JPH07110988B2 - Rolling bearing - Google Patents

Rolling bearing

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JPH07110988B2
JPH07110988B2 JP19225889A JP19225889A JPH07110988B2 JP H07110988 B2 JPH07110988 B2 JP H07110988B2 JP 19225889 A JP19225889 A JP 19225889A JP 19225889 A JP19225889 A JP 19225889A JP H07110988 B2 JPH07110988 B2 JP H07110988B2
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layer portion
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車、農業機械、建設機械及び鉄鋼機械等
に使用される転がり軸受に係り、特に、トランスミッシ
ョンやエンジ用として求められる長寿命な転がり軸受に
関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rolling bearing used in automobiles, agricultural machines, construction machines, steel machines, etc., and in particular, it has a long service life required for transmissions and engines. Regarding rolling bearings.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

転がり軸受は高面圧下で繰り返しせん断応力を受けると
いう厳しい使われ方をするため、そのせん断応力に耐え
て転がり疲労寿命(以下、転がり寿命又は寿命、とも言
う)を確保するために、高炭素クロム鋼軸受(SUJ2)を
用いて、それに焼入れ・焼戻しをしてロックウェル硬さ
をHRC58〜64としていた。また、肌焼鋼を用いた転がり
軸受においては、接触面圧に起因する内部せん断応力分
布に合わせて、硬さカーブを設定する必要から、焼入性
の良好な低炭素素肌焼鋼SCR420H,SCM420H,SAE8620H,SAE
4320H等を用い、これに浸炭又は浸炭窒化処理、焼入
れ、焼戻し、を施すことにより、内外輪及び転動体の表
面部硬さがHRC58〜64であり、かつその芯部硬さがHRC30
〜48になるようにして必要とされる寿命を確保してき
た。
Rolling bearings are used in a severe manner that they are repeatedly subjected to shear stress under high surface pressure. Therefore, in order to withstand the shear stress and secure a rolling fatigue life (hereinafter, also referred to as rolling life or life), high carbon chromium is used. Using a steel bearing (SUJ2), it was quenched and tempered to have a Rockwell hardness of HRC58-64. Also, in case of rolling bearings using case hardening steel, it is necessary to set the hardness curve according to the internal shear stress distribution due to the contact surface pressure, so low carbon case hardening steel SCR420H, SCM420H with good hardenability , SAE8620H, SAE
Carburizing or carbonitriding, quenching, and tempering of 4320H etc., the surface hardness of the inner and outer rings and rolling elements is HRC58-64, and the core hardness is HRC30.
We have ensured the required life by making it ~ 48.

しかしながら、軸受寿命の延長が望まれている今日で
は、より厳しい条件例えば、軸受潤滑油中に混入する異
物により、転動体及び内外輪に損傷が生ずることもあ
り、上記従来の軸受硬さでは不十分の場合があった。そ
こで、軸受の表面硬さを向上する必要がある。
However, in today's demand for extended bearing life, rolling elements and inner and outer races may be damaged by more severe conditions, for example, foreign matter mixed in the bearing lubricating oil, and the above conventional bearing hardness is not sufficient. There were enough cases. Therefore, it is necessary to improve the surface hardness of the bearing.

軸受表面硬さを向上するための従来例として、例えば、
酸化物形成元素を加え、炭化物を数多く析出した析出硬
化型の工具鋼(SKH,SKD)を用いて軸受を製造する従来
例が存在する(金属便覧、日本金属学会編、改定3版、
第780〜797頁)。
As a conventional example for improving the bearing surface hardness, for example,
There is a conventional example in which a bearing is manufactured using a precipitation hardening type tool steel (SKH, SKD) in which a large amount of carbide is precipitated by adding an oxide forming element (Handbook of Metals, edited by the Japan Institute of Metals, 3rd revised edition,
Pp. 780-797).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかし、上記従来の工具鋼を用いて製造された軸受は、
転動表面硬さが高くなり、潤滑油中の異物による圧痕が
付きにくくなるという利点がある反面、炭化物を形成す
る合金元素の含有量の如何によっては、析出する炭化物
が粗大となるため、炭化物の回りにおいて応力集中が起
こり、その部分を起点としてフレーキングを生じ、かえ
って寿命が低下すると云う欠点があった。
However, the bearing manufactured using the above-mentioned conventional tool steel,
Although the rolling surface hardness is high and the indentation due to foreign matter in the lubricating oil is less likely to occur, on the other hand, depending on the content of alloying elements that form carbides, precipitated carbides become coarse, so carbides There is a drawback that stress concentration occurs around the circumference, flaking occurs from that portion as a starting point, and conversely the life is shortened.

また、軸受表面の残留オーステナイト量を所定の範囲に
することにより、異物圧痕の縁での応力集中を緩和して
寿命を長くすることができる(特願昭62−209167号)
が、例えば自動車用に求められる高面圧状態では、従来
よりもより一層の寿命向上が求められている。
Also, by setting the amount of retained austenite on the bearing surface within a predetermined range, stress concentration at the edge of the foreign matter indentation can be relaxed and the life can be extended (Japanese Patent Application No. 62-209167).
However, for example, in a high surface pressure state required for automobiles, further improvement in life is required as compared with the conventional case.

本発明は、このような従来からの未解決の課題を解決す
る為に、従来の転がり軸受にも増して長寿命な転がり軸
受を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a rolling bearing having a longer life than that of a conventional rolling bearing in order to solve such an unsolved problem of the prior art.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成する為の請求項(1)記載の発明では、
軌道輪と転動体とからな−がり軸受において、当該軌道
輪と転動体との少なくとも一つが、C:0.3〜0.6重量%、
Cr:3〜14重量%を少なくとも含む合金鋼からなり、且つ
浸炭又は浸炭窒化そして硬化熱処理されてなる表面層部
を有し、前記軌道輪と転動体との少なくとも一つの表面
層部に存在する微細炭化物の量が20〜50vol%であり、
その表面層部内の残留オーステナイト量が10〜25vol%
であることを特徴とする。
According to the invention of claim (1) for achieving the above object,
In a rolling bearing consisting of a bearing ring and a rolling element, at least one of the bearing ring and the rolling element is C: 0.3 to 0.6% by weight,
Cr: made of an alloy steel containing at least 3 to 14% by weight, and having a surface layer portion carburized or carbonitrided and subjected to hardening heat treatment, and present in at least one surface layer portion of the bearing ring and the rolling element. The amount of fine carbide is 20 to 50 vol%,
The amount of retained austenite in the surface layer is 10 to 25 vol%
Is characterized in that.

また、請求項(2)では、前記表面層部内に存在する微
細炭化物の平均粒径を、0.5〜1.0μmとした。
Further, in claim (2), the average grain size of the fine carbides present in the surface layer portion is 0.5 to 1.0 μm.

そしてまた、請求項(3)では、前記表面層部の表面硬
さを、HrC.65〜70とした。
Further, in claim (3), the surface hardness of the surface layer portion is set to HrC.65 to 70.

更に、請求項(4)の発明のように、軌道輪と転動体と
の少なくとも一つが、 C:0.3〜0.6重量% Cr:3〜14重量% Ti:40ppm以下 O:12ppm以下 P:200ppm以下 S:80ppm以下 残がFeの合金鋼からなり、前記軌道輪と転動体との少な
くとも一つが、浸炭又は浸炭窒化されそして硬化熱処理
されてなる表面層部を有し、その表面層部に存在する微
細炭化物が20〜50vol%で、且つ残留オーステナイト量
が10〜25vol%とすることもできる。
Further, as in the invention of claim (4), at least one of the bearing ring and the rolling element is C: 0.3 to 0.6 wt% Cr: 3 to 14 wt% Ti: 40 ppm or less O: 12 ppm or less P: 200 ppm or less S: 80 ppm or less The balance consists of Fe alloy steel, and at least one of the bearing ring and the rolling element has a surface layer portion which is carburized or carbonitrided and hardened and is present in the surface layer portion. It is also possible that the fine carbide is 20 to 50 vol% and the residual austenite amount is 10 to 25 vol%.

この発明でも、請求項(5)のように、前記表面層部の
微細炭化物の平均粒径が、0.5〜1.0μmとし、また、請
求項(6)のように、前記軌道輪と転動体との少なくと
も一つの前記表面層部の表面硬さをHrC65〜70とするこ
ともできる。
Also in this invention, as in claim (5), the average particle size of the fine carbide in the surface layer portion is 0.5 to 1.0 μm, and, as in claim (6), the race and the rolling elements are The surface hardness of at least one of the surface layer portions may be HrC65 to 70.

また、請求項(7)の発明のように、軌道輪と転動体か
らなる転がり軸受において前記軌道輪と転動体との少な
くとも一つが、 C:0.3〜0.6重量% Cr:3〜14重量% Ti:40ppm以下 Si:0.9重量%以下 Mo:0.4〜2.0重量% Mn:2.0重量%以下 O:12ppm以下 P:200ppm以下 S:80ppm以下 残がFeの合金鋼からなり、前記軌道輪と転動体との少な
くとも一つが、浸炭又は浸炭窒化そして硬化熱処理が施
されてなる表面層部を有し、その表面層部に存在する微
細炭化物が20〜50vol%で、且つ残留オーステナイトを1
0〜25vol%とした。
Further, as in the invention of claim (7), in a rolling bearing composed of a raceway ring and rolling elements, at least one of the raceway ring and the rolling elements is C: 0.3 to 0.6 wt% Cr: 3 to 14 wt% Ti. : 40ppm or less Si: 0.9wt% or less Mo: 0.4 to 2.0wt% Mn: 2.0wt% or less O: 12ppm or less P: 200ppm or less S: 80ppm or less The balance consists of alloy steel of Fe, At least one of which has a surface layer portion which is subjected to carburizing or carbonitriding and hardening heat treatment, the fine carbide present in the surface layer portion is 20 to 50 vol%, and residual austenite is 1
It was set to 0 to 25 vol%.

この発明も、請求項(8)のように、前記表面層部内に
存在する微細炭化物の平均粒径を、0.5〜1.0μmするこ
とができ、また請求項(9)のように、前記軌道輪と転
動体との少なくとも一つの前記表面層部の表面硬さをHr
C65〜70することもある。
Also in this invention, as in claim (8), the average particle size of the fine carbides present in the surface layer portion can be 0.5 to 1.0 μm, and as in claim (9), the bearing ring is The surface hardness of at least one of the surface layer part of the
Sometimes C65-70.

そして、請求項(10)の発明のように、軌道輪と転動体
とからなる転がり軸受において前記軌道輪と転動体との
少なくとも一つが、 C:0.3〜0.6重量% Cr:3〜14重量% Ti:40ppm以下 Si:0.9重量%以下 Mn:2.0重量%以下 V:0.03〜1重量% O:12ppm以下 P:200ppm以下 S:80ppm以下 残がFeの合金鋼からなり、前記軌道輪と転動体との少な
くとも一つが、浸炭又は浸炭窒化そして硬化熱処理が施
されてなる表面層部を有し、その表面層部に存在する微
細炭化物が20〜50vol%で、且つ残留オーステナイトが1
0〜25vol%とすることもできる。
Further, as in the invention of claim (10), in a rolling bearing consisting of a bearing ring and a rolling element, at least one of the bearing ring and the rolling element is C: 0.3 to 0.6% by weight Cr: 3 to 14% by weight. Ti: 40ppm or less Si: 0.9wt% or less Mn: 2.0wt% or less V: 0.03 to 1wt% O: 12ppm or less P: 200ppm or less S: 80ppm or less The balance consists of Fe alloy steel, and the bearing ring and rolling elements At least one of which has a surface layer portion which is subjected to carburizing or carbonitriding and hardening heat treatment, the fine carbide present in the surface layer portion is 20 to 50 vol%, and the retained austenite is 1
It can be 0 to 25 vol%.

この発明も、請求項(11)のように、前記表面層部内に
存在する微細炭化物の平均粒径を、0.5〜1.0μmとした
り、請求項(12)のように、前記軌道輪と転動体との少
なくとも一つの前記表面層部の表面硬さを、HrC65〜70
とする態様もある。
Also in this invention, as in claim (11), the average particle size of the fine carbides present in the surface layer portion is 0.5 to 1.0 μm, or as in claim (12), the race and the rolling element. The surface hardness of at least one of the surface layer part of HrC65-70
There is also a mode.

更に、請求項(13)の発明のように、軌道輪と転動体と
からなる転がり軸受において前記軌道輪と転動体との少
なくとも一つが、 C:0.3〜0.6重量% Cr:3〜14重量% Ti:40ppm以下 Si:0.9重量%以下 Mo:0.4〜2.4重量% Mn:2.0重量%以下 V:0.03〜1重量% O:12ppm以下 P:200ppm以下 S:80ppm以下 残がFeの合金鋼からなり、前記軌道輪と転動体との少な
くとも一つが、浸炭又は浸炭窒化そして硬化熱処理が施
されてなる表面層部を有し、その表面層部に存在する微
細炭化物が20〜50vol%で、且つ残留オーステナイトを1
0〜25vol%とすることもできる。
Further, as in the invention of claim (13), in a rolling bearing consisting of a bearing ring and a rolling element, at least one of the bearing ring and the rolling element is C: 0.3 to 0.6% by weight Cr: 3 to 14% by weight. Ti: 40ppm or less Si: 0.9wt% or less Mo: 0.4 to 2.4wt% Mn: 2.0wt% or less V: 0.03 to 1wt% O: 12ppm or less P: 200ppm or less S: 80ppm or less The balance consists of Fe alloy steel At least one of the bearing ring and the rolling element has a surface layer portion that is subjected to carburizing or carbonitriding and hardening heat treatment, and a fine carbide present in the surface layer portion is 20 to 50 vol% and remains. Austenite 1
It can be 0 to 25 vol%.

この発明も、請求項(14)のように、前記表面層部内に
存在する微細炭化物の平均粒径を、0.5〜1.0μmとし、
また請求項(15)のように、前記軌道輪と転動体との少
なくとも一つの前記表面層部の表面硬さを、HrC65〜70
とする実施態様もある。
Also in this invention, as in claim (14), the average particle diameter of the fine carbides present in the surface layer portion is 0.5 to 1.0 μm,
Further, as claimed in claim (15), the surface hardness of at least one of the surface layer portions of the bearing ring and the rolling element is HrC65 to 70.
There is also an embodiment.

更にまた、請求項(16)の発明のように、軌道輪と転動
体とからなる転がり軸受において、前記軌道輪と転動体
との少なくとも一つが、 C:0.3〜0.6重量% Cr:3〜14重量% Si:0.9重量%以下 Mn:2.0重量%以下 Ti:40ppm以下 O:12ppm以下 P:200ppm以下 S:80ppm以下 残がFeの合金鋼からなり、前記軌道輪と転動体との少な
くとも一つが、浸炭又は浸炭窒化そして硬化熱処理が施
されてなる表面層部を有し、その表面層部に存在する微
細炭化物が20〜50vol%で、且つ残留オーステナイトを1
0〜25vol%とすることもある。
Furthermore, as in the invention of claim (16), in a rolling bearing comprising a raceway ring and rolling elements, at least one of the raceway ring and the rolling elements is C: 0.3-0.6 wt% Cr: 3-14 % By weight Si: 0.9% by weight or less Mn: 2.0% by weight or less Ti: 40 ppm or less O: 12 ppm or less P: 200 ppm or less S: 80 ppm or less The balance is made of an alloy steel of Fe, and at least one of the raceway and the rolling element is , Has a surface layer part which is carburized or carbonitrided, and is subjected to hardening heat treatment, and the fine carbides present in the surface layer part are 20 to 50 vol% and the residual austenite is 1
It may be 0 to 25 vol%.

この発明の場合も、請求項(17)のように、前記表面層
部内に存在する微細炭化物の平均粒径を、0.5〜1.0μm
とし、また、請求項(18)のように、前記軌道輪と転動
体との少なくとも一つの前記表面層部の表面硬さを、Hr
C65〜70にすることができる。
Also in the case of the present invention, as in claim (17), the average particle size of the fine carbides present in the surface layer portion is 0.5 to 1.0 μm.
And the surface hardness of at least one of the surface layer portions of the bearing ring and the rolling element is Hr.
Can be C65-70.

〔作用〕[Action]

本願発明者らは、不純物含量の少ない合金鋼である高清
浄度鋼を用いて製造された転がり軸受の長寿命化につい
て種々の検討を行った結果、軸受表面層部における炭化
物の微細化、及びその存在量、軸受表面層部における残
留オーステナイト量と寿命との関係、S含有量と鍛造時
の割れ発生率との関係について、種々の知見を得るに至
り、この知見に基づき特許請求の範囲に記載の如くの本
発明に到達したのである。
The inventors of the present application conducted various studies on extending the life of a rolling bearing manufactured using a high-cleanliness steel that is an alloy steel having a low content of impurities, and as a result, refined carbide in the bearing surface layer portion, and Various knowledge has been obtained regarding the amount of the austenite, the relationship between the amount of retained austenite in the bearing surface layer and the life, and the relationship between the S content and the crack occurrence rate during forging, and the claims are based on this finding. The invention has been reached as described.

本発明に用いられる含有元素の作用及びその含有量の臨
界的意義について説明する。
The action of the element contained in the present invention and the critical significance of the content will be described.

C;0.3〜0.6重量% Cは焼入れ、焼戻し後の硬さを向上する為に必要な元素
である。
C: 0.3 to 0.6 wt% C is an element necessary for improving the hardness after quenching and tempering.

炭素の含有濃度が0.6重量%を越えると、芯部での靱性
が低下し、破壊強度が低下する。
If the carbon content concentration exceeds 0.6% by weight, the toughness at the core portion is reduced and the fracture strength is reduced.

一方、0.3重量%未満であると浸炭又は浸炭窒化処理時
間が長くなり熱処理生産性が低下するため、炭素の含有
量を上記の範囲内に限定した。特に、0.35〜0.45重量%
であることが好ましい。
On the other hand, if it is less than 0.3% by weight, the carburizing or carbonitriding treatment time becomes long and the heat treatment productivity decreases, so the carbon content was limited to the above range. Especially 0.35-0.45% by weight
Is preferred.

Cr;3〜14重量% この発明にかかる転がり軸受は、軸受の表面層部に硬い
炭化物を形成して軸受表面硬度を向上しようとするもの
である。この際、Crは炭化物形成元素として必要であ
り、CrはCと結合して、微細な炭化物を形成する。
Cr: 3 to 14% by weight The rolling bearing according to the present invention is intended to form a hard carbide on the surface layer portion of the bearing to improve the bearing surface hardness. At this time, Cr is necessary as a carbide forming element, and Cr combines with C to form fine carbide.

Cr含有量が3重量%未満であると、必要な表面硬さ(HR
C65〜70)を得るための炭化物量が少なくなる。一方、1
4重量%を越えて含有されると、素材の段階で巨大炭化
物ができてしまい、この炭化物の回りで応力集中が生
じ、寿命の低下を来すため、Crの含有量を上記範囲内に
限定した。特に、11.0〜13.0重量%であることが好まし
い。
When the Cr content is less than 3% by weight, the required surface hardness (HR
The amount of carbides for obtaining C65-70) decreases. On the other hand, 1
If the content exceeds 4% by weight, huge carbides will be formed at the material stage, stress concentration will occur around this carbide, and the life will be shortened. Therefore, the Cr content is limited to the above range. did. It is particularly preferably 11.0 to 13.0% by weight.

Ti;40ppm以下 Tiは、TiNの形で非金属化合物として出現する。このTiN
は硬度が高く、塑性変形能が小さいため、応力集中源と
なり、寿命を低下させる結果、Ti含有量をできるだけ低
下することが必要である。そこで、Tiの含有量を上記値
に限定した。
Ti: 40 ppm or less Ti appears as a non-metallic compound in the form of TiN. This TiN
Has a high hardness and a small plastic deformability, so it becomes a source of stress concentration and shortens the life. As a result, it is necessary to reduce the Ti content as much as possible. Therefore, the Ti content is limited to the above value.

Si;0.9重量%以下 鋼中のSiは、固溶強化及び焼戻し軟化抵抗の向上に有効
である。しかし、含有量が大きくなると、熱処理による
脱炭が著しくなって、表面硬度が低下するため、含有量
の上限を上記値に限定したものである。したがって、Si
を含有することにより、固溶強化及び焼戻し軟化抵抗の
向上を達成している。
Si; 0.9 wt% or less Si in steel is effective for solid solution strengthening and improving temper softening resistance. However, when the content increases, decarburization due to heat treatment becomes remarkable and the surface hardness decreases, so the upper limit of the content is limited to the above value. Therefore, Si
By containing, the solid solution strengthening and the temper softening resistance are improved.

Mo;0.4〜2.0重量% Moは前記Crと同様に、軸受表面に炭化物を形成するため
に必要であり、且つ焼入れ性を向上するので有効であ
る。
Mo; 0.4 to 2.0 wt% Mo is effective because it is necessary to form carbides on the bearing surface and improves hardenability, as in the case of Cr.

Moによる微細炭化物形成の効果は、前記Crの含有量の範
囲では、Moが0.4重量%以上含有された時に著しくなる
ため、Mo含有量の下限をこの値とした。
The effect of forming fine carbides by Mo becomes remarkable when Mo is contained in an amount of 0.4% by weight or more within the Cr content range, so the lower limit of the Mo content is set to this value.

一方、Moの含有量が2.0重量%を越えると、Crと同様
に、素材の段階で巨大炭化物が形成して、軸受の寿命を
低下させるため、上限と上記値とした。特に、1.5〜2.0
重量%であることが好ましい。
On the other hand, when the content of Mo exceeds 2.0% by weight, similarly to Cr, giant carbides are formed at the stage of the material and the life of the bearing is shortened. Therefore, the upper limit and the above value are set. Especially 1.5-2.0
It is preferably in the weight%.

したがって、Moを含有することによりモリブデンの炭化
物を発生させて、軸受の表面硬さのより一層の向上を図
っている。
Therefore, by containing Mo, a carbide of molybdenum is generated to further improve the surface hardness of the bearing.

Mn;2.0重量%以下 鋼中のMnは、焼入れ性の向上に大きな役割を有し、しか
も廉価であることから含有される。
Mn: 2.0 wt% or less Mn in steel has a large role in improving hardenability and is contained at a low price.

しかし、その含有量が多くなると非金属介在物が多く生
じ易く、且つ硬度が向上し、鍛造性,被削性等の機械加
工性が低下するため、Mn含有量の上限を上記値とした。
However, when the content thereof is large, a large amount of non-metallic inclusions are likely to occur, the hardness is improved, and the machinability such as forgeability and machinability deteriorates. Therefore, the upper limit of the Mn content is set to the above value.

したがって、ここにMnを含有させるのは、焼入れ性の向
上を図ったものである。
Therefore, the inclusion of Mn here is intended to improve the hardenability.

V;0.03〜1重量% Vは結晶粒界に析出して結晶粒の粗大化を抑制し、その
微細化を図ると共に、鋼中の炭素と結合して、微細な炭
化物を形成する元素であり、その添加によって軸受表面
層部の硬さが向上して耐摩耗性が良好となるため添加さ
れる。
V: 0.03 to 1 wt% V is an element that precipitates at the grain boundaries and suppresses the coarsening of the crystal grains to make it finer and to combine with carbon in steel to form fine carbides. , The hardness of the bearing surface layer is improved and the wear resistance is improved, so that it is added.

その効果は、V含有量が0.03重量%以上において顕著と
なるため、含有量の下限をこの値とした。
Since the effect becomes remarkable when the V content is 0.03% by weight or more, the lower limit of the content is set to this value.

一方、含有量の上限が1重量%を越えると、結晶粒界に
Vの炭化物が析出して、加工性及び種々の機械的性質を
劣化させるため、含有量の上限を上記値に限定した。特
に、0.8〜1重量%であることが好ましい。
On the other hand, if the upper limit of the content exceeds 1% by weight, carbides of V are precipitated at the grain boundaries, deteriorating the workability and various mechanical properties. Therefore, the upper limit of the content is limited to the above value. In particular, it is preferably 0.8 to 1% by weight.

したがって、Vを含有することにより軸受の表面硬さの
より一層の向上を図っている。
Therefore, by containing V, the surface hardness of the bearing is further improved.

O;12ppm以下 Oは酸化物系非金属介在物(特に、Al2O3)発生元素と
して転がり疲労寿命を低下させるためには、その含有量
を極力低下させる必要があり、そこで上限を12ppmとし
た。
O; 12 ppm or less O is an element that generates oxide-based non-metallic inclusions (especially Al 2 O 3 ), and in order to reduce rolling fatigue life, its content must be reduced as much as possible, so the upper limit is 12 ppm. did.

P;200ppm以下 Pは、合金鋼の耐衝撃性を低下させる元素である。した
がって、その含有量を低下させる必要があり、上限を20
0ppmとした。
P: 200 ppm or less P is an element that reduces the impact resistance of alloy steel. Therefore, it is necessary to reduce its content, and the upper limit is 20
It was set to 0 ppm.

S;80ppm以下 SはMnSなどの硫化物系非金属介在物生成の原因とな
る。MnSは硬度が低く、塑性変形能が大きいことから圧
延、鍛造などの前加工時割れ発生の起点として作用す
る。したがって、鍛造等の前加工時に割れ発生を防止
し、より強加工を可能にするためS含有量を低下させる
必要があり、上限を80ppmとした。
S: 80 ppm or less S causes sulfide-based non-metallic inclusions such as MnS. Since MnS has low hardness and high plastic deformability, it acts as a starting point for cracking during pre-processing such as rolling and forging. Therefore, it is necessary to reduce the S content in order to prevent the occurrence of cracks during pre-processing such as forging and enable stronger processing, and the upper limit was set to 80 ppm.

このような組成を有する合金鋼を用いてφ20×30mmの円
柱試料を作成し、据込率80%で冷間加工(鍛造)を行
い、割れ発生率を調べた。第2図に鋼中のS含有量と割
れ発生率との関係を示す。第2図から供試材中のS含有
量が少なくなる程割れ発生率が低下していることがわか
り、S含有量80ppm以下で割れ発生率が0%であること
が分かる。したがって、S含有量を80ppm以下とすれ
ば、より強加工が可能となる。
A cylindrical sample of φ20 × 30 mm was prepared using the alloy steel having such a composition, cold working (forging) was carried out at an upsetting rate of 80%, and the crack occurrence rate was investigated. FIG. 2 shows the relationship between the S content in steel and the crack generation rate. It can be seen from FIG. 2 that the crack generation rate decreases as the S content in the test material decreases, and that the crack generation rate is 0% when the S content is 80 ppm or less. Therefore, if the S content is 80 ppm or less, stronger working becomes possible.

次に、本発明の特徴である残留オーステナイトの作用及
びその存在量の臨界的意義について説明する。
Next, the action of retained austenite, which is a feature of the present invention, and the critical significance of its abundance will be described.

異物混入潤滑下で軸受を使用する場合、異物との繰り返
し接触により内外輪及び転動体の各転動表面には、凹状
の圧痕が発生する。この圧痕にはエッジ部分が存在す
る。
When the bearing is used under the condition that foreign matter is mixed and lubricated, concave indentations are generated on the rolling surfaces of the inner and outer races and the rolling elements due to repeated contact with the foreign matter. The indentation has an edge portion.

残留オーステナイトは、軟らかく、例えばHv300ぐらい
(但し素材の炭素の含有率によっても異なる)であり、
低炭素マルテンサイトのように単に硬さが低いのとは異
なり、加工誘起変態しながらマルテンサイト化、すなわ
ち硬化する。したがって、軸受表面層部に適量存在した
残留オーステナイトは、転動時に圧痕を通過する相手部
材(例えば、転動体に対する軌道輪)の相対通過回数の
所定数を過ぎると、表面に加わる変形エネルギによりマ
ルテンサイト化して硬化する。その過程において、潤滑
油中に混入した異物による圧痕のエッジ部に集中する転
がり荷重を緩和して、マイクロクラックの発生を防止し
て寿命を向上する。
Retained austenite is soft, for example, about Hv300 (however, it depends on the carbon content of the material)
Unlike low-carbon martensite, which is simply low in hardness, martensite is formed, that is, hardens while undergoing work-induced transformation. Therefore, the retained austenite present in an appropriate amount on the bearing surface layer portion is martensite due to the deformation energy applied to the surface after a predetermined number of relative passages of the mating member (for example, the race ring to the rolling element) that passes through the indentation during rolling. It becomes a site and hardens. In the process, the rolling load concentrated on the edge portion of the indentation due to the foreign matter mixed in the lubricating oil is alleviated to prevent the generation of microcracks and improve the life.

軸受用素材の異物混入潤滑下試験における寿命は、第1
図のグラフに示される軸受寿命と残留オーステナイトγ
(vol%)との関係から明らかなように、応力繰り返
し数で示される寿命L10は残留オーステナイト量の変化
に応じて変化する。
The life of a bearing material in a lubrication test with foreign matter mixed is 1st
Bearing life and retained austenite γ shown in the graph
As is clear from the relationship with R (vol%), the life L 10 indicated by the stress repetition number changes according to the change in the amount of retained austenite.

すなわち、残留オーステナイト量が40%以下の範囲では
量が増すにつれて異物混入潤滑下での寿命は長くなる。
That is, in the range where the amount of retained austenite is 40% or less, as the amount increases, the life under lubrication with foreign matter becomes longer.

他方、転動表面の硬さを向上するために表面層部におけ
る炭化物量を20〜50vol%とすることにより、残留オー
ステナイト量が25vol%を越えるとすると素材としての
機械的強度が低下し実用に耐えない。また、Cr,Mo,Vな
どの炭化物形成元素を添加しているので、マトリックス
へのCの固溶が少なく、残留オーステナイトが25vol%
を越えるのは困難である。
On the other hand, by setting the amount of carbide in the surface layer to 20 to 50 vol% in order to improve the hardness of the rolling surface, if the residual austenite amount exceeds 25 vol%, the mechanical strength of the material decreases and it becomes practical. I can't stand it. In addition, since carbide forming elements such as Cr, Mo and V are added, the solid solution of C in the matrix is small and the residual austenite is 25 vol%.
Is difficult to cross.

残留オーステナイト量は10vol%未満では異物混入潤滑
下での寿命延長硬化が少ないため、残留オーステナイト
量を10〜25vol%とした。
If the amount of retained austenite is less than 10 vol%, life extension hardening under foreign matter-mixed lubrication is small, so the amount of retained austenite was set to 10 to 25 vol%.

第1図において、曲線及びはクリーンな潤滑下の寿
命L10及びL50をそれぞれ示す。また、曲線及びは、
異物混入潤滑下の寿命L10及びL50をそれぞれ示す。
In FIG. 1, curves and indicate lifespans L 10 and L 50 under clean lubrication, respectively. Also, the curves and are
Shows the life L 10 and L 50 under contaminated lubrication respectively.

なお、第1図の実験条件は以下の通りである。The experimental conditions in FIG. 1 are as follows.

『特殊鋼便覧(第1版)電気製鋼研究所編,理工学社,1
965年,5月25日,第10頁〜21頁』記載の試験機を用い、
タービン油〔日本石油(株)製FBKオイルRO68〕に鋼粉
(硬さHRC66.3,粉径80〜160μmのFe3C)を300ppmの混
合比で加えた潤滑剤を用い、最大面圧500kgf/mm2,応力
繰り返し速度3000cpmで試験した。
"Special Steel Handbook (1st edition), Electric Steel Research Laboratory, R & D, 1
965, May 25, pp. 10-21, using a test machine,
Using turbine oil [FBK oil RO68 manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.] with steel powder (hardness HRC66.3, Fe 3 C with a powder diameter of 80 to 160 μm) at a mixing ratio of 300 ppm, a maximum surface pressure of 500 kgf / mm 2, was tested in a stress repetition rate 3000cpm.

次に、軸受表面層部に存在する炭化物の作用及びその含
有量を臨界的意義について説明する。
Next, the action of the carbide existing in the bearing surface layer portion and the content thereof will be described for their critical significance.

本発明において、軌道輪及び転動体の少なくとも一つの
表面層部には、浸炭又は浸炭窒化処理,焼入れ,焼戻し
の処理によって、微細な炭化物が生ずる。
In the present invention, at least one surface layer portion of the bearing ring and the rolling element is subjected to carburizing or carbonitriding treatment, quenching, and tempering treatment to generate fine carbides.

この炭化物は硬く耐摩耗性に優れ、その結果軸受の寿命
を向上する。しかも、その大きさは微細であるため、負
荷荷重に基づく応力集中を来すこともなく軸受の寿命を
向上することができる。
This carbide is hard and has excellent wear resistance, and as a result, improves the life of the bearing. Moreover, since the size thereof is minute, the life of the bearing can be improved without causing stress concentration due to the applied load.

本発明において、炭化物とは、例えば、Cr7C3,Cr3C6,Mo
2C,VC,V4C3及びFe3C又はこれらの複炭化物が挙げられ
る。
In the present invention, the carbide is, for example, Cr 7 C 3 , Cr 3 C 6 , Mo
2 C, VC, V 4 C 3 and Fe 3 C or their double carbides are mentioned.

本発明において、炭化物の大きさ(最大直径と最小直径
の和の1/2)は、0.5〜1.0μmにあることが望ましい。
In the present invention, the size of the carbide (1/2 of the maximum diameter and the minimum diameter) is preferably 0.5 to 1.0 μm.

本発明において、軸受の表面層部における炭化物の存在
量は、20〜50vol%であるが、この臨界的意義は次の通
りである。
In the present invention, the amount of carbides present in the surface layer portion of the bearing is 20 to 50 vol%, and the critical significance is as follows.

軸受の長寿命化を達成する上で表面硬さは、HRC65〜70
を有することが望ましいが、炭化物の存在量が20vol%
未満であると、上記望ましい硬さを得ることができな
い。一方、50vol%を越えて存在すると、微細な炭化物
同士が結合して、炭化物が粗大化して応力集中が生ずる
ので好ましくない。そこで、表面層部における炭化物の
存在量を上記範囲内としたのである。
The surface hardness is HRC65-70 to achieve long bearing life.
Is desirable, but the amount of carbides present is 20 vol%
If it is less than the above range, the desired hardness cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 50 vol%, fine carbides are bound to each other and the carbides are coarsened to cause stress concentration, which is not preferable. Therefore, the amount of carbides present in the surface layer portion is set within the above range.

微細な炭化物を上記範囲内で軸受の表面層部に存在させ
ることにより、表面硬さをHRC65〜70の高硬度の軸受を
得ることができる。
By allowing fine carbides to exist in the surface layer portion of the bearing within the above range, it is possible to obtain a bearing having a high surface hardness of HRC65 to 70.

上記本発明において、特許請求の範囲に記載の組成を有
する合金鋼に、浸炭又は浸炭窒化を行うことにより、第
3図に示すように、固溶炭素又は固溶炭素窒素量を0.6
〜0.8重量%(表面の全炭素濃度2.5〜3.8重量%)に
し、これを焼入れ,焼戻しをすることにより、表面層部
における残留オーステナイト量を10〜25vol%にするこ
とができる。
In the present invention, the alloy steel having the composition described in the claims is subjected to carburizing or carbonitriding so that the solid solution carbon or solid solution carbon nitrogen content is 0.6 or less as shown in FIG.
The amount of retained austenite in the surface layer portion can be reduced to 10 to 25 vol% by quenching and tempering this to 0.8 wt% (total carbon concentration on the surface is 2.5 to 3.8 wt%).

また、上記熱処理の過程において、A1変態点を越えて加
熱される際に炭化物の核を発生させ、その後の焼入れ及
び焼戻しの過程において微細な球状炭化物を表面層部に
析出することができる。しかも、固溶炭素量を0.6〜0.8
重量%(表面の全炭素濃度2.5〜3.8重量%)にすること
により、表面層部の炭化物の存在量を20〜50vol%にす
ることができる。
Further, in the above heat treatment process, carbide nuclei are generated when heated above the A 1 transformation point, and fine spherical carbides can be precipitated in the surface layer portion in the subsequent quenching and tempering processes. Moreover, the amount of solute carbon is 0.6 to 0.8.
By adjusting the weight ratio (total carbon concentration on the surface to 2.5 to 3.8% by weight), the amount of carbides in the surface layer portion can be set to 20 to 50% by volume.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.

次の第1表に示す試験片の合金鋼を浸炭処理し次いで均
熱処理,焼入れ,焼戻しを行うことにより、供試片1〜
12を作成した。
The alloy steels of the test pieces shown in the following Table 1 are carburized, and then subjected to soaking, quenching, and tempering to obtain specimens 1 to 1.
Twelve created.

次に、本実施例における熱処理条件について説明する。 Next, heat treatment conditions in this example will be described.

浸炭熱処理のうちダイレクト焼入れタイプの熱処理は、
第4図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℃で浸炭熱処理を行
ない、その後680℃×1時間の均熱処理を行い、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。更に、浸炭窒化熱処理については、第
5図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、830〜8
70℃で浸炭窒化熱処理を行ない、その後、上記浸炭処理
の場合と同様な処理を行った。第4,5図において、均熱
処理から焼入れ処理の過程においてA1変態点(約726
℃)を越える際、炭化物の核が発生し、その後この核を
中心として微細な球状炭化物が供試片の表面層に析出す
る。
Of the carburizing heat treatment, the direct quenching type heat treatment is
As shown in the graph in FIG. 4, carburizing heat treatment is performed at 920 to 960 ° C. for about 3 to 5 hours in an atmosphere of Rx gas and enriched gas, then 680 ° C. × 1 hour soaking treatment, then 8
Oil quenching was performed at 40 ° C for 1 hour, and further tempering was performed at 180 ° C for 2 hours. Further, as for the carbonitriding heat treatment, as shown in the graph of FIG. 5, Rx gas + enriched gas +
830-8 for about 3-5 hours in an atmosphere of 5% ammonia gas
Carbonitriding heat treatment was performed at 70 ° C., and then the same treatment as in the case of the above carburizing treatment was performed. In Fig. 4 and 5, the A 1 transformation point (about 726
(° C), carbide nuclei are generated, and thereafter, fine spherical carbides are deposited around the nuclei on the surface layer of the test piece.

次いで、各供試片について、表面硬さ(HRC),表面層
部に存在する炭化物の存在量(vol%),表面層部に存
在する残留オーステナイト量,炭化物の平均粒度、を測
定した。また、前記浸炭熱処理を行った各供試片を用い
て転がり軸受の軌道輪つまり内輪及び外輪の何方にでも
適用できる円盤状試験片を作成し、この各々の円盤状試
験片について応力繰り返し数(cycle)で示される転が
り寿命(L10)を測定した。これらの結果を前記第1表
に併せて示す。
Then, for each test piece, the surface hardness (HRC), the abundance (vol%) of carbides present in the surface layer portion, the amount of retained austenite present in the surface layer portion, and the average grain size of the carbides were measured. Further, using each of the test pieces subjected to the carburizing heat treatment, a disk-shaped test piece which can be applied to any one of the raceway ring of the rolling bearing, that is, the inner ring and the outer ring is prepared, and the stress repetition number for each disk-shaped test piece ( The rolling life (L 10 ) indicated by cycle was measured. The results are also shown in Table 1 above.

また、第6図に硬さ(HRC)と転がり寿命(L10)との関
係及び第7図に残留オーステナイト量(vol%)と転が
り寿命(L10)との関係を示す。
Further, FIG. 6 shows the relationship between hardness (HRC) and rolling life (L 10 ), and FIG. 7 shows the relationship between residual austenite amount (vol%) and rolling life (L 10 ).

なお、寿命の測定は、下記の条件に基づいた。The measurement of the life was based on the following conditions.

軸受寿命試験は、『特殊鋼便覧、(第1版)電気製鋼研
究所編,理工学者,1965年5月25比,第10頁〜21頁』記
載のスラスト試験機を用いタービン油〔日本石油(株)
製FBKオイルRO68〕に鋼粉(硬さ、HRC66.3,粉径80〜160
μmのFe3C)を300ppmの混合比で加えた潤滑剤を用い、
最大面圧500kgf/mm2応力繰り返し速度3000cpmで試験し
た。そして、表面にフレーキングが生じた時点で寿命と
判定した。
The bearing life test is carried out by using a thrust tester described in "Special Steel Handbook, (First Edition) Electric Steel Research Laboratory, edited by Science and Engineering, 25th May 1965, pp. 10-21" (stock)
Made FBK oil RO68] to steel powder (hardness, HRC66.3, powder diameter 80-160
using a lubricant in which (μm Fe 3 C) was added at a mixing ratio of 300 ppm,
The maximum surface pressure of 500 kgf / mm 2 was tested at a stress repetition rate of 3000 cpm. Then, the life was determined when flaking occurred on the surface.

前記第1表において、供試片1は、請求項(4)記載の
発明の実施例に相当するものであり、表面層部における
表面炭化物濃度も22vol%と良好な値であるため、表面
硬さもHRC66と良好な値となり、しかも、異物混入潤滑
下であっても良好な転がり寿命を達成することができ
る。なお、試験片1において、Si及びMnは不可避の不純
物として含有されることを避けられないものであるが、
Si及びMnの含有量を極力低減してその含有量を0にして
も供試片1と同様に良好な表面硬さ及び転がり寿命を得
ることができる。
In Table 1 above, the test piece 1 corresponds to the embodiment of the invention described in claim (4), and the surface carbide concentration in the surface layer portion is also a good value of 22 vol%, so that the surface hardness It also has a good value of HRC66, and a good rolling life can be achieved even under lubrication with foreign matter mixed. Although it is inevitable that Si and Mn are contained as inevitable impurities in the test piece 1,
Even if the contents of Si and Mn are reduced as much as possible and the contents are made 0, good surface hardness and rolling life can be obtained as in the case of the test piece 1.

供試片2,3は請求項(16)記載の発明の実施例であり、
良好な表面硬さ及び転がり寿命を達成することが可能と
なる。
The test pieces 2 and 3 are examples of the invention of claim (16),
It is possible to achieve good surface hardness and rolling life.

供試片4は請求項(7)記載の発明の実施例であり供試
材5は請求項(10)記載の発明の実施例であり、更には
供試片6,7は請求項(13)記載の発明の実施例であり、
前記各供試片と同様に良好な表面硬さ及び転がり寿命を
達成することができる。
Specimen 4 is an embodiment of the invention described in claim (7), specimen 5 is an embodiment of the invention described in claim (10), and specimens 6 and 7 are claimed (13). ) Is an embodiment of the described invention,
Good surface hardness and rolling life can be achieved as in the case of each of the test pieces.

供試片8はCの含有量が本発明範囲を越え、また、Crの
含有量が本発明範囲を下回る、ことを内容とする請求項
(16)記載の発明の比較例(SUJ−2)である。
The comparative example (SUJ-2) of the invention according to claim (16), wherein the content of C in the test piece 8 exceeds the range of the present invention and the content of Cr falls below the range of the present invention. Is.

この供試片8において、Cr含有量が少ないため、表面層
部Cr炭化物の生成量が8vol%と低下し、その結果、表面
硬さの向上が不十分でHRC62強程度にしか満たない。よ
って、L10寿命は前記各供試片と対比して1×106と小さ
い値となる。また、C含有量が多いため、深部での靱性
が低下し破壊強度が低下する。
In this test piece 8, since the Cr content was small, the amount of Cr carbide generated in the surface layer portion was reduced to 8 vol%, and as a result, the improvement of the surface hardness was insufficient and it was less than about HRC62. Therefore, the L 10 life is a small value of 1 × 10 6 as compared with each of the above-mentioned test pieces. Further, since the C content is large, the toughness in the deep portion is lowered and the fracture strength is lowered.

供試片9は、Crの含有量が本発明範囲を下回ることを内
容とする、前記供試片8と同様に請求項(16)記載の発
明の比較例である。
Specimen 9 is a comparative example of the invention according to claim (16), in which the content of Cr is below the range of the present invention, as is the case with specimen 8.

この供試片9において、前記供試片8と同様に表面層部
におけるCr炭化物の生成量が11vol%と低下し、その結
果、表面硬さの向上が不十分でHRC64程度にしかならな
い。よって、L10寿命も前記各供試片と対比して3.5×10
6と小さい値となる。
In this test piece 9, as in the case of the test piece 8, the amount of Cr carbide generated in the surface layer portion was reduced to 11 vol%, and as a result, the surface hardness was insufficiently improved to about HRC64. Therefore, the L 10 life is 3.5 × 10 in comparison with each of the above specimens.
It becomes a small value of 6 .

供試片10は、Moの含有量が本発明範囲を越えることを内
容とする請求項(7)記載の発明の比較例である。この
供試片10では、Moの含有量が本発明範囲を越えても、軸
受の転動表面に微細なMo炭化物を形成する効果には大差
がなくてコスト高となるとともに、炭化物が巨大化して
請求項(7)記載の発明の実施例である供試片4に比較
すると転がり寿命が低下する傾向となる。
The test piece 10 is a comparative example of the invention described in claim (7), which is characterized in that the Mo content exceeds the range of the present invention. In this test piece 10, even if the content of Mo exceeds the range of the present invention, there is no great difference in the effect of forming fine Mo carbide on the rolling surface of the bearing and the cost becomes high, and the carbide becomes huge. As compared with the test piece 4 which is the embodiment of the invention described in claim (7), the rolling life tends to be shortened.

供試片11は、Vの含有量が本発明の範囲を越えることを
内容とする請求項(10)記載の発明の比較例である。こ
の供試片11では、Vの含有量が本発明の範囲を越えても
結晶粒微細化効果に差がなく、コスト高になると共に加
工性及び種々の機械的性質を劣化するので好ましくな
い。
The test piece 11 is a comparative example of the invention according to claim (10), which is characterized in that the V content exceeds the range of the present invention. In this test piece 11, even if the V content exceeds the range of the present invention, there is no difference in the grain refining effect, the cost increases, and the workability and various mechanical properties deteriorate, which is not preferable.

供試片12はMo及びVの含有量が本発明の範囲を越えるこ
とを内容とする請求項(13)記載の発明の比較例であ
る。この供試片12では、Mo,Vの含有量が本発明の範囲を
越えても、軸受の表面層部に微細の炭化物を形成する効
果に差は無く、また、Vの含有量が本発明の範囲を越え
ても結晶粒の微細化効果に差が無く何れの場合でもコス
ト的に不利となる。さらに、炭化物が巨大化する傾向と
なって転がり寿命も低下して好ましくない。
The test piece 12 is a comparative example of the invention described in claim (13), which is characterized in that the contents of Mo and V exceed the range of the present invention. In this test piece 12, even if the Mo and V contents exceed the range of the present invention, there is no difference in the effect of forming fine carbide on the surface layer portion of the bearing, and the V content of the present invention is Even if the range is exceeded, there is no difference in the effect of refining the crystal grains, and in any case, there is a cost disadvantage. Further, the carbide tends to become huge and the rolling life is shortened, which is not preferable.

なお、上記各供試片1〜7について、φ20×30mmの円柱
試料を各10個作成し、据込率80んで冷間加工(鍛造)を
行い、割れ発生率を調べたところ、いずれの供試片でも
割れ発生率は0%であった。
For each of the above-mentioned test pieces 1 to 7, ten cylindrical samples each having a diameter of 20 × 30 mm were prepared, cold-worked (forged) at an upsetting rate of 80, and crack occurrence rates were examined. The crack occurrence rate of the test piece was 0%.

次に、供試片1,2,4〜6,8の各々を用いて、内径6mmの小
型球軸受(686)を試作し、この軸受について耐摩耗性
の試験を行った。試験条件は次の通りである。
Next, a small ball bearing (686) having an inner diameter of 6 mm was prototyped using each of the test pieces 1, 2, 4 to 6, 8 and a wear resistance test was performed on this bearing. The test conditions are as follows.

予圧…2kgf,揺動角…8゜,スピード…20HZ,グリース潤
滑,評価サイクル…2×107回,温度…常温,試作数…
8個 この耐摩耗性試験結果を次の第2,3表に示して説明す
る。
Preload… 2kgf, swing angle… 8 °, speed… 20HZ, grease lubrication, evaluation cycle… 2 × 10 7 times, temperature… room temperature, number of prototypes…
Eight pieces The results of this abrasion resistance test are shown in the following Tables 2 and 3 for explanation.

(フレッチングの有無) 上記第2,3表に示すように、供試片1,2は表面炭化物濃度
がそれぞれ22,23vol%のようにいずれも本発明の範囲内
であるため、表面炭化物濃度が8vol%と本発明の範囲よ
り低い供試片8と比較して、フレッチングの発生個数が
少なく、かつ摩耗量も少ない量となっている。
(Presence or absence of fretting) As shown in Tables 2 and 3 above, the test pieces 1 and 2 have surface carbide concentrations of 22 vol% and 22 vol% respectively, which are within the scope of the present invention. The number of fretting occurrences is smaller and the wear amount is smaller than that of the test piece 8 lower than the range.

また、表面炭化物濃度が供試片1,2より更に高い値とな
っている供試片4〜6では、さらにフレッチングの発生
個数及び摩耗量とも少ない値となっている。
Further, in the test pieces 4 to 6 in which the surface carbide concentration is higher than the test pieces 1 and 2, both the number of fretting occurrences and the wear amount are smaller.

次に、前記供試片により試作された内径6mmの小型球軸
受(686)の20個について、圧痕が付きにくくその結果
音響特性が良好であることの確認試験を、静定格荷重2C
0で圧痕を付け、JIS B 1548に準じて行った。第8図に
この試験結果を図示する。
Next, 20 small ball bearings (686) with an inner diameter of 6 mm that were prototyped from the test piece were tested to confirm that the indentation was not likely to occur and that the acoustic characteristics were good.
The impression was made at 0 , and the test was performed according to JIS B 1548. The test results are shown in FIG.

第8図から分かるように、供試片1,2,4〜6はいずれも
供試片8に対して、音圧(dB)の平均値‖が低い値とな
っている。これは、供試片1,2,4〜6が供試片8より表
面炭化物濃度が高く転動表面硬度が高いために、圧痕が
表面に付きに難いことによるものである。特に、表面炭
化物濃度が供試片1,2より高い供試片4〜6は音圧レベ
ルがより低い値となっている。
As can be seen from FIG. 8, all of the test pieces 1, 2, 4 to 6 have lower average sound pressure (dB) values ‖ than the test piece 8. This is because the test pieces 1, 2, 4 to 6 have a higher surface carbide concentration and a higher rolling surface hardness than the test piece 8, so that it is difficult for the indentation to adhere to the surface. Particularly, the sound pressure levels of the test pieces 4 to 6 having the surface carbide concentration higher than those of the test pieces 1 and 2 are lower.

なお、本発明で云う表面層部とは、転がり軸受を構成す
る内輪、外輪及び転動体の軌道面の接触面にかかる接触
圧から計算で求まる。すなわち、最大せん断応力位置
(表面からの深さ)をZ0とすると、表面からZ0〜2Z0
深さ迄の部分を云う。オーダとして、例えば表面から0.
2〜0.5mm程度の深さとなる。
The surface layer portion referred to in the present invention can be calculated from the contact pressure applied to the contact surfaces of the inner ring, the outer ring, and the raceway surfaces of the rolling elements that form the rolling bearing. That is, when the maximum shear stress position (depth from the surface) is Z 0 , it means a portion from the surface to a depth of Z 0 to 2Z 0 . As an order, for example 0 from the surface.
The depth is about 2 to 0.5 mm.

また、上記第1表に示した転がり寿命試験では内輪及び
外輪の何方にも適用できる円盤状試験片についての寿命
を示したが、同様の材料で転動体を形成し、これについ
て上記転がり寿命試験を行っても同様の結果を得ること
ができる。
In the rolling life test shown in Table 1 above, the life of a disc-shaped test piece applicable to any of the inner ring and the outer ring was shown, but rolling elements were formed from the same material, and the rolling life test The same result can be obtained by performing.

またさらに、耐摩耗性試験及び音響特性試験に際して
は、転がり軸受全体、即ち、内外輪及び転動体を前記供
試片で作成したが、内輪、外輪及び転動体の少なくとも
一つが本発明に係わる合金鋼で構成されれば、前記実施
例と同様に良好な耐摩耗性及び音響特性を得ることが可
能となる。
Furthermore, in the wear resistance test and the acoustic characteristic test, the entire rolling bearing, that is, the inner and outer races and the rolling elements were prepared from the test piece, but at least one of the inner race, the outer race and the rolling element is an alloy according to the present invention. If it is made of steel, it becomes possible to obtain good wear resistance and acoustic characteristics as in the above-mentioned embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明に係わる転がり軸受によれ
ば、内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つの表面層部
に適量の微細炭化物を形成して表面硬さを向上すると共
に、表面層部に適量の残留オーステナイトを存在させて
異物が混入した潤滑下でのマイクロクラックの発生を防
止する。
As described above, according to the rolling bearing of the present invention, an appropriate amount of fine carbide is formed on at least one surface layer portion of the inner ring, the outer ring and the rolling element to improve the surface hardness, and The presence of an appropriate amount of retained austenite prevents the generation of microcracks under lubrication containing foreign matter.

従って、クリーンな潤滑下で軸受を使用する場合におい
ては、従来の軸受と比べて、より一層の長寿命を有し、
且つ異物混入の潤滑下で軸受を使用する場合は、従来の
軸受に比べて遥かに長寿命となる。
Therefore, when the bearing is used under clean lubrication, it has a much longer life than the conventional bearing,
In addition, when the bearing is used under lubrication containing foreign matter, it has a much longer life than the conventional bearing.

その結果、上記両潤滑下で軸受を使用する場合のいずれ
においても、転がり荷重が高い状態での軸受の寿命を向
上することができる。
As a result, in any of the cases where the bearing is used under both of the above lubrication conditions, it is possible to improve the life of the bearing under a high rolling load.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は軸受寿命と残留オーステナイトγ(vol%)
との関係を示す特性図、第2図は鋼中のS含有量と割れ
発生率との関係を示す特性図、第3図は、固溶炭素又は
固溶炭素窒素量と残留オースナイト量との関係を示す特
性図、第4,5図は、本発明に係わる転がり軸受を製造す
る為の熱処理条件を説明する工程図、第6図は、供試片
の表面硬さ(HRC)と応力繰り返し数で示される軸受寿
命L10との関係を示す特性図、第7図は残留オーステナ
イト量と軸受の疲労寿命の応力繰り返し数との関係を示
す特性図、第8図は各供試片の音響特性を示す特性図で
ある。
Fig. 1 shows bearing life and retained austenite γ R (vol%)
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the S content in steel and the crack generation rate, and FIG. 3 is a solid solution carbon or solid solution carbon nitrogen content and residual austenite content. 4 and 5 are process diagrams explaining the heat treatment conditions for manufacturing the rolling bearing according to the present invention, and FIG. 6 is the surface hardness (HRC) and stress of the test piece. Fig. 7 is a characteristic diagram showing the relationship with the bearing life L 10 indicated by the number of repetitions, Fig. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of retained austenite and the stress repetition number of the fatigue life of the bearing, and Fig. 8 is a graph of each test piece. It is a characteristic view which shows an acoustic characteristic.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】軌道輪と転動体とからなる転がり軸受にお
いて、当該軌道輪と転動体との少なくとも一つが、C:0.
3〜0.6重量%、Cr:3〜14重量%を少なくとも含む合金鋼
からなり、且つ浸炭又は浸炭窒化そして硬化熱処理が施
されてなる表面層部を有し、前記軌道輪と転動体との少
なくとも一つの表面層部に存在する微細炭化物量が20〜
50vol%であり、その表面層部内の残留オーステナイト
量が10〜25vol%であることを特徴とする、転がり軸
受。
Claim: What is claimed is: 1. In a rolling bearing consisting of a bearing ring and a rolling element, at least one of the bearing ring and the rolling element is C: 0.
3 to 0.6% by weight, Cr: made of an alloy steel containing at least 3 to 14% by weight, and having a surface layer portion subjected to carburizing or carbonitriding and hardening heat treatment, at least the race and the rolling element. The amount of fine carbides present in one surface layer is 20 ~
A rolling bearing, characterized in that it is 50 vol% and the amount of retained austenite in the surface layer portion is 10 to 25 vol%.
【請求項2】前記表面層部内に存在する微細炭化物の平
均粒径が、0.5〜1.0μmである請求項1記載の転がり軸
受。
2. The rolling bearing according to claim 1, wherein the fine carbide particles present in the surface layer portion have an average particle diameter of 0.5 to 1.0 μm.
【請求項3】前記表面層部の表面硬さが、HrC65〜70で
ある請求項1記載の転がり軸受
3. The rolling bearing according to claim 1, wherein the surface hardness of the surface layer portion is HrC65 to 70.
【請求項4】軌道輪と転動体とからなる転がり軸受にお
いて、前記軌道輪と転動体との少なくとも一つが、 C:0.3〜0.6重量% Cr:3〜14重量% Ti:40ppm以下 O:12ppm以下 P:200ppm以下 S:80ppm以下 残がFeの合金鋼からなり、前記軌道輪と転動体との少な
くとも一つが、浸炭又は浸炭窒化そして硬化熱処理が施
されてなる表面層部を有し、その表面層部に存在する微
細炭化物量が20〜50vol%で、且つ残留オーステナイト
量が10〜25vol%であることを特徴とする、転がり軸
受。
4. A rolling bearing comprising a raceway ring and rolling elements, wherein at least one of the raceway ring and rolling elements is C: 0.3 to 0.6% by weight Cr: 3 to 14% by weight Ti: 40 ppm or less O: 12 ppm Below P: 200 ppm or less S: 80 ppm or less The remainder is made of an alloy steel of Fe, at least one of the bearing ring and the rolling element has a surface layer portion that is subjected to carburizing or carbonitriding and hardening heat treatment, A rolling bearing, wherein the amount of fine carbides present in the surface layer portion is 20 to 50 vol% and the amount of retained austenite is 10 to 25 vol%.
【請求項5】前記表面層部内に存在する微細炭化物の平
均粒径が、0.5〜1.0μmである請求項4記載の転がり軸
受。
5. The rolling bearing according to claim 4, wherein the fine carbide particles present in the surface layer portion have an average particle diameter of 0.5 to 1.0 μm.
【請求項6】前記軌道輪と転動体との少なくとも一つの
前記表面層部の表面硬さが、HrC65〜70である請求項4
記載の転がり軸受。
6. The surface hardness of at least one of the surface layer portions of the bearing ring and the rolling element is HrC65 to 70.
Rolling bearing described.
【請求項7】軌道輪と転動体とからなる転がり軸受にお
いて、前記軌道輪と転動体との少なくとも一つが、 C:0.3〜0.6重量% Cr:3〜14重量% Ti:40ppm以下 Si:0.9重量%以下 Mo:0.4〜2.0重量% Mn:2.0重量%以下 O:12ppm以下 P:200ppm以下 S:80ppm以下 残がFeの合金鋼からなり、前記軌道輪と転動体との少な
くとも一つが、浸炭又は浸炭窒化そして硬化熱処理が施
されてなる表面層部を有し、その表面層部に存在する微
細炭化物量が20〜50vol%で、且つ残留オーステナイト
量が10〜25vol%であることを特徴とする、転がり軸
受。
7. A rolling bearing comprising a raceway ring and rolling elements, wherein at least one of the raceway ring and rolling elements is C: 0.3 to 0.6 wt% Cr: 3 to 14 wt% Ti: 40 ppm or less Si: 0.9 Weight% or less Mo: 0.4 to 2.0 weight% Mn: 2.0 weight% or less O: 12 ppm or less P: 200 ppm or less S: 80 ppm or less The balance is made of an alloy steel of Fe, and at least one of the bearing ring and the rolling element is carburized. Or having a surface layer portion carbonitrided and subjected to a hardening heat treatment, the amount of fine carbide present in the surface layer portion is 20 to 50 vol%, and the residual austenite amount is 10 to 25 vol% A rolling bearing.
【請求項8】前記表面層部内に存在する微細炭化物の平
均粒径が、0.5〜1.0μmである請求項7記載の転がり軸
受。
8. The rolling bearing according to claim 7, wherein the fine carbide particles present in the surface layer portion have an average particle diameter of 0.5 to 1.0 μm.
【請求項9】前記軌道輪と転動体との少なくとも一つの
前記表面層部の表面硬さが、HrC65〜70である請求項7
記載の転がり軸受。
9. The surface hardness of at least one of the surface layer portions of the bearing ring and the rolling element is HrC65 to 70.
Rolling bearing described.
【請求項10】軌道輪と転動体とからなる転がり軸受に
おいて、前記軌道輪と転動体との少なくとも一つが、 C:0.3〜0.6重量% Cr:3〜14重量% Ti:40ppm以下 Si:0.9重量%以下 Mn:2.0重量%以下 V:0.03〜1重量% O:12ppm以下 P:200ppm以下 S:80ppm以下 残がFeの合金鋼からなり、前記軌道輪と転動体との少な
くとも一つが、浸炭又は浸炭窒化そして硬化熱処理が施
されてなる表面層部を有し、その表面層部に存在する微
細炭化物量が20〜50vol%で、且つ残留オーステナイト
量が10〜25vol%であることを特徴とする、転がり軸
受。
10. A rolling bearing comprising a bearing ring and a rolling element, wherein at least one of the bearing ring and the rolling element is C: 0.3 to 0.6% by weight Cr: 3 to 14% by weight Ti: 40 ppm or less Si: 0.9 Weight% or less Mn: 2.0 weight% or less V: 0.03 to 1 weight% O: 12 ppm or less P: 200 ppm or less S: 80 ppm or less The balance is made of alloy steel of Fe, and at least one of the bearing ring and the rolling element is carburized. Or having a surface layer portion carbonitrided and subjected to a hardening heat treatment, the amount of fine carbide present in the surface layer portion is 20 to 50 vol%, and the residual austenite amount is 10 to 25 vol% A rolling bearing.
【請求項11】前記表面層部内に存在する微細炭化物の
平均粒径が、0.5〜1.0μmである請求項10記載の転がり
軸受。
11. The rolling bearing according to claim 10, wherein the average particle size of the fine carbide present in the surface layer portion is 0.5 to 1.0 μm.
【請求項12】前記軌道輪と転動体との少なくとも一つ
の前記表面層部の表面硬さが、HrC65〜70である請求項1
0記載の転がり軸受。
12. The surface hardness of at least one of the surface layer portions of the bearing ring and the rolling elements is HrC65 to 70.
Rolling bearing described in 0.
【請求項13】軌道輪と転動体とからなる転がり軸受に
おいて、前記軌道輪と転動体との少なくとも一つが、 C:0.3〜0.6重量% Cr:3〜14重量% Ti:40ppm以下 Si:0.9重量%以下 Mo:0.4〜2.4重量% Mn:2.0重量%以下 V:0.03〜1重量% O:12ppm以下 P:200ppm以下 S:80ppm以下 残がFeの合金鋼からなり、前記軌道輪と転動体との少な
くとも一つが、浸炭又は浸炭窒化そして硬化熱処理が施
されてなる表面層部を有し、その表面層部に存在する微
細炭化物量が20〜50vol%で、且つ残留オーステナイト
量が10〜25vol%であることを特徴とする、転がり軸
受。
13. A rolling bearing comprising a bearing ring and a rolling element, wherein at least one of the bearing ring and the rolling element is C: 0.3 to 0.6 wt% Cr: 3 to 14 wt% Ti: 40 ppm or less Si: 0.9 Weight% or less Mo: 0.4 to 2.4 weight% Mn: 2.0 weight% or less V: 0.03 to 1 weight% O: 12ppm or less P: 200ppm or less S: 80ppm or less The balance is made of Fe alloy steel and the bearing ring and rolling elements are used. At least one of which has a surface layer portion which is subjected to carburizing or carbonitriding and hardening heat treatment, the amount of fine carbide present in the surface layer portion is 20 to 50 vol%, and the residual austenite amount is 10 to 25 vol. Rolling bearing, characterized in that it is%.
【請求項14】前記表面層部内に存在する微細炭化物の
平均粒径が、0.5〜1.0μmである請求項13記載の転がり
軸受。
14. The rolling bearing according to claim 13, wherein the fine carbide particles present in the surface layer portion have an average particle diameter of 0.5 to 1.0 μm.
【請求項15】前記軌道輪と転動体との少なくとも一つ
の前記表面層部の表面硬さが、HrC65〜70である請求項1
3記載の転がり軸受。
15. The surface hardness of at least one of the surface layer portions of the bearing ring and the rolling element is HrC65 to 70.
Rolling bearing described in 3.
【請求項16】軌道輪と転動体とからなる転がり軸受に
おいて、前記軌道輪と転動体との少なくとも一つが、 C:0.3〜0.6重量% Cr:3〜14重量% Si:0.9重量%以下 Mn:2.0重量%以下 Ti:40ppm以下 O:12ppm以下 P:200ppm以下 S:80ppm以下 残がFeの合金鋼からなり、前記軌道輪と転動体との少な
くとも一つが、浸炭又は浸炭窒化そして硬化熱処理が施
されてなる表面層部を有し、その表面層部に存在する微
細炭化物量が20〜50vol%で、且つ残留オーステナイト
量が10〜25vol%であることを特徴とする、転がり軸
受。
16. A rolling bearing comprising a bearing ring and a rolling element, wherein at least one of the bearing ring and the rolling element is C: 0.3 to 0.6% by weight Cr: 3 to 14% by weight Si: 0.9% by weight or less Mn. : 2.0 wt% or less Ti: 40 ppm or less O: 12 ppm or less P: 200 ppm or less S: 80 ppm or less The balance is made of an Fe alloy steel, and at least one of the bearing ring and the rolling element is carburized or carbonitrided and hardened by heat treatment. A rolling bearing, which has a surface layer portion formed thereon, wherein the amount of fine carbide present in the surface layer portion is 20 to 50 vol% and the amount of retained austenite is 10 to 25 vol%.
【請求項17】前記表面層部内に存在する微細炭化物の
平均粒径が、0.5〜1.0μmである請求項16記載の転がり
軸受。
17. The rolling bearing according to claim 16, wherein the fine carbides present in the surface layer portion have an average particle diameter of 0.5 to 1.0 μm.
【請求項18】前記軌道輪と転動体との少なくとも一つ
の前記表面層部の表面硬さが、HrC65〜70である請求項1
6記載の転がり軸受。
18. The surface hardness of at least one of the surface layer portions of the bearing ring and the rolling element is HrC65 to 70.
Rolling bearing described in 6.
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