JPH11100647A - Rolling bearing and production thereof - Google Patents

Rolling bearing and production thereof

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JPH11100647A
JPH11100647A JP27994097A JP27994097A JPH11100647A JP H11100647 A JPH11100647 A JP H11100647A JP 27994097 A JP27994097 A JP 27994097A JP 27994097 A JP27994097 A JP 27994097A JP H11100647 A JPH11100647 A JP H11100647A
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JP
Japan
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steel
rolling
tempering
bearing
cementite
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP27994097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Tsushima
全之 対馬
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP27994097A priority Critical patent/JPH11100647A/en
Publication of JPH11100647A publication Critical patent/JPH11100647A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of an indentation caused by high temp. holding for long time and dropping and shock by composing at least either one of a bearing ring and a rolling element of a steel forming stainless steel power and forming it from the steel material composed of ferrite and cementite in the micro structure. SOLUTION: This rolling bearing is produced at the following. Molten steel is dripped down and the power composed of the stainless steel by blowing gas to these drips. The powder is incorporated into a carbon steel pipe and closely sealed, and after compacting into the high density with a hot extrusion, etc., the steel pipe is removed by cutting off. Successively, the green compact is finished to a prescribed size by rolling. Then, a tempering is executed at the temp. or higher in the third step of quenching and tempering of the steel. The quenching treatment can be adopted in the ordinary method, but the high nitrogen structure can be formed just below the surface by executing a carbon- nitriding quenching. By this method, the hardness on the surface layer even after completing the third step of the tempering can be made to >58 HRC and the resistance to the deterioration of sound performance and the rolling fatigue service life can further be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばハードデ
ィスク装置などの情報処理機器に使用される回転スピン
ドル支承用として適する転がり軸受およびその製造方法
に関するものであり、特に、振動や音響の発生を効果的
に防止できる転がり軸受およびその製造方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rolling bearing suitable for use as a rotary spindle bearing used in information processing equipment such as a hard disk drive, and a method for manufacturing the same. And a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば磁気記録媒体であるハードディ
スク装置などの情報処理機器に使用されるハードディス
ク駆動モータ用の軸受や、レーザビームプリンタのポリ
ゴンミラーモータ用の軸受は、小型で比較的軽荷重で使
用されるが、高速で回転するスピンドルを支承して駆動
する際に軸受自身から発生する振動や音響が可能な限り
低いことが要求される。こうした要求に対応するため、
従来では軸受鋼を焼入焼戻して所定の表面硬さと表面寸
法精度とを確保してきた。
2. Description of the Related Art For example, bearings for a hard disk drive motor used for information processing equipment such as a hard disk device as a magnetic recording medium and bearings for a polygon mirror motor of a laser beam printer are small and used with relatively light load. However, it is required that vibration and sound generated from the bearing itself when the spindle rotating at high speed is supported and driven is as low as possible. To meet these demands,
Conventionally, bearing steel has been quenched and tempered to ensure a predetermined surface hardness and surface dimensional accuracy.

【0003】近年、情報処理機器は、小型化される傾向
があり、可搬型や携帯型が普及するにつれて、その使用
環境も多様化しており、50℃以上の高温環境で長時間
停止状態で放置された後に軸受が使用される頻度が多く
なっている。このように軸受の環境温度が高くなると、
転がり軸受からの機械的振動や音響的な振動が目立って
大きくなる傾向がある。また可搬型や携帯型の機器で
は、持ち運びの途中で落下させたり、何物かにぶつけた
りする場合があり、その後使用する際に軸受から発生す
る音響が大きくなることがある。そして情報処理機器な
どの精密機器に使用される軸受の場合には、軸受の転が
り疲労寿命よりも軸受から発生する音響が使用者の認容
限界を超えることによって寿命が決まってしまうので、
上記のような音響性能劣化が生じないように改善する必
要がある。
[0003] In recent years, information processing equipment has tended to be miniaturized, and as portable and portable types have become widespread, the usage environment has also been diversified. After the bearings are used more frequently. When the environmental temperature of the bearing increases,
Mechanical and acoustic vibrations from rolling bearings tend to increase significantly. Also, in portable or portable devices, there are cases where the device is dropped or hit against something in the middle of carrying, and the sound generated from the bearings when used thereafter may increase. In the case of bearings used in precision equipment such as information processing equipment, the life is determined by the sound generated from the bearing exceeding the user's tolerance limit rather than the rolling fatigue life of the bearing,
It is necessary to make improvements so that the above-described acoustic performance degradation does not occur.

【0004】転がり軸受において音響性能劣化が生じる
のは、次のような現象に起因していると考えられる。た
とえば60〜90℃の高温で100時間もの長時間にわ
たって軸受が停止状態で放置されると、内外の軌道輪の
間に介挿された転動体(たとえば、鋼球)と、前記両軌
道輪との接触面における集中応力によって、軌道輪と転
動体との転送面に極めて浅いが凹陥状である圧痕が転動
体の数だけ形成され、軸受作動時に鋼球が回転しつつ複
数の圧痕を同時に通過することによって、音響的な振動
が発生するものと思われる。また落下や衝撃が加わった
場合においても、上記と同様な凹陥状の圧痕が転動体と
の接触位置に発生することがあり、これも軸受作動時に
おける音響性能劣化の原因となる。
It is considered that the deterioration of the acoustic performance in the rolling bearing is caused by the following phenomenon. For example, when the bearing is left in a stopped state at a high temperature of 60 to 90 ° C. for as long as 100 hours, a rolling element (for example, a steel ball) inserted between the inner and outer races, and the two races Due to the concentrated stress on the contact surface of the rolling element, extremely shallow but concave indents are formed on the transfer surface between the raceway ring and the rolling elements by the number of rolling elements, and the steel balls rotate and simultaneously pass through multiple indents while the bearing is operating. It is thought that acoustic vibrations are generated by doing this. Also, when a drop or impact is applied, the same concave indentation as described above may be generated at the contact position with the rolling element, which also causes deterioration of the acoustic performance during operation of the bearing.

【0005】上述のように、音響性能劣化の原因になる
圧痕は、軌道輪と転動体との接触による集中応力による
ものであるが、この集中応力は軸受を構成する鋼材の弾
性限の1/2以下の応力であるのが通常であり、理論的
には圧痕は形成されないはずである。また機器が物体に
ぶつかったときの衝撃力も、軸受の静負荷容量に比較す
れば1/3以下程度であり、大きな衝撃力とはいえな
い。しかしながら、このように通常は問題にならないと
思われるような微小な圧力による微小な圧痕の形成が、
高度の精密さが要求される情報処理機器では音響性能劣
化として問題になるのである。
As described above, the indentation that causes the deterioration of the acoustic performance is due to the concentrated stress caused by the contact between the race and the rolling element, and the concentrated stress is 1 / the elastic limit of the steel material constituting the bearing. Normally, a stress of 2 or less should not be formed in theory. Also, the impact force when the device hits an object is about 1/3 or less compared to the static load capacity of the bearing, and cannot be said to be a large impact force. However, the formation of minute indentations by such minute pressures that would not normally be a problem,
In information processing equipment that requires a high degree of precision, there is a problem as acoustic performance degradation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
高炭素クロム鋼について、ミクロ組織をフェライトとセ
メンタイトとからなる(以下、「フェライト+セメンタ
イト」組織と表記する)ようにして、圧痕形成に対する
抵抗性を高めた軸受およびその製造方法が提案されてい
る。一方、情報機器においては、しばしば耐錆性も要求
される。従来、耐食軸受には440C鋼や13%Cr含
有のステンレス鋼が使用されているが、これらのステン
レス鋼に上記の「フェライト+セメンタイト」組織とす
るための熱処理を施すと、硬度はHR C56より小さく
なってしまう。
SUMMARY OF THE INVENTION
For high-carbon chromium steel, a bearing has been proposed in which the microstructure is composed of ferrite and cementite (hereinafter, referred to as “ferrite + cementite” structure) to increase the resistance to indentation formation, and a method of manufacturing the same. . On the other hand, information equipment often requires rust resistance. Conventionally, 440C steel and 13% Cr-containing stainless steel have been used for corrosion-resistant bearings. However, when these stainless steels are subjected to a heat treatment for forming the above “ferrite + cementite” structure, the hardness becomes H R C56. It will be smaller.

【0007】また、440C鋼や13%Cr含有ステン
レス鋼には、大きな炭化物が存在し、転送面の表面粗さ
が小さくならないという欠点もあった。表面粗さが小さ
いことは、このような精密な情報機器用軸受にとっては
音響・振動性能向上に極めて重要なものである。
Also, 440C steel and 13% Cr-containing stainless steel have a disadvantage that large carbides are present and the surface roughness of the transfer surface is not reduced. The small surface roughness is extremely important for improving the sound and vibration performance of such a precision bearing for information equipment.

【0008】それゆえ、本発明の目的は、長時間の高温
保持による圧痕や、落下や衝撃による圧痕の発生を防止
し、音響性能劣化に対する抵抗性に優れしかも硬度およ
び耐錆性に優れ、かつ転送面における表面粗さの小さ
い、情報処理機器用として最適な転がり軸受およびその
製造方法を提供することである。
[0008] Therefore, an object of the present invention is to prevent the occurrence of indentations caused by holding at a high temperature for a long time, and to prevent the occurrence of indentations due to dropping or impact, to provide excellent resistance to acoustic performance deterioration, and to provide excellent hardness and rust resistance. An object of the present invention is to provide a rolling bearing having a small surface roughness on a transfer surface and optimal for information processing equipment and a method for manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願発明者は、音響性能
劣化に対する抵抗性を高めるとともに高硬度を得るべく
鋭意検討した結果、転がり軸受において、ミクロ組織が
「フェライト+セメンタイト」である鋼材によって軌道
輪(内輪と外輪)と転動体との少なくともいずれかを構
成すれば音響性能劣化に対する抵抗性を高められること
を利用し、その組織をステンレス鋼よりなる粉末を用い
て製造することで硬さをHR C56以上にすることがで
きることを見出し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems The inventor of the present invention has conducted intensive studies to increase the resistance to deterioration of acoustic performance and obtain high hardness. As a result, in a rolling bearing, the raceway is made of a steel material having a microstructure of "ferrite + cementite". By making use of the fact that at least one of the ring (inner and outer rings) and the rolling element can increase the resistance to acoustic performance deterioration, the hardness is increased by manufacturing the structure using powder made of stainless steel. The inventors have found that H R C can be 56 or more and completed the present invention.

【0010】それゆえ、本発明の転がり軸受では、軌道
輪および転動体の少なくともいずれかはステンレス鋼よ
りなる粉末を成形した鋼からなり、かつミクロ組織がフ
ェライトとセメンタイトとからなる鋼材よりなってい
る。
[0010] Therefore, in the rolling bearing of the present invention, at least one of the race and the rolling element is made of a steel formed by molding a powder of stainless steel, and the microstructure is made of a steel material made of ferrite and cementite. .

【0011】本発明の転がり軸受では、転動体と軌道輪
との少なくともいずれかが「フェライト+セメンタイ
ト」組織からなる鋼材より構成されているため、長時間
の高温保持による圧痕や、落下や衝撃による圧痕の発生
を防止することができ、音響性能劣化に対して優れた抵
抗性が得られる。
In the rolling bearing of the present invention, at least one of the rolling element and the bearing ring is made of a steel material having a "ferrite + cementite" structure. The generation of indentation can be prevented, and excellent resistance to acoustic performance deterioration can be obtained.

【0012】また、このような「フェライト+セメンタ
イト」組織をステンレス鋼よりなる粉末を成形すること
で得ているため、「フェライト+セメンタイト」組織を
得るための熱処理が施されても、組織中の炭化物が微細
均一に分布しており、高い硬度を得ることができる。
Further, since such a “ferrite + cementite” structure is obtained by molding a powder made of stainless steel, even if a heat treatment for obtaining the “ferrite + cementite” structure is performed, the structure in the structure is not affected. The carbides are finely and uniformly distributed, and high hardness can be obtained.

【0013】また組織中の炭化物が微細均一となり、通
常の溶製鋼からなる場合と異なり、炭化物の粗大化がな
いため、転送面の表面粗さも小さくなる。
In addition, the carbide in the structure becomes fine and uniform, and unlike the case of ordinary smelted steel, there is no coarsening of the carbide, so that the surface roughness of the transfer surface also becomes small.

【0014】さらに転動体と軌道輪との少なくともいず
れかは、ステンレス鋼よりなる粉末を用いて製造される
ため優れた耐錆性を有することになる。
Further, since at least one of the rolling elements and the bearing ring is manufactured using powder made of stainless steel, it has excellent rust resistance.

【0015】上記局面において好ましくは、表層部の硬
さがロックウェル硬度(HR C)で56以上である。
[0015] Preferably, in the above aspect, the hardness of the surface layer portion is 56 or more in Rockwell hardness (H R C).

【0016】本発明の転がり軸受の製造方法は、軌道輪
と転動体とを有する転がり軸受の製造方法において、以
下の工程を備えている。
A method for manufacturing a rolling bearing according to the present invention includes the following steps in a method for manufacturing a rolling bearing having a bearing ring and a rolling element.

【0017】まず材質がステンレス鋼よりなる粉末が準
備される。そして粉末を成形し成形体が形成される。そ
して成形体を焼入した後、鋼の焼戻の第3段階の温度以
上で焼戻を行なうことによって、ミクロ組織がフェライ
トとセメンタイトとからなる鋼材よりなる軌道輪および
転動体の少なくともいずれかが形成される。
First, a powder made of stainless steel is prepared. Then, the powder is molded to form a molded body. Then, after quenching the formed body, by performing the tempering at a temperature of the third stage of the tempering of the steel or more, at least one of the raceway ring and the rolling element made of a steel material having a microstructure of ferrite and cementite are formed. It is formed.

【0018】本発明の転がり軸受の製造方法では、ステ
ンレス鋼よりなる粉末を用いているため、「フェライト
+セメンタイト」組織を得るための熱処理が施されて
も、組織中の炭化物が微細均一に分布しており、高い硬
度を得ることができる。
In the method for manufacturing a rolling bearing of the present invention, since powder made of stainless steel is used, even if heat treatment for obtaining a “ferrite + cementite” structure is performed, carbide in the structure is finely and uniformly distributed. And high hardness can be obtained.

【0019】また組織中の炭化物が微細均一であるた
め、転送面の表面粗さも小さくなる。さらに、転動体と
軌道輪との少なくともいずれかはステンレス鋼よりなる
粉末を用いて製造されるため、優れた耐錆性を有するこ
とになる。
Since the carbide in the structure is fine and uniform, the surface roughness of the transfer surface is also reduced. Furthermore, since at least one of the rolling elements and the bearing ring is manufactured using a powder made of stainless steel, it has excellent rust resistance.

【0020】また上記の「フェライト+セメンタイト」
組織は、粉末ステンレス鋼を焼入した後、焼戻の第3段
階の温度以上で焼戻を行なうことによって得られる。焼
戻の第3段階の温度以上で焼戻を行なえば、ミクロ組織
は焼入直後に存在する残留セメンタイト(「球状セメン
タイト」とも呼ばれる)と、焼入マルテンサイトが焼戻
により分解して生成したフェライトおよび微小なセメン
タイト(この混合組織は「焼戻トルースタイト」と呼ば
れる)と、焼入時の残留オーステナイトが焼戻で分解し
て生成したフェライトおよび微小なセメンタイトとから
なっている。すなわち鋼材のミクロ組織は、球状セメン
タイト、フェライトおよび微小なセメンタイト(実質的
にはフェライトとセメンタイトとの2層組織)からなっ
ており、その大部分はフェライトである。
Further, the above-mentioned “ferrite + cementite”
The structure is obtained by quenching the powdered stainless steel and then tempering at a temperature equal to or higher than the third stage of tempering. If tempering is performed at a temperature equal to or higher than the temperature of the third stage of tempering, the microstructure is formed by decomposition of residual cementite (also referred to as “spherical cementite”) existing immediately after quenching and quenched martensite by tempering. Ferrite and fine cementite (this mixed structure is called "tempered troostite"), and ferrite and fine cementite generated by decomposition of tempered austenite during tempering by tempering. That is, the microstructure of the steel material is composed of spherical cementite, ferrite, and fine cementite (substantially two-layered structure of ferrite and cementite), and most of the microstructure is ferrite.

【0021】上述のように焼戻の第3段階の温度以上の
高温焼戻によって焼入組織中のマルテンサイトは分解し
てフェライトとセメンタイトとの混合組織(すなわち
「フェライト+セメンタイト」組織)となる。これによ
り、組織が一層安定化され、硬度測定においては軟化し
ているのであるが、本発明のように極めて小さい量の塑
性変形を問題とする場合には、組織の安定化がむしろ微
小応力の下での塑性変形に対する抵抗性を高くするもの
と考えられる。これにより、長時間の高温保持による圧
痕や、落下や衝撃による圧痕の発生を防止することがで
き、音響性能劣化に対して優れた抵抗性を得ることがで
きる。
As described above, the martensite in the quenched structure is decomposed by the high-temperature tempering at or above the temperature of the third stage of tempering to become a mixed structure of ferrite and cementite (ie, a “ferrite + cementite” structure). . As a result, the structure is further stabilized and softened in hardness measurement. However, when a very small amount of plastic deformation is a problem as in the present invention, the stabilization of the structure is rather small stress. It is considered that the resistance to the plastic deformation below is increased. As a result, it is possible to prevent the occurrence of indentations caused by holding the high temperature for a long period of time and to prevent indentations caused by dropping or impact, and to obtain excellent resistance to deterioration in acoustic performance.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の転がり軸受を構成する転
動体および軌道輪の少なくともいずれかは、ステンレス
鋼よりなる粉末を成形した鋼からなり、かつミクロ組織
がフェライトとセメンタイトとからなる鋼材よりなって
いる。この粉末ステンレスを成形した鋼と溶製ステンレ
ス鋼との金属組織の差は明瞭である。すなわち、溶製ス
テンレス鋼では状態図からわかるように共晶反応で生じ
る巨大炭化物M7 3 が存在し、このM7 3 は後の熱
処理で消滅させることができない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION At least one of the rolling elements and races constituting the rolling bearing of the present invention is made of a steel formed by molding a powder of stainless steel, and has a microstructure of ferrite and cementite. Has become. The difference in the metal structure between the steel formed from the powdered stainless steel and the molten stainless steel is clear. That is, as can be seen from the phase diagram, giant carbide M 7 C 3 generated by the eutectic reaction exists in the smelted stainless steel, and this M 7 C 3 cannot be eliminated by the subsequent heat treatment.

【0023】一方、粉末ステンレスを成形した鋼では粉
末を作製するとき、極めて急速に液体から固体になるた
め、炭化物M7 3 が成長する時間がなく、非常に細か
くなる。したがって、M7 3 は微細均一に分布し、こ
の鋼材のミクロ組織は炭化物の分布状態においてほぼS
UJ2と同じとなる。
On the other hand, when the powdered stainless steel is formed from powdered stainless steel, the powder changes from a liquid to a solid very quickly, so that the carbide M 7 C 3 has no time to grow and becomes very fine. Therefore, M 7 C 3 is finely and uniformly distributed, and the microstructure of this steel material is substantially S in the distribution state of carbide.
It is the same as UJ2.

【0024】なお、コスト面を考えると、この鋼材の成
分は440Cの組成が望ましい。また、高温焼戻による
硬度低下を小さくするためには、Mo(モリブデン)、
V(バナジウム)を添加することが望ましい。
Considering the cost, the composition of the steel material is preferably 440C. Further, in order to reduce the decrease in hardness due to high temperature tempering, Mo (molybdenum),
It is desirable to add V (vanadium).

【0025】本発明の転がり軸受においては、軌道輪と
転動体との少なくともいずれかが上記要件を満足する鋼
材よりなることを規定したが、少なくとも軌道輪に上記
の要件を満足する鋼材を使用すれば、本発明の目的を達
成することができる。しかし、転動体においても上記の
要件を満足する鋼材を使用することは有効である。これ
によって、転動体の表面における圧痕形成を阻止するこ
とができ、音響性能劣化に対する抵抗性をさらに高める
ことができる。
In the rolling bearing of the present invention, it is specified that at least one of the race and the rolling element is made of a steel material which satisfies the above requirements. However, at least a steel material which satisfies the above requirements is used for the race. If so, the object of the present invention can be achieved. However, it is effective to use a steel material that satisfies the above requirements also for the rolling elements. As a result, the formation of indentations on the surface of the rolling element can be prevented, and the resistance to acoustic performance deterioration can be further increased.

【0026】ただし、転動体は鋼製ばかりでなく、セラ
ミックス製のものを使用することも有効である。セラミ
ックス製転動体を使用すれば、転がり軸受を高温下に放
置した場合であっても、転動体自身には軌道輪との接触
による圧痕がほとんど形成されず、また耐摩耗性も優れ
たものとなる。こうした転動体に使用できるセラミック
スとしては、転がり軸受に通常使用されているものがそ
のまま使用できるが、たとえば窒化珪素、炭化珪素、ア
ルミナ、ジルコニアなどが挙げられる。
However, it is effective to use not only steel but also ceramics. If a ceramic rolling element is used, even if the rolling bearing is left at a high temperature, the rolling element itself hardly forms an indentation due to contact with the bearing ring, and has excellent wear resistance. Become. As the ceramics that can be used for such rolling elements, those usually used for rolling bearings can be used as they are, and examples thereof include silicon nitride, silicon carbide, alumina, and zirconia.

【0027】図1は、本発明の転がり軸受の製造方法を
示す工程図である。図1を参照して、本発明の転がり軸
受の製造方法では、まず材質がステンレス鋼よりなる粉
末が準備される(ステップ1:S1)。そしてその粉末
を成形することにより成形体が形成される(ステップ
2:S2)。そして成形体に焼入が施される(ステップ
3:S3)。この焼入の後、鋼の焼戻の第3段階の温度
以上で焼戻を行なうことによって(ステップ4:S
4)、ミクロ組織がフェライトとセメンタイトとからな
る鋼材よりなる軌道輪および転動体の少なくともいずれ
かが形成される。
FIG. 1 is a process chart showing a method for manufacturing a rolling bearing according to the present invention. Referring to FIG. 1, in the method for manufacturing a rolling bearing of the present invention, first, a powder made of stainless steel is prepared (Step 1: S1). Then, a molded body is formed by molding the powder (Step 2: S2). Then, the molded body is quenched (Step 3: S3). After this quenching, tempering is performed at a temperature equal to or higher than the temperature of the third stage of tempering of the steel (step 4: S
4) At least one of a raceway and a rolling element made of a steel material having a microstructure of ferrite and cementite is formed.

【0028】上記において粉末ステンレスを成形した鋼
の具体的な製造方法は以下のとおりである。
The specific method for producing the steel formed from the powdered stainless steel in the above is as follows.

【0029】まず溶融鋼を滴下し、これにガスを吹付け
て粉として飛ばし、その粉を収拾することで、ステンレ
ス鋼よりなる粉末が作製される。そしてその粉末が炭素
鋼管に入れられて密封される。この後、熱間押出または
HIP(Hot Isostatic Pressing)により、密度が高め
られる。そして炭素鋼管が切削により除去された後、圧
延で所定の寸法に仕上げられる。
First, a molten steel is dropped, and a gas is blown onto the molten steel to blow off the powder, and the powder is collected to produce a powder made of stainless steel. Then, the powder is put into a carbon steel pipe and sealed. Thereafter, the density is increased by hot extrusion or HIP (Hot Isostatic Pressing). Then, after the carbon steel pipe is removed by cutting, it is finished to predetermined dimensions by rolling.

【0030】上記の処理を経た後、上述したように焼入
および焼戻(ステップ3、4:S3、S4)が施され
る。
After the above processing, quenching and tempering (steps 3, 4: S3, S4) are performed as described above.

【0031】本発明の製造方法において実施される焼入
処理(焼入硬化処理)としては、通常の焼入(ずぶ焼
入)を採用してもよいが、これらの代わりに浸炭窒化焼
入を行ない、表面直下に高窒素組織を形成してもよい。
このように表面直下を高窒素濃度とすることによって、
焼戻の第3段階終了後も表面層硬さをHR C58以上に
することができ、音響性能劣化に対する抵抗性とともに
転がり疲労寿命をさらに優れたものとすることができ
る。
As the quenching treatment (quenching and hardening treatment) performed in the manufacturing method of the present invention, ordinary quenching (subbing quenching) may be employed, but carbonitriding and quenching and quenching may be employed instead. Alternatively, a high nitrogen tissue may be formed just below the surface.
By making the nitrogen concentration just below the surface in this way,
The third stage ends after the surface layer hardness tempering H R C58 or higher that can be can be assumed that further excellent with rolling fatigue life resistance to acoustic performance degradation.

【0032】[0032]

【実施例】実施例1 通常の方法で溶製した440C鋼とステンレス鋼よりな
る粉末を成形して鋼材とした440C鋼とについて焼入
を行なった後焼戻しを行なった。そして、この焼戻の温
度を変化させた場合の硬度変化について調べた。その結
果を図1に示す。
EXAMPLES Example 1 440C steel, which was formed by melting a 440C steel and a stainless steel powder by a conventional method, was quenched and then tempered. Then, a change in hardness when the tempering temperature was changed was examined. The result is shown in FIG.

【0033】図1を参照して、この結果より、溶製した
440C鋼よりも、粉末を成形して鋼材にした440C
鋼の方が、各焼戻温度について硬度が高くなることが判
明した。焼戻硬さは、焼戻温度が500℃以上の場合に
急激に低下した。これは焼戻の第3段階によりミクロ組
織がフェライトとセメンタイトとに変化するからであ
る。溶製した440C鋼に比べて、粉末ステンレスを成
形した鋼は、同一成分であるが硬さは500℃以下の焼
戻においてHR C60以上を保った。これは、炭化物が
微細均一に分布しているからである。焼戻の第3段階を
経過することにより硬度は急激に低下するが、粉末ステ
ンレスを成形した鋼は、なお溶製鋼よりも高硬度を保っ
た。
Referring to FIG. 1, the results show that the 440C steel obtained by forming the powder into a steel material was obtained, as compared with the 440C steel obtained by smelting.
It was found that steel had higher hardness at each tempering temperature. The tempering hardness sharply decreased when the tempering temperature was 500 ° C. or higher. This is because the microstructure changes to ferrite and cementite by the third stage of tempering. Compared to the ingot 440C steel, the steel formed from powdered stainless steel has the same composition, but has a hardness of H R C60 or more in tempering at 500 ° C. or less. This is because carbides are finely and uniformly distributed. Although the hardness sharply decreases after the third stage of tempering, the steel formed from powdered stainless steel still maintained higher hardness than the smelted steel.

【0034】実施例2 転がり軸受を使用して音響試験を行なった。試料とし
て、通常の方法で溶製した440C鋼(鋼B)、および
同一組成の粉末鋼をHIP処理により鋼材にした鋼(鋼
A)を用いてミニチュア玉軸受696を作製した。この
とき用いた鋼A、Bの化学成分組成を表1に示す。
Example 2 An acoustic test was performed using a rolling bearing. As a sample, a miniature ball bearing 696 was produced using 440C steel (steel B) produced by an ordinary method and steel (steel A) obtained by turning a powder steel of the same composition into a steel material by HIP treatment. Table 1 shows the chemical composition of the steels A and B used at this time.

【0035】[0035]

【表1】 次に本発明者は、音響試験を行なって試験軸受の加熱前
後の音響劣化について調査した。まず鋼AおよびBの各
々を使用して内輪、外輪および転動体からなる転がり軸
受を作製した。このとき、1100℃で0.5時間加熱
した後、油中で急冷して焼入処理を施し、冷却後に下記
表2に示すように180〜600℃の温度範囲にて12
0分の焼戻を行ない、研磨仕上げをして軸受番号696
の小型の軸受に組立てて試験軸受とした。
[Table 1] Next, the inventor conducted an acoustic test to investigate the acoustic degradation of the test bearing before and after heating. First, a rolling bearing composed of an inner ring, an outer ring and a rolling element was manufactured using each of steels A and B. At this time, after heating at 1100 ° C. for 0.5 hour, quenching treatment is performed by rapidly cooling in oil, and after cooling, 12 ° C. in a temperature range of 180 to 600 ° C. as shown in Table 2 below.
Tempering for 0 minutes, polishing and bearing number 696
The test bearing was assembled by assembling into a small bearing.

【0036】音響試験は、所定の面圧が負荷されるよう
に試験軸受2個を組込み、軸受単体のアキシャル方向振
動速度を軸受の発する音響として測定した。振動測定に
使用した測定器は、回転軸にアキシャル方向振動速度を
測定する検出器が内蔵されており、軸受の内輪の側面に
測定器の回転軸を軽く押し当てて測定した。このときの
測定条件は、転動体と内輪・外輪との間の最大接触面圧
を1.3GPaとし、回転数は2200rpmとし、測
定周波数範囲は、300〜6300Hzの可聴音域とし
た。
In the acoustic test, two test bearings were assembled so that a predetermined surface pressure was applied, and the axial vibration velocity of the bearing alone was measured as the sound emitted from the bearing. The measuring device used for the vibration measurement had a built-in detector for measuring the axial vibration velocity on the rotating shaft, and the measurement was performed by lightly pressing the rotating shaft of the measuring device against the side surface of the inner ring of the bearing. The measurement conditions at this time were as follows: the maximum contact surface pressure between the rolling elements and the inner and outer rings was 1.3 GPa, the rotation speed was 2200 rpm, and the measurement frequency range was an audible sound range of 300 to 6300 Hz.

【0037】上記の玉軸受を用いて上記の測定方法およ
び条件にて、高温放置前に音響試験を行ない、次いで9
0℃に加熱して120時間放置した後に再度音響試験を
行なって、各々振動速度を測定した。加熱後の測定振動
速度Vhと加熱前の測定振動速度Vcとの比Vh/Vc
を音響劣化量とし、デシベルで表示した(20 log
[Vh/Vc])。
Using the above-mentioned ball bearings, an acoustic test was conducted under the above-mentioned measuring method and conditions before leaving at high temperature,
After being heated to 0 ° C. and allowed to stand for 120 hours, an acoustic test was performed again to measure the vibration speed. Ratio Vh / Vc between measured vibration velocity Vh after heating and measured vibration velocity Vc before heating
Is the amount of sound deterioration and is expressed in decibels (20 log
[Vh / Vc]).

【0038】表2に残留オーステナイト量、および表層
部の硬さと共に音響試験の結果を示す。
Table 2 shows the results of the acoustic test together with the amount of retained austenite and the hardness of the surface layer.

【0039】[0039]

【表2】 この結果より、鋼A、鋼Bともに焼戻温度が高いほど音
響劣化は小さくなる。しかし、通常の製鋼方法である溶
製して作った鋼Bでは500℃以上で焼戻した硬さがH
R C56.0より小さくなり、軸受製造工程で傷がつき
やすく、音響劣化量が少ないとしても初期の音響が大き
く、好ましくない。
[Table 2] From this result, the higher the tempering temperature of both steel A and steel B, the smaller the acoustic degradation. However, in the case of steel B produced by melting, which is a normal steel making method, the hardness tempered at 500 ° C. or more is H.
Becomes smaller than R C56.0, easily scratched in the bearing manufacturing process, the initial sound is larger as the acoustic degradation amount is small, which is not preferable.

【0040】前記表2に示した結果から明らかである
が、単に焼戻の第2段階で焼戻を行ない、残留オーステ
ナイト量を実質的に0%にするよりも、さらに焼戻温度
を高めた方が音響劣化量が小さくなるので、焼戻温度が
高くなるほど音響劣化量が小さくなるのは、残留オース
テナイト量以外の影響があることは確実であり、高温焼
戻による生地組織の安定化が圧痕発生の防止に大きく寄
与していると考えられる。
As is evident from the results shown in Table 2, the tempering temperature was further increased as compared with the case where tempering was simply performed in the second stage of tempering to reduce the amount of retained austenite to substantially 0%. It is certain that the higher the tempering temperature is, the smaller the acoustic deterioration is because there is an effect other than the amount of retained austenite. It is considered that it has greatly contributed to prevention of occurrence.

【0041】実施例3 粉末ステンレスを成形した鋼材を焼入れした後、鋼の焼
戻の第3段階の温度以上で焼戻を行なった440C鋼と
通常の方法で溶製した440C鋼との金属顕微鏡組織を
調べた。その結果として粉末ステンレス鋼を成形した4
40C鋼を図3に、溶製した440C鋼を図4に示す。
Example 3 Metallurgical microscope of 440C steel tempered at the temperature of the third stage of tempering after quenching a steel material formed of powdered stainless steel and 440C steel melted by a conventional method. The tissue was examined. As a result, powdered stainless steel was formed 4
FIG. 3 shows the 40C steel, and FIG. 4 shows the 440C steel produced by melting.

【0042】なお、図3と図4とは400倍の金属顕微
鏡組織である。図3より明らかなように、本発明の方法
で製造された鋼は、ミクロ組織がフェライトとセメンタ
イトとの混合組織よりなる鋼材によって構成されてお
り、かつ炭化物M7 3 が微細均一に分布していた。
FIGS. 3 and 4 show a metallographic structure at 400 × magnification. As is clear from FIG. 3, the steel manufactured by the method of the present invention has a microstructure constituted by a steel material having a mixed structure of ferrite and cementite, and has a carbide M 7 C 3 finely and uniformly distributed. I was

【0043】一方、溶製した440Cでは、図4に示す
ように巨大炭化物M7 3 が存在していた。
On the other hand, in the melted 440C, a giant carbide M 7 C 3 was present as shown in FIG.

【0044】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示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。
The embodiments and examples disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明の転がり軸受では、転動体と軌道
輪との少なくともいずれかがフェライトとセメンタイト
とからなる鋼材により構成されているため、長時間の高
温保持による圧痕や、落下や衝撃による圧痕の発生を防
止することができ、音響性能劣化に対して優れた抵抗性
が得られる。
According to the rolling bearing of the present invention, at least one of the rolling element and the bearing ring is made of a steel material made of ferrite and cementite. The generation of indentation can be prevented, and excellent resistance to acoustic performance deterioration can be obtained.

【0046】またこのような組織をステンレス鋼よりな
る粉末を成形することで得ているため、この組織を得る
ための熱処理が施されても組織中の炭化物が微細均一に
分布することになるため高い硬度を得ることができる。
Further, since such a structure is obtained by molding a powder of stainless steel, even if heat treatment for obtaining the structure is performed, carbides in the structure will be finely and uniformly distributed. High hardness can be obtained.

【0047】また組織中の炭化物が微細均一であり、転
送面の表面粗さも小さくなる。さらに転動体と軌道輪と
の少なくともいずれかは、粉末ステンレス鋼を用いて製
造されるため優れた耐錆性を有することになる。
Further, the carbide in the structure is fine and uniform, and the surface roughness of the transfer surface is also reduced. Furthermore, since at least one of the rolling elements and the races is manufactured using powdered stainless steel, it has excellent rust resistance.

【0048】本発明の転がり軸受の製造方法では、フェ
ライトとセメンタイトとからなる組織をステンレス鋼よ
りなる粉末を成形することで得ているため、フェライト
とセメンタイトとからなる組織を得るための熱処理が施
されても、組織中の炭化物が微細均一に分布することに
なるため高い硬度を得ることができる。
In the method for manufacturing a rolling bearing of the present invention, since the structure composed of ferrite and cementite is obtained by molding a powder of stainless steel, heat treatment for obtaining the structure composed of ferrite and cementite is performed. Even if it is performed, carbides in the structure are finely and uniformly distributed, so that high hardness can be obtained.

【0049】また焼戻の第3段階の温度以上の高温焼戻
によって「フェライト+セメンタイト」組織を得ている
ため、長時間の高温保持による圧痕や、落下や衝撃によ
る圧痕の発生を防止することができ、音響性能劣化に対
して優れた抵抗性を得ることができる。
Further, since a "ferrite + cementite" structure is obtained by high-temperature tempering at a temperature higher than the third stage of tempering, it is possible to prevent the formation of indentations caused by holding at a high temperature for a long period of time and indentations caused by falling or impact. And excellent resistance to deterioration of acoustic performance can be obtained.

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

【図1】本発明の転がり軸受の製造方法を示す工程図で
ある。
FIG. 1 is a process chart showing a method for manufacturing a rolling bearing of the present invention.

【図2】溶製した440C鋼とステンレス鋼よりなる粉
末を成形して鋼材とした440C鋼とで焼戻温度を変化
させた場合の硬度の変化を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a change in hardness when a tempering temperature is changed between a melted 440C steel and a 440C steel formed by molding a powder made of stainless steel.

【図3】本発明の転がり軸受の金属顕微鏡組織を示す写
真である。
FIG. 3 is a photograph showing a metallographic microstructure of a rolling bearing of the present invention.

【図4】溶製鋼の金属顕微鏡組織を示す写真である。FIG. 4 is a photograph showing a metal microstructure of a smelted steel.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軌道輪と転動体とを有する転がり軸受に
おいて、 前記軌道輪および前記転動体の少なくともいずれかは、
ステンレス鋼よりなる粉末を成形した鋼からなり、かつ
ミクロ組織がフェライトとセメンタイトとからなる鋼材
よりなっていることを特徴とする、転がり軸受。
1. A rolling bearing having a race and a rolling element, wherein at least one of the race and the rolling element comprises:
A rolling bearing comprising a steel formed by molding a powder of a stainless steel and a microstructure comprising a steel material comprising ferrite and cementite.
【請求項2】 表層部の硬さがロックウェル硬度(HR
C)で56以上である、請求項1に記載の転がり軸受。
2. The hardness of the surface layer is determined by the Rockwell hardness (H R).
The rolling bearing according to claim 1, wherein C) is 56 or more.
【請求項3】 軌道輪と転動体とを有する転がり軸受の
製造方法において、 材質がステンレス鋼よりなる粉末を準備する工程と、 前記粉末を成形し成形体を形成する工程と、 前記成形体を焼入した後、鋼の焼戻の第3段階の温度以
上で焼戻を行なって、ミクロ組織がフェライトとセメン
タイトとからなる鋼材よりなる前記軌道輪および前記転
動体の少なくともいずれかを形成する工程とを備えた、
転がり軸受の製造方法。
3. A method for manufacturing a rolling bearing having a bearing ring and a rolling element, comprising the steps of: preparing a powder made of stainless steel, forming the powder to form a compact; After quenching, a step of performing tempering at a temperature equal to or higher than the third stage of tempering the steel to form at least one of the bearing ring and the rolling element made of a steel material having a microstructure of ferrite and cementite. With,
A method for manufacturing rolling bearings.
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