JP4066780B2

JP4066780B2 - Rolling and sliding contact parts and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4066780B2
Application number: JP2002308717A
Authority: JP
Inventors: 克彦木澤; 将夫後藤; 一寿戸田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: JP2004143515A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は転がり、すべり接触部品およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、転がり軸受部品、ローラカムフォロワなどの転がり接触部品、またはすべり軸受部品、自動車エンジン用ロッカアームのローラ支持軸、自動車エンジン用カムリフタ、一方向クラッチの内外両輪のうちのカム面が形成される部品などのすべり接触部品に関する。
【０００２】
なお、この明細書において、「転がり接触」という語には、純然たる転がり接触だけではなく、すべり接触を伴う転がり接触を含むものとする。
【０００３】
【従来の技術】
たとえば、異物が混入した潤滑油を用いて使用される転がり軸受の軌道輪および転動体においては、転がり軸受の長寿命化を図るために、軌道輪の軌道面および転動体の転動面の表面硬さを増大させること、軌道輪の軌道面および転動体の転動面における表層部に所定量の微細球状炭化物を分散して析出させること、ならびに軌道輪の軌道面および転動体の転動面の表層部に所定の圧縮残留応力を付与することが要求される。ここで、表面硬さの増大は、異物による圧痕の生成を防止することを目的とするものであり、微細球状炭化物の分散析出は、耐摩耗性の向上や、鋼中に炭化物等の硬い第２相を析出させて材料を強化する分散強化や、降伏強さおよび変形抵抗の増大や、靭性の向上を目的とするものであり、所定の圧縮残留応力の付与は、異物により発生する亀裂の進展の抑制を目的とするものである。
そして、本出願人は、先に、JIS ＳＵＪ２などの高炭素クロム軸受鋼より所定の形状に形成された加工済み軸受部品素材を、カーボンポテンシャルが１．２％以上である浸炭雰囲気中において８４０〜８７０℃で３時間以上加熱することにより浸炭処理を施した後急冷し、これにより表面から最大せん断応力が作用する深さまでの範囲の表層部の全炭素量を１．０〜１．６wt％とするとともに、前記表層部のマトリックス中の固溶炭素量を０．６〜１．０wt％とし、前記表層部に球状炭化物を析出させて球状炭化物の量を面積率で５〜１５％でかつその粒径を３μｍ以下とすることを特徴とする転がり軸受部品の製造方法と、軸受鋼より所定の形状に形成された加工済み軸受部品素材を、カーボンポテンシャルが０．９〜１．１％の雰囲気中において９３０〜９７０℃で１時間以上加熱することにより既存の炭化物をマトリックス中に溶け込ませる処理を施した後急冷し、ついでカーボンポテンシャルが１．２％以上の雰囲気中において８４０〜８７０℃で３時間以上加熱することにより浸炭処理を施した後急冷し、これにより表面から最大せん断応力が作用する深さまでの範囲の表層部の全炭素量を１．０〜１．６wt％とするとともに、前記表層部のマトリックス中の固溶炭素量を０．６〜１．０wt％とし、さらに前記表層部に球状炭化物を析出させて球状炭化物の量を面積率で１０〜２０％でかつその粒径を２μｍ以下とすることを特徴とする転がり軸受部品の製造方法とを提案している（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特願２００２−１５８８８７号（請求項５、請求項６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等が、異物が混入した潤滑油を用いて使用される転がり軸受の一層の長寿命化を図る目的で研究を重ねた結果、次の知見を得た。
【０００６】
すなわち、特許文献１記載の２つの製造方法は、主として、析出した球状炭化物を微細化して結晶粒内の強度を増大させることにより長寿命化を図っているのであるが、転がり軸受の転がり疲労や圧壊による破損起点においては、しばしば結晶粒界で破壊が生じていることが判明した。この結晶粒界での破壊は、浸炭の際にオーステナイト粒界に沿って炭化物が偏析し、結晶粒界強度が結晶粒内強度に対して相対的に弱くなっていることが原因であると考えられる。
【０００７】
この発明は、上述した知見に基づいてなされたものであって、異物が混入した潤滑油を用いた際の一層の長寿命化を図ることができる転がり、すべり接触部品を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による転がり、すべり接触部品は、JIS ＳＵＪ２鋼よりなり、浸炭処理が施されて、表面から最大せん断応力が作用する深さまでの範囲の表層部の旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が１１以上となされており、表面から最大せん断応力が作用する深さまでの範囲の表層部の残留オーステナイト量が２０〜４０ vol ％であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１の発明において、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は、JIS Ｇ０５５１に記載されている方法に基づき、腐食液として、たとえばＡＧＳエッチング液（山本化学工具研究社製）を用いることによって知ることができる。
【００１０】
請求項１の発明によれば、表面から最大せん断応力が作用する深さまでの範囲の表層部の旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が１１以上となされているので、転がり、すべり接触部品の結晶粒内および結晶粒界の双方の強度を増大させることができる。すなわち、鋼を含めた多結晶体の降伏応力σ_ｙと結晶粒度ｄとの関係は、σ_ｙ＝σ_０＋Ｋ_ｙｄ^−１／２となる。但し、σ_０、Ｋ_ｙ：材料によって異なる係数である。したがって、結晶粒度が小さくなれば、結晶粒内および結晶粒界の強度（≒転がり疲労強度）が向上する。
【００１１】
また、請求項１の発明の転がり、すべり接触部品において、表面から最大せん断応力が作用する深さまでの範囲の表層部の残留オーステナイト量が２０〜４０ vol ％である場合、潤滑油中に混入した異物により発生する表層部の圧縮応力を緩和することができるとともに、亀裂の進展を抑制することができ、その結果転がり、すべり接触部品を用いた製品の一層の長寿命化を図ることができる。
【００１２】
また、請求項１の発明の転がり、すべり接触部品において、表面から最大せん断応力が作用する深さまでの範囲の表層部の球状炭化物の量が面積率で５〜１５％でかつその粒径が３μｍ以下であることが好ましい。この場合、炭化物の面積率が通常より高く、かつ球状炭化物の粒径が小さいので、分散、析出硬化により、転がり、すべり接触部品の結晶粒内が強化される。
【００１３】
請求項３の発明による転がり、すべり接触部品の製造方法は、高炭素クロム軸受鋼より所定の形状に形成された加工済み転がり、すべり接触部品素材を、カーボンポテンシャルが０．９〜１．１％の雰囲気中において９３０〜９７０℃で１．０時間以上加熱することにより既存の炭化物をマトリックス中に溶け込ませる処理を施し（第１処理）、ついで８３０〜９００℃に降温するとともに、雰囲気中のカーボンポテンシャルを０．６〜０．８％として０．５時間以上加熱した後急冷し（第２処理）、ついでカーボンポテンシャルが１．１〜１．６％の浸炭雰囲気中において８３０〜８７０℃で加熱することにより浸炭処理を施した後急冷し（第３処理）、これにより表面から最大せん断応力が作用する深さまでの範囲の表層部の旧オーステナイト結晶粒の粒度番号を１１以上とすることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３の発明の熱処理条件について説明する。
【００１５】
第１処理
この処理は、粗大炭化物を全て消失させるものである。この処理における雰囲気中のカーボンポテンシャルを０．９〜１．１％に限定したのは、転がり、すべり接触部品素材に対して浸炭および脱炭を起こさせないためである。１．１％を越えると炭素含有量が１wt％程度である高炭素クロム軸受鋼に対して浸炭が起こり、０．９％未満であると脱炭が起こる。高炭素クロム軸受鋼としては、 JIS ＳＵＪ２が用いられることが好ましい。
【００１６】
また、この処理における加熱温度を９３０〜９７０℃に限定したのは、９３０℃未満であると球状焼鈍後存在している第２相としての炭化物のマトリックス中への固溶が不十分であり、９７０℃を越えると焼割れを起こしたり、結晶粒が粗大化したりする可能性があるからである。
【００１７】
さらに、この処理における加熱時間を１．０時間以上に限定したのは、１．０時間未満であると球状焼鈍後存在している第２相としての炭化物のマトリックス中への固溶が不十分になるからである。
【００１８】
第２処理
この処理は、後工程である浸炭処理の際に析出する炭化物が結晶粒界に偏析することを防止し、これにより浸炭前組織の結晶粒界に極微細炭化物が析出しないようにするものである。この処理における雰囲気中のカーボンポテンシャルを０．６〜０．８％に限定したのは、転がり、すべり接触部品素材に対して浸炭および脱炭を起こさせないためである。
【００１９】
また、この処理における加熱温度を８３０〜９００℃に限定したのは、８３０℃未満であると結晶粒界での炭化物の析出量が過剰になり、９００℃を越えると結晶粒微細化の効果がなく、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号を１１以上にすることができないからである。
【００２０】
さらに、この処理における加熱時間を０．５時間以上に限定したのは、０．５時間未満であると後工程である浸炭処理で析出する炭化物の結晶粒界への偏析を防止することができず、その結果結晶粒界への極微細炭化物の析出を抑制することができないからである。
【００２１】
第３処理
この処理は、結晶粒内に微細球状炭化物を析出させるものである。この処理における雰囲気中のカーボンポテンシャルを１．１〜１．６％に限定したのは、１．１％未満では浸炭を行うことができず、１．６％を越えると大量の煤が発生するからである。
【００２２】
また、この処理における加熱温度を８３０〜８７０℃に限定したのは、８３０℃未満では浸炭を行うことができず、８７０℃を越えると粗大炭化物が発生するからである。
【００２３】
なお、この処理における加熱時間は１．０時間以上が好ましい。表面から深さ０．５ｍｍ程度まで浸炭するためには、これ以上の時間を要するからである。
【００２４】
請求項３の発明によれば、上記第２処理により、特に第１処理の加熱温度である９３０〜９７０℃から８３０〜９００℃に降温することにより旧オーステナイト結晶粒の粒度番号を１１以上にすることができる。したがって、結晶粒内および結晶粒界の双方の強度を増大させることが可能となり、異物が混入した潤滑油を用いた際の一層の長寿命化を図ることができる。
【００２５】
請求項５の発明による転がり、すべり接触部品の製造方法は、JIS ＳＵＪ２鋼より所定の形状に形成された加工済み転がり、すべり接触部品素材を、カーボンポテンシャルが０．８〜１．０％の雰囲気中において８７０〜９２５℃で１．０時間以上加熱することにより既存の炭化物をマトリックス中に溶け込ませる処理を施した後急冷し（第１処理）、ついでカーボンポテンシャルが１．１〜１．６％の浸炭雰囲気中において８３０〜８７０℃で加熱することにより浸炭処理を施した後急冷し（第２処理）、これにより表面から最大せん断応力が作用する深さまでの範囲の表層部の旧オーステナイト結晶粒の粒度番号を１１以上とすることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項５の発明の熱処理条件について説明する。
【００２７】
第１処理
この処理は、粗大炭化物をほぼ全て消失させるものである。この処理における雰囲気中のカーボンポテンシャルを０．８〜１．０％に限定したのは、転がり、すべり接触部品素材に対して浸炭および脱炭を起こさせないためである。
【００２８】
また、この処理における加熱温度を８７０〜９２５℃に限定したのは、８７０℃未満であると結晶粒界での炭化物の析出量が過剰になり、９２５℃を越えると結晶粒が粗大化し、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号を１１以上にすることができないからである。
【００２９】
さらに、この処理における加熱時間を１．０時間以上に限定したのは、１．０時間未満であると炭化物のマトリックス中への固溶が不十分になるからである。
【００３０】
第２処理
この処理は、結晶粒内に微細球状炭化物を析出させるものである。この処理における雰囲気中のカーボンポテンシャルを１．１〜１．６％に限定したのは、１．１％未満では浸炭を行うことができず、１．６％を越えると大量の煤が発生するからである。
【００３１】
また、この処理における加熱温度を８３０〜８７０℃に限定したのは、８３０℃未満では浸炭を行うことができず、８７０℃を越えると粗大炭化物が発生するからである。
【００３２】
なお、この処理における加熱時間は１．０時間以上が好ましい。表面から深さ０．５ｍｍ程度まで浸炭するためには、これ以上の時間を要するからである。
【００３３】
請求項５の発明によれば、上記第１処理により、特に第１処理の加熱温度を９２５℃以下とすることにより旧オーステナイト結晶粒の粒度番号を１１以上にすることができる。したがって、結晶粒内および結晶粒界の双方の強度を増大させることが可能となり、異物が混入した潤滑油を用いた際の一層の長寿命化を図ることができる。
【００３４】
なお、請求項３および５の発明において、最後に焼戻し処理が施される。
【００３５】
請求項１〜５の発明において、内部起点剥離の要因となる最大剪断応力が作用する表面からの深さは、接触条件によって異なるが、多くの転がり、すべり接触部品おいて０．５ｍｍ程度までである。そして、この範囲内において、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号を１１以上とすることにより、結晶粒内および結晶粒界の双方の強度を向上させ、その結果所定の目的が達成されるからである。
【００３６】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施例を比較例とともに説明する。
【００３７】
実施例１〜２および比較例１〜６
表１に示す２種の鋼を用意し、これらの鋼を用いて型番６２０６の転がり軸受に用いられる８種類の内輪素材を形成した。
【００３８】
【表１】

【００３９】
ついで、これらの内輪素材に、図１〜図８に示す熱処理条件で、熱処理を施して内輪（実施例１〜２および比較例１〜６）を製造した。
【００４０】
図１に示す熱処理条件１は、カーボンポテンシャル１．１％の雰囲気中において９５０℃で２時間加熱し、ついで８６０℃に降温するとともに雰囲気中のカーボンポテンシャルを０．７％として０．５時間加熱した後８０℃に油冷し、ついでカーボンポテンシャル１．３％の雰囲気中において８５０℃で３．５時間加熱した後８０℃に油冷するものである。
【００４１】
図２に示す熱処理条件２は、カーボンポテンシャル０．９％の雰囲気中において９００℃で２時間加熱した後８０℃に油冷し、ついでカーボンポテンシャル１．３％の雰囲気中において８５０℃で３．５時間加熱した後８０℃に油冷するものである。
【００４２】
図３に示す熱処理条件３は、カーボンポテンシャル０．６％の雰囲気中において８３０℃で０．７時間加熱した後８０℃に油冷するものである。
【００４３】
図４に示す熱処理条件４は、カーボンポテンシャル１．３％の雰囲気中において８５０℃で３．５時間加熱した後８０℃に油冷するものである。
【００４４】
図５に示す熱処理条件５は、カーボンポテンシャル１．１％の雰囲気中において９５０℃で２時間加熱した後８０℃に油冷し、ついでカーボンポテンシャル１．３％の雰囲気中において８５０℃で３．５時間加熱した後８０℃に油冷するものである。
【００４５】
図６に示す熱処理条件６は、カーボンポテンシャル０．８％の雰囲気中において９３０℃で５時間加熱し、ついで８５０℃に降温してカーボンポテンシャル０．８％の雰囲気中において０．７時間加熱した後８０℃に油冷するものである。
【００４６】
図７に示す熱処理条件７は、カーボンポテンシャル１．３％の雰囲気中において９３０℃で５時間加熱し、ついで８５０℃に降温するとともに雰囲気中のカーボンポテンシャルを１．１％として０．７時間加熱した後８０℃に油冷するものである。
【００４７】
図８に示す熱処理条件８は、カーボンポテンシャル１．３％の雰囲気中において９３０℃で５時間加熱した後８０℃に油冷し、ついでカーボンポテンシャル１．３％の雰囲気中において８５０℃で３．５時間加熱した後８０℃に油冷するものである。
【００４８】
なお、上述した全ての熱処理においては、図示は省略したが、最後に１６０℃で２時間加熱する焼戻し処理が施される。
【００４９】
実施例１〜２および比較例１〜６の内輪の鋼種、熱処理条件、軌道面の表面硬さ(HRC)、軌道最表面に析出した球状炭化物の量（面積率）、軌道最表面に析出した球状炭化物の最大粒径、表面から深さ５０μｍの位置での残留オーステナイト量（γ_Ｒ量）、表面から深さ５０μｍの位置での圧縮残留応力、および旧オーステナイト結晶粒のJIS Ｇ０５５１に基づく、および腐食液としてＡＧＳエッチング液（山本化学工具研究社製）を用いることにより測定した粒度番号は、表２に示す通りである。
【００５０】
【表２】

【００５１】
評価試験１
実施例１〜２および比較例１〜６の内輪を、JIS ＳＵＪ２からなりかつ通常の浸炭窒化処理が施されてなる外輪および玉と組み合わせて型番６２０６Ｃ３の玉軸受を組立てた。そして、これらの玉軸受を使用し、異物が混入した潤滑油を用いて寿命試験を行った。試験条件は表３に示す通りである。
【００５２】
【表３】

【００５３】
なお、表３に示す試験機は、同時に２個の玉軸受の試験を行うことが可能であり、表３中のラジアル荷重は、１つの玉軸受のラジアル荷重を意味する。
【００５４】
寿命試験の結果も表３に示す。
【００５５】
表３中のＬ_１０寿命は、試験機に同じ内輪を備えた玉軸受を２個セットし、いずれかの玉軸受の内輪が破損するまでの時間を計測するという試験を５回繰り返し、破損までの時間の平均をとったものである。
【００５６】
以上の結果から明らかなように、本発明品である実施例１〜２は、軸受鋼の中でも最も大量生産されるJIS ＳＵＪ２を用いているので、特に材料コストが安くなる。さらに、これを用いた軸受の長寿命化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱処理条件１を示す線図である。
【図２】熱処理条件２を示す線図である。
【図３】熱処理条件３を示す線図である。
【図４】熱処理条件４を示す線図である。
【図５】熱処理条件５を示す線図である。
【図６】熱処理条件６を示す線図である。
【図７】熱処理条件７を示す線図である。
【図８】熱処理条件８を示す線図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling / sliding contact component and a method for manufacturing the same, and more particularly, a rolling contact component such as a rolling bearing component, a roller cam follower, or a sliding bearing component, a roller support shaft for a rocker arm for an automobile engine, a cam lifter for an automotive engine, The present invention relates to a sliding contact part such as a part on which a cam surface is formed of both inner and outer wheels of a direction clutch.
[0002]
In this specification, the term “rolling contact” includes not only pure rolling contact but also rolling contact with sliding contact.
[0003]
[Prior art]
For example, in the case of rolling bearing raceways and rolling elements that are used with lubricating oil mixed with foreign matter, in order to extend the life of the rolling bearings, the raceway surfaces of the bearing rings and the rolling contact surfaces of the rolling elements are used. Increasing the hardness, dispersing and depositing a predetermined amount of fine spherical carbide on the raceway surface of the raceway and the rolling surface of the rolling element, and the raceway surface of the raceway and the rolling surface of the rolling element It is required to apply a predetermined compressive residual stress to the surface layer portion. Here, the increase in surface hardness is intended to prevent the formation of indentations due to foreign matters, and the dispersion and precipitation of fine spherical carbides improves the wear resistance and increases the hardness of carbides in the steel. The purpose is to enhance dispersion by strengthening the material by precipitating two phases, increase yield strength and deformation resistance, and improve toughness. The given compressive residual stress is applied to cracks caused by foreign matter. The purpose is to control progress.
The applicant previously processed a bearing component material formed into a predetermined shape from a high carbon chromium bearing steel such as JIS SUJ2 in a carburizing atmosphere having a carbon potential of 1.2% or more. Carburizing treatment was performed by heating at 870 ° C. for 3 hours or more, followed by rapid cooling, whereby the total carbon content of the surface layer in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts was 1.0 to 1.6 wt%. In addition, the amount of solid solution carbon in the matrix of the surface layer portion is set to 0.6 to 1.0 wt%, spherical carbide is precipitated on the surface layer portion, and the amount of the spherical carbide is 5 to 15% by area ratio and A rolling bearing component manufacturing method characterized by having a particle size of 3 μm or less, and a processed bearing component material formed into a predetermined shape from bearing steel in an atmosphere having a carbon potential of 0.9 to 1.1% Inside Then, after heating at 930 to 970 ° C. for 1 hour or longer, the existing carbide was dissolved in the matrix and then rapidly cooled, and then at 840 to 870 ° C. for 3 hours in an atmosphere having a carbon potential of 1.2% or higher. The steel layer is rapidly cooled after being subjected to carburizing treatment by heating, whereby the total carbon amount in the surface layer portion in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts is 1.0 to 1.6 wt%, and the surface layer The amount of solid solution carbon in the matrix of 0.6 part to 1.0% by weight, and spherical carbides are further deposited on the surface layer part, so that the amount of spherical carbides is 10 to 20% by area ratio and the particle size is 2 μm. A method of manufacturing a rolling bearing part characterized by the following is proposed (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2002-158887 (Claims 5 and 6)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, as a result of repeated studies by the present inventors for the purpose of further extending the life of a rolling bearing used using a lubricating oil mixed with foreign matter, the following knowledge was obtained.
[0006]
In other words, the two production methods described in Patent Document 1 are mainly intended to extend the life by refining the precipitated spherical carbides and increasing the strength in the crystal grains. It was found that breakage often occurred at the grain boundaries at the breakage origin due to crushing. This fracture at the grain boundary is thought to be caused by the segregation of carbides along the austenite grain boundary during carburization and the grain boundary strength being relatively weak with respect to the intra-grain strength. It is done.
[0007]
The present invention has been made based on the above-described knowledge, and an object thereof is to provide a rolling and sliding contact component capable of further extending the life when using a lubricating oil mixed with foreign matter. To do.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
The rolling / sliding contact part according to the invention of claim 1 is made of JIS SUJ2 steel , is subjected to carburizing treatment, and the grain size number of the old austenite grains in the surface layer in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts is 11 or more, and the amount of retained austenite in the surface layer in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts is 20 to 40 vol % .
[0009]
In the invention of claim 1, the particle size number of the prior austenite crystal grains can be known by using, for example, an AGS etching solution (manufactured by Yamamoto Chemical Tool Research Co., Ltd.) as a corrosive solution based on the method described in JIS G0551. it can.
[0010]
According to the invention of claim 1, since the grain number number of the prior austenite crystal grains in the surface layer in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts is 11 or more, the inside of the crystal grains of the rolling and sliding contact parts And the strength of both the grain boundaries can be increased. That is, the relationship between the yield stress σ _y and the crystal grain size d of the polycrystal including steel is σ _y = σ ₀ + K _y d ^−1/2 . However, σ ₀ , K _y : different coefficients depending on the material. Therefore, if the crystal grain size is reduced, the strength (≈rolling fatigue strength) in the crystal grains and in the crystal grain boundaries is improved.
[0011]
Further, in the rolling and sliding contact part of the invention of claim 1, when the amount of retained austenite in the surface layer in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts is 20 to 40 vol %, it is mixed in the lubricating oil. It is possible to relieve the compressive stress of the surface layer portion caused by the foreign matter and to suppress the progress of cracks. As a result, the product using rolling contact parts can be further extended in life .
[0012]
In the rolling and sliding contact part of the invention of claim 1, the amount of spherical carbide in the surface layer in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts is 5 to 15% in area ratio and the particle size is 3 μm. The following is preferable. In this case, since the area ratio of the carbide is higher than usual and the particle size of the spherical carbide is small, the rolling and the inside of the crystal grains of the sliding contact component are strengthened by dispersion and precipitation hardening .
[0013]
The method of manufacturing a rolling / sliding contact component according to the third aspect of the present invention includes a processed rolling and sliding contact component material formed into a predetermined shape from a high carbon chromium bearing steel and having a carbon potential of 0.9 to 1.1%. In this atmosphere, the existing carbide is dissolved in the matrix by heating at 930 to 970 ° C. for 1.0 hour or longer (first treatment), then the temperature is lowered to 830 to 900 ° C., and the carbon in the atmosphere is After heating for 0.5 hour or longer with the potential being 0.6 to 0.8% (second treatment), heating is then performed at 830 to 870 ° C. in a carburizing atmosphere with a carbon potential of 1.1 to 1.6%. After the carburizing treatment, quenching is performed (third treatment), whereby the old austenite of the surface layer in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts is applied. Is characterized in that the grain size number of sites grain and 11 above.
[0014]
The heat treatment conditions of the invention of claim 3 will be described.
[0015]
First treatment This treatment eliminates all coarse carbides. The reason why the carbon potential in the atmosphere in this treatment is limited to 0.9 to 1.1% is to prevent carburization and decarburization of the rolling and sliding contact component material. When the content exceeds 1.1%, carburization occurs in the high carbon chromium bearing steel having a carbon content of about 1 wt%, and when the content is less than 0.9%, decarburization occurs. JIS SUJ2 is preferably used as the high carbon chrome bearing steel .
[0016]
Further, the heating temperature in this treatment is limited to 930 to 970 ° C., and if it is less than 930 ° C., the solid solution of the carbide as the second phase present after the spherical annealing is insufficient in the matrix, This is because if the temperature exceeds 970 ° C., there is a possibility of causing burning cracks or coarsening of crystal grains.
[0017]
Furthermore, the heating time in this treatment is limited to 1.0 hour or more, and if it is less than 1.0 hour, the solid solution of the carbide as the second phase present after the spherical annealing is insufficient in the matrix. Because it becomes.
[0018]
Second treatment This treatment prevents the carbides precipitated during the subsequent carburizing process from segregating at the grain boundaries, thereby precipitating ultrafine carbides at the grain boundaries of the pre-carburized structure. It is something to avoid. The reason why the carbon potential in the atmosphere in this treatment is limited to 0.6 to 0.8% is to prevent carburization and decarburization of the rolling and sliding contact part material.
[0019]
In addition, the heating temperature in this treatment is limited to 830 to 900 ° C. If the temperature is less than 830 ° C., the amount of carbide precipitated at the crystal grain boundary becomes excessive, and if it exceeds 900 ° C., the effect of refining the crystal grains is obtained. This is because the grain size number of the prior austenite crystal grains cannot be 11 or more.
[0020]
Furthermore, the heating time in this treatment is limited to 0.5 hours or more, and if it is less than 0.5 hours, segregation of carbides precipitated in the subsequent carburizing treatment to the grain boundaries can be prevented. As a result, the precipitation of ultrafine carbides on the grain boundaries cannot be suppressed.
[0021]
Third treatment This treatment precipitates fine spherical carbides in the crystal grains. The reason why the carbon potential in the atmosphere in this treatment is limited to 1.1 to 1.6% is that if it is less than 1.1%, carburization cannot be performed, and if it exceeds 1.6%, a large amount of soot is generated. Because.
[0022]
The reason why the heating temperature in this treatment is limited to 830 to 870 ° C. is that carburization cannot be performed at temperatures below 830 ° C., and coarse carbides are generated at temperatures exceeding 870 ° C.
[0023]
The heating time in this treatment is preferably 1.0 hour or longer. This is because it takes more time to carburize from the surface to a depth of about 0.5 mm.
[0024]
According to the invention of claim 3, the grain size number of the prior austenite crystal grains is made 11 or more by lowering the temperature from 930 to 970 ° C., which is the heating temperature of the first treatment, to 830 to 900 ° C. by the second treatment. be able to. Therefore, it is possible to increase the strength of both the crystal grains and the crystal grain boundaries, and it is possible to further extend the life when the lubricating oil mixed with foreign matters is used.
[0025]
The method of manufacturing a rolling / sliding contact component according to the invention of claim 5 is a method of manufacturing a processed rolling / sliding contact component made of JIS SUJ2 steel in an atmosphere having a carbon potential of 0.8 to 1.0%. In which the existing carbide is dissolved in the matrix by heating at 870 to 925 ° C. for 1.0 hour or more and then rapidly cooled (first treatment), and the carbon potential is 1.1 to 1.6%. Of old austenite grains in the surface layer in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts, by carburizing by heating at 830 to 870 ° C. in a carburizing atmosphere of The particle size number of the material is 11 or more.
[0026]
The heat treatment conditions of the invention of claim 5 will be described.
[0027]
First treatment This treatment eliminates almost all coarse carbides. The reason why the carbon potential in the atmosphere in this treatment is limited to 0.8 to 1.0% is to prevent carburization and decarburization of the rolling and sliding contact component material.
[0028]
In addition, the heating temperature in this treatment is limited to 870 to 925 ° C., and if it is less than 870 ° C., the amount of carbide precipitated at the crystal grain boundary becomes excessive, and if it exceeds 925 ° C., the crystal grains become coarse. This is because the austenite crystal grain size number cannot be 11 or more.
[0029]
Furthermore, the reason for limiting the heating time in this treatment to 1.0 hour or more is that if it is less than 1.0 hour, solid solution of carbide in the matrix becomes insufficient.
[0030]
Second treatment This treatment is to precipitate fine spherical carbides in the crystal grains. The reason why the carbon potential in the atmosphere in this treatment is limited to 1.1 to 1.6% is that if it is less than 1.1%, carburization cannot be performed, and if it exceeds 1.6%, a large amount of soot is generated. Because.
[0031]
The reason why the heating temperature in this treatment is limited to 830 to 870 ° C. is that carburization cannot be performed at temperatures below 830 ° C., and coarse carbides are generated at temperatures exceeding 870 ° C.
[0032]
The heating time in this treatment is preferably 1.0 hour or longer. This is because it takes more time to carburize from the surface to a depth of about 0.5 mm.
[0033]
According to the invention of claim 5, the grain size number of the prior austenite crystal grains can be made 11 or more by the first treatment, particularly by setting the heating temperature of the first treatment to 925 ° C. or less. Therefore, it is possible to increase the strength of both the crystal grains and the crystal grain boundaries, and it is possible to further extend the life when the lubricating oil mixed with foreign matters is used.
[0034]
In the inventions of claims 3 and 5 , a tempering process is finally performed.
[0035]
In the inventions of claims 1 to 5 , the depth from the surface on which the maximum shear stress acting as a factor of internal origin peeling acts depends on the contact conditions, but in many rolling and sliding contact parts, the depth is up to about 0.5 mm. is there. And within this range, by setting the grain size number of the prior austenite crystal grains to 11 or more, the strength of both the crystal grains and the crystal grain boundaries is improved, and as a result, a predetermined purpose is achieved.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the present invention will be described below together with comparative examples.
[0037]
Examples 1-2 and Comparative Examples 1-6
Two types of steel shown in Table 1 were prepared, and eight types of inner ring materials used for a rolling bearing of model number 6206 were formed using these steels.
[0038]
[Table 1]

[0039]
Subsequently, these inner ring materials were subjected to heat treatment under the heat treatment conditions shown in FIGS. 1 to 8 to produce inner rings (Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 6).
[0040]
Heat treatment condition 1 shown in FIG. 1 is that heating is performed at 950 ° C. for 2 hours in an atmosphere with a carbon potential of 1.1%, then the temperature is decreased to 860 ° C. and heating is performed for 0.5 hours with the carbon potential in the atmosphere being 0.7%. After that, the oil is cooled to 80 ° C., then heated in an atmosphere having a carbon potential of 1.3% at 850 ° C. for 3.5 hours and then cooled to 80 ° C.
[0041]
The heat treatment condition 2 shown in FIG. 2 is as follows. Heating is performed at 900 ° C. for 2 hours in an atmosphere having a carbon potential of 0.9%, followed by oil cooling to 80 ° C., and then at 850 ° C. in an atmosphere having a carbon potential of 1.3%. The oil is cooled to 80 ° C. after heating for 5 hours.
[0042]
Heat treatment condition 3 shown in FIG. 3 is one in which heating is performed at 830 ° C. for 0.7 hours in an atmosphere having a carbon potential of 0.6%, and then oil cooling is performed to 80 ° C.
[0043]
Heat treatment condition 4 shown in FIG. 4 is one in which heating is performed at 850 ° C. for 3.5 hours in an atmosphere having a carbon potential of 1.3%, and then oil cooling is performed to 80 ° C.
[0044]
The heat treatment condition 5 shown in FIG. 5 is that after heating at 950 ° C. for 2 hours in an atmosphere with a carbon potential of 1.1%, oil-cooled to 80 ° C., and then at 850 ° C. in an atmosphere with a carbon potential of 1.3%. The oil is cooled to 80 ° C. after heating for 5 hours.
[0045]
In the heat treatment condition 6 shown in FIG. 6, heating was performed at 930 ° C. for 5 hours in an atmosphere having a carbon potential of 0.8%, and then the temperature was lowered to 850 ° C. and heating was performed for 0.7 hours in an atmosphere having a carbon potential of 0.8%. The oil is then cooled to 80 ° C.
[0046]
In the heat treatment condition 7 shown in FIG. 7, heating is performed at 930 ° C. for 5 hours in an atmosphere having a carbon potential of 1.3%, then the temperature is decreased to 850 ° C. and heating is performed for 0.7 hours with the carbon potential in the atmosphere being 1.1%. And then oil cooling to 80 ° C.
[0047]
The heat treatment condition 8 shown in FIG. 8 is that after heating at 930 ° C. for 5 hours in an atmosphere with a carbon potential of 1.3%, oil cooling to 80 ° C., and then at 850 ° C. in an atmosphere with a carbon potential of 1.3%. The oil is cooled to 80 ° C. after heating for 5 hours.
[0048]
In all the heat treatments described above, although not shown, a tempering process is performed in which heating is performed at 160 ° C. for 2 hours.
[0049]
The steel types of the inner rings of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 6, heat treatment conditions, surface hardness (HRC) of the raceway surface, the amount of spherical carbide deposited on the outermost surface of the track (area ratio), and deposited on the outermost surface of the track maximum particle size of the globular carbides, the amount of residual austenite at the position of depth 50μm from the surface (gamma _R content), compressive residual stress at a depth of 50μm from the surface, and based on the austenite grain of JIS G0551, and The particle size numbers measured by using AGS etching solution (manufactured by Yamamoto Chemical Tool Research Co., Ltd.) as the corrosive solution are as shown in Table 2.
[0050]
[Table 2]

[0051]
Evaluation test 1
Ball bearings of model number 6206C3 were assembled by combining the inner rings of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-6 with outer rings and balls made of JIS SUJ2 and subjected to normal carbonitriding. And these ball bearings were used, and the life test was done using the lubricating oil in which the foreign material was mixed. The test conditions are as shown in Table 3.
[0052]
[Table 3]

[0053]
The test machine shown in Table 3 can simultaneously test two ball bearings, and the radial load in Table 3 means the radial load of one ball bearing.
[0054]
The results of the life test are also shown in Table 3.
[0055]
L ₁₀ life in Table 3, the ball bearing with the same inner ring tester 2 pieces, repeated 5 times that test measures the time until the inner ring of one of the ball bearing is damaged to failure Is the average of the time.
[0056]
As is clear from the above results, Examples 1 and 2 which are products of the present invention use JIS SUJ2, which is the most mass-produced among bearing steels, and therefore the material cost is particularly low. Furthermore, it is possible to extend the life of the bearing using this.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a heat treatment condition 1;
FIG. 2 is a diagram showing a heat treatment condition 2;
FIG. 3 is a diagram showing a heat treatment condition 3;
FIG. 4 is a diagram showing a heat treatment condition 4;
FIG. 5 is a diagram showing a heat treatment condition 5;
FIG. 6 is a diagram showing a heat treatment condition 6;
FIG. 7 is a diagram showing heat treatment condition 7;
FIG. 8 is a diagram showing a heat treatment condition 8;

Claims

Made of JIS SUJ2 steel , carburized, and the grain size number of the old austenite grains in the surface layer in the range from the surface to the depth where the maximum shear stress acts is 11 or more, and the maximum shear stress from the surface A rolling and sliding contact component characterized in that the amount of retained austenite in the surface layer in the range up to the working depth is 20 to 40 vol % .

The rolling according to claim 1, wherein the amount of spherical carbide in the surface layer in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts is 5 to 15% by area ratio and the particle size is 3 μm or less , Sliding contact parts.

A processed rolling and sliding contact part material formed into a predetermined shape from a high carbon chromium bearing steel is heated at 930 to 970 ° C. for 1.0 hour or more in an atmosphere having a carbon potential of 0.9 to 1.1%. The existing carbide is dissolved in the matrix, and then the temperature is lowered to 830 to 900 ° C., and the carbon potential in the atmosphere is set to 0.6 to 0.8% and heated for 0.5 hours or more and then rapidly cooled. Then, after carburizing treatment by heating at 830 to 870 ° C. in a carburizing atmosphere having a carbon potential of 1.1 to 1.6%, a range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts is quenched. A method for producing a rolling / sliding contact component, wherein the grain size number of the prior austenite crystal grains in the surface layer portion is 11 or more .

High carbon chromium bearing steel JIS The method for manufacturing a rolling / sliding contact component according to claim 3, comprising SUJ2 steel.

JIS By processing a processed rolling and sliding contact part material formed from SUJ2 steel into a predetermined shape at 870-925 ° C. for 1.0 hour or more in an atmosphere having a carbon potential of 0.8-1.0%. Is quenched after being subjected to a treatment for dissolving the carbides in the matrix, followed by quenching by heating at 830 to 870 ° C. in a carburizing atmosphere having a carbon potential of 1.1 to 1.6%. A method for producing a rolling / sliding contact part, wherein the grain number number of the prior austenite crystal grains in the surface layer in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts is 11 or more.