JPH0525609A - 転がり軸受 - Google Patents
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- JPH0525609A JPH0525609A JP17819191A JP17819191A JPH0525609A JP H0525609 A JPH0525609 A JP H0525609A JP 17819191 A JP17819191 A JP 17819191A JP 17819191 A JP17819191 A JP 17819191A JP H0525609 A JPH0525609 A JP H0525609A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/36—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for balls; for rollers
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/28—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in one step
- C23C8/30—Carbo-nitriding
- C23C8/32—Carbo-nitriding of ferrous surfaces
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
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- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】実際の生産においても安定的に微細な炭化物及
び炭窒化物が得られ、かつ狙いとする残留オーステナイ
ト量及び硬さを達成し、一層長寿命とした転がり軸受を
提供する。 【構成】軌道輪及び転動体の少なくとも一つは、残留オ
ーステナイト（γR）量が２０〜４５ｖｏｌ％で、Ｃｒ
を1 〜3 重量％、ＭｏをＣｒ添加量の1/3 〜2.0重量％
含有し、且つ浸炭または浸炭窒化処理された転がり表面
硬さ（ＨV ）が前記残留オーステナイト量に対し、−4.
７×（γR ｖｏｌ％）＋９２０≦Hv≦−4.７×（γR ｖ
ｏｌ％）＋１０２０の範囲にある合金鋼で構成。Ｍｏの
炭化物微細化効果で長寿命が達成された。
び炭窒化物が得られ、かつ狙いとする残留オーステナイ
ト量及び硬さを達成し、一層長寿命とした転がり軸受を
提供する。 【構成】軌道輪及び転動体の少なくとも一つは、残留オ
ーステナイト（γR）量が２０〜４５ｖｏｌ％で、Ｃｒ
を1 〜3 重量％、ＭｏをＣｒ添加量の1/3 〜2.0重量％
含有し、且つ浸炭または浸炭窒化処理された転がり表面
硬さ（ＨV ）が前記残留オーステナイト量に対し、−4.
７×（γR ｖｏｌ％）＋９２０≦Hv≦−4.７×（γR ｖ
ｏｌ％）＋１０２０の範囲にある合金鋼で構成。Ｍｏの
炭化物微細化効果で長寿命が達成された。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は転がり軸受に係り、特
に、自動車，農業機械，建設機械及び鉄鋼機械等のトラ
ンスミッション，エンジン用等に使用する転がり軸受の
寿命向上に関する。
に、自動車，農業機械，建設機械及び鉄鋼機械等のトラ
ンスミッション，エンジン用等に使用する転がり軸受の
寿命向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】軸受潤滑油中に混入している金属の切
粉，削り屑，バリ及び摩耗粉等の異物が転がり軸受の軌
道輪や転動体に損傷を与え、転がり軸受の寿命の大幅な
低下をもたらすことはよく知られている。そこで、本出
願人は先に出願した特開昭６４−５５４２３号により、
異物が混入している潤滑下で転がり軸受を使用する場合
でも、軸受の転がり表面層のＣの含有量、残留オーステ
ナイト量、及び炭窒化物の含有量を適性値にすること
で、異物により生じる圧痕のエッジ部における応力の集
中を緩和し、クラックの発生を抑え、転がり軸受の寿命
を向上することを提案した。これによれば、適当量の残
留オーステナイトにより異物混入潤滑下での寿命向上を
図ることができるのであるが、一方で、残留オーステナ
イトにより表面硬さが低下して耐疲労性が下がるという
問題があった。また、軸受寿命を向上する上での炭化
物，炭窒化物の粒径の影響にについて、特に、大型炭化
物が繰り返し応力を受けると、その大型炭化物が疲労起
点となりクラック，フレーキングが発生するという点が
考慮されていなかった。
粉，削り屑，バリ及び摩耗粉等の異物が転がり軸受の軌
道輪や転動体に損傷を与え、転がり軸受の寿命の大幅な
低下をもたらすことはよく知られている。そこで、本出
願人は先に出願した特開昭６４−５５４２３号により、
異物が混入している潤滑下で転がり軸受を使用する場合
でも、軸受の転がり表面層のＣの含有量、残留オーステ
ナイト量、及び炭窒化物の含有量を適性値にすること
で、異物により生じる圧痕のエッジ部における応力の集
中を緩和し、クラックの発生を抑え、転がり軸受の寿命
を向上することを提案した。これによれば、適当量の残
留オーステナイトにより異物混入潤滑下での寿命向上を
図ることができるのであるが、一方で、残留オーステナ
イトにより表面硬さが低下して耐疲労性が下がるという
問題があった。また、軸受寿命を向上する上での炭化
物，炭窒化物の粒径の影響にについて、特に、大型炭化
物が繰り返し応力を受けると、その大型炭化物が疲労起
点となりクラック，フレーキングが発生するという点が
考慮されていなかった。
【０００３】そこで、本出願人は引き続き研究を重ねた
結果、転がり表面層の残留オーステナイト量と表面硬さ
との最適な関係を見いだし、さらに、転がり表面層に存
在する炭化物，炭窒化物の平均粒径を最適な値にするこ
とで、異物混入潤滑下ばかりでなくクリーンな潤滑下で
も、従来品よりも長寿命な転がり軸受を提供するに到っ
た（特願平２−１２７９３０）。
結果、転がり表面層の残留オーステナイト量と表面硬さ
との最適な関係を見いだし、さらに、転がり表面層に存
在する炭化物，炭窒化物の平均粒径を最適な値にするこ
とで、異物混入潤滑下ばかりでなくクリーンな潤滑下で
も、従来品よりも長寿命な転がり軸受を提供するに到っ
た（特願平２−１２７９３０）。
【０００４】これは、転がり軸受の軌道輪及び転動体の
少なくとも一つを、炭化物形成元素を含有し、転がり表
面層の残留オーステナイト量（γR ｖｏｌ％）が２０〜
４５ｖｏｌ％、且つ、平均粒径０．５〜１．５μｍの微
細炭化物又は炭窒化物の分散強化により、前記転がり表
面のビッカース硬さ（ＨV）が前記残留オーステナイト
量に対し、 −4.７×（γR ｖｏｌ％）＋９２０≦Hv≦−4.７×（γR ｖｏｌ％）＋１０２０ の範囲にある合金鋼で構成したものである。
少なくとも一つを、炭化物形成元素を含有し、転がり表
面層の残留オーステナイト量（γR ｖｏｌ％）が２０〜
４５ｖｏｌ％、且つ、平均粒径０．５〜１．５μｍの微
細炭化物又は炭窒化物の分散強化により、前記転がり表
面のビッカース硬さ（ＨV）が前記残留オーステナイト
量に対し、 −4.７×（γR ｖｏｌ％）＋９２０≦Hv≦−4.７×（γR ｖｏｌ％）＋１０２０ の範囲にある合金鋼で構成したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の転がり軸受は、平均粒径０．５〜１．５μｍの微細
炭化物又は炭窒化物を確実に得ることが難しく、しばし
ば浸炭又は浸炭窒化処理において大きな初析炭化物を表
面層に局部的に生じ、これが原因してやや寿命の延長が
十分でない例がみられた。
来の転がり軸受は、平均粒径０．５〜１．５μｍの微細
炭化物又は炭窒化物を確実に得ることが難しく、しばし
ば浸炭又は浸炭窒化処理において大きな初析炭化物を表
面層に局部的に生じ、これが原因してやや寿命の延長が
十分でない例がみられた。
【０００６】そこで本発明は、こうした従来の問題点を
解決することを課題とするものであり、実際の生産にお
いても安定的に微細な炭化物及び炭窒化物が得られ、か
つ狙いとする残留オーステナイト量及び硬さを達成し、
一層長寿命とした転がり軸受を提供することを目的とし
ている。
解決することを課題とするものであり、実際の生産にお
いても安定的に微細な炭化物及び炭窒化物が得られ、か
つ狙いとする残留オーステナイト量及び硬さを達成し、
一層長寿命とした転がり軸受を提供することを目的とし
ている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、軌道輪及び転
動体とを備えた転がり軸受において、前記軌道輪及び転
動体の少なくとも一つは、残留オーステナイト量（γR
ｖｏｌ％）が２０〜４５ｖｏｌ％で、且つＣｒ；1 〜3
重量％、Ｃ；0.1 〜1.2 重量％、Ｍｏ；Ｃｒ添加量の1/
3 〜2.0 重量％を含有するとともに、浸炭または浸炭窒
化処理された転がり表面硬さ（ＨV ）が前記残留オース
テナイト量に対し、 −4.７×（γR ｖｏｌ％）＋９２０≦Hv≦−4.７×（γR ｖｏｌ％）＋１０２０ の範囲にある合金鋼からなることを特徴とする。
動体とを備えた転がり軸受において、前記軌道輪及び転
動体の少なくとも一つは、残留オーステナイト量（γR
ｖｏｌ％）が２０〜４５ｖｏｌ％で、且つＣｒ；1 〜3
重量％、Ｃ；0.1 〜1.2 重量％、Ｍｏ；Ｃｒ添加量の1/
3 〜2.0 重量％を含有するとともに、浸炭または浸炭窒
化処理された転がり表面硬さ（ＨV ）が前記残留オース
テナイト量に対し、 −4.７×（γR ｖｏｌ％）＋９２０≦Hv≦−4.７×（γR ｖｏｌ％）＋１０２０ の範囲にある合金鋼からなることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明は、1 〜3 ％Ｃｒ含有鋼の浸炭および浸
炭窒化時の炭化物，炭窒化物の粒径とその量および硬
さ、残留オーステナイト量に及ぼすＭｏ添加の効果等に
着目してなされたものである。すなわち本願発明者ら
は、残留オーステナイトの存在による表面硬さの低下を
補償する析出炭化物の微細化について研究を重ねた結
果、Ｃｒ添加量に対してＭｏを適切にコントロールした
量だけ加えると、析出炭化物の粒子の大きさが微細化さ
れることを見出した（Ｍｏの炭化物微細化効果）。Ｃｒ
とＭｏとを同時に添加した鋼の炭化物組成については未
だ明確にされていないが、Ｃｒに対するＭｏの量が増大
するにつれて、炭化物組成はＭ3 Ｃのセメンタイト系の
炭化物からＭ 23Ｃ6 系の合金炭化物に変わってくるもの
と思われる。セメンタイトの析出粒子は浸炭又は浸炭窒
化時におけるγ相中で他の合金炭化物より速く成長し易
いことが知られており、したがってセメンタイト系炭化
物が他の炭化物に変化したことで析出炭化物の微小化が
促進されることが、すなわち上記Ｍｏの炭化物微小化効
果をもたらすものと考えられる。このような炭化物の微
小化によって最大粒径が抑えられて、クラックの起点に
なりやすい巨大炭化物の出現が抑制されたことが、本発
明で軸受寿命の著しい延長が実現できた理由と推定され
る。
炭窒化時の炭化物，炭窒化物の粒径とその量および硬
さ、残留オーステナイト量に及ぼすＭｏ添加の効果等に
着目してなされたものである。すなわち本願発明者ら
は、残留オーステナイトの存在による表面硬さの低下を
補償する析出炭化物の微細化について研究を重ねた結
果、Ｃｒ添加量に対してＭｏを適切にコントロールした
量だけ加えると、析出炭化物の粒子の大きさが微細化さ
れることを見出した（Ｍｏの炭化物微細化効果）。Ｃｒ
とＭｏとを同時に添加した鋼の炭化物組成については未
だ明確にされていないが、Ｃｒに対するＭｏの量が増大
するにつれて、炭化物組成はＭ3 Ｃのセメンタイト系の
炭化物からＭ 23Ｃ6 系の合金炭化物に変わってくるもの
と思われる。セメンタイトの析出粒子は浸炭又は浸炭窒
化時におけるγ相中で他の合金炭化物より速く成長し易
いことが知られており、したがってセメンタイト系炭化
物が他の炭化物に変化したことで析出炭化物の微小化が
促進されることが、すなわち上記Ｍｏの炭化物微小化効
果をもたらすものと考えられる。このような炭化物の微
小化によって最大粒径が抑えられて、クラックの起点に
なりやすい巨大炭化物の出現が抑制されたことが、本発
明で軸受寿命の著しい延長が実現できた理由と推定され
る。
【０００９】上記炭化物が微細化する傾向は、浸炭より
も浸炭窒化の方が大きいことが実験的に認められた。こ
れは、炭化物よりも炭窒化物（Ｆｅ3(ＣＮ）4,Ｃｒ
2 Ｎ）のほうが微細化し易いこと、及び浸炭窒化温度が
浸炭温度より低いことに由来するものと考えられる。こ
のことから、安定した生産を実現するためには浸炭窒化
のほうが望ましいといえる。
も浸炭窒化の方が大きいことが実験的に認められた。こ
れは、炭化物よりも炭窒化物（Ｆｅ3(ＣＮ）4,Ｃｒ
2 Ｎ）のほうが微細化し易いこと、及び浸炭窒化温度が
浸炭温度より低いことに由来するものと考えられる。こ
のことから、安定した生産を実現するためには浸炭窒化
のほうが望ましいといえる。
【００１０】また、セメンタイトはＨV 1000〜1500位の
かたさであるのに対して、Ｍ23Ｃ6 系の合金炭化物はＨ
V 1300〜1800といわれ、この炭化物そのもののかたさ効
果と上記の微細化効果とが相まって、ころがり軸受の寿
命の延長をもたらすものと考えられる。本発明における
Ｍｏ添加量はＣｒ添加量の1/3 〜2.0重量％の範囲とす
る。
かたさであるのに対して、Ｍ23Ｃ6 系の合金炭化物はＨ
V 1300〜1800といわれ、この炭化物そのもののかたさ効
果と上記の微細化効果とが相まって、ころがり軸受の寿
命の延長をもたらすものと考えられる。本発明における
Ｍｏ添加量はＣｒ添加量の1/3 〜2.0重量％の範囲とす
る。
【００１１】Ｍｏの添加により炭化物（炭窒化物を含
む、以下同じ）の微細化を促進させるには、Ｍｏの量は
Ｃｒの量の1/3 以上必要である。この量を下回ると、Ｃ
ｒの含有量に対するＭｏ量が過少となり、析出炭化物の
微細化が不十分で軸受寿命の延長効果が低い。一方Ｃｒ
含有量が3 ％のときＭｏ含有量が２％を超えると、溶解
時にＭｏＣなどの未溶解巨大炭化物が出現するおそれが
あり、又、焼入れ温度も900 ℃以上の高温を必要とし生
産上からも好ましくない。
む、以下同じ）の微細化を促進させるには、Ｍｏの量は
Ｃｒの量の1/3 以上必要である。この量を下回ると、Ｃ
ｒの含有量に対するＭｏ量が過少となり、析出炭化物の
微細化が不十分で軸受寿命の延長効果が低い。一方Ｃｒ
含有量が3 ％のときＭｏ含有量が２％を超えると、溶解
時にＭｏＣなどの未溶解巨大炭化物が出現するおそれが
あり、又、焼入れ温度も900 ℃以上の高温を必要とし生
産上からも好ましくない。
【００１２】本発明に係る転がり軸受の合金鋼の他の特
性値の臨界的意義等について、以下に説明する。転がり
表面層の残留オーステナイト量（γR ｖｏｌ％）；20〜
45ｖｏｌ％：潤滑油中等に混入する異物により、転がり
表面層に圧痕が発生する。この圧痕のエッジ部分に発生
しやすいクラックは、残留オーステナイトと密接な関係
がある。残留オーステナイトは、素材のＣ含有量により
多少異なるが、通常は軟らかくて粘い。従って、この残
留オーステナイトを所望の割合で転がり表面層に存在さ
せると圧痕のエッジ部分における応力集中を緩和するこ
とができ、クラックの発生を抑制することができる。ま
た、転がり表面層における残留オーステナイトは、転動
時に圧痕を通過する部材（例えば、転動体に対して軌道
輪）の相対通過回数が所定数を過ぎると、表面に加わる
変形エネルギーによりマルテンサイト変態し硬化すると
いう効果により、異物混入潤滑下での転がり軸受の寿命
を向上することができる。これらの効果を最大限発揮す
る転がり表面層における残留オーステナイト量は、２０
〜４５ｖｏｌ％である。
性値の臨界的意義等について、以下に説明する。転がり
表面層の残留オーステナイト量（γR ｖｏｌ％）；20〜
45ｖｏｌ％：潤滑油中等に混入する異物により、転がり
表面層に圧痕が発生する。この圧痕のエッジ部分に発生
しやすいクラックは、残留オーステナイトと密接な関係
がある。残留オーステナイトは、素材のＣ含有量により
多少異なるが、通常は軟らかくて粘い。従って、この残
留オーステナイトを所望の割合で転がり表面層に存在さ
せると圧痕のエッジ部分における応力集中を緩和するこ
とができ、クラックの発生を抑制することができる。ま
た、転がり表面層における残留オーステナイトは、転動
時に圧痕を通過する部材（例えば、転動体に対して軌道
輪）の相対通過回数が所定数を過ぎると、表面に加わる
変形エネルギーによりマルテンサイト変態し硬化すると
いう効果により、異物混入潤滑下での転がり軸受の寿命
を向上することができる。これらの効果を最大限発揮す
る転がり表面層における残留オーステナイト量は、２０
〜４５ｖｏｌ％である。
【００１３】残留オーステナイト量が２０ｖｏｌ％未満
だと前記ごみ圧痕発生の際の応力集中効果を十分発揮す
ることができない。また、残留オーステナイト量が４５
ｖｏｌ％を越えると応力集中を緩和する効果は飽和し、
かえって表面硬さを低下することにより耐疲労性が低下
してしまう。以上の理由により、転がり表面層の残留オ
ーステナイト量は２０〜４５ｖｏｌ％、好ましくは、２
５〜４０ｖｏｌ％とした。
だと前記ごみ圧痕発生の際の応力集中効果を十分発揮す
ることができない。また、残留オーステナイト量が４５
ｖｏｌ％を越えると応力集中を緩和する効果は飽和し、
かえって表面硬さを低下することにより耐疲労性が低下
してしまう。以上の理由により、転がり表面層の残留オ
ーステナイト量は２０〜４５ｖｏｌ％、好ましくは、２
５〜４０ｖｏｌ％とした。
【００１４】転がり表面層に存在する微細炭化物及び／
又は炭窒化物の平均粒径；０．５〜１．５μｍ ：転が
り表面層の残留オーステナイト量（γR ｖｏｌ％）が増
えるしたがって、表面硬さ（ＨV ）が低下する。そこ
で、本発明では、微細炭化物，炭窒化物の析出強化によ
り残留オーステナイ量に対する表面硬さを向上すること
ができる。
又は炭窒化物の平均粒径；０．５〜１．５μｍ ：転が
り表面層の残留オーステナイト量（γR ｖｏｌ％）が増
えるしたがって、表面硬さ（ＨV ）が低下する。そこ
で、本発明では、微細炭化物，炭窒化物の析出強化によ
り残留オーステナイ量に対する表面硬さを向上すること
ができる。
【００１５】ここで、炭化物，炭窒化物の平均粒径は、
０．５〜１．５μｍである。平均粒径が０．５μｍ未満
だと寿命向上が不十分で、かつ、耐摩耗性が低下する。
また、平均粒径が１．５μｍを越えると前記炭化物，炭
窒化物が応力の集中源となり、クラック等が発生し易く
なり転がり軸受の寿命を低下する。ところで、転がり表
面層に含有する前記微細炭化物及び炭窒化物の含有量
は、面積比で１０〜３０％が望ましい。炭化物，炭窒化
物が少ないと、残留オーステナイ量の増加に対する表面
硬さの低下を補償することができない。一方、これらの
量が多すぎると、炭化物が粗大化する他、マトリックス
に固溶する炭素量が低下し必要な残留オーステナイト量
を確保することができない。尚、炭化物，炭窒化物量
は、炭化物形成元素量の調整，焼戻し温度の調整等によ
り制御可能である。
０．５〜１．５μｍである。平均粒径が０．５μｍ未満
だと寿命向上が不十分で、かつ、耐摩耗性が低下する。
また、平均粒径が１．５μｍを越えると前記炭化物，炭
窒化物が応力の集中源となり、クラック等が発生し易く
なり転がり軸受の寿命を低下する。ところで、転がり表
面層に含有する前記微細炭化物及び炭窒化物の含有量
は、面積比で１０〜３０％が望ましい。炭化物，炭窒化
物が少ないと、残留オーステナイ量の増加に対する表面
硬さの低下を補償することができない。一方、これらの
量が多すぎると、炭化物が粗大化する他、マトリックス
に固溶する炭素量が低下し必要な残留オーステナイト量
を確保することができない。尚、炭化物，炭窒化物量
は、炭化物形成元素量の調整，焼戻し温度の調整等によ
り制御可能である。
【００１６】炭化物形成元素としては、Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｖ，Ｗ等公知の各種の元素がある（Ｗは窒化物も形成す
る）。炭窒化物は、浸炭に変えて浸炭窒化を行ったとき
の上記炭化物及びＦｅ3（ＣＮ）4 等の窒化物を言う。
炭化物形成元素として好ましいのは、Ｃｒ及びＭｏであ
る。Ｃｒは、鋼の焼入性及び焼戻し抵抗性を向上すると
伴に、微細な炭化物を析出して合金鋼の硬さを向上する
ために必要な炭化物形成元素である。転がり表面層に析
出する炭化物を微細化するのに適したＣｒの含有量は、
１〜３重量％である。Ｃｒ含有量が１重量％未満の鋼に
対し浸炭等の処理によりＣ濃度を高め表面硬さのみ大き
くすることは可能であるが、これでは、炭化物の核発生
が少なく炭化物が成長しやすく巨大炭化物が発生する。
Ｃｒ含有量が３重量％を越えると、素材の段階で巨大炭
化物が晶出してしまい、応力集中により寿命が低下す
る。そして、コスト的にも不利であるとともに、巨大炭
化物を微細化しようとすると炭化物をマトリックス中に
固溶して再度析出させるための熱処理，高温焼入れ等が
必要となり、熱処理生産性が低下する。
Ｖ，Ｗ等公知の各種の元素がある（Ｗは窒化物も形成す
る）。炭窒化物は、浸炭に変えて浸炭窒化を行ったとき
の上記炭化物及びＦｅ3（ＣＮ）4 等の窒化物を言う。
炭化物形成元素として好ましいのは、Ｃｒ及びＭｏであ
る。Ｃｒは、鋼の焼入性及び焼戻し抵抗性を向上すると
伴に、微細な炭化物を析出して合金鋼の硬さを向上する
ために必要な炭化物形成元素である。転がり表面層に析
出する炭化物を微細化するのに適したＣｒの含有量は、
１〜３重量％である。Ｃｒ含有量が１重量％未満の鋼に
対し浸炭等の処理によりＣ濃度を高め表面硬さのみ大き
くすることは可能であるが、これでは、炭化物の核発生
が少なく炭化物が成長しやすく巨大炭化物が発生する。
Ｃｒ含有量が３重量％を越えると、素材の段階で巨大炭
化物が晶出してしまい、応力集中により寿命が低下す
る。そして、コスト的にも不利であるとともに、巨大炭
化物を微細化しようとすると炭化物をマトリックス中に
固溶して再度析出させるための熱処理，高温焼入れ等が
必要となり、熱処理生産性が低下する。
【００１７】なお、素材を作製する方法として、鋳造の
他、公知の粉末焼結等があるが、この粉末焼結は、焼結
する際、素材の段階で巨大炭化物，炭窒化物が晶出して
しまうことがなく、好ましい方法である。Ｍｏについて
は先に述べた通りである。その他の炭化物形成元素に関
しては、例えばＶ；７重量％以下、特に3 重量％以下、
Ｗ；15,0重量％以下、Ｍｎ；2 ％重量％以下、Ｎｉ；3
重量％以下とし、それらのうち一種又は二種を必要に応
じて適宜に含有することができる。なお、微細炭化物の
析出に際しては、球状化焼鈍を行っても良い。
他、公知の粉末焼結等があるが、この粉末焼結は、焼結
する際、素材の段階で巨大炭化物，炭窒化物が晶出して
しまうことがなく、好ましい方法である。Ｍｏについて
は先に述べた通りである。その他の炭化物形成元素に関
しては、例えばＶ；７重量％以下、特に3 重量％以下、
Ｗ；15,0重量％以下、Ｍｎ；2 ％重量％以下、Ｎｉ；3
重量％以下とし、それらのうち一種又は二種を必要に応
じて適宜に含有することができる。なお、微細炭化物の
析出に際しては、球状化焼鈍を行っても良い。
【００１８】転がり表面層の硬さ（ＨV ）が転がり表面
層の残留オーステナイト量（γR ｖｏｌ％）に対し、 −4.７×（γR ｖｏｌ％）＋９２０≦Hv≦−4.７×（γR ｖｏｌ％）＋１０２０ ：本発明では、各残留オーステナイト量に対応する硬さ
範囲を上式で示す範囲内にした。
層の残留オーステナイト量（γR ｖｏｌ％）に対し、 −4.７×（γR ｖｏｌ％）＋９２０≦Hv≦−4.７×（γR ｖｏｌ％）＋１０２０ ：本発明では、各残留オーステナイト量に対応する硬さ
範囲を上式で示す範囲内にした。
【００１９】上式の関係において、硬さが前記下限値よ
り小さいと、耐疲労性が低下し、異物混入潤滑下及びク
リーンの潤滑下でも寿命が低下する。一方、硬さを前記
上限値より大きくすることは困難である。本発明に使用
する合金鋼としては、肌焼鋼，高炭素クロム軸受鋼，高
温軸受用高速度鋼を使用することができ、その炭素含有
量は0.1 〜1.0 重量％の範囲である。炭素含有量を0.1
重量％以上としたのは、製鋼上これより少なくすること
が困難なためである。
り小さいと、耐疲労性が低下し、異物混入潤滑下及びク
リーンの潤滑下でも寿命が低下する。一方、硬さを前記
上限値より大きくすることは困難である。本発明に使用
する合金鋼としては、肌焼鋼，高炭素クロム軸受鋼，高
温軸受用高速度鋼を使用することができ、その炭素含有
量は0.1 〜1.0 重量％の範囲である。炭素含有量を0.1
重量％以上としたのは、製鋼上これより少なくすること
が困難なためである。
【００２０】一方、炭素含有量が1.2 重量％を越える
と、素材の段階で巨大な炭化物が発生しやすくなるた
め、靱性が低下し、破壊強度も低下する危険が生じるた
め上限を1.2 重量％とした。
と、素材の段階で巨大な炭化物が発生しやすくなるた
め、靱性が低下し、破壊強度も低下する危険が生じるた
め上限を1.2 重量％とした。
【００２１】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。表１に示
すような組成の鋼を材料とする試験片について、次のよ
うに浸炭熱処理を行った。
すような組成の鋼を材料とする試験片について、次のよ
うに浸炭熱処理を行った。
【００２２】
【表１】
【００２３】すなわち、各試験片の浸炭熱処理のうちダ
イレクト焼入れは、図１に示すグラフのように、ＲX ガ
ス＋エンリッチガスの雰囲気で、約３〜５時間、９２０
〜９６０℃で熱処理を行い、常温まで空冷し、次いで８
４０℃×１時間の油焼入れを行い、更に１８０℃×２時
間の焼戻しを行った。また、浸炭窒化熱処理について
は、図２のグラフに示すように、ＲX ガス＋エンリッチ
ガス＋アンモニアガス５％の雰囲気で、約３〜５時間、
８８０℃で浸炭窒化熱処理を行い、油冷してその後、上
記浸炭処理の場合と同様な処理を行った。
イレクト焼入れは、図１に示すグラフのように、ＲX ガ
ス＋エンリッチガスの雰囲気で、約３〜５時間、９２０
〜９６０℃で熱処理を行い、常温まで空冷し、次いで８
４０℃×１時間の油焼入れを行い、更に１８０℃×２時
間の焼戻しを行った。また、浸炭窒化熱処理について
は、図２のグラフに示すように、ＲX ガス＋エンリッチ
ガス＋アンモニアガス５％の雰囲気で、約３〜５時間、
８８０℃で浸炭窒化熱処理を行い、油冷してその後、上
記浸炭処理の場合と同様な処理を行った。
【００２４】次いで上記浸炭熱処理後の各試験片につい
て、残留オーステナイト量，表面硬さ，炭化物の平均粒
径と最大粒径の測定を測定した。なお、残留オーステナ
イト量はＸ線分析法によって行い、炭化物の粒径の測定
は顕微鏡法によった。更に、上記浸炭熱処理後の各試験
片を用いて転がり軸受の内輪及び外輪のいずれにも適用
できる円板状試験片を作成し、『特殊鋼便覧』（第１
版，電気製鋼研究所編，理工学社，１９６９年５月２５
日）第１０〜２１頁記載のスラスト形軸受鋼試験機を用
いてスラスト寿命試験を行った。試験条件は次の通りで
ある。
て、残留オーステナイト量，表面硬さ，炭化物の平均粒
径と最大粒径の測定を測定した。なお、残留オーステナ
イト量はＸ線分析法によって行い、炭化物の粒径の測定
は顕微鏡法によった。更に、上記浸炭熱処理後の各試験
片を用いて転がり軸受の内輪及び外輪のいずれにも適用
できる円板状試験片を作成し、『特殊鋼便覧』（第１
版，電気製鋼研究所編，理工学社，１９６９年５月２５
日）第１０〜２１頁記載のスラスト形軸受鋼試験機を用
いてスラスト寿命試験を行った。試験条件は次の通りで
ある。
【００２５】Ｎ＝１０００ｒｐｍ Ｐmax ＝５００Kgｆ／mm2 潤滑油 ＃６８タービン油 なお、ゴミとして鋼粉（硬さＨV ＝８７０，径７４〜１
４７μｍのＦｅ3 Ｃ）を潤滑油中に３００ppm 混入し
た。
４７μｍのＦｅ3 Ｃ）を潤滑油中に３００ppm 混入し
た。
【００２６】寿命判定は、各試験片についてその１０％
に顕微鏡又は肉眼で視認できるクラック，フレーキング
が発生した時点を寿命（Ｌ10寿命）とし、この時点迄の
累積回転数をもって寿命を定量的に表現した。これらの
試験結果を表１に併せて示す。表１において、試験片１
〜５は本発明の実施例に相当するものであり、そのＣ
ｒ，Ｍｏ添加量は請求項１記載の範囲内にある。
に顕微鏡又は肉眼で視認できるクラック，フレーキング
が発生した時点を寿命（Ｌ10寿命）とし、この時点迄の
累積回転数をもって寿命を定量的に表現した。これらの
試験結果を表１に併せて示す。表１において、試験片１
〜５は本発明の実施例に相当するものであり、そのＣ
ｒ，Ｍｏ添加量は請求項１記載の範囲内にある。
【００２７】試験片６以降は本発明の比較例である。そ
のうち試験片６〜１０は、先の出願（特願平２−１２７
９３０）の発明の範囲内にあるが、ただしＭｏ添加量が
Ｃｒ添加量の 1/3未満であり、本発明の範囲を下回って
いるものである。試験片１１〜１５は、Ｍｏ添加量がＣ
ｒ添加量の 1/3未満で、且つ表面硬さが本発明の範囲外
のものである。
のうち試験片６〜１０は、先の出願（特願平２−１２７
９３０）の発明の範囲内にあるが、ただしＭｏ添加量が
Ｃｒ添加量の 1/3未満であり、本発明の範囲を下回って
いるものである。試験片１１〜１５は、Ｍｏ添加量がＣ
ｒ添加量の 1/3未満で、且つ表面硬さが本発明の範囲外
のものである。
【００２８】試験片１６〜１９は、Ｍｏ添加量，残留オ
ーステナイト量，表面硬さのいずれも本発明の範囲外の
ものである。表１から明らかなように、本発明の試験片
１〜５のものは、全て炭化物粒径なかでも最大粒径が比
較例に比し目立って小さくなっており、寿命の延長効果
が顕著に認められる。
ーステナイト量，表面硬さのいずれも本発明の範囲外の
ものである。表１から明らかなように、本発明の試験片
１〜５のものは、全て炭化物粒径なかでも最大粒径が比
較例に比し目立って小さくなっており、寿命の延長効果
が顕著に認められる。
【００２９】これに対して、比較例の試験片６〜１０の
ものは、炭化物平均粒径が本発明のものと同程度であっ
てもその最大粒径は本発明のそれを大幅に上回ってお
り、寿命は上記本発明のものに比べると1/2 〜1/3 以下
に過ぎない。比較例の試験片１１〜１５のものは、炭化
物平均粒径のばらつきが大きく、最大粒径も更に大きく
なっており、一方、寿命は上記試験片６〜１０のものよ
り更に短いことが認められる。
ものは、炭化物平均粒径が本発明のものと同程度であっ
てもその最大粒径は本発明のそれを大幅に上回ってお
り、寿命は上記本発明のものに比べると1/2 〜1/3 以下
に過ぎない。比較例の試験片１１〜１５のものは、炭化
物平均粒径のばらつきが大きく、最大粒径も更に大きく
なっており、一方、寿命は上記試験片６〜１０のものよ
り更に短いことが認められる。
【００３０】比較例の試験片１６〜１９のものは、炭化
物最大粒径が上記試験片１１〜１５に比し小さい傾向を
示しているにもかかわらず、炭化物平均粒径の方はかな
り大きな値を示していて、寿命は最も短くなっている。
なお、本実施例では、表１に示す組成の鋼を材料とする
試験片１〜５を用いたが、この成分は一例であり、他の
成分組成の鋼を用いても良い。
物最大粒径が上記試験片１１〜１５に比し小さい傾向を
示しているにもかかわらず、炭化物平均粒径の方はかな
り大きな値を示していて、寿命は最も短くなっている。
なお、本実施例では、表１に示す組成の鋼を材料とする
試験片１〜５を用いたが、この成分は一例であり、他の
成分組成の鋼を用いても良い。
【００３１】また、本実施例では浸炭方法としてガス浸
炭を行った場合を示したが、これに限らずイオン浸炭を
行ってもよい。
炭を行った場合を示したが、これに限らずイオン浸炭を
行ってもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｃ
ｒ添加量に対するＭｏ添加量を所定の範囲に制御するこ
とにより、炭化物粒径の微細化を促進せしめて、異物混
入潤滑下にあっても長寿命な転がり軸受を提供すること
ができるという効果が得られる。
ｒ添加量に対するＭｏ添加量を所定の範囲に制御するこ
とにより、炭化物粒径の微細化を促進せしめて、異物混
入潤滑下にあっても長寿命な転がり軸受を提供すること
ができるという効果が得られる。
【図１】本発明に係る転がり軸受を製造するための浸炭
熱処理条件を説明する工程図である。
熱処理条件を説明する工程図である。
【図２】本発明に係る転がり軸受を製造するための浸炭
窒化熱処理条件を説明する工程図である。
窒化熱処理条件を説明する工程図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１ Ｚ 7217−4Ｋ 38/22
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 軌道輪及び転動体とを備えた転がり軸受
において、前記軌道輪及び転動体の少なくとも一つは、
残留オーステナイト量（γR ｖｏｌ％）が２０〜４５ｖ
ｏｌ％で、且つＣｒ；1 〜3 重量％、Ｃ；0.1 〜1.2 重
量％、Ｍｏ；Ｃｒ添加量の1/3 〜2.0 重量％を含有する
とともに、浸炭または浸炭窒化処理された転がり表面硬
さ（ＨV ）が前記残留オーステナイト量に対し、 −4.７×（γR ｖｏｌ％）＋９２０≦Hv≦−4.７×（γR ｖｏｌ％）＋１０２０ の範囲にある合金鋼からなることを特徴とする転がり軸
受。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3178191A JP2541160B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 転がり軸受 |
| GB9215243A GB2258274B (en) | 1991-07-18 | 1992-07-17 | Rolling bearing |
| US08/134,588 US5427457A (en) | 1991-07-18 | 1993-10-12 | Rolling bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3178191A JP2541160B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 転がり軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0525609A true JPH0525609A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2541160B2 JP2541160B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=16044188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3178191A Expired - Lifetime JP2541160B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 転がり軸受 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541160B2 (ja) |
| GB (1) | GB2258274B (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997039889A1 (en) * | 1996-04-22 | 1997-10-30 | Frantz Manufacturing Company | Ferritic nitrocarburization process for steel balls |
| JPH11101247A (ja) * | 1997-09-29 | 1999-04-13 | Ntn Corp | 転がり軸受部品 |
| US5997661A (en) * | 1996-07-31 | 1999-12-07 | Nsk Ltd. | Rolling bearing |
| DE19935148A1 (de) * | 1998-07-28 | 2000-02-17 | Nsk Ltd | Wälzlager |
| JP2005314794A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-11-10 | Nsk Ltd | 転がり軸受 |
| JP2007169673A (ja) * | 2005-12-19 | 2007-07-05 | Nsk Ltd | 鋼の熱処理方法、転がり支持装置の転動部材の製造方法、転がり支持装置 |
| JP2007197327A (ja) * | 2006-01-23 | 2007-08-09 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 脂質代謝改善剤 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2921112B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1999-07-19 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受 |
| NL9300901A (nl) * | 1993-05-26 | 1994-12-16 | Skf Ind Trading & Dev | Werkwijze voor het carbonitreren van staal. |
| WO1995007417A1 (fr) * | 1993-09-08 | 1995-03-16 | Ntn Corporation | Piece mecanique comportant des elements de roulement |
| JPH116526A (ja) * | 1997-06-17 | 1999-01-12 | Nippon Seiko Kk | 転がり軸受 |
| JP3975314B2 (ja) * | 1999-08-27 | 2007-09-12 | 株式会社ジェイテクト | 軸受部品素材及び転がり軸受の軌道輪の製作方法 |
| US7438477B2 (en) | 2001-11-29 | 2008-10-21 | Ntn Corporation | Bearing part, heat treatment method thereof, and rolling bearing |
| EP1548145B1 (en) | 2002-10-17 | 2006-05-03 | NTN Corporation | Roller cam follower for an engine |
| US7334943B2 (en) | 2003-02-28 | 2008-02-26 | Ntn Corporation | Differential support structure, differential's component, method of manufacturing differential support structure, and method of manufacturing differential's component |
| JP4718781B2 (ja) | 2003-02-28 | 2011-07-06 | Ｎｔｎ株式会社 | トランスミッションの構成部品および円錐ころ軸受 |
| JP2004301321A (ja) | 2003-03-14 | 2004-10-28 | Ntn Corp | オルタネータ用軸受およびプーリ用軸受 |
| JP4152283B2 (ja) | 2003-08-29 | 2008-09-17 | Ｎｔｎ株式会社 | 軸受部品の熱処理方法 |
| WO2005066513A1 (ja) | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Ntn Corporation | スラスト針状ころ軸受、カーエアコン・コンプレッサのスラスト荷重を受ける支持構造、オートマチックトランスミッションのスラスト荷重を受ける支持構造、無段変速機用の支持構造、およびマニュアルトランスミッションのスラスト荷重を受ける支持構造 |
| JP4540351B2 (ja) | 2004-01-15 | 2010-09-08 | Ｎｔｎ株式会社 | 鋼の熱処理方法および軸受部品の製造方法 |
| JP4576842B2 (ja) | 2004-01-20 | 2010-11-10 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受及びこれを用いたベルト式無段変速機 |
| JP2007046717A (ja) | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Ntn Corp | ジョイント用爪付き転動軸 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0788851B2 (ja) * | 1987-08-25 | 1995-09-27 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受 |
| KR930010411B1 (ko) * | 1988-07-11 | 1993-10-23 | 니혼 세이코오 가부시끼가이샤 | 로울링 베어링(Rolling Bearing) |
| JPH0826446B2 (ja) * | 1990-05-17 | 1996-03-13 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受 |
-
1991
- 1991-07-18 JP JP3178191A patent/JP2541160B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-07-17 GB GB9215243A patent/GB2258274B/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2258274B (en) | 1995-06-21 |
| GB2258274A (en) | 1993-02-03 |
| JP2541160B2 (ja) | 1996-10-09 |
| GB9215243D0 (en) | 1992-09-02 |
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