JPH06117438A - 浸炭処理鋼による転がり軸受 - Google Patents
浸炭処理鋼による転がり軸受Info
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- JPH06117438A JPH06117438A JP28698192A JP28698192A JPH06117438A JP H06117438 A JPH06117438 A JP H06117438A JP 28698192 A JP28698192 A JP 28698192A JP 28698192 A JP28698192 A JP 28698192A JP H06117438 A JPH06117438 A JP H06117438A
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Abstract
により成形された転がり軸受であって、浸炭処理と焼入
れ焼戻しにより、浸炭硬化層を、炭素含有量0.8%以
上、残留オーステナイト量25〜35%、残留オーステ
ナイト組織の大きさ5μm以下、残留炭化物量10%以
下の微細組織に調質する。 【効果】 清浄油及び異物混入油による潤滑条件下での
使用において長寿命であるが、特に微細な混入異物の起
動面への圧入に対して、残留オーステナイト組織の塑性
変形によって、軌道面表層の圧縮応力を緩和し、炭化物
の制限により、マトリックス中の固溶炭素濃度の増加し
て、耐熱性耐摩耗性を発揮し、長寿命化する。
Description
境中での使用において、転がり疲労寿命を改善した転が
り軸受に関するものである。
面に形成した浸炭硬化層の圧縮残留応力と残留オーステ
ナイトの存在により、すぐれた転がり疲労寿命を示すこ
とが知られ、一般には、ずぶ焼入れした高炭素クロム軸
受鋼製軸受よりも、長寿命である。
物や表面微小亀裂周辺での応力集中を相殺して、浸炭硬
化層の疲労強度を高め、また残留オーステナイトは、応
力集中を塑性変形によって緩和するものとして有効であ
る。
低減と非金属介在物の低減・微細化に伴い、高炭素クロ
ム軸受鋼の品質向上が著しく、このずぶ焼入鋼に対する
浸炭鋼の優位性は薄れ、特に異物混入油による潤滑条件
下、例えば、自動車のトランスミッションのような歯車
の摺接による摩耗粉が油中に混在するような条件下で
は、浸炭鋼製の転がり軸受は、上記軸受鋼製軸受に対し
て、十分な長寿命を発揮し得なくなった。
転がり軸受の使用中に表層部に発生蓄積する圧縮応力の
影響によるものと考えられた。即ち、異物噛み込みによ
り転走面表層に大きな圧縮残留応力が形成され、高荷重
の場合には、圧縮残留応力の生成が硬化層のかなりの深
部にまで及び、すなわち、この部位の硬度が実質的に低
下したことになり、寿命が低下するものと認識された。
そこで、本発明者らは、既に、表面硬化層深さを、転動
体の直径に対して、軌道輪において0.05以上、転動
体において0.07以上の比率とし、その芯部硬度をH
RC48以上とすることにより、浸炭鋼製転がり軸受の長
寿命化を実現した(特開昭62−132031号)。
物はその構成物質、硬度、粒形状などが相違するが、密
閉された潤滑油中の混入異物は、軸受の環境が改善され
るに伴い微細化する傾向にあり、歯車摩耗粉で例示すれ
ば、粒度20μm程度となっている。
は、微小な亀裂の集団であるピーリングが発生し、この
ピーリングを起点として、軸受本来の疲労形態であるフ
レーキングが発生するという問題が新たに生じており、
従来技術において、軌道輪や転動体の転走面表層の硬化
層深さと軟質の芯部硬さを規制するだけでは、寿命改善
に対処し得なくなり、浸炭硬化層の微細組織を改良する
必要が生じてきた。
化)処理を行う場合には、過度に残留オーステナイト量
が増加して軟質となり、耐摩耗性が低下するという問題
があった。
転がり軸受において、浸炭処理及び浸炭処理後の浸窒処
理によって、浸炭硬化層の微細組織を調整し、異物混入
潤滑条件下で優れた長寿命を発揮しうる転がり軸受を提
供しようとするものである。
5〜0.40%の浸炭鋼で形成された軌道輪及び転動体
を含む軸受であって、当該軌道輪及び転動体は、炭素含
有量0.80%以上で且つロックウエルC硬度HRC58
以上である表面硬化層と、芯部硬度がロックウエルC硬
度HRC48以上HRC58未満である芯部と、からなり、
当該表面硬化層深さの転動体直径に対する割合が、軌道
輪において0.05以上、転動体において0.07以上
に調整され、当該表面硬化層が、残留オーステナイト量
25〜35%、残留オーステナイト組織の大きさ5μm
以下、且つ残留炭化物量10%以下であることを特徴と
する。
る構造用炭素鋼又は構造用低合金鋼(SCr430種、
SCM430種など)の清浄鋼が使用され、上記転がり
軸受部品に成形後0.80%C以上に浸炭され、かつ、
後述の焼入れ焼戻し処理により上記表面硬化層特性を得
るような浸炭層を形成する。
層を、残留オーステナイト量25〜35%、残留オース
テナイト組織の大きさ5μm以下、且つ炭化物質10%
以下に調整し、精密研磨をして、転走面に仕上げる。
オーステナイト相と残留炭化物とから成っている。残留
オーステナイト量は容積%で表示するが、ここに、本発
明が残留オーステナイト量25〜35%とするのは、高
硬度の表面硬化層に靱性を付与して、潤滑油の固形異物
の表面圧入による塑性変形に対して応力発生を緩衝させ
る。残留オーステナイト量25%未満では、塑性変形に
よる応力発生を緩衝させるに十分でなく、残留オーステ
ナイト35%を超えると、塑性変形が大きく表面粗さの
劣化を招き、適当でない。
微鏡観察下での試料研磨エッチング面のオーステナイト
組織1個の面積に等価な面積を有する円の直径に代表さ
れる大きさであるが、この大きさを5μm以下とするの
は、微小な異物の混入に対処するため、異物圧痕内に含
まれる残留オーステナイト相の数を確保して、異物の圧
入の応力を緩和して表層の亀裂発生を防止する。
にオーステナイト相中に溶解しなかった炭化物の焼入れ
後の残留物であるが、残留炭化物量は、顕微鏡観察下で
の試料断面の占有面積%で示し、本発明が、この残留炭
化物量を10%以下と規制するのは、焼戻しマルテンサ
イト相の固溶炭素量を高めることになり、マトリックス
の強度を高めて異物の圧下の表層内部に及ぼす圧縮応力
の影響を軽減し、且つ、マトリックスに焼戻し抵抗性を
与えて、使用中の温度上昇による硬化層の軟化を防止し
て、苛酷な使用条件での転がり寿命を確保するにある。
熱処理により形成する。浸炭層を0.8%C以上に調整
するには、浸炭雰囲気中のカーボンポテンシャルを0.
8%以上にして所定時間で浸炭する。浸炭工程では浸炭
雰囲気中で加熱して後(通常、拡散処理を伴う)、油中
冷却の焼入れを行う(浸炭焼入れ)が、次いで、2次焼
入れと焼戻しを行う。2次焼入れ温度を820〜870
℃の範囲に調整して、250℃以下、特に200℃以下
の温度で焼戻す。
の残留オーステナイト安定化には、素材の化学組成の他
に、熱処理工程で付与可能な浸炭層中のC、Nが寄与
し、処理温度条件では、オーステナイト化温度が寄与す
る。他方、マルテンサイト変態後の炭化物は、専ら、オ
ーステナイト化温度での未溶解セメンタイトであり、従
って、炭化物量は、オーステナイト化温度での、Fe−
Fe3 C状態図Acm線上の炭素量からの過剰炭素量で概
ね定まり、浸炭層中のCとオーステナイト化温度で決ま
る。他の元素では、Nが炭化物量を低減する。
次焼入れ温度を820〜870℃の範囲に調整して、2
00℃以下の温度で焼戻すことにより、残留オーステナ
イト量25〜35%、残留オーステナイト組織の大きさ
5μm以下を得る。2次焼入れ温度は高温ほどオーステ
ナイトを安定化させるので、870℃を超えると、残留
オーステナイト量の増加とともに残留オーステナイト組
織が粗大化する。一方820℃以下の時は、残留オース
テナイト量25%以下に低下する。
処理を行うことによっても、実現できる。この場合に
は、浸炭焼入れ後に、上記の2次焼入れに代えて、浸炭
窒化後直ちに焼入れする。浸炭層の窒素増加は、固溶炭
素量を増加させるので、残留炭化物量が低下するが、オ
ーステナイトを安定化させるので、浸炭窒化直後の焼入
れ温度を800〜840℃に低下させて、焼入れ後の残
留オーステナイトの組織の大きさとその量を上記所定範
囲に調整する。このようにオーステナイト化温度を80
0〜840℃に低下させても、浸炭層の窒素増加は、オ
ーステナイト中の固溶炭素量を増加させ、残留炭化物量
が低下するので、残留炭化物量を10%以下に成しう
る。なお、残留オーステナイト量を調整する方法とし
て、サブゼロ処理や高温焼戻を行なっても良い。
O)から、軸受(型番30206)の軌道輪と転動体を
製作し、浸炭処理とその後の浸炭窒化、または二次焼入
れ、焼戻しを行い、浸炭層の微細組織の調整を行い、軸
受に仕上げた。
ポテンシャルCP(%)を0.8〜1.25の範囲で、
940℃×8hの浸炭処理と、続けて870℃×30m
inの焼入温度から油中急冷した。2次焼入れは、80
0〜840℃×1h加熱後油中急冷し、焼戻しは、すべ
て180℃×2hの条件で実施した。
入れ後に、ガス浸炭炉により、カーボンポテンシャルC
P(%)を0.9〜1.2の範囲で、アンモニアを浸炭
ガス中7%添加して、820〜860℃×2h加熱する
浸炭窒化処理して、引き続き油中焼入れを行った。処理
条件を表1に示す。
鏡観察と、転動寿命試験を実施した。その結果を表2に
示した。
物として粒径20μmの鉄粉を0.5g/l添加した潤
滑条件の下で、下記の条件で行った。 軸受番号 30206 荷重Fr 1800kgf 回転数N 2000rpm
本発明の実施例であって、転動寿命を10%寿命で評価
すると、すぐれた転がり疲労寿命を示している。
しないで焼戻し処理をしたもので、浸炭層中に炭化物は
残留していないが、残留オーステナイト組織が粗大とな
って、短寿命となっている。試験番号3、4、5、及び
7は、残留オーステナイト量が過少で、残留炭化物が増
加するに伴い短寿命となり、試験番号6は、浸炭層の炭
素含有量が少なく、浸炭層の強度と耐熱性とが不足して
いる。
浸炭窒化処理をして、焼入れ焼戻しを行っているが、こ
のなかで、残留炭化物量が多く、残留オーステナイト組
織が粗大な試験番号9及び10の転がり軸受は寿命が短
い。
よって、表面硬化層を深くかつ芯部硬度を高く確保した
ので、清浄油の潤滑条件下での使用においても、長寿命
を示し、特に異物混入による潤滑条件下において、残留
圧縮応力の生成と、温度上昇等による臨界剪断強度の低
下とによる表層の塑性変形に対する抵抗を高めて、長寿
命化を図るが、さらに表面硬化層のミクロ組織を改質し
て、適当量の残留オーステナイト組織を微細にし、かつ
炭化物量を低減して、組織マトリックス中の炭素固溶量
を増加させたので、潤滑油中の異物の微細化に対しても
優れた転動疲労寿命を発現させることが可能となる。
Claims (1)
- 【請求項1】 炭素含有量0.15〜0.40%の浸炭
鋼で形成された軌道輪及び転動体を含む転がり軸受にお
いて、 当該軌道輪及び転動体は、炭素含有量0.80%以上で
且つロックウエルC硬度HRC58以上である表面硬化層
と、芯部硬度がロックウエルC硬度HRC48以上HRC5
8未満である芯部と、からなり、当該表面硬化層深さの
転動体直径に対する割合が、軌道輪において0.05以
上、転動体において0.07以上であって、 当該表面硬化層は、残留オーステナイト量25〜35
%、残留オーステナイト組織の大きさ5μm以下、且つ
残留炭化物量10%以下であることを特徴とする転がり
軸受。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04286981A JP3084421B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 浸炭処理鋼による転がり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04286981A JP3084421B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 浸炭処理鋼による転がり軸受 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06117438A true JPH06117438A (ja) | 1994-04-26 |
JP3084421B2 JP3084421B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=17711476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04286981A Expired - Lifetime JP3084421B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 浸炭処理鋼による転がり軸受 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3084421B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000161349A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-13 | Ntn Corp | 車両用歯車軸支持装置 |
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 |
US7438477B2 (en) | 2001-11-29 | 2008-10-21 | Ntn Corporation | Bearing part, heat treatment method thereof, and rolling bearing |
US7490583B2 (en) | 2002-10-17 | 2009-02-17 | Ntn Corporation | Full-type rolling bearing and roller cam follower for engine |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP04286981A patent/JP3084421B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000161349A (ja) * | 1998-11-30 | 2000-06-13 | Ntn Corp | 車両用歯車軸支持装置 |
US7438477B2 (en) | 2001-11-29 | 2008-10-21 | Ntn Corporation | Bearing part, heat treatment method thereof, and rolling bearing |
US7490583B2 (en) | 2002-10-17 | 2009-02-17 | Ntn Corporation | Full-type rolling bearing and roller cam follower for 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 |
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