JPH10184701A - 転がり軸受 - Google Patents
転がり軸受Info
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- JPH10184701A JPH10184701A JP34524696A JP34524696A JPH10184701A JP H10184701 A JPH10184701 A JP H10184701A JP 34524696 A JP34524696 A JP 34524696A JP 34524696 A JP34524696 A JP 34524696A JP H10184701 A JPH10184701 A JP H10184701A
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- carbonitriding
- bearing
- rolling bearing
- rolling
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Abstract
量が多い場合あるいは鍛錬が不十分な場合でも、転がり
寿命が低下しない転がり軸受を提供する。 【解決手段】 本発明の転がり軸受は、軌道輪および転
動体からなっており、少なくとも軌道輪を軸受用鋼を用
いて成形し、浸炭窒化処理後焼入・焼戻を行なって表層
に形成される黒皮の表面硬度をHv700以上にし、そ
のまま転がり軸受として組立てたものである。
Description
て、精度をあまり要求されず、かつ転がり剥離寿命が要
求される、たとえば低速大荷重で使用される大型軸受に
用いられる転がり軸受に関するものである。
受、シェル型ニードル軸受の軌道輪のように、回転精度
の要求はあまり高くないが寿命を要求されるものがあ
る。
皮は、表面を起点とする剥離を生じさせやすく、要求精
度に関係なく研削加工による表面仕上げ加工が行なわれ
ていた。また、廉価な材料であっても非金属介在物が多
かったり、鍛練比の低い素材を使用することも寿命に及
ぼす影響から行なわれていなかった。さらに、振動の加
わる環境で使用される転がり軸受にあっては、フレッテ
ィングが生じやすいため、その防止策として表面にパー
カー処理のような耐酸化皮膜を形成することもあるが、
この場合においても処理に伴って表面の平坦度が低下す
ることから、寿命の低下が避けられなかった。これらに
対しては、素材の高清浄度化や鍛錬比の増大、処理条件
の見直しなどが行なわれてきたが、これらは大幅なコス
トアップを招いていた。
は焼入・焼戻により必要な硬度に硬化させて用いられる
が、焼入によりその表面には酸化皮膜が形成される。こ
の皮膜および皮膜直下では脱炭や異常組織(トルースタ
イトなど)などが現れやすく、圧縮残留応力が小さくな
ったり、ひどい場合には引張り応力となり、また低硬度
となる。このため、従来の軸受用鋼部品において、表面
の酸化皮膜を残すことは転動寿命の大幅な低下を招いて
いた。
ままで使用しても、軸受寿命が低下しない転がり軸受を
提供することである。
量が多い、または鍛錬比が小さい(鍛錬が不充分な)軸
受において、表面起点型損傷寿命を向上させることので
きる転がり軸受を提供することである。
討した結果、軸受用鋼に浸炭窒化処理を施すことによっ
て黒皮の表面硬度を向上できることを見出した。またこ
れによって、本願発明者らは、軸受用鋼の表層に黒皮が
形成された状態で転がり軸受を組立てた場合でも、転が
り軸受として十分な寿命が得られることを見出した。
輪および転動体からなる転がり軸受であって、少なくと
も軌道輪を軸受用鋼を用いて成形し、浸炭窒化処理後焼
入・焼戻を行なって表層に形成される黒皮の表面硬度を
Hv700以上にするとともに、圧縮応力やオーステナ
イトを多く残留させて、そのまま転がり軸受として組立
てたものである。
700以上にすることができる。ここで、黒皮の表面硬
度が小さいときや、圧縮応力が小さくなったり引張応力
になっているとき、あるいは残留オーステナイト量が少
ないときには、表面に起点を持つ剥離が生じる可能性が
ある。
含め一般的に転がり軸受で使用される鋼が使用可能であ
る。また本願でいう黒皮とは、熱処理時に雰囲気ガス中
の成分、特に酸素との反応で形成される酸化物被膜を意
味し、通常は脱炭されていて転がり軸受の軌道面として
の使用には不適切な層である。
果、清浄度が0.04%以上と非金属介在物量の多い鋼
の方が、清浄度が0.04%未満と非金属介在物量の少
ない鋼よりも浸炭窒化の効果が大きいことを見出した。
つまり、清浄度が0.04%以上の鋼の方が、清浄度が
0.04%未満の鋼と比較して、浸炭窒化処理による寿
命向上率が大きいことを見出した。
転がり軸受では、JISに規定される清浄度が0.04
%以上となるような非金属介在物の多い軸受用鋼に対し
浸炭窒化処理が施される。
しなくとも浸炭窒化処理を施すことで転がり軸受として
十分利用することができる。
規定されるものであり、顕微鏡観察の視野に格子を設
け、観察した視野に存在する格子の全数に対する非金属
介在物の含まれる格子の数の割合で定義される。
鍛錬比が5以下と小さい軸受用鋼では、浸炭窒化処理に
より寿命向上率が非常に大きいことを見出した。
転がり軸受では、軸受用鋼の鍛錬比が5以下である。
浸炭窒化処理を施すことで転がり軸受として十分利用す
ることができる。
サイズからどの程度まで鍛造により細くしたかを表わ
し、鍛錬比が小さいと表面起点型剥離が発生しやすいと
いわれている。
軸受では、浸炭窒化処理後、表層に形成される炭化物の
粒径は8μm以下であり、その表面直下の残留オーステ
ナイト量が25%以上40%以下であり、かつ100M
Pa以上の圧縮応力が表層に生成している。
高くなることで形成されるが、炭化物の粒径を8μm以
下とすることで過浸炭による粗大な炭化物の発生を抑
え、表面起点型剥離を抑制することができる。
と内部に比べ表層の炭素濃度が高くなり、表層と内部と
のマルテンサイト変態温度が違ってくる。これにより、
表層は内部よりも時間的に遅れて変態すると考えられ
る。つまり、内部の変態が終わってから表層が変態する
ことになり、表層に圧縮応力が残留する。
さい場合には、表面起点型剥離が生じやすくなる。一
方、200MPaよりも大きい残留圧縮応力を得ようと
すると、熱処理時の炭素濃度が多くなりすぎ、割れ強度
の低下が懸念される。このため、表層に生じる残留圧縮
応力は100MPa以上200MPa以下である。
よる発熱・加工の影響で材質が変化することを防ぐため
の耐熱性(焼戻抵抗性)を有することになるため、表面
起点型剥離を抑制でき、寿命を向上することができる。
受では、少なくとも軌道輪の表面に耐酸化皮膜処理が施
されている。
述と同様、浸炭窒化は寿命低下を抑える効果がある。
自在継手の内輪においても、本願発明を利用すれば浸炭
窒化処理後黒皮のまま使用することが可能で、生産工程
が簡略化されるばかりでなく、寿命の点においても効果
がある。
めるため、以下の実験を行なった。
炭窒化処理を施したものについて、研削仕上品と黒皮品
との転動寿命試験を行なった。ここで用いた鋼種はSU
J2、SUJ3、SCr435、SCM420およびS
NCM815であった。
圧Pmax:5.88GPa、負荷速度:46240回
/分、タービンVG68潤滑の点接触条件および、
(2)接触面圧Pmax:4.16GPa、負荷速度:
20400回/分、タービンVG68潤滑の線接触条件
とした。この点接触条件(1)の結果を表1に、線接触
条件(2)の結果を表2に示す。
あり、Pは表面起点型剥離数であり、10%寿命は表面
起点型剥離も含んだ値である。
A(以下、SUJ2 Aと表記する)は、通常レベルの
清浄度の鋼(通常のSUJ2)であり、具体的には、J
IS規格においてA系非金属介在物の清浄度が0.01
3で、B系とC系との非金属介在物(B系+C系)の清
浄度が0.008のものである。またSUJ2の試料B
(以下、SUJ2 Bと表記する)は、非金属介在物量
が比較的多いものであり、具体的には、JIS規格にお
いてA系非金属介在物の清浄度が0.021、B系とC
系との非金属介在物(B系+C系)の清浄度が0.02
1のものである。
理を施さない従来の熱処理を意味している。また浸炭窒
化1とは、850℃×60分、NH3 =5%(浸炭窒化
雰囲気ガス中でのNH3 の比率が5体積%)、Cp=
1.0(カーボンポテンシャル、すなわち浸炭窒化雰囲
気ガス中の炭素分圧が1.0)の条件を意味している。
また浸炭窒化2とは、850℃×60分、NH3 =5
%、Cp=1.3の条件を意味している。また浸炭とは
950℃×420分、Cp=0.8の条件を意味し、特
にSNCM815ではさらに800℃で2次焼入を行な
う条件を意味している。また浸炭+浸炭窒化とは、上記
の浸炭を行なった後、浸炭窒化1の条件で浸炭窒化を行
なうことを意味している。
処理が施された試片と標準浸炭のみの熱処理が施された
試片とでは、黒皮のままでは表面起点型剥離が多発し、
特に非金属介在物量が多いSUJ2 Bでは研削後も短
寿命であることがわかる。これに対して適切な条件で浸
炭窒化を行なった試片では、黒皮のままでも寿命は向上
しており、研削を行なった試片と同等あるいはそれ以上
のレベルを示していることがわかる。
であっても、浸炭窒化処理を施すことにより、転がり寿
命が向上し、転がり軸受用として十分利用できることが
判明した。
窒化処理により標準熱処理を施したものと比較してSU
J2 Aが6.9倍の寿命増加に対し、SUJ2 Bで
は71.5倍と著しく寿命が増加している。また、研削
・超仕上を行なった場合も、浸炭窒化処理によりSUJ
2 Bの方がSUJ2 Aよりも寿命の増加が著しい。
これより、現在主流になっている清浄度の高い鋼(SU
J2 A:清浄度<0.04%)よりも、清浄度の低い
鋼(SUJ2 B:清浄度≧0.04%)の方が浸炭窒
化の効果が大きいことが判明した。したがって、価格の
高い高清浄度鋼を使用しなくても、浸炭窒化処理を施す
ことで転がり軸受として十分利用できることが判明し
た。
する条件(浸炭窒化2)で処理した試料には、表面起点
型剥離が発生しており、短寿命となっている。このこと
より、浸炭窒化雰囲気ガス中の炭素分圧を変えて炭化物
の析出の制御を行なうことにより、寿命をより一層向上
できることがわかる。
表面硬度はHv700以上であった。また浸炭窒化処理
を施した場合、表層(黒皮がある場合は、黒皮の直下付
近)に形成される炭化物の粒径は8μm以下であり、か
つ表層には100MPa以上200MPa以下の圧縮応
力が残留していた。また、X線測定の結果、その表層直
下の残留オーステナイト量は25%以上40%以下であ
った。
因となる成分偏析が大きい場合や鍛錬比が小さい場合に
ついて、上述の点接触条件(1)および線接触条件
(2)で転動寿命を測定した。その結果を表3に示す。
標準熱処理の場合よりも、適切な条件で浸炭窒化を行な
うことにより、寿命が大幅に向上することがわかる。特
に鍛錬比が5以下の材料に対しての寿命向上率が大きい
ことがわかる。
表面に凹凸を形成するため、転動時の応力集中源とな
り、表面起点型損傷が起こりやすい。しかし、表中に示
すように、浸炭窒化処理は、パーカー処理を施した試片
に対しても寿命低下を抑えていることがわかる。
であって制限的なものではないと考えられるべきであ
る。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の
範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味およ
び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
皮のままで使用される部材の転動寿命(表面起点型損傷
寿命)を向上させることができる。また非金属介在物の
量が多い場合、成分偏析が大きい場合あるいは鍛錬比が
5以下と小さい(サイズが大きい)場合でも軸受の表面
起点型損傷寿命を向上させることができる。
部を形成する処理を施す場合でも寿命の低下を抑えるこ
とができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 軌道輪および転動体からなる転がり軸受
であって、 少なくとも前記軌道輪を軸受用鋼を用いて成形し、浸炭
窒化処理後焼入・焼戻を行なって表層に形成される黒皮
の表面硬度をHv700以上にし、そのまま転がり軸受
として組立てた、転がり軸受。 - 【請求項2】 前記軸受用鋼が、JIS(G0555)
で規定される試験方法によって非金属介在物を測定した
とき、清浄度が0.04%以上である、請求項1に記載
の転がり軸受。 - 【請求項3】 前記軸受用鋼の鍛練比が5以下である、
請求項1または請求項2に記載の転がり軸受。 - 【請求項4】 浸炭窒化処理後表層に形成される炭化物
の粒径が8μm以下であり、表面直下の残留オーステナ
イト量が25%以上40%以下であり、かつ100MP
a以上の圧縮応力が表層に生成している、請求項1に記
載の転がり軸受。 - 【請求項5】 少なくとも前記軌道輪の表面に耐酸化皮
膜処理が施されている、請求項1ないし4のいずれかに
記載の転がり軸受。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34524696A JPH10184701A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 転がり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34524696A JPH10184701A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 転がり軸受 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10184701A true JPH10184701A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=18375300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34524696A Pending JPH10184701A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 転がり軸受 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10184701A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000011235A1 (en) * | 1998-08-25 | 2000-03-02 | Nsk Ltd. | Surface treated rolling bearing and manufacturing method thereof |
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 |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP34524696A patent/JPH10184701A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100951216B1 (ko) * | 2001-11-29 | 2010-04-05 | 에누티에누 가부시기가이샤 | 베어링 부품, 그 열처리 방법 및 구름 베어링 |
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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Legal Events
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A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20051011 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051025 |
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A521 | Written amendment |
Effective date: 20051206 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060530 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061010 |