JP5597976B2 - Bearing constituent member, method for manufacturing the same, and rolling bearing provided with the bearing constituent member - Google Patents

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Description

本発明は、軸受構成部材およびその製造方法ならびに前記軸受構成部材を備えた転がり軸受に関する。   The present invention relates to a bearing component, a method for manufacturing the same, and a rolling bearing provided with the bearing component.

転がり軸受は、例えば、異物混入条件下で使用された場合、軸受構成部材である内外輪や転動体に異物が押し付けられて、内外輪の軌道面や転動体の表面に圧痕が形成されることがある。かかる異物により生成した圧痕などの表面損傷部は、応力集中による疲労剥離の起点となり、転がり軸受の寿命を低下させる原因の1つとなっている。
したがって、異物混入条件下などでの転がり軸受の寿命の向上が要望されている。
For example, when a rolling bearing is used under conditions where foreign matter is mixed, foreign matter is pressed against the inner and outer rings and rolling elements that are bearing components, and indentations are formed on the raceway surfaces of the inner and outer rings and the surface of the rolling elements. There is. A surface damage portion such as an indentation generated by such a foreign matter becomes a starting point of fatigue peeling due to stress concentration, and is one of the causes of reducing the life of the rolling bearing.
Therefore, there is a demand for an improvement in the life of the rolling bearing under the foreign matter mixing condition.

転がり軸受の寿命を向上させるために、軸受鋼であるSUJ2からなる鋼材より所定の形状された素形材に浸炭窒化処理を施すことにより軸受構成部材を得ることが提案されている。
また、例えば、3.2質量%以上5.0質量%未満のクロム、1.0質量%未満のモリブデン、0.5質量%未満のバナジウムなどを含有する鋼材より所定の形状に形成された素形材を、カーボンポテンシャルが1.2〜1.5である浸炭雰囲気中において850〜930℃で加熱し、急冷することにより、前記素形材に浸炭処理を施し、ついで、焼もどしすることにより、転がり軸受の軸受構成部材の表層部の炭化物からなる粒子の平均粒径を0.5μm以下、前記炭化物からなる粒子の面積率を9〜30%、ロックウェルC硬さを63(ビッカース硬さ以上、表層部における残留オーステナイト量を30〜50体積%とすることが提案されている(特許文献1を参照)。
In order to improve the life of a rolling bearing, it has been proposed to obtain a bearing constituent member by subjecting a shaped material having a predetermined shape to carbonitriding from a steel material made of SUJ2 which is bearing steel.
Further, for example, an element formed in a predetermined shape from a steel material containing 3.2 mass% or more and less than 5.0 mass% chromium, less than 1.0 mass% molybdenum, less than 0.5 mass% vanadium, or the like. By heating the shape material in a carburizing atmosphere having a carbon potential of 1.2 to 1.5 at 850 to 930 ° C. and quenching, the shape material is subjected to carburizing treatment and then tempered. The average particle diameter of the carbide particles in the surface layer of the bearing component of the rolling bearing is 0.5 μm or less, the area ratio of the carbide particles is 9 to 30%, and the Rockwell C hardness is 63 (Vickers hardness). As described above, it has been proposed that the amount of retained austenite in the surface layer portion is 30 to 50% by volume (see Patent Document 1).

特開2006−176863号公報JP 2006-176863 A

しかしながら、前記SUJ2からなる鋼材を用いて得られた軸受構成部材は、内部の残留オーステナイト量が多くなっているので、残留オーステナイトが経時的にマルテンサイトに変化して、体積が膨脹することに伴い、寸法変化が生じやすくなっており、経時的な寸法安定性が低いという欠点がある。   However, the bearing component obtained by using the steel material made of SUJ2 has a large amount of retained austenite inside, so that the retained austenite changes to martensite with time and the volume expands. , Dimensional changes are likely to occur, and there is a drawback that dimensional stability over time is low.

また、前記特許文献1に記載の軸受構成部材は、表層部における残留オーステナイト量が多くなっているので、転がり軸受の長寿命化を図ることができるが、その分、当該軸受構成部材中におけるマルテンサイト量が少なくなるため、降伏応力が低く、十分な静的負荷容量を確保することができないという欠点がある。
そのため、前記特許文献1に記載の軸受構成部材を備えた転がり軸受は、寿命は長くなっているが、使用時に過大な静的荷重を受けた場合や、極低回転数での回転時に大きな衝撃荷重を受けた場合、内外輪の各軌道面と転動体との接触部分に永久変形が生じ、前記静的荷重または衝撃荷重が限界荷重を超えると、円滑な回転が妨げられることになる。
Further, since the bearing component described in Patent Document 1 has a large amount of retained austenite in the surface layer portion, the life of the rolling bearing can be extended. Since the amount of site is reduced, the yield stress is low, and there is a drawback that a sufficient static load capacity cannot be secured.
For this reason, the rolling bearing provided with the bearing component described in Patent Document 1 has a long life. However, when the bearing receives an excessive static load during use or a large impact during rotation at an extremely low rotational speed. When a load is applied, permanent deformation occurs at the contact portion between the raceway surfaces of the inner and outer rings and the rolling elements, and smooth rotation is hindered when the static load or impact load exceeds a limit load.

これに加えて、前記特許文献1に記載の軸受構成部材は、前記SUJ2からなる鋼材を用いて得られた軸受構成部材と同様に、内部の残留オーステナイト量が多くなるため、経時的な寸法安定性が低いという欠点がある。   In addition to this, the bearing constituent member described in Patent Document 1 has a large amount of retained austenite in the same manner as the bearing constituent member obtained by using the steel material made of SUJ2. There is a disadvantage that the property is low.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、転がり軸受の長寿命化を図ることができ、かつ十分な静的負荷容量および十分な寸法安定性を確保することができる軸受構成部材およびその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、長寿命であり、かつ十分な静的負荷容量および十分な寸法安定性を示す転がり軸受を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a bearing configuration capable of extending the life of a rolling bearing and ensuring sufficient static load capacity and sufficient dimensional stability. It aims at providing a member and its manufacturing method. Another object of the present invention is to provide a rolling bearing that has a long life and exhibits sufficient static load capacity and sufficient dimensional stability.

本発明の軸受構成部材は、0.7〜0.9質量%の炭素と、3.2〜5.0質量%のクロムと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムとを含有する鋼材から得られ、研磨仕上げされている軌道部を有している軸受構成部材であって、前記軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が1.1〜1.6質量%であり、前記軌道部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが740〜900であり、前記軌道部の表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が20〜55体積%であり、前記軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素の含有量が0.1〜1.0質量%であり、前記軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層には、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子および/またはバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子を少なくとも有しており、かつ前記表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子の双方が存在している場合当該表面層におけるバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子との合計の面積率が1〜10%であり、当該表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のいずれか一方が存在している場合、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のうちの前記表面層に存在する粒子の面積率が1〜10%であり、前記軌道部以外の部分に存在する非研磨部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が0.7〜1.0質量%であり、かつ前記非研磨部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが700〜800であることを特徴としている(「軸受構成部材1」ともいう)。なお、表面から10μmまでの範囲の表面層とは表面と、表面から10μmの深さの位置までの間の範囲と規定する。 The bearing component of the present invention comprises 0.7 to 0.9 mass% carbon, 3.2 to 5.0 mass% chromium, and 0.05 mass% or more and less than 0.5 mass% vanadium. A bearing constituent member having a raceway portion obtained from a steel material and polished and having a carbon content in a surface layer in a range from the surface of the raceway portion to 10 μm is 1.1 to 1. .6 mass%, Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface of the track portion is 740 to 900, and the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface of the track portion is 20 The surface content in the surface layer in the range of ~ 55% by volume and in the range of 10 μm from the surface of the track part is 0.1 to 1.0% by mass, and the surface in the range of 10 μm from the surface of the track part The layer has a particle size of 0. The particles having a particle size 0.2~2μm consisting of particles and / or vanadium carbonitrides of ~2μm and having at least, Bonito particles having a particle size 0.2~2μm consisting vanadium nitride on the surface layer good beauty when both particle size 0.2~2μm of particles consisting of vanadium carbonitrides are present, particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting of vanadium nitride in the surface layer The total area ratio with the particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm is 1 to 10%, and the surface layer is made of vanadium nitride particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm and vanadium carbonitride. When any one of particles having a particle size of 0.2 to 2 μm is present, particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride Said surface of Ri area ratio of 1-10% der particles present in the layer, the content of carbon in the surface layer ranging from the surface of the non-abrasive portion existing in a portion other than the track portion to 10μm is 0.7 .0 is the mass%, and the Vickers hardness at the position of a depth of 50μm from the surface of the non-abrasive portion is characterized by 700 to 800 der Rukoto (also referred to as "bearing part 1"). The surface layer in the range from the surface to 10 μm is defined as the range between the surface and a position at a depth of 10 μm from the surface.

前記のように構成された軸受構成部材1によれば、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが740〜900(ロックウェルC硬さが62〜67)であり、表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が20〜55体積%であるため、前記圧痕などの表面損傷部への応力集中を緩和することができる。しかも、前記軸受構成部材1は、前記軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層には、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子および/またはバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子を少なくとも有しており、かつ前記表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子の双方が存在している場合当該表面層におけるバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子との合計の面積率が1〜10%であり、当該表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のいずれか一方が存在している場合、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のうちの前記表面層に存在する粒子の面積率が1〜10%であり、前記軌道部以外の部分に存在する非研磨部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が0.7〜1.0質量%であるため、残留オーステナイト量を減らさなくても、高い降伏応力が得られる。
したがって、本発明の軸受構成部材1によれば、前記圧痕などの表面損傷部への応力集中の緩和により、転がり軸受の長寿命を確保しつつ、高い降伏応力により、十分な静的負荷容量を確保することができる。
また、前記軌道部以外の部分に存在する非研磨部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が0.7〜1.0質量%であり、かつこの表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが700〜800であるので、非研磨部における過剰浸炭組織の発生を抑制することができる。
したがって、かかる構成を備えた軸受構成部材1は、前記軸上構成部材1の作用効果が得られるのに加えて、外部からの負荷がかかりやすい、例えば、転がり軸受の外輪として用いれば、当該転がり軸受の転がり疲れ寿命を向上させることができるとともに、この転がり軸受に対して十分な強度を与えることができる。
According to the bearing component 1 configured as described above, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 740 to 900 (Rockwell C hardness is 62 to 67), and 10 μm from the surface. Since the amount of retained austenite at the depth position is 20 to 55% by volume, stress concentration on the surface damaged portion such as the indentation can be reduced. Moreover, the bearing component 1 has a surface layer in the range from the surface of the raceway portion to 10 μm, a particle having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and / or a particle diameter made of vanadium carbonitride. the particles of 0.2~2μm and having at least, and the particle size 0.2 consisting of particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting vanadium nitride on the surface layer When both 2 μm particles are present , the total of particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride in the surface layer. The area ratio is 1 to 10%, and either one of particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride exists in the surface layer. If you are, Bana Area ratio of 1-10% der particles present in said surface layer of the particle size 0.2~2μm of particles consisting of particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting um nitride Ri, the content of carbon in the surface layer ranging from the surface of the non-abrasive portion existing in a portion other than the track portion to 10μm is 0.7 to 1.0% by mass because, not reduce the amount of retained austenite However, high yield stress can be obtained.
Therefore, according to the bearing component 1 of the present invention, sufficient static load capacity can be obtained by high yield stress while ensuring a long life of the rolling bearing by relaxing stress concentration on the surface damage portion such as the indentation. Can be secured.
Further, the carbon content in the surface layer in the range from the surface of the non-polished part existing in the part other than the track part to 10 μm is 0.7 to 1.0 mass%, and the depth is 50 μm from this surface. Since the Vickers hardness at the position is 700 to 800, it is possible to suppress the occurrence of excessive carburized structure in the non-polished part.
Therefore, the bearing component 1 having such a configuration can be easily applied to an external load in addition to obtaining the operational effect of the on-axis component 1. For example, when used as an outer ring of a rolling bearing, the rolling component 1 The rolling fatigue life of the bearing can be improved, and sufficient strength can be given to the rolling bearing.

前記鋼材は、0.7〜0.9質量%の炭素と、0.05〜0.70質量%のケイ素と、0.05〜0.7質量%のマンガンと、3.2〜5.0質量%のクロムと、0.1〜1.0質量%のモリブデンと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムとを含有し、かつ残部が鉄および不可避不純物である鋼材であることが好ましい。
この場合、軸受構成部材における製鋼時に析出する粗大な共晶炭化物の量が少なくなり、軸受での疲労破壊が抑制されるとともに、焼入れ後や、浸炭窒化および焼もどし後において、十分な硬さが確保される。
The steel material comprises 0.7 to 0.9 mass% carbon, 0.05 to 0.70 mass% silicon, 0.05 to 0.7 mass% manganese, and 3.2 to 5.0. It is a steel material containing 0.1% by mass of chromium, 0.1% to 1.0% by mass of molybdenum, and 0.05% by mass or more and less than 0.5% by mass of vanadium, with the balance being iron and inevitable impurities. It is preferable.
In this case, the amount of coarse eutectic carbide that precipitates during steelmaking in the bearing component member is reduced, fatigue failure in the bearing is suppressed, and sufficient hardness after quenching and after carbonitriding and tempering. Secured.

本発明の軸受構成部材の製造方法は、1つの側面では、3.2〜5.0質量%のクロムと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムとを含有する鋼材を、所定の形状に加工して、素形材を得る加工工程、
前記素形材に対して、カーボンポテンシャル0.9〜1.3で、アンモニアガス濃度が2〜5体積%の浸炭窒化雰囲気において、当該素形材を850〜900℃で加熱し、急冷する浸炭窒化処理を施し、中間素材を得る浸炭窒化処理工程、
前記浸炭窒化処理後の中間素材に対して、当該中間素材を160℃以上で加熱する焼もどし処理を施す焼もどし処理工程、および
前記焼もどし処理後の中間素材に、仕上げ加工を施すことにより、表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が1.1〜1.6質量%であり、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが740〜900(ロックウェルC硬さが62〜67)であり、表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が20〜55体積%であり、表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素の含有量が0.1〜1.0質量%であり、表面から10μmまでの範囲の表面層には、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子および/またはバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子を有しており、かつ前記表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子の双方が存在している場合当該表面層におけるバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子との合計の面積率が1〜10%であり、当該表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のいずれか一方が存在している場合、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のうちの前記表面層に存在する粒子の面積率が1〜10%である軸受構成部材を得る仕上げ加工工程
を含むことを特徴としている(「製造方法1」ともいう)。
Method of manufacturing a bearing part of the present invention, in one aspect, 3. A processing step of processing a steel material containing 2 to 5.0% by mass of chromium and 0.05% by mass or more and less than 0.5% by mass of vanadium into a predetermined shape to obtain a shaped material,
Carburizing by heating the base material at 850 to 900 ° C. in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 0.9 to 1.3 and an ammonia gas concentration of 2 to 5% by volume with respect to the base material. Carburizing and nitriding process to obtain nitriding and intermediate material,
The intermediate material after the carbonitriding treatment is subjected to a tempering treatment process in which the intermediate material is tempered by heating at 160 ° C. or higher, and the intermediate material after the tempering treatment is subjected to a finishing process. The content of carbon in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 1.1 to 1.6% by mass, and the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 740 to 900 (Rockwell C hardness) 62 to 67), the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface is 20 to 55% by volume, and the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.1 to 1 The surface layer in the range of 0.0 mass% and from the surface to 10 μm has a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and / or a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride. Of have particles, and both of the surface layer grain size particles of 0.2~2μm consisting vanadium nitride and vanadium carbonitride of nitride particle size 0.2~2μm particles When present , the total area ratio of particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride in the surface layer is 1 to 10 %, And any one of particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride is present in the surface layer, vanadium A bearing having an area ratio of 1 to 10% of particles existing in the surface layer among particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of nitride and particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride Includes finishing process to obtain components It is characterized by a door (also referred to as a "manufacturing method 1").

かかる構成が採用された製造方法1では、3.2〜5.0質量%のクロムと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムを含有する鋼材から得られた素形材に対して、カーボンポテンシャル0.9〜1.3で、アンモニアガス濃度が2〜5体積%の浸炭窒化雰囲気において、当該素形材を850〜900℃で加熱して、急冷する浸炭窒化処理を施し、かつ浸炭窒化処理後の中間素材に対して、当該中間素材を160℃以上に加熱する焼もどし処理を施すので、得られる軸受構成部材の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量を1.1〜1.6質量%、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが740〜900(ロックウェルC硬さが62〜67)、表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量を20〜55体積%、表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素の含有量を0.1〜1.0質量%、表面から10μmまでの範囲の表面層に、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子および/またはバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子を存在させ、かつ前記表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子の双方が存在している場合当該表面層におけるバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子との合計の面積率を1〜10%、当該表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のいずれか一方が存在している場合、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のうちの前記表面層に存在する粒子の面積率を1〜10%とすることができる。したがって、製造方法1によれば、前述の優れた作用効果を奏する軸受構成部材1を得ることができる。 In the production method 1 in which such a configuration is adopted, a shaped material obtained from a steel material containing 3.2 to 5.0 mass% chromium and 0.05 mass% or more and less than 0.5 mass% vanadium. On the other hand, in a carbonitriding atmosphere with a carbon potential of 0.9 to 1.3 and an ammonia gas concentration of 2 to 5% by volume, the carbon steel is heated at 850 to 900 ° C. and quenched and subjected to a carbonitriding process. And since the tempering process which heats the said intermediate raw material to 160 degreeC or more is performed with respect to the intermediate raw material after a carbonitriding process, content of carbon in the surface layer of the range from the surface of the obtained bearing structural member to 10 micrometers 1.1 to 1.6% by mass, Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 740 to 900 (Rockwell C hardness is 62 to 67), and at a depth of 10 μm from the surface Retained austenite 20 to 55% by volume, the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.1 to 1.0% by mass, and the particle size made of vanadium nitride in the surface layer in the range from the surface to 10 μm the presence of particles and / or particle size 0.2 to 2 .mu.m particles consisting of vanadium carbonitrides of 0.2 to 2 .mu.m, and your particles having a particle size 0.2 to 2 .mu.m consisting vanadium nitride on the surface layer good beauty when both particle size 0.2~2μm of particles consisting of vanadium carbonitrides are present, particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting of vanadium nitride in the surface layer 1 to 10% of the total area ratio with particles having a particle size of 0.2 to 2 μm, and particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and vanadium carbonitride on the surface layer Of 0.2-2 μm particles When any one of them is present, particles present in the surface layer among particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride the area ratio of the can 1-10% and to Rukoto. Therefore, according to the manufacturing method 1, the bearing structural member 1 which has the above-mentioned outstanding effect can be obtained.

また、本発明の軸受構成部材の製造方法は、他の側面では、前記軸受構成部材の製造方法であって、0.7〜0.9質量%の炭素と、3.2〜5.0質量%のクロムと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムとを含有する鋼材を、所定の形状に加工して、少なくとも軌道面を形成する部分に研磨取代を有する軌道部材の素形材を得る加工工程、
前記素形材に対して、カーボンポテンシャル0.9〜1.3で、アンモニアガス濃度が2〜5体積%の浸炭窒化雰囲気において、当該素形材を850〜900℃で4時間以上加熱する浸炭窒化処理を施し、中間素材を得る浸炭窒化処理工程、
前記浸炭窒化処理後の中間素材に対して、当該中間素材を160℃以上で加熱する焼もどし処理を施す焼もどし処理工程、および
前記焼もどし処理後の中間素材の前記軌道面を形成する部分に、研磨仕上げ加工を施すことにより、前記軌道部を形成し、前記軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が1.1質量%以上1.6質量%未満であり、この表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが740〜900であり、前記表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が20〜55体積%であり、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素の含有量が0.1〜1.0質量%であり、表面から10μmまでの範囲の表面層には、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子および/またはバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子を有しており、かつ前記表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子の双方が存在している場合当該表面層におけるバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子との合計の面積率が1〜10%であり、当該表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のいずれか一方が存在している場合、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のうちの前記表面層に存在する粒子の面積率が1〜10%であり、前記軌道部以外の部分に存在する非研磨部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が0.7〜1.0質量%であり、かつこの表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが700〜800である軌道部材を得る仕上げ加工工程
を含むことを特徴としている(「製造方法2」ともいう)
Moreover, the manufacturing method of the bearing structural member of this invention is a manufacturing method of the said bearing structural member 1 on the other side, Comprising: 0.7-0.9 mass% carbon, 3.2-5.0 A raceway member having a grinding allowance at least at a portion where a raceway surface is formed by processing a steel material containing chromium of 0.05% by mass and vanadium of 0.05% by mass or more and less than 0.5% by mass into a predetermined shape. Processing steps to obtain a shaped material,
Carburizing by heating the raw material at 850 to 900 ° C. for 4 hours or more in a carbonitriding atmosphere with a carbon potential of 0.9 to 1.3 and an ammonia gas concentration of 2 to 5% by volume. Carburizing and nitriding process to obtain nitriding and intermediate material,
A tempering process for subjecting the intermediate material after the carbonitriding treatment to a tempering process in which the intermediate material is heated at 160 ° C. or higher ; and
The portion of the intermediate material that forms the raceway surface after the tempering treatment is subjected to polishing finishing to form the raceway portion, and the carbon content in the surface layer in the range from the surface of the raceway portion to 10 μm The amount is 1.1 mass% or more and less than 1.6 mass%, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from this surface is 740 to 900, and the residual at a depth of 10 μm from the surface The amount of austenite is 20 to 55% by volume, the content of nitrogen in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.1 to 1.0% by mass, and the surface layer in the range from the surface to 10 μm has a particle diameter 0.2~2μm consisting of particles and / or vanadium carbonitrides particle size 0.2~2μm consisting of vanadium nitrides, and consists of vanadium nitride on the surface layer grain If both particles having a particle size 0.2~2μm consisting of particles and vanadium carbonitride of 0.2~2μm is present, particle size 0.2 consisting of vanadium nitride in the surface layer The total area ratio of the 2 μm particles and the vanadium carbonitride particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm is 1 to 10%, and the surface layer has a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride. When either one of particles and particles of vanadium carbonitride having a particle size of 0.2 to 2 μm is present, particles of vanadium nitride having a particle size of 0.2 to 2 μm and particles of vanadium carbonitride Surface area in the range from 1 to 10% of particles present in the surface layer among particles having a diameter of 0.2 to 2 [mu] m to a surface of 10 [mu] m from the surface of the non-polishing part existing in the part other than the track part The carbon content in the layer is 0.7 It is characterized by including a finishing step of obtaining a raceway member having a Vickers hardness of 700 to 800 at a position of 50 μm deep from this surface and having a Vickers hardness of 700 to 800 (“Manufacturing method 2”) Also called) .

かかる構成を採用した製造方法2によれば、前記鋼材を所定の形状に加工して得られた素形材を、カーボンポテンシャル0.9〜1.3で、アンモニアガス濃度が2〜5体積%の浸炭窒化雰囲気で850〜900℃で4時間以上加熱することにより、前記素形材に浸炭窒化処理を施すため、前述の優れた作用効果を奏する軸受構成部材2としての軌道部材を得ることができる。   According to the production method 2 that employs such a configuration, the shaped material obtained by processing the steel material into a predetermined shape has a carbon potential of 0.9 to 1.3 and an ammonia gas concentration of 2 to 5% by volume. By heating at 850 to 900 ° C. for 4 hours or more in a carbonitriding atmosphere of the above, the carbonitriding treatment is performed on the raw material, so that the race member as the bearing component 2 that exhibits the above-described excellent effects can be obtained. it can.

本発明の転がり軸受は、外周面に軌道部を有する内輪と、内周面に軌道部を有する外輪と、前記内外輪の両軌道部の間に配置された複数個の転動体とを有する転がり軸受であって、前記内輪、外輪および転動体の少なくとも1つが、前述の軸受構成部材からなることを特徴としている。   A rolling bearing according to the present invention is a rolling bearing having an inner ring having a raceway portion on an outer peripheral surface, an outer ring having a raceway portion on an inner peripheral surface, and a plurality of rolling elements disposed between both raceway portions of the inner and outer rings. A bearing is characterized in that at least one of the inner ring, the outer ring and the rolling element is made of the above-described bearing component.

本発明の転がり軸受は、前記内輪、外輪および転動体の少なくとも1つが、前述の軸受構成部材からなるため、長寿命であり、かつ十分な静的負荷容量および十分な寸法安定性を示す。   In the rolling bearing of the present invention, at least one of the inner ring, the outer ring and the rolling element is composed of the above-described bearing constituent member, so that it has a long life and exhibits a sufficient static load capacity and a sufficient dimensional stability.

本発明の軸受構成部材およびその製造方法によれば、転がり軸受の長寿命化を図ることができ、かつ十分な静的負荷容量および十分な寸法安定性を確保することができるという優れた効果が奏される。また、本発明の転がり軸受によれば、長寿命であり、かつ十分な静的負荷容量および十分な寸法安定性を示すという優れた効果を奏する。   According to the bearing component and the manufacturing method thereof of the present invention, it is possible to extend the life of the rolling bearing and to obtain an excellent effect that a sufficient static load capacity and a sufficient dimensional stability can be ensured. Played. Moreover, according to the rolling bearing of this invention, there exists an outstanding effect that it is long life, and shows sufficient static load capacity and sufficient dimensional stability.

本発明の一実施形態に係る軸受構成部材の一例である内輪、外輪および玉を有する転がり軸受としての玉軸受を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the ball bearing as a rolling bearing which has an inner ring | wheel, an outer ring | wheel, and a ball which is an example of the bearing structural member which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る軸受構成部材の一例である内外輪の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the inner / outer ring which is an example of the bearing structural member which concerns on one Embodiment of this invention. 実施例1の内外輪の製造時における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions at the time of manufacture of the inner / outer ring of Example 1. 実施例2および実施例4の内外輪の製造時における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions at the time of manufacture of the inner / outer ring of Example 2 and Example 4. 実施例3の内外輪の製造時における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions at the time of manufacture of the inner / outer ring of Example 3. 比較例1および比較例9の内外輪の製造時およびこの内外輪を用いた玉軸受の転動体の製造時における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions at the time of manufacture of the inner and outer rings of Comparative Example 1 and Comparative Example 9 and at the time of manufacturing rolling elements of ball bearings using the inner and outer rings. 比較例2の内外輪の製造時における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions at the time of manufacture of the inner / outer ring of the comparative example 2. 比較例3の内外輪の製造時ならびに実施例1〜3および比較例2〜7の内外輪を用いた玉軸受の転動体の製造時における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions at the time of manufacture of the rolling element of the ball bearing using the inner and outer rings of Examples 1-3 and Comparative Examples 2-7 at the time of manufacture of the inner and outer rings of Comparative Example 3. 比較例4の内外輪の製造時における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions at the time of manufacture of the inner and outer ring | wheel of the comparative example 4. 比較例5の内外輪の製造時における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions at the time of manufacture of the inner / outer ring of the comparative example 5. 比較例6の内外輪の製造時における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions at the time of manufacture of the inner / outer ring of the comparative example 6. 比較例7の内外輪の製造時における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions at the time of manufacture of the inner and outer ring | wheel of the comparative example 7. (A)は、実施例1の内輪の表面における炭素のマッピングを示す図面代用写真、(B)は、実施例1の内輪の表面における窒素のマッピングを示す図面代用写真、および(C)は、実施例1の内輪の表面におけるバナジウムのマッピングを示す図面代用写真である。(A) is a drawing substitute photograph showing carbon mapping on the surface of the inner ring of Example 1, (B) is a drawing substitute photograph showing mapping of nitrogen on the surface of the inner ring of Example 1, and (C) is 3 is a drawing-substituting photograph showing mapping of vanadium on the inner ring surface of Example 1. FIG. 試験例1における軌道輪圧痕深さの測定手段を概略的に示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing a measuring means for a raceway indentation depth in Test Example 1. 試験例2において、試験時間と累積破損確率との関係を示すグラフである。In Test Example 2, it is a graph which shows the relationship between test time and a cumulative failure probability. 試験例3において、時効時間と寸法変化率との関係を示すグラフである。In Test Example 3, it is a graph showing the relationship between aging time and dimensional change rate. 実施例5における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions in Example 5. FIG. 実施例6における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions in Example 6. FIG. 実施例7における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions in Example 7. FIG. 比較例8における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions in the comparative example 8. 比較例10における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions in the comparative example 10. 比較例11における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions in the comparative example 11. 比較例12における熱処理条件を示す線図である。It is a diagram which shows the heat processing conditions in the comparative example 12. 実施例4の軌道部材の軌道部の表面(研磨部)を電子顕微鏡により観察した結果を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the result of having observed the surface (polishing part) of the track part of the track member of Example 4 with the electron microscope. 実施例4の軌道部材の軌道部の表面〔研磨部(図中、A)〕および非研磨部(図中、B)の表面を電子顕微鏡により観察した結果を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the result of having observed the surface of the track part of the track member of Example 4 [polishing part (in the figure, A)] and the surface of the non-polishing part (in the figure, B) with an electron microscope. 比較例12の軌道部材の軌道部の表面〔研磨部(図中、C)〕および非研磨部(図中、D)の表面を電子顕微鏡により観察した結果を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the result of having observed the surface of the track part of the track member of the comparative example 12 [the grinding | polishing part (C in the figure)] and the surface of a non-polishing part (D in the figure) with the electron microscope.

〔軸受構成部材および転がり軸受〕
以下、添付の図面により本発明の一実施形態に係る軸受構成部材を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る軸受構成部材の一例である内輪、外輪および玉を有する転がり軸受としての玉軸受を示す概略説明図である。
[Bearing components and rolling bearings]
Hereinafter, a bearing constituent member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a ball bearing as a rolling bearing having an inner ring, an outer ring and balls, which is an example of a bearing constituent member according to an embodiment of the present invention.

玉軸受10は、外周面に軌道部1aを有する内輪1と、内周面に軌道部2aを有する外輪2と、内外輪1,2の両軌道部1a,2a間に配置された複数個の転動体としての玉3と、複数個の玉3を周方向に所定間隔毎に保持する保持器4とを備えている。   The ball bearing 10 includes an inner ring 1 having a raceway portion 1a on an outer peripheral surface, an outer ring 2 having a raceway portion 2a on an inner peripheral surface, and a plurality of raceways disposed between both raceway portions 1a and 2a of the inner and outer rings 1 and 2. A ball 3 as a rolling element and a cage 4 that holds a plurality of balls 3 at predetermined intervals in the circumferential direction are provided.

内輪1の軌道部1a、端面1b、肩面1c、および内周面1dの表面は、研磨仕上げがされた研磨部とされている。一方、内輪1の端面1bと内周面1dとにつながる断面R形状の内輪1の内周側の面取り1eと、端面1bと肩面1cとにつながる断面直線形状の内輪1の外周側の面取り1fとは、研磨仕上げがされていない非研磨部として構成される。
外輪2の軌道部2a、端面2b、肩面2c、および外周面2dの表面は、研磨仕上げがされた研磨部とされている。一方、外輪2の端面2bと外周面2dとにつながる断面R形状の外輪2の外周側の面取り2eと、端面2bと肩面2cとにつながる断面直線形状の外輪2の内周側の面取り2fとは、研磨仕上げがされていない非研磨部として構成されている。
The surfaces of the raceway portion 1a, the end surface 1b, the shoulder surface 1c, and the inner peripheral surface 1d of the inner ring 1 are polished portions that are polished. On the other hand, the chamfer 1e on the inner peripheral side of the inner ring 1 having an R-shaped cross section connected to the end surface 1b and the inner peripheral surface 1d of the inner ring 1, and the chamfer on the outer peripheral side of the inner ring 1 having a linear cross section connected to the end surface 1b and the shoulder surface 1c. 1f is configured as a non-polishing portion that has not been polished.
The surfaces of the raceway portion 2a, the end surface 2b, the shoulder surface 2c, and the outer peripheral surface 2d of the outer ring 2 are polished portions that are polished. On the other hand, a chamfer 2e on the outer peripheral side of the outer ring 2 having a R-shaped cross section connected to the end surface 2b and the outer peripheral surface 2d of the outer ring 2, and a chamfer 2f on the inner peripheral side of the outer ring 2 having a linear cross section connected to the end surface 2b and the shoulder surface 2c. Is configured as a non-polishing part that has not been polished.

内外輪1,2の軌道部1a,2aを含む研磨部および玉3それぞれの表面から50μmの深さの位置での硬さは、異物が混入した潤滑油中で玉軸受10を使用した際に前記異物を噛みこんだときに生成される圧痕の寸法を小さくする観点から、ビッカース硬さ740(ロックウェルC硬さ62)以上であり、脆化を防止する観点から、ビッカース硬さ900(ロックウェルC硬さ67)以下である。
また、本明細書において、ビッカース硬さは、前記内輪を表面から深さ方向に切断した後、前記表面から50μmの深さの位置にビッカース圧子をあてて測定した値をいう。さらに、本明細書において、ロックウェルC硬さは、測定されたビッカース硬さを変換することにより求めた値をいう。
The hardness at a depth of 50 μm from the surface of each of the polishing part and the ball 3 including the raceway parts 1a and 2a of the inner and outer rings 1 and 2 is determined when the ball bearing 10 is used in the lubricating oil mixed with foreign matter. From the viewpoint of reducing the size of the indentation generated when the foreign matter is bitten, the Vickers hardness is 740 (Rockwell C hardness 62) or more, and from the viewpoint of preventing embrittlement, the Vickers hardness 900 (Lock Well C hardness 67) or less.
Further, in the present specification, the Vickers hardness means a value measured by applying a Vickers indenter to a position at a depth of 50 μm from the surface after cutting the inner ring in the depth direction from the surface. Furthermore, in this specification, Rockwell C hardness means the value calculated | required by converting the measured Vickers hardness.

内外輪1,2の軌道部1a,2aを含む研磨部および玉3それぞれの表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量(表層部残留オーステナイト量)は、圧痕などの表面損傷部周辺における応力集中を緩和する観点から、20体積%以上であり、十分な表面硬さを得る観点から、55体積%以下である。
また、内外輪1,2の軌道部1a,2aを含む研磨部および玉3それぞれの内部(表面に形成される浸炭窒化層より深い領域、一例として、型番6206の軸受の場合、表面から1.5mm以上の深さの位置)での残留オーステナイト量(内部残留オーステナイト量)は、良好な寸法安定性を得る観点から、15体積%以下である。内部残留オーステナイト量の下限は、適宜設定することができ、例えば、3体積%以上とすることができる。これにより、寸法安定性を向上させることができる。
なお、本明細書において、「寸法安定性」とは、経時的な寸法変化に対する安定性をいう。
The amount of retained austenite (surface layer retained austenite amount) at a depth of 10 μm from the surface of each of the polishing portion and the ball 3 including the raceway portions 1a and 2a of the inner and outer rings 1 and 2 is around the surface damaged portion such as indentation. From the viewpoint of relaxing the stress concentration, it is 20% by volume or more, and from the viewpoint of obtaining a sufficient surface hardness, it is 55% by volume or less.
Further, the inner part of each of the polishing parts including the raceway parts 1a and 2a of the inner and outer rings 1 and 2 and the ball 3 (a region deeper than the carbonitriding layer formed on the surface, for example, in the case of a bearing of model number 6206, The amount of retained austenite (internal retained austenite amount) at a depth of 5 mm or more is 15% by volume or less from the viewpoint of obtaining good dimensional stability. The lower limit of the amount of internal retained austenite can be set as appropriate, and can be, for example, 3% by volume or more. Thereby, dimensional stability can be improved.
In the present specification, “dimensional stability” refers to stability against dimensional change over time.

内外輪1,2の軌道部1a,2aを含む研磨部および玉3それぞれの表面から10μmまでの範囲の表面層には、バナジウム窒化物からなる粒子および/またはバナジウム炭窒化物からなる粒子が存在している。前記粒子の粒径は、オロワン機構による分散強化により降伏応力を向上させる観点から、0.2μm以上のものを含み、オストワルド成長により粒子の粗大化を誘発させる観点から、好ましくは2μm以下である。なお、研磨部の表面から10μmまでの範囲の表面層には、粒径が0.2μm未満の粒子も含んでいる。
また、内外輪1,2の軌道部1a,2aを含む研磨部および玉3それぞれの表面には、セメンタイトおよびM73型炭化物およびM236型炭化物が析出している。
There are particles made of vanadium nitride and / or particles made of vanadium carbonitride in the surface layer in the range of 10 μm from the surface of each of the polishing portion and the ball 3 including the raceway portions 1a and 2a of the inner and outer rings 1 and 2a. doing. The particle size of the particles is preferably 0.2 μm or more from the viewpoint of improving yield stress by dispersion strengthening by the Orowan mechanism, and preferably 2 μm or less from the viewpoint of inducing coarsening of the particles by Ostwald growth. Note that the surface layer in the range from the surface of the polishing portion to 10 μm also includes particles having a particle size of less than 0.2 μm.
Further, cementite, M 7 C 3 type carbide, and M 23 C 6 type carbide are deposited on the surfaces of the polishing portion including the raceway portions 1a and 2a of the inner and outer rings 1 and 2 and the balls 3 respectively.

内外輪1,2の軌道部1a,2aを含む研磨部および玉3それぞれの表面から10μmまでの範囲の表面層における前記バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子および/またはバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子の面積率は、オロワン機構による分散強化により降伏応力を向上させて、十分な静的負荷容量を確保する観点から、1%以上であり、鋼材中への過剰な窒素の浸入を抑制し、所要の炭素量を確保することで軸受構成部材としてのビッカース硬さ(表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さ)740〜900(ロックウェルC硬さ62〜67)を得、長寿命化を図るとともに、十分な静的負荷容量を確保する観点から、10%以下である。なお、本明細書において、前記粒子の面積率とは、表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とを併せたものの面積率をいう。   Particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm and / or vanadium charcoal made of the vanadium nitride in the surface layer in a range of 10 μm from the surface of each of the polishing part and the ball 3 including the raceway parts 1a and 2a of the inner and outer rings 1 and 2 The area ratio of particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of nitride is 1% or more from the viewpoint of improving yield stress by dispersion strengthening by the Orowan mechanism and ensuring sufficient static load capacity. Vickers hardness as a bearing component (Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface) 740 to 900 (Rockwell) by suppressing excessive nitrogen intrusion and ensuring the required amount of carbon C hardness of 62 to 67) is obtained, and from the viewpoint of extending the life and securing a sufficient static load capacity, it is 10% or less. In the present specification, the area ratio of the particles means the particle size of 0.2 to 2 μm composed of vanadium nitride and vanadium carbonitride in the surface layer in the range from the surface to 10 μm. The area ratio of the particles combined with 2 to 2 μm particles.

内外輪1,2の軌道部1a,2aを含む研磨部および玉3それぞれの表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量は、前記圧痕などの表面損傷部への応力集中の緩和効果のある残留オーステナイト量を確保し、かつ高い表面硬さにする観点から、1.1質量%以上であり、前記表面層における炭化物の粗大析出物(例えば、粒径が10μmを超える析出物)の存在量を少なくすることにより、寿命を一層向上させる観点から、1.6質量%以下である。   The carbon content in the polishing layer including the raceway portions 1a and 2a of the inner and outer rings 1 and 2 and the surface layer in the range of 10 μm from the surface of each ball 3 is the effect of mitigating stress concentration on the surface damaged portion such as the indentation. From the viewpoint of securing a certain amount of retained austenite and high surface hardness, it is 1.1% by mass or more, and is a coarse precipitate of carbide in the surface layer (for example, a precipitate having a particle size exceeding 10 μm). From the viewpoint of further improving the life by reducing the abundance, it is 1.6% by mass or less.

内外輪1,2の軌道部1a,2aを含む研磨部および玉3それぞれの表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素の含有量は、オロワン機構による分散強化により降伏応力を向上させて、十分な静的負荷容量を確保するとともに、十分な圧壊強度を得る観点から、0.1質量%以上であり、鋼材中への過剰な窒素の浸入を抑制し、所要の炭素量を確保することで軸受構成部材としてのビッカース硬さ(表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さ)740〜900(ロックウェルC硬さ62〜67)を得、長寿命化を図るとともに、十分な静的負荷容量を確保するとともに、過剰窒化による脆化を防止する観点から、1.0質量%以下である。   The nitrogen content in the polishing layer including the raceway portions 1a and 2a of the inner and outer rings 1 and 2 and the surface layer in the range from the surface of each ball 3 to 10 μm is sufficient to improve the yield stress by dispersion strengthening by the Orowan mechanism. From the viewpoint of securing a sufficient static load capacity and obtaining sufficient crushing strength, it is 0.1% by mass or more, and by suppressing the ingress of excessive nitrogen into the steel material, the required amount of carbon is secured. Vickers hardness (Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface) 740 to 900 (Rockwell C hardness 62 to 67) is obtained as a bearing component member, and the service life is extended and sufficient static From the viewpoint of securing load capacity and preventing embrittlement due to excessive nitriding, the content is 1.0% by mass or less.

また、一実施形態において、軌道部1a,2aを含む研磨部の表面から10μmまでの範囲の表面層には、粒径500nm以下の窒化物からなる粒子(窒化物粒子)を有していてもよく、この表面層における窒化物を含む析出物の面積率が5〜20%であってもよい。この場合、過剰浸炭組織の発生が抑制されており、十分な圧壊強度が得られる。   In one embodiment, the surface layer in the range from the surface of the polishing portion including the raceways 1a and 2a to 10 μm may have particles (nitride particles) made of nitride having a particle size of 500 nm or less. The area ratio of the precipitate containing nitride in the surface layer may be 5 to 20%. In this case, generation of excess carburized structure is suppressed, and sufficient crushing strength can be obtained.

また、一実施形態において、軌道部1a,2aを含む研磨部の表面から10μmまでの範囲の表面層における窒化物を含む析出物の面積率は、非研磨部における過剰浸炭組織の発生を抑制して、十分な圧壊強度を得る観点から、5%以上が好ましく、過剰窒化による脆化を防止する観点から、20%以下が好ましい。   In one embodiment, the area ratio of precipitates including nitride in the surface layer in the range from the surface of the polishing portion including the track portions 1a and 2a to 10 μm suppresses the occurrence of excessive carburized structure in the non-polishing portion. From the viewpoint of obtaining sufficient crushing strength, 5% or more is preferable, and from the viewpoint of preventing embrittlement due to excessive nitriding, 20% or less is preferable.

また、一実施形態においては、内輪の内周側の面取り1e、内輪の外周側の面取り1f、外輪の外周側の面取り2e、および外輪の内周側の面取り2fを含む非研磨部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量は、軸受としての静的強度を確保するための硬さを得る観点から、0.7質量%以上であり、非研磨部における過剰浸炭組織の発生を抑制して、十分な圧壊強度を得る観点から、1.0質量%以下である。   Further, in one embodiment, from the surface of the non-polished portion including the chamfer 1e on the inner circumference side of the inner ring, the chamfer 1f on the outer circumference side of the inner ring, the chamfer 2e on the outer circumference side of the outer ring, and the chamfer 2f on the inner circumference side of the outer ring. The content of carbon in the surface layer in the range of up to 10 μm is 0.7% by mass or more from the viewpoint of obtaining hardness for securing static strength as a bearing, and generation of an excessive carburized structure in the non-polished part. Is 1.0% by mass or less from the viewpoint of obtaining sufficient crushing strength.

また、一実施形態においては、内輪の内周側の面取り1e、内輪の外周側の面取り1f、外輪の外周側の面取り2e、および外輪の内周側の面取り2fを含む非研磨部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さは、玉軸受として十分な強度を得る観点から、700以上であり、十分な靭性を確保する観点から、800以下である。   Further, in one embodiment, from the surface of the non-polished portion including the chamfer 1e on the inner circumference side of the inner ring, the chamfer 1f on the outer circumference side of the inner ring, the chamfer 2e on the outer circumference side of the outer ring, and the chamfer 2f on the inner circumference side of the outer ring. The Vickers hardness at a position having a depth of 50 μm is 700 or more from the viewpoint of obtaining sufficient strength as a ball bearing, and is 800 or less from the viewpoint of ensuring sufficient toughness.

〔軸受構成部材の製造方法〕
つぎに、本発明の一実施形態に係る軸受構成部材の製造方法を説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る軸受構成部材の一例である内外輪の製造方法の工程図である。
[Production method of bearing components]
Below, the manufacturing method of the bearing structural member which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 2 is a process diagram of a method for manufacturing an inner and outer ring that is an example of a bearing component according to an embodiment of the present invention.

まず、0.7〜0.9質量%の炭素と、3.2〜5.0質量%のクロムと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムとを含有する鋼材からなる外輪の環状素材23〔図2(a)参照〕に切削加工などを施して所定形状に加工して、軌道面21a、端面21b、肩面21cおよび外周面21dそれぞれを形成する部分に研磨取代を有するとともに、端面21bと外周面21dとにつながる研磨されない断面R形状の外輪の外周側の面取り21eと、端面21bと肩面21cとにつながる研磨されない断面直線形状の外輪の内周側の面取り21fとを有する外輪の素形材24を得る(前加工工程)〔図2(b)参照〕。また、外輪の環状素材23と同じ鋼材からなる内輪の環状素材13〔図2(f)参照〕に切削加工などを施して所定形状に加工して、軌道面11a、端面11b、肩面11cおよび内周面11dそれぞれを形成する部分に研磨取代を有するとともに、端面11bと内周面11dとにつながる研磨されない断面R形状の内輪の内周側の面取り11eと、端面11bと肩面11cとにつながる研磨されない断面直線形状の内輪の外周側の面取り11fとを有する内輪の素形材14を得る(前加工工程)〔図2(g)参照〕。   First, an outer ring made of a steel material containing 0.7 to 0.9% by mass of carbon, 3.2 to 5.0% by mass of chromium, and 0.05% by mass or more and less than 0.5% by mass of vanadium. The annular material 23 [see FIG. 2 (a)] is processed into a predetermined shape by cutting or the like, and a portion having a raceway surface 21a, an end surface 21b, a shoulder surface 21c, and an outer peripheral surface 21d has a polishing allowance. In addition, a chamfer 21e on the outer peripheral side of the outer ring having an R shape that is not polished and connected to the end surface 21b and the outer peripheral surface 21d, and a chamfer 21f on the inner peripheral side of the outer ring having a linear shape that is not polished and connected to the end surface 21b and the shoulder surface 21c. The outer ring shaped member 24 having the following is obtained (pre-processing step) [see FIG. 2 (b)]. Further, the inner ring annular material 13 made of the same steel material as the outer ring annular material 23 (see FIG. 2 (f)) is processed into a predetermined shape by cutting or the like, and the raceway surface 11a, the end surface 11b, the shoulder surface 11c, and Each of the portions forming the inner peripheral surface 11d has a grinding allowance, and is provided with a chamfer 11e on the inner peripheral side of the inner ring having an R shape that is not polished and connected to the end surface 11b and the inner peripheral surface 11d, and an end surface 11b and a shoulder surface 11c. An inner ring shaped member 14 having a chamfer 11f on the outer peripheral side of the inner ring that is connected and not polished is obtained (pre-processing step) [see FIG. 2 (g)].

前記鋼材としては、0.7〜0.9質量%の炭素と、0.05〜0.70質量%のケイ素と、0.05〜0.7質量%のマンガンと、3.2〜5.0質量%のクロムと、0.1〜1.0質量%のモリブデンと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムとを含有し、残部が鉄および不可避不純物である鋼材を用いることができる。   As said steel materials, 0.7-0.9 mass% carbon, 0.05-0.70 mass% silicon, 0.05-0.7 mass% manganese, 3.2-5. A steel material containing 0% by mass of chromium, 0.1-1.0% by mass of molybdenum, 0.05% by mass or more and less than 0.5% by mass of vanadium, with the balance being iron and inevitable impurities is used. be able to.

かかる鋼材によれば、内外輪それぞれの表面における製鋼時に析出する粗大な共晶炭化物の量が少なくなり、軸受での疲労破壊を抑制することができるとともに、焼入れ後や、浸炭窒化および焼もどし後において、十分な硬さを確保することができる。
加えて、前記鋼材によれば、転がり軸受の寿命を向上させるべく、内外輪それぞれの研磨された後の表面から10μmの深さの位置における残留オーステナイト量を55体積%となるようにした場合であっても、十分な硬さを確保するとともに、寸法安定性を向上させることができる。
なお、一般的に、鋼材として、軸受鋼であるSUJ2からなる鋼材を用いた場合には、内部残留オーステナイト量が5体積%を超えると寸法安定性が悪くなる傾向がある。しかしながら、前記3.2〜5.0質量%のクロムと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムとを含有する鋼材を用いた場合、内外輪の軌道部の内部(表面に形成される浸炭硬化層より深い領域、一例として、型番6206の軸受の場合、表面から1.5mm以上の深さの位置)での残留オーステナイト量(内部残留オーステナイト量)を、15体積%以下とすることにより、良好な寸法安定性を得ることができる。
According to such a steel material, the amount of coarse eutectic carbides precipitated during steel making on the surfaces of the inner and outer rings can be reduced, and fatigue fracture at the bearing can be suppressed, and after quenching and after carbonitriding and tempering. In this case, sufficient hardness can be ensured.
In addition, according to the steel material, in order to improve the life of the rolling bearing, the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the polished surface of each of the inner and outer rings is 55% by volume. Even if it exists, while ensuring sufficient hardness, dimensional stability can be improved.
In general, when a steel material made of SUJ2 which is a bearing steel is used as the steel material, the dimensional stability tends to deteriorate when the amount of internal retained austenite exceeds 5% by volume. However, when a steel material containing 3.2 to 5.0 mass% chromium and 0.05 mass% or more and less than 0.5 mass% vanadium is used, the inside (on the surface) of the inner and outer ring raceways. The amount of retained austenite (internally retained austenite amount) in a region deeper than the carburized hard layer to be formed, for example, in the case of a bearing of model number 6206, at a depth of 1.5 mm or more from the surface) is 15% by volume or less. By doing so, good dimensional stability can be obtained.

前記鋼材において、炭素は、次工程の浸炭窒化処理工程を行なう際に鋼材の硬さを上昇させ、強度確保のための内部硬さを得るための元素である。また、炭素は、後述する浸炭窒化処理前において、鋼材中に未固溶の炭化物を多量に残存させ、これを浸炭窒化処理後にも微細かつ多量に残存した状態とすることにより、転がり疲れ寿命を向上させることを可能にするための元素である。
前記鋼材中に含まれる炭素の含有量は、鋼材中に未固溶の炭化物を十分に残存させる観点から、0.7質量%以上であり、浸炭窒化処理前の加工性を十分に得るとともに、鋼材製造時に疲労破壊の起点となり易い粗大な共晶炭化物の生成を抑制する観点から、0.9質量%以下である。
In the steel material, carbon is an element for increasing the hardness of the steel material and obtaining the internal hardness for securing the strength when performing the carbonitriding process of the next step. In addition, before carbonitriding, which will be described later, carbon is left in a large amount of undissolved carbides in the steel material, and after it is carbonitrided, it remains in a fine and large amount, thereby reducing the rolling fatigue life. It is an element that makes it possible to improve.
The content of carbon contained in the steel material is 0.7% by mass or more from the viewpoint of sufficiently leaving undissolved carbides in the steel material, and sufficient workability before carbonitriding is obtained. From the viewpoint of suppressing the formation of coarse eutectic carbides that are likely to be the starting point of fatigue failure during steel production, the content is 0.9% by mass or less.

また、前記鋼材において、クロムは、浸炭窒化処理前の段階において、浸炭窒化処理時に析出核として作用する多量の未固溶の炭化物を生成させ、浸炭窒化後の表面浸炭窒化層に微細炭化物(M73型炭化物、M236型炭化物)、微細炭窒化物〔M7(C,N)3型炭窒化物、M23(C,N)6型炭窒化物〕および微細窒化物(CrN、VN)を析出させることにより、軸受構成部材の転がり疲れ寿命を向上させるための元素である。また、クロムは、鋼材中における炭窒化物および窒化物の生成促進による鋼材の最表面層における窒化反応の促進を行うとともに、浸炭反応の抑制(過剰浸炭組織の発生の抑制)を行う。
前記効果を得るために観点から、鋼材中に含まれるクロムの含有量は、3.2質量%以上であり、疲労破壊の起点となる共晶炭化物の生成の抑制を容易に行う観点およびコストを低減させる観点から、5.0質量%以下である。
Further, in the steel material, chromium generates a large amount of undissolved carbides that act as precipitation nuclei during the carbonitriding process before the carbonitriding process, and fine carbides (M 7 C 3 type carbide, M 23 C 6 type carbide), fine carbonitride [M 7 (C, N) 3 type carbonitride, M 23 (C, N) 6 type carbonitride] and fine nitride ( CrN, VN) is an element for improving the rolling fatigue life of the bearing constituent member by precipitating. Chromium promotes the nitriding reaction in the outermost surface layer of the steel material by promoting the formation of carbonitrides and nitrides in the steel material, and suppresses the carburizing reaction (suppresses the occurrence of excessive carburized structure).
From the viewpoint of obtaining the above effect, the content of chromium contained in the steel material is 3.2% by mass or more, and the viewpoint and cost of easily suppressing the formation of eutectic carbide that becomes the starting point of fatigue fracture. From a viewpoint of reducing, it is 5.0 mass% or less.

前記鋼材において、バナジウムは、炭素との親和力が非常に強い元素であり、炭化物を形成する元素である。また、炭素とバナジウムとから生成される炭化バナジウムは、炭化モリブデンに比べて、固溶温度が高いため、本発明の軸受構成部材の製造に際する浸炭窒化処理の温度範囲では、浸炭窒化処理前に存在していた炭化バナジウムの多くは、固溶せず、未固溶の炭化バナジウムとして鋼材中に存在することになる。かかる未固溶の炭化バナジウムは、浸炭窒化処理時における炭化物(VC)、炭窒化物〔V(C,N)〕および窒化物〔(Cr,V)N〕などの析出核として働くとともに、前記炭化物、炭窒化物、窒化物などの析出物の微細化に寄与し、鋼材の硬さや転がり疲れ寿命を向上させることができる。あわせて、バナジウムは、鋼材中のクロム以上に、炭窒化物および窒化物の生成促進による鋼材の最表面層における窒化反応の促進および浸炭反応の抑制(過剰浸炭組織の発生の抑制)を行うことができる。
前記効果を得るために観点から、鋼材中に含まれるバナジウムの含有量は、0.05質量%以上であり、炭化バナジウムの生成を抑制することにより、固溶炭素量を十分に確保し、残留オーステナイト量を十分に確保する観点から、0.5質量%未満である。
In the steel material, vanadium is an element that has a very strong affinity for carbon, and is an element that forms carbide. In addition, since vanadium carbide produced from carbon and vanadium has a higher solid solution temperature than molybdenum carbide, in the carbonitriding temperature range in the production of the bearing component of the present invention, Most of the vanadium carbide that was present in the steel was not dissolved, but was present in the steel as undissolved vanadium carbide. Such insoluble vanadium carbide serves as a precipitation nucleus for carbide (VC), carbonitride [V (C, N)], nitride [(Cr, V) N], etc. during carbonitriding, This contributes to the refinement of precipitates such as carbides, carbonitrides and nitrides, and can improve the hardness and rolling fatigue life of steel materials. In addition, vanadium should promote the nitriding reaction in the outermost surface layer of the steel material and promote the carburization reaction (suppression of excessive carburization structure) by promoting the formation of carbonitrides and nitrides more than chromium in the steel material. Can do.
From the viewpoint of obtaining the above effect, the content of vanadium contained in the steel material is 0.05% by mass or more, and by suppressing the production of vanadium carbide, a sufficient amount of solute carbon is secured, and the residual From the viewpoint of sufficiently securing the amount of austenite, it is less than 0.5% by mass.

前記鋼材において、ケイ素は、鋼の精錬時の脱酸のために必要な元素である。また、ケイ素は、炭化物に固溶しにくい性質を有するため、炭化物の粗大成長を抑制する効果を有する元素である。
前記効果を得る観点から、鋼材中に含まれるケイ素の含有量は、0.05質量%以上であり、浸炭窒化処理前の加工性を十分に得る観点から、0.70質量%以下である。
In the steel material, silicon is an element necessary for deoxidation during refining of steel. In addition, silicon is an element having an effect of suppressing coarse growth of carbide because it has a property of being hardly dissolved in carbide.
From the viewpoint of obtaining the above effect, the content of silicon contained in the steel material is 0.05% by mass or more, and from the viewpoint of sufficiently obtaining workability before carbonitriding, it is 0.70% by mass or less.

前記鋼材において、マンガンは、鋼材中のオーステナイトを安定化させる元素である。また、マンガンは、鋼材中に含まれる量を増やすことによって、容易に残留オーステナイト量を増加させることができる元素である。
前記効果を得る観点から、鋼材中に含まれるマンガンの含有量は、0.05質量%以上であり、鋼材中における未固溶の炭化物の量を増加させ、炭化物を析出させて、鋼材の硬さを向上させるとともに、転がり疲れ寿命を向上させる観点ならびに十分な熱間加工性および機械加工性を得る観点から、0.7質量%以下であり、好ましくは0.50質量%以下である。
In the steel material, manganese is an element that stabilizes austenite in the steel material. Manganese is an element that can easily increase the amount of retained austenite by increasing the amount contained in the steel material.
From the viewpoint of obtaining the above effects, the manganese content in the steel material is 0.05% by mass or more, increasing the amount of undissolved carbide in the steel material, precipitating the carbide, and hardening the steel material. From the viewpoints of improving the rolling fatigue life and obtaining sufficient hot workability and machinability, the content is 0.7% by mass or less, and preferably 0.50% by mass or less.

前記鋼材において、モリブデンは、クロムより炭素との親和力の強い元素であり、炭化物および炭窒化物の生成に関与する元素である。また、モリブデンは、本発明の軸受構成部材を製造する際の浸炭窒化処理の温度における炭化物および炭窒化物の固溶温度を上昇させ、未固溶の炭化物および炭窒化物を増加させる元素である。したがって、モリブデンは、浸炭窒化処理後の表面浸炭窒化層中における微細炭化物量および炭窒化物量を増加させ、鋼材の硬さを上昇させるための重要な元素である。また、モリブデンは、鋼材の焼入れ性を向上させるとともに、鋼材における残留オーステナイト量を増加させる。さらに、モリブデンは、炭化物(M236型炭化物)および炭窒化物〔M23(C、N)6型炭窒化物〕を効率よく析出させる元素である。
前記効果を得る観点から、鋼材中に含まれるモリブデンの含有量は、0.10質量%以上であり、コストを低減させる観点および疲労破壊の起点となる粗大な共晶炭化物の生成を抑制する観点から、1.0質量%以下である。
In the steel material, molybdenum is an element having a stronger affinity for carbon than chromium, and is an element involved in the formation of carbides and carbonitrides. Molybdenum is an element that increases the solid solution temperature of carbides and carbonitrides at the temperature of carbonitriding when manufacturing the bearing component of the present invention, and increases undissolved carbides and carbonitrides. . Therefore, molybdenum is an important element for increasing the amount of fine carbides and carbonitrides in the surface carbonitriding layer after carbonitriding and increasing the hardness of the steel material. Molybdenum improves the hardenability of the steel material and increases the amount of retained austenite in the steel material. Furthermore, molybdenum is an element that efficiently precipitates carbide (M 23 C 6 type carbide) and carbonitride [M 23 (C, N) 6 type carbonitride].
From the viewpoint of obtaining the above effect, the content of molybdenum contained in the steel material is 0.10% by mass or more, and the viewpoint of reducing cost and the viewpoint of suppressing the generation of coarse eutectic carbide that becomes the starting point of fatigue fracture. To 1.0% by mass or less.

つぎに、得られた外輪の素形材24および内輪の素形材14に対し、熱処理を施し、当該外輪の素形材24および内輪の素形材14それぞれの表面の硬さが、例えば、ビッカース硬さ(Hv)700以上となるように硬化させる〔図2(c)および(d)、図2(h)および(d)参照〕。
かかる熱処理工程では、まず、前記素形材を、カーボンポテンシャル0.9〜1.3で、アンモニアガス濃度が2〜5体積%の浸炭窒化雰囲気において、当該素形材を850〜900℃で加熱保持し、その後、急冷する(浸炭窒化処理工程)〔図2(c)および図2(h)参照〕。
Next, the outer ring shaped material 24 and the inner ring shaped material 14 obtained are heat treated, and the hardness of the surfaces of the outer ring shaped material 24 and the inner ring shaped material 14 is, for example, It hardens | cures so that it may become Vickers hardness (Hv) 700 or more [refer FIG.2 (c) and (d), FIG.2 (h) and (d)].
In the heat treatment step, first, the raw material is heated at 850 to 900 ° C. in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 0.9 to 1.3 and an ammonia gas concentration of 2 to 5% by volume. Hold and then quench (carbonitriding process) [see FIG. 2 (c) and FIG. 2 (h)].

浸炭窒化雰囲気におけるカーボンポテンシャルは、十分な浸炭深さの浸炭層を形成して、十分な硬化層を与える観点から、0.9以上であり、外輪2および内輪1それぞれにおける前記バナジウム窒化物またはバナジウム炭窒化物を含む析出物の面積率を前述の範囲とするとともに、過剰浸炭組織の発生を抑制する観点から、1.3以下である。   The carbon potential in the carbonitriding atmosphere is 0.9 or more from the viewpoint of forming a carburized layer having a sufficient carburized depth and providing a sufficient hardened layer, and the vanadium nitride or vanadium in the outer ring 2 and the inner ring 1 respectively. While making the area ratio of the precipitate containing carbonitride into the above-mentioned range and suppressing generation | occurrence | production of an excessive carburized structure | tissue, it is 1.3 or less.

また、浸炭窒化雰囲気におけるアンモニアガス濃度は、過剰浸炭組織の発生を抑制する観点から、2体積%以上であり、過剰窒化による脆化を防止する観点から、5体積%以下である。   The ammonia gas concentration in the carbonitriding atmosphere is 2% by volume or more from the viewpoint of suppressing the occurrence of excessive carburized structure, and 5% by volume or less from the viewpoint of preventing embrittlement due to excessive nitriding.

浸炭窒化雰囲気における加熱保持温度は、十分な硬化層を形成させる観点から、850℃以上であり、軸受構成部材中への過剰な炭素の侵入を抑制して、過剰浸炭組織の発生を抑制するとともに、粗大炭化物の析出を抑制する観点から、900℃以下である。
また、加熱保持時間は、表面層の強化に十分な浸炭深さを得る観点から、4時間以上である。
The heating and holding temperature in the carbonitriding atmosphere is 850 ° C. or higher from the viewpoint of forming a sufficient hardened layer, and suppresses the excessive carbon intrusion into the bearing constituent member and suppresses the occurrence of excessive carburized structure. From the viewpoint of suppressing the precipitation of coarse carbides, the temperature is 900 ° C. or lower.
The heating and holding time is 4 hours or more from the viewpoint of obtaining a carburized depth sufficient for strengthening the surface layer.

急冷は、冷却油の油浴中における油冷により行われる。冷却油の油浴温度は、通常、60〜180℃であればよい。   The rapid cooling is performed by oil cooling in an oil bath of cooling oil. The oil bath temperature of the cooling oil may usually be 60 to 180 ° C.

つぎに、前記浸炭窒化処理後の中間素材を160℃以上の温度で加熱保持する焼もどし処理を行う〔図2(d)および図2(i)参照〕(焼もどし処理工程)。
焼もどし処理における加熱保持温度は、焼入れ処理後、マルテンサイトの靱性を回復する観点から、160℃以上であり、残留オーステナイトの分解を抑制する観点から、250℃以下である。
Next, a tempering process is performed in which the intermediate material after the carbonitriding process is heated and held at a temperature of 160 ° C. or higher (see FIGS. 2D and 2I) (tempering process step).
The heating and holding temperature in the tempering treatment is 160 ° C. or higher from the viewpoint of recovering the toughness of martensite after the quenching treatment, and 250 ° C. or lower from the viewpoint of suppressing decomposition of the retained austenite.

その後、焼もどし処理後の外輪の素形材24(中間素材)の軌道面21a、端面21b、肩面21c、および外周面21dそれぞれを形成する部分に対して研磨加工を施すとともに、軌道面21aに対して超仕上げ加工を施して、所定精度に仕上げる〔図2(e)参照〕。
このようにして、目的の外輪21を得ることができる。ここで、軌道面21a、端面21b、肩面21c、および外周面21dは、研磨部として構成され、この外輪21のうち、外輪の外周側の面取り21eと外輪の内周側の面取り21fとは、研磨されていない非研磨部として構成される。
また、同様に、熱処理後の内輪の素形材14(中間素材)の軌道面11a、端面11b、肩面11c、および内周面11dに対して研磨加工を施すとともに、軌道面11aに対して超仕上げ加工を施して、所定精度に仕上げる〔図2(j)参照〕。
このようにして、目的の内輪11を得ることができる。かかる内輪11では、軌道面11a、端面11b、肩面11c、および内周面11dは、研磨部として構成され、この内輪11のうち、内輪の内周側の面取り11eと内輪の外周側の面取り11fとは、研磨されていない非研磨部として構成される。
After that, the outer ring shaped member 24 (intermediate material) after the tempering treatment is subjected to polishing on the portions forming the raceway surface 21a, end surface 21b, shoulder surface 21c, and outer peripheral surface 21d, and the raceway surface 21a. Is finished to a predetermined accuracy [see FIG. 2 (e)].
In this way, the desired outer ring 21 can be obtained. Here, the raceway surface 21a, the end surface 21b, the shoulder surface 21c, and the outer peripheral surface 21d are configured as a polishing portion. Among the outer ring 21, a chamfer 21e on the outer peripheral side of the outer ring and a chamfer 21f on the inner peripheral side of the outer ring are defined. It is configured as a non-polished non-polished part.
Similarly, the raceway surface 11a, the end surface 11b, the shoulder surface 11c, and the inner peripheral surface 11d of the inner ring shaped member 14 (intermediate material) after the heat treatment are polished and the raceway surface 11a is also polished. Superfinishing is performed to achieve a predetermined accuracy [see FIG. 2 (j)].
In this way, the desired inner ring 11 can be obtained. In the inner ring 11, the raceway surface 11 a, the end surface 11 b, the shoulder surface 11 c, and the inner peripheral surface 11 d are configured as a polishing portion, and among the inner ring 11, the chamfer 11 e on the inner peripheral side of the inner ring and the chamfer on the outer peripheral side of the inner ring. 11f is configured as a non-polished non-polished part.

〔変形例〕
図1に示される転がり軸受としての玉軸受10では、内輪、外輪および玉の少なくとも1つが本発明の一実施形態に係る軸受構成部材であればよい。
かかる玉軸受10は、外輪として、本発明の一実施形態に係る軸受構成部材としての外輪21(例えば、図2(e)参照)を備える一方、本発明とは異なる内輪を備えていてもよく、あるいは、内輪として、本発明の一実施形態に係る軸受構成部材としての内輪11(例えば、図2(j)参照)を備える一方、本発明とは異なる外輪を備えていてもよい。
[Modification]
In the ball bearing 10 as the rolling bearing shown in FIG. 1, at least one of the inner ring, the outer ring, and the ball may be a bearing component according to an embodiment of the present invention.
The ball bearing 10 may include an outer ring 21 (for example, see FIG. 2 (e)) as an outer ring as a bearing constituent member according to an embodiment of the present invention, and an inner ring different from the present invention. Alternatively, as an inner ring, an inner ring 11 (see, for example, FIG. 2 (j)) as a bearing component according to an embodiment of the present invention may be provided, while an outer ring different from the present invention may be provided.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not limited only to this Example.

〔実施例1〜3および比較例1〜7〕
表1に示す組成を有する2種類の鋼材AおよびBそれぞれを用いて、所定形状に加工して、軌道面を形成する部分に研磨取代を有する玉軸受(型番6206)用内外輪それぞれの素形材を製造した。表1の鋼材Bは、軸受綱であるJIS SUJ2である。なお、転動体の直径は、9.525mmとした。
[Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7]
Each of the two types of steel materials A and B having the composition shown in Table 1 is processed into a predetermined shape, and each of the inner and outer rings of a ball bearing (model No. 6206) has a grinding allowance at a portion forming the raceway surface. The material was manufactured. Steel material B of Table 1 is JIS SUJ2 which is a bearing rope. The diameter of the rolling element was 9.525 mm.

つぎに、得られた素形材に、図3〜図12に示す熱処理条件で熱処理を施し、得られた熱処理後の中間素材の前記軌道面を形成する部分に研磨加工を施して、実施例1〜3および比較例1〜7の内外輪の組み合わせを製造した。具体的には、実施例1〜3および比較例1〜7それぞれの内外輪の組み合わせにおいては、各実施例および比較例において、表3および5に示されるように、内輪と外輪とが互いに同じ鋼材に同じ熱処理条件の熱処理を施し得られた内外輪の組み合わせとなるようにした。   Next, the obtained shaped material is subjected to heat treatment under the heat treatment conditions shown in FIGS. 3 to 12, and a polishing process is performed on a portion forming the raceway surface of the obtained intermediate material after the heat treatment. 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 were combined. Specifically, in the combinations of the inner and outer rings of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7, the inner ring and the outer ring are the same as shown in Tables 3 and 5 in each Example and Comparative Example. It was made to be a combination of inner and outer rings obtained by heat-treating the steel material under the same heat treatment conditions.

図3に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.1、アンモニアガス濃度が2体積%の浸炭窒化雰囲気中において860℃で7時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図4に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.2、アンモニアガス濃度が5体積%の浸炭窒化雰囲気中において860℃で7時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図5に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.0、アンモニアガス濃度が2体積%の浸炭窒化雰囲気中において860℃で7時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図6に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが0.8の雰囲気中において830℃で0.5時間加熱して、ズブ焼入れを行った後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図7に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.2の浸炭雰囲気中において850℃で5時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、160℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図8に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.2、アンモニアガス濃度が2体積%の浸炭窒化雰囲気中において850℃で4時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、160℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図9に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが0.8の雰囲気中において900℃で0.5時間加熱して、ズブ焼入れを行った後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図10に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.2の浸炭雰囲気中において900℃で7時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、160℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図11に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.2、アンモニアガス濃度が1体積%の浸炭窒化雰囲気中において860℃で7時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図12に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.2、アンモニアガス濃度が15体積%の浸炭窒化雰囲気中において860℃で7時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
The heat treatment condition shown in FIG. 3 is that the raw material was heated at 860 ° C. for 7 hours in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.1 and an ammonia gas concentration of 2% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Then, it is heated (tempering treatment) at 180 ° C. for 2 hours.
The heat treatment condition shown in FIG. 4 is that the raw material was heated at 860 ° C. for 7 hours in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.2 and an ammonia gas concentration of 5% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Then, it is heated (tempering treatment) at 180 ° C. for 2 hours.
The heat treatment condition shown in FIG. 5 is that the raw material was heated at 860 ° C. for 7 hours in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.0 and an ammonia gas concentration of 2% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Then, it is heated (tempering treatment) at 180 ° C. for 2 hours.
The heat treatment conditions shown in FIG. 6 are as follows: the raw material was heated in an atmosphere having a carbon potential of 0.8 at 830 ° C. for 0.5 hours, quenched, then cooled to 80 ° C., and then oil cooled. , Heated at 180 ° C. for 2 hours (tempering treatment).
The heat treatment conditions shown in FIG. 7 are as follows: the raw material was heated in a carburizing atmosphere with a carbon potential of 1.2 at 850 ° C. for 5 hours, then oil-cooled to 80 ° C., and then heated at 160 ° C. for 2 hours [ (Tempering treatment).
The heat treatment condition shown in FIG. 8 is that the raw material was heated at 850 ° C. for 4 hours in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.2 and an ammonia gas concentration of 2% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Thereafter, heating (tempering treatment) is performed at 160 ° C. for 2 hours.
The heat treatment conditions shown in FIG. 9 are as follows: the raw material was heated in an atmosphere having a carbon potential of 0.8 at 900 ° C. for 0.5 hours, quenched, then cooled to 80 ° C., and then oil cooled. , Heated at 180 ° C. for 2 hours (tempering treatment).
The heat treatment condition shown in FIG. 10 is that the shaped material is heated in a carburizing atmosphere having a carbon potential of 1.2 at 900 ° C. for 7 hours, then oil-cooled to 80 ° C., and then heated at 160 ° C. for 2 hours [ (Tempering treatment).
The heat treatment conditions shown in FIG. 11 are as follows: the raw material was heated at 860 ° C. for 7 hours in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.2 and an ammonia gas concentration of 1% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Then, it is heated (tempering treatment) at 180 ° C. for 2 hours.
The heat treatment conditions shown in FIG. 12 are as follows: the raw material was heated at 860 ° C. for 7 hours in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.2 and an ammonia gas concentration of 15% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Then, it is heated (tempering treatment) at 180 ° C. for 2 hours.

〔試験例1〕
実施例1〜3、比較例1〜7の内輪について、軌道部の表面(研磨部)から50μmの深さの位置でのビッカース硬さ(ロックウェルC硬さ)、前記表面から10μmの深さの位置での表層部残留オーステナイト量、前記表面から2mmの深さの位置での内部残留オーステナイト量、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量、析出物形態、および前記表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム系析出物(バナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子)の面積率を調べた。
[Test Example 1]
For the inner rings of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7, Vickers hardness (Rockwell C hardness) at a depth of 50 μm from the surface (polishing part) of the track part, depth of 10 μm from the surface The amount of retained austenite on the surface layer at a position of 2 mm, the amount of internal retained austenite at a depth of 2 mm from the surface, the carbon content in the surface layer in the range of 10 μm from the surface, the surface in the range of 10 μm from the surface The nitrogen content in the layer, the precipitate morphology, and the vanadium-based precipitates in the surface layer in the range from the surface to 10 μm (particles composed of vanadium carbonitride having a particle size of 0.2-2 μm and vanadium nitride) The area ratio of 0.2-2 μm particles) was examined.

実質的な表面層の硬さを測定するため、前記表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さは、前記内輪を軌道部の表面から深さ方向に切断した後、前記表面から50μmの深さの位置にビッカース圧子をあてて測定した。また、ロックウェルC硬さは、測定されたビッカース硬さを変換することにより求めた。前記表面から10μmの深さの位置での表層部残留オーステナイト量は、前記内輪の軌道部の表面から10μmの深さまでを電解研磨し、電荷研磨された表面の残留オーステナイト量を測定することにより求めた。前記表面から2mmの深さの位置での内部残留オーステナイト量は、前記内輪の軌道部の表面から2mmの深さまでを電解研磨し、電荷研磨された表面の残留オーステナイト量を測定することにより求めた。前記表面から10μmまでの範囲における炭素含有量および表面から10μmまでの範囲における窒素含有量は、それぞれ、前記内輪を軌道部の表面から深さ方向に切断した後、前記表面から10μmまでの範囲における各含有量を測定することにより求めた。   In order to measure the hardness of the substantial surface layer, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 50 μm from the surface after cutting the inner ring in the depth direction from the surface of the track portion. The measurement was performed by applying a Vickers indenter to the depth position. The Rockwell C hardness was determined by converting the measured Vickers hardness. The amount of retained austenite on the surface layer at a depth of 10 μm from the surface is obtained by electrolytic polishing up to a depth of 10 μm from the surface of the inner ring raceway and measuring the amount of retained austenite on the surface subjected to charge polishing. It was. The amount of internal retained austenite at a depth of 2 mm from the surface was determined by electropolishing the surface of the inner ring raceway to a depth of 2 mm and measuring the amount of retained austenite on the surface subjected to charge polishing. . The carbon content in the range from the surface to 10 μm and the nitrogen content in the range from the surface to 10 μm are respectively in the range from the surface to 10 μm after cutting the inner ring in the depth direction from the surface of the track portion. It calculated | required by measuring each content.

前記析出物形態は、前記内輪を軌道部の表面から深さ方向に切断した後、前記表面から10μmまでの範囲を観察することにより評価した。前記表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム系析出物(バナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子)の面積率は、前記内輪を表面から深さ方向に切断した後、前記表面から10μmまでの範囲で測定した。   The precipitate form was evaluated by observing a range from the surface to 10 μm after cutting the inner ring in the depth direction from the surface of the track portion. Area ratio of vanadium-based precipitates (particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride and particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride) in the surface layer ranging from the surface to 10 μm After measuring the inner ring in the depth direction from the surface, it was measured in a range from the surface to 10 μm.

なお、前記析出物形態およびバナジウム系析出物(バナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子)の面積率は、800μm2の測定視野において、加速電圧:15.0kV、照射電流:2.016×10-7Aおよびスキャン倍率:3000倍の条件で、電解放出型電子プローブマイクロアナライザを用いて、炭素〔図13(a)〕、窒素〔図13(b)〕およびバナジウム〔図13(c)〕をマッピングし、画像処理装置で面積率を算出した。実施例1の内輪の表面(表面から10μmまでの範囲)における炭素、窒素およびバナジウムそれぞれをマッピングした結果を図13(a)〜(c)に示す。図13中、スケールバーは、5μmを示す。 The area ratio of the precipitate form and the vanadium-based precipitate (particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride and particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride) was 800 μm 2. In the measurement visual field of FIG. 13, carbon was used using a field emission electron probe microanalyzer under the conditions of acceleration voltage: 15.0 kV, irradiation current: 2.016 × 10 −7 A, and scan magnification: 3000 times [FIG. )], Nitrogen [FIG. 13B] and vanadium [FIG. 13C] were mapped, and the area ratio was calculated by an image processing apparatus. The results of mapping carbon, nitrogen, and vanadium on the inner ring surface of Example 1 (range from the surface to 10 μm) are shown in FIGS. In FIG. 13, the scale bar indicates 5 μm.

図13(a)〜(c)示される結果から、実施例1の内輪の軌道部の表面から10μmまでの範囲には、オロワン機構による分散強化により降伏応力を向上させることができる0.2μm以上の粒径で、かつオストワルド成長により粒子の粗大化を誘発させることができる2μm以下の粒径のバナジウム系析出物(バナジウム炭窒化物およびバナジウム窒化物)からなる粒子が確認できることがわかる。また、図13(a)〜(c)に示される結果から、0.2μm未満の粒径のバナジウム系析出物からなる粒子も存在していることがわかる。   From the results shown in FIGS. 13A to 13C, in the range from the surface of the raceway portion of the inner ring of Example 1 to 10 μm, the yield stress can be improved by dispersion strengthening by the Orowan mechanism 0.2 μm or more. It can be seen that particles composed of vanadium-based precipitates (vanadium carbonitride and vanadium nitride) having a particle size of 2 μm or less that can induce coarsening of particles by Ostwald growth can be confirmed. Further, from the results shown in FIGS. 13A to 13C, it can be seen that there are also particles made of vanadium-based precipitates having a particle diameter of less than 0.2 μm.

また、同様に、実施例2〜3、比較例6および7それぞれの内輪について、前記析出物形態および前記表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム系析出物(バナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子)の面積率を評価した結果、実施例2〜3、比較例6および7それぞれの内輪の表面(表面から10μmまでの範囲)においても、バナジウム系析出物(バナジウム窒化物およびバナジウム炭窒化物)からなる粒径0.2〜2μmの粒子が存在し、実施例2〜3、比較例6および7それぞれの内輪の軌道部の表面(表面から10μmまでの範囲)におけるバナジウム系析出物(バナジウム窒化物およびバナジウム炭窒化物)からなる粒子の大きさおよび粒子の形状は、実施例1の内輪におけるバナジウム系析出物からなる粒子のものと大差がなかった。しかしながら、実施例2〜3、比較例6および7それぞれの内輪の軌道部の表面(表面から10μmまでの範囲)に析出したバナジウム系析出物(バナジウム窒化物およびバナジウム炭窒化物)からなる粒径0.2〜2μmの粒子の量(面積率)は、実施例1とは異なっていた。   Similarly, for the inner rings of Examples 2-3 and Comparative Examples 6 and 7, vanadium-based precipitates (particle diameter of vanadium carbonitride in the surface layer in the range from the surface to 10 μm from the surface of the precipitates. As a result of evaluating the area ratio of 0.2 to 2 μm particles and vanadium nitride particles having a particle size of 0.2 to 2 μm, the surface of each inner ring of Examples 2-3 and Comparative Examples 6 and 7 (from the surface) In the range up to 10 μm), there are particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm composed of vanadium-based precipitates (vanadium nitride and vanadium carbonitride), and each of Examples 2-3 and Comparative Examples 6 and 7 Particle size and particle size of vanadium-based precipitates (vanadium nitride and vanadium carbonitride) on the surface of the inner ring raceway (in the range from the surface to 10 μm) Jo did those much different particles consisting of vanadium-based precipitates in the inner ring of the first embodiment. However, the particle diameters of vanadium-based precipitates (vanadium nitride and vanadium carbonitride) precipitated on the surface (range from the surface to 10 μm) of the inner ring raceways of Examples 2-3 and Comparative Examples 6 and 7 The amount (area ratio) of particles of 0.2 to 2 μm was different from that in Example 1.

また、実施例1〜3、比較例1〜7の内外輪の組み合わせを用いて、それぞれ、実施例1〜3、比較例1〜7の各玉軸受を組み立てた。実施例1〜3および比較例2〜7それぞれの玉軸受においては、転動体として、鋼材Bに対して図8に示される熱処理条件の熱処理を施して得られた転動体を用いた。一方、比較例1においては、転動体として、鋼材Bに対して図6に示される熱処理条件の熱処理を施して得られた転動体を用いた。   Moreover, each ball bearing of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-7 was assembled using the combination of the inner and outer rings of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-7, respectively. In each of the ball bearings of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 to 7, a rolling element obtained by subjecting the steel material B to heat treatment under the heat treatment conditions shown in FIG. 8 was used. On the other hand, in Comparative Example 1, a rolling element obtained by subjecting the steel material B to heat treatment under the heat treatment conditions shown in FIG.

実施例1〜3、比較例1〜7の各玉軸受の定格容量比は、1.3C0である。実施例1〜3、比較例1〜7の各玉軸受について、寿命の1つの指標である異物が混入した潤滑油中での寿命(異物油中寿命)を調べた。また、実施例1〜3、比較例1〜7の各玉軸受について、静的負荷容量の1つの指標である軌道輪圧痕深さ、寸法安定性を調べた。 Rated capacity ratio of each ball bearing of Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 7 is 1.3C 0. For each of the ball bearings of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7, the life in a lubricating oil mixed with foreign matter (life in foreign matter oil), which is one index of life, was examined. Further, for each of the ball bearings of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7, the race ring indentation depth and dimensional stability, which are one index of the static load capacity, were examined.

異物油中寿命は、表2に示す条件で試験した。前記異物油中寿命について、以下の判断基準で評価した。
〔判断基準〕
○:比較例1の玉軸受のL10寿命の8倍以上である。
×:比較例1の玉軸受のL10寿命の8倍未満である。
The life in foreign oil was tested under the conditions shown in Table 2. The foreign oil life was evaluated according to the following criteria.
〔Judgment criteria〕
○: Eight or more times the L10 life of the ball bearing of Comparative Example 1.
X: Less than 8 times the L10 life of the ball bearing of Comparative Example 1.

また、軌道輪圧痕深さは、図14に示すように、実施例1〜3、比較例1〜7の玉軸受の内輪をシャフトに嵌合させて軸線を水平にし、1つの玉を内輪軌道面の鉛直方向の最上方に配置し、この1つの玉の鉛直方向上方である外輪の鉛直方向最上方の外周面にから14.7kNの荷重をかけ、前記玉軸受の軌道輪において、最大荷重が生じる部分における圧痕の深さを、3次元形状測定器で測定することにより評価した。軌道輪圧痕深さは、内輪に生じた圧痕深さと、外輪に生じた圧痕深さとの総和の値である。前記軌道輪圧痕深さについて、以下の判断基準で評価した。
〔判断基準〕
○:圧痕の深さが0.635μm以下
×:圧痕の深さが0.635μmより大
なお、前記「0.635μm」は、転動体直径が9.525mmであるときの玉軸受における円滑な回転を妨げない限度である永久変形量である。この値は、転動体直径(9.525mm)×1/10000で判断される転がり軸受全体での圧痕による変形の許容限度のうち、圧痕による変形が、内輪と外輪と転動体とにそれぞれ均等に(全体の1/3ずつ)生じると仮定し、内輪の圧痕の深さと外輪の圧痕の深さとを合わせた値が転がり軸受全体での圧痕による変形の許容限度の2/3となることから、転がり軸受全体での圧痕による変形の許容限度の2/3を許容値として求めた値である。
Further, as shown in FIG. 14, the race ring indentation depth is such that the inner rings of the ball bearings of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 are fitted to the shaft so that the axis is horizontal, and one ball is placed on the inner ring raceway. A load of 14.7 kN is applied to the outer peripheral surface of the outermost ring in the vertical direction of the outer ring, which is located at the uppermost position in the vertical direction of the single ball, and the maximum load is applied to the raceway of the ball bearing. The depth of the indentation in the portion where the sag occurred was evaluated by measuring with a three-dimensional shape measuring instrument. The bearing ring indentation depth is a sum of the indentation depth generated in the inner ring and the indentation depth generated in the outer ring. The track ring indentation depth was evaluated according to the following criteria.
〔Judgment criteria〕
○: Indentation depth is 0.635 μm or less ×: Indentation depth is greater than 0.635 μm Note that “0.635 μm” is a smooth rotation in a ball bearing when the rolling element diameter is 9.525 mm. This is the amount of permanent deformation that is the limit that does not hinder. This value is equal to the inner ring, the outer ring, and the rolling element when the deformation due to the indentation is within the allowable limit of deformation due to the indentation in the entire rolling bearing determined by the rolling element diameter (9.525 mm) × 1/10000. Assuming that it occurs (1/3 of the whole), the combined value of the indentation depth of the inner ring and the indentation depth of the outer ring is 2/3 of the allowable limit of deformation due to the indentation in the entire rolling bearing. It is a value obtained by setting 2/3 of the allowable limit of deformation due to indentation in the entire rolling bearing as an allowable value.

実施例1〜3、比較例1〜7の新品の内輪内にシャフト(外径30mm、長さ50mm)を圧入し、恒温槽内において150℃に1000時間保持した。なお、シャフト圧入時の引張応力は、100〜150MPaである。その後、各内輪より、シャフトを外し、それぞれの内輪の内径面の6点(円周方向に等間隔をおいた3箇所の軸方向に間隔をおいた2点)の内径を測定した。なお、対照として、シャフト圧入前の前記6点の内径を測定した。その後、加熱保持する前の内輪内径面の前記6点の寸法に対する各時間経過後の寸法に対する各時間経過後の寸法の変化率〔寸法変化率(%)〕を算出した。なお、寸法変化率は、(各時間経過後の内径の寸法−シャフト圧入前の内径の寸法)/シャフト圧入前の内径の寸法である。
前記寸法変化率について、以下の判断基準で評価した。
○:寸法変化率が0.11%未満
×:寸法変化率が0.11%以上
A shaft (outer diameter 30 mm, length 50 mm) was press-fitted into the new inner rings of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7, and held at 150 ° C. for 1000 hours in a thermostatic bath. In addition, the tensile stress at the time of shaft press-fitting is 100 to 150 MPa. Thereafter, the shaft was removed from each inner ring, and the inner diameters of six points on the inner diameter surface of each inner ring (two points spaced in the axial direction at three locations spaced equally in the circumferential direction) were measured. As a control, the inner diameters of the six points before the shaft press-fitting were measured. Thereafter, the rate of change in dimension after the passage of time with respect to the dimension after the passage of time with respect to the dimension of the six points on the inner ring inner diameter surface before being heated and held [dimensional change rate (%)] was calculated. Note that the dimensional change rate is (the dimension of the inner diameter after the passage of each time−the dimension of the inner diameter before the shaft press-fitting) / the dimension of the inner diameter before the shaft press-fitting.
The dimensional change rate was evaluated according to the following criteria.
○: Dimensional change rate is less than 0.11% ×: Dimensional change rate is 0.11% or more

実施例1〜3の内外輪に用いた鋼材の種類、熱処理条件、実施例1〜3の玉軸受の組立に用いた転動体を構成する鋼材の種類、熱処理条件を表3に示す。また、比較例1〜7の内外輪に用いた鋼材の種類、熱処理条件、比較例1〜7の玉軸受の組立に用いた転動体を構成する鋼材の種類、熱処理条件を表4に示す。実施例1〜3、比較例2〜7の内外輪の組み合わせに対して、転動体として、鋼材Bを用い、図8に示される熱処理条件で熱処理を施すことにより得られた転動体を使用した。比較例1の内外輪の組み合わせに対して、転動体として、鋼材Bを用い、図6に示される熱処理条件で熱処理を施すことにより得られた転動体を使用した。   Table 3 shows the types of steel materials used for the inner and outer rings of Examples 1 to 3, heat treatment conditions, the types of steel materials constituting the rolling elements used for assembling the ball bearings of Examples 1 to 3, and heat treatment conditions. Table 4 shows the types and heat treatment conditions of the steel materials used for the inner and outer rings of Comparative Examples 1 to 7, and the types and heat treatment conditions of the steel materials constituting the rolling elements used for assembling the ball bearings of Comparative Examples 1 to 7. For the combinations of the inner and outer rings of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2 to 7, the rolling elements obtained by applying heat treatment under the heat treatment conditions shown in FIG. . For the combination of the inner and outer rings of Comparative Example 1, steel members B were used as the rolling elements, and the rolling elements obtained by heat treatment under the heat treatment conditions shown in FIG. 6 were used.

実施例1〜3、比較例1〜7の内輪の軌道部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さ(ロックウェルC硬さ)、前記表面から10μmの深さの位置での表層部残留オーステナイト量、前記表面から2mmの深さの位置での内部残留オーステナイト量、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量、析出物形態、表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム系析出物の面積率、実施例1〜3、比較例1〜7の玉軸受の異物油中寿命、実施例1〜3、比較例1〜7の玉軸受の軌道輪圧痕深さならびに実施例1〜3、比較例1〜7の内輪の寸法安定性を調べた結果を表5(実施例1〜3)および表6(比較例1〜7)に示す。表中、「ビッカース硬さ(ロックウェルC硬さ)」は、軌道部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さ(またはロックウェルC硬さ)を示し、「表層部残留オーステナイト量(体積%)」は、軌道部の表面から10μmの深さの位置での表層部残留オーステナイト量を示し、「炭素含有量(質量%)」および「窒素含有量(質量%)」は、それぞれ、軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量および窒素含有量を示し、「バナジウム系析出物の面積率(%)」は、軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とを併せたものの面積率を示す。また、「内部残留オーステナイト量(体積%)」は、実施例1〜3、比較例3、6、7の内外輪の表面から形成される浸炭窒化層よりも深い領域である、軌道部の表面から1.5mmより深い領域の残留オーステナイト量であって、軌道部の表面から2mmの深さでの内部残留オーステナイト量を示す。
「内部残留オーステナイト量(体積%)」は、比較例1、2、4、5についても同様に内輪の軌道部の表面から2mmの深さでの内部残留オーステナイト量を示す。表面から2mmの深さは、比較例2、5の内輪の表面から形成される浸炭層よりも深い領域となっている。
Vickers hardness (Rockwell C hardness) at a position of 50 μm depth from the surface of the raceway portion of the inner ring of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7, surface layer at a position of 10 μm depth from the surface Part retained austenite, internal retained austenite at a depth of 2 mm from the surface, carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm, nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm , Precipitate form, area ratio of vanadium-based precipitates in the surface layer in the range from the surface to 10 μm, Examples 1-3, life in foreign oil in ball bearings of Comparative Examples 1-7, Examples 1-3, comparison Table 5 (Examples 1 to 3) and Table 6 (Comparison) show the indentation depth of the ball bearings of Examples 1 to 7 and the dimensional stability of the inner rings of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7. Examples 1-7). In the table, “Vickers hardness (Rockwell C hardness)” indicates the Vickers hardness (or Rockwell C hardness) at a depth of 50 μm from the surface of the track portion, and “surface portion retained austenite amount” “(Volume%)” indicates the amount of retained austenite on the surface layer at a depth of 10 μm from the surface of the track portion, and “carbon content (mass%)” and “nitrogen content (mass%)” are respectively The carbon content and the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface of the track part to 10 μm are shown, and the “area ratio (%) of vanadium-based precipitate” is the surface layer in the range from the surface of the track part to 10 μm. 2 shows the area ratio of a combination of particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride. Further, the “internal residual austenite amount (volume%)” is the surface of the track portion, which is a region deeper than the carbonitrided layer formed from the surfaces of the inner and outer rings of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 3, 6, and 7. The amount of retained austenite in a region deeper than 1.5 mm, and the amount of internal retained austenite at a depth of 2 mm from the surface of the track portion.
“Internal residual austenite amount (volume%)” also indicates the internal residual austenite amount at a depth of 2 mm from the surface of the raceway portion of the inner ring in Comparative Examples 1, 2, 4, and 5. The depth of 2 mm from the surface is a region deeper than the carburized layer formed from the surfaces of the inner rings of Comparative Examples 2 and 5.

表5に示された結果から、実施例1〜3の玉軸受の異物油中寿命は、比較例1の玉軸受のL10寿命の8倍以上である。したがって、実施例1〜3の内外輪によれば、転がり軸受の長寿命化を図ることができることがわかる。   From the results shown in Table 5, the life in foreign oil of the ball bearings of Examples 1 to 3 is 8 times or more the L10 life of the ball bearing of Comparative Example 1. Therefore, according to the inner and outer rings of Examples 1 to 3, it can be seen that the life of the rolling bearing can be extended.

また、表5に示された結果から、実施例1〜3の玉軸受の軌道輪圧痕深さは、転動体直径が9.525mmであるときの玉軸受における円滑な回転を妨げない限度である永久変形量である0.635μm以下である。したがって、実施例1〜3の内外輪および転動体によれば、十分な静的負荷容量を確保することができることがわかる。   Moreover, from the results shown in Table 5, the raceway indentation depth of the ball bearings of Examples 1 to 3 is a limit that does not hinder smooth rotation of the ball bearing when the rolling element diameter is 9.525 mm. The amount of permanent deformation is 0.635 μm or less. Therefore, according to the inner and outer rings and rolling elements of Examples 1 to 3, it can be seen that a sufficient static load capacity can be ensured.

さらに、表5に示された結果から、シャフト圧入から1000時間後における実施例1〜3の内輪の寸法変化率は、0.11%未満(0.05〜0.06%)であり、実施例1〜3の内輪は、比較例1の内輪よりも寸法安定性に優れていることがわかる。   Furthermore, from the results shown in Table 5, the dimensional change rate of the inner ring of Examples 1 to 3 after 1000 hours from the press-fitting of the shaft is less than 0.11% (0.05 to 0.06%). It can be seen that the inner rings of Examples 1 to 3 are superior in dimensional stability to the inner ring of Comparative Example 1.

これに対して、表6に示された結果から、比較例2〜4の玉軸受の異物油中寿命は、比較例1の玉軸受のL10寿命の8倍未満(1〜3倍)であり、実施例1〜3の玉軸受に比べて、異物油中寿命が短くなっていることがわかる。また、比較例1〜4の玉軸受の軌道輪圧痕深さは、0.635μmより大きく(0.82〜1.0μm)なっており、玉軸受における円滑な回転を妨げない限度である永久変形量以上であることがわかる。さらに、比較例1〜4の内輪の寸法変化率は、0.11〜0.20%であり、寸法安定性が低いことがわかる。   On the other hand, from the results shown in Table 6, the life in foreign oil of the ball bearings of Comparative Examples 2 to 4 is less than 8 times (1 to 3 times) the L10 life of the ball bearing of Comparative Example 1. It can be seen that the life in foreign oil is shorter than the ball bearings of Examples 1 to 3. Moreover, the raceway indentation depth of the ball bearings of Comparative Examples 1 to 4 is larger than 0.635 μm (0.82 to 1.0 μm), and is a permanent deformation that is a limit that does not hinder smooth rotation in the ball bearing. It turns out that it is more than quantity. Furthermore, the dimensional change rate of the inner ring of Comparative Examples 1 to 4 is 0.11 to 0.20%, which indicates that the dimensional stability is low.

さらに、表6に示された結果から、比較例5および6の玉軸受の異物油中寿命は、比較例1の玉軸受のL10寿命の8倍以上〔それぞれ、10倍(比較例5)および12倍(比較例6)〕であり、実施例1〜3の玉軸受の異物油中寿命とほぼ同等であることがわかる。
しかしながら、比較例5および6の玉軸受の軌道輪圧痕深さは、0.635μmより大きく〔それぞれ、1.4μm(比較例5)および1.6μm(比較例6)〕なっており、玉軸受における円滑な回転を妨げない限度である永久変形量以上であることがわかる。さらに、比較例5の内輪の寸法変化率は、それぞれ、0.15%であり、寸法安定性が低いことがわかる。
なお、比較例6の内輪の寸法変化率は、0.06%となっており、実施例1〜3の内輪とほぼ同等であることがわかる。
Furthermore, from the results shown in Table 6, the life in foreign oil of the ball bearings of Comparative Examples 5 and 6 is at least 8 times the L10 life of the ball bearing of Comparative Example 1 [each 10 times (Comparative Example 5) and 12 times (Comparative Example 6)], and it can be seen that the ball bearings of Examples 1 to 3 have almost the same life as the foreign oil.
However, the bearing ring indentation depths of the ball bearings of Comparative Examples 5 and 6 are larger than 0.635 μm [1.4 μm (Comparative Example 5) and 1.6 μm (Comparative Example 6), respectively]. It can be seen that the amount of deformation is not less than the permanent deformation amount that does not hinder smooth rotation. Furthermore, the dimensional change rate of the inner ring of Comparative Example 5 is 0.15%, respectively, indicating that the dimensional stability is low.
In addition, the dimensional change rate of the inner ring of Comparative Example 6 is 0.06%, which indicates that the inner ring of Examples 1 to 3 is substantially equivalent.

さらに、表6に示された結果から、比較例7の内輪の寸法変化率は、0.05%となっており、実施例1〜3の内輪とほぼ同等であることがわかる。
しかしながら、比較例7の玉軸受の異物油中寿命は、比較例1の玉軸受のL10寿命の8倍未満(3倍)であり、実施例1〜3の玉軸受に比べて、異物油中寿命が短くなっている。しかも、比較例7の玉軸受の軌道輪圧痕深さは、0.635μmより大きく(2.0μm)、玉軸受における円滑な回転を妨げない限度である永久変形量以上である。
Furthermore, from the results shown in Table 6, it can be seen that the dimensional change rate of the inner ring of Comparative Example 7 is 0.05%, which is substantially equivalent to the inner rings of Examples 1 to 3.
However, the life in foreign oil of the ball bearing of Comparative Example 7 is less than 8 times (3 times) the L10 life of the ball bearing of Comparative Example 1, and in foreign oil compared to the ball bearings of Examples 1 to 3. Life is shortened. Moreover, the raceway indentation depth of the ball bearing of Comparative Example 7 is greater than 0.635 μm (2.0 μm) and is equal to or greater than the permanent deformation amount, which is a limit that does not hinder smooth rotation of the ball bearing.

したがって、これらの結果から、鋼材Aを用い、内外輪において、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが740〜900(ロックウェルC硬さが62〜67)の範囲内、表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が20〜55体積%の範囲内、表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量が1.1〜1.6質量%の範囲内、表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量が0.1〜1.0質量%の範囲内、かつ表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム系析出物からなる粒径0.2〜2μmの粒子の面積率が1〜10%の範囲内である場合(実施例1〜3)、転がり軸受の長寿命化を図ることができ、十分な静的負荷容量および十分な寸法安定性を確保することができることがわかる。   Therefore, from these results, the steel material A was used, and the inner and outer rings had Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface within a range of 740 to 900 (Rockwell C hardness 62 to 67), from the surface. The amount of retained austenite at a depth of 10 μm is in the range of 20 to 55% by volume, the carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is in the range of 1.1 to 1.6% by mass, from the surface The nitrogen content in the surface layer in the range up to 10 μm is in the range of 0.1 to 1.0% by mass, and the particle size is 0.2 to 2 μm made of vanadium-based precipitate in the surface layer in the range from the surface to 10 μm. When the area ratio of the particles is in the range of 1 to 10% (Examples 1 to 3), the life of the rolling bearing can be extended, and sufficient static load capacity and sufficient dimensional stability are ensured. What can be done It can be seen.

これに対して、内外輪において、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さ(ロックウェルC硬さ)、表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量、表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量、表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量および表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム系析出物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のいずれかが前記範囲内に含まれていない場合、転がり軸受の寿命、静的負荷容量および寸法安定性のいずれかが不十分であることがわかる。   In contrast, in the inner and outer rings, the Vickers hardness (Rockwell C hardness) at a depth of 50 μm from the surface, the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface, and the range from the surface to 10 μm. Any of particles having a particle size of 0.2 to 2 μm comprising a carbon content in the surface layer, a nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm, and a vanadium-based precipitate in the surface layer in the range from the surface to 10 μm Is not included in the range, it can be seen that any of the life, static load capacity and dimensional stability of the rolling bearing is insufficient.

〔試験例2〕
実施例1の新品の玉軸受を用い、表2に示す条件で、構成部品に表面損傷が生じるまでの時間(試験時間)を測定し、試験時間と累積破損確率との関係を調べた。また、比較例1および3の玉軸受を用いたことを除き、前記と同様に操作を行なって、試験時間と累積破損確率との関係を調べた。試験時間と累積破損確率との関係を示すグラフを図15に示す。図中、実線(黒丸)は、実施例1の玉軸受、一点破線(白四角)は、比較例1の玉軸受、二点破線(白三角)は、比較例3の玉軸受を示す。
[Test Example 2]
Using the new ball bearing of Example 1, the time until the surface damage occurred on the component (test time) was measured under the conditions shown in Table 2, and the relationship between the test time and the cumulative failure probability was examined. Further, the operation was performed in the same manner as described above except that the ball bearings of Comparative Examples 1 and 3 were used, and the relationship between the test time and the cumulative failure probability was examined. A graph showing the relationship between the test time and the cumulative failure probability is shown in FIG. In the drawing, the solid line (black circle) indicates the ball bearing of Example 1, the one-dot broken line (white square) indicates the ball bearing of Comparative Example 1, and the two-dot broken line (white triangle) indicates the ball bearing of Comparative Example 3.

図15に示される結果から、実施例1の玉軸受は、比較例1および3の玉軸受に比べて、ほぼ7〜10倍寿命が長くなっていることがわかる。   From the results shown in FIG. 15, it can be seen that the ball bearing of Example 1 has a life approximately 7 to 10 times longer than the ball bearings of Comparative Examples 1 and 3.

〔試験例3〕
実施例1の部品の内輪内にシャフト(外径30mm、長さ50mm)を圧入し、恒温槽内において150℃に所定の時効時間保持した。なお、シャフト圧入時の引張応力は、100〜150MPaである。そして、50時間、100時間、200時間、500時間、1000時間および2000時間経過後に、それぞれの内輪の内径面の6点(円周方向に等間隔をおいた3箇所の軸方向に間隔をおいた2点)の内径を測定した。なお、対照として、シャフト圧入前の前記6点の内径を測定した。その後、加熱保持する前の内輪内径面の前記6点の寸法に対する各時間経過後の寸法の変化率〔寸法変化率(%)〕を、試験例1と同様にして、算出した。また、比較例1および3の内輪について、前記と同様にして、寸法変化率を算出した。時効時間と寸法変化率との関係を示すグラフを図16に示す。図中、実線(黒丸)は、実施例1の内輪、一点破線(白四角)は、比較例1の内輪、二点破線(白三角)は、比較例3の内輪を示す。
[Test Example 3]
A shaft (outer diameter 30 mm, length 50 mm) was press-fitted into the inner ring of the component of Example 1, and held at 150 ° C. for a predetermined aging time in a thermostatic bath. In addition, the tensile stress at the time of shaft press-fitting is 100 to 150 MPa. After 50 hours, 100 hours, 200 hours, 500 hours, 1000 hours, and 2000 hours, 6 points on the inner diameter surface of each inner ring (spaces are spaced in three axial directions at equal intervals in the circumferential direction). 2 points) were measured. As a control, the inner diameters of the six points before the shaft press-fitting were measured. Thereafter, the dimensional change rate [dimensional change rate (%)] after the elapse of time with respect to the 6 points of the inner ring inner surface before being heated and held was calculated in the same manner as in Test Example 1. Further, for the inner rings of Comparative Examples 1 and 3, the dimensional change rate was calculated in the same manner as described above. A graph showing the relationship between the aging time and the dimensional change rate is shown in FIG. In the figure, the solid line (black circle) indicates the inner ring of Example 1, the one-dot broken line (white square) indicates the inner ring of Comparative Example 1, and the two-dot broken line (white triangle) indicates the inner ring of Comparative Example 3.

図16に示される結果から、実施例1の内輪は、比較例1および3の内輪に比べて、経時的な寸法変化が抑制され、長時間にわたって、寸法変化率が低くなっており、十分な寸法安定性を有していることがわかる。   From the results shown in FIG. 16, the inner ring of Example 1 has a smaller dimensional change over time than the inner rings of Comparative Examples 1 and 3, and has a low dimensional change rate over a long period of time. It can be seen that it has dimensional stability.

〔実施例4〜7および比較例8〜12〕
表7に示す組成を有する2種類の鋼材CおよびDそれぞれを用いて、所定形状に加工して、型番6206の玉軸受の外輪および内輪を製造するための素形材それぞれを9種類製造した。なお、表7の鋼材Dは、軸受鋼であるJIS SUJ2である。
[Examples 4-7 and Comparative Examples 8-12]
Using two types of steel materials C and D having the composition shown in Table 7, each was processed into a predetermined shape, and nine types of raw materials for manufacturing the outer ring and the inner ring of the ball bearing of model number 6206 were manufactured. In addition, the steel material D of Table 7 is JIS SUJ2 which is bearing steel.

つぎに、得られた素形材に、図4、図17〜図20、図6、図21〜図23に示す熱処理条件で熱処理を施し、得られた熱処理後の中間素材の前記軌道面、端面、肩面、内周面(内輪の場合)、外周面(外輪の場合)を形成する部分に研磨加工を施して、端面と内周面(内輪の場合)とにつながる研磨されない断面R形状の面取りと、端面と外周面(外輪の場合)とにつながる研磨されない断面R形状の面取りと、端面と肩面とにつながる研磨されない断面直線形状の面取りとを有する軌道部材である実施例4〜7および比較例8〜12の外輪および内輪を製造した。
図17に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.2、アンモニアガス濃度が5体積%の浸炭窒化雰囲気中において860℃で7時間加熱した後、80℃に油冷し、つぎに、−75℃で1時間維持〔サブゼロ処理〕し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図18に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.2、アンモニアガス濃度が2体積%の浸炭窒化雰囲気中において860℃で5.5時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図19に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.2、アンモニアガス濃度が2体積%の浸炭窒化雰囲気中において860℃で9時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図20に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.2、アンモニアガス濃度が5体積%の浸炭窒化雰囲気中において850℃で4時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図21に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.2の浸炭雰囲気中において850℃で5時間加熱した後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図22に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャルが1.0の雰囲気中において900℃で0.5時間加熱して、ズブ焼入れを行った後、80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
図23に示される熱処理条件は、素形材を、カーボンポテンシャル1.2の浸炭雰囲気中において930℃で7時間加熱した後、この加熱に引き続いて900℃で0.5時間加熱し、ついで80℃に油冷し、その後、180℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである。
Next, the obtained shape material is subjected to heat treatment under the heat treatment conditions shown in FIGS. 4, 17 to 20, 6, 21 to 23, and the raceway surface of the obtained intermediate material after the heat treatment, An unpolished cross-section R shape that connects the end surface and the inner peripheral surface (in the case of the inner ring) by polishing the end surface, shoulder surface, inner peripheral surface (in the case of the inner ring), and outer peripheral surface (in the case of the outer ring). Examples 4 to 6 are track members each having a chamfer having an unpolished cross-section R shape connected to an end surface and an outer peripheral surface (in the case of an outer ring), and an unpolished cross-section linear chamfer connecting to an end surface and a shoulder surface. 7 and Comparative Examples 8 to 12 were produced.
The heat treatment conditions shown in FIG. 17 are: the raw material was heated at 860 ° C. for 7 hours in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.2 and an ammonia gas concentration of 5% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Next, it is maintained at −75 ° C. for 1 hour (sub-zero treatment), and then heated at 180 ° C. for 2 hours (tempering treatment).
The heat treatment conditions shown in FIG. 18 are as follows: the raw material was heated at 860 ° C. for 5.5 hours in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.2 and an ammonia gas concentration of 2% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. After that, it is heated (tempering treatment) at 180 ° C. for 2 hours.
The heat treatment conditions shown in FIG. 19 are as follows: the raw material was heated at 860 ° C. for 9 hours in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.2 and an ammonia gas concentration of 2% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Then, it is heated (tempering treatment) at 180 ° C. for 2 hours.
The heat treatment conditions shown in FIG. 20 are as follows: the raw material was heated at 850 ° C. for 4 hours in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 1.2 and an ammonia gas concentration of 5% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Then, it is heated (tempering treatment) at 180 ° C. for 2 hours.
The heat treatment condition shown in FIG. 21 is that the shaped material is heated at 850 ° C. for 5 hours in a carburizing atmosphere having a carbon potential of 1.2, then oil-cooled to 80 ° C., and then heated at 180 ° C. for 2 hours [ (Tempering treatment).
The heat treatment conditions shown in FIG. 22 are as follows: the raw material was heated in an atmosphere having a carbon potential of 1.0 at 900 ° C. for 0.5 hours, quenched, then cooled to 80 ° C., and then oil cooled. , Heated at 180 ° C. for 2 hours (tempering treatment).
The heat treatment conditions shown in FIG. 23 are as follows: the raw material was heated in a carburizing atmosphere with a carbon potential of 1.2 at 930 ° C. for 7 hours, followed by heating at 900 ° C. for 0.5 hour, and then 80 Oil-cooled to ℃ and then heated (tempering treatment) at 180 ℃ for 2 hours.

実施例4〜7および比較例8〜12の内外輪の製造に用いた鋼材の種類、熱処理条件を表8に示す。   Table 8 shows the types of steel materials used in the production of the inner and outer rings of Examples 4 to 7 and Comparative Examples 8 to 12 and heat treatment conditions.

また、実施例4〜7の外輪の軌道部の表面(研磨部)の熱処理品質を表9に、実施例4〜7の外輪の非研磨部の熱処理品質を表10に示す。さらに、比較例8〜12の外輪の軌道部の表面(研磨部)の熱処理品質を表11に、比較例8〜12の外輪の非研磨部の熱処理品質を表12に示す。   Table 9 shows the heat treatment quality of the outer ring raceway surface (polishing portion) of Examples 4 to 7, and Table 10 shows the heat treatment quality of the non-polishing portion of the outer ring of Examples 4 to 7. Furthermore, Table 11 shows the heat treatment quality of the surface (polishing portion) of the raceway portion of the outer ring of Comparative Examples 8 to 12, and Table 12 shows the heat treatment quality of the non-polished portion of the outer ring of Comparative Examples 8 to 12.

表9および表11の軌道部の表面(研磨部)の熱処理品質として、軌道部の表面(研磨部)から50μmの深さの位置でのビッカース硬さ(表中、「ビッカース硬さ」)、表面から10μmの深さの位置での表層部残留オーステナイト量(表中、「表層部残留オーステナイト量」)、表面から2mmの深さの位置での内部残留オーステナイト量(表中、「内部残留オーステナイト量」)、表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量(表中、「炭素含有量」)、表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量(表中、「窒素含有量」)、析出物形態、表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム系析出物(バナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子)の面積率(表中、「バナジウム系析出物の面積率」)および表面から10μmまでの範囲の表面層における窒化物を含む析出物の面積率(表中、「窒化物を含む析出物の面積率」)をそれぞれ示す。
また、表10および表12の非研磨部の熱処理品質として、非研磨部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さ(表中、「ビッカース硬さ」)、表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量(表中、「炭素含有量」)、表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量(表中、「窒素含有量」)および表面から10μmまでの範囲の表面層における粒径10μm以上の粗大炭素化合物粒子の有無(表中、「粒径10μm以上の粗大炭素化合物粒子」)をそれぞれ示す。
As heat treatment quality of the surface (polishing part) of the track part in Table 9 and Table 11, Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface (polishing part) of the track part (in the table, “Vickers hardness”), Surface layer retained austenite amount at a depth of 10 μm from the surface (in the table, “surface layer retained austenite amount”), and internal retained austenite amount at a depth of 2 mm from the surface (in the table, “internal retained austenite” Amount ”), carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm (in the table,“ carbon content ”), nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm (in the table,“ nitrogen content ”) ), Precipitate form, vanadium-based precipitates in the surface layer in the range from the surface to 10 μm (particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride and particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride) μm particles) area ratio (in the table, “area ratio of vanadium-based precipitates”) and area ratio of precipitates containing nitride in the surface layer in the range from the surface to 10 μm (in the table, “including nitrides”) The area ratio of the precipitates ”) is shown.
Further, as the heat treatment quality of the non-polished part in Table 10 and Table 12, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface of the non-polished part (in the table, “Vickers hardness”), the range from the surface to 10 μm The carbon content in the surface layer (in the table, “carbon content”), the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm (in the table, “nitrogen content”), and the surface in the range from the surface to 10 μm The presence or absence of coarse carbon compound particles having a particle size of 10 μm or more in the layer (in the table, “coarse carbon compound particles having a particle size of 10 μm or more”) is shown.

さらに、実施例4の外輪の軌道部の表面(研磨部)を電子顕微鏡により観察した結果を示す図面代用写真を図24に示す。さらに、実施例4の外輪の軌道部の表面〔研磨部(図中、A)〕および非研磨部(図中、B)の表面を電子顕微鏡により観察した結果を示す図面代用写真を図25に示す。なお、対照として、比較例12の外輪の軌道部の表面〔研磨部(図中、C)〕および非研磨部(図中、D)の表面を電子顕微鏡により観察した結果を示す図面代用写真を図26に示す。   Furthermore, a drawing-substituting photograph showing the result of observation of the surface (polished part) of the raceway part of the outer ring of Example 4 with an electron microscope is shown in FIG. Further, FIG. 25 is a drawing-substituting photograph showing the results of observation of the surface of the raceway portion of the outer ring of Example 4 (the polishing portion (A in the figure)) and the surface of the non-polishing portion (B in the drawing) with an electron microscope. Show. As a control, a drawing-substituting photograph showing the results of observing the surface of the raceway portion of the outer ring of Comparative Example 12 [the polishing portion (C in the figure)] and the surface of the non-polishing portion (D in the drawing) with an electron microscope. It shows in FIG.

表9および表10に示される結果から、鋼材Cから得られた素形材に浸炭窒化処理を施すことにより得られた実施例4の外輪は、研磨部では、軌道部の表面(研磨部)から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが810、前記表面から10μmの深さの位置での表層部残留オーステナイト量が43体積%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量が1.4質量%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量が0.4質量%、表面から10μmまでの範囲の表面層における窒化物を含む析出物の面積率が13%、前記表面から2mmの深さの位置での内部残留オーステナイト量が15体積%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム系析出物の面積率が5%であることがわかる。
また、非研磨部では、非研磨部の表面から50μmの深さの位置でのビッカースが735、表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量が0.8質量%、表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量が1.0質量%であることがわかる。
さらに、図24に示される結果から、実施例1の外輪の軌道部の表面(研磨部)には粒径500nm以下の窒化物粒子が存在することがわかる。さらに、実施例1の外輪の非研磨部には、図25に示されるように、表面から10μmまでの範囲の表面層における粒径10μm以上の粗大炭素化合物粒子がなかった(図中、Bを参照)。
From the results shown in Table 9 and Table 10, the outer ring of Example 4 obtained by subjecting the shaped material obtained from the steel material C to carbonitriding is the surface of the track portion (polishing portion) in the polishing portion. To 50 μm depth Vickers hardness is 810, surface layer portion retained austenite content at a depth of 10 μm from the surface is 43 vol%, carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm Is 1.4% by mass, the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.4% by mass, and the area ratio of the precipitate containing nitride in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 13%. It can be seen that the amount of internal retained austenite at a depth of 2 mm from the surface is 15% by volume, and the area ratio of vanadium-based precipitates in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 5%.
Further, in the non-polished part, the Vickers at a position of 50 μm depth from the surface of the non-polished part is 735, the carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.8% by mass, and from the surface to 10 μm. It can be seen that the nitrogen content in the surface layer in the range is 1.0% by mass.
Furthermore, the results shown in FIG. 24 indicate that nitride particles having a particle size of 500 nm or less exist on the surface (polishing portion) of the raceway portion of the outer ring of Example 1. Further, as shown in FIG. 25, the non-polished portion of the outer ring of Example 1 did not have coarse carbon compound particles having a particle size of 10 μm or more in the surface layer in the range from the surface to 10 μm (B in the figure). reference).

また、表9および表10に示される結果から、鋼材Cから得られた素形材に浸炭窒化処理を施した後に、サブゼロ処理を施すことにより得られた実施例5の外輪は、研磨部では、軌道部の表面(研磨部)から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが880、前記表面から10μmの深さの位置での表層部残留オーステナイト量が22体積%、前記表面から2mmの深さの位置での内部残留オーステナイト量が5体積%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量が1.4質量%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量が0.6質量%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム系析出物の面積率が6%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒化物を含む析出物の面積率が12%であることがわかる。
また、非研磨部では、非研磨部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが800、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量が0.8質量%、
前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量が1.3質量%であり、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における粒径10μm以上の粗大炭素化合物粒子がないことがわかる。
Further, from the results shown in Table 9 and Table 10, the outer ring of Example 5 obtained by subjecting the shaped material obtained from the steel material C to carbonitriding treatment and then sub-zero treatment, The Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface of the track portion (polishing portion) is 880, the amount of retained austenite at the depth of 10 μm from the surface is 22% by volume, and 2 mm from the surface. The amount of internal retained austenite at the depth position is 5% by volume, the carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 1.4% by mass, and the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm. Of the vanadium-based precipitate in the surface layer in the range of 10 μm from the surface is 6%, and the precipitate containing nitride in the surface layer in the range of 10 μm from the surface is It can be seen that the product ratio is 12%.
In the non-polishing part, the Vickers hardness at a position of 50 μm depth from the surface of the non-polishing part is 800, and the carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.8% by mass,
It can be seen that the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 1.3% by mass, and there are no coarse carbon compound particles having a particle size of 10 μm or more in the surface layer in the range from the surface to 10 μm.

実施例4において、浸炭窒化雰囲気におけるアンモニアガス濃度を2体積%とし、5.5時間加熱したことを除き、同様の操作をして得られた実施例6の外輪は、研磨部では、軌道部の表面(研磨部)から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが780、前記表面から10μmの深さの位置での表層部残留オーステナイト量が45体積%、前記表面から2mmの深さの位置での内部残留オーステナイト量が10体積%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量が1.2質量%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量が0.2質量%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム系析出物の面積率が3%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒化物を含む析出物の面積率が8%であることがわかる。
また、非研磨部では、非研磨部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが720、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量が0.8質量%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量が1.1質量%であり、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における粒径10μm以上の粗大炭素化合物粒子がないことがわかる。
In Example 4, the outer ring of Example 6 obtained by performing the same operation except that the ammonia gas concentration in the carbonitriding atmosphere was set to 2% by volume and heated for 5.5 hours was the raceway portion in the polishing portion. Vickers hardness at a position of 50 μm depth from the surface (polishing part) of 780, surface volume part retained austenite at a position of 10 μm depth from the surface is 45% by volume, depth of 2 mm from the surface The amount of internal retained austenite at the position is 10% by volume, the carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 1.2% by mass, and the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0. 2% by mass of the vanadium-based precipitate area ratio in the surface layer in the range of 10 μm from the surface, 3% of the precipitate containing nitride in the surface layer in the range of 10 μm from the surface It can be seen that the product ratio is 8%.
Further, in the non-polished part, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface of the non-polished part is 720, the carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.8% by mass, the surface It can be seen that the nitrogen content in the surface layer in the range from 1 to 10 μm is 1.1 mass%, and there is no coarse carbon compound particle having a particle size of 10 μm or more in the surface layer in the range from the surface to 10 μm.

同様に、実施例4において、浸炭窒化雰囲気におけるアンモニアガス濃度を2体積%とし、9時間加熱したことを除き、同様の操作をして得られた実施例7の外輪は、研磨部では、軌道部の表面(研磨部)から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが755、前記表面から10μmの深さの位置での表層部残留オーステナイト量が49体積%、前記表面から2mmの深さの位置での内部残留オーステナイト量が14体積%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量が1.6質量%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量が0.3質量%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層におけるバナジウム系析出物の面積率が4%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒化物を含む析出物面積率が17%であることがわかる。
また、非研磨部では、非研磨部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが730、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素含有量が0.8質量%、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素含有量が1.4質量%であり、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における粒径10μm以上の粗大炭素化合物粒子がないことがわかる。
Similarly, in Example 4, the outer ring of Example 7 obtained by performing the same operation except that the ammonia gas concentration in the carbonitriding atmosphere was set to 2% by volume and heated for 9 hours, Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface of the part (polishing part), 755, surface austenite retained austenite at a depth of 10 μm from the surface, 49% by volume, depth of 2 mm from the surface The amount of internal retained austenite at the position of 14% by volume, the carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 1.6% by mass, and the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0%. .3 mass%, the area ratio of vanadium-based precipitates in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 4%, precipitation containing nitride in the surface layer in the range from the surface to 10 μm It can be seen that the area ratio is 17%.
Further, in the non-polished part, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface of the non-polished part is 730, the carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.8% by mass, It can be seen that the nitrogen content in the surface layer in the range from 1 to 10 μm is 1.4% by mass, and there is no coarse carbon compound particle having a particle size of 10 μm or more in the surface layer in the range from the surface to 10 μm.

実施例5〜7それぞれの外輪の軌道部の表面(研磨部)には、いずれも、図24に示される実施例4の外輪と同様に、粒径500nm以下の窒化物粒子が存在していた。
実施例5〜7それぞれの外輪の研磨仕上げされた軌道部の表面(研磨部)は、前記研磨仕上げされている表面から10μmまでの範囲の表面層に、粒径500nm以下の窒化物からなる粒子を有し、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒化物を含む析出物の面積率が5〜20%であるので、表面の硬さが向上しており、異物が混入した潤滑油中で使用された場合であっても、異物を噛みこんだときに生成される圧痕周辺における応力集中を緩和することができる。
これらの結果から、実施例5〜7の外輪のように、非研磨部に浸炭窒化層を形成させることによって、非研磨部において、過剰浸炭組織の発生が抑制されることが示唆される。
As in the outer ring of Example 4 shown in FIG. 24, nitride particles having a particle size of 500 nm or less were present on the surface (polishing part) of the outer ring raceway of each of Examples 5 to 7. .
The surfaces of the outer races of the outer rings of Examples 5 to 7 (polishing portions) are particles made of nitride having a particle size of 500 nm or less in a surface layer in a range from the polished surface to 10 μm. And the area ratio of the precipitate containing nitride in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 5 to 20%, so that the surface hardness is improved and in the lubricating oil mixed with foreign matter Even if it is used in the above, stress concentration around the indentation generated when a foreign object is bitten can be reduced.
From these results, it is suggested that by forming the carbonitriding layer in the non-polished part as in the outer rings of Examples 5 to 7, the occurrence of excessive carburized structure is suppressed in the non-polished part.

一方、表11および表12に示される結果から、鋼材Cから得られた素形材に浸炭処理を施すことにより得られた比較例12の外輪は、非研磨部の表面に窒素(N)が含まれていないことがわかる。また、図26に示される結果から、比較例12の外輪の非研磨部(図中、Cを参照)には、粒径10μm以上の粗大炭素化合物粒子が存在しているため、過剰浸炭組織が発生していることがわかる。   On the other hand, from the results shown in Tables 11 and 12, the outer ring of Comparative Example 12 obtained by carburizing the raw material obtained from Steel C has nitrogen (N) on the surface of the non-polished part. It turns out that it is not included. Further, from the results shown in FIG. 26, since the coarse carbon compound particles having a particle size of 10 μm or more are present in the non-polished portion (see C in the figure) of the outer ring of Comparative Example 12, an excessive carburized structure is present. You can see that it has occurred.

〔試験例4〕
つぎに、実施例4〜7および比較例8〜12の外輪および内輪それぞれについて、異物油中寿命試験および圧壊強度試験を行った。異物油中寿命試験を行うに際しては、実施例4〜7および比較例8〜12のそれぞれ同じ実施例および比較例として製造された一対の外輪および内輪と、高炭素クロム軸受綱(JIS SUJ2)に浸炭窒化処理を施した後、焼入れ、焼もどし処理を行なうことにより製造された玉とを組み合わせて、型番6206の玉軸受を組み立て、得られた玉軸受を異物油中寿命試験に供した。異物油中寿命試験の試験条件は、前記表2と同様である。また、圧壊強度試験の試験条件を表13に示す。圧壊強度試験は、6206外輪の周方向の第1の箇所と、前記周方向の第1の箇所とは180℃周方向に移動した箇所である第2の箇所とを、アムスラー試験機で径方向に挟み、第1の箇所と第2の箇所とを結ぶ6206外輪の軸線と垂直な方向に沿って、第1の箇所と第2の箇所とが0.5mm/minの速度で近接するよう移動させることで、前記6206外輪を変形させ、破壊させ、破壊した時のラジアル荷重を評価する試験である。圧壊強度比は、各実施例、比較例の6206外輪が破壊した時の荷重の、比較例9の6206外輪が破壊した時の荷重に対する比である。そして、これらの結果を表14に示す。
[Test Example 4]
Next, a life test and a crushing strength test in foreign oil were performed on the outer rings and the inner rings of Examples 4 to 7 and Comparative Examples 8 to 12, respectively. When conducting a life test in foreign oil, a pair of outer and inner rings manufactured as the same Examples and Comparative Examples of Examples 4 to 7 and Comparative Examples 8 to 12, respectively, and a high carbon chromium bearing rope (JIS SUJ2) were used. After the carbonitriding treatment, a ball bearing of model No. 6206 was assembled by combining with the balls manufactured by quenching and tempering treatment, and the obtained ball bearing was subjected to a foreign oil life test. The test conditions for the foreign oil life test are the same as in Table 2. Table 13 shows the test conditions for the crushing strength test. In the crushing strength test, the first location in the circumferential direction of the 6206 outer ring and the second location where the first location in the circumferential direction was moved in the circumferential direction at 180 ° C. were measured in the radial direction with an Amsler tester. The first part and the second part are moved close to each other at a speed of 0.5 mm / min along a direction perpendicular to the axis of the 6206 outer ring connecting the first part and the second part. This is a test to evaluate the radial load when the 6206 outer ring is deformed, broken, and broken. The crushing strength ratio is a ratio of the load when the 6206 outer ring of each example and comparative example breaks to the load when the 6206 outer ring of comparative example 9 breaks. These results are shown in Table 14.

表14に示される結果から、表7の組成の鋼材Cが用いられた実施例4〜7の外輪および内輪を備えた玉軸受は、鋼材Dが用いられた比較例8〜10の外輪および内輪を供えた玉軸受に比べて、異物油中寿命が長くなっているとともに、その外輪の圧壊強度も高いことがわかる。   From the results shown in Table 14, the ball bearings including the outer ring and the inner ring of Examples 4 to 7 in which the steel material C having the composition of Table 7 is used are the outer ring and the inner ring of Comparative Examples 8 to 10 in which the steel material D is used. It can be seen that the life in foreign oil is longer and the crushing strength of the outer ring is higher than that of the ball bearing provided with.

一方、表14に示される結果から、実施例4〜7の外輪に用いられた鋼材と同じ鋼材Cから得られた素形材に対して浸炭処理を施した比較例12の外輪を備えた玉軸受は、鋼材Dが用いられた比較例8〜10の外輪を備えた玉軸受よりも、その外輪の圧壊強度が低くなっていることがわかる。これに対して、鋼材Cから得られた素形材に浸炭窒化処理を施すことにより得られた実施例4〜7の外輪および内輪を供えた玉軸受は、異物油中寿命およびその外輪の圧壊強度の両方が向上していることがわかる。
このように、比較例10、12では、前記軌道部を除いた部分に存在する非研磨部に、粒径10μm以上の粗大炭素化合物粒子が存在し、フリーカーバイドなどの過剰浸炭組織が発生しており、この過剰浸炭組織が応力集中の起点となることによって、転がり軸受の圧壊強度を低下させることを見出した。そして、実施例4〜7では、所定の鋼材に対して、所定の条件で浸炭窒化処理を施すことにより、転がり軸受の軌道部において、析出物の少ない長寿命組織(浸炭組織)を形成させながらも、非研磨部において、粒径10μm以上の粗大炭素化合物粒子が生じず、フリーカーバイドなどの過剰浸炭組織の発生が抑制され、圧壊強度の低下が抑制されるとともに、高い転がり疲れ寿命を達成することができた。
On the other hand, from the results shown in Table 14, the ball provided with the outer ring of Comparative Example 12 in which carburizing treatment was performed on the shaped material obtained from the same steel material C as the steel material used for the outer rings of Examples 4 to 7. It turns out that the crushing strength of the outer ring is lower than that of the ball bearing having the outer ring of Comparative Examples 8 to 10 in which the steel material D is used. On the other hand, the ball bearing provided with the outer ring and the inner ring of Examples 4 to 7 obtained by subjecting the shaped material obtained from the steel material C to carbonitriding has a life in a foreign oil and the collapse of the outer ring. It can be seen that both strengths are improved.
As described above, in Comparative Examples 10 and 12, coarse carbon compound particles having a particle size of 10 μm or more exist in the non-polished portion existing in the portion excluding the track portion, and an excessive carburized structure such as free carbide is generated. It has been found that the excessive carburized structure decreases the crushing strength of the rolling bearing by becoming the starting point of stress concentration. And in Examples 4-7, by performing a carbonitriding process on predetermined | prescribed conditions with respect to predetermined | prescribed steel materials, forming the long life structure | tissue (carburized structure | tissue) with few precipitates in the track | orbit part of a rolling bearing. However, in the non-polished part, coarse carbon compound particles having a particle size of 10 μm or more are not generated, the occurrence of excessive carburized structures such as free carbide is suppressed, the reduction in crushing strength is suppressed, and a high rolling fatigue life is achieved. I was able to.

したがって、これらの結果から、実施例4〜7のように、表7の組成の鋼材Cから得られた素形材に浸炭窒化処理を施すことにより得られた軌道部材によれば、非研磨部に過剰浸炭組織が形成されず、異物油中寿命および圧壊強度ともに優れた転がり軸受が得られることが示唆される。   Therefore, from these results, as in Examples 4 to 7, according to the race member obtained by carbonitriding the shaped material obtained from the steel material C having the composition shown in Table 7, the non-polished part This suggests that an excessively carburized structure is not formed, and that a rolling bearing having excellent life in foreign oil and excellent crushing strength can be obtained.

1,11 内輪、1a,11a 軌道部、2,21 外輪、2a,21a 軌道部、10 玉軸受     1,11 inner ring, 1a, 11a raceway part, 2,21 outer ring, 2a, 21a raceway part, 10 ball bearing

Claims (5)

0.7〜0.9質量%の炭素と、3.2〜5.0質量%のクロムと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムとを含有する鋼材から得られ、研磨仕上げされている軌道部を有している軸受構成部材であって、
前記軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が1.1〜1.6質量%であり、
前記軌道部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが740〜900であり、
前記軌道部の表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が20〜55体積%であり、
前記軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素の含有量が0.1〜1.0質量%であり、
前記軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層には、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子および/またはバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子を少なくとも有しており、かつ前記表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子の双方が存在している場合当該表面層におけるバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子との合計の面積率が1〜10%であり、当該表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のいずれか一方が存在している場合、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のうちの前記表面層に存在する粒子の面積率が1〜10%であり、
前記軌道部以外の部分に存在する非研磨部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が0.7〜1.0質量%であり、かつ前記非研磨部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが700〜800であることを特徴とする軸受構成部材。
It is obtained from a steel material containing 0.7 to 0.9% by mass of carbon, 3.2 to 5.0% by mass of chromium, and 0.05% by mass or more and less than 0.5% by mass of vanadium, and polished. A bearing component having a finished raceway ,
The carbon content in the surface layer in the range from the surface of the track portion to 10 μm is 1.1 to 1.6% by mass,
Vickers hardness at a position of a depth of 50 μm from the surface of the track portion is 740 to 900,
The amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface of the track portion is 20 to 55% by volume,
The nitrogen content in the surface layer in the range from the surface of the track part to 10 μm is 0.1 to 1.0% by mass,
In the surface layer in the range from the surface of the track portion to 10 μm, at least particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and / or particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride are contained. It has, and by both the particle size 0.2~2μm of particles consisting of particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting vanadium nitride to the surface layer is present If there are, the total area ratio of the particles having a particle size 0.2~2μm consisting of particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting of vanadium nitride in the surface layer is 1-10% When any one of particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride is present on the surface layer, vanadium nitride is used. Particle size 0.2 Area ratio of particles present in said surface layer is 1-10% der of the 2μm particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm of particles consisting of is,
The carbon content in the surface layer in the range from the surface of the non-polishing part existing in the part other than the track part to 10 μm is 0.7 to 1.0% by mass, and 50 μm from the surface of the non-polishing part. bearing part of Vickers hardness at the position of depth characterized by 700 to 800 der Rukoto.
前記鋼材が、0.7〜0.9質量%の炭素と、0.05〜0.70質量%のケイ素と、0.05〜0.7質量%のマンガンと、3.2〜5.0質量%のクロムと、0.1〜1.0質量%のモリブデンと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムとを含有し、かつ残部が鉄および不可避不純物である鋼材である請求項1に記載の軸受構成部材。   The steel material is 0.7 to 0.9% by mass of carbon, 0.05 to 0.70% by mass of silicon, 0.05 to 0.7% by mass of manganese, and 3.2 to 5.0. It is a steel material containing 0.1% by mass of chromium, 0.1% to 1.0% by mass of molybdenum, and 0.05% by mass or more and less than 0.5% by mass of vanadium, with the balance being iron and inevitable impurities. The bearing component according to claim 1. .2〜5.0質量%のクロムと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムとを含有する鋼材を、所定の形状に加工して、素形材を得る前加工工程、
前記素形材に対して、カーボンポテンシャル0.9〜1.3で、アンモニアガス濃度が2〜5体積%の浸炭窒化雰囲気において、当該素形材を850〜900℃で加熱し、急冷する浸炭窒化処理を施し、中間素材を得る浸炭窒化処理工程、
前記浸炭窒化処理後の中間素材に対して、当該中間素材を160℃以上で加熱する焼もどし処理を施す焼もどし処理工程、および
前記焼もどし処理後の中間素材に、仕上げ加工を施すことにより、表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が1.1〜1.6質量%であり、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが740〜900であり、表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が20〜55体積%であり、表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素の含有量が0.1〜1.0質量%であり、表面から10μmまでの範囲の表面層には、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子および/またはバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子を有しており、かつ前記表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子の双方が存在している場合当該表面層におけるバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子との合計の面積率が1〜10%であり、当該表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のいずれか一方が存在している場合、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のうちの前記表面層に存在する粒子の面積率が1〜10%である軸受構成部材を得る仕上げ加工工程
を含むことを特徴とする軸受構成部材の製造方法。
3 . A pre-processing step of obtaining a base material by processing a steel material containing 2 to 5.0% by mass of chromium and 0.05% by mass or more and less than 0.5% by mass of vanadium into a predetermined shape;
Carburizing by heating the base material at 850 to 900 ° C. in a carbonitriding atmosphere having a carbon potential of 0.9 to 1.3 and an ammonia gas concentration of 2 to 5% by volume with respect to the base material. Carburizing and nitriding process to obtain nitriding and intermediate material,
The intermediate material after the carbonitriding treatment is subjected to a tempering treatment process in which the intermediate material is tempered by heating at 160 ° C. or higher, and the intermediate material after the tempering treatment is subjected to a finishing process. The carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 1.1 to 1.6% by mass, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 740 to 900, and 10 μm from the surface. The amount of retained austenite at the position of the depth is 20 to 55% by volume, the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.1 to 1.0% by mass, and from the surface to 10 μm the surface layer in the range of, have a particle diameter 0.2~2μm consisting of particles and / or vanadium carbonitrides particle size 0.2~2μm consisting of vanadium nitride, and said surface When both particle size 0.2~2μm particles and vanadium carbonitride of nitride particle size 0.2~2μm of particles consisting of vanadium nitrides are present in vanadium nitride in the surface layer The total area ratio of the particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of a product and the particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride is 1 to 10%, and the surface layer is made of vanadium nitride. When any one of particles having a particle size of 0.2 to 2 μm and particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride is present, the particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride Including a finishing step of obtaining a bearing component having an area ratio of 1 to 10% of particles present in the surface layer among particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of particles and vanadium carbonitride. Manufacture of bearing components Law.
求項に記載の軸受構成部材の製造方法であって、
0.7〜0.9質量%の炭素と、3.2〜5.0質量%のクロムと、0.05質量%以上0.5質量%未満のバナジウムとを含有する鋼材を、所定の形状に加工して、少なくとも軌道面を形成する部分に研磨取代を有する軌道部材の素形材を得る加工工程、
前記素形材に対して、カーボンポテンシャル0.9〜1.3で、アンモニアガス濃度が2〜5体積%の浸炭窒化雰囲気において、当該素形材を850〜900℃で4時間以上加熱する浸炭窒化処理を施し、中間素材を得る浸炭窒化処理工程、
前記浸炭窒化処理後の中間素材に対して、当該中間素材を160℃以上で加熱する焼もどし処理を施す焼もどし処理工程、および
前記焼もどし処理後の中間素材の前記軌道面を形成する部分に、研磨仕上げ加工を施すことにより、前記軌道部を形成し、前記軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が1.1質量%以上1.6質量%未満であり、この表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが740〜900であり、前記表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が20〜55体積%であり、前記表面から10μmまでの範囲の表面層における窒素の含有量が0.1〜1.0質量%であり、表面から10μmまでの範囲の表面層には、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子および/またはバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子を有しており、かつ前記表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子の双方が存在している場合当該表面層におけるバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子とバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子との合計の面積率が1〜10%であり、当該表面層にバナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のいずれか一方が存在している場合、バナジウム窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子およびバナジウム炭窒化物からなる粒径0.2〜2μmの粒子のうちの前記表面層に存在する粒子の面積率が1〜10%であり、前記軌道部以外の部分に存在する非研磨部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量が0.7〜1.0質量%であり、かつこの表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが700〜800である軌道部材を得る仕上げ加工工程
を含むことを特徴とする軸受構成部材の製造方法。
A method of manufacturing a bearing part according to Motomeko 1,
A steel material containing 0.7 to 0.9 mass% carbon, 3.2 to 5.0 mass% chromium, and 0.05 mass% or more and less than 0.5 mass% vanadium is formed into a predetermined shape. Processing to obtain a track member shape material having a grinding allowance in at least a portion forming the raceway surface,
Carburizing by heating the raw material at 850 to 900 ° C. for 4 hours or more in a carbonitriding atmosphere with a carbon potential of 0.9 to 1.3 and an ammonia gas concentration of 2 to 5% by volume. Carburizing and nitriding process to obtain nitriding and intermediate material,
A tempering process for subjecting the intermediate material after the carbonitriding treatment to a tempering process in which the intermediate material is heated at 160 ° C. or higher ; and
The portion of the intermediate material that forms the raceway surface after the tempering treatment is subjected to polishing finishing to form the raceway portion, and the carbon content in the surface layer in the range from the surface of the raceway portion to 10 μm The amount is 1.1 mass% or more and less than 1.6 mass%, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from this surface is 740 to 900, and the residual at a depth of 10 μm from the surface The amount of austenite is 20 to 55% by volume, the content of nitrogen in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.1 to 1.0% by mass, and the surface layer in the range from the surface to 10 μm has a particle diameter 0.2~2μm consisting of particles and / or vanadium carbonitrides particle size 0.2~2μm consisting of vanadium nitrides, and consists of vanadium nitride on the surface layer grain If both particles having a particle size 0.2~2μm consisting of particles and vanadium carbonitride of 0.2~2μm is present, particle size 0.2 consisting of vanadium nitride in the surface layer The total area ratio of the 2 μm particles and the vanadium carbonitride particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm is 1 to 10%, and the surface layer has a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride. When either one of particles and particles of vanadium carbonitride having a particle size of 0.2 to 2 μm is present, particles of vanadium nitride having a particle size of 0.2 to 2 μm and particles of vanadium carbonitride Surface area in the range from 1 to 10% of particles present in the surface layer among particles having a diameter of 0.2 to 2 [mu] m to a surface of 10 [mu] m from the surface of the non-polishing part existing in the part other than the track part The carbon content in the layer is 0.7 A method for producing a bearing component, comprising: a finishing process for obtaining a raceway member having a Vickers hardness of 700 to 800 at a position of 50 μm depth from the surface of the bearing member. .
内周面に軌道部を有する外輪と、外周面に軌道部を有する内輪と、前記内外輪の両軌道部の間に配置された複数個の転動体とを有する転がり軸受であって、
前記外輪および内輪の少なくとも一方が、請求項1または2に記載の軸受構成部材からなることを特徴とする転がり軸受。
A rolling bearing having an outer ring having a raceway portion on an inner peripheral surface, an inner ring having a raceway portion on an outer peripheral surface, and a plurality of rolling elements arranged between both raceway portions of the inner and outer rings,
A rolling bearing, wherein at least one of the outer ring and the inner ring is made of the bearing constituent member according to claim 1 or 2 .
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