JP5597977B2 - Bearing component, method for manufacturing the same, and rolling bearing - Google Patents

Bearing component, method for manufacturing the same, and rolling bearing Download PDF

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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.

転がり軸受は、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、外内輪の各軌道面と転動体との接触部分において、局部的な永久変形を生じることがある。この永久変形は、荷重の増大とともに大きくなり、限界荷重(静定格荷重)を超えると円滑な回転を妨げるようになる。例えば、玉軸受の場合、転動体と外内輪の軌道部との間の最大接触応力は、4200MPa程度とされており、玉軸受の設計に際しては、かかる応力を考慮して、静定格荷重が定められている。
この静定格荷重の向上は、転がり軸受の小型軽量化を実現するためには、重要な課題の1つとなっている。
Rolling bearings are localized at the contact area between each raceway surface of the outer and inner rings and the rolling element when subjected to an excessive static load during use or a large impact load during rotation at an extremely low rotational speed. May cause permanent deformation. This permanent deformation becomes larger as the load increases, and when the limit load (static load rating) is exceeded, smooth rotation is hindered. For example, in the case of a ball bearing, the maximum contact stress between the rolling elements and the race of the outer inner ring is about 4200 MPa, and the static load rating is determined in consideration of such stress when designing the ball bearing. It has been.
The improvement of the static load rating is one of the important issues in order to realize a reduction in the size and weight of the rolling bearing.

一方、転がり軸受は、荷重を受けて回転すると、外内輪の各軌道面や転動体の転動面に、繰返し応力が負荷される。そのため、一定期間使用し続けると、転がり軸受を構成する軸受構成部材の材料において、転がり疲労が生じ、軌道面や転動面にフレーキングが発生する。かかる軌道面や転動面でのフレーキングが発生するまでの転がり軸受の総回転数(「転がり疲れ寿命」という)は、転がり軸受の交換の指標とされており、この転がり疲れ寿命が長いほど、転がり軸受を交換する頻度を少なくすることができる。   On the other hand, when the rolling bearing receives a load and rotates, a repeated stress is applied to each raceway surface of the outer inner ring and the rolling surface of the rolling element. For this reason, if it continues to be used for a certain period of time, rolling fatigue occurs in the material of the bearing component constituting the rolling bearing, and flaking occurs on the raceway surface and the rolling surface. The total number of rolling bearing rotations (referred to as “rolling fatigue life”) until flaking occurs on the raceway surface and rolling surface is an index for replacing the rolling bearing, and the longer this rolling fatigue life is, The frequency of replacing the rolling bearing can be reduced.

転がり疲れ寿命を向上させた転がり軸受としては、例えば、JIS SUJ2などの高炭素クロム軸受鋼に機械加工などを施して所定の形状に形成された素材を、カーボンポテンシャルが1.2以上である浸炭雰囲気中において840〜870℃で3時間以上加熱する浸炭処理を施し、急冷し、さらに焼もどし処理を施すことにより、表面から最大せん断応力が作用する深さまでの範囲の表層部の全炭素量を1.0〜1.6質量%とするとともに、表面から深さ0.5mmの範囲の表層部のマトリックス中の固溶炭素量を0.6〜1.0質量%とし、表層部に炭素化合物を析出させ、析出した炭素化合物の量を面積率で5〜15%とし、前記炭素化合物の粒子の粒径を3μm以下とした外内輪を備えた転がり軸受が知られている(特許文献1を参照)。
しかしながら、部品の小型化を図る観点から、外内輪や転動体にかかる荷重の増大、使用温度の高温化などの過酷な使用環境下での用途が多くなっており、さらなる高性能化が求められている。
As a rolling bearing with improved rolling fatigue life, for example, a material formed into a predetermined shape by machining a high carbon chromium bearing steel such as JIS SUJ2 into a predetermined shape, carburized with a carbon potential of 1.2 or more. Carburizing treatment is performed in an atmosphere at 840 to 870 ° C. for 3 hours or more, rapidly cooling, and further tempering treatment, so that the total carbon content of the surface layer in the range from the surface to the depth at which the maximum shear stress acts can be obtained. The amount of solid solution carbon in the matrix of the surface layer within the range of 0.5 mm from the surface is 0.6 to 1.0% by mass, and a carbon compound is formed in the surface layer. There are known rolling bearings having outer and inner rings in which the amount of the carbon compound deposited is 5 to 15% in terms of area ratio and the particle size of the carbon compound particles is 3 μm or less (see Patent Document 1). Irradiation).
However, from the viewpoint of miniaturization of parts, there are many applications in harsh usage environments such as increased loads on outer and inner rings and rolling elements, and higher operating temperatures, and further higher performance is required. ing.

また、転がり軸受は、例えば、異物混入条件下で使用された場合、外内輪や転動体に異物が押し付けられて、外内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。
In addition, for example, when the rolling bearing is used under a foreign matter mixed condition, the foreign matter may be pressed against the outer inner ring or the rolling element, and an indentation may be formed on the raceway surface of the outer inner ring or the surface of the rolling element. 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、例えば、3.2〜5.0質量%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に機械加工などを施して所定の形状に形成された素形材に対して、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、急冷する浸炭処理を施し、ついで、焼もどし処理を施すことにより、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770)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2参照)。   In order to improve the life of rolling bearings, for example, machining to steel materials containing 3.2 to 5.0 mass% chromium, less than 1.0 mass% molybdenum, less than 0.5 mass% vanadium, etc. Is subjected to a carburizing treatment that is heated at 850 to 930 ° C. in a carburizing atmosphere having a carbon potential of 1.2 to 1.5 and rapidly cooled, By performing the tempering treatment, the average particle size of carbide particles in the surface layer portion of the bearing component of the rolling bearing is 0.5 μm or less, the area ratio of the particles of carbide is 9 to 30%, and Rockwell C hardness It is proposed that the thickness is 63 (Vickers hardness 770) or more, and the amount of retained austenite in the surface layer portion is 30 to 50% by volume (see Patent Document 2).

特開2004−52101号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-52101 特開2006−176863号公報JP 2006-176863 A

前記特許文献2に記載の方法のように、外内輪および転動体の表面における残留オーステナイト量を増加させた場合、異物を噛み込んだときに生成される圧痕周辺への応力集中を緩和することができるため、異物油中寿命を向上させ、転がり軸受の長寿命化を図ることができる。
しかしながら、残留オーステナイトの降伏応力は、マルテンサイトの降伏応力に比べて、著しく低いため、静的負荷容量が低くなる。
When the amount of retained austenite on the surfaces of the outer and inner rings and rolling elements is increased as in the method described in Patent Document 2, stress concentration around the indentation generated when a foreign object is bitten can be reduced. Therefore, the life in foreign oil can be improved and the life of the rolling bearing can be extended.
However, since the yield stress of retained austenite is significantly lower than that of martensite, the static load capacity is lowered.

これに対して、外内輪および転動体の表面における残留オーステナイト量を低減することにより、静的負荷容量を向上させることが考えられるが、外内輪および転動体の表面における残留オーステナイト量を低減させた場合、十分な寿命を確保することができないことが考えられる。   In contrast, it is conceivable to improve the static load capacity by reducing the amount of retained austenite on the surfaces of the outer and inner rings and rolling elements, but the amount of retained austenite on the surfaces of the outer and inner rings and rolling elements has been reduced. In such a case, it is considered that a sufficient life cannot be ensured.

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るとともに、十分な静的負荷容量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 provides a bearing component member capable of extending the life of a rolling bearing and ensuring a sufficient static load capacity, and a method for manufacturing the same. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a rolling bearing that has a long life and exhibits a sufficient static load capacity.

本発明の軸受構成部材は、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を加工した素形材に対して、カーボンポテンシャル0.9〜1.3で、アンモニアガス濃度2〜5体積%の浸炭窒化雰囲気において、850〜900℃で加熱し、急冷する浸炭窒化処理を施した後、得られた中間素材に対して、−50〜−100℃でのサブゼロ処理、および仕上げ加工を施すことにより得られ、研磨仕上げされている表面を有している軸受構成部材であって、
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おける炭素の含有量が1.1〜1.6質量%であり、前記表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが800〜940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5〜30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、
前記表面から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%であることを特徴としている。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 according to the present invention is obtained by processing a steel containing 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, 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 carbonitriding process is performed by heating and quenching at 850 to 900 ° C. A bearing component having a surface that is obtained by performing sub-zero treatment at −50 to −100 ° C. and finishing, and has a polished finish,
The content of carbon in the surface layer in the range from the polished surface to 10 μm is 1.1 to 1.6 mass%, and the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 800 to 940, the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface is 5 to 30% by volume, and the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.1 to 1.0. Mass%,
The surface layer in the range from the surface to 10 μm has 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. and if both the particle size 0.2~2μm of particles consisting of particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting vanadium nitride on the surface layer is present, the 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 the surface layer When either one of 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 is present, the particle size of vanadium nitride is 0. .2 to 2 μm particles and It is characterized in that the area ratio of particles present in the surface layer of the particle size 0.2~2μm of particles consisting of vanadium carbonitrides are 1-10%. 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.

本発明の軸受構成部材は、前記浸炭窒化処理が施された中間素材に対して、前記サブゼロ処理が施されたものである。これにより、本発明の軸受構成部材では、研磨仕上げされている表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが800〜940(ロックウェルC硬さ64〜68)となり、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5〜30体積%となっている。
したがって、本発明の軸受構成部材では、マルテンサイト量が多くなっており、降伏応力が高く、十分な静的負荷容量が確保される。これにより、本発明の軸受構成部材によれば、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であっても、外内輪の各軌道面と転動体との接触部分における局部的な永久変形量を少なくすることができる。
The bearing constituent member of the present invention is obtained by subjecting the intermediate material subjected to the carbonitriding process to the sub-zero treatment. As a result, in the bearing component of the present invention, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the polished surface is 800 to 940 (Rockwell C hardness 64 to 68), and 10 μm from the surface. The amount of retained austenite at the depth position is 5 to 30% by volume.
Therefore, in the bearing component of the present invention, the amount of martensite is large, the yield stress is high, and a sufficient static load capacity is ensured. Thus, according to the bearing component of the present invention, each of the outer and inner rings can be used even when receiving an excessive static load during use or when receiving a large impact load during rotation at an extremely low rotational speed. The amount of local permanent deformation at the contact portion between the raceway surface and the rolling element can be reduced.

本発明では、前記軸受構成部材が、研磨仕上げされている軌道部を有する軌道部材であり、前記鋼材は0.7〜0.9質量%の炭素を含み、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であることが好ましい。
この場合、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としての軌道部材は、前記作用効果に加えて、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。
In the present invention, the bearing component member is a race member having a raceway portion that is polished and finished, and the steel material contains 0.7 to 0.9% by mass of carbon and exists in a portion other than the raceway portion. The Vickers hardness at a position where the carbon content in the surface layer in the range from the surface of the non-polished part to 10 μm is 0.7 to 1.0% by mass and at a depth of 50 μm from the surface of the non-polished part. Is preferably 700 to 800.
In this case, the carbon content in the surface layer in the range from the surface of the non-polishing part existing in the portion other than the track part to 10 μm is 0.7 to 1.0% by mass, and the surface of the non-polishing part Since the Vickers hardness at a depth of 50 μm is 700 to 800, generation of excessive carburized structure in the non-polished part can be suppressed.
Therefore, the track member as a bearing component having such a configuration is subject to external loads in addition to the above-described effects. For example, when used as an outer ring of a rolling bearing, the rolling fatigue life of the rolling bearing is improved. And sufficient strength can be given to the rolling bearing.

本発明の転がり軸受は、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、前記外内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、
前記外輪が、固定輪であるとともに、前述した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 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 disposed between both raceway portions of the outer inner ring. A bearing,
The outer ring is a fixed ring and is made of the above-described bearing component.

本発明の転がり軸受は、固定輪たる外輪が前述した軸受構成部材からなるため、転がり軸受において、最大接触応力が最も大きくなる固定輪における静的負荷容量が十分に確保される。これにより、本発明の転がり軸受によれば、固定輪たる外輪における転動体との接触部分での永久変形量を少なくすることができ、前記静的荷重または衝撃荷重が限界荷重を超えても、円滑な回転を確保することができる。   In the rolling bearing according to the present invention, since the outer ring as the fixed ring is made of the above-described bearing constituent member, the static bearing capacity in the fixed ring where the maximum contact stress is maximized is sufficiently ensured in the rolling bearing. Thereby, according to the rolling bearing of the present invention, it is possible to reduce the amount of permanent deformation at the contact portion with the rolling element in the outer ring which is a fixed ring, and even if the static load or impact load exceeds the limit load, Smooth rotation can be ensured.

本発明の転がり軸受では、前記内輪は、駆動輪であり、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、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%である部材からなることが好ましい。
このように、本発明の転がり軸受は、内輪における面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が20〜55体積%となっているため、異物が混入した潤滑油中で当該転がり軸受を使用した場合であっても、この転がり軸受が異物を噛み込んだときに生成される圧痕周辺における応力集中が緩和されて、表面起点損傷が抑制される。したがって、この場合、高い異物油中寿命を確保することができる。
In the rolling bearing of the present invention, the inner ring is a drive wheel, and is obtained from a steel material containing 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 carbon content 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 The hardness is 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. In the surface layer in the range from 1.0 to 10% by mass and from the surface to 10 μm, particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm and / or a particle diameter of 0.2 to 0.2 μm made of vanadium carbonitride are used. It has 2μm particles And if both the particle size 0.2~2μm of particles consisting of particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting vanadium nitride on the surface layer is present, the surface 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 layer is 1 to 10%, When either one of a particle having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and a particle having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride is present, the particle size of vanadium nitride is 0. Of the particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of 2-2 μm particles and vanadium carbonitride, it is preferable that the particles have an area ratio of 1 to 10%.
As described above, the rolling bearing of the present invention has a retained austenite amount of 20 to 55% by volume at a depth of 10 μm from the surface of the inner ring. Even if it is used, the stress concentration around the indentation generated when the rolling bearing bites in the foreign matter is relieved, and the surface origin damage is suppressed. Therefore, in this case, a high life in foreign oil can be ensured.

本発明の軸受構成部材の製造方法は、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、−50〜−100℃で当該中間素材を冷却するサブゼロ処理を施すサブゼロ処理工程、ならびに
前記サブゼロ処理工程後の中間素材に、仕上げ加工を施すことにより、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが800〜940(ロックウェルC硬さ64〜68)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5〜30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、前記表面から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。
The method for producing a bearing component according to the present invention processes a steel material containing 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 into a predetermined shape. And a pre-processing step 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,
By subjecting the intermediate material after the carbonitriding process to a subzero treatment process for performing a subzero treatment for cooling the intermediate material at −50 to −100 ° C., and applying a finishing process to the intermediate material after the subzero treatment process The Vickers hardness at a position 50 μm deep from the surface is 800 to 940 (Rockwell C hardness 64 to 68), and the amount of retained austenite at a position 10 μm deep from the surface is 5 to 30% 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 in the surface layer in the range from the surface to 10 μm, the particles made of vanadium nitride has a particle size 0.2 to 2 .mu.m particles consisting of particles and / or vanadium carbonitrides of diameter 0.2 to 2 .mu.m, and particle size 0 consisting of vanadium nitride on the surface layer When both particle size 0.2~2μm of particles consisting of particles and vanadium carbonitride .2~2μm is present, the particle size 0.2~2μm consisting of vanadium nitride in the surface layer Particles having a particle size of 0.2 to 2 [mu] m made of vanadium nitride on the surface layer. And any one of 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 and a particle diameter made of vanadium carbonitride It includes a finishing step for obtaining a bearing component having an area ratio of particles of 1 to 10% in the surface layer among particles of 0.2 to 2 μm .

本発明の軸受構成部材の製造方法では、前記鋼材から得られた素形材に対して、前記浸炭窒化処理を施し、さらに浸炭窒化処理後の中間素材にサブゼロ処理を施し、かかるサブゼロ処理後の中間素材に仕上げ加工を施すので、浸炭窒化処理後の中間素材の表面における残留オーステナイトをより硬質のマルテンサイトに変化させることができる。
そのため、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さを800〜940(ロックウェルC硬さ64〜68)、表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量を5〜30体積%、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%、前記表面から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%とし、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、かかる構成を採用した製造方法で得られた軸受構成部材は、転がり軸受における固定輪として用いた場合、前述した軸受構成部材における作用効果を奏することができる。
In the method for manufacturing a bearing component according to the present invention, the carbon steel obtained from the steel material is subjected to the carbonitriding process, the intermediate material after the carbonitriding process is further subjected to subzero treatment, and the subzero treatment is performed. Since the intermediate material is finished, the retained austenite on the surface of the intermediate material after carbonitriding can be changed to harder martensite.
Therefore, the Vickers hardness at a position 50 μm deep from the surface is 800 to 940 (Rockwell C hardness 64 to 68), the amount of retained austenite at a position 10 μm deep from the surface is 5 to 30% 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 particle size in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is vanadium nitride is 0.2 to 2 μm. particles and / or particle size 0.2~2μm of particles consisting of vanadium carbonitrides in the presence of, and particles having a particle size 0.2~2μm consisting vanadium nitride on the surface layer and vanadium carbonitride In the case where both particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm are present, a particle having a particle diameter of 0.2 to 2 μm composed of vanadium nitride and a particle diameter of vanadium carbonitride in the surface layer is 0. 2 The total area ratio with 2 μm particles is 1 to 10%, and the surface layer has a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and a particle of 0.2 to 2 μm particle size made of vanadium carbonitride. Is present in the surface layer among 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. The area ratio of the particles can be 1 to 10%.
Therefore, the bearing structural member obtained by the manufacturing method employing such a configuration can exhibit the effects of the above-described bearing structural member when used as a fixed ring in a rolling bearing.

本発明の軌道部材の製造方法は、前述した軸受構成部材としての軌道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、−50〜−100℃で当該中間素材を冷却するサブゼロ処理を施すサブゼロ処理工程、および
前記サブゼロ処理工程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、前記表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが800〜940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5〜30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。
The method for manufacturing a race member of the present invention is a method for producing a race member as the bearing component described above,
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,
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 raw material is heated at 850 to 900 ° C. for 4 hours or more. Carbonitriding process to obtain intermediate material by performing carbonitriding to quench
A sub-zero treatment step for subjecting the intermediate material after carbonitriding to a sub-zero treatment for cooling the intermediate material at −50 to −100 ° C., and a portion for forming the raceway surface of the intermediate material after the sub-zero treatment step In addition, the track portion is formed by polishing finishing, and the carbon content in the surface layer in the range from the surface of the track portion to 10 μm is 1.1% by mass or more and less than 1.6% by mass. The Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 800 to 940, the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface is 5 to 30% by volume, and from the surface to 10 μm The content of nitrogen in the surface layer in the range of 0.1 to 1.0% by mass and the surface layer in the range from the surface to 10 μm has a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride. Particles of the child and / or consisting of vanadium carbonitrides have a particle diameter 0.2 to 2 .mu.m, and particle size 0.2 to 2 .mu.m consisting vanadium nitride on the surface layer and vanadium When both particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of carbonitride are present , particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and a particle size made of vanadium carbonitride in the surface layer The total area ratio with 0.2 to 2 μm particles is 1 to 10%, and the surface layer has a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and a particle size of vanadium carbonitride of 0. When any one of the particles having a particle size of 2 to 2 μm is present, the particles among the particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and the particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride are used. surface of the particles present in the surface layer The rate is 1 to 10%, 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% by mass, and It includes a finishing step of obtaining a raceway member having a Vickers hardness of 700 to 800 at a position of a depth of 50 μm from the surface of the non-polished part.

かかる構成を採用した軌道部材の製造方法によれば、前記鋼材を所定の形状に加工して得られた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に対して、前記浸炭窒化処理を施し、さらに浸炭窒化処理後の中間素材にサブゼロ処理を施し、かかるサブゼロ処理後の中間素材に仕上げ加工を施すので、浸炭窒化処理後の中間素材の軌道面を形成する部分の表面における残留オーステナイトをより硬質のマルテンサイトに変化させることができる。
そのため、軌道部材の軌道部の表面から10μmまでの範囲の表面層における炭素の含有量を1.1質量%以上1.6質量%未満、前記表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さを800〜940、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を5〜30体積%、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を0.1〜1.0質量%、前記表面から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%とし、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%とし、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を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を700〜800とすることができる。
したがって、かかる構成を採用した製造方法で得られた軸受構成部材は、前述した作用効果を奏することができる。
According to the manufacturing method of the race member adopting such a configuration, with respect to the shape member of the race member having a grinding allowance in at least a portion forming the raceway surface obtained by processing the steel material into a predetermined shape, The surface of the part that forms the raceway surface of the intermediate material after carbonitriding because carbonitriding is performed, the intermediate material after carbonitriding is subjected to subzero treatment, and the intermediate material after such subzero treatment is finished. The retained austenite in can be changed to harder martensite.
Therefore, the Vickers hardness at a position where the carbon content in the surface layer in the range from the surface of the raceway portion of the raceway member to 10 μm is 1.1% by mass or more and less than 1.6% by mass and 50 μm deep from the surface. 800 to 940, the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface is 5 to 30% by volume, and the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.1 to 1.0 mass. %, In the surface layer in the range from the surface to 10 μm, particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm and / or particles of vanadium carbonitride consisting of vanadium nitride are present. and if both the particle size 0.2~2μm of particles consisting of particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting vanadium nitride on the surface layer is present, the surface In layers The total area ratio of particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of nadium nitride and particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride is 1 to 10%, and vanadium nitride is formed on the surface layer. When any one of particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm and particles of vanadium carbonitride having a particle diameter of 0.2 to 2 μm is present, the particle diameter of vanadium nitride being 0.2 to 2 μm Non-polishing part existing in a part other than the orbital part, with the area ratio of the particles existing in the surface layer among the particles of 0.2 to 2 μm in diameter composed of the above particles and vanadium carbonitride being 1-10% The carbon content in the surface layer in the range from 10 μm to 10 μm is 0.7 to 1.0% by mass, and the Vickers hardness at a depth of 50 μm from this surface is 700 to 800. Can do.
Therefore, the bearing constituent member obtained by the manufacturing method employing such a configuration can exhibit the above-described effects.

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るとともに、十分な静的負荷容量を確保することができるという優れた効果を奏する。また、本発明の転がり軸受は、長寿命であり、かつ十分な静的負荷容量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 achieve an excellent effect that a sufficient static load capacity can be secured. In addition, the rolling bearing of the present invention has an excellent effect that it has a long life and exhibits a sufficient static load capacity.

本発明の一実施形態に係る軸受構成部材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 a 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である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 outer ring | wheel which is a bearing structural member which concerns on one Embodiment of this invention. 実験番号1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 experiment number 1. FIG. 実験番号2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 experiment number 2. FIG. 実験番号3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 experiment number 3. FIG. 実験番号4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 experiment number 4. FIG. 実験番号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 the experiment number 5. FIG. 実験番号6および比較例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 experiment number 6 and the comparative example 8. FIG. 実験番号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 the experiment number 7. FIG. 実験番号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 experiment number 8. FIG. 実験番号9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 experiment number 9. FIG. 実験番号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 experiment number 10. FIG. 実験番号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 experiment number 11. FIG. 実験番号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 experiment number 12. FIG. 実験番号13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 experiment number 13. FIG. 実施例3における熱処理条件を示す線図である。6 is a diagram showing heat treatment conditions in Example 3. FIG. 比較例9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 9. 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.

〔軸受構成部材およびそれを備えた転がり軸受〕
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である外輪を説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる軸受構成部材(外輪)を備えた転がり軸受としての玉軸受の構造を示す概略説明図である。
[Bearing components and rolling bearings including the same]
Hereinafter, an outer ring which is 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 the structure of a ball bearing as a rolling bearing provided with a bearing component (outer ring) according to an embodiment of the present invention.

玉軸受60は、内周面に軌道部51aを有する外輪51と、外周面に軌道部52aを有する内輪52と、外内輪51,52の両軌道部51a,52a間に配置された複数個の転動体としての玉53と、複数個の玉53を周方向に所定間隔毎に保持する保持器54とを備えている。   The ball bearing 60 includes an outer ring 51 having a raceway portion 51a on an inner peripheral surface, an inner ring 52 having a raceway portion 52a on an outer peripheral surface, and a plurality of raceways disposed between both raceway portions 51a and 52a. A ball 53 as a rolling element and a retainer 54 that holds a plurality of balls 53 at predetermined intervals in the circumferential direction are provided.

外輪51の軌道部51a、端面51b、肩面51c、および外周面51d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51の端面51bと外周面51dとにつながる断面R形状の外輪51の外周側の面取り51eと、端面51bと肩面51cとにつながる断面直線形状の外輪51の内周側の面取り51f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。
また、内輪52の軌道部52a、端面52b、肩面52c、および内周面52d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52の端面52bと内周面52dとにつながる断面R形状の内輪52の内周側の面取り52eと、端面52bと肩面52cとにつながる断面直線形状の内輪52の外周側の面取り52f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。
The surfaces of the raceway portion 51a, the end surface 51b, the shoulder surface 51c, and the outer peripheral surface 51d of the outer ring 51 are polished portions that are polished.
On the other hand, a chamfer 51e on the outer peripheral side of the outer ring 51 having an R-shaped cross section connected to the end surface 51b and the outer peripheral surface 51d of the outer ring 51, and a chamfer 51f on the inner peripheral side of the outer ring 51 having a linear cross section connected to the end surface 51b and the shoulder surface 51c. Is configured as a non-polishing part that has not been polished.
Further, the surfaces of the raceway portion 52a, the end surface 52b, the shoulder surface 52c, and the inner peripheral surface 52d of the inner ring 52 are polished portions that are polished. On the other hand, a chamfer 52e on the inner peripheral side of the inner ring 52 having an R-shaped cross section connected to the end surface 52b and the inner peripheral surface 52d of the inner ring 52, and a chamfer on the outer peripheral side of the inner ring 52 having a linear cross section connected to the end surface 52b and the shoulder surface 52c. 52f is configured as a non-polishing portion that has not been polished.

玉軸受60では、外輪51が固定輪とされており、内輪52が駆動輪とされている。
そして、内輪52における軌道部52aの転走面の曲率半径は、玉53の直径をBdとすると、0.505Bdであり、外輪51における軌道部51aの転走面の曲率半径は、0.53Bdである。このように、玉軸受60では、内輪52の曲率半径に比べて、外輪51の曲率半径が大きくなっているため、外輪51と玉53との間の最大接触応力が、内輪52と玉53との間の最大接触応力に比べて大きくなっている。
そこで、外輪51では、内輪52に比べて、残留オーステナイト量を少なくすることによって、静的負荷容量を向上させている。これにより、外輪51においては、永久変形の発生の抑制が図られている。
一方、内輪52では、外輪51に比べて、残留オーステナイト量を多くすることによって、異物を噛み込んだときに生成される圧痕周辺への応力集中を緩和するようにされている。これにより、内輪52においては、異物油中寿命の向上が図られている。
In the ball bearing 60, the outer ring 51 is a fixed ring, and the inner ring 52 is a drive wheel.
And the curvature radius of the rolling surface of the track part 52a in the inner ring 52 is 0.505Bd, when the diameter of the ball 53 is Bd, and the curvature radius of the rolling surface of the track part 51a in the outer ring 51 is 0.53Bd. It is. As described above, in the ball bearing 60, the radius of curvature of the outer ring 51 is larger than the radius of curvature of the inner ring 52. Therefore, the maximum contact stress between the outer ring 51 and the ball 53 is increased between the inner ring 52 and the ball 53. It is larger than the maximum contact stress between.
Therefore, the outer ring 51 has a higher static load capacity by reducing the amount of retained austenite than the inner ring 52. Thereby, in the outer ring | wheel 51, suppression of generation | occurrence | production of a permanent deformation is achieved.
On the other hand, in the inner ring 52, the amount of retained austenite is increased as compared with the outer ring 51, so that stress concentration around the indentation generated when a foreign object is bitten is alleviated. Thereby, in the inner ring | wheel 52, the lifetime in a foreign material oil is improved.

外内輪51,52は、いずれも、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る部材からなる。   The outer and inner rings 51 and 52 are each made of a member obtained from a steel material containing 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.

固定輪である外輪51では、軌道部51aを含む研磨部の表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が5〜30体積%とされており、内輪52の軌道部52aを含む研磨部に比べて、前記残留オーステナイト量が少なくなっている。これにより、外輪51では、マルテンサイト量が多くなっているため、降伏応力が高く、十分な静的負荷容量が確保されている。
このように、外輪51では、軌道部51aを含む研磨部の表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が5体積%以上とされていることから、外輪として十分な寿命性能が確保されている。また、軌道部51a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30体積%以下とされていることから、外輪として十分な静的負荷容量が確保されている。
したがって、玉軸受60における最大接触応力の負荷が最も大きくなった場合でも、固定輪たる外輪51において、十分な静的負荷容量が確保されているため、外内輪の各軌道面と転動体との接触部分における永久変形量を少なくすることができ、円滑な回転を維持することができる。
In the outer ring 51 that is a fixed ring, the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface of the polishing part including the track part 51 a is 5 to 30% by volume, and the polishing part including the track part 52 a of the inner ring 52. The amount of retained austenite is less than that of. Thereby, since the amount of martensite is large in the outer ring 51, the yield stress is high and a sufficient static load capacity is secured.
As described above, in the outer ring 51, the amount of retained austenite at a position 10 μm deep from the surface of the polishing part including the raceway part 51a is set to 5% by volume or more, so that sufficient life performance as an outer ring is ensured. ing. Further, since the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface of the track part 51a is 30% by volume or less, a sufficient static load capacity is secured as an outer ring.
Therefore, even when the load of the maximum contact stress in the ball bearing 60 becomes the largest, since the sufficient static load capacity is secured in the outer ring 51 which is a fixed ring, each raceway surface of the outer inner ring and the rolling element The amount of permanent deformation at the contact portion can be reduced, and smooth rotation can be maintained.

外輪51において、軌道部51aを含む研磨部の表面から50μmの深さの位置での硬さは、外輪として十分な寿命および静的負荷容量を確保する観点から、ビッカース硬さ800(ロックウェルC硬さ64)以上であり、脆化を抑制し、軸受として、十分な靱性を確保する観点から、ビッカース硬さ940(ロックウェルC硬さ68)以下である。   In the outer ring 51, the hardness at a depth of 50 μm from the surface of the polishing part including the raceway part 51 a has a Vickers hardness of 800 (Rockwell C) from the viewpoint of securing a sufficient life and static load capacity as the outer ring. The hardness is 64) or more, and is Vickers hardness 940 (Rockwell C hardness 68) or less from the viewpoint of suppressing embrittlement and ensuring sufficient toughness as a bearing.

また、一実施形態において、軌道部51a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 track portion 51a 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51a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、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 the precipitate containing nitride in the surface layer in the range from the surface of the polishing portion including the track portion 51a to 10 μm is preferably 5% or more from the viewpoint of obtaining sufficient crushing strength. 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、外輪51の外周側の面取り51e、および外輪51の内周側の面取り51f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。   In one embodiment, the carbon content in the surface layer in the range from the surface of the non-polished part including the chamfer 51e on the outer peripheral side of the outer ring 51 and the chamfer 51f on the inner peripheral side of the outer ring 51 to 10 μm is From the viewpoint of obtaining hardness for securing static strength as 0.7% by mass or more, from the viewpoint of obtaining sufficient crushing strength by suppressing the occurrence of excessive carburized structure in the non-polished part, 1 0.0 mass% or less.

また、一実施形態においては、外輪51の外周側の面取り51e、および外輪51の内周側の面取り51f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。   In one embodiment, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface of the non-polished part including the chamfer 51e on the outer peripheral side of the outer ring 51 and the chamfer 51f on the inner peripheral side of the outer ring 51 is a ball bearing. From the viewpoint of obtaining sufficient strength, it is 700 or more, and from the viewpoint of ensuring sufficient toughness, it is 800 or less.

一方、駆動輪である内輪52では、その軌道部52aを含む研磨部の表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量は、異物が混入した潤滑油中で玉軸受60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周辺への応力集中を緩和する観点から、20体積%以上であり、内輪として、十分な表面硬さを得る観点から、55体積%以下である。   On the other hand, in the inner ring 52 that is a driving wheel, the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface of the polishing portion including the raceway portion 52a is determined when the ball bearing 60 is used in the lubricating oil mixed with foreign matter. From the viewpoint of relaxing the stress concentration around the indentation generated when the foreign matter is bitten, it is 20% by volume or more, and from the viewpoint of obtaining sufficient surface hardness as the inner ring, it is 55% by volume or less.

また、内輪52では、軌道部52aを含む研磨部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが740(ロックウェルC硬さが62)以上となっていることから、異物が混入した潤滑油中で玉軸受60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ことができる。さらに、内輪52では、軌道部52aを含む研磨部の表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが900(ロックウェルC硬さが67)以下となっていることから、脆化を防止することができる。
なお、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さは、前記外輪51aや前記内輪52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である。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値である。
Further, in the inner ring 52, since the Vickers hardness at a position 50 μm deep from the surface of the polishing part including the raceway part 52a is 740 (Rockwell C hardness is 62) or more, foreign matter is mixed in. When the ball bearing 60 is used in the lubricating oil, the size of the impression generated when the foreign matter is caught can be reduced. Furthermore, the inner ring 52 has a Vickers hardness of 900 (Rockwell C hardness of 67) or less at a depth of 50 μm from the surface of the polishing part including the raceway part 52a, thereby preventing embrittlement. can do.
The Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is obtained by cutting the outer ring 51 a and the inner ring 52 in the depth direction from the surface and then applying a Vickers indenter at a depth of 50 μm from the surface. It is a measured value. The Rockwell C hardness is a value obtained by converting the measured Vickers hardness.

外内輪51,52の軌道部51a,52aを含む研磨部および玉53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以上であり、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、外内輪51,52の軌道部51a,52aを含む研磨部および玉53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 a range of 10 μm from the surface of each of the polishing portion and the ball 53 including the raceway portions 51a, 52a of the outer inner rings 51, 52. doing. The particle size of the particles is 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 51 a and 52 a of the outer inner rings 51 and 52 and the balls 53.

外内輪51,52の軌道部51a,52aを含む研磨部および玉53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、固定輪および駆動輪それぞれに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前記表面から50μmの深さの位置でのロックウェルC硬さ(またはビッカース硬さ)を固定輪および駆動輪それぞれに応じた所定値とし、固定輪および駆動輪それぞれ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 53 including the raceway parts 51 a and 52 a of the outer inner rings 51 and 52 From the viewpoint of ensuring a sufficient static load capacity for each of the fixed wheel and the drive wheel by improving the yield stress by dispersion strengthening by the Orowan mechanism, the area ratio of the particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of nitride is Rockwell C hardness (or Vickers hardness) at a depth of 50 μm from the surface by suppressing excessive nitrogen intrusion into the steel material and ensuring the required amount of carbon. Is a predetermined value corresponding to each of the fixed wheel and the drive wheel, and is 10% or less from the viewpoint of securing a sufficient static load capacity for each of the fixed wheel and the drive wheel. 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.

外内輪51,52の軌道部51a,52aを含む研磨部および玉53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、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固定輪および駆動輪それぞれに応じた所定値とし、かつ固定輪および駆動輪それぞれに応じた所定の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 51a and 52a of the outer inner rings 51 and 52 and the surface layer in the range of 10 μm from the surface of each ball 53 is effective in reducing the stress concentration on the surface damaged portion such as indentation. From the viewpoint of setting a certain amount of retained austenite to a predetermined value according to each of the fixed wheel and the driving wheel and a predetermined surface hardness according to each of the fixed wheel and the driving wheel, the surface layer is 1.1% by mass or more. From the viewpoint of further improving the life by reducing the abundance of coarse precipitates of carbides (for example, precipitates having a particle size exceeding 10 μm), the content is 1.6% by mass or less.

外内輪51,52の軌道部51a,52aを含む研磨部および玉53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、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)や残留オーステナイト量を固定輪および駆動輪それぞれに応じた所定値とし、長寿命化を図るとともに、固定輪および駆動輪それぞれに十分な静的負荷容量を確保する観点から、1.0質量%以下である。   The nitrogen content in the polishing layer including the raceway portions 51a, 52a of the outer inner rings 51, 52 and the surface layer in the range from the surface of each ball 53 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, it is 0.1% by mass or more, and by suppressing the ingress of excessive nitrogen into the steel material and ensuring the required amount of carbon, the depth of 50 μm from the surface The Vickers hardness (or Rockwell C hardness) and the retained austenite amount at the position are set to predetermined values according to the fixed wheel and the driving wheel, respectively, and the service life is extended. From the viewpoint of securing the load capacity, it is 1.0% by mass or less.

転動体である玉53は、JIS SUJ2からなる部材からなる一般的な転動体であってもよい。また、玉53は、外輪51と同様の軸受構成部材から構成されていてもよい。   The ball 53 which is a rolling element may be a general rolling element made of a member made of JIS SUJ2. Further, the ball 53 may be composed of a bearing constituent member similar to the outer ring 51.

なお、本実施形態に係る玉軸受60においては、外輪51が固定輪であり、内輪52が駆動輪であるが、本発明においては、内輪52が固定輪であり、外輪51が駆動輪であってもよい。この場合、固定輪である内輪52として、研磨部について、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800〜940(ロックウェルC硬さが64〜68)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5〜30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、前記表面から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の粒子の面積率が1〜10%である軸受構成部材が用いられる。   In the ball bearing 60 according to this embodiment, the outer ring 51 is a fixed wheel and the inner ring 52 is a drive wheel. However, in the present invention, the inner ring 52 is a fixed wheel and the outer ring 51 is a drive wheel. May be. In this case, as the inner ring 52 which is a fixed ring, 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 depth is 50 μm from the surface as the polished portion. Vickers hardness at 800 to 940 (Rockwell C hardness is 64 to 68), the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface is 5 to 30% by volume, from the surface to 10 μm In the surface layer in the range of 0.1 to 1.0% by mass, the surface layer in the range from the surface to 10 μm has a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride. And / or particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride and having a particle size of 0.2 to 2 μm made of the vanadium nitride in the surface layer in the range from the surface to 10 μm. The area ratio of the particles and / or vanadium carbonitrides diameter 0.2~2μm of particles consisting of the can bearing part is 1-10% is used.

なお、外輪51は、後述の本発明の一実施形態にかかる軸受構成部材の製造方法により製造することができる。
また、内輪52は、例えば、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%の浸炭窒化雰囲気において、当該素形材を850〜900℃で加熱し、急冷し、得られた中間素材を160℃以上で加熱する焼もどし処理を施し、その後、仕上げ加工を施すことにより得られる。
In addition, the outer ring | wheel 51 can be manufactured with the manufacturing method of the bearing structural member concerning one Embodiment of this invention mentioned later.
Further, the inner ring 52 is, for example, a shaped material obtained by processing a steel material containing 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 into a predetermined shape. 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 raw material is heated at 850 to 900 ° C. and rapidly cooled. It is obtained by performing a tempering treatment that is heated at 160 ° C. or higher, and then performing a finishing process.

〔軸受構成部材の製造方法〕
つぎに、前記軸受構成部材の製造方法の例として、外輪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(外輪)の製造方法の工程図である。
[Production method of bearing components]
Next, a method for manufacturing the outer ring will be described as an example of a method for manufacturing the bearing constituent member. FIG. 2 is a process diagram of a method for manufacturing a bearing component (outer ring) according to an embodiment of the present invention.

まず、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63〔図2(a)参照〕を製造し、得られた環状素材63に切削加工などを施して、所定形状に加工して、軌道面61a、端面61b、肩面61cおよび外周面61d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61bと外周面61d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61eと、端面61bと肩面61c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61fとを有する外輪の素形材64を得る〔「前加工工程」、図2(b)参照〕。   First, an annular material 63 of an outer ring made of a steel material containing 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 (see FIG. 2 (a)). The manufactured and obtained annular material 63 is subjected to cutting or the like, processed into a predetermined shape, and has a grinding allowance in the portions forming the raceway surface 61a, the end surface 61b, the shoulder surface 61c, and the outer peripheral surface 61d, A chamfer 61e on the outer peripheral side of the outer ring having an R shape that is not polished and connected to the end surface 61b and the outer peripheral surface 61d, and a chamfer 61f on the inner peripheral side of the outer ring having a straight shape that is not polished and connected to the end surface 61b and the shoulder surface 61c. An outer ring shaped material 64 is obtained ["Pre-processing step", see FIG. 2 (b)].

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。
かかる鋼材によれば、外輪61の表面における製造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。
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.
According to such a steel material, the amount of coarse eutectic carbide precipitated at the time of manufacturing on the surface of the outer ring 61 can be reduced, fatigue fatigue at the bearing can be suppressed, and after quenching and after carbonitriding and tempering. Sufficient hardness can be ensured.

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とともに、後述の焼もどし処理工程による焼もどし軟化に対する抵抗性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なうとともに、浸炭反応の抑制(過剰浸炭組織の発生の抑制)を行なう。
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な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 component and improving the resistance to temper softening in the tempering process described later. 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 are reduced. 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)を行なうことができる。また、バナジウムは、後述の焼もどし処理工程による焼もどし軟化に対する抵抗性を向上させるための元素として働く。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、固定輪である外輪として十分な残留オーステナイト量を確保する観点から、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. At the same time, vanadium should promote the nitriding reaction in the outermost surface layer of the steel material and suppress 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. Vanadium functions as an element for improving resistance to temper softening in the tempering process described later. 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 sufficiently suppressing the generation of vanadium carbide, the amount of solid solution carbon is sufficiently secured and fixed. From the viewpoint of securing a sufficient amount of retained austenite as the outer ring, which is a ring, 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、浸炭窒化処理前において、十分な加工性を確保するとともに、鋼材および加工等に要するコストを低減させる観点から、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 effect, the content of silicon contained in the steel material is 0.05% by mass or more, and before the carbonitriding process, sufficient workability is ensured, and the cost required for the steel material and processing is reduced. From the viewpoint of reducing, the content 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、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 viewpoint of improving the thickness and obtaining sufficient hot workability and machinability, it is 0.7% by mass or less, 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64(中間素材)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、850〜900℃で所定時間加熱保持し、その後、所定温度に急冷する〔「浸炭窒化処理工程」、図2(c)参照〕。   Next, the obtained outer ring shaped material 64 (intermediate material) is predetermined at 850 to 900 ° C. 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. Heating is maintained for a period of time, and then rapidly cooled to a predetermined temperature ["carbonitriding process", see FIG. 2 (c)].

浸炭窒化雰囲気におけるカーボンポテンシャルは、表面における硬さを十分な硬さとする観点から、0.9以上であり、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 making the surface hardness sufficiently hard, and the area ratio of the vanadium nitride or the precipitate containing vanadium carbonitride is within the above range. At the same time, it is 1.3 or less from the viewpoint of suppressing the occurrence of excessive carburized structure.

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とともに、後述の焼もどし処理工程による焼もどし軟化に対する抵抗性を向上させる観点から、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。   In addition, 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 improving resistance to tempering and softening in the tempering process described later. From the viewpoint of preventing embrittlement, the content is 5% by volume or less.

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、浸炭窒化処理後の外輪の素形材64(中間素材)を0℃未満の所定温度に冷却するサブゼロ処理を行なう〔「サブゼロ処理」、図2(d)参照〕。
サブゼロ処理における冷却温度は、コストを低減する観点から、好ましくは−100℃以上であり、残留オーステナイトを所定のマルテンサイトに変化させる観点から、好ましくは−50℃以下である。
また、サブゼロ処理における冷却時間は、固定輪として用いるのに十分な静的負荷容量を確保する観点から、好ましくは1時間以上である。
このようにサブゼロ処理を行なって、残留オーステナイトをマルテンサイトに変化させることにより、固定輪として用いるのに十分な静的容量を確保することができる。
Next, sub-zero treatment is performed to cool the outer ring shaped material 64 (intermediate material) after carbonitriding to a predetermined temperature lower than 0 ° C. [Refer to “Sub-zero treatment”, FIG. 2 (d)].
The cooling temperature in the sub-zero treatment is preferably −100 ° C. or higher from the viewpoint of reducing costs, and preferably −50 ° C. or lower from the viewpoint of changing the retained austenite to a predetermined martensite.
In addition, the cooling time in the sub-zero treatment is preferably 1 hour or longer from the viewpoint of securing a static load capacity sufficient for use as a fixed wheel.
By performing the sub-zero treatment in this manner and changing the retained austenite to martensite, it is possible to ensure a sufficient static capacity for use as a fixed ring.

つぎに、前記サブゼロ処理後の外輪の素形材64(中間素材)を、所定温度で加熱保持する焼もどし処理を行なう〔「焼もどし処理工程」、図2(e)参照〕。
焼もどし処理における加熱保持温度は、軸受としての耐熱性を確保する観点から、150℃以上であり、所定の硬さを確保する観点から、250℃以下である。
また、焼もどし処理における加熱保持時間は、均一に処理を行なう観点から、0.5時間以上である。
Next, a tempering process in which the outer ring shaped material 64 (intermediate material) after the sub-zero treatment is heated and held at a predetermined temperature is performed ["tempering process step", see FIG. 2 (e)].
The heating and holding temperature in the tempering treatment is 150 ° C. or higher from the viewpoint of ensuring heat resistance as a bearing, and is 250 ° C. or lower from the viewpoint of ensuring a predetermined hardness.
Further, the heating and holding time in the tempering treatment is 0.5 hour or more from the viewpoint of performing the treatment uniformly.

その後、焼もどし処理工程後の外輪の素形材64(中間素材)の軌道面61a、端面61b、肩面61c、外周面61dそれぞれを形成する部分に対して、研磨仕上げ加工を施すとともに、軌道面61a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(f)参照、「仕上げ加工工程」〕。このようにして、目的の外輪61を得ることができる。得られた外輪61では、軌道面61a、端面61b、肩面61c、および外周面61dは、研磨部として構成され、この外輪61のうち、外輪の外周側の面取り61eと外輪の内周側の面取り61fとは、研磨されていない非研磨部として構成される。   Thereafter, the outer ring shaped material 64 (intermediate material) after the tempering process step is subjected to polishing finish processing on the portions forming the raceway surface 61a, end surface 61b, shoulder surface 61c, and outer peripheral surface 61d, and the raceway. The surface 61a is superfinished to finish it with a predetermined accuracy (see FIG. 2 (f), “finishing process”). Thus, the target outer ring 61 can be obtained. In the obtained outer ring 61, the raceway surface 61a, the end surface 61b, the shoulder surface 61c, and the outer peripheral surface 61d are configured as a polishing portion. Of the outer ring 61, the chamfer 61e on the outer peripheral side of the outer ring and the inner peripheral side of the outer ring are provided. The chamfer 61f is configured as a non-polished non-polished part.

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、2および比較例1〜7、参考例1〜3〕
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)用内外輪および転動面を形成する部分に研磨取代を有する玉軸受(型番6206)用転動体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 and 2 and Comparative Examples 1 to 7, Reference Examples 1 to 3]
Two types of steel materials A and B having the composition shown in Table 1 are each processed into a predetermined shape to form inner and outer rings and rolling surfaces for a ball bearing (model number 6206) having a grinding allowance at a portion where the raceway surface is formed. The shape material of each rolling element for ball bearings (model number 6206) having a grinding allowance was produced. Steel material B of Table 1 is JIS SUJ2 which is a bearing rope. The diameter of the rolling element was 9.525 mm.

Figure 0005597977
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つぎに、得られた素形材に、図3〜図15に示す熱処理条件で熱処理を施して、得られた熱処理後の内外輪の各中間素材の前記軌道面を形成する部分および得られた熱処理後の転動体の中間素材の前記転動面を形成する部分それぞれに研磨加工を施して、実施例1および2の玉軸受ならびに比較例1〜7、参考例1〜3の玉軸受を製造した。   Next, the obtained shaped material was subjected to heat treatment under the heat treatment conditions shown in FIGS. 3 to 15, and a portion for forming the raceway surface of each intermediate material of the obtained inner and outer rings after heat treatment and obtained The ball bearings of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 7 and Reference Examples 1 to 3 are manufactured by polishing each of the intermediate material of the rolling element after the heat treatment to form the rolling surface. did.

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(実験番号1)。
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(実験番号2)。
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1.1、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、つぎに、−55℃で1時間冷却〔サブゼロ処理〕し、その後、200℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである(実験番号3)。
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(実験番号4)。
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1.1、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5時間加熱した後、80℃に油冷し、つぎに、−75℃で1時間冷却〔サブゼロ処理〕し、その後、200℃で2時間加熱〔焼もどし処理〕するものである(実験番号5)。
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、ズブ焼入れを行なった後、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(実験番号6)。
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(実験番号7)。
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、ズブ焼入れを行なった後、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(実験番号8)。
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(実験番号9)。
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(実験番号10)。
図13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(実験番号11)。
図14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(実験番号12)。
図15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(実験番号13)。
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. Thereafter, heating (tempering treatment) is performed at 180 ° C. for 2 hours (experiment number 1).
The heat treatment condition shown in FIG. 4 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 (Experiment No. 2).
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 1.1 and an ammonia gas concentration of 2% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Next, it is cooled (subzero treatment) at −55 ° C. for 1 hour and then heated (tempering treatment) at 200 ° C. for 2 hours (experiment number 3).
The heat treatment conditions shown in FIG. 6 are as follows: the raw material was heated at 850 ° C. for 5 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. Thereafter, heating (tempering treatment) is performed at 180 ° C. for 2 hours (experiment number 4).
The heat treatment condition shown in FIG. 7 is that the raw material was heated at 860 ° C. for 5 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. Next, it is cooled (subzero treatment) at −75 ° C. for 1 hour, and then heated (tempering treatment) at 200 ° C. for 2 hours (experiment number 5).
The heat treatment conditions shown in FIG. 8 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. And heating (tempering treatment) at 180 ° C. for 2 hours (Experiment No. 6).
The heat treatment conditions shown in FIG. 9 are as follows. The raw material was heated in a carburizing atmosphere having 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] (Experiment No. 7).
The heat treatment conditions shown in FIG. 10 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. And heating (tempering treatment) at 180 ° C. for 2 hours (Experiment No. 8).
The heat treatment conditions shown in FIG. 11 are as follows. The raw material was heated in a carburizing atmosphere with 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] (Experiment No. 9).
The heat treatment condition shown in FIG. 12 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 1% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Thereafter, heating (tempering treatment) is performed at 180 ° C. for 2 hours (experiment number 10).
The heat treatment conditions shown in FIG. 13 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. Thereafter, heating (tempering treatment) is performed at 180 ° C. for 2 hours (experiment number 11).
The heat treatment conditions shown in FIG. 14 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 5% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Thereafter, heating (tempering treatment) is performed at 180 ° C. for 2 hours (experiment number 12).
The heat treatment condition shown in FIG. 15 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. Thereafter, heating (tempering treatment) is performed at 180 ° C. for 2 hours (experiment number 13).

なお、実施例1において、内輪は、図3に示される熱処理条件(実験番号1)で、転動体は、図4に示される熱処理条件(実験番号2)で、外輪は、図5に示される熱処理条件(実験番号3)で製造した。
また、実施例2において、内輪は、図6に示される熱処理条件(実験番号4)で、転動体は、図4に示される熱処理条件(実験番号2)で、外輪は、図7に示される熱処理条件(実験番号5)で製造した。
比較例1の玉軸受の外輪、内輪および転動体は、それぞれ、図8に示される熱処理条件(実験番号6)で製造した。
比較例2、比較例4〜比較例7の玉軸受の外輪および内輪は、それぞれ、図9に示される熱処理条件(実験番号7)〜図13に示される熱処理条件(実験番号11)で製造した。比較例3の玉軸受の外輪および内輪は、図4に示される熱処理条件(実験番号2)で製造した。参考例1の玉軸受の外輪および内輪は、図3に示される熱処理条件(実験番号1)で製造した。また、参考例2および3の玉軸受の外輪および内輪は、それぞれ、図14に示される熱処理条件(実験番号12)および図15に示される熱処理条件(実験番号13)で製造した。比較例2〜比較例7、参考例1〜3の玉軸受の転動体は、それぞれ、図4に示される熱処理条件(実験番号2)で製造した。
In Example 1, the inner ring is the heat treatment condition (experiment number 1) shown in FIG. 3, the rolling element is the heat treatment condition (experiment number 2) shown in FIG. 4, and the outer ring is shown in FIG. Manufactured under heat treatment conditions (Experiment No. 3).
Moreover, in Example 2, the inner ring is under the heat treatment condition (experiment number 4) shown in FIG. 6, the rolling element is under the heat treatment condition (experiment number 2) shown in FIG. 4, and the outer ring is shown in FIG. Manufactured under heat treatment conditions (Experiment No. 5).
The outer ring, inner ring, and rolling element of the ball bearing of Comparative Example 1 were each manufactured under the heat treatment conditions (experiment number 6) shown in FIG.
The outer ring and the inner ring of the ball bearings of Comparative Example 2 and Comparative Examples 4 to 7 were manufactured under the heat treatment conditions (experiment number 7) shown in FIG. 9 to the heat treatment conditions (experiment number 11) shown in FIG. . The outer ring and inner ring of the ball bearing of Comparative Example 3 were manufactured under the heat treatment conditions (experiment number 2) shown in FIG. The outer ring and inner ring of the ball bearing of Reference Example 1 were manufactured under the heat treatment conditions (experiment number 1) shown in FIG. Further, the outer and inner rings of the ball bearings of Reference Examples 2 and 3 were manufactured under the heat treatment conditions shown in FIG. 14 (experiment number 12) and the heat treatment conditions shown in FIG. 15 (experiment number 13), respectively. The rolling elements of the ball bearings of Comparative Examples 2 to 7 and Reference Examples 1 to 3 were manufactured under the heat treatment conditions (experiment number 2) shown in FIG.

〔試験例1〕
実施例1および2の外輪、実施例1および2の玉軸受に用いた内輪、比較例1〜7、参考例1〜3の外輪について、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。実施例1および2の玉軸受に用いた転動体の表面から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、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)の面積率を調べた。
[Test Example 1]
About the outer ring of Examples 1 and 2, the inner ring used for the ball bearings of Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 7, and the outer rings of Reference Examples 1 to 3, a depth of 50 μm from the surface (polishing part) of the raceway part Vickers hardness at the position (Rockwell C hardness), amount of retained austenite on the surface layer portion at a depth of 10 μm from the surface, carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm, 10 μm from the surface Nitrogen content, precipitate form, and vanadium-based precipitates in the surface layer in the range of up to 0.2-2 μm in particle size composed of vanadium carbonitride and 0.2-2 μm in particle size composed of vanadium nitride The area ratio of particles) was examined. Vickers hardness (Rockwell C hardness) at a depth of 50 μm from the surface of the rolling element used in the ball bearings of Examples 1 and 2 and surface layer retained austenite at a depth of 10 μm from the surface Amount, 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, and vanadium-based precipitate (particle size of vanadium carbonitride 0 .2 to 2 μm particles and vanadium nitride particles having a particle size of 0.2 to 2 μm) were examined.

実質的な表面層の硬さを測定するため、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さは、前記内外輪および転動体それぞれ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。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、電解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。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、前記内外輪および転動体それぞれ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 and outer rings and the rolling elements in the depth direction from the surface. The measurement was made by applying a Vickers indenter to the position of the depth of. The Rockwell C hardness was determined by converting the measured Vickers hardness. The surface layer retained austenite amount at a depth of 10 μm from the surface is obtained by electropolishing up to a depth of 10 μm from the surface of the raceway portion of the inner ring and measuring the amount of retained austenite on the electropolished surface. It was. 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 the inner and outer rings and the rolling elements are cut in the depth direction from the surface. It was calculated | required by measuring each content in.

前記析出物形態は、前記内外輪および転動体それぞれを表面から深さ方向に切断した後、前記表面から10μmまでの範囲を観察することにより評価した。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、前記内外輪および転動体それぞれ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。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、窒素およびバナジウムをマッピングし、画像処理装置で面積率を算出した。 The precipitate form was evaluated by observing a range from the surface to 10 μm after cutting the inner and outer rings and rolling elements in the depth direction from the surface. The area ratio of vanadium-based precipitates (particles made of vanadium carbonitride having a particle size of 0.2 to 2 μm and particles of vanadium nitride having a particle size of 0.2 to 2 μm) depends on the surface of the inner and outer rings and rolling elements. After cutting in the depth direction, the measurement was performed in the range from the surface to 10 μm. 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 field of view, carbon, nitrogen and vanadium were measured 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. Mapping was performed, and the area ratio was calculated by an image processing apparatus.

また、実施例1および2ならびに比較例1〜7、参考例1〜3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)と、静的負荷容量の1つの指標である軌道輪圧痕深さとを調べた。   In addition, for each of the ball bearings of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 7 and Reference Examples 1 to 3, the life in a lubricating oil mixed with foreign matter, which is one index of life (life in foreign matter oil), The track ring indentation depth, which is one index of static load capacity, was examined.

異物油中寿命は、表2に示す条件で試験した。前記異物油注寿命について、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 injection 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.

Figure 0005597977
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また、軌道輪圧痕深さは、実施例1および2ならびに比較例1〜7、参考例1〜3の玉軸受における玉を鉛直線上に配置し、鉛直方向上方から14.7kNの荷重をかけ、前記玉軸受の軌道輪において、最大応力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, the raceway indentation depth is determined by arranging the balls in the ball bearings of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 7 and Reference Examples 1 to 3 on a vertical line, and applying a load of 14.7 kN from above in the vertical direction. In the ball bearing ring, the depth of the indentation at the portion where the maximum stress 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および2の外輪、ならびに実施例1および2の玉軸受に用いた内輪および転動体に用いた鋼材の種類、熱処理条件、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、析出物形態、バナジウム系析出物の面積率、ならびに実施例1および2の玉軸受の異物油中寿命および軌道輪圧痕深さを調べた結果を表3に示す。
また、比較例1〜7、参考例1〜3の外内輪に用いた鋼材の種類、熱処理条件、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、析出物形態、バナジウム系析出物の面積率、ならびに比較例1〜7、参考例1〜3の玉軸受の異物油中寿命および軌道輪圧痕深さを調べた結果を表4に示す。
なお、表3および4中、「ビッカース硬さ(ロックウェルC硬さ)」は、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)を示し、「残留オーステナイト量(体積%)」は、表面から10μmの深さの位置での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、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、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。
Vickers hardness (Rockwell at a depth of 50 μm from the surface, the kind of steel material used for the outer ring of Examples 1 and 2 and the inner ring and rolling elements used for the ball bearings of Examples 1 and 2 and the rolling elements. C hardness), amount of retained austenite at a depth of 10 μm 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 Table 3 shows the results of examining the area ratio of the vanadium-based precipitates and the life in foreign oil and the raceway indentation depth of the ball bearings of Examples 1 and 2.
Further, the types of steel materials used in the outer and inner rings of Comparative Examples 1 to 7 and Reference Examples 1 to 3, heat treatment conditions, Vickers hardness (Rockwell C hardness) at a depth of 50 μm from the surface, and 10 μm from the surface Amount of retained austenite at the depth of 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 morphology, area ratio of vanadium-based precipitates Table 4 shows the results of examining the life in foreign oil and the indentation depth of the bearing rings of the ball bearings of Comparative Examples 1 to 7 and Reference Examples 1 to 3.
In Tables 3 and 4, “Vickers hardness (Rockwell C hardness)” indicates Vickers hardness (Rockwell C hardness) at a depth of 50 μm from the surface, and “Residual austenite amount ( Volume%) ”indicates the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface, and“ carbon content (mass%) ”and“ nitrogen content (mass%) ”are respectively 10 μm from the surface. The carbon content and the nitrogen content in the surface layer in the range are shown, and the “area ratio (%) of vanadium-based precipitates” is a particle size of 0.2 to 0.2 μm of vanadium nitride in the surface layer in the range from the surface to 10 μm. The area ratio of what combined 2 micrometers particle | grains and the particle | grains of particle diameter 0.2-2 micrometers which consist of vanadium carbonitride is shown.

Figure 0005597977
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Figure 0005597977
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表3に示された結果から、実施例1および2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12倍以上である。また、実施例1および2の玉軸受の軌道輪圧痕深さは、それぞれ、0.35μmおよび0.38μmであり、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(0.635μm)以下である。
したがって、実施例1および2における外輪および内輪の組み合わせによれば、転がり軸受の長寿命化を図ることができるとともに、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。
From the results shown in Table 3, the life in foreign oil of the ball bearings of Examples 1 and 2 is 12 times or more the L10 life of the ball bearing of Comparative Example 1. Further, the raceway indentation depths of the ball bearings of Examples 1 and 2 are 0.35 μm and 0.38 μm, respectively, and the amount of permanent deformation (0.635 μm), which is the limit that does not hinder smooth rotation of the ball bearing. It is as follows.
Therefore, according to the combination of the outer ring and the inner ring in Examples 1 and 2, it is possible to extend the life of the rolling bearing and to secure a sufficient static load capacity.

これに対して、表4に示された結果から、比較例2〜4および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(1〜3倍)であり、実施例1および2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および7の玉軸受の軌道輪圧痕深さは、0.635μmより大きく(0.82〜2.0μm)、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ことがわかる。
さらに、表4に示された結果から、比較例5、6および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)〕であるが、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)〕、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。
On the other hand, from the results shown in Table 4, the life in foreign oil of the ball bearings of Comparative Examples 2 to 4 and 7 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 that of the ball bearings of Examples 1 and 2. In addition, the indentation depth of the ball bearings of the ball bearings of Comparative Examples 1 to 4 and 7 is larger than 0.635 μm (0.82 to 2.0 μm), and the amount of permanent deformation that is the limit that does not hinder smooth rotation in the ball bearing. It turns out that it is above.
Furthermore, from the results shown in Table 4, the life in foreign matter oil of the ball bearings of Comparative Examples 5 and 6 is 8 times or more the L10 life of the ball bearing of Comparative Example 1 [each 10 times (Comparative Example 5) And 12 times (Comparative Example 6)], but the indentation depth of the race ring is larger than 0.635 μm [1.4 μm (Comparative Example 5) and 1.6 μm (Comparative Example 6), respectively]. It turns out that it is beyond the amount of permanent deformation which is the limit which does not prevent smooth rotation.

また、表4に示された結果から、参考例1〜3の玉軸受では、異物油中寿命および軌道輪圧痕深さはいずれも、使用可能なレベルであるが、実施例1および2の玉軸受に比べて、軌道輪圧痕深さが長くなっており、実施例1および2の玉軸受に比べて、静的負荷容量が低いことがわかる。   Further, from the results shown in Table 4, in the ball bearings of Reference Examples 1 to 3, the life in foreign oil and the depth of the raceway indentation are both usable levels, but the balls of Examples 1 and 2 It can be seen that the indentation depth of the bearing ring is longer than that of the bearing, and the static load capacity is lower than that of the ball bearings of Examples 1 and 2.

したがって、これらの結果から、転がり軸受である玉軸受において、前記鋼材Aを加工した素形材に対して、カーボンポテンシャル0.9〜1.3で、アンモニアガス濃度2〜5体積%の浸炭窒化雰囲気において、850〜900℃で加熱し、急冷する浸炭窒化処理を施すことにより得られた下記所定値の性質を有する駆動輪(内輪)と、前記素形材に対して、前記浸炭処理を施した後、得られた中間素材に対して、−50〜−100℃でのサブゼロ処理を施すことにより得られた下記所定値の性質を有する固定輪(外輪)とを用いることにより、長寿命化を図ることができることに加えて、静的負荷容量を向上させることもできることがわかる。
(1)内輪:
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%、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が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が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の粒子を有し、かつ前記表面から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の粒子の面積率が1〜10%。
(2)外輪:
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%、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが800〜940(ロックウェルC硬さが64〜68)、表面から10μmの深さの位置での残留オーステナイト量が5〜30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が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の粒子を有し、かつ表面から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の粒子の面積率が1〜10%。
Therefore, from these results, in the ball bearing which is a rolling bearing, carbonitriding with a carbon potential of 0.9 to 1.3 and an ammonia gas concentration of 2 to 5% by volume with respect to the shaped material obtained by processing the steel material A. In the atmosphere, the carburizing treatment is performed on the driving wheel (inner ring) having the following predetermined value obtained by performing carbonitriding treatment that is heated at 850 to 900 ° C. and rapidly cooled. After that, by using a fixed ring (outer ring) having the following predetermined property obtained by subjecting the obtained intermediate material to sub-zero treatment at −50 to −100 ° C., the service life is extended. It can be seen that the static load capacity can be improved.
(1) Inner ring:
The content of carbon in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 1.1 to 1.6 mass%, and the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 740 to 900 (Rockwell C hardness is 62 67), the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface 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, the surface To 10 μm in the surface layer, particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm composed of vanadium nitride and / or particles of a particle diameter of 0.2 to 2 μm composed of vanadium carbonitride, and from the surface The area ratio of particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm and / or particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride in the surface layer in the range of up to 10 μm is 1 to 10%.
(2) Outer ring:
The carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 1.1 to 1.6 mass%, and the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 800 to 940 (Rockwell C hardness is 64 68), the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface is 5 to 30% 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, the surface To 10 μm on the surface layer having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and / or a particle of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride. The area ratio of particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm and / or particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride in the surface layer in the range up to 1 to 10%.

〔実施例3および比較例8〜12〕
表5に示す鋼材CおよびDそれぞれを、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)用外内輪の素形材を製造した。なお、表5の鋼材Dは、軸受鋼であるJIS SUJ2である。
[Example 3 and Comparative Examples 8-12]
Each of the steel materials C and D shown in Table 5 was processed into a predetermined shape, and a shape material of an outer ring for a ball bearing (model number 6206) having a grinding allowance at a portion forming a raceway surface was manufactured. In addition, the steel material D of Table 5 is JIS SUJ2 which is bearing steel.

Figure 0005597977
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つぎに、得られた素形材に、図8、図16〜図20に示す熱処理条件で熱処理を施し、さらに、研磨による仕上げ加工を施して、軌道部材である実施例3および比較例8〜12の外輪を製作した。
図16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〔焼戻し処理〕するものである。
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の浸炭雰囲気において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〔焼戻し処理〕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〔焼戻し処理〕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1.0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〔焼戻し処理〕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〔焼戻し処理〕するものである。
Next, the obtained shaped material is subjected to heat treatment under the heat treatment conditions shown in FIGS. 8 and 16 to 20, and further subjected to finishing by polishing, so that Example 3 which is a race member and Comparative Examples 8 to Twelve outer rings were produced.
The heat treatment conditions shown in FIG. 16 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 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. 17 are as follows. The shaped material was heated at 850 ° C. for 5 hours in a carburizing atmosphere having a carbon potential of 1.2, then cooled to 80 ° C., and then heated at 180 ° C. for 2 hours [tempering. Process].
The heat treatment condition shown in FIG. 18 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 5% by volume, and then oil-cooled to 80 ° C. Then, it is heated (tempered) at 180 ° C. for 2 hours.
The heat treatment conditions shown in FIG. 19 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 oil cooled to 80 ° C., , Heated at 180 ° C. for 2 hours (tempering treatment).
The heat treatment conditions shown in FIG. 20 are as follows: the shaped 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 (tempered) at 180 ℃ for 2 hours.

〔試験例2〕
実施例3および比較例8〜12の外輪について、熱処理品質を調べた。
実施例3および比較例8〜12の外輪の製造に用いた鋼材の種類、熱処理条件を表6に示す。
[Test Example 2]
Regarding the outer rings of Example 3 and Comparative Examples 8 to 12, the heat treatment quality was examined.
Table 6 shows the types of steel materials used in the manufacture of the outer rings of Example 3 and Comparative Examples 8 to 12 and the heat treatment conditions.

Figure 0005597977
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また、軌道部の表面(研磨部)の熱処理品質を表7に、非研磨部の熱処理品質を表8に示す。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」)、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(表中、「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(表中、「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(表中、「窒素含有量」)、析出物形態、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(表中、「バナジウム系析出物の面積率」)および前記表面から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(表中、「窒化物を含む析出物の面積率」)をそれぞれ示す。   Table 7 shows the heat treatment quality of the surface (polishing portion) of the track portion, and Table 8 shows the heat treatment quality of the non-polishing portion. As the heat treatment quality of the surface of the track (polishing part), the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface of the track (polishing part) (“Vickers hardness” in the table), the depth of 10 μm from the surface Surface layer retained austenite amount (in the table, “surface layer retained austenite amount”), 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”), precipitation 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 made of vanadium nitride) m 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, “nitride. The area ratio of the containing precipitates ") is shown respectively.

また、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」)、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(表中、「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(表中、「窒素含有量」)および前記表面から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。   Further, as the heat treatment quality of the non-polished part, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface of the non-polished part (“Vickers hardness” in the table), carbon in the surface layer in the range from the surface to 10 μm Content (in the table, “carbon content”), nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm (table, “nitrogen content”) and grains in the surface layer in the range from the surface to 10 μm The presence or absence of coarse carbon compound particles having a diameter of 10 μm or more (in the table, “coarse carbon compound particles having a particle diameter of 10 μm or more”) is shown.

Figure 0005597977
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表7および表8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3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。
また、実施例3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していた。
実施例3の研磨仕上げされた外輪の軌道部の表面(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3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。
From the results shown in Table 7 and Table 8, the outer ring of Example 3 obtained by subjecting the shaped material obtained from the steel material C to carbonitriding and then sub-zeroing, Vickers hardness is 880 at a depth of 50 μm from the surface of the part (polishing part), the surface layer portion retained austenite is 22% by volume at a depth of 10 μm from the surface, and the depth is 2 mm from the surface The amount of internal retained austenite at the position of 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 is 0%. The area ratio of vanadium-based precipitates in the surface layer in the range from 6% by mass to 10 μm from the surface is 6%, and the area ratio of precipitates including nitride in the surface layer in the range from 10 μm to the surface is It can be seen that is 2%.
Further, in the non-polished part, the Vickers hardness at a position of 50 μm depth from the surface of the non-polished part is 800, the carbon content in the surface layer in the range of 10 μm from the surface is 0.8% by mass, To 10 μm, the nitrogen content in the surface layer is 1.3% 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.
In addition, nitride particles having a particle size of 500 nm or less were present on the surface (polishing portion) of the raceway portion of the outer ring of Example 3.
The surface (polishing portion) of the raceway portion of the polished outer ring of Example 3 has particles made of nitride having a particle size of 500 nm or less in the surface layer in a range from the polished surface to 10 μm. Since 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%, the hardness of the surface is improved, and it is used in lubricating oil mixed with foreign matter. Even in this case, the stress concentration around the indentation generated when a foreign object is caught can be relaxed.
From these results, it is suggested that the formation of the carbonitriding layer in the non-polished part as in the outer ring of Example 3 suppresses the occurrence of excessive carburized structure in the non-polished part.

一方、表7および表8に示された結果から、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、比較例12の外輪の非研磨部には、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。   On the other hand, from the results shown in Table 7 and Table 8, the outer ring of Comparative Example 12 obtained by carburizing the raw material obtained from the steel material C has nitrogen (N) on the surface of the non-polished part. It can be seen that is not included. Moreover, since the coarse carbon compound particle | grains with a particle size of 10 micrometers or more exist in the non-polishing part of the outer ring | wheel of the comparative example 12, the excessive carburizing structure | tissue has generate | occur | produced.

〔試験例3〕
つぎに、実施例3および比較例8〜12の外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3および比較例8〜12のそれぞれの外内輪と、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、焼戻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に示される条件である。圧壊強度試験の試験条件を表9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8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10に示す。
[Test Example 3]
Next, for each of the inner and outer rings of Example 3 and Comparative Examples 8 to 12, a life test in a foreign oil and a crushing strength test were performed. When conducting the life test in the foreign oil, carbonitriding is performed on the outer and inner rings of each of Example 3 and Comparative Examples 8 to 12 and the high carbon chromium bearing steel (JIS SUJ2), followed by quenching and tempering. The ball bearing of model number 6206 was assembled by combining with the balls manufactured in this manner, and the obtained ball bearing was subjected to a life test in a foreign oil. The test conditions for the foreign oil life test are the conditions shown in Table 2 above. Table 9 shows the test conditions of 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 the 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 8 breaks. These results are shown in Table 10.

Figure 0005597977
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表10に示される結果から、表5の組成の鋼材Cが用いられた実施例3の外輪を備えた玉軸受は、鋼材Dが用いられた比較例8〜12の外輪を備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 10, the ball bearing provided with the outer ring of Example 3 in which the steel material C having the composition shown in Table 5 was used is the ball bearing provided with the outer ring of Comparative Examples 8 to 12 in which the steel material D was used. In comparison, it can be seen that the life in foreign oil is longer and the crushing strength of the outer ring is also higher.

一方、表10に示される結果から、実施例3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3の外輪を備えた玉軸受は、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9、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3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 10, the ball bearing 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 ring of Example 3 was It can be seen that the crushing strength of the outer ring is lower than that of the ball bearing provided with the outer ring of Comparative Examples 8 to 10 in which the steel material D is used. In contrast, the ball bearing provided with the outer ring of Example 3 obtained by subjecting the shaped material obtained from the steel material C to carbonitriding has both the life in foreign oil and the crushing strength of the outer ring. It can be seen that it has improved.
As described above, in Comparative Examples 9 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 Example 3, by subjecting a predetermined steel material to carbonitriding under predetermined conditions, while forming a long-life structure (carburized structure) with less precipitates in the raceway portion of the rolling bearing, In the non-polished part, coarse carbon compound particles having a particle size of 10 μm or more are not generated, generation of excessive carburized structures such as free carbide is suppressed, reduction in crushing strength is suppressed, and high rolling fatigue life can be achieved. did it.

したがって、これらの結果から、実施例3のように、表5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 shown in Example 3, according to the race member obtained by subjecting the shaped material obtained from the steel material C having the composition shown in Table 5 to the carbonitriding treatment, the non-polished portion is excessively increased. It is suggested that a carburized structure is not formed, and that a rolling bearing excellent in both foreign oil life and crushing strength can be obtained.

51,61 外輪、51a,61a 軌道部、52 内輪、52a 軌道部、53 玉、60 玉軸受   51, 61 Outer ring, 51a, 61a Raceway part, 52 Inner ring, 52a Raceway part, 53 balls, 60 ball bearing

Claims (6)

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を加工した素形材に対して、カーボンポテンシャル0.9〜1.3で、アンモニアガス濃度2〜5体積%の浸炭窒化雰囲気において、850〜900℃で加熱し、急冷する浸炭窒化処理を施した後、得られた中間素材に対して、−50〜−100℃でのサブゼロ処理、および仕上げ加工を施すことにより得られ、研磨仕上げされている表面を有している軸受構成部材であって、
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おける炭素の含有量が1.1〜1.6質量%であり、前記表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが800〜940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5〜30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、
前記表面から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%であることを特徴とする軸受構成部材。
And 3.2 to 5.0 mass% of chromium, with respect to industrial castings processing the steel material containing a less than 0.05 wt% 0.5 wt% vanadium, carbon potential 0.9 .3, in a carbonitriding atmosphere having an ammonia gas concentration of 2 to 5% by volume, after performing carbonitriding treatment by heating at 850 to 900 ° C. and quenching, -50 to −100 with respect to the obtained intermediate material A bearing component having a surface that is obtained by applying a sub-zero treatment at 0 ° C. and a finishing process, and has a polished finish,
The content of carbon in the surface layer in the range from the polished surface to 10 μm is 1.1 to 1.6 mass%, and the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 800 to 940, the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface is 5 to 30% by volume, and the nitrogen content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm is 0.1 to 1.0. Mass%,
The surface layer in the range from the surface to 10 μm has 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. and if both the particle size 0.2~2μm of particles consisting of particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting vanadium nitride on the surface layer is present, the 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 the surface layer When either one of 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 is present, the particle size of vanadium nitride is 0. .2 to 2 μm particles and Bearing part of the area ratio of particles present in the surface layer of the particle size 0.2~2μm of particles consisting of vanadium carbonitride, characterized in that 1 to 10%.
前記軸受構成部材が、研磨仕上げされている軌道部を有する軌道部材であって、前記鋼材は0.7〜0.9質量%の炭素を含み、
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である請求項1に記載の軸受構成部材。
The bearing component member is a race member having a raceway portion that is polished and finished, and the steel material contains 0.7 to 0.9 mass% of carbon,
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% by mass, and the position is 50 μm deep from this surface. The bearing component according to claim 1, having a Vickers hardness of 700 to 800.
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、前記外内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、
前記外輪が、固定輪であるとともに、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 outer inner ring,
A rolling bearing characterized in that the outer ring is a fixed ring and comprises the bearing constituent member according to claim 1.
前記内輪が、駆動輪であり、
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、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%である部材である請求項3に記載の転がり軸受。
The inner ring is a drive wheel;
The carbon content in the surface layer in the range from the surface to 10 μm 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. 1.1 to 1.6% by mass, the Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 740 to 900, and the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface is 20 to 55 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,
The surface layer in a range from the surface to 10 μm has particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm and / or particles having a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride. and if both the particle size 0.2~2μm of particles consisting of particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting vanadium nitride on the surface layer is present, the surface 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 layer is 1 to 10%, When either one of a particle having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and a particle having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride is present, the particle size of vanadium nitride is 0. 2 to 2 μm particles and bar Rolling bearing according to claim 3 area ratio of particles present in the surface layer of the particle size 0.2~2μm of particles consisting of indium carbonitride is a member from 1 to 10%.
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、−50〜−100℃で当該中間素材を冷却するサブゼロ処理を施すサブゼロ処理工程、および
前記サブゼロ処理工程後の中間素材に、仕上げ加工を施すことにより、表面から50μmの深さの位置でのビッカース硬さが800〜940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5〜30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、前記表面から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。
A pre-processing step of obtaining a base material by processing a steel material containing 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 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,
By subjecting the intermediate material after the carbonitriding process to a sub-zero treatment process for subjecting the intermediate material to cooling at −50 to −100 ° C., and applying a finishing process to the intermediate material after the sub-zero treatment process. The Vickers hardness at a depth of 50 μm from the surface is 800 to 940, the amount of retained austenite at a depth of 10 μm from the surface is 5 to 30% by volume, and the range from the surface to 10 μm The surface layer having a nitrogen content of 0.1 to 1.0 mass% and a surface layer in the range from the surface to 10 μm includes particles of vanadium nitride having a particle size of 0.2 to 2 μm and / or or consisting of vanadium carbonitrides have a particle diameter 0.2 to 2 .mu.m, and particles having a particle size 0.2 to 2 .mu.m consisting vanadium nitride on the surface layer and vanadium When both particle size 0.2~2μm of particles made of a nitride is present, the particle size 0 consisting of particles and vanadium carbonitride particle size 0.2~2μm consisting of vanadium nitride in the surface layer The total area ratio with the particles of 2 to 2 μm is 1 to 10%, and the surface layer has a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and a particle size of 0.2 made of vanadium carbonitride. The surface of any of 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 when any one of the particles of ˜2 μm is present The manufacturing method of the bearing structural member characterized by including the finishing process of obtaining the bearing structural member whose area ratio of the particle | grains which exist in a layer is 1 to 10%.
請求項2に記載の軸受構成部材としての軌道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、−50〜−100℃で当該中間素材を冷却するサブゼロ処理を施すサブゼロ処理工程、および
前記サブゼロ処理工程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800〜940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5〜30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としての軌道部材の製造方法。
It is a manufacturing method of the race member as a bearing constituent member according to claim 2,
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,
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 raw material is heated at 850 to 900 ° C. for 4 hours or more. Carbonitriding process to obtain intermediate material by performing carbonitriding to quench
A sub-zero treatment step for subjecting the intermediate material after the carbonitriding treatment to a sub-zero treatment for cooling the intermediate material at −50 to −100 ° C., and a portion for forming the raceway surface of the intermediate material after the sub-zero treatment step In addition, the track portion is formed by polishing finishing, and the carbon content in the surface layer in the range from the surface of the track portion to 10 μm is 1.1% by mass or more and less than 1.6% by mass. The Vickers hardness at a position of a depth of 50 μm from this surface is 800 to 940, the amount of retained austenite at a position of a depth of 10 μm from the surface is 5 to 30% by volume, and from the surface to 10 μm The content of nitrogen in the surface layer in the range of 0.1 to 1.0% by mass and the surface layer in the range from the surface to 10 μm has a particle diameter of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride. The particles of the particulate and / or consisting of vanadium carbonitrides have a particle diameter 0.2 to 2 .mu.m, and particle size 0.2 to 2 .mu.m consisting vanadium nitride on the surface layer and vanadium When both particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of carbonitride are present , particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and a particle size made of vanadium carbonitride in the surface layer The total area ratio with 0.2 to 2 μm particles is 1 to 10%, and the surface layer has a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and a particle size of vanadium carbonitride of 0. When any one of the particles having a particle size of 2 to 2 μm is present, the particles among the particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium nitride and the particles having a particle size of 0.2 to 2 μm made of vanadium carbonitride are used. surface of the particles present in the surface layer The rate is 1 to 10%, 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% by mass, and A method of manufacturing a race member as a bearing component, comprising a finishing step of obtaining a race member having a Vickers hardness of 700 to 800 at a depth of 50 μm from the surface.
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