JP2624337B2 - Rolling bearing - Google Patents

Rolling bearing

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JP2624337B2
JP2624337B2 JP1217689A JP21768989A JP2624337B2 JP 2624337 B2 JP2624337 B2 JP 2624337B2 JP 1217689 A JP1217689 A JP 1217689A JP 21768989 A JP21768989 A JP 21768989A JP 2624337 B2 JP2624337 B2 JP 2624337B2
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  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車、農業機械、建設機械及び鉄鋼機械
等に使用される転動部材用鋼を用いて作成された外輪,
内輪及に転動体からなる転がり軸受に係り、特に、トラ
ンスミッションやエンジン用として求められる長寿命な
転がり軸受に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an outer ring made of steel for rolling members used in automobiles, agricultural machines, construction machines, steel machines, and the like.
The present invention relates to a rolling bearing including an inner ring and a rolling element, and particularly to a long-life rolling bearing required for a transmission or an engine.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

内輪,外輪及び転動体からなる転がり軸受は、高面圧
下で繰り返しせん断応力を受けるという厳しい使われ方
をするため、そのせん断応力に耐えて転がり疲労寿命
(以下、寿命、と言う)を確保する必要がある。
Rolling bearings, which consist of an inner ring, an outer ring, and rolling elements, are subjected to severe use under repeated high shear stress under high surface pressure, so they withstand the shear stress and secure the rolling fatigue life (hereinafter referred to as life). There is a need.

そこで、従来は、内輪,外輪または転動体である転動
部材用材料に高炭素クロム軸受鋼(SUJ2)を用いて、そ
れに焼入れ・焼戻しを施すことにより、ロックウェル硬
さがHRC58〜64になるようにして必要な寿命の確保を図
っていた。
Therefore, conventionally, inner ring, a high carbon chromium bearing steel rolling member material is an outer ring or rolling elements (SUJ2), it by applying quenching and tempering, Rockwell hardness H R C58~64 In order to secure the necessary life span.

また、肌焼鋼を用いることにより寿命を向上する従来
例も存在する。この従来例では、接触面圧に起因する内
部せん断応力分布に合わせて、硬さカーブを設定する必
要から、焼入性の良好な低炭素肌焼鋼SCR420H,SCM420H,
SAE8620H,SAE4320H等を用い、これらに浸炭又は浸炭窒
化熱処理→焼入れ→焼戻しを施すことにより、内外輪及
び転動体の表面部硬さがHRC58〜64であり、かつその芯
部硬さがHRC30〜48になるようにして必要とされる寿命
を確保してきた。
There is also a conventional example in which the life is improved by using case hardening steel. In this conventional example, since it is necessary to set a hardness curve in accordance with the internal shear stress distribution caused by the contact surface pressure, a low carbon case hardened steel SCR420H, SCM420H, with good hardenability.
SAE8620H, using SAE4320H like, by subjecting the carburized or carbonitrided heat treatment → quenching → tempering thereto, a surface portion hardness H R C58~64 of the inner and outer rings and rolling elements, and the core hardness is H The required life span has been ensured by setting the RC to 30 to 48.

ところで、転がり軸受を使用する機械の高負荷化,高
速化が進んで、軸受の使用条件が過酷になり、転がり軸
受が準高温〜高温下で使用されるようになると、次のよ
うな問題が生じていた。
By the way, as the load using and the speeding up of the machine using the rolling bearings increase, the operating conditions of the bearings become severe, and the following problems arise when the rolling bearings are used in a range of quasi-high temperature to high temperature. Had occurred.

その第1として、転がり軸受の使用温度の上昇によっ
て軸受の硬さが低下することにより、塑性変形が生じ寿
命が低下する。第2として、高温下の使用では、軸受の
外輪,内輪及び転動体における油膜が切れるおそれがあ
り、その結果、境界潤滑が生じ易くなって、軸受部材の
摩耗が促進される。さらに、第3の問題として、転動部
材には残留オーステナイトが多少残存しているため、高
温下でこの残留オーステナイトがマルテンサイトに変態
し、この結果、寸法変化が生じいわゆる寸法安定性を害
する。
First, when the operating temperature of the rolling bearing increases, the hardness of the bearing decreases, which causes plastic deformation and shortens the service life. Secondly, when used at high temperatures, the oil film on the outer ring, inner ring and rolling elements of the bearing may be cut off. As a result, boundary lubrication is likely to occur and the wear of the bearing member is promoted. Further, as a third problem, since some retained austenite remains in the rolling member, the retained austenite is transformed into martensite at a high temperature, and as a result, a dimensional change occurs, impairing dimensional stability.

そこで、従来は、準高温〜高温下で使用される転がり
軸受の寸法安定性を優先して解決するために、高炭素ク
ロム軸受鋼(SUJ2)及び肌焼鋼に高温テンパーを施し、
残留オーステナイトを予めマルテンサイト化することに
より寸法安定性を向上した高温テンパー品が提供されて
いる。
Therefore, conventionally, high-temperature chrome bearing steel (SUJ2) and case-hardened steel have been subjected to high-temperature tempering in order to prioritize and solve the dimensional stability of rolling bearings used at sub-high to high temperatures.
A high-temperature tempered product having improved dimensional stability by converting retained austenite into martensite in advance has been provided.

この高温テンパー品以外に、準高温〜高温用の転動部
材用材料としては、Cr,Mo,Vを含有した高温軸受用高速
度鋼であるM50の如くの析出硬化型鋼が提供されてい
る。
In addition to the high-temperature tempered products, precipitation hardening steels such as M50, which is a high-speed steel for high-temperature bearings containing Cr, Mo, and V, are provided as rolling member materials for sub-high to high temperatures.

このM50は、高温焼戻しが施されることにより、合金
炭化物を析出させて転がり軸受の高温使用時の強度を発
揮するようにしたものである。
This M50 is such that, by being subjected to high-temperature tempering, alloy carbides are precipitated and the rolling bearing exerts its strength when used at high temperatures.

この他、使用温度が準高温〜高温に達するおそれのあ
る転がり軸受の寿命向上のために、例えば、特開昭53−
37518号に記載の耐摩耗浸炭鋼、及び特開昭54−75420号
の浸炭用耐摩耗鋼を転動部材用材料として用いることも
できる。
In addition, in order to improve the life of a rolling bearing whose operating temperature may reach a high temperature to a high temperature, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
The wear-resistant carburized steel described in 37518 and the carburized wear-resistant steel described in JP-A-54-75420 can be used as the material for the rolling member.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

前記高温テンパー品では、寸法安定性を向上できる反
面、高温テンパーによって硬さが低下し、準高温〜高温
使用時の塑性変形がより大きくなり、軸受の寿命を却っ
て低下させることになる。また、耐摩耗性も十分ではな
いため、軸受の高温使用時の境界潤滑下で摩耗が著しく
進行するおそれがある。
In the high-temperature tempered product, the dimensional stability can be improved, but on the other hand, the hardness is reduced by the high-temperature temper, and the plastic deformation at the time of use at a high temperature to a high temperature is further increased, so that the life of the bearing is rather shortened. In addition, since the wear resistance is not sufficient, there is a possibility that the wear may significantly progress under boundary lubrication when the bearing is used at a high temperature.

また、上記析出硬化型のM50では、C濃度が高く素材
の段階でCr,Mo,Vの巨大炭化物が存在するため前処理の
加工性が悪く、また、巨大炭化物の存在は炭化物の回り
において応力集中が起こり、その部分を起点としてフレ
ーキングを生じ、かえって寿命が低下することがあると
言う問題があった。そこで、高温での溶体化処理(約11
00℃)を行い、巨大な炭化物をマトリックスに溶け込ま
した後に炭化物を微細化する特別の熱処理を必要とす
る。しかし、これでは特別の熱処理設備が必要であると
共に、熱処理生産性が低下するという問題がある。
In the case of the precipitation hardening type M50, the C concentration is high, and the large carbides of Cr, Mo, and V are present at the material stage, so that the workability of the pretreatment is poor, and the presence of the large carbides causes stress around the carbides. There is a problem that concentration occurs, flaking occurs from that part as a starting point, and the life may be shortened. Therefore, solution treatment at high temperature (about 11
(00 ° C.), and a special heat treatment for refining the carbide after the huge carbide is dissolved in the matrix is required. However, this requires a special heat treatment facility and has a problem that heat treatment productivity is reduced.

また、上記特開昭53−37518号に記載の耐摩耗鋼で
は、巨大炭化物が発生するおそれがあり、よって寿命が
低下することになる。さらに、上記特開昭54−75420号
に記載の浸炭用耐摩耗鋼においても、巨大炭化物が発生
するおそれがあり、特に、Cの含有量が多い場合は、そ
の傾向が大となる。
In addition, in the wear-resistant steel described in JP-A-53-37518, giant carbides may be generated, and the life is shortened. Further, even in the wear-resistant steel for carburizing described in the above-mentioned JP-A-54-75420, giant carbides may be generated. In particular, when the content of C is large, the tendency becomes large.

そこで、この発明は、上記問題を解決するために、特
別の熱処理を施さなくても微細な炭化物を形成可能で、
たとえ高温下での寸法安定性を向上するための高温焼戻
しを行っても硬さの低下を生じることなく、且つ酸化物
系介在物の発生も極めて少なく、常温下の使用ばかりで
なく、準高温〜高温下で使用されても寸法安定性に優れ
た長寿命の転がり軸受を提供することを課題としてい
る。
Therefore, the present invention can form fine carbides without performing a special heat treatment in order to solve the above problems,
Even if high-temperature tempering is performed to improve dimensional stability at high temperatures, the hardness does not decrease, and the generation of oxide inclusions is extremely small. It is an object to provide a long-life rolling bearing having excellent dimensional stability even when used under high temperatures.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前述の課題を解決するため、特許請求の範囲記載の第
1の発明においては、転がり軸受の内輪、外輪及び転動
体の少なくとも一つが、C:0.2〜0.6重量%、Si:0.5〜2.
0重量%、Cr:1.8〜2.5重量%、Mo:3.0重量%以下、Mn:
1.6重量%以下、O:12ppm以下、残部Fe及び不可避の不純
物の合金鋼からなり、更に浸炭又は浸炭窒化熱処理が施
こされ、次いで、焼入れ後に240℃〜550℃で焼戻しがな
され、その表面層には、平均直径0.5〜1.0μmの炭化物
が析出しその量が20〜50vol%であること、を特徴とす
るものである。
In order to solve the above-mentioned problems, in the first invention described in the claims, at least one of the inner ring, the outer ring, and the rolling element of the rolling bearing has C: 0.2 to 0.6% by weight, Si: 0.5 to 2.
0% by weight, Cr: 1.8 to 2.5% by weight, Mo: 3.0% by weight or less, Mn:
1.6% by weight or less, O: 12ppm or less, balance Fe and alloy steel of unavoidable impurities, further subjected to carburizing or carbonitriding heat treatment, then tempered at 240 ° C to 550 ° C after quenching, and the surface layer Is characterized in that carbide having an average diameter of 0.5 to 1.0 μm is precipitated and the amount thereof is 20 to 50 vol%.

また、特許請求の範囲記載の第2の発明においては、
転がり軸受の内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つ
が、C:0.2〜0.6重量%、Si:0.5〜2.0重量%、Cr:1.8〜
2.5重量%、Mo:3.0重量%以下、Mn:1.6重量%以下、O:1
2ppm以下、V:0.1〜1.0重量%、残部Fe及び不可避の不純
物の合金鋼からなり、更に浸炭又は浸炭窒化熱処理が施
こされ、次いで、焼入れ後に240℃〜550℃で焼戻しがな
され、その表面層には、平均直径0.5〜1.0μmの炭化物
が析出しその量が20〜50vol%であること、を特徴とす
るものである。
In the second invention described in the claims,
At least one of the inner ring, the outer ring and the rolling element of the rolling bearing has C: 0.2 to 0.6% by weight, Si: 0.5 to 2.0% by weight, Cr: 1.8 to
2.5% by weight, Mo: 3.0% by weight or less, Mn: 1.6% by weight or less, O: 1
2ppm or less, V: 0.1-1.0% by weight, balance Fe and alloy steel of unavoidable impurities, further subjected to carburizing or carbonitriding heat treatment, then tempered at 240 ° C-550 ° C after quenching, The layer is characterized in that carbide having an average diameter of 0.5 to 1.0 μm is precipitated and its amount is 20 to 50 vol%.

〔作用〕[Action]

本発明の転がり軸受における転動部材用鋼は、低中炭
素鋼にSi,Cr,Mo,V等を添加したことを内容とする。Si,C
r,Mo,Vの添加によって焼戻し軟化抵抗性が向上し、よっ
て、この転動部材用鋼を焼戻し,特に寸法安定性に悪影
響のある残留オーステナイト量を低減するための高温焼
戻しをしても、焼戻しによる硬さの低下を抑制すること
ができる。従って、高温下での軟化の程度を低減させる
ことが可能となる。
The rolling member steel in the rolling bearing according to the present invention is characterized in that low-medium carbon steel is added with Si, Cr, Mo, V and the like. Si, C
The addition of r, Mo, and V improves the tempering softening resistance, and thus the steel for rolling members is tempered, especially when subjected to high-temperature tempering to reduce the amount of retained austenite, which has an adverse effect on dimensional stability. A decrease in hardness due to tempering can be suppressed. Therefore, it is possible to reduce the degree of softening at a high temperature.

さらに、本発明の転がり軸受における転動部材用鋼
は、マトリックスが低中炭素鋼であるため、素材の段階
では巨大な炭化物が発生しにくい。よって、巨大な炭化
物の溶体化処理のための複雑な熱処理を必要としない
し、特別の、例えばソルトバスのような高温処理設備も
必要としない。
Further, in the rolling member steel in the rolling bearing of the present invention, since the matrix is a low-medium carbon steel, a huge carbide is unlikely to be generated at the material stage. Therefore, there is no need for complicated heat treatment for solution treatment of huge carbides, and no special high-temperature treatment equipment such as a salt bath is required.

この転動部材用鋼に浸炭熱処理または浸炭窒化熱処理
を施して焼入れ、焼戻しを行う過程で微細なCr,Mo,Vの
炭化物が表層部に析出される。
In the process of performing carburizing heat treatment or carbonitriding heat treatment on the rolling member steel and quenching and tempering, fine Cr, Mo, V carbides are precipitated on the surface layer.

この炭化内の析出硬化により高温下での必要な高度を
得ることができ、この結果、準高温〜高温下での必要な
硬さを確保することが可能となる。その結果、塑性変形
を著しく低減することができて、焼戻し軟化を避けるこ
とが可能となる。そして、炭化物が微細であると応力集
中が少ないため本発明の転がり軸受においてはフレーキ
ング割れ等の損傷及び塑性変形が発生し難く、その結
果、寿命が向上する。更に、表層部における微細な炭化
物の存在は耐摩耗性をも向上させる。
The required hardness at a high temperature can be obtained by the precipitation hardening in the carbonization, and as a result, it is possible to secure the required hardness at a high temperature to a high temperature. As a result, plastic deformation can be significantly reduced, and tempering softening can be avoided. When the carbides are fine, stress concentration is low, so that damage such as flaking cracks and plastic deformation hardly occur in the rolling bearing of the present invention, and as a result, the life is improved. Furthermore, the presence of fine carbides in the surface layer also improves wear resistance.

また更に、鋼中の酸素量を極力低減して、酸化物系介
在物の発生を抑制することができる。
Further, the amount of oxygen in the steel can be reduced as much as possible to suppress the generation of oxide-based inclusions.

本発明の転がり軸受は、このような転動部材用鋼から
なり、この鋼に浸炭または浸炭窒化熱処理,焼入れ,焼
戻しが施されて形成されるため、焼戻し軟化抵抗性に優
れており、しかも微細な炭化物の形成により準高温〜高
温下の使用でも硬さの低下がなく、さらに耐摩耗性にも
優れているため常温使用時ばかりでなく準高温〜高温使
用時においても長寿命となり、且つ酸化物系介在物の発
生が極力抑制されるために、より長寿命となる。
The rolling bearing of the present invention is made of such rolling member steel, and is formed by subjecting the steel to carburizing or carbonitriding heat treatment, quenching and tempering. Due to the formation of a suitable carbide, there is no decrease in hardness even when used at sub-high temperature to high temperature, and since it has excellent wear resistance, it has a long life not only at normal temperature but also at sub-high temperature to high temperature, and oxidizes. Since the generation of physical inclusions is suppressed as much as possible, the life becomes longer.

また、本発明の転がり軸受は、焼戻しが高温で行われ
るため、軸受表層部から芯部にかけての平均残留オース
テナイト量が3%以下となっている。この結果、準高温
〜高温下使用時での寸法安定性にも優れたものとなる。
高温焼戻しを行っても焼戻し軟化を生じることもないた
め高温焼戻しを行っても長寿命をそのまま維持できる。
Further, in the rolling bearing of the present invention, since the tempering is performed at a high temperature, the average amount of retained austenite from the surface layer of the bearing to the core is 3% or less. As a result, the dimensional stability at the time of use from a quasi-high temperature to a high temperature is excellent.
Even if high temperature tempering is performed, tempering softening does not occur, so that even if high temperature tempering is performed, a long life can be maintained.

次に、本発明における各含有元素の作用及び含有量の
臨界的意義について説明する。
Next, the action of each contained element and the critical significance of the content in the present invention will be described.

C:0.2〜0.6重量% Cは焼入れ、焼戻し後の硬さを向上するために必要な
元素である。転がり軸受を形成する際、本発明に係る転
動部材用鋼を浸炭または浸炭窒化することにより軸受表
面の炭素濃度は上がるため、上記数値は芯部におけるC
の含有量となる。
C: 0.2 to 0.6% by weight C is an element necessary for improving the hardness after quenching and tempering. When the rolling bearing is formed, the carbon concentration on the bearing surface is increased by carburizing or carbonitriding the rolling member steel according to the present invention.
Content.

Cの含有量が0.6重量%を越えると素材の段階で巨大
な炭化物が発生するため、靱性が低下し、破壊強度も低
下する。また、Cの含有量が高いと残留オーステナイト
量が大きくなり、高温下で寸法変化が生じ、寸法安定性
が阻害される。
When the content of C exceeds 0.6% by weight, huge carbides are generated at the stage of the material, so that the toughness is reduced and the breaking strength is also reduced. On the other hand, when the content of C is high, the amount of retained austenite increases, and dimensional changes occur at high temperatures, which hinders dimensional stability.

一方、0.2重量%未満であると、浸炭又は浸炭窒化処
理時間が長くなり熱処理生産性が低下する。
On the other hand, if it is less than 0.2% by weight, the time for carburizing or carbonitriding becomes long, and the heat treatment productivity decreases.

Si:0.5〜2.0重量% 鋼中のSiは、固溶強化及び焼戻し軟化抵抗の向上に有
効である。その効果を発揮するため、含有量を0.5重量
%以上にすることが必要である。しかし、含有量が多く
なると機械的強度の低下を招く。また、Siは浸炭阻害性
のある元素である事等から含有量の上限を2.0重量%と
した。
Si: 0.5 to 2.0% by weight Si in the steel is effective for solid solution strengthening and improvement of tempering softening resistance. In order to exhibit the effect, the content needs to be 0.5% by weight or more. However, an increase in the content causes a decrease in mechanical strength. Further, the upper limit of the content is set to 2.0% by weight because Si is an element having carburization inhibiting properties.

Cr:1.8〜2.5重量% Crは、焼戻し軟化抵抗性を向上する元素である。ま
た、微細な炭化物を形成して析出硬化することにより、
たとえ高温焼戻しを行っても十分な硬さが得られる。
Cr: 1.8 to 2.5% by weight Cr is an element that improves temper softening resistance. Also, by forming and hardening fine carbides,
Even if high temperature tempering is performed, sufficient hardness can be obtained.

更にまた、硬くて微細なCr炭化物を析出するため、耐
摩耗性も向上する。
Furthermore, since hard and fine Cr carbides are precipitated, wear resistance is improved.

そして、Crは、炭化物形成元素であるので、浸炭層の
C濃度を高める結果、浸炭阻害性のあるSiを多く含有す
るような材料の浸炭性を高める作用を有する。
And since Cr is a carbide forming element, it has the effect of increasing the C concentration of the carburized layer, thereby increasing the carburizing property of a material containing a large amount of Si having carburizing inhibition.

これらの作用,効果を発揮させ、必要な表面硬さ(望
ましくは、HRC61〜70)を確保するためにCr含有量の下
限を1.8重量%とした。
These effects, is effective, the required surface hardness (preferably, H R C61~70) was 1.8 wt% the lower limit of the Cr content in order to ensure.

一方、Cr含有量の上限が2.5重量%を越えると、素材
の段階で巨大炭化物ができてしまい、この炭化物の回り
で応力集中が生じ転がり軸受寿命の低下を来すおそれが
あり、コスト的にも不利であるし、この炭化物を微細化
しようとすると高温での焼入れが必要となり、熱処理生
産性が低下する。よって、Crの含有量の上限を上記値に
した。
On the other hand, if the upper limit of the Cr content exceeds 2.5% by weight, giant carbide is formed at the material stage, stress concentration occurs around the carbide, and the rolling bearing life may be shortened. In addition, quenching at a high temperature is required to reduce the size of the carbide, and the heat treatment productivity is reduced. Therefore, the upper limit of the Cr content is set to the above value.

Mo:3.0重量%以下 Moは前記Crと同様に焼戻し軟化抵抗性の向上に有効な
元素であると共に、表層部に炭化物を形成するために必
要な元素である。また、焼入れ性を向上する元素でもあ
る。
Mo: 3.0% by weight or less Mo is an element effective for improving the temper softening resistance like Cr, and is an element necessary for forming carbides on the surface layer. In addition, it is an element that improves hardenability.

しかしながら、Moを3.0重量%を越えて含有させても
上記効果はそれほど上がらず逆に素材の段階で巨大な炭
化物が形成して寿命を低下させるおそれがあり、コスト
的にも不利であるし、Moの含有量の上限を3.0重量%と
した。
However, even if Mo is contained in excess of 3.0% by weight, the above effect does not increase so much, and conversely, there is a risk that a giant carbide is formed at the stage of the raw material and the life is reduced, which is disadvantageous in terms of cost, The upper limit of the Mo content was 3.0% by weight.

Mn:1.6重量%以下 鋼中のMnは、焼入れ性の向上に大きな役割を有し、し
かも廉価であることから含有される。
Mn: 1.6% by weight or less Mn in steel has a large role in improving hardenability and is included because it is inexpensive.

しかし、その含有量が多いと非金属介在物が多く生じ
るために軸受の寿命が低下し、且つ、硬度が向上し、鍛
造性、被削性等の機械加工性が低下するため、Mnの含有
量の上限を上記値とした。
However, when the content is large, non-metallic inclusions are generated in large amounts, so that the life of the bearing is shortened, and the hardness is improved, and the machinability such as forgeability and machinability is reduced. The upper limit of the amount was the above value.

O:12ppm Oは酸化物系非金属介在物(特に、Al2O3)の発生元
素として寿命を低下させるために、その含有量を極力低
下させる必要があり、そこで含有量の上限を12ppm以下
とした。特に、9ppm以下にすることが良い。
O: 12ppm O must be reduced as much as possible in order to reduce its life as an element generating oxide-based nonmetallic inclusions (especially Al 2 O 3 ), so the upper limit of the content is 12 ppm or less. And In particular, the content is preferably 9 ppm or less.

V:0.1〜1.0重量% Vは焼戻し軟化抵抗性の向上に顕著な効果を有すると
共に、結晶粒界に析出して結晶粒の粗大化を抑制し、そ
の微細化を図り、且つ、鋼中の炭素と結合して、微細な
炭化物を形成する元素であって、その添加によって軸受
表層部の硬さが向上して耐摩耗性が良好となるため付加
的に添加される(請求項(2),(5),(6)記載の
発明)。
V: 0.1 to 1.0% by weight V has a remarkable effect on improving the tempering softening resistance, and also precipitates at the crystal grain boundaries to suppress the coarsening of the crystal grains, to achieve the miniaturization, and to reduce the content in the steel. An element that combines with carbon to form fine carbides, and is added additionally because the addition improves the hardness of the bearing surface layer and improves the wear resistance. , (5), (6).

その効果は、V含有量が0.1重量%以上において顕著
となるため、含有量の下限をこの値とした。
Since the effect becomes remarkable when the V content is 0.1% by weight or more, the lower limit of the content is set to this value.

一方、含有量の上限が1.0重量%を越えると、19晶粒
界にVの炭化物が析出して、加工性及び種々の機械的性
質を劣化させるばかりでなく、Vは高価でありコスト的
にも不利となるため、含有量の上限を上記値に限定し
た。
On the other hand, if the upper limit of the content exceeds 1.0% by weight, carbides of V precipitate at the 19 grain boundaries, not only deteriorating workability and various mechanical properties, but also V is expensive and cost-effective. Therefore, the upper limit of the content is limited to the above value.

本発明では、上記各種元素の他不可避の不純物元素が
含有されることがある。この不可避の不純物元素として
は例えば、Ti,S,Pが挙げられる。
In the present invention, unavoidable impurity elements may be contained in addition to the various elements described above. The inevitable impurity elements include, for example, Ti, S, and P.

Tiは、TiNの形で非金属化合物として出現する。このT
iNは硬度が高く、塑性変形能が小さいため、応力集中源
となり、寿命を低下させる結果、Ti含有量をできるだけ
低下させることが必要である。望ましくはその含有量を
40ppm以下にする。
Ti appears as a nonmetallic compound in the form of TiN. This T
Since iN has a high hardness and a low plastic deformability, it becomes a source of stress concentration and shortens the service life. As a result, it is necessary to reduce the Ti content as much as possible. Desirably its content
Make it 40ppm or less.

Pは耐衝撃性を低下させる元素である。よってその含
有量を低下させる必要があり、望ましくは含有量を200p
pm以下とする。
P is an element that reduces impact resistance. Therefore it is necessary to reduce the content, desirably 200p
pm or less.

SはMnSなどの硫化物系非金属介在物生成の原因とな
る。MnSは硬度が低く、塑性変形能が大きいことから圧
延、鍛造などの前加工時割れ発生の起点として作用す
る。従って、鍛造等の前加工時に割れ発生を防止し、よ
り強加工を可能にするためS含有量を極力低下させる必
要があり、80ppm以下とすることが望ましいものであ
る。
S causes formation of sulfide-based nonmetallic inclusions such as MnS. Since MnS has a low hardness and a large plastic deformation ability, it acts as a starting point of crack generation during pre-processing such as rolling and forging. Therefore, it is necessary to reduce the S content as much as possible in order to prevent the occurrence of cracks at the time of pre-processing such as forging and to enable stronger processing, and it is desirable that the S content be 80 ppm or less.

本発明において、内輪、外輪及び転動体の少なくとも
一つの表層部には、浸炭又は浸炭窒化処理,焼入れ,焼
戻しの処理によって、微細な炭化物が生ずる。
In the present invention, at least one surface layer of the inner ring, the outer ring, and the rolling elements generates fine carbides by carburizing or carbonitriding, quenching, and tempering.

この炭化物は硬く耐摩耗性に優れ、その結果、使用温
度が準高温〜高温時の軸受の必要な硬さを確保すること
ができるため、軸受の寿命を向上する。しかも、その大
きさは微細であるため、負荷荷重に基づく応力集中を来
すこともなく転がり軸受の寿命を向上することができ
る。
This carbide is hard and has excellent wear resistance. As a result, the required hardness of the bearing can be ensured when the operating temperature is in a quasi-high temperature to a high temperature. Moreover, since the size is minute, the life of the rolling bearing can be improved without causing stress concentration based on the applied load.

本発明において、炭化物とは、例えばCr7C3,Cr3C6,Mo
2C,VC,V4C3及びFe3C又はこれらの複炭化物が挙げられ
る。
In the present invention, the carbide is, for example, Cr 7 C 3 , Cr 3 C 6 , Mo
2 C, VC, V 4 C 3 and Fe 3 C, or double carbides thereof.

本発明において、炭化物の大きさ(最大直径と最小直
径の和の1/2つまり平均直径)は、0.5〜1.0μmにある
ことが望ましい。
In the present invention, the size of the carbide (1/2 of the sum of the maximum diameter and the minimum diameter, that is, the average diameter) is desirably 0.5 to 1.0 μm.

本発明において、軸受の表層部における炭化物の存在
量は、20〜50vol%であることが望ましい。
In the present invention, the amount of carbide present in the surface layer of the bearing is preferably 20 to 50 vol%.

軸受の長寿命化を達成するのには、表面硬さはHRC61
〜70を有することが望ましいが、炭化物の存在量が20vo
l%未満であると、上記望ましい硬さを得ることができ
ない。一方、50vol%を越えて存在すると、微細な炭化
物同士が結合して、炭化物が粗大化して応力集中が生ず
るので好ましくない。
To achieve a longer bearing life, the surface hardness must be H R C61
It is desirable to have ~ 70, but the carbide abundance is 20vo
If it is less than 1%, the above-mentioned desired hardness cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 50 vol%, fine carbides are bonded to each other, and the carbides are coarsened and stress concentration occurs, which is not preferable.

微細な炭化物を上記範囲内で軸受の表層部に存在させ
ることにより、表面硬さがHRC61〜70の高硬度の軸受を
得ることができる。
Fine carbides by the presence in the surface layer of the bearing within the above range, it is possible to surface hardness to obtain a bearing of high hardness H R C61~70.

なお、上記浸炭又は浸炭窒化熱処理において、A1変態
点を越えて加熱される際に炭化物の核を発生させて、そ
の後の焼入れ及び焼戻しの過程において微細な炭化物を
表層部に析出することができる。しかも、固溶炭素量を
0.6〜0.8重量%(表面の全炭素濃度2.5〜3.8重量%)に
することによって、表層部の炭化物の存在量を20〜50vo
l%にすることができる。
In the above carburizing or carbonitriding heat treatment, by generating carbides nuclei when heated beyond the A 1 transformation point, it is possible to precipitate fine carbides in the surface layer portion in the course of the subsequent quenching and tempering . Moreover, the amount of solute carbon
By setting the surface carbon content to 0.6 to 0.8% by weight (total surface carbon concentration of 2.5 to 3.8% by weight), the amount of carbides in
l%.

上記本発明において、特許請求の範囲に記載の組成を
有する転動部材用合金鋼に、浸炭又は浸炭窒化を行うこ
とにより、固溶炭素又は固溶炭素窒素量を0.6〜0.8重量
%(表面の全炭素濃度2.5〜3.8重量%)にし、これを焼
入れ,次いで高温焼戻しをすることにより、表層部に前
記微細な炭化物を析出できると共に、残留オーステナイ
ト量を3vol%以下にすることができる。
In the present invention, by performing carburizing or carbonitriding on the alloy steel for rolling members having the composition described in the claims, the amount of solid solution carbon or solid solution carbon nitrogen is set to 0.6 to 0.8% by weight (of the surface). By quenching and then tempering at a high temperature, the fine carbide can be precipitated on the surface layer and the amount of retained austenite can be reduced to 3 vol% or less.

残留オーステナイトは、高温下でマルテンサイトに変
態し、この時寸法変化が生じるため、平均残留オーステ
ナイト量を3vol%以下にすることが望ましい。
The retained austenite is transformed into martensite at a high temperature and a dimensional change occurs at this time. Therefore, the average retained austenite amount is desirably 3 vol% or less.

この時の焼戻し温度は、焼戻し温度が低いと残留オー
ステナイトをマルテンサイト化することが不十分である
との観点から、240〜550℃程度、好ましくは240〜350℃
であることが望ましい。
The tempering temperature at this time is from about 240 to 550 ° C., preferably from 240 to 350 ° C., from the viewpoint that if the tempering temperature is low, it is insufficient to transform the retained austenite into martensite.
It is desirable that

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.

次の第1表に示す組成の合金鋼(供試材)A〜Hを浸
炭又は浸炭窒化熱処理し、次いで、焼入れ,焼戻しを行
うことにより、転がりスラスト軸受の転動輪である内輪
及び外輪のいずれにも適用できる円盤状試験片1〜14を
作成した。
The alloy steels (test materials) A to H having the compositions shown in the following Table 1 are subjected to carburizing or carbonitriding heat treatment, and then quenching and tempering, so that any of the inner ring and the outer ring, which are the rolling wheels of the rolling thrust bearing, is obtained. Disc-shaped test pieces 1 to 14 which can also be applied to were prepared.

この各試験片を作成するための熱処理条件は第2表に
示される。このうち、試験片1の熱処理条件について説
明すると次の通りである。。
Table 2 shows the heat treatment conditions for preparing each test piece. The heat treatment conditions for the test piece 1 will be described below. .

浸炭処理のうち直接焼入れ(ダイレクトクエンチン
グ)は、Rxガス+エンリッチガスの雰囲気で約3時間、
950℃浸炭熱処理を行い、その後この状態から油焼入れ
を行い、更に300℃×2時間×1回の高温焼戻しを行
う。
Direct quenching (direct quenching) among carburizing treatments is performed in an atmosphere of Rx gas + enriched gas for about 3 hours.
Carburizing heat treatment at 950 ° C. is performed, then oil quenching is performed from this state, and high-temperature tempering is further performed at 300 ° C. × 2 hours × 1 time.

試験片5,13については浸炭又は浸炭窒化を行うことな
く焼入れを行い、その他の試験片については、浸炭又は
浸炭窒化条件或いは焼戻し温度を変えた熱処理を行っ
た。
Test pieces 5 and 13 were quenched without carburizing or carbonitriding, and the other test pieces were subjected to heat treatment under different carburizing or carbonitriding conditions or tempering temperatures.

試験片1〜10については、高温焼戻しを施し、残留オ
ーステナイト量の低減を図った。試験片11〜14について
は通常の温度の焼戻しを行った。
Test pieces 1 to 10 were subjected to high-temperature tempering to reduce the amount of retained austenite. Test pieces 11 to 14 were tempered at normal temperatures.

尚、浸炭に代えて浸炭窒化を行う際には、Rxガス+エ
ンリッチガス+アンモニアガス5%の雰囲気とする。
When performing carbonitriding instead of carburizing, the atmosphere is Rx gas + enriched gas + ammonia gas 5%.

前記各試験片について、表面硬さ(HRC)の測定と残
留オーステナイト量の測定を行った。この結果は前記第
2表に示される。
For each of the test pieces, the surface hardness (H R C) and the amount of retained austenite were measured. The results are shown in Table 2 above.

また、試験片1〜14について、応力繰り返し数(cycl
e)で示される寿命(L10)を測定した。
For the test pieces 1 to 14, the number of stress repetitions (cycl
The life (L 10 ) shown in e) was measured.

この寿命の測定に際し、高温下での寿命特性を見るた
めに、130℃下,常温(約50〜60℃程度)下でそれぞれ
寿命の測定を行った。試験片1〜10は130℃下の寿命を
測定し、試験片11〜14は常温下の寿命を測定した。この
寿命の測定は次の条件に基づいて行った。
In measuring the life, the life was measured at 130 ° C. and at normal temperature (about 50 to 60 ° C.) in order to check the life characteristics at high temperatures. Test pieces 1 to 10 measured the life under 130 ° C., and test pieces 11 to 14 measured the life under normal temperature. The measurement of the life was performed under the following conditions.

尚、各試験片について目視できるフレーキングが生じ
た時点を寿命と判定した。
In addition, the time when the visible flaking occurred for each test piece was determined as the life.

試験機…「特殊鋼便覧(第1版)電気製鋼研究所編,理 工学舎,1965年5月25日,第10頁〜第21頁」記 載のスラスト試験機 潤滑油…FKBオイル RO 150(130℃試験) …FKBオイル RO 80(常温下試験) 最大面圧…560kg/mm2(130℃試験) …530kg/mm2(常温下試験) 応力繰り返し数…3000cpm 各試験片の寿命の値は前記第2表に示される。Test machine: Thrust test machine described in “Special Steel Handbook (1st Edition), edited by Electric Steel Research Institute, Science and Engineering Building, May 25, 1965, pp. 10-21” Lubricating oil: FKB oil RO 150 (130 ℃ test)… FKB oil RO 80 (normal temperature test) Maximum surface pressure… 560kg / mm 2 (130 ℃ test)… 530kg / mm 2 (normal temperature test) Number of stress repetitions… 3000cpm Life of each test piece Are shown in Table 2 above.

そして、試験片1〜14の夫々の円盤状試験片を複数用
いて、130℃下又は常温下において、応力繰り返し数と
繰り返し応力によって円盤状試験片にフレーキングが生
じて該円盤状試験片が破損する確立との関係を調べた。
この結果を第1,2図に示す。
Then, using a plurality of the respective disc-shaped test pieces of the test pieces 1 to 14, at 130 ° C. or at room temperature, flaking occurs in the disc-shaped test piece due to the number of stress repetitions and the repetitive stress, and the disc-shaped test piece is The relationship with the probability of failure was investigated.
The results are shown in FIGS.

第1図は、130℃下で寿命が測定された試験片1〜10
の結果を示し、第2図は、常温下で寿命が測定された試
験片11〜14の結果を示したものである。
FIG. 1 shows test pieces 1 to 10 whose life was measured at 130 ° C.
FIG. 2 shows the results of the test pieces 11 to 14 whose life was measured at room temperature.

尚、第1,2図において、図中の数値は各試験片の番号
を示す。
In FIGS. 1 and 2, the numerical values in the figures indicate the numbers of the test pieces.

試験片1は請求項(1)記載の発明の一実施例である
供試材Aからなり、請求項(5)記載の発明の一実施例
に相当するものであり、微細な炭化物が表層部に析出し
ていると共に焼戻し軟化抵抗性を向上する各種元素が含
有されているために、第2表に示されるように、高温焼
戻しを行っても表面硬さがHRC61.2のように高い値とな
っている。また、高温焼戻しにより残留オーステナイト
量も2〜3重量%のように少なくなっているため、130
℃下の寿命試験に際しての寸法安定性が良好である。
The test piece 1 is composed of the test material A which is an embodiment of the invention described in claim (1), and corresponds to the embodiment of the invention described in claim (5), and the fine carbide is formed on the surface layer portion. for various elements to enhance the resistance to temper softening is contained together are precipitated, as shown in table 2, also the surface hardness by performing high-temperature tempering is as H R C61.2 It is a high value. Further, since the amount of retained austenite is reduced to 2-3% by weight by high temperature tempering,
Good dimensional stability during life test at ℃.

そして、硬さもこのように良好であり、且つ、炭化物
も微細であるため、130℃下の寿命試験の結果も良好な
値となっている。従って、第1図に示すように高温下で
の応力繰り返し数に対する破損確率が小さくなってい
る。
Since the hardness is good and the carbide is fine, the result of the life test at 130 ° C. is a good value. Accordingly, as shown in FIG. 1, the probability of failure with respect to the number of stress repetitions at high temperatures is small.

試験片2は、試験片1と同様に供試材Aからなる。試
験片1と異なる点は、浸炭に変えて浸炭窒化を行ってい
る点だけである。
The test piece 2 is made of the test material A similarly to the test piece 1. The only difference from the test piece 1 is that carbonitriding is performed instead of carburizing.

この試験片2も試験片1と同様に、HRCの値が良好で
あると共に、残留オーステナイト量が少なく、且つ130
℃下の寿命も良好である。そして、第1図に示されるよ
うに、応力繰り返し数に対する破損確率の特性も良好で
ある。
Like the test piece 1, the test piece 2 has a good value of H R C, a small amount of retained austenite, and 130
The life at ℃ is also good. As shown in FIG. 1, the characteristics of the probability of breakage with respect to the number of repeated stresses are also good.

試験片3は請求項(2)記載の発明の一実施例である
供試材Bからなり、請求項(6)記載の発明の一実施例
に相当するものである。
The test piece 3 is made of a test material B which is an embodiment of the invention described in claim (2), and corresponds to an embodiment of the invention described in claim (6).

供試材Bは供試材Aと比較して、焼戻し軟化抵抗性を
向上できて、そしてV炭化物を形成し、且つ,炭化物の
微細化作用を有するVが適量含有されている。
Specimen B can improve tempering softening resistance as compared with Specimen A, and forms a V carbide and contains an appropriate amount of V having a carbide refining action.

この供試材Bも焼戻し軟化提供を向上する各種元素が
供試材Aと同様に含有され、且つ微細な炭化物を表層部
に析出されていることから、供試片3は試験片1,2と比
較して硬度あるいは寿命とも向上し、破損確率は試験片
1,2と同様に良好な値となっている。そして、高温焼戻
しがされている結果、残留オーステナイト量も試験片1,
2と同様に少なくなっている。
This test material B also contains various elements for improving the provision of temper softening in the same manner as the test material A, and fine carbides are precipitated on the surface layer. Both hardness and life are improved compared to
It is a good value like 1,2. As a result of the high-temperature tempering, the amount of retained austenite was
Less like 2

試験片4も供試材Bから形成されており、試験片3と
比較して浸炭の代わりに浸炭窒化がされているだけなの
で、試験片3と同様の結果を得られる。
The test piece 4 is also formed from the test material B, and is similar to the test piece 3 in that only carbonitriding is performed instead of carburizing.

試験片5は従来の高炭素クロム軸受鋼のSUJ2である供
試材Cから形成された比較例に相当するものである。
The test piece 5 corresponds to a comparative example formed from a test material C which is SUJ2 of a conventional high carbon chromium bearing steel.

この供試材Cは、高温焼戻しに伴い残留オーステナイ
ト量は低減するが、焼戻し軟化抵抗の向上に効果のある
Si等の各種元素の含有量が少なく且つ、Crの含有量も本
発明の下限を下回るために、表層部における炭化物量が
少ない結果硬さが十分でない。そして、軸受の使用温度
の上昇によって硬さが第1図に示すように破損確率も大
幅に大きくなる。
Although the amount of retained austenite of test sample C decreases with high-temperature tempering, it is effective in improving temper softening resistance.
Since the contents of various elements such as Si and the like are lower than the lower limit of the present invention, the amount of carbide in the surface layer is small and the hardness is not sufficient. Then, as the operating temperature of the bearing rises, the hardness increases greatly as shown in FIG.

試験片6は、従来の肌焼鋼のSCr420である供試材Dか
ら形成された比較例に相当するものである。
Test piece 6 corresponds to a comparative example formed from test material D, which is SCr420 of conventional case hardening steel.

この供試材Dは、焼戻し軟化抵抗性の向上に効果ある
Si、焼戻し軟化抵抗性の向上及び炭化物形成の効果があ
るCrの含有量が少ないため、高温焼戻し後の硬さが低下
し、そして寿命も低い値となっている。第1図に示すよ
うに破損確率も大きくなる。
This test material D is effective in improving temper softening resistance.
Since the content of Si and Cr, which have the effects of improving temper softening resistance and forming carbides, is small, the hardness after high-temperature tempering is reduced, and the life is also low. As shown in FIG. 1, the probability of breakage also increases.

試験片7は、Crの含有が本発明の下限より少ない供試
材Eから形成されている。従って、Crの含有量が少ない
分、焼戻し軟化抵抗性が低下して、表層部での炭化物の
形成量も低下する。よって、高温焼戻し後の硬さも前記
試験片1と比較して低下し、これに伴い寿命も低下す
る。そして、破損確率も多くなる(第1図)。
The test piece 7 is formed from the test material E in which the content of Cr is less than the lower limit of the present invention. Therefore, the lower the Cr content, the lower the tempering softening resistance and the lower the amount of carbide formed in the surface layer. Therefore, the hardness after high-temperature tempering is also lower than that of the test piece 1, and the life is accordingly reduced. Then, the probability of damage increases (FIG. 1).

試験片8は、Moが含有されていない供試片Fから形成
されている。従って、Moが含有されていない分、焼戻し
軟化抵抗性が低下し、表層部での炭化物の形成量も低下
する。よって、試験片7と同様に高温焼戻し後の硬さは
十分でなく、且つ寿命も十分ではなくなる。そして、第
1図に示すように破損確率も試験片1と比較して悪くな
る。
The test piece 8 is formed from a test piece F containing no Mo. Therefore, since Mo is not contained, the tempering softening resistance is reduced, and the amount of carbide formed on the surface layer is also reduced. Therefore, similarly to the test piece 7, the hardness after the high-temperature tempering is not sufficient, and the life is not sufficient. Then, as shown in FIG. 1, the probability of breakage is lower than that of the test piece 1.

試験片9は、Cr,Moの含有量が本発明の上限を越える
供試剤Gにより形成されている。Mo,Crの含有量が多く
なると、炭化物が巨大化するおそれがある。従って、試
験片9は試験片1と比較して、炭化物が巨大になる分応
力集中の度合いが大きくなるため、寿命が若干低下す
る。もっとも、Cr,Moの本発明の上限を越える添加は効
果が少ないばかりでなくコスト的にも不利である。
The test piece 9 is formed of the test agent G in which the contents of Cr and Mo exceed the upper limits of the present invention. If the contents of Mo and Cr are increased, carbides may be enlarged. Therefore, as compared with the test piece 1, the test piece 9 has a large degree of stress concentration due to the large amount of carbide, so that the life of the test piece 9 is slightly reduced. However, addition of Cr and Mo exceeding the upper limit of the present invention is not only less effective but also disadvantageous in cost.

試験片10は、Vの含有量が本発明の上限を越える供試
材Hから形成される。しかし、Vの含有量が多くなって
も、試験片10の硬度及び寿命は第2表に示すように、試
験片1等と比較して略同一である。破損確率についても
同様である。ただし、本発明の上限を越えるVの添加
は、コスト的に不利となる。
The test piece 10 is formed from a test material H having a V content exceeding the upper limit of the present invention. However, even if the content of V increases, the hardness and life of the test piece 10 are substantially the same as those of the test piece 1 and the like as shown in Table 2. The same applies to the breakage probability. However, addition of V exceeding the upper limit of the present invention is disadvantageous in cost.

試験片11は、請求項(3)記載の発明の一実施例に相
当するものである。この試験片11は試験1と同様に供試
材Aから形成されるものであるが、試験片1と異なり、
高温焼戻しに代えて通常の温度で焼戻しを行っている。
The test piece 11 corresponds to one embodiment of the invention described in claim (3). The test piece 11 is formed from the test material A as in the test 1, but unlike the test piece 1,
Tempering is performed at a normal temperature in place of high temperature tempering.

この試験片11は高温戻しを行っていないことから残留
オーステナイト量は試験片1等と比較して多くなってい
るが、焼戻し軟化抵抗性向上に効果があるSi等が含有さ
れているため焼戻し後の効果は良好な値となっている。
そして、常温下ではあるがその寿命も良好な値となって
いる。第2図に示すように破損確率の特性も良好であ
る。
The amount of retained austenite of the test piece 11 is larger than that of the test piece 1 and the like because the high temperature tempering is not performed. Has a good value.
And, even at normal temperature, its life is a good value. As shown in FIG. 2, the characteristics of the breakage probability are also good.

試験片12は、請求項(5)記載の発明の一実施例に相
当するものである。この試験片12は、試験片3と同様に
供試材Bから形成されるものであるが、試験片3と異な
り、高温焼戻しに代えて通常の焼戻しを行っている。従
って、試験片12は試験片11と同様に硬度及び寿命とも良
好な値となっている。但し、さらにVが含有されている
分、焼戻し後の硬度及び寿命が試験片11より良好とな
る。破損確率についても同様である。
The test piece 12 corresponds to an embodiment of the invention described in claim (5). The test piece 12 is formed from the test material B in the same manner as the test piece 3, but is different from the test piece 3 in that normal tempering is performed instead of high-temperature tempering. Therefore, the test piece 12 has good values for both hardness and life, similarly to the test piece 11. However, the hardness and life after tempering are better than that of the test piece 11 because V is further contained. The same applies to the breakage probability.

試験片13は、試験片5と同様に従来の高クロム軸受鋼
SUJ−2から形成され、試験片5は高温焼戻しを行って
いるのに対し、この試験片13では通常温度での焼戻しを
行っている点が異なる。
Specimen 13 is made of conventional high chromium bearing steel
The difference is that the test piece 5 is made of SUJ-2 and is subjected to high temperature tempering, whereas the test piece 13 is tempered at normal temperature.

この試験片13では、試験片5と同様に焼戻し軟化が生
じ、且つ微細な炭化物が表層部に十分析出するというよ
うなこともないため、試験片11,12と比較して硬度が低
く、そして常温下での寿命も低下する。破損確率も同様
である(第2図)。
In the test piece 13, the tempering softening occurs similarly to the test piece 5, and the fine carbide is not sufficiently precipitated on the surface layer portion. Therefore, the hardness is lower than the test pieces 11 and 12, In addition, the life at room temperature also decreases. The same applies to the probability of breakage (FIG. 2).

試験片14は、前記試験片6と同様に従来の肌焼鋼SCr4
20が浸炭されて形成されたものである。この試験片14が
試験片6と異なる点は、高温の焼戻しに代えて通常温度
での焼戻しを行っている点である。
The test piece 14 is made of a conventional case hardened steel SCr4 similarly to the test piece 6.
20 is formed by carburizing. The difference between the test piece 14 and the test piece 6 is that tempering at normal temperature is performed instead of high-temperature tempering.

この試験片14でも焼戻し軟化抵抗性の向上に効果のあ
るSi、焼戻し軟化抵抗性の向上及び微細な炭化物の形成
の効果のあるCrの含有量が本発明の下限を下回るため、
試験片11,12と比較して硬度及び寿命が不良となる。破
損確率についても同様である(第2図)。
Since the content of Si, which is effective for improving the temper softening resistance, and Cr, which is effective for improving the temper softening resistance and forming fine carbides, is less than the lower limit of the present invention,
The hardness and the life are inferior to those of the test pieces 11 and 12. The same applies to the breakage probability (FIG. 2).

なお、本発明で云う表層部とは、転がり軸受を構成す
る内輪、外輪及び転動体の軌道面の接触面にかかる接触
圧から計算で求まる。すなわち、最大せん断応力位置
(表面からの深さ)をZ0とすると、表面からZ0〜2Z0
深さ迄の部分を云う。オーダとして、例えば表面から0.
2〜0.5mm程度の深さとなる。
The surface layer portion in the present invention is obtained by calculation from the contact pressure applied to the contact surfaces of the raceway surfaces of the inner ring, the outer ring and the rolling elements constituting the rolling bearing. That refers maximum shearing stress position (depth from the surface) When Z 0, the portion from the surface up to a depth of Z 0 ~2Z 0. As an order, for example, 0.
The depth is about 2 to 0.5 mm.

また、前記実施例では、第2表の寿命試験を130℃で
行った例が示されているが、さらに高温である例えば、
200〜500℃程度の高温においても、前記第2表と同様に
良好な結果を得ることができるものである。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the life test shown in Table 2 was performed at 130 ° C. is shown.
Even at a high temperature of about 200 to 500 ° C., good results can be obtained as in the case of Table 2.

さらに、第2表に示した寿命試験では、内輪及び外輪
の何れにも適用できる円盤状試験片についての寿命を示
したが、同様の材料で転動体を形成し、これについて寿
命試験を行っても同様の結果を得ることができる。
Furthermore, in the life test shown in Table 2, the life of a disc-shaped test piece applicable to both the inner ring and the outer ring was shown. However, a rolling element was formed from the same material, and a life test was performed on the rolling element. Can obtain a similar result.

なおまた、本発明における内輪及び外輪は、軸受部品
として専用の内輪及び外輪のみに限られるものではな
く、たとえばスラスト針状ころ軸受のように、専用の内
輪又は外輪を省略して、軸又はハウジングがそれぞれ内
輪又は外輪として兼用される場合をも含むことは云うま
でもない。
In addition, the inner ring and the outer ring in the present invention are not limited to the exclusive inner ring and the outer ring as bearing parts. For example, as in a thrust needle roller bearing, the exclusive inner ring or the outer ring is omitted, and the shaft or the housing is omitted. It is needless to say that the present invention also includes a case in which each is also used as an inner ring or an outer ring.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明した様に第1の発明によれば、焼戻しの際,
たとえ準高温〜高温下での寸法安定性を向上するための
高温焼戻しの際でも、焼戻し軟化を来すことなく、しか
も特別の熱処理を施さなくても表層部に微細な炭化物を
形成することができる。よって、高温での硬さの低下を
来すことなく十分な硬さを有し、耐摩耗性も良好とな
り、常温下の使用ばかりでなく高温下の使用でも長寿命
の転がり軸受を提供することができる。
As described above, according to the first invention, when tempering,
Even in the case of high-temperature tempering to improve the dimensional stability in a range of quasi-high temperature to high temperature, fine carbide can be formed on the surface layer without tempering softening and without special heat treatment. it can. Therefore, it is necessary to provide a rolling bearing that has sufficient hardness without a decrease in hardness at high temperatures, has good wear resistance, and has a long life not only at room temperature but also at high temperatures. Can be.

また、第2の発明によれば、表層部における炭化物が
より微細化されるため、表層部の硬さが向上し耐摩耗性
がさらに良好になるとともに、焼戻し軟化抵抗性の向上
にも顕著な効果を有する転がり軸受を提供することがで
きる。
Further, according to the second invention, since the carbide in the surface layer portion is further refined, the hardness of the surface layer portion is improved, the wear resistance is further improved, and the improvement in temper softening resistance is also remarkable. A rolling bearing having an effect can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、130℃下使用時の転がり軸受における応力繰
り返し数−破損確率の関係で示されるスラスト寿命試験
結果を表す特性図、第2図は、常温下使用時の転がり軸
受における応力繰り返し数−破損確率の関係で示される
スラスト寿命試験結果を表す特性図である。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing the results of a thrust life test expressed by the relationship between the number of stress repetitions in a rolling bearing at 130 ° C. and the probability of failure, and FIG. 2 is the number of stress repetitions in a rolling bearing at room temperature. FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating a thrust life test result indicated by a relationship of a breakage probability.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16C 33/30 F16C 33/30 Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number in the agency FI Technical display location F16C 33/30 F16C 33/30

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内輪,外輪及び転動体からなる転がり軸受
において、前記内輪,外輪及び転動体少なくとも一つ
が、C:0.2〜0.6重量%、Si:0.5〜2.0重量%、Cr:1.8〜
2.5重量%、Mo:3.0重量%以下、Mn:1.6重量%以下、O:1
2ppm以下、残部Fe及び不可避の不純物の合金鋼からな
り、更に浸炭又は浸炭窒化熱処理が施こされ、次いで、
焼入れ後に240℃〜550℃で焼戻しがなされ、その表面層
には、平均直径0.5〜1.0μmの炭化物が析出しその量が
20〜50vol%であること、を特徴とする転がり軸受。
1. A rolling bearing comprising an inner ring, an outer ring and a rolling element, wherein at least one of the inner ring, the outer ring and the rolling element comprises 0.2 to 0.6% by weight of C, 0.5 to 2.0% by weight of Si, and 1.8 to 1.8% of Cr.
2.5% by weight, Mo: 3.0% by weight or less, Mn: 1.6% by weight or less, O: 1
2ppm or less, the balance is made of alloy steel of Fe and unavoidable impurities, further subjected to carburizing or carbonitriding heat treatment,
After quenching, tempering is performed at 240 ° C to 550 ° C, and on the surface layer, carbide having an average diameter of 0.5 to 1.0 μm precipitates and the amount thereof is reduced.
20 to 50 vol%, the rolling bearing characterized by the above-mentioned.
【請求項2】平均残留オーステナイト量が3vol%以下で
表面硬さがHRC61〜70である、ことを特徴とする請求項
(1)記載の転がり軸受。
Wherein the average surface hardness retained austenite amount is not more than 3 vol% is H R C61~70, rolling bearing according to claim (1), wherein a.
【請求項3】内輪,外輪及び転動体からなる転がり軸受
において、前記内輪,外輪及び転動体の少なくとも一つ
が、C:0.2〜0.6重量%、Si:0.5〜2.0重量%、Cr:1.8〜
2.5重量%、Mo:3.0重量%以下、Mn:1.6重量%以下、O:1
2ppm以下、V:0.1〜1.0重量%、残部Fe及び不可避の不純
物の合金鋼からなり、更に浸炭又は浸炭窒化熱処理が施
こされ、次いで、焼入れ後に240℃〜550℃で焼き戻しが
なされ、その表面層には、平均直径0.5〜1.0μmの炭化
物が析出しその量が20〜50vol%であること、を特徴と
する転がり軸受。
3. A rolling bearing comprising an inner ring, an outer ring and a rolling element, wherein at least one of the inner ring, the outer ring and the rolling element has C: 0.2-0.6% by weight, Si: 0.5-2.0% by weight, Cr: 1.8-1.8%.
2.5% by weight, Mo: 3.0% by weight or less, Mn: 1.6% by weight or less, O: 1
2 ppm or less, V: 0.1 to 1.0% by weight, balance Fe and alloy steel of unavoidable impurities, further subjected to a carburizing or carbonitriding heat treatment, then tempered at 240 ° C to 550 ° C after quenching, A rolling bearing characterized in that carbide having an average diameter of 0.5 to 1.0 μm is precipitated on the surface layer and the amount thereof is 20 to 50 vol%.
【請求項4】平均残留オーステナイト量が3vol%以下で
表面硬さがHRC61〜70である、ことを特徴とする請求項
(3)記載の転がり軸受。
Wherein the average surface hardness retained austenite amount is not more than 3 vol% is H R C61~70, rolling bearing according to claim (3), wherein a.
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