JP3028170B2 - 軸受部品 - Google Patents

軸受部品

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JP3028170B2
JP3028170B2 JP5189494A JP18949493A JP3028170B2 JP 3028170 B2 JP3028170 B2 JP 3028170B2 JP 5189494 A JP5189494 A JP 5189494A JP 18949493 A JP18949493 A JP 18949493A JP 3028170 B2 JP3028170 B2 JP 3028170B2
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一寿 戸田
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Koyo Seiko Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、軸受部品、さらに詳
しくは、異物が混入した汚れ油中で使用される転がり軸
受の軌道輪や、転動体として用いられる軸受部品に関す
る。
【0002】
【従来の技術】この種軸受部品として、本出願人は、先
に0.1〜0.3重量%のCと、0.7〜3.0重量%
のCrを含む鋼よりなり、浸炭処理が施されて表面のC
が1.5〜3.0重量%となされ、浸炭層に微細球状炭
化物が析出させられるとともに、球状炭化物の直径が1
0μm以下でかつその量が面積率で50〜80%となさ
れており、さらに浸炭層マトリックスのCが0.6〜
0.7重量%となされているものを提案した(特開平2
−107755号参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
軸受部品には次のような問題があることが判明した。す
なわち、0.1〜0.3重量%のCと、0.7〜3.0
重量%のCrを含む鋼よりなり、浸炭処理が施されて表
面のCが1.5〜3.0重量%となされ、浸炭層に微細
球状炭化物が析出させられるとともに、球状炭化物の直
径が10μm以下でかつその量が面積率で50〜80%
となされており、さらに浸炭層マトリックスのCが0.
6〜0.7重量%となされている場合、軸受部品の心部
の強度、硬さなどの機械的性質が劣っており、高荷重用
軸受に用いることができない。特に、大型軸受用の軸受
部品の場合、機械的性質の劣っている部分が多くなって
不都合である。
【0004】この発明の目的は、上記問題を解決した軸
受部品を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明による軸受部品
は、0.5〜1.2重量%のCと0.7〜3.0重量%
のCrを含む鋼よりなり、浸炭処理が施されて表面のC
が1.5〜3.0重量%となされるとともに、表面硬さ
がロックウェルC硬さで63以上となされ、浸炭層に微
細球状炭化物が析出させられるとともに、球状炭化物の
直径が10μm以下でかつその量が面積率で15〜80
%となされており、さらに浸炭層マトリックスのCが
0.6〜0.7重量%となされていることを特徴とする
ものである。
【0006】上記軸受部品において、球状炭化物の量が
面積率で50〜80%であることが望ましい。
【0007】また、上記において、0.5〜1.2重量
%のCを含んでいる鋼を用いた場合、軸受部品の心部の
強度および硬さを確保することができる。しかも、焼鈍
処理等で既に微細な球状炭化物が析出しているので、浸
炭処理により新たに球状炭化物が析出するとともに、す
でに析出していた球状炭化物が成長し、所定の面積率を
得やすい。ところが、C含有量が0.5重量%未満では
このような効果は得られず、1.2重量%を越えると既
に析出している炭化物の直径が大きくなって後工程での
微細化に多大の工数を要するため、C含有量は0.5〜
1.2重量%の範囲内とすべきである。また、Crは、
浸炭により直径10μm以下の球状炭化物を面積率15
%以上析出させる性質を有するが、その含有量が0.7
重量%未満ではこのような効果は得られず、3.0重量
%を越えると網状炭化物が析出するので、Crの含有量
を0.7〜3.0重量%とすべきである。このような鋼
としては、たとえばJIS SUJ1〜5が用いられる。
【0008】表面のCを1.5〜3.0重量%にしたの
は、球状炭化物の面積率を15〜80%、浸炭層マトリ
ックスのCを0.6〜0.7重量%とするためである。
【0009】表面硬さをロックウェルC硬さ(以下、H
RCと称する)で63以上に限定したのは、HRC63
未満であると表面硬さが十分ではなく、この軸受部品を
用いた軸受を異物が混入した汚れ油中で使用した場合
に、軸受部品の表面に剥離起点となる異物による圧痕な
どの傷がつき易くなるとともに耐摩耗性が低下して軸受
の寿命が短くなるからである。なお、表面硬さの上限
は、靭性を考慮するとHRC68程度が好ましい。
【0010】浸炭層に析出する球状炭化物の直径は、大
きくなると応力集中源となるので、10μm以下とす
る。
【0011】球状炭化物の面積率は、硬さ確保のために
15%以上必要である。ところが、球状炭化物が多量に
なると浸炭層マトリックスの強度が低下するので、面積
率は80%以下とする。すなわち、浸炭層マトリックス
の強度のためには0.6重量%以上のCが必要であり、
マトリックスのCを0.6重量%以上にするには球状炭
化物の面積率を80%以下にしなければならない。ま
た、浸炭層マトリックスのCが多量になると析出する球
状炭化物量が減少するので、このCは0.7重量%以下
とする。したがって、球状炭化物の面積率は15〜80
%、好ましくは50〜80%、浸炭層マトリックスのC
は0.6〜0.7重量%とすべきである。
【0012】表面のCを1.5〜3.0重量%とすると
ともに、表面硬さをロックウェルC硬さで63以上と
し、直径10μm以下の球状炭化物を面積率で15〜8
0%析出させる方法は、ガス浸炭法、イオン浸炭法、流
動層炉浸炭法などがあり、いずれの方法でもよい。
【0013】
【作用】0.5〜1.2重量%のCと0.7〜3.0重
量%のCrを含む鋼よりなり、浸炭処理が施されて表面
のCが1.5〜3.0重量%となされるとともに、表面
硬さがロックウェルC硬さで63以上となされ、浸炭層
に微細球状炭化物が析出させられるとともに、球状炭化
物の直径が10μm以下でかつその量が面積率で15〜
80%となされており、さらに浸炭層マトリックスのC
が0.6〜0.7重量%となされているので、心部の強
度および硬さを確保できる。
【0014】
【実施例】以下、この発明の実施例を比較例とともに示
す。
【0015】実施例1 JIS SUJ2材を用いてころ軸受用内外両輪の素材およ
びころの素材をつくり、これらの素材に次の条件で熱処
理を施した。すなわち、流動層炉を使用し、各素材をC
3 8 10%を含む浸炭雰囲気中において930℃で5
時間保持して浸炭を行った後に焼入を行なう浸炭焼入処
理を施した。ついで、830℃に30分間保持して焼入
する2次焼入処理を施した。その後、流動層炉を使用
し、各素材をC3 8 17%を含む浸炭雰囲気中におい
て930℃で5時間保持して高濃度浸炭処理を施した。
こうして、ころ軸受用内外両輪およびころを製造し、こ
れらを使ってころ軸受を組立てた。
【0016】実施例2 JIS SUJ2材を用いてころ軸受用内外両輪の素材およ
びころの素材をつくり、これらの素材に次の条件で熱処
理を施した。すなわち、実施例1と同様な条件で、浸炭
焼入処理、2次焼入処理および高濃度浸炭処理を施した
後、830℃に30分間保持して焼入する3次焼入処理
を施した。こうして、ころ軸受用内外両輪およびころを
製造し、これらを使ってころ軸受を組立てた。
【0017】実施例3 JIS SUJ2材を用いてころ軸受用内外両輪の素材およ
びころの素材をつくり、これらの素材に次の条件で熱処
理を施した。すなわち、実施例1と同様な条件で、浸炭
焼入処理および2次焼入処理を施した後、830℃に3
0分間保持して焼入する3次焼入処理を施し、ついで流
動層炉を使用し、各素材をC3 8 17%を含む浸炭雰
囲気中において930℃で5時間保持して高濃度浸炭処
理を施し、さらに830℃に30分間保持して焼入する
4次焼入処理を施した。こうして、ころ軸受用内外両輪
およびころを製造し、これらを使ってころ軸受を組立て
た。
【0018】実施例4 JIS SUJ2材を用いてころ軸受用内外両輪の素材およ
びころの素材をつくり、これらの素材に次の条件で熱処
理を施した。すなわち、830℃に30分間保持して焼
入する1次焼入処理を施した。ついで、流動層炉を使用
し、各素材をC3 8 12%を含む浸炭雰囲気中におい
て930℃で5時間保持して浸炭を行った後に焼入を行
なう高濃度浸炭焼入処理を施した。その後、830℃に
30分間保持して焼入する3次焼入処理を施した。こう
して、ころ軸受用内外両輪およびころを製造し、これら
を使ってころ軸受を組立てた。
【0019】実施例5 JIS SUJ2材を用いてころ軸受用内外両輪の素材およ
びころの素材をつくり、これらの素材に次の条件で熱処
理を施した。すなわち、830℃に30分間保持して焼
入する1次焼入処理を施した。ついで、830℃に30
分間保持して焼入する2次焼入処理を施した。その後、
流動層炉を使用し、各素材をC3 8 12%を含む浸炭
雰囲気中において930℃で5時間保持して浸炭を行っ
た後に焼入を行なう高濃度浸炭焼入処理を施した。さら
に830℃に30分間保持して焼入する4次焼入処理を
施した。こうして、ころ軸受用内外両輪およびころを製
造し、これらを使ってころ軸受を組立てた。
【0020】実施例6 実施例1と同様にしてころ軸受用内輪およびころを製造
した。また、SAE5120材よりころ軸受用外輪素材
をつくり、この素材に次の条件で熱処理を施した。すな
わち、流動層炉を使用し、外輪素材をC3 8 9%を含
む浸炭雰囲気中において930℃で5時間保持して浸炭
を行った後に焼入を行なう浸炭焼入処理を施した。つい
で、830℃に30分間保持して焼入する2次焼入処理
を施した。こうして、ころ軸受用外輪を製造した。そし
て、内外両輪およびころを使ってころ軸受を組立てた。
【0021】実施例7 実施例2と同様にしてころ軸受用内輪およびころを製造
した。また、実施例6と同様にしてころ軸受用外輪を製
造した。そして、内外両輪およびころを使ってころ軸受
を組立てた。
【0022】実施例8 実施例3と同様にしてころ軸受用内輪およびころを製造
した。また、実施例6と同様にしてころ軸受用外輪を製
造した。そして、内外両輪およびころを使ってころ軸受
を組立てた。
【0023】実施例9 実施例4と同様にしてころ軸受用内輪およびころを製造
した。また、実施例6と同様にしてころ軸受用外輪を製
造した。そして、内外両輪およびころを使ってころ軸受
を組立てた。
【0024】実施例10 実施例5と同様にしてころ軸受用内輪およびころを製造
した。また、実施例6と同様にしてころ軸受用外輪を製
造した。そして、内外両輪およびころを使ってころ軸受
を組立てた。
【0025】実施例11 実施例1と同様にしてころ軸受用ころを製造するととも
に、実施例6と同様にして外輪を製造した。また、SA
E5120材よりころ軸受用内輪素材をつくり、この素
材に次の条件で熱処理を施した。すなわち、流動層炉を
使用し、内輪素材をC3 8 9%を含む浸炭雰囲気中に
おいて930℃で5時間保持して浸炭を行った後に焼入
を行なう浸炭焼入処理を施した。こうして、ころ軸受用
内輪を製造した。そして、内外両輪およびころを使って
ころ軸受を組立てた。
【0026】実施例12 実施例2と同様にしてころを製造するとともに、実施例
6と同様にして外輪を製造し、さらに実施例11と同様
にして内輪を製造した。そして、内外両輪およびころを
使ってころ軸受を組立てた。
【0027】実施例13 実施例3と同様にしてころを製造するとともに、実施例
6と同様にして外輪を製造し、さらに実施例11と同様
にして内輪を製造した。そして、内外両輪およびころを
使ってころ軸受を組立てた。
【0028】実施例14 実施例4と同様にしてころを製造するとともに、実施例
6と同様にして外輪を製造し、さらに実施例11と同様
にして内輪を製造した。そして、内外両輪およびころを
使ってころ軸受を組立てた。
【0029】実施例15 実施例5と同様にしてころを製造するとともに、実施例
6と同様にして外輪を製造し、さらに実施例11と同様
にして内輪を製造した。そして、内外両輪およびころを
使ってころ軸受を組立てた。
【0030】比較例 実施例11の内輪の製造方法と同様にして内外両輪を製
造した。また、JIS SUJ2材よりころ軸受用ころ素材
をつくり、この素材に、830℃に30分間保持して焼
入する焼入処理を施した。こうして、ころ軸受用ころを
製造した。そして、内外両輪およびころを使ってころ軸
受を組立てた。
【0031】なお、上記実施例1〜15および比較例に
おける内外両輪およびころは160〜200℃で2時間
の焼戻しが施されている。
【0032】上記実施例1〜15および比較例における
内外両輪およびころの表面のC、表面硬さ、析出した球
状炭化物の直径および面積率、浸炭層マトリックスの
C、ならびに残留オーステナイト量を測定した。ころに
ついての結果を表1に、外輪についての結果を表2に、
内輪についての結果を表3にそれぞれ示す。
【0033】
【表1】
【表2】 表2中球状炭化物の平均粒径の欄において、×印は析出
した球状炭化物が存在していないことを示す。
【0034】
【表3】 表3中球状炭化物の平均粒径の欄において、×印は析出
した球状炭化物が存在していないことを示す。
【0035】評価試験 実施例1〜15および比較例において組立てたころ軸受
を使用し、ギヤ油1リットル中に高速度鋼粉を1.06
g含む汚れ油中において寿命試験を行ない、比較例の寿
命を1とした場合の寿命比を調べた。その結果を表4に
示す。
【0036】
【表4】
【0037】
【発明の効果】この発明の軸受部品によれば、上述のよ
うに、心部の強度および硬さを確保できるので、高荷重
用軸受や、大型の軸受にも適用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 8/22 F16C 33/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 0.5〜1.2重量%のCと0.7〜
    3.0重量%のCrを含む鋼よりなり、浸炭処理が施さ
    れて表面のCが1.5〜3.0重量%となされるととも
    に、表面硬さがロックウェルC硬さで63以上となさ
    れ、浸炭層に微細球状炭化物が析出させられるととも
    に、球状炭化物の直径が10μm以下でかつその量が面
    積率で15〜80%となされており、さらに浸炭層マト
    リックスのCが0.6〜0.7重量%となされているこ
    とを特徴とする軸受部品。
  2. 【請求項2】 球状炭化物の量が面積率で50〜80%
    である請求項1記載の軸受部品。
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