JPH11210767A - 転がり軸受 - Google Patents
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- JPH11210767A JPH11210767A JP1429298A JP1429298A JPH11210767A JP H11210767 A JPH11210767 A JP H11210767A JP 1429298 A JP1429298 A JP 1429298A JP 1429298 A JP1429298 A JP 1429298A JP H11210767 A JPH11210767 A JP H11210767A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 近い将来における予測使用温度である３００
℃から４００℃でも硬さＨRＣ６０以上を確保し、高い
心部靱性と優れた転動疲労寿命特性とを有する高温高速
回転用軸受材料を用いた転がり軸受を提供する。 【解決手段】 内輪１と外輪２との間に複数個の転動体
３を保持器４により転動自在に保持してなる転がり軸受
において、前記内輪１、外輪２のいずれか一方または両
方が、重量％でＣ≦０．０５，０．１５≦Ｓｉ≦１．
０，０．１５≦Ｍｎ≦１．５，２．５≦Ｃｒ≦５．５，
１２．５≦（２×Ｍｏ＋Ｗ）≦２０，Ｖ≦１．５，Ｃｏ
≦２０．０，Ｎｉ≦５．０，残部Ｆｅおよび不可避不純
物からなり、かつ浸炭または浸炭窒化処理及び二次硬化
処理が施されているとともに、常温における表面硬さが
ＨRＣ６６以上であり、かつ非浸炭部または非浸炭窒化
部にδ−フェライトを実質的に含まない軸受材料により
形成されていることを特徴とする転がり軸受。
℃から４００℃でも硬さＨRＣ６０以上を確保し、高い
心部靱性と優れた転動疲労寿命特性とを有する高温高速
回転用軸受材料を用いた転がり軸受を提供する。 【解決手段】 内輪１と外輪２との間に複数個の転動体
３を保持器４により転動自在に保持してなる転がり軸受
において、前記内輪１、外輪２のいずれか一方または両
方が、重量％でＣ≦０．０５，０．１５≦Ｓｉ≦１．
０，０．１５≦Ｍｎ≦１．５，２．５≦Ｃｒ≦５．５，
１２．５≦（２×Ｍｏ＋Ｗ）≦２０，Ｖ≦１．５，Ｃｏ
≦２０．０，Ｎｉ≦５．０，残部Ｆｅおよび不可避不純
物からなり、かつ浸炭または浸炭窒化処理及び二次硬化
処理が施されているとともに、常温における表面硬さが
ＨRＣ６６以上であり、かつ非浸炭部または非浸炭窒化
部にδ−フェライトを実質的に含まない軸受材料により
形成されていることを特徴とする転がり軸受。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は転がり軸受に関し、
特に航空機ジェットエンジン、ガスタービン等の高温高
速回転下で使用される転がり軸受の長寿命化に関する。
特に航空機ジェットエンジン、ガスタービン等の高温高
速回転下で使用される転がり軸受の長寿命化に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、省エネルギーおよび環境問題の観
点から、航空機ジェットエンジン、ガスタービン等の高
効率化が目指されており、軸受の使用条件はより高温高
速化しつつある。従来、高温高速回転用軸受材料として
セミハイス系のＡＩＳＩＭ５０が用いられてきたが、現
状の使用温度２００℃においては軸受として必要な硬さ
ＨRＣ６０をほぼ確保できるものの、それ以上の高温化
に対しては硬さが不足してくる。近い将来、航空機ジェ
ットエンジン、ガスタービン等の軸受の使用温度は３０
０℃から４００℃になることが予測されており、この温
度範囲ではＡＩＳＩＭ５０ではＨRＣ５５から５９程度
の硬さしか得られず、非常に短寿命となってしまう。し
かも、ジェットエンジンの事故は人命にかかわり、発電
用タービンの事故は大きな社会問題となることから、安
全面でも十分に注意を払わなければならない。従って、
軸受表面のわずかな圧痕や剥離等が直ちに軸受全体の破
壊につながるようなことがあってはならない。
点から、航空機ジェットエンジン、ガスタービン等の高
効率化が目指されており、軸受の使用条件はより高温高
速化しつつある。従来、高温高速回転用軸受材料として
セミハイス系のＡＩＳＩＭ５０が用いられてきたが、現
状の使用温度２００℃においては軸受として必要な硬さ
ＨRＣ６０をほぼ確保できるものの、それ以上の高温化
に対しては硬さが不足してくる。近い将来、航空機ジェ
ットエンジン、ガスタービン等の軸受の使用温度は３０
０℃から４００℃になることが予測されており、この温
度範囲ではＡＩＳＩＭ５０ではＨRＣ５５から５９程度
の硬さしか得られず、非常に短寿命となってしまう。し
かも、ジェットエンジンの事故は人命にかかわり、発電
用タービンの事故は大きな社会問題となることから、安
全面でも十分に注意を払わなければならない。従って、
軸受表面のわずかな圧痕や剥離等が直ちに軸受全体の破
壊につながるようなことがあってはならない。
【０００３】一方において、耐熱性に優れた材料として
セラミックがあるが、転動体としては使用可能であるも
のの、軸との嵌め合いや大型製品に適用した時の信頼性
及び靱性の点等から軸受軌道輪としては適用が難しい。
また、近年ＡＩＳＩＭ５０の炭素含有量を減らし、かつ
組織のバランスを取るためにＮｉを添加したＭ５０Ｎｉ
Ｌが提案され、使用されつつあるが、心部の靱性は改善
されるものの、表面の高温硬さが不足することは改善さ
れていない。また、特開平７−１９２５２号公報には、
特定の合金組成の高速度鋼に浸炭または浸炭窒化処理を
施すとともに、高速度鋼としては低めの温度で焼入れる
ことにより、３００℃から４００℃においてもＨRＣ６
０の表面硬さを確保しつつ、ＡＩＳＩＭ５０の２倍以上
の心部靱性を備えた転動用部材が開示されている。しか
し、この高速度鋼には巨大炭化物が存在しており、これ
に応力の集中が生じて転動疲労寿命特性が低下してしま
うという問題を抱えている。
セラミックがあるが、転動体としては使用可能であるも
のの、軸との嵌め合いや大型製品に適用した時の信頼性
及び靱性の点等から軸受軌道輪としては適用が難しい。
また、近年ＡＩＳＩＭ５０の炭素含有量を減らし、かつ
組織のバランスを取るためにＮｉを添加したＭ５０Ｎｉ
Ｌが提案され、使用されつつあるが、心部の靱性は改善
されるものの、表面の高温硬さが不足することは改善さ
れていない。また、特開平７−１９２５２号公報には、
特定の合金組成の高速度鋼に浸炭または浸炭窒化処理を
施すとともに、高速度鋼としては低めの温度で焼入れる
ことにより、３００℃から４００℃においてもＨRＣ６
０の表面硬さを確保しつつ、ＡＩＳＩＭ５０の２倍以上
の心部靱性を備えた転動用部材が開示されている。しか
し、この高速度鋼には巨大炭化物が存在しており、これ
に応力の集中が生じて転動疲労寿命特性が低下してしま
うという問題を抱えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べてきたよう
に、現状では、今後の高温高速化に十分対応できる表面
硬さを有し、かつ心部靱性が高い長寿命材料は開発され
ていない。そこで本発明は、ＡＩＳＩＭ５０よりも高温
硬さに優れ、近い将来における予測使用温度である３０
０℃から４００℃でも硬さＨRＣ６０以上を確保し、高
い心部靱性と優れた転動疲労寿命特性とを有する高温高
速回転用軸受材料を用いた転がり軸受を提供することを
目的とする。
に、現状では、今後の高温高速化に十分対応できる表面
硬さを有し、かつ心部靱性が高い長寿命材料は開発され
ていない。そこで本発明は、ＡＩＳＩＭ５０よりも高温
硬さに優れ、近い将来における予測使用温度である３０
０℃から４００℃でも硬さＨRＣ６０以上を確保し、高
い心部靱性と優れた転動疲労寿命特性とを有する高温高
速回転用軸受材料を用いた転がり軸受を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明においては、高温
での使用を目的としているため、二次硬化型の材料であ
る必要がある。また、目的とする使用温度４００℃で必
要とされる表面硬さＨ RＣ６０を確保するためには、二
次硬化に寄与する炭化物形成元素であるＭｏおよびＷを
多量に添加する必要があるが、炭化物形成元素を多量に
添加し、かつ、心部に巨大炭化物が析出することを極力
抑えるためには、素材の炭素（Ｃ）量を低くする必要が
ある。しかしながら、素材のＣ量を低くすると、靱性に
有害なδ−フェライトが生成しやすくなるという問題が
生じるため、炭素と同様にδ−フェライトの生成を抑制
する作用のあるＣｏおよびＮｉの添加量を調整する必要
がある。本発明者等は、これらの様々な問題を解決する
ため、添加する成分のバランスについて鋭意研究を行っ
て来た結果、本発明を完成するに至った。
での使用を目的としているため、二次硬化型の材料であ
る必要がある。また、目的とする使用温度４００℃で必
要とされる表面硬さＨ RＣ６０を確保するためには、二
次硬化に寄与する炭化物形成元素であるＭｏおよびＷを
多量に添加する必要があるが、炭化物形成元素を多量に
添加し、かつ、心部に巨大炭化物が析出することを極力
抑えるためには、素材の炭素（Ｃ）量を低くする必要が
ある。しかしながら、素材のＣ量を低くすると、靱性に
有害なδ−フェライトが生成しやすくなるという問題が
生じるため、炭素と同様にδ−フェライトの生成を抑制
する作用のあるＣｏおよびＮｉの添加量を調整する必要
がある。本発明者等は、これらの様々な問題を解決する
ため、添加する成分のバランスについて鋭意研究を行っ
て来た結果、本発明を完成するに至った。
【０００６】即ち、本発明の転がり軸受は、内輪と外輪
との間に複数個の転動体を保持器により転動自在に保持
してなる転がり軸受において、前記内輪、外輪のいずれ
か一方または両方が、重量％でＣ≦０．０５，０．１５
≦Ｓｉ≦１．０，０．１５≦Ｍｎ≦１．５，２．５≦Ｃ
ｒ≦５．５，１２．５≦（２×Ｍｏ＋Ｗ）≦２０，Ｖ≦
１．５，Ｃｏ≦２０．０，Ｎｉ≦５．０，残部Ｆｅおよ
び不可避不純物からなり、かつ浸炭または浸炭窒化処理
及び二次硬化処理が施されているとともに、常温におけ
る表面硬さがＨRＣ６６以上であり、かつ非浸炭部また
は非浸炭窒化部にδ−フェライトを実質的に含まない軸
受材料により形成されていることを特徴とする。
との間に複数個の転動体を保持器により転動自在に保持
してなる転がり軸受において、前記内輪、外輪のいずれ
か一方または両方が、重量％でＣ≦０．０５，０．１５
≦Ｓｉ≦１．０，０．１５≦Ｍｎ≦１．５，２．５≦Ｃ
ｒ≦５．５，１２．５≦（２×Ｍｏ＋Ｗ）≦２０，Ｖ≦
１．５，Ｃｏ≦２０．０，Ｎｉ≦５．０，残部Ｆｅおよ
び不可避不純物からなり、かつ浸炭または浸炭窒化処理
及び二次硬化処理が施されているとともに、常温におけ
る表面硬さがＨRＣ６６以上であり、かつ非浸炭部また
は非浸炭窒化部にδ−フェライトを実質的に含まない軸
受材料により形成されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の転がり軸受に関し
て参照して詳細に説明する。本発明の転がり軸受は、図
１に示すように、内輪１と外輪２との間に複数個の転動
体（玉）３を保持器４により転動自在に保持して概略構
成され、構成自体は公知である。本発明においては、内
輪１、外輪２の少なくとも一方が下記に示す合金組成か
らなり、かつ浸炭または浸炭窒化処理及び二次硬化処理
が施されており、それにより常温における表面硬さがＨ
RＣ６６以上であり、非浸炭部または非浸炭窒化部（以
下、心部と呼ぶ。）にδ−フェライトを実質的に含まな
い軸受材料により形成されている。
て参照して詳細に説明する。本発明の転がり軸受は、図
１に示すように、内輪１と外輪２との間に複数個の転動
体（玉）３を保持器４により転動自在に保持して概略構
成され、構成自体は公知である。本発明においては、内
輪１、外輪２の少なくとも一方が下記に示す合金組成か
らなり、かつ浸炭または浸炭窒化処理及び二次硬化処理
が施されており、それにより常温における表面硬さがＨ
RＣ６６以上であり、非浸炭部または非浸炭窒化部（以
下、心部と呼ぶ。）にδ−フェライトを実質的に含まな
い軸受材料により形成されている。
【０００８】Ｃ：Ｃ≦０．０５ Ｃは、δ−フェライトの生成を抑制して靱性を向上させ
る効果があるが、十分な心部靱性（破壊靱性）を得るた
めには、心部組織に存在する炭化物を極力減らす必要が
ある。このため、素材のＣは０．０５％以下とすること
が必要である。好ましくは０．０３％以下である。一
方、このＣは炭化物を形成して基地をマルテンサイト化
することにより強度を増加させる元素でもあり、本発明
においては、表面部を強化するためにＣ浸炭あるいは浸
炭窒化処理により導入する。尚、浸炭窒化処理の場合
は、窒素も同意に導入され、表面部をより強化させるこ
とができる。
る効果があるが、十分な心部靱性（破壊靱性）を得るた
めには、心部組織に存在する炭化物を極力減らす必要が
ある。このため、素材のＣは０．０５％以下とすること
が必要である。好ましくは０．０３％以下である。一
方、このＣは炭化物を形成して基地をマルテンサイト化
することにより強度を増加させる元素でもあり、本発明
においては、表面部を強化するためにＣ浸炭あるいは浸
炭窒化処理により導入する。尚、浸炭窒化処理の場合
は、窒素も同意に導入され、表面部をより強化させるこ
とができる。
【０００９】Ｓｉ：０．１５≦Ｓｉ≦１．０ Ｓｉは脱酸剤として必要であり、０．２％程度、少なく
とも０．１５％添加するが、多量に添加してもその効果
は上がらず、また、あまりに多く含有すると浸炭性およ
び鍛造性を阻害し、かつ、靱性を低下させる恐れがある
ため、上限を１．０％とすることが好ましい。
とも０．１５％添加するが、多量に添加してもその効果
は上がらず、また、あまりに多く含有すると浸炭性およ
び鍛造性を阻害し、かつ、靱性を低下させる恐れがある
ため、上限を１．０％とすることが好ましい。
【００１０】Ｍｎ：０．１５≦Ｍｎ≦１．５ Ｍｎは脱酸剤として必要であり、０．２％程度、少なく
とも０．１５％添加するが、多量に添加してもその効果
は上がらず、また、靱性を低下させる恐れがあるため、
上限を１．５％とすることが好ましい。
とも０．１５％添加するが、多量に添加してもその効果
は上がらず、また、靱性を低下させる恐れがあるため、
上限を１．５％とすることが好ましい。
【００１１】Ｃｒ：２．５≦Ｃｒ≦５．５ Ｃｒは、析出する炭化物をＭ3Ｃ型の粗大な炭化物から
Ｍ7Ｃ3型やＭ23Ｃ6 型の微細な炭化物に変える作用があ
り、転動疲労寿命の向上に有効な元素である。その添加
量が２．５％未満では、炭化物をＭ7Ｃ3 型やＭ23Ｃ6型
の微細な炭化物に変える作用を十分に付与することがで
きないため、下限を２．５％とする。しかしながら、あ
まりに多量に含有すると耐焼付き性が低下し、また心部
組織に靱性有害なδ−フェライトが生成し易くなるた
め、上限を５．５％とすることが好ましい。
Ｍ7Ｃ3型やＭ23Ｃ6 型の微細な炭化物に変える作用があ
り、転動疲労寿命の向上に有効な元素である。その添加
量が２．５％未満では、炭化物をＭ7Ｃ3 型やＭ23Ｃ6型
の微細な炭化物に変える作用を十分に付与することがで
きないため、下限を２．５％とする。しかしながら、あ
まりに多量に含有すると耐焼付き性が低下し、また心部
組織に靱性有害なδ−フェライトが生成し易くなるた
め、上限を５．５％とすることが好ましい。
【００１２】 Ｍｏ．Ｗ：１２．５≦（２×Ｍｏ＋Ｗ）≦２０ ＭｏおよびＷは、高温焼戻しによる二次硬化に寄与し、
最終的に得られる硬さに最も大きな影響を及ぼし、本発
明が目的とする使用温度３００〜４００℃でＨ RＣ６０
以上の表面硬さを得るためには、１２．５≦（２×Ｍｏ
＋Ｗ）の添加量が必要である。しかしながら、あまりに
多量に含有すると心部組織に靱性に有害なδ−フェライ
トが生成し易くなるため、上限を（２×Ｍｏ＋Ｗ）≦２
０とすることが好ましい。
最終的に得られる硬さに最も大きな影響を及ぼし、本発
明が目的とする使用温度３００〜４００℃でＨ RＣ６０
以上の表面硬さを得るためには、１２．５≦（２×Ｍｏ
＋Ｗ）の添加量が必要である。しかしながら、あまりに
多量に含有すると心部組織に靱性に有害なδ−フェライ
トが生成し易くなるため、上限を（２×Ｍｏ＋Ｗ）≦２
０とすることが好ましい。
【００１３】Ｖ：Ｖ≦１．５ Ｖは、焼戻し軟化抵抗を増大し、高高度炭化物を生成し
て高温硬さを増大させ、少量の添加でも耐摩耗性の向上
に有効な元素であり、選択的に添加される。耐摩耗性を
向上させるには、１％程度添加することが好ましい。し
かしながら、あまりに多量に添加量すると靱性が低下す
るため、その添加量は１．５％以下とすることが好まし
い。
て高温硬さを増大させ、少量の添加でも耐摩耗性の向上
に有効な元素であり、選択的に添加される。耐摩耗性を
向上させるには、１％程度添加することが好ましい。し
かしながら、あまりに多量に添加量すると靱性が低下す
るため、その添加量は１．５％以下とすることが好まし
い。
【００１４】Ｃｏ：Ｃｏ≦２０．０ Ｃｏは、δ−フェライトの生成を防止するために積極的
に添加される。また、Ｃｏは、基地に固溶してＣの固溶
量を増加し、高温硬さを増大するため、６％以上添加す
ることが好ましい。しかしながら、あまりに多量に含有
すると返って靱性を低下させる恐れがあること、および
高価であるため、添加量の上限を２０．０％とすること
が好ましい。
に添加される。また、Ｃｏは、基地に固溶してＣの固溶
量を増加し、高温硬さを増大するため、６％以上添加す
ることが好ましい。しかしながら、あまりに多量に含有
すると返って靱性を低下させる恐れがあること、および
高価であるため、添加量の上限を２０．０％とすること
が好ましい。
【００１５】Ｎｉ：Ｎｉ≦５．０ Ｎｉは、Ｃｏと同様にδ−フェライトの生成を防止する
ために有効な元素であり、積極的に添加される。また、
炭化物微細化効果が有るため、好ましくは０．５％以上
添加する。しかしながら、あまりに多量に添加するとＡ
1 変態点が下がり、焼き鈍し硬さが高くなって被削性を
低下させるため、添加量の上限を５．０％とすることが
好ましい。
ために有効な元素であり、積極的に添加される。また、
炭化物微細化効果が有るため、好ましくは０．５％以上
添加する。しかしながら、あまりに多量に添加するとＡ
1 変態点が下がり、焼き鈍し硬さが高くなって被削性を
低下させるため、添加量の上限を５．０％とすることが
好ましい。
【００１６】また、残部は鉄及び不可避不純物である。
上記した合金組成を有する素材を内輪１、外輪２の形状
に加工した後、浸炭または浸炭窒化処理を施し、次いで
二次硬化処理が施される。浸炭処理、浸炭窒化処理及は
それ自体公知の方法で行うことができるが、浸炭処理ま
たは浸炭窒化処理は８００℃以上１２００℃未満の温度
で行うことが好ましい。浸炭温度または浸炭窒化温度が
８００℃未満の場合には、浸炭速度または浸炭窒化速度
が非常に遅くなり、生産性に劣り、コスト増を招く。一
方、１２００℃を越える高温での処理は、心部の靱性が
確保し難くなる。但し、浸炭処理をプラズマ浸炭するこ
とにより、より迅速な浸炭速度を得ることも可能であ
る。この浸炭処理または浸炭窒化処理により、固溶Ｃ及
び／または固溶Ｎを与えることにしたため、心部と表層
部とで固溶Ｃ及び／または固溶Ｎの差が大きくなり、そ
の後の二次硬化のための熱処理後の表面圧縮残留応力が
大きくなる。また、表面圧縮残留応力域の深さもＡＩＳ
ＩＭ５０に比べて非常に大きくなる。従って、高温高速
回転時に発生する高フープ応力に対する抵抗力を増大さ
せることができる。二次硬化処理も公知の方法で行うこ
とができ、１１００〜１２００℃での焼入れの後、５０
０〜６００℃で焼戻しを行う。
上記した合金組成を有する素材を内輪１、外輪２の形状
に加工した後、浸炭または浸炭窒化処理を施し、次いで
二次硬化処理が施される。浸炭処理、浸炭窒化処理及は
それ自体公知の方法で行うことができるが、浸炭処理ま
たは浸炭窒化処理は８００℃以上１２００℃未満の温度
で行うことが好ましい。浸炭温度または浸炭窒化温度が
８００℃未満の場合には、浸炭速度または浸炭窒化速度
が非常に遅くなり、生産性に劣り、コスト増を招く。一
方、１２００℃を越える高温での処理は、心部の靱性が
確保し難くなる。但し、浸炭処理をプラズマ浸炭するこ
とにより、より迅速な浸炭速度を得ることも可能であ
る。この浸炭処理または浸炭窒化処理により、固溶Ｃ及
び／または固溶Ｎを与えることにしたため、心部と表層
部とで固溶Ｃ及び／または固溶Ｎの差が大きくなり、そ
の後の二次硬化のための熱処理後の表面圧縮残留応力が
大きくなる。また、表面圧縮残留応力域の深さもＡＩＳ
ＩＭ５０に比べて非常に大きくなる。従って、高温高速
回転時に発生する高フープ応力に対する抵抗力を増大さ
せることができる。二次硬化処理も公知の方法で行うこ
とができ、１１００〜１２００℃での焼入れの後、５０
０〜６００℃で焼戻しを行う。
【００１７】上記の如く特定の合金組成を有し、かつ各
処理が施された軸受材料は、常温における表面硬さがＨ
RＣ６６以上であり、心部にδ−フェライトを実質的に
含まないものとなる。ここで、「実質的に含まない」と
は、大径部として２μｍを越える組織片が存在しないこ
とを意味する。また、この軸受材料は、４００℃におけ
る表面硬さもＨRＣ６０以上を有しており、将来の予測
使用温度３００〜４００℃にも十分に対応できる。
処理が施された軸受材料は、常温における表面硬さがＨ
RＣ６６以上であり、心部にδ−フェライトを実質的に
含まないものとなる。ここで、「実質的に含まない」と
は、大径部として２μｍを越える組織片が存在しないこ
とを意味する。また、この軸受材料は、４００℃におけ
る表面硬さもＨRＣ６０以上を有しており、将来の予測
使用温度３００〜４００℃にも十分に対応できる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の転がり軸受に関して、実施例
及び比較例を挙げて更に説明するが、本発明は本実施例
により何ら限定されるものではない。表１に示す合金組
成からなる鋼を作製した。尚、記号Ａ〜Ｎは本発明の組
成範囲であり、また記号Ｕ（従来例）はＭ５０ＮｉＬ材
である。そして、各鋼毎に、外径φ６０×内径φ５．５
×厚さ６ｍｍの寿命試験片を各１６枚作製した。試験片
は、旋削加工により、外径φ６０×内径φ５．５×厚さ
６．３ｍｍの粗形状にした後、熱処理を行い、平面を片
面０．１５ｍｍの取り代で研削を行い、更に、試験面は
ラップ仕上を施して試験に用いた。熱処理条件として
は、９３０〜９５０℃で浸炭を行った後、１１００〜１
２００℃で焼入れを行い、５４０〜５８０℃で２時間の
焼戻しを３回行った。尚、記号Ｕで示す試験片には、１
回目の焼戻しの後、−８０℃でサブゼロ処理を施してあ
る。
及び比較例を挙げて更に説明するが、本発明は本実施例
により何ら限定されるものではない。表１に示す合金組
成からなる鋼を作製した。尚、記号Ａ〜Ｎは本発明の組
成範囲であり、また記号Ｕ（従来例）はＭ５０ＮｉＬ材
である。そして、各鋼毎に、外径φ６０×内径φ５．５
×厚さ６ｍｍの寿命試験片を各１６枚作製した。試験片
は、旋削加工により、外径φ６０×内径φ５．５×厚さ
６．３ｍｍの粗形状にした後、熱処理を行い、平面を片
面０．１５ｍｍの取り代で研削を行い、更に、試験面は
ラップ仕上を施して試験に用いた。熱処理条件として
は、９３０〜９５０℃で浸炭を行った後、１１００〜１
２００℃で焼入れを行い、５４０〜５８０℃で２時間の
焼戻しを３回行った。尚、記号Ｕで示す試験片には、１
回目の焼戻しの後、−８０℃でサブゼロ処理を施してあ
る。
【００１９】
【表１】
【００２０】次に、試験片の表面硬さ、および心部組織
の調査を行った。心部組織の調査は、各鋼種１枚の試験
片を切断し、断面組織について調査を行った。その調査
結果を、表２に示す。心部組織の評価としては、光学顕
微鏡により観察を行い、非浸炭部に粒径２μｍを越える
炭化物が認められた場合を「×」、それ以外を「○」と
して示している。心部δ−フェライトについても、光学
顕微鏡により観察を行い、非浸炭部にδ−フェライトが
認められない場合を「○」、δ−フェライトが認められ
た場合を「×」で示している。
の調査を行った。心部組織の調査は、各鋼種１枚の試験
片を切断し、断面組織について調査を行った。その調査
結果を、表２に示す。心部組織の評価としては、光学顕
微鏡により観察を行い、非浸炭部に粒径２μｍを越える
炭化物が認められた場合を「×」、それ以外を「○」と
して示している。心部δ−フェライトについても、光学
顕微鏡により観察を行い、非浸炭部にδ−フェライトが
認められない場合を「○」、δ−フェライトが認められ
た場合を「×」で示している。
【００２１】
【表２】
【００２２】表２より明らかなように、本発明例である
記号Ａ〜Ｎは、常温における表面硬さがＨRＣ６６以上
と高く、しかも心部組織に２μｍを越える炭化物、及び
δ−フェライトは認められなかった。
記号Ａ〜Ｎは、常温における表面硬さがＨRＣ６６以上
と高く、しかも心部組織に２μｍを越える炭化物、及び
δ−フェライトは認められなかった。
【００２３】続いて、心部に異常が認められなかった鋼
種について、寿命試験を行った。試験には、森式スラス
ト型転がり寿命試験機を用い、下記条件にて行った。 面 圧：５．５ＧＰａ 回転数：１０００ｒｐｍ 潤滑油：Ｒｏ１５０（１４２ｃＳｔ／４０℃） 油 温：１３０℃ 尚、試験は、ＳＵＳ４２０Ｊ２鋼粉を３００ｐｐｍ混入
した異物混入条件下で剥離が生じるまで行い、剥離が生
じるまでの応力繰り返し数を寿命とし、各鋼種それぞれ
１５個の試験片について試験を行い、ワイブルブロット
することにより累積破損確率が１０％となるＬ10寿命を
求め、表２に示した。尚、応力繰り返し数が３×１０7
を越えても剥離が生じない場合は、試験を打ち切った。
表２に示す通り、本発明例である記号Ａ〜Ｎは、Ｌ10寿
命が何れも３０．０×１０6 以上であり、従来例である
記号Ｕに比べ非常に長寿命である。また、Ｃｒが本発明
の下限を満たしていない比較例である記号Ｏは、表面に
粗大で脆弱なＭ3Ｃ型の炭化物が析出しているため、短
寿命となっている。Ｗ当量が本発明の下限を満たしてい
ない比較例である記号Ｑおよび記号Ｒは、表面硬さが不
足しているため、寿命向上の効果が不足している。
種について、寿命試験を行った。試験には、森式スラス
ト型転がり寿命試験機を用い、下記条件にて行った。 面 圧：５．５ＧＰａ 回転数：１０００ｒｐｍ 潤滑油：Ｒｏ１５０（１４２ｃＳｔ／４０℃） 油 温：１３０℃ 尚、試験は、ＳＵＳ４２０Ｊ２鋼粉を３００ｐｐｍ混入
した異物混入条件下で剥離が生じるまで行い、剥離が生
じるまでの応力繰り返し数を寿命とし、各鋼種それぞれ
１５個の試験片について試験を行い、ワイブルブロット
することにより累積破損確率が１０％となるＬ10寿命を
求め、表２に示した。尚、応力繰り返し数が３×１０7
を越えても剥離が生じない場合は、試験を打ち切った。
表２に示す通り、本発明例である記号Ａ〜Ｎは、Ｌ10寿
命が何れも３０．０×１０6 以上であり、従来例である
記号Ｕに比べ非常に長寿命である。また、Ｃｒが本発明
の下限を満たしていない比較例である記号Ｏは、表面に
粗大で脆弱なＭ3Ｃ型の炭化物が析出しているため、短
寿命となっている。Ｗ当量が本発明の下限を満たしてい
ない比較例である記号Ｑおよび記号Ｒは、表面硬さが不
足しているため、寿命向上の効果が不足している。
【００２４】続いて、試験片表面の高温硬さを測定し
た。その結果を図２に示すが、本発明例である記号Ａ〜
Ｎは、５４０℃以上という高温で二次硬化することによ
り、常温でＨRＣ６６以上の高い表面硬さを有している
ため、温度４００℃においてもＨRＣ６０を越える硬さ
を維持していることが分かる。しかしながら、比較例で
ある記号Ｑおよび記号Ｒは、温度４００℃ではＨRＣ５
８以下に軟化しており、従来例である記号Ｕと同等の表
面硬さしか得られない。
た。その結果を図２に示すが、本発明例である記号Ａ〜
Ｎは、５４０℃以上という高温で二次硬化することによ
り、常温でＨRＣ６６以上の高い表面硬さを有している
ため、温度４００℃においてもＨRＣ６０を越える硬さ
を維持していることが分かる。しかしながら、比較例で
ある記号Ｑおよび記号Ｒは、温度４００℃ではＨRＣ５
８以下に軟化しており、従来例である記号Ｕと同等の表
面硬さしか得られない。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
近い将来における予測使用温度である３００℃から４０
０℃でも硬さＨRＣ６０以上を確保し、高い心部靱性と
優れた転動疲労寿命特性とを有する高温高速回転用軸受
材料を用いた転がり軸受を提供することができる。
近い将来における予測使用温度である３００℃から４０
０℃でも硬さＨRＣ６０以上を確保し、高い心部靱性と
優れた転動疲労寿命特性とを有する高温高速回転用軸受
材料を用いた転がり軸受を提供することができる。
【図１】本発明に係る転がり軸受を説明するための概略
断面図である。
断面図である。
【図２】実施例において、温度を変えて硬さを測定した
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
１ 内輪 ２ 外輪 ３ 転動体（玉） ４ 保持器
Claims (1)
- 【請求項１】 内輪と外輪との間に複数個の転動体を保
持器により転動自在に保持してなる転がり軸受におい
て、前記内輪、外輪のいずれか一方または両方が、重量
％でＣ≦０．０５，０．１５≦Ｓｉ≦１．０，０．１５
≦Ｍｎ≦１．５，２．５≦Ｃｒ≦５．５，１２．５≦
（２×Ｍｏ＋Ｗ）≦２０，Ｖ≦１．５，Ｃｏ≦２０．
０，Ｎｉ≦５．０，残部Ｆｅおよび不可避不純物からな
り、かつ浸炭または浸炭窒化処理及び二次硬化処理が施
されているとともに、常温における表面硬さがＨRＣ６
６以上であり、かつ非浸炭部または非浸炭窒化部にδ−
フェライトを実質的に含まない軸受材料により形成され
ていることを特徴とする転がり軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1429298A JPH11210767A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 転がり軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1429298A JPH11210767A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 転がり軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11210767A true JPH11210767A (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=11857026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1429298A Pending JPH11210767A (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 転がり軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11210767A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017508060A (ja) * | 2013-12-02 | 2017-03-23 | エラスティール | 鋼合金およびそのような鋼合金を含む部品 |
| FR3078978A1 (fr) * | 2018-03-14 | 2019-09-20 | Aubert & Duval | Composition d'acier |
| CN110423955A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-08 | 中国航发北京航空材料研究院 | 表层超硬化型超高强度耐热齿轮轴承钢及制备方法 |
| CN114032470A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-02-11 | 北京科技大学 | 一种渗碳轴承钢及其制备方法 |
-
1998
- 1998-01-27 JP JP1429298A patent/JPH11210767A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017508060A (ja) * | 2013-12-02 | 2017-03-23 | エラスティール | 鋼合金およびそのような鋼合金を含む部品 |
| FR3078978A1 (fr) * | 2018-03-14 | 2019-09-20 | Aubert & Duval | Composition d'acier |
| WO2019186016A1 (fr) * | 2018-03-14 | 2019-10-03 | Aubert & Duval | Composition d'acier |
| CN110423955A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-08 | 中国航发北京航空材料研究院 | 表层超硬化型超高强度耐热齿轮轴承钢及制备方法 |
| CN114032470A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-02-11 | 北京科技大学 | 一种渗碳轴承钢及其制备方法 |
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