JP4712603B2 - Rolling part manufacturing method, race ring and bearing - Google Patents

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Description

この発明は、転動部品の製造方法、軌道輪および軸受に関し、特に、生産効率の向上が可能な高炭素鋼製の転動部品の製造方法、当該製造方法により製造される軌道輪、およびその軌道輪を備える軸受に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rolling part manufacturing method, a bearing ring, and a bearing, and in particular, a manufacturing method of a high carbon steel rolling part capable of improving production efficiency, a bearing ring manufactured by the manufacturing method, and its The present invention relates to a bearing provided with a bearing ring.

転がり軸受を構成する転動部品には、焼入が容易かつ焼入後の硬度が高いという特性を生かして、高炭素クロム軸受鋼であるJIS G4805に規定されるSUJ2が広く用いられている。従来、SUJ2のような高炭素鋼より成る素材を用いて転動部品を製造する場合には、熱間加工し、球状化焼鈍後冷間加工し、さらに焼入焼戻を行ない高硬度にして製造している。   For rolling parts constituting a rolling bearing, SUJ2 defined in JIS G4805, which is a high carbon chromium bearing steel, is widely used by taking advantage of the characteristics that it is easy to quench and has high hardness after quenching. Conventionally, when rolling parts are manufactured using a material made of high carbon steel such as SUJ2, it is hot worked, cold worked after spheroidizing annealing, and further hardened and tempered to obtain high hardness. Manufacture.

図12は、従来の転動部品の製造方法を示す流れ図である。図12を参照して、転がり軸受の軌道輪、すなわち内輪と外輪との製造方法を例に説明する。まず工程(S30)において、SUJ2のような高炭素鋼より成る素材である丸棒を準備する。次に工程(S31)において、素材を切断する。次に工程(S32)において、切断された素材を加熱し、熱間鍛造により成形して素材ブランクリングとする。熱間鍛造後に冷却されると、高炭素鋼は網目状に析出するセメンタイト(炭化物)とパーライト組織になるが、この状態では硬度が高く加工しにくいため、その後の機械加工工程に悪影響を与える。そこで、次に工程(S33)において、大気中で素材ブランクリングに球状化焼鈍を施し、加工性を向上させると共にミクロ組織を改善する。すなわち、素材ブランクリングにおいて、炭化物が一部溶解しパーライトの層状組織が破壊されて、炭化物が球状化し、鋼中に微細な球状炭化物が存在する組織となる。これにより、素材ブランクリングの加工性を向上させる。次に工程(S34)において、素材ブランクリングを冷間鍛造することにより成形して、内輪と外輪とを採取する一体形状の段付きリングとする。次に工程(S35)において、段付きリングを輪断し分離して、内輪と外輪との原形となる被削リングとする。   FIG. 12 is a flowchart showing a conventional method for manufacturing a rolling part. With reference to FIG. 12, the manufacturing method of the bearing ring of a rolling bearing, ie, an inner ring and an outer ring, will be described as an example. First, in a process (S30), the round bar which is a raw material which consists of high carbon steel like SUJ2 is prepared. Next, in the step (S31), the material is cut. Next, in the step (S32), the cut material is heated and formed by hot forging to obtain a material blank ring. When cooled after hot forging, the high carbon steel becomes cementite (carbide) and pearlite structure precipitated in a network, but in this state, the hardness is high and difficult to process, which adversely affects the subsequent machining process. Therefore, in the next step (S33), the blank blank ring is subjected to spheroidizing annealing in the atmosphere to improve workability and improve the microstructure. That is, in the blank blank ring, a part of the carbide is dissolved, the pearlite layered structure is destroyed, the carbide is spheroidized, and a structure in which fine spherical carbide exists in the steel is formed. Thereby, the workability of the blank blank ring is improved. Next, in the step (S34), the blank blank ring is formed by cold forging to form an integrated stepped ring for collecting the inner ring and the outer ring. Next, in step (S35), the stepped ring is cut off and separated into a work ring that is the original shape of the inner ring and the outer ring.

次に工程(S36)において、旋削により被削リングを所定の寸法に加工して成形部品とする。ここで、工程(S32)の熱間鍛造および工程(S33)の大気焼鈍において、素材ブランクリングの表層部に厚さ0.1mm以上の脱炭層が形成される。ここで、脱炭層とは、たとえば大気炉中のような、鋼が含有する炭素と雰囲気ガスの成分(たとえば二酸化炭素、水分など)とが反応する雰囲気中で、鋼製品を加熱することにより鋼が含有する炭素が失われて、鋼製品の表層部において形成される、鋼が含有する炭素量が低下している領域を示す。よって、工程(S35)の分離後においては、冷間鍛造により引き伸ばされ薄くはなっているものの、輪断部以外は脱炭層が存在する。このため、工程(S36)においては、被削リングの全面を旋削して脱炭層を除去する必要がある。   Next, in step (S36), the work ring is processed into a predetermined dimension by turning to obtain a molded part. Here, in the hot forging in the step (S32) and the atmospheric annealing in the step (S33), a decarburized layer having a thickness of 0.1 mm or more is formed on the surface layer portion of the blank blank ring. Here, the decarburized layer refers to steel by heating steel products in an atmosphere in which carbon contained in steel reacts with atmospheric gas components (for example, carbon dioxide, moisture, etc.), such as in an atmospheric furnace. The area | region where the carbon content which steel contains is lost and the carbon content which steel is formed in the surface layer part of steel products falls is shown. Therefore, after the separation in the step (S35), the decarburized layer is present except for the ring-cut portion, although it is thinned by cold forging. For this reason, in the step (S36), it is necessary to turn the entire surface of the work ring to remove the decarburized layer.

次に工程(S37)において、成形部品をA1点以上の温度に加熱し、その後Ms点以下の温度に冷却される、焼入が行なわれる。これにより、鋼がマルテンサイト組織になり硬化する。ここで、A1点とは、鋼を加熱するときに、鋼の組織がフェライトからオーステナイトへ変態を開始する温度に相当する点を示す。また、Ms点とは、オーステナイト化した鋼を冷却するときに、鋼の組織がマルテンサイト化を開始する温度に相当する点を示す。   Next, in the step (S37), quenching is performed in which the molded part is heated to a temperature not lower than the A1 point and then cooled to a temperature not higher than the Ms point. Thereby, steel becomes a martensite structure and hardens. Here, the A1 point indicates a point corresponding to a temperature at which the steel structure starts transformation from ferrite to austenite when the steel is heated. Moreover, Ms point shows the point corresponded to the temperature which the structure | tissue of steel starts martensite formation when cooling austenitized steel.

次に工程(S38)において、焼入された成形部品をA1点以下の温度に加熱して鋼の組織と性質を調整する、焼戻が行なわれる。焼入後の鋼は非常に硬いがもろいために、焼戻によって、組織ならびに機械的性質の安定化、じん性の改善、残留応力の軽減あるいは除去に伴う寸法精度の安定化を行なう。これにより、必要な鋼の硬度を得る。次に工程(S39)において、成形部品の表面を研削して仕上げる。以上のような製造方法によって、完成品としての転動部品が製造される。   Next, in the step (S38), tempering is performed in which the hardened molded part is heated to a temperature of A1 or lower to adjust the structure and properties of the steel. Since the steel after quenching is very hard and brittle, tempering stabilizes the structure and mechanical properties, improves toughness, reduces residual stress, or stabilizes dimensional accuracy associated with removal. Thereby, the required steel hardness is obtained. Next, in step (S39), the surface of the molded part is ground and finished. A rolling part as a finished product is manufactured by the manufacturing method as described above.

完成品の転動部品に脱炭層が残留する場合、転動部品表層部の炭素が少ない状態が発生する。この場合、転動部品の表面硬度が確保できない、転動部品の表層部に引張応力が発生するなどの問題が生じ、転動部品として極めて危険な材質となる。SUJ2のような高炭素鋼では、工程(S37)の焼入において、通常は浸炭される雰囲気で焼入がされない。そのため、素材には十分な削り代を設け、工程(S36)の全面旋削において脱炭層を除去している。しかし、被削リングの表面全体を旋削することは、多大な工数を要しコストアップの原因となる、素材の歩留まりが低下するなどの問題点がある。   When the decarburized layer remains on the finished rolling part, a state where the carbon of the rolling part surface layer is low occurs. In this case, problems such as inability to secure the surface hardness of the rolling component and generation of tensile stress in the surface layer portion of the rolling component occur, and the material becomes extremely dangerous as the rolling component. In the high carbon steel such as SUJ2, in the quenching in the step (S37), the quenching is not usually performed in a carburizing atmosphere. Therefore, a sufficient cutting allowance is provided for the material, and the decarburized layer is removed in the entire surface turning in the step (S36). However, turning the entire surface of the work ring has problems such as requiring a large number of man-hours and increasing costs and reducing the yield of the material.

このような問題点に対し、熱間鍛造後、焼鈍時の雰囲気炭素量を制御して復炭を図る冷間ローリング用材料、製造方法が提案されている(たとえば特許文献1参照)。また、熱間鍛造後復炭焼鈍を行なうことを特徴とする転動装置が提案されている(たとえば特許文献2参照)。   In order to solve such problems, a cold rolling material and a manufacturing method have been proposed in which after the hot forging, the amount of atmospheric carbon at the time of annealing is controlled to perform coal recovery (see, for example, Patent Document 1). In addition, a rolling device has been proposed which is characterized by performing post-hot forging and post coal annealing (see, for example, Patent Document 2).

図13は、従来の転動部品の他の製造方法、すなわち熱間鍛造後復炭焼鈍を行なう製造方法を示す流れ図である。図13を参照して、転がり軸受の軌道輪、すなわち内輪と外輪との製造方法を例に説明する。まず工程(S30)において、SUJ2のような高炭素鋼より成る素材である丸棒を準備する。次に工程(S31)において、素材を切断する。次に工程(S32)において、切断された素材を加熱し、熱間鍛造により成形して素材ブランクリングとする。   FIG. 13 is a flowchart showing another method for manufacturing a conventional rolling part, that is, a method for performing post-hot forging post-coal annealing. With reference to FIG. 13, a description will be given of an example of a method for manufacturing a bearing ring of a rolling bearing, that is, an inner ring and an outer ring. First, in a process (S30), the round bar which is a raw material which consists of high carbon steel like SUJ2 is prepared. Next, in the step (S31), the material is cut. Next, in the step (S32), the cut material is heated and formed by hot forging to obtain a material blank ring.

次に工程(S43)において、素材ブランクリングを雰囲気ガスのカーボンポテンシャルが管理される炉で球状化焼鈍を施し、素材ブランクリングの加工性を向上させると共にミクロ組織を改善する。同時に、工程(S32)の熱間鍛造において素材ブランクリングの表層部に形成される脱炭層における、炭素濃度を向上させる。ここで、カーボンポテンシャルとは、浸炭脱炭反応が平衡に達し鋼が含有する炭素濃度が一定の値となったときの、鋼が含有する炭素濃度を示し、鋼を加熱する雰囲気における浸炭能力を示す値である。すなわち、カーボンポテンシャルが高いほど浸炭能力が高い。また、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルは、雰囲気ガスの温度と、雰囲気ガスの組成、すなわち一酸化炭素と酸素との濃度、あるいは一酸化炭素と二酸化炭素との濃度とを計測することにより、計算することができる。   Next, in the step (S43), the blank blank is subjected to spheroidizing annealing in a furnace in which the carbon potential of the atmospheric gas is controlled to improve the workability of the blank blank and improve the microstructure. At the same time, the carbon concentration in the decarburized layer formed on the surface layer portion of the blank blank ring in the hot forging in the step (S32) is improved. Here, the carbon potential indicates the carbon concentration contained in the steel when the carburization and decarburization reaction reaches equilibrium and the carbon concentration contained in the steel becomes a constant value, and indicates the carburizing ability in the atmosphere in which the steel is heated. This is the value shown. That is, the higher the carbon potential, the higher the carburizing ability. The carbon potential of the atmospheric gas should be calculated by measuring the temperature of the atmospheric gas and the composition of the atmospheric gas, that is, the concentration of carbon monoxide and oxygen, or the concentration of carbon monoxide and carbon dioxide. Can do.

次に工程(S34)において、素材ブランクリングを冷間鍛造することにより成形して、内輪と外輪とを採取する一体形状の段付きリングとする。次に工程(S35)において、段付きリングを輪断し分離して、内輪と外輪との原形となる被削リングとする。次に工程(S46)において、旋削により被削リングを所定の寸法に加工して成形部品とする。ここでは工程(S43)の復炭焼鈍により素材ブランクリングの脱炭層へ炭素が補われているので、脱炭層除去のために被削リングの表面の全面を旋削する必要はなく、寸法仕上げのために被削リングの表面の一部を旋削すればよい。   Next, in the step (S34), the blank blank ring is formed by cold forging to form an integrated stepped ring for collecting the inner ring and the outer ring. Next, in step (S35), the stepped ring is cut off and separated into a work ring that is the original shape of the inner ring and the outer ring. Next, in step (S46), the work ring is processed into a predetermined dimension by turning to obtain a molded part. Here, since carbon is supplemented to the decarburized layer of the blank blank ring by the re-coal annealing in the step (S43), it is not necessary to turn the entire surface of the work ring to remove the decarburized layer, and for dimensional finishing. In addition, a part of the surface of the work ring may be turned.

次に工程(S37)において、成形部品の焼入が行なわれ、鋼がマルテンサイト組織になり硬化する。次に工程(S38)において、成形部品の焼戻が行なわれ、必要な鋼の硬度を得る。次に工程(S39)において、成形部品の表面を研削して仕上げる。以上のような製造方法によって、完成品としての転動部品が製造される。   Next, in step (S37), the molded part is quenched, and the steel becomes a martensitic structure and hardens. Next, in step (S38), the molded part is tempered to obtain the required steel hardness. Next, in step (S39), the surface of the molded part is ground and finished. A rolling part as a finished product is manufactured by the manufacturing method as described above.

その他、焼鈍そのものを廃止して軸受軌道輪を製造する技術として、熱間ローリング加工後再加熱して焼入する製造方法(たとえば特許文献3参照)、熱間鍛造後の素材ブランクリングを温間ローリング加工して軸受軌道輪にする製造方法(たとえば特許文献4参照)が提案されている。
特開2002−285233号公報 特開2003−194072号公報 特開平9−176740号公報 特開平11−347673号公報
In addition, as a technology for producing bearing races by eliminating annealing itself, a manufacturing method in which reheating is performed after hot rolling (see, for example, Patent Document 3), and blank blank rings after hot forging are warm. A manufacturing method (see, for example, Patent Document 4) for rolling a bearing raceway has been proposed.
JP 2002-285233 A JP 2003-194072 A JP-A-9-176740 JP-A-11-347673

上述の通り、脱炭層を除去するために被削リングの表面全体を旋削する製造方法では、多大な工数を要しコストアップの原因となる、素材の歩留まりが低下するなどの問題点がある。特許文献1および2で開示されている、熱間鍛造後復炭焼鈍する製造方法では、脱炭層は無くせるが、焼鈍のような高温長時間の処理工程を復炭雰囲気で行なうには専用炉が必要となり、コストアップに繋がる。特許文献3で開示されている製造方法においても、熱間ローリング加工のための加熱炉として、脱炭を防止するため、窒素ガスや還元性ガスに雰囲気ガスを置換した雰囲気炉を必要とし、コストアップに繋がる。また、特許文献4で開示されている製造方法では、脱炭層深さは小さくなるが表層部に脱炭層が形成されるため、温間ローリング加工後には脱炭層の旋削が必要となる。よって、従来の製造方法では、生産効率の向上と製造コストの低減の点において、必ずしも十分とはいえず更なる改良の余地がある。   As described above, in the manufacturing method in which the entire surface of the work ring is turned to remove the decarburized layer, there are problems such as requiring a great number of man-hours and increasing the cost and reducing the yield of the material. In the manufacturing method disclosed in Patent Documents 1 and 2, in which coal removal annealing is performed after hot forging, a decarburized layer can be eliminated, but a dedicated furnace is used to perform a high-temperature and long-time treatment process such as annealing in a coal recovery atmosphere. Is required, leading to increased costs. The manufacturing method disclosed in Patent Document 3 also requires an atmosphere furnace in which an atmosphere gas is replaced with nitrogen gas or a reducing gas as a heating furnace for hot rolling processing in order to prevent decarburization. It leads to up. Further, in the manufacturing method disclosed in Patent Document 4, the decarburized layer depth is reduced, but a decarburized layer is formed on the surface layer portion, and therefore, the decarburized layer needs to be turned after the warm rolling process. Therefore, the conventional manufacturing method is not necessarily sufficient in terms of improving production efficiency and reducing manufacturing cost, and there is room for further improvement.

それゆえに、この発明の主たる目的は、生産効率の向上と製造コストの低減が可能な高炭素鋼製の転動部品の製造方法を提供することである。また、この発明の他の目的は、上記転動部品の製造方法を用いて、低コストな軌道輪および軸受を提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a method of manufacturing a high carbon steel rolling part capable of improving production efficiency and reducing manufacturing cost. Another object of the present invention is to provide a low-cost bearing ring and a bearing using the above-described rolling component manufacturing method.

この発明に係る転動部品の製造方法は、熱間加工工程と、大気焼鈍工程と、冷間加工工程と、最終熱処理工程とを備える。熱間加工工程においては、高炭素鋼より成る素材を、加熱して成形する。大気焼鈍工程においては、大気中にて球状化焼鈍処理を施し加工性を向上させる。冷間加工工程においては、所定の部品寸法に仕上げる。最終熱処理工程においては、焼入焼戻を行ない必要な硬度を得る。そして、最終熱処理工程において、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを、熱間加工工程において加熱される前に素材が含有する熱処理前炭素量以上に保ち、浸炭窒化処理する。これにより、熱間加工工程と大気焼鈍工程とにおいて素材の表層部に発生する脱炭層が含有する炭素量を、熱処理前炭素量以上とする。   The manufacturing method of a rolling component according to the present invention includes a hot working process, an air annealing process, a cold working process, and a final heat treatment process. In the hot working process, a material made of high carbon steel is heated and formed. In the air annealing step, spheroidizing annealing is performed in the air to improve workability. In the cold working process, it is finished to a predetermined part size. In the final heat treatment step, quenching and tempering are performed to obtain the required hardness. In the final heat treatment step, the carbon potential of the atmospheric gas is kept at or above the carbon amount before heat treatment contained in the material before being heated in the hot working step, and carbonitriding is performed. Thereby, the carbon content which the decarburization layer which generate | occur | produces in the surface layer part of a raw material in a hot working process and an atmospheric annealing process shall be more than the carbon amount before heat processing.

この場合は、通常長時間の加熱を行なう最終熱処理工程において、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを制御し、素材の脱炭層について、熱間加工工程と大気焼鈍工程とにおいて脱炭した炭素を補う。よって、復炭焼鈍のような特別な復炭処理工程を設けることなく、素材の表層部の脱炭層を復炭できる。また、焼入後において脱炭層のない素材を提供できることから、脱炭層除去のために素材の表面を旋削する必要がない。したがって、工程を簡略化できるので、生産能率の向上と製造コストの低減を達成することができる。さらに、完成品の転動部品の表層部が含有する炭素量を熱処理前炭素量以上とすることから、転動部品の表面硬度を向上できる。したがって、転動部品の転動疲労強度を向上することができる。   In this case, the carbon potential of the atmospheric gas is controlled in the final heat treatment step in which heating is usually performed for a long time, and the carbon decarburized in the hot working step and the atmospheric annealing step is supplemented for the decarburized layer of the material. Therefore, the decarburization layer in the surface layer portion of the raw material can be recovered without providing a special recovery process such as anthracite annealing. In addition, since a material without a decarburized layer can be provided after quenching, it is not necessary to turn the surface of the material for removing the decarburized layer. Therefore, since the process can be simplified, an improvement in production efficiency and a reduction in manufacturing cost can be achieved. Furthermore, since the amount of carbon contained in the surface layer portion of the finished rolling component is equal to or greater than the amount of carbon before heat treatment, the surface hardness of the rolling component can be improved. Therefore, the rolling fatigue strength of the rolling component can be improved.

好ましくは、素材は、熱間加工工程において加熱される前に、0.95質量%以上1.1質量%以下の炭素を含有する。そして、最終熱処理工程における雰囲気ガスのカーボンポテンシャルは、1.0%以上1.1%以下とする。   Preferably, a raw material contains 0.95 mass% or more and 1.1 mass% or less carbon before being heated in a hot working process. The carbon potential of the atmospheric gas in the final heat treatment step is set to 1.0% to 1.1%.

この場合は、最終熱処理工程における雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを、脱炭する前に素材が含有する炭素量以上に保つことにより、脱炭層に確実に炭素を補うことができる。また、カーボンポテンシャルの上限値を規定し、カーボンポテンシャルを高めすぎないことにより、炭化物が粗大化しない雰囲気に保つことができる。   In this case, carbon can be reliably supplemented to the decarburized layer by keeping the carbon potential of the atmospheric gas in the final heat treatment step at or above the amount of carbon contained in the material before decarburization. Further, by defining an upper limit value of the carbon potential and not increasing the carbon potential too much, it is possible to maintain an atmosphere in which carbides do not become coarse.

また好ましくは、浸炭窒化処理による素材への炭素侵入深さを、脱炭層の深さよりも深くする。   Preferably, the carbon penetration depth into the material by carbonitriding is deeper than the depth of the decarburized layer.

この場合は、熱間加工工程と大気焼鈍工程とにおいて素材の表層部に発生する脱炭層の深さを予め測定し、それよりも深く炭素が侵入するような時間浸炭窒化処理する。これにより、浸炭窒化処理後、完成品の転動部品の表層部が含有する炭素量を、確実に熱処理前炭素量以上とすることができる。   In this case, the depth of the decarburized layer generated in the surface layer portion of the raw material in the hot working process and the atmospheric annealing process is measured in advance, and the time carbonitriding process is performed such that carbon penetrates deeper than that. Thereby, after carbonitriding, the amount of carbon contained in the surface layer portion of the finished rolling part can be surely made equal to or greater than the amount of carbon before heat treatment.

この発明に係る転がり軸受用の軌道輪は、上述の製造方法により製造される。この場合は、製造工程を簡略化できるので、転がり軸受用の軌道輪の生産能率の向上と製造コストの低減を達成することができる。また、転動疲労強度に優れている軌道輪を備えることにより、長寿命な転がり軸受を提供することができる。   The bearing ring for a rolling bearing according to the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method. In this case, since the manufacturing process can be simplified, it is possible to improve the production efficiency and reduce the manufacturing cost of the bearing ring for the rolling bearing. Moreover, a long-life rolling bearing can be provided by providing the bearing ring which is excellent in rolling fatigue strength.

この発明に係る円錐ころ軸受用の軌道輪は、上述の製造方法により製造される。この場合は、製造工程を簡略化できるので、円錐ころ軸受用の軌道輪の生産能率の向上と製造コストの低減を達成することができる。また、転動疲労強度に優れている軌道輪を備えることにより、長寿命な円錐ころ軸受を提供することができる。   The raceway for the tapered roller bearing according to the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method. In this case, since the manufacturing process can be simplified, it is possible to improve the production efficiency of the races for tapered roller bearings and reduce the manufacturing cost. Moreover, a long-life tapered roller bearing can be provided by providing a bearing ring having excellent rolling fatigue strength.

この発明に係る軸受は、上述の製造方法により製造される軌道輪を備える。この場合は、軌道輪の製造工程を簡略化できるので、軸受の生産能率の向上と製造コストの低減を達成することができる。また、転動疲労強度に優れている軌道輪を備えることにより、長寿命な軸受を提供することができる。   The bearing which concerns on this invention is equipped with the bearing ring manufactured by the above-mentioned manufacturing method. In this case, since the manufacturing process of the bearing ring can be simplified, it is possible to improve the production efficiency of the bearing and reduce the manufacturing cost. Moreover, a long-life bearing can be provided by providing a bearing ring having excellent rolling fatigue strength.

以上のように、この発明に係る転動部品の製造方法では、通常長時間の加熱を行なう最終熱処理工程において、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを制御し、素材の脱炭層について、熱間加工工程と大気焼鈍工程とにおいて脱炭した炭素を補う。よって、復炭焼鈍のような特別な復炭処理工程を設けることなく、素材の表層部の脱炭層を復炭できる。また、焼入後において脱炭層のない素材を提供できることから、脱炭層除去のために素材の表面を旋削する必要がない。したがって、工程を簡略化できるので、生産能率の向上と製造コストの低減を達成することができる。さらに、完成品の転動部品の表層部が含有する炭素量を熱処理前炭素量以上とすることから、転動部品の表面硬度を向上できる。したがって、転動部品の転動疲労強度を向上することができる。   As described above, in the method of manufacturing a rolling part according to the present invention, the carbon potential of the atmospheric gas is controlled in the final heat treatment process in which heating is usually performed for a long time, and the hot-working process and the atmosphere are performed on the decarburized layer of the material. Supplement the decarburized carbon in the annealing process. Therefore, the decarburization layer in the surface layer portion of the raw material can be recovered without providing a special recovery process such as anthracite annealing. In addition, since a material without a decarburized layer can be provided after quenching, it is not necessary to turn the surface of the material for removing the decarburized layer. Therefore, since the process can be simplified, an improvement in production efficiency and a reduction in manufacturing cost can be achieved. Furthermore, since the amount of carbon contained in the surface layer portion of the finished rolling component is equal to or greater than the amount of carbon before heat treatment, the surface hardness of the rolling component can be improved. Therefore, the rolling fatigue strength of the rolling component can be improved.

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

図1は、この発明の一実施の形態である転動部品を備える転がり軸受としての、深溝玉軸受の構成を示す断面模式図である。図1を参照して、この実施の形態における転がり軸受としての深溝玉軸受の構成について説明する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a deep groove ball bearing as a rolling bearing provided with rolling parts according to an embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1, the structure of the deep groove ball bearing as a rolling bearing in this embodiment is demonstrated.

図1において、この深溝玉軸受1は、転動部品としての環状の外輪2と、外輪2の内側に配置される転動部品としての環状の内輪3と、転動部品としての玉4と、円環状の保持器5とを備える。複数の玉4は、外輪2の内周面と内輪3の外周面とに接触し、かつ保持器5により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、深溝玉軸受1の外輪2および内輪3は、互いに相対的に回転可能となっている。   In FIG. 1, this deep groove ball bearing 1 includes an annular outer ring 2 as a rolling part, an annular inner ring 3 as a rolling part disposed inside the outer ring 2, and a ball 4 as a rolling part. And an annular retainer 5. The plurality of balls 4 are in contact with the inner peripheral surface of the outer ring 2 and the outer peripheral surface of the inner ring 3, and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by the cage 5, so that they can roll on an annular track. Is retained. With the above configuration, the outer ring 2 and the inner ring 3 of the deep groove ball bearing 1 are rotatable relative to each other.

この実施の形態の転動部品としての深溝玉軸受1の軌道輪(すなわち外輪2と内輪3)と、玉4との表層部は、熱間加工工程において加熱される前に素材が含有する熱処理前炭素量以上の炭素量を含有する。すなわち、外輪2と内輪3と玉4とは、その表層部の炭素量が中心部の炭素量より多くなっている。ここで表層部とは、たとえば表面から深さ0.5mm以内、好ましくは0.2mm以内の層をいう。よって転動部品は高い表面硬度を有している。そして、転動疲労強度に優れている転動部品を備えることにより、深溝玉軸受1は長寿命となっている。   The surface layer portion of the raceway ring (that is, the outer ring 2 and the inner ring 3) of the deep groove ball bearing 1 as the rolling part of this embodiment and the ball 4 is heat treated in the material before being heated in the hot working process. Contains carbon content greater than or equal to the previous carbon content. That is, the outer ring 2, the inner ring 3, and the balls 4 have a carbon amount in the surface layer portion that is larger than the carbon amount in the central portion. Here, the surface layer portion means, for example, a layer having a depth of 0.5 mm or less, preferably 0.2 mm or less from the surface. Thus, the rolling part has a high surface hardness. And the deep groove ball bearing 1 has a long life by providing the rolling components which are excellent in rolling fatigue strength.

図2は、転がり軸受の変形例である円筒ころ軸受の構成を示す断面模式図である。図2を参照して、転がり軸受の変形例である円筒ころ軸受の構成について説明する。図2において、この円筒ころ軸受6は、外輪2と内輪3との間に、保持器5により保持される複数の円筒状のころ7を備える。複数のころ7は、外輪2の内周面と内輪3の外周面とに接触し、かつ保持器5により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、円筒ころ軸受6の外輪2および内輪3は、互いに相対的に回転可能となっている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a cylindrical roller bearing which is a modification of the rolling bearing. With reference to FIG. 2, the structure of the cylindrical roller bearing which is a modification of a rolling bearing is demonstrated. In FIG. 2, the cylindrical roller bearing 6 includes a plurality of cylindrical rollers 7 held by a cage 5 between an outer ring 2 and an inner ring 3. The plurality of rollers 7 are in contact with the inner circumferential surface of the outer ring 2 and the outer circumferential surface of the inner ring 3, and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by the cage 5, so that they can roll on an annular track. Is retained. With the above configuration, the outer ring 2 and the inner ring 3 of the cylindrical roller bearing 6 can rotate relative to each other.

転動部品としての円筒ころ軸受6の軌道輪(すなわち外輪2と内輪3)と、ころ7との表層部は、熱間加工工程において加熱される前に素材が含有する熱処理前炭素量以上の炭素量を含有する。よって転動部品は高い表面硬度を有している。そして、転動疲労強度に優れている転動部品を備えることにより、円筒ころ軸受6は長寿命となっている。   The surface layer portion of the raceway ring (that is, the outer ring 2 and the inner ring 3) of the cylindrical roller bearing 6 as a rolling part and the roller 7 has a carbon amount before the heat treatment contained in the material before being heated in the hot working process. Contains carbon content. Thus, the rolling part has a high surface hardness. And the cylindrical roller bearing 6 has a long life by providing the rolling components which are excellent in rolling fatigue strength.

図3は、転がり軸受の他の変形例である円錐ころ軸受の構成を示す断面模式図である。図3を参照して、転がり軸受の他の変形例である円錐ころ軸受の構成について説明する。図3において、この円錐ころ軸受8は、外輪2と内輪3との間に、保持器5により保持される複数のテーパ状のころ(円錐ころ)7を備える。この円錐ころ軸受8は、外輪2の内周面と内輪3の外周面ところ7の円錐の頂点とが軸受の中心線上の1点で交わるように設計されている。このため、ころ7は、外輪2の内周面と内輪3の外周面とからうける合成力によって、内輪3のつば部に押し付けられて案内されながら転がる。かつ、複数のころ7が保持器5により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、円錐ころ軸受8の外輪2および内輪3は、互いに相対的に回転可能となっている。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a tapered roller bearing which is another modified example of the rolling bearing. With reference to FIG. 3, the structure of the tapered roller bearing which is another modification of a rolling bearing is demonstrated. In FIG. 3, the tapered roller bearing 8 includes a plurality of tapered rollers (conical rollers) 7 held by a cage 5 between the outer ring 2 and the inner ring 3. The tapered roller bearing 8 is designed such that the inner peripheral surface of the outer ring 2 and the outer peripheral surface of the inner ring 3, and the apex of the cone of the cone 7 meet at one point on the center line of the bearing. For this reason, the roller 7 rolls while being pressed and guided against the collar portion of the inner ring 3 by the combined force applied from the inner peripheral surface of the outer ring 2 and the outer peripheral surface of the inner ring 3. In addition, a plurality of rollers 7 are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by the cage 5 so as to be freely rollable on an annular track. With the above configuration, the outer ring 2 and the inner ring 3 of the tapered roller bearing 8 are rotatable relative to each other.

転動部品としての円錐ころ軸受8の軌道輪(すなわち外輪2と内輪3)と、ころ7との表層部は、熱間加工工程において加熱される前に素材が含有する熱処理前炭素量以上の炭素量を含有する。よって転動部品は高い表面硬度を有している。そして、転動疲労強度に優れている転動部品を備えることにより、円錐ころ軸受8は長寿命となっている。   The surface layer part of the raceway ring (that is, the outer ring 2 and the inner ring 3) of the tapered roller bearing 8 as a rolling part and the roller 7 has a carbon amount before the heat treatment contained in the material before being heated in the hot working process. Contains carbon content. Thus, the rolling part has a high surface hardness. And the tapered roller bearing 8 has a long life by providing the rolling parts which are excellent in rolling fatigue strength.

次に、この発明の転動部品の製造方法を説明する。図4は、転動部品の製造方法を示す流れ図である。図4を参照して、転がり軸受の軌道輪、すなわち内輪と外輪との製造方法を例に説明する。   Next, the manufacturing method of the rolling component of this invention is demonstrated. FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a rolling part. With reference to FIG. 4, the manufacturing method of the bearing ring of a rolling bearing, ie, an inner ring and an outer ring, will be described as an example.

まず工程(S10)において、高炭素鋼より成る素材である棒鋼や丸鋼を準備する。素材としては、たとえば高炭素クロム軸受鋼であるJIS SUJ2あるいはJIS SUJ3を用いることができる。より具体的には、0.95質量%以上1.10質量%以下の炭素と、0.15質量%以上0.35質量%以下の珪素と、0.50質量%以下のマンガンと、1.30質量%以上1.60質量%以下のクロムと、0.08質量%以下のモリブデンとを含有し、不純物として0.025質量%以下のリンと、0.025質量%以下の硫黄と、0.25質量%以下のニッケルと、0.25質量%以下の銅とを含有し、残部鉄および不可避的不純物からなる鋼を用いることができる。あるいは、0.95質量%以上1.10質量%以下の炭素と、0.40質量%以上0.70質量%以下の珪素と、0.90質量%以上1.15質量%以下のマンガンと、0.90質量%以上1.20質量%以下のクロムと、0.08質量%以下のモリブデンとを含有し、不純物として0.025質量%以下のリンと、0.025質量%以下の硫黄と、0.25質量%以下のニッケルと、0.25質量%以下の銅とを含有し、残部鉄および不可避的不純物からなる鋼を用いることができる。これらに限らず、高炭素鋼、すなわち0.7質量%以上2.0質量%以下の炭素を含有する鋼であれば、素材として用いることができる。   First, in a process (S10), the bar steel and round steel which are materials which consist of high carbon steel are prepared. As the material, for example, JIS SUJ2 or JIS SUJ3, which is a high carbon chromium bearing steel, can be used. More specifically, 0.95 mass% or more and 1.10 mass% or less of carbon, 0.15 mass% or more and 0.35 mass% or less of silicon, 0.50 mass% or less of manganese, 30% by mass or more and 1.60% by mass or less of chromium and 0.08% by mass or less of molybdenum, 0.025% by mass or less of phosphorus, 0.025% by mass or less of sulfur, and 0 It is possible to use steel which contains nickel of not more than 25% by mass and copper of not more than 0.25% by mass and consists of the remaining iron and inevitable impurities. Or 0.95 mass% or more and 1.10 mass% or less carbon, 0.40 mass% or more and 0.70 mass% or less silicon, 0.90 mass% or more and 1.15 mass% or less manganese, 0.90 mass% or more and 1.20 mass% or less of chromium, 0.08 mass% or less of molybdenum, 0.025 mass% or less of phosphorus, and 0.025 mass% or less of sulfur as impurities The steel which contains nickel of 0.25 mass% or less and copper of 0.25 mass% or less, and consists of remainder iron and unavoidable impurities can be used. Not only these but high carbon steel, that is, steel containing 0.7% by mass or more and 2.0% by mass or less of carbon can be used as a raw material.

次に工程(S11)において、素材を所定長さに切断する。次に工程(S12)において、切断された素材を1050℃以上1100℃以下の温度、たとえば1075℃に加熱し、30分以上の時間、たとえば60分保持した後、熱間加工により、たとえば据え込みや打ち抜きなどの熱間鍛造により、成形して素材ブランクリングとする。熱間鍛造後に冷却されると、高炭素鋼は網目状に析出するセメンタイト(炭化物)とパーライト組織になるが、この状態では硬度が高く加工しにくいため、その後の機械加工工程に悪影響を与える。   Next, in the step (S11), the material is cut into a predetermined length. Next, in the step (S12), the cut material is heated to a temperature of 1050 ° C. to 1100 ° C., for example, 1075 ° C., held for 30 minutes or more, for example 60 minutes, and then hot-worked, for example, upsetting A blank ring is formed by hot forging such as punching. When cooled after hot forging, the high carbon steel becomes cementite (carbide) and pearlite structure precipitated in a network, but in this state, the hardness is high and difficult to process, which adversely affects the subsequent machining process.

そこで、次に工程(S13)において、大気中で素材ブランクリングに球状化焼鈍を施し、加工性を向上させると共にミクロ組織を改善する。すなわち、素材ブランクリングにおいて、炭化物が一部溶解しパーライトの層状組織が破壊されて、炭化物が球状化し、鋼中に微細な球状炭化物が存在する組織となる。これにより、素材ブランクリングの加工性を向上させる。球状化焼鈍処理としては、たとえば、A1点直上の温度、たとえば750℃まで加熱し、1時間〜2時間保持した後に徐冷する熱処理を施すことができる。またたとえば、A1点の上下20℃〜30℃において、たとえば700℃から750℃の温度域において、加熱と冷却を繰返す熱処理を施すことができる。   Therefore, in the next step (S13), the blank blank ring is subjected to spheroidizing annealing in the atmosphere to improve workability and improve the microstructure. That is, in the blank blank ring, a part of the carbide is dissolved, the pearlite layered structure is destroyed, the carbide is spheroidized, and a structure in which fine spherical carbide exists in the steel is formed. Thereby, the workability of the blank blank ring is improved. As the spheroidizing annealing treatment, for example, a heat treatment can be performed in which the temperature is just above the A1 point, for example, 750 ° C., held for 1 to 2 hours, and then gradually cooled. Further, for example, heat treatment that repeats heating and cooling can be performed in the temperature range of 700 ° C. to 750 ° C. at 20 ° C. to 30 ° C. above and below A1 point.

大気中で行なわれる工程(S12)の熱間鍛造や、工程(S13)の大気焼鈍において、素材ブランクリングの表層部に厚さ0.1mm以上の脱炭層が形成される。   In the hot forging in the step (S12) performed in the atmosphere and the atmospheric annealing in the step (S13), a decarburized layer having a thickness of 0.1 mm or more is formed on the surface layer portion of the blank blank ring.

次に素材ブランクリングを冷間加工することにより、所定の部品寸法に仕上げる。工程(S14)において、素材ブランクリングを冷間鍛造することにより成形して、内輪と外輪とを採取する一体形状の段付きリングとする。冷間鍛造を行なう前に、球状化焼鈍後の素材ブランクリングに潤滑剤となる金属石けんを塗布する場合もある。次に工程(S15)において、段付きリングを輪断し分離して、内輪と外輪との原形となるニアネットシェイプ形状の被削リングとする。被削リングにショットブラストを施して汚れやバリを除去する場合もある。次に工程(S16)において、旋削により被削リングを所定の寸法に加工して成形部品とする。ここでは所定の部品寸法に仕上げるために被削リングの表面の一部を旋削すればよく、脱炭層除去のために被削リングの表面の全面を旋削する必要はない。   Next, the blank blank ring is cold worked to finish a predetermined part size. In the step (S14), the blank blank ring is formed by cold forging to obtain an integrally shaped stepped ring for collecting the inner ring and the outer ring. Before performing cold forging, a metal soap as a lubricant may be applied to the blank ring after spheroidizing annealing. Next, in step (S15), the stepped ring is cut off and separated into a near-net-shaped work ring that is the original form of the inner ring and the outer ring. In some cases, shot blasting is applied to the work ring to remove dirt and burrs. Next, in a step (S16), the work ring is processed into a predetermined dimension by turning into a formed part. Here, in order to finish to a predetermined part size, a part of the surface of the cutting ring may be turned, and it is not necessary to turn the entire surface of the cutting ring to remove the decarburized layer.

次に成形部品の最終熱処理を行なう。工程(S17)において、成形部品をA1点以上の温度に加熱する。たとえば、バッチ炉あるいは連続炉を用いて、800℃以上1000℃以下の温度、たとえば850℃まで加熱し、60分以上150分以下の時間、たとえば90分保持することができる。その後たとえば油中に浸漬されることにより(油冷)、Ms点以下の温度に冷却される、焼入が行なわれる。これにより、鋼がマルテンサイト組織になり硬化する。   Next, final heat treatment of the molded part is performed. In the step (S17), the molded part is heated to a temperature of A1 point or higher. For example, it can be heated to a temperature of 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, for example, 850 ° C. using a batch furnace or a continuous furnace, and held for 60 minutes or longer and 150 minutes or shorter, for example 90 minutes. Then, for example, by being immersed in oil (oil cooling), quenching is performed to cool to a temperature below the Ms point. Thereby, steel becomes a martensite structure and hardens.

このとき、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを、熱処理前炭素量以上、すなわち工程(S12)の熱間鍛造において加熱される前に素材が含有する炭素量以上に保つ。これにより、大気中で行なわれる工程(S12)の熱間鍛造や工程(S13)の大気焼鈍において素材ブランクリングの表層部に発生する脱炭層へ復炭して、成形部品の表層部が含有する炭素量を、熱処理前炭素量以上とする。また、カーボンポテンシャルの上限値を規定し、カーボンポテンシャルを高めすぎないことにより、炭化物が粗大化しない雰囲気に保つことができる。たとえば、素材として0.95質量%以上1.10質量%以下の炭素を含有するSUJ2を使用するとき、カーボンポテンシャルを1.0%以上1.1%以下とすることができる。より具体的には、カーボンポテンシャルを、熱処理前炭素量(質量%)+0.03以上熱処理前炭素量(質量%)+0.10以下、好ましくは熱処理前炭素量(質量%)+0.05以上熱処理前炭素量(質量%)+0.10以下とすることができる。雰囲気ガスのカーボンポテンシャルの下限値を熱処理前炭素量より若干高めることで、鋼中への炭素の拡散を加速させ、できるだけ早く成形部品の表層部が熱処理前炭素量と同等あるいはやや高い炭素量を含有するように復炭させることができる。一方、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルの上限値を規定することにより、粗大な炭化物が成形部品の表面や表層部に形成されることに伴う研削加工性の低下や、黒皮部の割れ強度低下などを防止することができる。たとえば、素材のSUJ2が含有する炭素量が1.00質量%であれば、カーボンポテンシャルを、1.05%以上1.10%以下とすることができる。このとき同時に、雰囲気ガスであるRXガスにアンモニアガスを添加して、浸炭窒化処理することにより、成形部品の表面を硬化させる。アンモニアガスの添加量は、RXガス比3体積%以上10体積%以下、たとえば5体積%とすることができる。   At this time, the carbon potential of the atmospheric gas is maintained to be equal to or greater than the amount of carbon before heat treatment, that is, equal to or greater than the amount of carbon contained in the material before being heated in the hot forging in the step (S12). Thereby, in the hot forging in the step (S12) performed in the atmosphere and the atmospheric annealing in the step (S13), the coal is re-coalted to the decarburized layer generated in the surface layer portion of the blank blank ring, and the surface layer portion of the molded part contains. The amount of carbon is set to be equal to or greater than the amount of carbon before heat treatment. Further, by defining an upper limit value of the carbon potential and not increasing the carbon potential too much, it is possible to maintain an atmosphere in which carbides do not become coarse. For example, when SUJ2 containing 0.95 mass% or more and 1.10 mass% or less of carbon is used as a material, the carbon potential can be set to 1.0% or more and 1.1% or less. More specifically, the carbon potential is the carbon amount before heat treatment (mass%) + 0.03 or more carbon amount before heat treatment (mass%) + 0.10 or less, preferably the carbon content before heat treatment (mass%) + 0.05 or more. It can be made into the amount of pre-carbon (mass%) +0.10 or less. By slightly increasing the lower limit of the carbon potential of the atmospheric gas from the amount of carbon before heat treatment, the diffusion of carbon into the steel is accelerated, and the surface layer of the molded part has a carbon amount equivalent to or slightly higher than the amount of carbon before heat treatment as soon as possible. It can be charcoal so that it contains. On the other hand, by specifying the upper limit value of the carbon potential of the atmospheric gas, it is possible to reduce the grindability due to the formation of coarse carbides on the surface and surface layer of molded parts and the crack strength of the black skin. Can be prevented. For example, if the amount of carbon contained in the material SUJ2 is 1.00% by mass, the carbon potential can be 1.05% or more and 1.10% or less. At the same time, ammonia gas is added to RX gas, which is an atmospheric gas, and carbonitriding is performed to cure the surface of the molded part. The amount of ammonia gas added can be 3% by volume to 10% by volume, for example, 5% by volume, based on the RX gas ratio.

次に工程(S18)において、焼入された成形部品をA1点以下の温度である150℃以上350℃以下の温度、たとえば180℃に加熱して鋼の組織と性質を調整する、焼戻が行なわれる。焼入後の鋼は非常に硬いがもろいために、焼戻によって、組織ならびに機械的性質の安定化、じん性の改善、残留応力の軽減あるいは除去に伴う寸法精度の安定化を行なう。これにより、必要な鋼の硬度を得る。次に工程(S19)において、成形部品の表面を研削して仕上げる。以上のような製造方法によって、完成品としての転動部品が製造される。   Next, in the step (S18), the quenched molded part is heated to a temperature of 150 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, which is a temperature of A1 point or lower, for example, 180 ° C. to adjust the structure and properties of the steel. Done. Since the steel after quenching is very hard and brittle, tempering stabilizes the structure and mechanical properties, improves toughness, reduces residual stress, or stabilizes dimensional accuracy associated with removal. Thereby, the required steel hardness is obtained. Next, in step (S19), the surface of the molded part is ground and finished. A rolling part as a finished product is manufactured by the manufacturing method as described above.

これにより、通常長時間の加熱を行なう最終熱処理工程、すなわち工程(S17)の浸炭窒化焼入において、カーボンポテンシャルを制御し、工程(S12)の熱間鍛造と工程(S13)の大気焼鈍とにおいて脱炭した炭素を補う。よって、復炭焼鈍のような特別な復炭処理工程を設けることなく、成形部品表層部の脱炭層を復炭できる。また、焼入後において脱炭層のない成形部品を提供できることから、工程(S16)の旋削において、脱炭層除去のために被削リングの表面を旋削する必要がない。よって、旋削する必要のある部分が少なくなり旋削工数を低減でき、工程を簡略化できる。また、旋削工数が少ないため、旋削に使用する工具の磨耗量も低減することができる。その上、旋削される部分が少ないため、転動部品の製造に必要な素材の量を低減できるので素材の歩留まりが向上し、また削りくずなどの廃棄物の発生量を低減することができる。したがって、生産能率の向上と製造コストの低減を達成することができる。さらに、完成品の転動部品の表層部が含有する炭素量を熱処理前炭素量以上とすることから、転動部品の表面硬度を向上できる。したがって、転動部品の転動疲労強度を向上することができる。   As a result, in the final heat treatment step in which heating is usually performed for a long time, that is, carbonitriding and quenching in step (S17), the carbon potential is controlled, and in hot forging in step (S12) and atmospheric annealing in step (S13). Make up for decarburized carbon. Therefore, the decarburization layer of the surface part of the molded part can be recoalized without providing a special recoalization process such as recoal annealing. In addition, since a molded part without a decarburized layer can be provided after quenching, it is not necessary to turn the surface of the work ring in order to remove the decarburized layer in the turning of the step (S16). Therefore, the number of parts that need to be turned is reduced, the number of turning steps can be reduced, and the process can be simplified. Further, since the number of turning steps is small, the amount of wear of the tool used for turning can be reduced. In addition, since there are few parts to be turned, the amount of material necessary for manufacturing rolling parts can be reduced, so that the yield of the material can be improved and the amount of waste such as shavings can be reduced. Therefore, improvement in production efficiency and reduction in manufacturing cost can be achieved. Furthermore, since the amount of carbon contained in the surface layer portion of the finished rolling component is equal to or greater than the amount of carbon before heat treatment, the surface hardness of the rolling component can be improved. Therefore, the rolling fatigue strength of the rolling component can be improved.

ここで、工程(S17)において、浸炭窒化処理する時間を、浸炭窒化処理による成形部品への炭素侵入深さを脱炭層の深さよりも深くするような時間として、制御することができる。すなわち、脱炭層の深さを予め測定し、それよりも深く炭素が侵入するような時間浸炭窒化処理することができる。脱炭層の深さは、たとえば浸炭窒化前の成形部品の表層部を切り出し研磨した上で、EPMA(Electron Probe Micro Analysis)にて表層部の炭素濃度分布を計測し、炭素濃度が減少している深さより推定することができる。また、浸炭窒化処理の必要時間は、浸炭窒化処理後の成形部品表層部の炭素濃度分布をEPMAにて計測することにより、炭素濃度が成形部品の中心部より高くなっている領域の深さから炭素侵入深さを推定し、炭素侵入深さと浸炭窒化処理時間との関係を得て、得られた関係式を用いて規定することができる。たとえば、850℃で浸炭窒化処理する場合、炭素侵入深さD(mm)と浸炭窒化処理時間H(時間)との間には、 D=0.35〜0.4√H の関係がある。   Here, in the step (S17), the time for the carbonitriding process can be controlled as the time for making the carbon penetration depth into the molded part by the carbonitriding process deeper than the depth of the decarburized layer. That is, the depth of the decarburized layer is measured in advance, and a time carbonitriding process in which carbon penetrates deeper than that can be performed. The depth of the decarburized layer is determined by measuring the carbon concentration distribution in the surface layer portion with EPMA (Electron Probe Micro Analysis) after cutting and polishing the surface layer portion of the molded part before carbonitriding, for example, and the carbon concentration is reduced. It can be estimated from the depth. In addition, the time required for the carbonitriding process is determined from the depth of the region where the carbon concentration is higher than the center part of the molded part by measuring the carbon concentration distribution in the surface part of the molded part after the carbonitriding process with EPMA. The carbon penetration depth can be estimated, the relationship between the carbon penetration depth and the carbonitriding time can be obtained, and can be defined using the obtained relational expression. For example, when carbonitriding at 850 ° C., there is a relationship of D = 0.35 to 0.4√H between the carbon penetration depth D (mm) and the carbonitriding time H (hours).

図9は、各製造工程における鋼が含有する炭素量を説明する模式図である。図9において、1.0質量%の炭素を含有する鋼を用いて転動部品を製造するとき、大気焼鈍後においては表層部に脱炭層が形成される。たとえば0.7質量%の炭素を含有する脱炭層が表層部に形成され、脱炭層の深さをL1とする。そして、浸炭窒化処理する時間を制御し、浸炭窒化処理による鋼への炭素侵入深さを脱炭層の深さよりも深くする。たとえば鋼表層部に炭素が侵入することにより、1.1質量%の炭素を含有する炭素侵入層が形成され、炭素侵入層の深さをL2とする。この場合、L1とL2とには、L1<L2の関係が成立する。これにより、浸炭窒化処理後、鋼の表層部が含有する炭素量を、確実に熱処理前炭素量以上とすることができる。   FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the amount of carbon contained in steel in each manufacturing process. In FIG. 9, when a rolling part is manufactured using steel containing 1.0% by mass of carbon, a decarburized layer is formed in the surface layer portion after atmospheric annealing. For example, a decarburized layer containing 0.7% by mass of carbon is formed in the surface layer portion, and the depth of the decarburized layer is L1. And the time for carbonitriding is controlled, and the carbon penetration depth into the steel by carbonitriding is made deeper than the depth of the decarburized layer. For example, when carbon enters the steel surface layer portion, a carbon intrusion layer containing 1.1% by mass of carbon is formed, and the depth of the carbon intrusion layer is L2. In this case, a relationship of L1 <L2 is established between L1 and L2. Thereby, after carbonitriding, the amount of carbon contained in the surface layer portion of the steel can be surely made equal to or greater than the amount of carbon before heat treatment.

次に、この発明の転動部品の製造方法の変形例を説明する。図5は、転動部品の製造方法の変形例を示す流れ図である。図5に示す転動部品の製造方法と、上述した図4に示す転動部品の製造方法とは、基本的に同様の工程を備えている。しかし、図5に示す転動部品の製造方法では、図4において工程(S13)から工程(S15)に相当する工程が、図5に示すような工程(S23)から工程(S24)となっている点で、図4に示す転動部品の製造方法とは異なっている。   Next, a modification of the method for manufacturing a rolling part according to the present invention will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a modification of the rolling part manufacturing method. The rolling part manufacturing method shown in FIG. 5 and the rolling part manufacturing method shown in FIG. 4 described above basically include the same steps. However, in the rolling part manufacturing method shown in FIG. 5, the steps corresponding to steps (S13) to (S15) in FIG. 4 are changed from steps (S23) to (S24) as shown in FIG. This is different from the rolling component manufacturing method shown in FIG.

具体的には、工程(S12)の熱間鍛造により素材ブランクリングとした後に、通常行なわれる球状化焼鈍を行なわずに、工程(S23)において、素材ブランクリングをそのまま温間でのリングローリング加工により成形圧延して内輪と外輪との原形となる被削リングとする。この温間加工によって炭化物の球状化が進行するのと同時に強加工が加わるので、炭化物が微細化しながら球状化する。   Specifically, after forming the material blank ring by hot forging in step (S12), the material blank ring is subjected to warm ring rolling as it is in step (S23) without performing the usual spheroidizing annealing. Formed and rolled into a work ring that becomes the original shape of the inner ring and the outer ring. This warm working advances the spheroidization of the carbide, and at the same time a strong work is applied, so that the carbide spheroidizes while being refined.

温間加工の加熱条件は以下のように設定することができる。すなわち、未溶解のパーライトを残留させないためには600℃以上で温間加工するする必要がある。一方、温度の上げすぎでオーステナイト変態量が多くなりすぎてパーライトを再生させるような事態を防止するためには、820℃以下で温間加工する必要がある。よりよく軟化させるためには、加工温度を炭化物の球状化率が高い680℃以下800℃以上とすることが好ましい。   The heating conditions for warm working can be set as follows. That is, in order not to leave undissolved pearlite, it is necessary to perform warm processing at 600 ° C. or higher. On the other hand, in order to prevent a situation in which the austenite transformation amount increases too much due to excessively high temperature and pearlite is regenerated, it is necessary to perform warm processing at 820 ° C. or less. In order to soften better, the processing temperature is preferably 680 ° C. or lower and 800 ° C. or higher where the spheroidization rate of the carbide is high.

次に工程(S24)において、軟化冷却を行なう。これにより、冷却後に炭化物を細かく微細にして球状化することができる。ここで、冷却後の硬さを下げるためには温間加工後の冷却速度を徐冷制御する必要がある。冷却速度はできるだけ遅いほうが好ましく、十分軟化させるためには5℃/秒以下に設定する必要がある。しかし、生産性やコストを考慮すると1℃/秒以上にする必要がある。よりよく軟化させるためには、3℃/秒以下の冷却速度が好ましい。   Next, softening cooling is performed in step (S24). Thereby, after cooling, the carbide can be made fine and spheroidized. Here, in order to lower the hardness after cooling, it is necessary to gradually cool the cooling rate after warm working. The cooling rate is preferably as low as possible, and it is necessary to set the cooling rate to 5 ° C./second or less in order to sufficiently soften. However, in consideration of productivity and cost, it is necessary to set it to 1 ° C./second or more. In order to soften better, a cooling rate of 3 ° C./second or less is preferable.

これにより、素材の熱間加工後にそのまま温間加工を行なうにあたり、加熱条件やその後の冷却速度を徐冷制御することで、冷却後には炭化物が微細球状化した組織とすることができる。したがって、熱間加工後の球状化焼鈍処理を省略することが可能となるため、さらに工程を簡略化でき、さらなる生産能率向上と製造コストの低減を達成することができる。   Thereby, when performing warm processing as it is after hot processing of a raw material, the structure | tissue which the carbide | carbonized_material became fine spheroid after cooling can be made by carrying out slow cooling control of heating conditions and the subsequent cooling rate. Therefore, since the spheroidizing annealing after hot working can be omitted, the process can be further simplified, and further improvement in production efficiency and reduction in manufacturing cost can be achieved.

次に、最終熱処理工程、すなわち浸炭窒化焼入工程および焼戻工程における熱処理方法について詳細に説明する。図6は、転動部品の製造方法に含まれる最終熱処理工程、すなわち浸炭窒化焼入工程および焼戻工程における、熱処理方法を説明する図である。図6において、横方向は時間を示しており右に行くほど時間が経過していることを示している。また、図6において、縦方向は温度を示しており上に行くほど温度が高いことを示している。図6を参照して、熱処理方法の詳細を説明する。   Next, the heat treatment method in the final heat treatment step, that is, the carbonitriding and quenching step and the tempering step will be described in detail. FIG. 6 is a diagram for explaining a heat treatment method in a final heat treatment step, that is, a carbonitriding and quenching step and a tempering step included in the method for manufacturing a rolling part. In FIG. 6, the horizontal direction indicates time, and the time elapses toward the right. In FIG. 6, the vertical direction indicates the temperature, and the higher the temperature, the higher the temperature. Details of the heat treatment method will be described with reference to FIG.

図6を参照して、冷間加工により所定の寸法に仕上げられた成形部品は、A1点以上の温度である800℃以上1000℃以下の温度、たとえば850℃に加熱され、60分間以上150分間以下の時間、たとえば90分間保持される。このとき、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを、熱処理前炭素量以上に保ち、さらに雰囲気ガスであるRXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気において加熱される。これにより、成形部品の表層部の炭素濃度および窒素濃度が所望の濃度に調整される浸炭窒化処理が実施される。その後、成形部品が、たとえば油中に浸漬されることにより(油冷)、A1点以上の温度からMs点以下の温度に冷却される。これにより、浸炭窒化焼入工程が完了し、成形部品は焼入硬化される。   Referring to FIG. 6, a molded part finished to a predetermined dimension by cold working is heated to a temperature of 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, which is a temperature of A1 point or higher, for example, 850 ° C., and is 60 minutes or longer and 150 minutes. Hold for the following time, for example 90 minutes. At this time, the carbon potential of the atmospheric gas is maintained to be equal to or higher than the carbon amount before the heat treatment, and further, heating is performed in an atmosphere in which ammonia gas is added to RX gas that is atmospheric gas. Thereby, the carbonitriding process in which the carbon concentration and the nitrogen concentration in the surface layer portion of the molded part are adjusted to desired concentrations is performed. Thereafter, the molded part is immersed, for example, in oil (oil cooling), so that the molded part is cooled from a temperature of A1 point or higher to a temperature of Ms point or lower. Thereby, the carbonitriding and quenching process is completed, and the molded part is quenched and hardened.

さらに、焼入硬化された成形部品はA1点以下の温度である150℃以上350℃以下の温度、たとえば180℃に加熱され、30分間以上240分間以下の時間、たとえば120分間保持されて、その後室温の空気中で冷却される(空冷)。これにより、焼戻工程が完了する。以上の手順により、転動部品の最終熱処理工程が完了する。   Further, the hardened and molded part is heated to a temperature of 150 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, which is a temperature of A1 or lower, for example, 180 ° C., held for 30 minutes to 240 minutes, for example, 120 minutes, and then It is cooled in air at room temperature (air cooling). Thereby, the tempering process is completed. With the above procedure, the final heat treatment process for the rolling parts is completed.

これにより、通常長時間の加熱を行なう浸炭窒化焼入工程において、カーボンポテンシャルを制御し、鋼の表層部において脱炭した炭素を補う。よって、復炭焼鈍のような特別な復炭処理工程を設けることなく、製品の脱炭を復炭できる。   As a result, in the carbonitriding and quenching process in which heating is usually performed for a long time, the carbon potential is controlled and carbon decarburized in the surface layer portion of the steel is compensated. Therefore, decarburization of the product can be recoalized without providing a special recoal treatment process such as recoal annealing.

図7は、転動部品の製造方法に含まれる最終熱処理工程、すなわち浸炭窒化焼入工程および焼戻工程における、熱処理方法の変形例を説明する図である。図7において、横方向は時間を示しており右に行くほど時間が経過していることを示している。また、図7において、縦方向は温度を示しており上に行くほど温度が高いことを示している。図7を参照して、熱処理方法の変形例の詳細を説明する。   FIG. 7 is a diagram for explaining a modification of the heat treatment method in the final heat treatment step, that is, the carbonitriding and quenching step and the tempering step, included in the method for manufacturing a rolling part. In FIG. 7, the horizontal direction indicates time, and the time elapses toward the right. In FIG. 7, the vertical direction indicates the temperature, and the higher the temperature, the higher the temperature. With reference to FIG. 7, the detail of the modification of the heat processing method is demonstrated.

図7を参照して、冷間加工により所定の寸法に仕上げられた成形部品は、A1点以上の温度である800℃以上1000℃以下の温度、たとえば850℃に加熱され、60分間以上150分間以下の時間、たとえば90分間保持される。このとき、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを、熱処理前炭素量以上に保ち、さらに雰囲気ガスであるRXガスにアンモニアガスを添加した雰囲気において加熱される。これにより、成形部品の表層部の炭素濃度および窒素濃度が所望の濃度に調整される浸炭窒化処理が実施される。その後、成形部品が、たとえば油中に浸漬されることにより(油冷)、A1点以上の温度からMs点以下の温度に冷却される。これにより、1次焼入が完了する。   Referring to FIG. 7, a molded part finished to a predetermined size by cold working is heated to a temperature of 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, which is a temperature of A1 point or higher, for example, 850 ° C., and is 60 minutes or longer and 150 minutes. Hold for the following time, for example 90 minutes. At this time, the carbon potential of the atmospheric gas is maintained to be equal to or higher than the carbon amount before the heat treatment, and further, heating is performed in an atmosphere in which ammonia gas is added to RX gas that is atmospheric gas. Thereby, the carbonitriding process in which the carbon concentration and the nitrogen concentration in the surface layer portion of the molded part are adjusted to desired concentrations is performed. Thereafter, the molded part is immersed, for example, in oil (oil cooling), so that the molded part is cooled from a temperature of A1 point or higher to a temperature of Ms point or lower. Thereby, primary hardening is completed.

さらに、1次焼入が実施された成形部品がA1点以上の温度である730℃以上830℃以下の温度、たとえば800℃に再び加熱される再加熱が実施され、その後30分間以上120分間以下の時間、たとえば50分間保持される。このとき、浸炭窒化処理において調整された炭素濃度および窒素濃度が所望の濃度となるように、たとえば脱炭を防止するため、たとえばRXガスを含む雰囲気において加熱される。さらに、成形部品が、たとえば油冷されることにより、A1点以上の温度からMs点以下の温度に急冷されて焼入硬化される。これにより、2次焼入が完了する。   Further, the re-heating in which the molded part subjected to the primary quenching is reheated to a temperature of 730 ° C. or higher and 830 ° C. or lower, which is a temperature of A1 point or higher, for example, 800 ° C. is performed, and then 30 minutes or longer and 120 minutes or shorter. For example, 50 minutes. At this time, for example, in order to prevent decarburization, heating is performed in an atmosphere containing RX gas so that the carbon concentration and the nitrogen concentration adjusted in the carbonitriding process become the desired concentrations. Furthermore, when the molded part is cooled with oil, for example, the molded part is rapidly cooled from a temperature not lower than the A1 point to a temperature not higher than the Ms point and hardened by hardening. Thereby, the secondary quenching is completed.

さらに、2次焼入が完了した成形部品はA1点以下の温度である150℃以上350℃以下の温度、たとえば180℃に加熱され、30分間以上240分間以下の時間、たとえば120分間保持されて、その後室温の空気中で冷却される(空冷)。これにより、焼戻工程が完了する。以上の手順により、転動部品の最終熱処理工程が完了する。   Further, the molded part that has been subjected to the secondary quenching is heated to a temperature of 150 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, which is a temperature of A1 or lower, for example, 180 ° C. and held for 30 minutes or longer and 240 minutes or shorter, for example 120 minutes. Then, it is cooled in air at room temperature (air cooling). Thereby, the tempering process is completed. With the above procedure, the final heat treatment process for the rolling parts is completed.

上記の熱処理は、図6において説明した熱処理方法、すなわち浸炭窒化処理に引き続いてそのまま1回焼入する熱処理方法(普通焼入)よりも、表層部を浸炭窒化しつつ、割れ強度を向上させ、経年寸法変化率を減少することができる。また、オーステナイト結晶粒の粒径を、普通焼入を行なう場合の2分の1以下となるミクロ組織を得ることができる。したがって、上記の熱処理により製造される転動部品は、転動疲労特性がより長寿命であり、割れ強度をより向上させ、経年寸法変化率をより減少させることができる。なお、オーステナイト結晶粒とは、焼入加熱中に相変態したオーステナイトの結晶粒のことであり、冷却によりマルテンサイトに変態した後も常温において残存しているものをいう。   The above heat treatment improves the cracking strength while carbonitriding the surface layer portion, compared to the heat treatment method described in FIG. 6, that is, the heat treatment method (normal quenching), which is followed by carbonitriding once as it is, The aging rate of dimensional change can be reduced. Further, it is possible to obtain a microstructure in which the grain size of the austenite crystal grains is less than or equal to half that in the case of performing normal quenching. Therefore, the rolling parts manufactured by the above heat treatment have a longer rolling fatigue characteristic, can further improve the crack strength, and can further reduce the aging rate of dimensional change. The austenite crystal grains are austenite crystal grains that have undergone phase transformation during quenching heating, and remain at room temperature even after transformation to martensite by cooling.

図8は、転動部品の製造方法に含まれる最終熱処理工程、すなわち浸炭窒化焼入工程および焼戻工程における、熱処理方法の他の変形例を説明する図である。図8において、横方向は時間を示しており右に行くほど時間が経過していることを示している。また、図8において、縦方向は温度を示しており上に行くほど温度が高いことを示している。図8を参照して、熱処理方法の他の変形例の詳細を説明する。   FIG. 8 is a diagram for explaining another modification of the heat treatment method in the final heat treatment step, that is, the carbonitriding and quenching step and the tempering step, included in the method of manufacturing a rolling part. In FIG. 8, the horizontal direction indicates time, and the time elapses toward the right. In FIG. 8, the vertical direction indicates the temperature, and the higher the temperature, the higher the temperature. With reference to FIG. 8, the detail of the other modification of the heat processing method is demonstrated.

図8に示す熱処理方法と、上述した図7に示す熱処理方法とは、温度および時間の条件を含めて基本的に同様の工程である。しかし、図8に示す熱処理方法では、浸炭窒化に引き続いて油冷を実施して1次焼入を完了するのではなく、まずA1点以下の温度に冷却した後、室温(常温)まで冷却することなく再びA1点以上の温度に再加熱する点で、図7に示す熱処理方法とは異なっている。   The heat treatment method shown in FIG. 8 and the heat treatment method shown in FIG. 7 described above are basically the same steps including the temperature and time conditions. However, in the heat treatment method shown in FIG. 8, oil quenching is not performed after carbonitriding to complete primary quenching, but first cooling to a temperature below A1 point and then cooling to room temperature (room temperature). This is different from the heat treatment method shown in FIG.

これにより、一度焼入を実施し室温まで冷却した後に再加熱する場合に比べて、再加熱に要する時間およびエネルギーを小さくすることが可能となるため、製造コストを低減し得る点において有利である。なお、浸炭窒化後に引き続く冷却温度はA1点よりも低い温度、すなわち鉄のオーステナイトからフェライトへの変態点以下の温度であればよく、たとえば650℃以上700℃以下とすることができる。   This makes it possible to reduce the time and energy required for reheating as compared with the case of reheating after quenching and cooling to room temperature, which is advantageous in that the manufacturing cost can be reduced. . The cooling temperature that continues after carbonitriding may be a temperature lower than the A1 point, that is, a temperature not higher than the transformation point from iron austenite to ferrite, and may be, for example, 650 ° C. or higher and 700 ° C. or lower.

以下、本発明の実施例について説明する。従来の転動部品の製造方法、すなわち最終熱処理工程の前に被削リング表面の全面研削を行なわず、かつ復炭しない雰囲気で最終熱処理を行なう方法でサンプルを製造した。また、同じ素材を用いて、図4に示すこの発明の転動部品の製造方法で他のサンプルを製造した。そして、焼入および焼戻完了後のサンプルの表層部のミクロ組織を顕微鏡で観察し、さらに炭素濃度分布をEPMAにより計測した。   Examples of the present invention will be described below. Samples were manufactured by a conventional method of manufacturing a rolling part, that is, a method in which the final heat treatment is performed in an atmosphere in which the entire surface of the ring to be cut is not ground before the final heat treatment step and is not recoalized. Moreover, the other sample was manufactured with the manufacturing method of the rolling components of this invention shown in FIG. 4 using the same raw material. And the microstructure of the surface layer part of the sample after completion of quenching and tempering was observed with a microscope, and the carbon concentration distribution was further measured by EPMA.

図10は、従来の製造方法による転動部品の表層部を示す図である。図11は、この発明の製造方法による転動部品の表層部を示す図である。図10および図11において、(A)は、ピクラル(ピクリン酸アルコール溶液)を用いて腐食させ観察可能な状態とした転動部品表層部のミクロ組織の光学顕微鏡写真(倍率400倍)である。また(B)は、転動部品の表面からの深さと炭素濃度との関係を示すグラフであり、横軸は転動部品の表面からの深さ(単位:mm)を示し、縦軸はEPMAにより計測した炭素濃度(単位:質量%)を示す。   FIG. 10 is a diagram illustrating a surface layer portion of a rolling component according to a conventional manufacturing method. FIG. 11 is a view showing a surface layer portion of a rolling part according to the manufacturing method of the present invention. 10 and 11, (A) is an optical micrograph (magnification 400 times) of the microstructure of the surface part of the rolling part that has been corroded and observed using picral (picric acid alcohol solution). (B) is a graph showing the relationship between the depth from the surface of the rolling component and the carbon concentration, the horizontal axis indicates the depth (unit: mm) from the surface of the rolling component, and the vertical axis indicates EPMA. It shows the carbon concentration (unit: mass%) measured by.

図10(B)を参照して、転動部品の表面から0.1mm深さまでの炭素濃度は0.6〜0.8質量%であり、表面から0.1mm以上の深さの内部と比較して炭素濃度が低くなっている。すなわち、表層部に脱炭層が発生していることがわかる。図10(A)において、白地が転動部品の観察面を示し、黒点が炭素を示す。転動部品の表面付近は黒点が少なく、表層部に発生した脱炭層において炭素濃度が低くなっていることが観察される。   Referring to FIG. 10B, the carbon concentration from the surface of the rolling part to the depth of 0.1 mm is 0.6 to 0.8 mass%, compared with the inside of the depth of 0.1 mm or more from the surface. As a result, the carbon concentration is low. That is, it can be seen that a decarburized layer is generated in the surface layer portion. In FIG. 10A, the white background indicates the observation surface of the rolling part, and the black dots indicate carbon. It is observed that there are few black spots near the surface of the rolling part, and the carbon concentration is low in the decarburized layer generated in the surface layer portion.

一方、図11(B)を参照して、転動部品の表面から0.06mm深さまでの炭素濃度が、表面から0.06mm以上の深さの内部と比較して高くなっている。すなわち、浸炭窒化処理によって転動部品の表層部が復炭して、さらに素材が加熱される前に含有する炭素量以上となっていることがわかる。図11(A)において、写真の上部が転動部品の表層部を示し、転動部品の表面付近に黒点が多くなっており、転動部品の表面付近の炭素濃度が高くなっていることが観察される。   On the other hand, referring to FIG. 11 (B), the carbon concentration from the surface of the rolling component to a depth of 0.06 mm is higher than that inside the depth of 0.06 mm or more from the surface. That is, it can be seen that the surface layer portion of the rolling component is recovered by the carbonitriding process, and the amount of carbon contained before the material is further heated is increased. In FIG. 11 (A), the upper part of the photograph shows the surface part of the rolling part, black spots are increasing near the surface of the rolling part, and the carbon concentration near the surface of the rolling part is high. Observed.

以上より、最終熱処理工程において浸炭窒化処理された転動部品は、表層部が含有する炭素量が、素材が加熱される前に含有する炭素量以上となっている。これにより転動部品の表面硬度は向上され、転動疲労強度も向上しているといえる。さらに、転動疲労強度に優れている転動部品を転がり軸受に用いることにより、長寿命な転がり軸受を提供することができる。   From the above, in the rolling component that has been carbonitrided in the final heat treatment step, the carbon content of the surface layer portion is greater than or equal to the carbon content that is contained before the material is heated. Thereby, it can be said that the surface hardness of the rolling parts is improved and the rolling fatigue strength is also improved. Furthermore, a rolling bearing having a long service life can be provided by using a rolling component having excellent rolling fatigue strength for the rolling bearing.

これまでの説明においては、転動部品としての軌道輪(内輪と外輪)と、転動体(玉またはころ)とを備える転がり軸受を例に説明したが、この発明は種々の転動部品に適用することができる。たとえば、ボールねじにおけるねじ軸およびナット、リニアガイド装置における案内レールおよびスライダ、直動ベアリングにおける軸および外筒などに適用することができる。   In the above description, a rolling bearing provided with race rings (inner and outer rings) as rolling parts and rolling elements (balls or rollers) has been described as an example. However, the present invention is applied to various rolling parts. can do. For example, the present invention can be applied to screw shafts and nuts in ball screws, guide rails and sliders in linear guide devices, shafts and outer cylinders in linear motion bearings, and the like.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて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、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の一実施の形態の転動部品を備えた転がり軸受としての深溝玉軸受の構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the deep groove ball bearing as a rolling bearing provided with the rolling components of one embodiment of this invention. 転がり軸受の変形例である円筒ころ軸受の構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the cylindrical roller bearing which is a modification of a rolling bearing. 転がり軸受の他の変形例である円錐ころ軸受の構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the tapered roller bearing which is the other modification of a rolling bearing. 転動部品の製造方法を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of rolling components. 転動部品の製造方法の変形例を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the modification of the manufacturing method of rolling components. 転動部品の製造方法に含まれる最終熱処理工程における熱処理方法を説明する図である。It is a figure explaining the heat processing method in the last heat treatment process included in the manufacturing method of rolling components. 熱処理方法の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of the heat processing method. 熱処理方法の他の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the other modification of the heat processing method. 各製造工程における鋼が含有する炭素量を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the carbon content which the steel in each manufacturing process contains. 従来の製造方法による転動部品の表層部を示す図である。(A)はミクロ組織の光学顕微鏡写真であり、(B)は、転動部品の表面からの深さと炭素濃度との関係を示すグラフである。It is a figure which shows the surface layer part of rolling components by the conventional manufacturing method. (A) is an optical micrograph of the microstructure, and (B) is a graph showing the relationship between the depth from the surface of the rolling component and the carbon concentration. この発明の製造方法による転動部品の表層部を示す図である。(A)はミクロ組織の光学顕微鏡写真であり、(B)は、転動部品の表面からの深さと炭素濃度との関係を示すグラフである。It is a figure which shows the surface layer part of rolling components by the manufacturing method of this invention. (A) is an optical micrograph of the microstructure, and (B) is a graph showing the relationship between the depth from the surface of the rolling component and the carbon concentration. 従来の転動部品の製造方法を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the conventional rolling component. 従来の転動部品の他の製造方法を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the other manufacturing method of the conventional rolling component.

符号の説明Explanation of symbols

1 深溝玉軸受、2 外輪、3 内輪、4 玉、5 保持器、6 円筒ころ軸受、7 ころ、8 円錐ころ軸受。   1 deep groove ball bearing, 2 outer ring, 3 inner ring, 4 balls, 5 cage, 6 cylindrical roller bearing, 7 roller, 8 tapered roller bearing.

Claims (6)

高炭素鋼より成る素材を、加熱して成形する熱間加工工程と、
大気中にて球状化焼鈍処理を施し加工性を向上させる大気焼鈍工程と、
所定の部品寸法に仕上げる冷間加工工程と、
焼入焼戻を行ない必要な硬度を得る最終熱処理工程とを備える、転動部品の製造方法であって、
前記最終熱処理工程において、雰囲気ガスのカーボンポテンシャルを、前記熱間加工工程において加熱される前に前記素材が含有する熱処理前炭素量以上に保ち、浸炭窒化処理することにより、前記熱間加工工程と前記大気焼鈍工程とにおいて前記素材の表層部に発生する脱炭層が含有する炭素量を、前記熱処理前炭素量以上とすることを特徴とする、転動部品の製造方法。
A hot working process of heating and forming a material made of high carbon steel;
An atmospheric annealing process that improves the workability by performing spheroidizing annealing in the atmosphere;
A cold working process for finishing to a predetermined part size;
A final heat treatment step for quenching and tempering to obtain a required hardness, and a rolling part manufacturing method comprising:
In the final heat treatment step, the carbon potential of the atmospheric gas is kept above the amount of carbon before heat treatment contained in the material before being heated in the hot working step, and carbonitriding is performed, thereby performing the hot working step and The method for manufacturing a rolling part, wherein the amount of carbon contained in the decarburized layer generated in the surface layer portion of the material in the atmospheric annealing step is equal to or greater than the amount of carbon before the heat treatment.
前記素材は、前記熱間加工工程において加熱される前に、0.95質量%以上1.1質量%以下の炭素を含有し、
前記カーボンポテンシャルは、1.0%以上1.1%以下とすることを特徴とする、請求項1に記載の転動部品の製造方法。
The raw material contains 0.95% by mass or more and 1.1% by mass or less carbon before being heated in the hot working step,
The method for manufacturing a rolling part according to claim 1, wherein the carbon potential is 1.0% to 1.1%.
前記浸炭窒化処理による前記素材への炭素侵入深さを、前記脱炭層の深さよりも深くすることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の転動部品の製造方法。   The rolling part manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein a carbon penetration depth into the material by the carbonitriding process is made deeper than a depth of the decarburized layer. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の転動部品の製造方法により製造される、転がり軸受用の軌道輪。   A bearing ring for a rolling bearing manufactured by the method for manufacturing a rolling part according to any one of claims 1 to 3. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の転動部品の製造方法により製造される、円錐ころ軸受用の軌道輪。   A race for a tapered roller bearing manufactured by the method for manufacturing a rolling part according to any one of claims 1 to 3. 請求項4または請求項5に記載の軌道輪を備える、軸受。   A bearing comprising the bearing ring according to claim 4 or 5.
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