed toward the outer diameter surface 20d. In a cross-sectional view perpendicular to the circumferential direction, the raceway surface 20ca has, for example, a partially arcuate shape.

転動体３０は、例えば球状である。複数の転動体３０は、軌道面１０ｄａと軌道面２０ｃａとの間において、周方向に沿って並んでいる。保持器４０は、外径面１０ｄと内径面２０ｃとの間に配置されている。保持器４０は、隣り合う２つの転動体３０の間の間隔が一定範囲内となるように、複数の転動体３０を保持している。 The rolling elements 30 are, for example, spherical. The plurality of rolling elements 30 are arranged along the circumferential direction between the raceway surface 10da and the raceway surface 20ca. The retainer 40 is arranged between the outer diameter surface 10d and the inner diameter surface 20c. The cage 40 holds a plurality of rolling elements 30 such that the distance between two adjacent rolling elements 30 is within a certain range.

内輪１０は、焼入れ及び焼戻しの行われた鋼製である。内輪１０を構成している鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．５０質量パーセント以下のニオブと、０．５０質量パーセント以下のバナジウムと、０．５０質量パーセント以下のモリブデンと、残部を構成している鉄及び不可避不純物とを含む。この鋼の組成を、第１組成ということがある。 The inner ring 10 is made of hardened and tempered steel. The steel constituting the inner ring 10 contains carbon of 0.70 mass percent to 1.10 percent, silicon of 0.15 mass percent to 0.35 mass percent, and 0.30 mass percent to 0.60 mass percent. Manganese at most 1.30 mass percent and 1.60 mass percent at most, 0.50 mass percent niobium at most, 0.50 mass percent vanadium at most, and 0.50 mass percent at most. Contains molybdenum, iron and unavoidable impurities making up the remainder. The composition of this steel is sometimes referred to as a first composition.

上記の鋼中における炭素量が０．７０質量パーセント以上１．１０パーセント以下とされているのは、炭素量が０．７０質量パーセント未満である場合に硬さが不十分となるためであり、炭素量が１．１０質量パーセント超である場合に焼割れが発生するおそれがあるためである。 The reason why the carbon content in the above steel is 0.70 mass percent or more and 1.10 percent or less is because if the carbon content is less than 0.70 mass percent, the hardness will be insufficient. This is because if the carbon content exceeds 1.10 mass percent, quench cracking may occur.

上記の鋼中におけるシリコン量が０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下とされているのは、シリコン量が０．１５質量パーセント未満である場合に焼戻し軟化抵抗が低下するためであり、シリコン量が０．３５質量パーセント超である場合に加工性が低下するためである。 The reason why the amount of silicon in the above-mentioned steel is 0.15 mass percent or more and 0.35 mass percent or less is because when the silicon amount is less than 0.15 mass percent, the tempering softening resistance decreases. This is because workability deteriorates when the amount of silicon exceeds 0.35 mass percent.

上記の鋼中におけるマンガン量が０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下とされているのは、マンガン量が０．３０質量パーセント未満である場合に焼入れ性が不十分となるおそれがあるためであり、マンガン量が０．６０質量パーセント超である場合に不純物であるマンガン系の非金属介在物が増加するためである。 The reason why the amount of manganese in the above steel is set to be 0.30 mass percent or more and 0.60 mass percent or less is because if the manganese amount is less than 0.30 mass percent, the hardenability may be insufficient. This is because when the amount of manganese exceeds 0.60 mass percent, manganese-based nonmetallic inclusions, which are impurities, increase.

上記の鋼中におけるクロム量が１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下とされているのは、クロム量が１．３０質量パーセント未満である場合に焼入れ性が不十分になるおそれがあるとともに析出物が十分に形成されないおそれがあるためであり、クロム量が１．６０質量パーセント超である場合に析出物が粗大化してしまうおそれがあるためである。 The reason why the amount of chromium in the above steel is set at 1.30 mass percent or more and 1.60 mass percent or less is because if the chromium amount is less than 1.30 mass percent, the hardenability may become insufficient. This is because there is a risk that the precipitates may not be sufficiently formed, and when the amount of chromium exceeds 1.60 mass percent, the precipitates may become coarse.

上記の鋼がニオブを含んでいるのは、析出物を微細化させるためである。上記の鋼中におけるニオブ量が０．５０質量パーセント以下とされているのは、ニオブ量が０．５０質量パーセント超である場合に鋼材コストが上昇してしまうためである。上記の鋼がバナジウムを含んでいるのは、析出物を微細化させるためである。上記の鋼中におけるバナジウム量が０．５０質量パーセント以下とされているのは、バナジウム量が０．５０質量パーセント超である場合に鋼材コストが上昇してしまうためである。 The reason why the above steel contains niobium is to make the precipitates finer. The reason why the amount of niobium in the above-mentioned steel is set to be 0.50% by mass or less is that if the amount of niobium exceeds 0.50% by mass, the cost of the steel material increases. The reason why the above steel contains vanadium is to make the precipitates finer. The reason why the amount of vanadium in the above-mentioned steel is set to be 0.50% by mass or less is that if the amount of vanadium exceeds 0.50% by mass, the cost of the steel material increases.

上記の鋼がモリブデンを含んでいるのは、析出物を微細化させるとともに焼入れ性を確保するためである。上記の鋼中におけるモリブデン量が０．５０質量パーセント以下とされているのは、モリブデン量が０．５０質量パーセント超である場合に鋼材コストが上昇してしまうためである。 The reason why the above steel contains molybdenum is to make precipitates finer and to ensure hardenability. The reason why the amount of molybdenum in the above-mentioned steel is set to be 0.50% by mass or less is that if the amount of molybdenum exceeds 0.50% by mass, the cost of the steel material increases.

内輪１０を構成している鋼は、０．８０質量パーセント以上１．１０パーセント以下の炭素と、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のシリコンと、０．４０質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のマンガンと、１．４０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．００１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のニオブと、０．２０質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のバナジウムと、０．１０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のモリブデンと、残部を構成している鉄及び不可避不純物とを含んでいてもよい。この鋼の組成を、第２組成ということがある。 The steel constituting the inner ring 10 contains carbon of 0.80 mass percent or more and 1.10 percent or less, silicon of 0.20 mass percent or more and 0.30 mass percent or less, and 0.40 mass percent or more and 0.50 mass percent. Manganese of 1.40 to 1.60 mass percent, niobium of 0.001 to 0.50 mass percent, and 0.20 to 0.50 mass percent of It may contain the following vanadium, molybdenum of 0.10 mass percent or more and 0.30 mass percent or less, and iron and inevitable impurities constituting the balance. The composition of this steel is sometimes referred to as a second composition.

外輪２０及び転動体３０は、焼入れ及び焼戻しの行われた鋼により形成されている。外輪２０を構成している鋼及び転動体３０を構成している鋼は、好ましくは、第１組成の鋼又は第２組成の鋼である。但し、外輪２０を構成している鋼及び転動体３０を構成している鋼は、第１組成及び第２組成以外の鋼により形成されていてもよい。 The outer ring 20 and the rolling elements 30 are made of hardened and tempered steel. The steel making up the outer ring 20 and the steel making up the rolling elements 30 are preferably steel of the first composition or steel of the second composition. However, the steel making up the outer ring 20 and the steel making up the rolling elements 30 may be made of steel other than the first composition and the second composition.

内輪１０、外輪２０及び転動体３０は、表層部５０を有している。内輪１０の表層部５０は内輪１０の表面からの距離が２０μｍまでの領域であり、外輪２０の表層部５０は外輪２０の表面からの距離が２０μｍまでの領域である。転動体３０の表層部５０は、転動体３０の表面からの距離が２０μｍまでの領域である。但し、内輪１０、外輪２０及び転動体３０のいずれかは、表層部５０を有していなくてもよい。 The inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 have a surface layer portion 50. The surface layer portion 50 of the inner ring 10 is a region whose distance from the surface of the inner ring 10 is up to 20 μm, and the surface layer portion 50 of the outer ring 20 is a region whose distance from the surface of the outer ring 20 is up to 20 μm. The surface layer portion 50 of the rolling element 30 is a region whose distance from the surface of the rolling element 30 is up to 20 μm. However, any one of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 may not have the surface layer portion 50.

表層部５０には、析出物が分散している。この析出物は、ニオブ、バナジウム又はモリブデンが主成分である窒化物若しくはニオブ、バナジウム又はモリブデンを主成分とする炭窒化物である。 Precipitates are dispersed in the surface layer portion 50 . This precipitate is a nitride containing niobium, vanadium, or molybdenum as a main component, or a carbonitride containing niobium, vanadium, or molybdenum as a main component.

ニオブ（バナジウム、モリブデン）を主成分とする窒化物は、ニオブ（バナジウム、モリブデン）の窒化物又は当該窒化物のニオブ（バナジウム、モリブデン）のサイトが他の金属元素により置換されているものである。また、ニオブ（バナジウム、モリブデン）を主成分とする炭窒化物は、ニオブ（バナジウム、モリブデン）の炭窒化物又は当該炭窒化物のニオブ（バナジウム、モリブデン）のサイトが他の金属元素により置換されているものである。 A nitride containing niobium (vanadium, molybdenum) as a main component is a nitride of niobium (vanadium, molybdenum) or a nitride in which the niobium (vanadium, molybdenum) site is substituted with another metal element. . In addition, carbonitrides containing niobium (vanadium, molybdenum) as a main component are carbonitrides of niobium (vanadium, molybdenum) or in which the niobium (vanadium, molybdenum) site of the carbonitride is replaced by another metal element. It is something that

表層部５０中における析出物の平均面積率は、好ましくは、２．０パーセント以上である。表層部５０中における析出物の最大粒径は、好ましくは、１．０μｍ以下である。 The average area ratio of precipitates in the surface layer portion 50 is preferably 2.0% or more. The maximum particle size of the precipitates in the surface layer portion 50 is preferably 1.0 μm or less.

表層部５０における析出物の平均面積率は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ： Scanning Electron Microscope）を用いて倍率１５０００倍で表層部５０の断面画像を取得するとともに、当該断面画像を二値化し、二値化された当該断面画像に対して画像処理を行うことにより算出される。表層部５０の断面画像は３視野以上で取得され、平均面積率はそれら複数の断面画像から得られた析出物の面積率の平均値である。 The average area ratio of precipitates in the surface layer 50 can be determined by acquiring a cross-sectional image of the surface layer 50 at a magnification of 15,000 times using a scanning electron microscope (SEM), and binarizing the cross-sectional image. It is calculated by performing image processing on the converted cross-sectional image. The cross-sectional images of the surface layer portion 50 are acquired in three or more fields of view, and the average area ratio is the average value of the area ratios of precipitates obtained from the plurality of cross-sectional images.

表層部５０の各々の析出物の粒径は、上記と同様の方法を用いて各々の析出物の面積を取得するとともに当該面積をπで除した値の平方根に２を乗じることにより得られる。そして、得られた析出物の粒径のうちで最大のものが、表層部５０における析出物の最大粒径とされる。 The particle size of each precipitate in the surface layer portion 50 is obtained by obtaining the area of each precipitate using a method similar to that described above and multiplying the square root of the value obtained by dividing the area by π by 2. The largest particle size of the obtained precipitates is defined as the maximum particle size of the precipitates in the surface layer portion 50.

表層部５０における鋼は、マルテンサイトブロックを有している。隣り合う２つのマルテンサイトブロックは、粒界において、結晶方位の差が１５°以上になっている。このことを別の観点から言えば、結晶方位にずれがある箇所が存在していても、結晶方位の差が１５°未満である場合、当該箇所はマルテンサイトブロックの粒界とは見做されない。マルテンサイトブロックの粒界は、ＥＢＳＤ（Electron Back Scattered Diffraction）法により決定される。 The steel in the surface layer 50 has martensitic blocks. Two adjacent martensite blocks have a difference in crystal orientation of 15° or more at the grain boundary. To put this in another perspective, even if there is a location where the crystal orientation is misaligned, if the difference in crystal orientation is less than 15°, that location is not considered to be a grain boundary of a martensite block. . The grain boundaries of the martensite block are determined by the EBSD (Electron Back Scattered Diffraction) method.

上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均粒径は、１．５μｍ以下である。上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、３．３以下であることが好ましい。上位粒面積率３０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均粒径は、例えば２．０μｍ以下である。上位粒面積率３０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、例えば３．５以下である。表層部５０におけるマルテンサイトブロックの最大粒径は、５．０μｍ以下であることが好ましい。 The average grain size of the martensite blocks in the surface layer portion 50 at an upper grain area ratio of 50% is 1.5 μm or less. The average aspect ratio of the martensite blocks in the surface layer portion 50 at an upper grain area ratio of 50% is preferably 3.3 or less. The average grain size of the martensite blocks in the surface layer portion 50 at an upper grain area ratio of 30% is, for example, 2.0 μm or less. The average aspect ratio of the martensite blocks in the surface layer portion 50 at an upper grain area ratio of 30% is, for example, 3.5 or less. The maximum grain size of the martensite blocks in the surface layer portion 50 is preferably 5.0 μm or less.

上位粒面積率５０パーセント（３０パーセント）での表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均粒径は、以下の方法により測定される。第１に、表層部５０を含む断面において、断面観察が行われる。この際、ＥＢＳＤ法により観察視野に含まれているマルテンサイトブロックが特定される。この観察視野は、倍率１５００倍において観察される領域である。第２に、ＥＢＳＤ法により得られた結晶方位データから、観察視野に含まれているマルテンサイトブロックの各々の面積が解析される。 The average grain size of the martensite block in the surface layer portion 50 at an upper grain area ratio of 50 percent (30 percent) is measured by the following method. First, a cross-sectional observation is performed on a cross-section including the surface layer portion 50. At this time, martensite blocks included in the observation field are identified by the EBSD method. This observation field is an area observed at a magnification of 1500 times. Second, the area of each martensite block included in the observation field is analyzed from the crystal orientation data obtained by the EBSD method.

第３に、観察視野に含まれているマルテンサイトブロックの各々の面積を、面積が大きいものから順に加算していく。この加算は、観察視野に含まれているマルテンサイトブロックの合計面積の５０パーセント（３０パーセント）に達するまで行われる。上記の加算の対象になったマルテンサイトブロックの各々について、円相当径が算出される。この円相当径は、マルテンサイトブロックの面積をπ／４で除した値の平方根である。上記の加算の対象になったマルテンサイトブロックの円相当径の平均値が、上位粒面積率５０パーセント（３０パーセント）での表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均粒径と見做される。 Third, the area of each martensite block included in the observation field is added in order from the largest area to the largest. This addition is performed until fifty percent (30 percent) of the total area of martensite blocks included in the observation field is reached. The equivalent circle diameter is calculated for each of the martensite blocks subjected to the above addition. This equivalent circle diameter is the square root of the area of the martensite block divided by π/4. The average value of the equivalent circle diameters of the martensite blocks subjected to the above addition is regarded as the average grain size of the martensite blocks in the surface layer portion 50 at an upper grain area ratio of 50 percent (30 percent).

表層部５０の各々のマルテンサイトブロックの粒径は、上記と同様の方法を用いて各々のマルテンサイトブロックの面積を取得するとともに当該面積をπで除した値の平方根に２を乗じることにより得られる。そして、得られたマルテンサイトブロックの粒径のうちで最大のものが、表層部５０におけるマルテンサイトブロックの最大粒径とされる。 The grain size of each martensite block in the surface layer 50 can be obtained by obtaining the area of each martensite block using the same method as above and multiplying the square root of the value obtained by dividing the area by π by 2. It will be done. The largest grain size of the obtained martensite blocks is defined as the maximum grain size of the martensite blocks in the surface layer portion 50.

上位粒面積率５０パーセント（３０パーセント）での表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、以下の方法により測定される。第１に、表層部５０を含む断面において、断面観察が行われる。この際、ＥＢＳＤ法により観察視野に含まれているマルテンサイトブロックが特定される。この観察視野は、倍率１５００倍において観察される領域である。 The average aspect ratio of martensite blocks in the surface layer 50 at an upper grain area ratio of 50 percent (30 percent) is measured by the following method. First, a cross-sectional observation is performed on a cross-section including the surface layer portion 50. At this time, martensite blocks included in the observation field are identified by the EBSD method. This observation field is an area observed at a magnification of 1500 times.

第２に、ＥＢＳＤ法により得られた結晶方位データから、観察視野に含まれているマルテンサイトブロックの各々の形状を最小二乗法により楕円近似される。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、各々のマルテンサイトブロックのアスペクト比が算出される。第３に、ＥＢＳＤ法により得られた結晶方位データから、観察視野に含まれているマルテンサイトブロックの各々の面積が解析される。 Second, from the crystal orientation data obtained by the EBSD method, the shape of each martensite block included in the observation field is approximated to an ellipse by the least squares method. This least squares ellipse approximation is performed according to the method described in S. Biggin and D. J. Dingley, Journal of Applied Crystallography, (1977) 10, 376-378. In this elliptical shape, the aspect ratio of each martensite block is calculated by dividing the long axis dimension by the short axis dimension. Thirdly, the area of each martensite block included in the observation field is analyzed from the crystal orientation data obtained by the EBSD method.

第４に、観察視野に含まれているマルテンサイトブロックの各々の面積を、面積が大きいものから順に加算していく。この加算は、観察視野に含まれているマルテンサイトブロックの合計面積の５０パーセント（３０パーセント）に達するまで行われる。上記の加算の対象になったマルテンサイトブロックのアスペクト比の平均値が、上位粒面積率５０パーセント（３０パーセント）での表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比と見做される。 Fourth, the area of each martensite block included in the observation field is added in order from the largest area. This addition is performed until fifty percent (30 percent) of the total area of martensite blocks included in the observation field is reached. The average value of the aspect ratios of the martensite blocks subjected to the above addition is regarded as the average aspect ratio of the martensite blocks in the surface layer portion 50 at an upper grain area ratio of 50 percent (30 percent).

表層部５０における平均窒素濃度は、０．２０質量パーセント以上である。表層部５０における平均窒素濃度は、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe Micro Analyzer）により測定される。 The average nitrogen concentration in the surface layer portion 50 is 0.20 mass percent or more. The average nitrogen concentration in the surface layer portion 50 is measured by an electron probe micro analyzer (EPMA).

表層部５０には、セメンタイト（Ｆｅ_３Ｃ）がさらに分散していてもよい。セメンタイトの鉄のサイトの一部は他の金属元素により置換されていてもよく、セメンタイトの炭素のサイトの一部は窒素により置換されていてもよい。上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるセメンタイトの平均粒径は、好ましくは０．８μｍ以上である。表層部５０におけるセメンタイト平均面積率は、好ましくは１０パーセント以上である。 Cementite (Fe ₃ C) may be further dispersed in the surface layer portion 50 . Some of the iron sites of cementite may be substituted with other metal elements, and some of the carbon sites of cementite may be substituted with nitrogen. The average particle size of cementite in the surface layer portion 50 at an upper particle area ratio of 50% is preferably 0.8 μm or more. The average area ratio of cementite in the surface layer portion 50 is preferably 10% or more.

表層部５０におけるセメンタイトの平均面積率は、ＳＥＭを用いて倍率１５０００倍で表層部５０の断面画像を取得するとともに、当該断面画像を二値化し、二値化された当該断面画像に対して画像処理を行うことにより算出される。表層部５０の断面画像は３視野以上で取得され、平均面積率はそれら複数の断面画像から得られたセメンタイトの面積率の平均値である。 The average area ratio of cementite in the surface layer portion 50 can be determined by acquiring a cross-sectional image of the surface layer portion 50 using a SEM at a magnification of 15,000 times, binarizing the cross-sectional image, and comparing the binarized cross-sectional image with an image. Calculated by processing. The cross-sectional images of the surface layer portion 50 are acquired in three or more fields of view, and the average area ratio is the average value of the area ratios of cementite obtained from the plurality of cross-sectional images.

上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるセメンタイトの平均粒径は、以下の方法により測定される。第１に、ＳＥＭを用いて倍率１５０００倍で表層部５０の断面画像を取得するとともに、当該断面画像を二値化し、二値化された当該断面画像に対して画像処理を行うことにより算出される。 The average particle size of cementite in the surface layer portion 50 at an upper particle area ratio of 50% is measured by the following method. First, a cross-sectional image of the surface layer 50 is obtained using a SEM at a magnification of 15,000 times, the cross-sectional image is binarized, and the binarized cross-sectional image is subjected to image processing. Ru.

第２に、観察視野に含まれているセメンタイトの各々の面積を、面積が大きいものから順に加算していく。この加算は、観察視野に含まれているセメンタイトの合計面積の５０パーセントに達するまで行われる。上記の加算の対象になったセメンタイトの各々について、円相当径が算出される。この円相当径は、セメンタイトの面積をπ／４で除した値の平方根である。上記の加算の対象になったセメンタイトの円相当径の平均値が、上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるセメンタイトの平均粒径と見做される。 Second, the area of each piece of cementite included in the observation field is added up in descending order of area. This addition is performed until 50 percent of the total area of cementite included in the observation field is reached. The equivalent circle diameter is calculated for each cementite subject to the above addition. This equivalent circle diameter is the square root of the area of cementite divided by π/4. The average value of the circle-equivalent diameters of the cementite subjected to the above addition is regarded as the average grain size of the cementite in the surface layer portion 50 at an upper grain area ratio of 50%.

内輪１０の表面からの距離が５０μｍとなる位置、外輪２０の表面からの距離が５０μｍとなる位置及び転動体３０の表面からの距離が５０μｍとなる位置を、位置Ｐ（図示を省略）とする。位置Ｐにおける硬さは、６０ＨＲＣ以上であることが好ましい。位置Ｐにおける硬さは、６２ＨＲＣ以上であることがさらに好ましい。位置Ｐにおける硬さは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳＺ２２４５：２０１６）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。 The position where the distance from the surface of the inner ring 10 is 50 μm, the position where the distance from the surface of the outer ring 20 is 50 μm, and the position where the distance from the surface of the rolling element 30 is 50 μm is defined as a position P (not shown). . The hardness at position P is preferably 60HRC or more. It is more preferable that the hardness at position P is 62HRC or more. The hardness at position P is measured according to the Rockwell hardness test method defined in the JIS standard (JIS Z 2245:2016).

位置Ｐにおける残留オーステナイト量は、例えば、１０体積パーセント以上である。位置Ｐにおける残留オーステナイト量は、例えば、３５体積パーセント以下である。位置Ｐ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。すなわち、オーステナイトのＸ線回折における回折ピークの積分強度とオーステナイト以外の相のＸ線回折における回折ピークの積分強度とを比較することにより、位置Ｐにおける残留オーステナイト量が算出される。 The amount of retained austenite at position P is, for example, 10 volume percent or more. The amount of retained austenite at position P is, for example, 35 volume percent or less. The amount of retained austenite at position P is measured by X-ray diffraction method. That is, the amount of retained austenite at the position P is calculated by comparing the integrated intensity of the diffraction peak in the X-ray diffraction of austenite and the integrated intensity of the diffraction peak in the X-ray diffraction of a phase other than austenite.

位置Ｐにおける残留圧縮応力は、８０ＭＰａ以上であることが好ましい。内輪１０及び外輪２０では、位置Ｐにおける残留圧縮応力が周方向に沿って作用していることが好ましい。位置Ｐにおける残留圧縮応力は、Ｘ線回折法により測定される。 The residual compressive stress at position P is preferably 80 MPa or more. In the inner ring 10 and the outer ring 20, it is preferable that residual compressive stress at position P acts along the circumferential direction. The residual compressive stress at position P is measured by X-ray diffraction.

（転がり軸受１００の製造方法）
以下に、転がり軸受１００の製造方法を説明する。 (Method for manufacturing rolling bearing 100)
Below, a method for manufacturing the rolling bearing 100 will be explained.

図２は、転がり軸受１００の製造方法を示す工程図である。図２に示されるように、転がり軸受１００の製造方法は、準備工程Ｓ１と、浸窒処理工程Ｓ２と、第１焼入れ工程Ｓ３と、第１焼戻し工程Ｓ４と、第２焼入れ工程Ｓ５と、第２焼戻し工程Ｓ６と、後処理工程Ｓ７と、組み立て工程Ｓ８とを有している。なお、転がり軸受１００の製造方法は、第１焼戻し工程Ｓ４及び第２焼入れ工程Ｓ５を有していなくてもよい。 FIG. 2 is a process diagram showing a method for manufacturing the rolling bearing 100. As shown in FIG. 2, the method for manufacturing the rolling bearing 100 includes a preparation step S1, a nitriding step S2, a first hardening step S3, a first tempering step S4, a second hardening step S5, and a second hardening step S5. It has two tempering steps S6, a post-processing step S7, and an assembly step S8. Note that the method for manufacturing the rolling bearing 100 does not need to include the first tempering step S4 and the second hardening step S5.

準備工程Ｓ１においては、加工対象部材が準備される。加工対象部材としては、内輪１０及び外輪２０を形成しようとする場合はリング状の部材が準備され、転動体３０を形成しようとする場合は球状の部材が準備される。この加工対象部材は、第１組成又は第２組成の鋼により形成されている。 In the preparation step S1, a workpiece is prepared. As the members to be processed, a ring-shaped member is prepared when the inner ring 10 and the outer ring 20 are to be formed, and a spherical member is prepared when the rolling elements 30 are to be formed. This workpiece is made of steel having a first composition or a second composition.

浸窒処理工程Ｓ２においては、加工対象部材の表面に対する浸窒処理が行われる。この浸窒処理は、窒素源となるガス（例えばアンモニアガス）を含む雰囲気ガス中において、加工対象部材をＡ_１変態点以上の温度で所定時間保持することにより行われる。第１焼入れ工程Ｓ３においては、加工対象部材に対する焼入れが行われる。この焼入れは、加工対象部材をＡ_１変態点以上の温度で所定時間保持した後に加工対象部材をＭ_Ｓ変態点以下の温度まで冷却することにより行われる。 In the nitriding process S2, nitriding is performed on the surface of the workpiece. This nitriding treatment is performed by holding the workpiece at a temperature equal to or higher than the _A1 transformation point for a predetermined period of time in an atmospheric gas containing a nitrogen source gas (for example, ammonia gas). In the first hardening step S3, the workpiece member is hardened. This hardening is performed by holding the workpiece at a temperature equal to or higher than the _A1 transformation point for a predetermined period of time, and then cooling the workpiece to a temperature equal to or lower than the _MS transformation point.

第１焼戻し工程Ｓ４においては、加工対象部材に対する焼戻しが行われる。この焼戻しは、加工対象部材をＡ_１変態点未満の温度で所定時間保持することにより行われる。 In the first tempering step S4, the workpiece is tempered. This tempering is performed by holding the workpiece at a temperature below the _A1 transformation point for a predetermined period of time.

第２焼入れ工程Ｓ５においては、加工対象部材に対する焼入れが行われる。この焼入れは、加工対象部材をＡ_１変態点以上の温度で所定時間保持した後に加工対象部材をＭ_Ｓ変態点以下の温度まで冷却することにより行われる。第２焼入れ工程Ｓ５における保持温度は、浸窒処理工程Ｓ２及び第１焼入れ工程Ｓ３における保持温度以下である。 In the second hardening step S5, the workpiece member is hardened. This hardening is performed by holding the workpiece at a temperature equal to or higher than the _A1 transformation point for a predetermined period of time, and then cooling the workpiece to a temperature equal to or lower than the _MS transformation point. The holding temperature in the second quenching step S5 is lower than the holding temperature in the nitriding step S2 and the first quenching step S3.

第２焼戻し工程Ｓ６においては、加工対象部材に対する焼戻しが行われる。この焼戻しは、加工対象部材をＡ_１変態点未満の温度で所定時間加熱保持することにより行われる。 In the second tempering step S6, the workpiece is tempered. This tempering is performed by heating and holding the workpiece at a temperature below the _A1 transformation point for a predetermined period of time.

後処理工程Ｓ７においては、加工対象部材に対する仕上げ加工（研削・研磨）及び洗浄が行われる。これにより、内輪１０、外輪２０及び転動体３０が形成される。組み立て工程Ｓ８においては、内輪１０、外輪２０及び転動体３０が、保持器４０とともに組み立てられる。以上により、図１に示される構造の転がり軸受１００が製造される。 In the post-processing step S7, finishing processing (grinding/polishing) and cleaning are performed on the workpiece. As a result, the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 are formed. In the assembly step S8, the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 are assembled together with the cage 40. Through the above steps, the rolling bearing 100 having the structure shown in FIG. 1 is manufactured.

図３は、転がり軸受１００の製造方法の変形例を示す工程図である。図３に示されるように、転がり軸受１００の製造方法は、第１焼戻し工程Ｓ４を有していなくてもよく、第２焼入れ工程Ｓ５に代えてサブゼロ処理工程Ｓ９を有していてもよい。サブゼロ処理工程Ｓ９においては、加工対象部材を室温以下の温度まで冷却することにより行われる。 FIG. 3 is a process diagram showing a modification of the method for manufacturing the rolling bearing 100. As shown in FIG. 3, the method for manufacturing the rolling bearing 100 may not include the first tempering step S4, and may include a sub-zero treatment step S9 instead of the second hardening step S5. The subzero treatment step S9 is performed by cooling the workpiece to a temperature below room temperature.

（転がり軸受１００の効果）
以下に、転がり軸受１００の効果を説明する。 (Effect of rolling bearing 100)
The effects of the rolling bearing 100 will be explained below.

転がり軸受１００では、内輪１０、外輪２０及び転動体３０が第１組成の鋼により形成されているため、浸窒処理が行われることにより、表層部５０に微細な析出物が分散される。また、表層部５０に微細な析出物が分散されることにより、表層部５０のマルテンサイトブロックが微細化される。そのため、転がり軸受１００では、内輪１０、外輪２０及び転動体３０の表面における硬さ、ひいては当該表面における耐圧痕形成性及び耐摩耗性が改善されることになる。 In the rolling bearing 100, since the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 are formed of steel of the first composition, fine precipitates are dispersed in the surface layer portion 50 by performing the nitriding treatment. Further, by dispersing fine precipitates in the surface layer portion 50, the martensite blocks in the surface layer portion 50 are refined. Therefore, in the rolling bearing 100, the hardness of the surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30, as well as the indentation resistance and wear resistance of the surfaces, are improved.

転がり軸受１００では、内輪１０、外輪２０及び転動体３０の表面における耐摩耗性が改善されているため、当該表面において金属新生面が形成されにくくなり、当該表面において水素が発生しにくい。加えて、表層部５０に微細に分散している析出物の近傍は、水素のトラップサイトになる。そのため、転がり軸受１００では、表層部５０への水素侵入量が低下し、内輪１０、外輪２０及び転動体３０の表面における水素脆化が抑制される。 In the rolling bearing 100, the wear resistance on the surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 is improved, so that new metal surfaces are less likely to be formed on the surfaces, and hydrogen is less likely to be generated on the surfaces. In addition, the vicinity of the precipitates finely dispersed in the surface layer portion 50 becomes a hydrogen trap site. Therefore, in the rolling bearing 100, the amount of hydrogen penetrating into the surface layer portion 50 is reduced, and hydrogen embrittlement on the surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 is suppressed.

なお、内輪１０、外輪２０及び転動体３０が第２組成の鋼により形成されている場合、浸窒処理が行われることにより、表層部５０に微細な析出物が分散されるとともにセメンタイトの析出が促進される。また、表層部５０に微細な析出物やセメンタイトが分散されることにより、表層部５０においてマルテンサイトブロックが微細化される。そのため、転がり軸受１００では、内輪１０、外輪２０及び転動体３０の表面における硬さ、ひいては当該表面における耐圧痕形成性及び耐摩耗性が改善されることになる。上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるセメンタイトの平均粒径が０．８μｍ以上である場合、耐摩耗性がさらに改善される。表層部５０におけるセメンタイトの平均面積率が１０パーセント以上である場合、耐摩耗性がさらに改善される。上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が３．３以下である場合、耐摩耗性がさらに改善される。 Note that when the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 are formed of steel of the second composition, the nitriding treatment disperses fine precipitates in the surface layer 50 and prevents the precipitation of cementite. promoted. Further, by dispersing fine precipitates and cementite in the surface layer portion 50, the martensite blocks in the surface layer portion 50 are refined. Therefore, in the rolling bearing 100, the hardness of the surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30, as well as the indentation resistance and wear resistance of the surfaces, are improved. When the average grain size of cementite in the surface layer portion 50 at an upper grain area ratio of 50% is 0.8 μm or more, wear resistance is further improved. When the average area ratio of cementite in the surface layer portion 50 is 10% or more, wear resistance is further improved. When the average aspect ratio of the martensite blocks in the surface layer 50 at an upper grain area ratio of 50 percent is 3.3 or less, the wear resistance is further improved.

位置Ｐにおける圧縮残留応力が８０ＭＰａ以上である場合、耐圧痕形成性がさらに改善される。位置Ｐにおける残留オーステナイト量が１０体積パーセント以上である場合、異物混入潤滑下での圧痕起点型剥離への耐久性が改善される。 When the compressive residual stress at position P is 80 MPa or more, the indentation resistance is further improved. When the amount of retained austenite at position P is 10 volume percent or more, durability against indentation-induced peeling under lubrication contaminated with foreign matter is improved.

（実施例）
転動部品のサンプルとして、サンプル１からサンプル３が準備された。サンプル１からサンプル３は、転がり軸受の軌道輪である。サンプル１は、表１に示されている組成の鋼により形成された。サンプル２及びサンプル３は、表２に示されている組成の鋼により形成された。表１に示される組成は第１組成に対応しており、表２に示される組成はＳＵＪ２の組成に対応している。 (Example)
Samples 1 to 3 were prepared as samples of rolling parts. Samples 1 to 3 are bearing rings for rolling bearings. Sample 1 was formed from steel having the composition shown in Table 1. Samples 2 and 3 were made of steel having the composition shown in Table 2. The composition shown in Table 1 corresponds to the first composition, and the composition shown in Table 2 corresponds to the composition of SUJ2.

サンプル１に対しては、浸窒処理工程Ｓ２、第１焼入れ工程Ｓ３、サブゼロ処理工程Ｓ９及び第２焼戻し工程Ｓ６が行われた。サンプル２に対しては、浸窒処理工程Ｓ２、第１焼入れ工程Ｓ３及び第２焼戻し工程Ｓ６が行われた。サンプル３に対しては、第１焼入れ工程Ｓ３及び第１焼戻し工程Ｓ４が行われた。 Sample 1 was subjected to a nitriding process S2, a first quenching process S3, a subzero process S9, and a second tempering process S6. Sample 2 was subjected to a nitriding process S2, a first quenching process S3, and a second tempering process S6. Sample 3 was subjected to a first quenching step S3 and a first tempering step S4.

サンプル１からサンプル３に対して、耐摩耗性、耐圧痕形成性及び水素侵入量の評価が行われた。なお、水素侵入量は、以下の方法により評価された。第１に、転動疲労寿命試験前の各サンプルを室温から４００℃まで加熱することにより、転動疲労寿命試験前の各サンプルからの水素放出量が測定された。第２に、各サンプルを用いて転がり軸受を構成した上で、５０時間の転動疲労寿命試験が行われた。第３に、転動疲労寿命試験後の各サンプルを室温から４００℃まで加熱することにより、転動疲労寿命試験後の各サンプルからの水素放出量が測定された。各サンプルの水素侵入量は、転動疲労寿命試験後の水素放出量を転動疲労寿命試験前の水素放出量で除した値により評価された。 Samples 1 to 3 were evaluated for wear resistance, indentation resistance, and amount of hydrogen penetration. Note that the amount of hydrogen intrusion was evaluated by the following method. First, by heating each sample before the rolling fatigue life test from room temperature to 400°C, the amount of hydrogen released from each sample before the rolling fatigue life test was measured. Second, rolling bearings were constructed using each sample, and a 50-hour rolling fatigue life test was conducted. Thirdly, by heating each sample after the rolling fatigue life test from room temperature to 400°C, the amount of hydrogen released from each sample after the rolling fatigue life test was measured. The amount of hydrogen intrusion into each sample was evaluated by dividing the amount of hydrogen released after the rolling fatigue life test by the amount of hydrogen released before the rolling fatigue life test.

第１組成の鋼により形成されていることを条件Ａとし、表層部５０における平均窒素濃度が０．２０質量パーセント以上であることを条件Ｂとする。表３に示されるように、サンプル１は、条件Ａ及び条件Ｂの双方を満たしていた。サンプル２は、条件Ｂを満たしているが、条件Ａを満たしていなかった。サンプル３は、条件Ａ及び条件Ｂの双方を満たしていなかった。 Condition A is that it is made of steel of the first composition, and Condition B is that the average nitrogen concentration in the surface layer portion 50 is 0.20 mass percent or more. As shown in Table 3, Sample 1 satisfied both Condition A and Condition B. Sample 2 satisfied condition B, but did not satisfy condition A. Sample 3 did not satisfy both Condition A and Condition B.

サンプル１では、表層部５０において析出物が高密度（平均面積率が２．０パーセント以上）かつ微細（最大粒径が１．０μｍ以下）に分散していた。サンプル２では、表層部５０において析出物が分散しているものの、サンプル１と比較して析出物の平均面積率が低く、析出物の最大粒径が大きくなっていた。サンプル３では、表層部５０において析出物が分散されていなかった。 In sample 1, the precipitates were dispersed in the surface layer 50 at a high density (average area ratio of 2.0 percent or more) and finely (maximum particle size of 1.0 μm or less). In sample 2, although the precipitates were dispersed in the surface layer 50, the average area ratio of the precipitates was lower and the maximum particle size of the precipitates was larger than in sample 1. In sample 3, the precipitates were not dispersed in the surface layer portion 50.

サンプル１では、上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均粒径が１．５μｍ以下になっていた。サンプル２及びサンプル３では、上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均粒径が１．５μｍよりも大きくなっていた。サンプル１は、サンプル２及びサンプル３と比較して、耐圧痕形成性及び耐摩耗性が改善されており、水素侵入量が少なくなっていた。このことから、条件Ａ及び条件Ｂが満たされることにより表層部５０に析出物が微細かつ高密度に分散して表層部５０におけるマルテンサイトブロックが微細化され、転動部品の表面における耐圧痕形成性及び耐摩耗性を改善可能であるとともに、表面における水素脆性の発生を抑制可能であることが明らかになった。 In sample 1, the average grain size of the martensite blocks in the surface layer portion 50 at an upper grain area ratio of 50% was 1.5 μm or less. In Samples 2 and 3, the average grain size of the martensite blocks in the surface layer portion 50 at an upper grain area ratio of 50% was larger than 1.5 μm. Compared with Samples 2 and 3, Sample 1 had improved indentation resistance and abrasion resistance, and had a reduced amount of hydrogen penetration. From this, when conditions A and B are satisfied, precipitates are finely and densely dispersed in the surface layer 50, the martensite blocks in the surface layer 50 are refined, and indentation resistance is formed on the surface of the rolling component. It has become clear that it is possible to improve the hardness and wear resistance, and also to suppress the occurrence of hydrogen embrittlement on the surface.

表４に示されるように、サンプル１では、上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるセメンタイトの平均粒径が０．８μｍ以上になっており、表層部におけるセメンタイトの平均面積率が１０パーセント以上になっていた。他方で、サンプル２及びサンプル３では、上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるセメンタイトの平均粒径が０．８μｍ未満になっており、表層部におけるセメンタイトの平均面積率が１０パーセント未満になっていた。 As shown in Table 4, in sample 1, the average grain size of cementite in the surface layer 50 is 0.8 μm or more when the upper grain area ratio is 50%, and the average area ratio of cementite in the surface layer is 10%. It had become more than that. On the other hand, in Samples 2 and 3, the average grain size of cementite in the surface layer 50 with the upper grain area ratio of 50% is less than 0.8 μm, and the average area ratio of cementite in the surface layer is less than 10%. It had become.

サンプル１では、表層部５０におけるマルテンサイトブロックの最大粒径が５μｍ以下になっていた。他方で、サンプル２及びサンプル３では、表層部５０におけるマルテンサイトブロックの最大粒径が５μｍ超になっていた。 In sample 1, the maximum grain size of the martensite blocks in the surface layer portion 50 was 5 μm or less. On the other hand, in Samples 2 and 3, the maximum grain size of the martensite blocks in the surface layer portion 50 was over 5 μm.

サンプル１では、上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が３．３以下になっており、上位粒面積率３０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が３．５以下になっていた。サンプル２では、上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が３．３超になっており、上位粒面積率３０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が３．５超になっていた。サンプル３では、上位粒面積率５０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が３．３超になっていたが、上位粒面積率３０パーセントでの表層部５０におけるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が３．５以下になっていた。 In sample 1, the average aspect ratio of martensite blocks in the surface layer 50 at an upper grain area ratio of 50% is 3.3 or less, and the average aspect ratio of martensite blocks in the surface layer 50 at an upper grain area ratio of 30% is 3.3 or less. The aspect ratio was 3.5 or less. In sample 2, the average aspect ratio of martensite blocks in the surface layer 50 at an upper grain area ratio of 50% is over 3.3, and the average aspect ratio of martensite blocks in the surface layer 50 at an upper grain area ratio of 30% is greater than 3.3. The aspect ratio was over 3.5. In sample 3, the average aspect ratio of the martensite blocks in the surface layer 50 at the upper grain area ratio of 50% was over 3.3, but the average aspect ratio of the martensite blocks in the surface layer 50 at the upper grain area ratio of 30% was The average aspect ratio was 3.5 or less.

表５に示されるように、サンプル１からサンプル３では、位置Ｐにおける残留オーステナイト量が１０体積パーセント以上になっていた。サンプル１では、位置Ｐにおける硬さが、サンプル２及びサンプル３と比較して高くなっていた。サンプル１及びサンプル２では、位置Ｐにおける周方向の残留圧縮応力が８０ＭＰａ以上になっていた。サンプル３では、位置Ｐにおける周方向における残留圧縮応力が８０ＭＰａ未満になっていた。 As shown in Table 5, in Samples 1 to 3, the amount of retained austenite at position P was 10 volume percent or more. In sample 1, the hardness at position P was higher than that in samples 2 and 3. In Sample 1 and Sample 2, the residual compressive stress in the circumferential direction at position P was 80 MPa or more. In sample 3, the residual compressive stress in the circumferential direction at position P was less than 80 MPa.

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、上記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、上記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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above can be modified in various ways. Further, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is intended to include all changes within the meaning and scope equivalent to the claims.

本実施形態は、転動部品及びそれを有する転がり軸受に特に有利に適用される。 This embodiment is particularly advantageously applied to rolling components and rolling bearings having the same.

１０内輪、１０ａ，１０ｂ幅面、１０ｃ内径面、１０ｄ外径面、１０ｄａ軌道面、２０外輪、２０ａ，２０ｂ幅面、２０ｃ内径面、２０ｃａ軌道面、２０ｄ外径面、３０転動体、４０保持器、５０表層部、１００転がり軸受、Ａ中心軸、Ｐ位置、Ｓ１準備工程、Ｓ２窒処理工程、Ｓ３第１焼入れ工程、Ｓ４第１焼戻し工程、Ｓ５第２焼入れ工程、Ｓ６第２焼戻し工程、Ｓ７後処理工程、Ｓ８組み立て工程、Ｓ９サブゼロ処理工程。 10 inner ring, 10a, 10b width surface, 10c inner diameter surface, 10d outer diameter surface, 10da raceway surface, 20 outer ring, 20a, 20b width surface, 20c inner diameter surface, 20ca raceway surface, 20d outer diameter surface, 30 rolling element, 40 retainer, 50 Surface layer part, 100 Rolling bearing, A central axis, P position, S1 Preparation process, S2 Nitrogen treatment process, S3 First quenching process, S4 First tempering process, S5 Second quenching process, S6 Second tempering process, S7 After Treatment process, S8 assembly process, S9 sub-zero treatment process.

Claims

A hardened and tempered steel rolling part having a surface,
comprising a surface layer region having a distance of up to 20 μm from the surface,
The steel contains carbon of 0.70 mass percent to 1.10 percent, silicon of 0.15 mass percent to 0.35 mass percent, and manganese of 0.30 mass percent to 0.60 mass percent. , 1.30 mass percent to 1.60 mass percent of chromium, 0.50 mass percent of niobium, 0.50 mass percent of vanadium, 0.50 mass percent of molybdenum, and the balance containing iron and unavoidable impurities,
The average nitrogen concentration in the surface layer portion is 0.20% by mass or more,
Precipitates are dispersed in the surface layer,
The precipitate is a nitride whose main component is niobium, vanadium or molybdenum, or a carbonitride whose main component is niobium, vanadium or molybdenum,
A rolling component, wherein the average grain size of the martensite blocks in the surface layer portion at an upper grain area ratio of 50% is 1.5 μm or less.

The steel contains carbon of 0.80 mass percent to 1.10 percent, silicon of 0.20 mass percent to 0.30 mass percent, and manganese of 0.40 mass percent to 0.50 mass percent. , 1.40 mass percent to 1.60 mass percent of chromium, 0.001 mass percent to 0.50 mass percent of niobium, 0.20 mass percent to 0.50 mass percent of vanadium, and 0. The rolling component according to claim 1, comprising molybdenum of .10 mass percent or more and 0.30 mass percent or less, and iron and unavoidable impurities constituting the balance.

The rolling component according to claim 1, wherein the martensite block in the surface layer has a maximum grain size of 5.0 μm or less.

The rolling component according to claim 1, wherein the maximum particle size of the precipitates in the surface layer portion is 1.0 μm or less.

The rolling component according to claim 1, wherein the average area ratio of the precipitates in the surface layer portion is 2.0% or more.

The rolling component according to claim 1, wherein the average grain size of cementite in the surface layer portion at an upper grain area ratio of 50% is 0.8 μm or more.

The rolling component according to claim 1, wherein the average area ratio of cementite in the surface layer portion is 10% or more.

The rolling component according to claim 1, wherein the average aspect ratio when the upper grain area ratio of the martensite block in the surface layer portion is 50% is 3.3 or less.

The rolling component according to claim 1, wherein residual compressive stress at a position at a distance of 50 μm from the surface is 80 MPa or more.

The rolling component according to claim 1, wherein the amount of retained austenite at a position at a distance of 50 μm from the surface is 10 volume percent or more.

The rolling component according to claim 1, wherein the hardness at a position at a distance of 50 μm from the surface is 60 HRC or more.

A track member;
Equipped with a rolling element,
A rolling bearing, wherein at least one of the raceway member and the rolling element is the rolling component according to any one of claims 1 to 11.

The rolling bearing according to claim 12, which is used for hydrogen utilization equipment.