JPH1122739A - Rolling bearing - Google Patents

Rolling bearing

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Publication number
JPH1122739A
JPH1122739A JP19076297A JP19076297A JPH1122739A JP H1122739 A JPH1122739 A JP H1122739A JP 19076297 A JP19076297 A JP 19076297A JP 19076297 A JP19076297 A JP 19076297A JP H1122739 A JPH1122739 A JP H1122739A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bearing
rolling
content
lubricant
raceway
Prior art date
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Pending
Application number
JP19076297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Matsumoto
洋一 松本
Takashi Nagato
孝 永戸
Kazuo Sekino
和雄 関野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sufficiently increased life at a low cost for a bearing even under a using situation that a moisture content is mixed in a lubricant from an external part and an influence by moisture content concentration in the lubricant is exercised. SOLUTION: A bearing ring material and a rolling element material contain Ni, Cr, and Mo, an Ni content deviation ΔNi obtained by subtracting the Ni content of the bearing ring material from the Ni content of the rolling element material is ΔNi >=+0.2% in wt.%. Further, A Cr content deviation ΔCr and an Mo content deviation ΔMo obtained by subtracting the Cr content and the Mo content of the bearing ring from the Cr content and the Cr content, respectively, of the rolling element material are set to ΔCr<=-0.2% and ΔMo<=-0.2% in wt.%.

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】本発明は転がり軸受に関し、
より詳しくは、潤滑剤に水分が混入することを想定した
使用環境下で使用される転がり軸受に関する。
The present invention relates to a rolling bearing,
More specifically, the present invention relates to a rolling bearing that is used in a usage environment in which moisture is mixed in a lubricant.

【0002】[0002]

【従来の技術】転がり軸受においては、一般に、潤滑剤
中に水分が混入するとその耐久性が大きく低下すること
が知られており、例えば、潤滑剤中に6%の水分が混入
した場合は、水分混入がない場合に比べ、軸受の転がり
疲れ寿命が数分の1から20分の1程度に低下すること
が報告されている(古村恭三郎、城田伸一、平川清:
「表面起点及び内部起点の転がり疲れについて」、NSK
Bearing Journal, No.636,pp. 1 - 10, 1977 ;以下
「文献1」という)。
2. Description of the Related Art In rolling bearings, it is generally known that if moisture is mixed in a lubricant, its durability is greatly reduced. For example, when 6% of moisture is mixed in a lubricant, It has been reported that the rolling fatigue life of bearings is reduced from several times to about one twentieth compared to the case without water contamination (Kyosaburo Furumura, Shinichi Shirota, Kiyoshi Hirakawa:
"Rolling fatigue from surface and internal origins", NSK
Bearing Journal, No. 636, pp. 1-10, 1977;

【0003】水分の潤滑剤への混入は転がり軸受の寿命
特性(耐久性)に多大な影響を及ぼすことが上記文献1
からも明らかであり、従来より水分の潤滑剤への混入を
防止する技術が、前記転がり軸受の用途に応じて種々検
討され、開発されている。
[0003] The incorporation of water into a lubricant has a great effect on the life characteristics (durability) of a rolling bearing.
Various techniques for preventing the incorporation of moisture into a lubricant have been studied and developed in the past depending on the application of the rolling bearing.

【0004】潤滑剤に水分が浸入することを想定して使
用される転がり軸受としては、例えば、鉄鋼材料の圧延
機のワークロール用軸受がある。
As a rolling bearing used on the assumption that moisture enters the lubricant, there is, for example, a work roll bearing for a rolling mill made of a steel material.

【0005】該ワークロール用軸受は、従前においては
軸受を内有したチョック(軸受箱)に接触ゴムシールを
装着し、多量の圧延水がチョック内に浸入するのを防止
することにより軸受内部に封入されている潤滑剤に水分
が混入するのを防いでいたが、前記接触ゴムシールの劣
化や損傷が生じた場合はチョック内に水が浸入し、その
結果軸受内部の潤滑剤にも水分が混入し得る。このため
最近では軸受内部にも接触ゴムシールを装着することに
より、潤滑剤に水分が混入するのを回避しようとした技
術が提案されている(K. YAMAMOTO, M. YAMAZAKI, M. A
KIYAMA, K. FURUMURA : 「Introducing of Sealed Bear
ings for Work Roll Necks in RollingMills」、Procee
dings of the JSLE international Tribology Conferen
ce, pp.609 - 614, July 8 - 10, 1985, Tokyo, Japa
n;以下「第1の従来技術」という)。
[0005] Conventionally, the work roll bearing is sealed inside the bearing by mounting a contact rubber seal on a chock (bearing box) having a bearing therein to prevent a large amount of rolling water from entering the chock. Water was prevented from entering the lubricant, but if the contact rubber seal deteriorated or was damaged, water entered the chock, and as a result, water also entered the lubricant inside the bearing. obtain. For this reason, a technology has recently been proposed to avoid the entry of moisture into the lubricant by installing a contact rubber seal inside the bearing (K. YAMAMOTO, M. YAMAZAKI, M.A.
KIYAMA, K. FURUMURA: `` Introducing of Sealed Bear
ings for Work Roll Necks in RollingMills '', Procee
dings of the JSLE international Tribology Conferen
ce, pp.609-614, July 8-10, 1985, Tokyo, Japa
n; hereinafter, referred to as “first related art”).

【0006】該第1の従来技術によれば、軸受外部のチ
ョックに装着された接触ゴムシールと軸受内部に装着さ
れた接触ゴムシールとを併用することにより、前記チョ
ックに装着されたゴム接触シールのみで水分浸入を防い
でいた場合に比べ、潤滑剤中の水分濃度を40%から1
0%未満に減少することができ、また潤滑剤の消費量も
1/200に低減することができ、さらには毎年数回あ
った軸受の破損事故も皆無になったことが報告されてい
る。
According to the first prior art, a contact rubber seal mounted on a chock outside the bearing and a contact rubber seal mounted on the inside of the bearing are used together, so that only the rubber contact seal mounted on the chock is used. The moisture concentration in the lubricant is reduced from 40% to 1
It is reported that it can be reduced to less than 0%, the consumption of lubricant can be reduced to 1/200, and furthermore, there have been no bearing failures that occurred several times a year.

【0007】また、上述したワークロール用軸受におい
て、潤滑剤への水分混入を防止する他の従来技術とし
て、圧搾空気をキャリアガスとして潤滑剤をチョックに
供給する技術も提案されている(NSK Technical Journa
l No. 654, pp. 54 - 56, 1992;以下「第2の従来技
術」という)。
Further, in the above-mentioned work roll bearing, as another conventional technique for preventing water from being mixed into a lubricant, a technique of supplying a lubricant to a chock using compressed air as a carrier gas has been proposed (NSK Technical). Journa
l No. 654, pp. 54-56, 1992; hereinafter referred to as "second conventional technology").

【0008】該第2の従来技術においては、圧搾空気を
利用してチョック内の空気圧力を高く設定することによ
り、潤滑剤への水分混入を抑制することが可能となる。
In the second prior art, by setting the air pressure in the chock high by using compressed air, it is possible to suppress the entry of water into the lubricant.

【0009】また、潤滑剤中に水分が浸入し得る他の転
がり軸受の例としては、自動車エンジンの電装・補機用
軸受がある。自動車エンジンの電装・補機類用軸受と
は、オルタネータ用軸受、カークーラ電磁クラッチ用軸
受、アイドラプーリ用軸受、水ポンプ用軸受等、自動車
エンジンの外部にあるベルトにより駆動する補助機械用
の軸受を意味するが、これら電装・補機類用軸受は、路
面より跳ね上げられる泥水や雨水が軸受内部に浸入しや
すく、また水ポンプ用軸受についてはエンジン冷却用の
循環水が軸受内部に浸入し易い。
Further, as another example of a rolling bearing in which moisture can enter the lubricant, there is a bearing for electric equipment and auxiliary equipment of an automobile engine. Bearings for electrical components and accessories of automobile engines include bearings for auxiliary machines driven by a belt outside the automobile engine, such as alternator bearings, car cooler electromagnetic clutch bearings, idler pulley bearings, and water pump bearings. Meaning, in these bearings for electrical equipment and auxiliary equipment, muddy water and rainwater that jump up from the road surface easily enter the inside of the bearing, and for water pump bearings, circulating water for cooling the engine easily enters the inside of the bearing. .

【0010】そこで、かかる観点から自動車エンジンの
電装・補機類用軸受においては、軸受内部における潤滑
剤への水分混入を防止する手段として、内蔵シールのシ
ール性を高性能化する技術が提案されている(NSK Tech
nical Journal No. 660, pp.15 - 22, 1995、同 No. 6
52, pp. 66 - 67, 1992;以下「第3の従来技術」とい
う)。
[0010] In view of the above, a technique for improving the sealing performance of a built-in seal has been proposed as a means for preventing water from being mixed into a lubricant inside a bearing in a bearing for an electric component or an auxiliary device of an automobile engine from such a viewpoint. (NSK Tech
nical Journal No. 660, pp.15-22, 1995, No.6
52, pp. 66-67, 1992; hereinafter, referred to as "third prior art").

【0011】また、転がり軸受においては、一般に、振
動が負荷されたり、或いは軸受周りの剛性が弱い場合は
軸受の耐久寿命が大幅に低下することが報告されている
(村上保夫、武村浩道:「電装用軸受のフレーキング現
象の研究」、日本トライポロジ学会主催トライポロジ会
議予稿集(名古屋 1993年11月、pp. 295 - 298 ;以下
「文献2」という )。
[0011] In addition, it has been reported that, in a rolling bearing, generally, when vibration is applied or when the rigidity around the bearing is weak, the durability life of the bearing is significantly reduced (Yasuo Murakami, Hiromichi Takemura: " Study on Flaking Phenomena of Electrical Bearings ", Proceedings of the Japan Society of Tribology (Japan) (Nagoya November 1993, pp. 295-298; hereinafter referred to as" Reference 2 ").

【0012】すなわち、運転中に振動が負荷された場合
は軌道面と転動面との間の油膜形成が不十分となり接触
面に引張応力が負荷され、また回転軸と内輪とが強いし
ばりばめで嵌合されて軸受ハウジングの剛性が低下して
いる場合は軌道面に常時引張応力が作用し、その結果、
外部からの潤滑剤への水分混入がなくとも、潤滑剤に元
々含有されている水分の影響を受けて軸受の早期剥離を
招来し、軸受寿命Lの低下を来す虞がある。
That is, when vibration is applied during operation, the formation of an oil film between the raceway surface and the rolling surface becomes insufficient and a tensile stress is applied to the contact surface, and the rotating shaft and the inner ring are strongly tied. When the rigidity of the bearing housing is reduced by fitting, the tensile stress always acts on the raceway surface, and as a result,
Even if moisture is not mixed into the lubricant from the outside, the bearing may be separated early due to the influence of the moisture originally contained in the lubricant, and the bearing life L may be reduced.

【0013】しかるに、前記自動車エンジンの電装・補
機類用軸受は、振動の影響等を受けやすく、したがって
該振動により早期に剥離(フレーキング)が生じるのを
回避すべく、振動減衰効果に優れた緩衝剤のような作用
を奏するグリースを潤滑剤とし使用することが提案され
ている(NSK Technical Journal No. 657, pp. 49 -51,
1994;以下「第4の従来技術」という)。
However, the bearings for electrical components and accessories of the automobile engine are susceptible to vibrations and the like, and therefore have excellent vibration damping effects in order to avoid early occurrence of flaking due to the vibrations. It has been proposed to use a grease which acts like a buffering agent as a lubricant (NSK Technical Journal No. 657, pp. 49 -51,
1994; hereinafter referred to as "fourth prior art").

【0014】また、潤滑剤中に水分が浸入し得るその他
の転がり軸受の例としては、自動車ホイール用軸受、鉄
鋼材料の連続鋳造設備のガイドロール用軸受や圧延機の
バックアップロール用軸受、更には製紙機ドライヤロー
ル用軸受等がある。
Examples of other rolling bearings in which moisture can enter the lubricant include bearings for automobile wheels, bearings for guide rolls of continuous casting equipment for steel materials, bearings for backup rolls of rolling mills, and further, bearings for rolling rolls. There are bearings for dryer rolls of paper machines.

【0015】自動車ホイール用軸受においては、路面の
泥水や雨水の影響を受けて潤滑剤中に水分が浸入し易
い。また、鉄鋼材料の連続鋳造設備のガイドロール用軸
受や圧延機のバックアップロール用軸受についても、冷
却水や圧延水が潤滑剤中に浸入し易い。さらに、製紙機
ドライヤロール用軸受は、水分を含んだ湿った紙を乾燥
する乾燥工程で使用されるため、軸受内に水蒸気が浸入
し易く、したがって、潤滑剤中の水分濃度が増加して軸
受の早期破損を生じやすい(M.J.Culter:「Paper mach
ine bearing failure 」、Tappi Journal, Vol. 79, N
o. 2, pp. 157 - 167, 1996;以下「文献3」とい
う)。
In a vehicle wheel bearing, moisture easily penetrates into the lubricant under the influence of muddy water and rainwater on the road surface. In addition, cooling water and rolling water easily penetrate into the lubricant for bearings for guide rolls in continuous casting equipment for steel materials and bearings for backup rolls in rolling mills. Further, since the bearing for a paper roll dryer roll is used in a drying step of drying wet paper containing water, water vapor easily enters the bearing, and therefore, the moisture concentration in the lubricant increases and the bearing for the dryer roll increases. (MJCulter: "Paper mach
ine bearing failure '', Tappi Journal, Vol. 79, N
o. 2, pp. 157-167, 1996; hereinafter referred to as “Reference 3”).

【0016】そこで、自動車ホイール用軸受において
は、上記第1の従来技術と同様、軸受外部の接触ゴムシ
ールと軸受に内蔵された接触ゴムシールを併用したり、
或いは高性能シールを単独使用する技術が提案されてお
り(NSK Technical Journal No. 647, pp. 55 - 57, 19
87)、また、ガイドロール用軸受や圧延機のバックアッ
プロール用軸受についても、接触ゴムシールを使用して
潤滑剤中への水分浸入を防止することが行われている。
また、製紙機ドライヤロール用軸受についても、上記文
献3から明らかなように水蒸気が軸受中に浸入し易いた
め水分浸入防止のための対策を講じる必要があるが、該
製紙機ドライヤロール用軸受は一般に高温条件下で使用
されるため、ワークロール用軸受や自動車用ホイール用
軸受に使用される接触ゴムシールを適用することは耐熱
性を考慮すると難しく、このため十分な耐熱性を有する
特殊な高温用ゴムを使用して水分の浸入を防止すること
が考えられている。
Therefore, in a vehicle wheel bearing, a contact rubber seal external to the bearing and a contact rubber seal built in the bearing are used together, as in the first prior art.
Alternatively, a technique using only a high-performance seal has been proposed (NSK Technical Journal No. 647, pp. 55-57, 19).
87) In addition, bearings for guide rolls and bearings for backup rolls of rolling mills are also using contact rubber seals to prevent moisture from penetrating into the lubricant.
Also, as for the bearing for the paper roll dryer roll, it is necessary to take measures to prevent the infiltration of water because the water vapor easily penetrates into the bearing as is clear from the above-mentioned Reference 3. Since it is generally used under high temperature conditions, it is difficult to apply a contact rubber seal used for work roll bearings and automotive wheel bearings in consideration of heat resistance. It has been considered to use rubber to prevent moisture from entering.

【0017】すなわち、これら自動車ホイール用軸受等
その他の転がり軸受についても、第1の従来技術や第3
の従来技術と略同様、原理的には接触ゴムシールを使用
して軸受内部の潤滑剤への水分混入を回避しようとして
いる(以下、これらその他の転がり軸受についての従来
技術を「第5の従来技術」という)。
That is, the other rolling bearings such as a vehicle wheel bearing are also disclosed in the first prior art and the third rolling bearing.
In principle, similar to the prior art described above, a contact rubber seal is used in principle to try to avoid the intrusion of moisture into the lubricant inside the bearing. ").

【0018】一方、転がり軸受が搭載された機械類や自
動車等が運転を停止している場合に軸受のハウジング内
部の温度が低下して露点に到達したときは、軸受周辺の
水分が凝縮し、その結果水滴となって軸受に付着したり
或いは潤滑剤中に混入し、これにより軸受寿命Lの低下
を招来することが報告されており(内田権一:NSK Tech
nical Journal No. 632, pp. 40 - 45, 1973;以下「文
献4」という)、また潤滑剤が酸化劣化すると水分が発
生し、該発生した水分が軸受に付着して軸受寿命Lの低
下を招来することが報告されている(関雅夫:転がり疲
れシンンポジウム予稿集、pp. 125 - 130, 1993 ;以下
「文献5」という)。
On the other hand, when the temperature of the inside of the housing of the bearing decreases and reaches the dew point when the machinery or the vehicle or the like on which the rolling bearing is mounted is stopped, moisture around the bearing condenses, As a result, it has been reported that water droplets adhere to the bearings or mix into the lubricant, which causes a reduction in the bearing life L (Gonichi Uchida: NSK Tech)
nical Journal No. 632, pp. 40-45, 1973; hereinafter referred to as “Reference 4”), and when the lubricant is oxidized and deteriorated, water is generated, and the generated water adheres to the bearing to reduce the life L of the bearing. It has been reported that they will be invited (Masao Seki: Proceedings of the Rolling Fatigue Symposium, pp. 125-130, 1993; hereinafter referred to as “Reference 5”).

【0019】これら文献4及び文献5によれば、外部か
ら直接的に潤滑剤に水分が混入しなくとも、環境変化等
により潤滑剤中に水分が含まれる状況になる場合があ
り、したがって軸受寿命Lの低下を回避するためには、
潤滑剤への水分浸入対策として上述した接触ゴムシール
以外の手段も検討する必要がある。
According to these documents 4 and 5, even if water is not directly mixed into the lubricant from the outside, the lubricant may contain water due to an environmental change or the like. To avoid a decrease in L,
As a countermeasure against moisture infiltration into the lubricant, it is necessary to consider means other than the contact rubber seal described above.

【0020】そこで、かかる観点からは、軸受に使用さ
れる軸受材料としてマルテンサイト系ステンレス鋼(S
US440C)を使用することにより、軸受への水分付
着による錆の発生を防止し、耐久性が低下するのを回避
せんとしている(転がり軸受工学編集委員会編:転がり
軸受工学,pp. 71 - 72 、養賢堂(1976年);以下「第
6の従来技術」という)。
In view of this, from this viewpoint, martensitic stainless steel (S
US440C) prevents the occurrence of rust due to the adhesion of moisture to the bearings and avoids a decrease in durability (Rolling Bearing Engineering Editorial Board: Rolling Bearing Engineering, pp. 71-72) , Yokendo (1976); hereinafter, referred to as "sixth prior art").

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記第1の
従来技術は、上述の如く潤滑剤中の水分濃度を40%か
ら10%未満に減少させることが可能であり、また、潤
滑剤の消費量を低減させることができ、その後のワーク
ロール用軸受の使用実績を調査した結果、焼き付き事故
は激減していることが判明したが、剥離発生までの使用
時間、すなわち軸受寿命Lは余り向上していないことが
判った。これは、前記焼き付き事故の減少は軸受に内蔵
された接触ゴムシールにより潤滑剤の外部への流出が減
少したためであり、前記軸受寿命Lが向上していないの
は潤滑剤への水分の混入により、軸受の転がり疲れ強さ
が大幅に低下するためと考えられる。
According to the first prior art, as described above, the water concentration in the lubricant can be reduced from 40% to less than 10%, and the consumption of the lubricant can be reduced. As a result of investigating the results of the use of work roll bearings afterwards, it was found that the seizure accident had been drastically reduced. However, the use time until the occurrence of peeling, that is, the bearing life L was significantly improved. It turned out not to be. This is because the decrease in the seizure accident is due to a decrease in the outflow of the lubricant due to the contact rubber seal built in the bearing, and the reason that the bearing life L has not been improved is due to the incorporation of moisture into the lubricant. It is considered that the rolling fatigue strength of the bearing is significantly reduced.

【0022】すなわち、100ppm程度の微量の水分
が潤滑剤中に混入した場合であっても軸受材料の転がり
疲れ強さは32〜48%も低下することが報告されてお
り(P.Schatzberg, I.M.Felsen:「Effects of water a
nd oxygen during rolling contact lubrication」,wea
r, 12, pp. 331 - 342, 1968;以下「文献6」という)
、軸受外のチョックに装着された接触ゴムシールと軸
受に内蔵された接触ゴムシールとを併用した場合、潤滑
剤中の水分濃度が10%未満程度になるまでは抑制する
ことができるものの、潤滑剤への水分混入を完全には防
止することができず、文献6も指摘しているように軸受
材料の転がり疲れ強さが低下するのを避けることができ
ない。つまり、第1の従来技術では、潤滑剤への水分混
入を完全には防止することができないため、軸受材料の
転がり疲れ強さが低下し、所望の耐久性に優れた軸受寿
命Lを得ることができないという問題点がある。
That is, it has been reported that the rolling fatigue strength of a bearing material is reduced by 32 to 48% even when a small amount of water of about 100 ppm is mixed in a lubricant (P. Schatzberg, IMFelsen). : "Effects of water a
nd oxygen during rolling contact lubrication '', wea
r, 12, pp. 331-342, 1968; hereinafter referred to as “Reference 6”)
When the contact rubber seal mounted on the chock outside the bearing and the contact rubber seal built in the bearing are used in combination, the water concentration in the lubricant can be suppressed until it becomes less than about 10%. However, as described in Reference 6, it is impossible to avoid a decrease in the rolling fatigue strength of the bearing material. In other words, in the first prior art, it is not possible to completely prevent water from being mixed into the lubricant, so that the rolling fatigue strength of the bearing material is reduced and a desired bearing life L excellent in durability is obtained. There is a problem that can not be.

【0023】また、第2の従来技術は、チョック内の空
気圧を高くすることにより水分の浸入を防止しているた
め、第1の従来技術のように接触ゴムシールの防水能力
には依存しないものの、潤滑剤中の水分濃度を100p
pm以下にするような略完璧に近い水分浸入防止を図る
のが困難であるという問題点がある。
In the second prior art, since the infiltration of water is prevented by increasing the air pressure in the chock, it does not depend on the waterproofing ability of the contact rubber seal as in the first prior art. 100p moisture concentration in lubricant
pm or less, it is difficult to prevent nearly perfect moisture penetration.

【0024】また、第3の従来技術は、原理的には第1
の従来技術と同様、接触ゴムシールにより水分の浸入を
防止するものであり、上述したように潤滑剤中の水分濃
度を100ppm以下に抑制することは困難であり、所
望の耐久性を得ることができないという問題点がある。
Further, the third prior art is based on the first principle.
In the same manner as in the prior art, the infiltration of moisture is prevented by a contact rubber seal. As described above, it is difficult to suppress the moisture concentration in the lubricant to 100 ppm or less, and it is not possible to obtain a desired durability. There is a problem.

【0025】また、第4の従来技術においても、近年の
自動車の高性能化により、電装・補機用軸受の使用温度
が高くなり、結果としてグリースが軟化して該グリース
の振動減衰能が低下するため、軸受の早期剥離を防止す
ることができず、上述した潤滑剤中への水分浸入と相俟
って軸受寿命低下の要因となり、所望の耐久性を得るこ
とができないという問題点がある。
Also, in the fourth prior art, the use temperature of electric and auxiliary bearings is increased due to the recent improvement in the performance of automobiles, and as a result, the grease is softened and the vibration damping capacity of the grease is reduced. As a result, it is not possible to prevent early peeling of the bearing, and together with the above-described infiltration of water into the lubricant, the life of the bearing is reduced, and a desired durability cannot be obtained. .

【0026】また、第5の従来技術においても、原理的
には上記第1の従来技術と同様、接触ゴムシールを使用
したものであり、完璧な水分の浸入防止を図ることは困
難であるという問題点がある。
Also, in the fifth prior art, a contact rubber seal is used in principle similarly to the first prior art, and it is difficult to completely prevent the ingress of moisture. There is a point.

【0027】さらに、第6の従来技術については、ステ
ンレス鋼の熱伝導度が低合金鋼の熱伝導度に比べて低い
ため焼き付き破損が生じやすく、潤滑剤中に水分が混入
する上述のような潤滑条件の悪い転がり軸受への適用は
困難であるという問題点がある。また、前記ステンレス
鋼の耐食性は表面に生成される不動態皮膜により維持さ
れるものであるが、転がり軸受においては軌道輪の軌道
面と転動体の転動面とが接触すると前記不動態度皮膜が
破られ、その結果選択的に腐食が進行して孔(ピット)
が生成されるため、該孔を起点とした剥離破損が生じや
すいという問題点もある。さらに、軸受を製造する場合
においても、ステンレス鋼の場合は焼入温度が1010
〜1070℃と高く、加熱炉としては塩浴炉を使用する
必要があるため、生産設備の高騰化を招く虞があるとい
う問題点もある(日本鉄鋼協会編:鋼の熱処理 改訂5
版 pp. 563 - 568 (1989))。
Further, in the sixth prior art, since the thermal conductivity of stainless steel is lower than that of low alloy steel, seizure damage is apt to occur, and moisture is mixed in the lubricant as described above. There is a problem that it is difficult to apply to a rolling bearing having poor lubrication conditions. Further, the corrosion resistance of the stainless steel is maintained by a passivation film formed on the surface.However, in a rolling bearing, when the raceway surface of a bearing ring contacts a rolling surface of a rolling element, the passivation degree film is formed. The pit is broken, resulting in selective corrosion
Is generated, so that there is also a problem that peeling damage originating from the hole is likely to occur. Further, even in the case of manufacturing a bearing, the quenching temperature is 1010 for stainless steel.
Since the temperature is as high as 〜101070 ° C. and a salt bath furnace must be used as a heating furnace, there is also a problem that the production equipment may rise in price (the Iron and Steel Institute of Japan: heat treatment of steel revised 5)
Editions pp. 563-568 (1989)).

【0028】さらに加えて、前記ステンレス鋼は上述し
たように熱伝導度が低いため、研削速度が低下し、研削
コストが高価なものとなり、さらには前記ステンレス鋼
は高合金鋼であるため素材コストの高騰化をも招来する
という問題点もある。
In addition, since the stainless steel has a low thermal conductivity as described above, the grinding speed is reduced and the grinding cost is high. Further, since the stainless steel is a high alloy steel, the material cost is low. There is also a problem that it may cause a soaring price.

【0029】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであって、外部から潤滑剤に水分が混入したり、或
いは潤滑剤中の水分濃度の影響を受ける使用状況下であ
っても、十分なる軸受寿命を安価に得ることができる転
がり軸受を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and even when water is mixed into the lubricant from the outside or under a use condition affected by the water concentration in the lubricant, An object of the present invention is to provide a rolling bearing capable of obtaining a sufficient bearing life at a low cost.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】本願出願人は、潤滑剤中
に水分を含んだ潤滑条件下で使用しても、軸受部位の腐
食進行を防止することができる転がり軸受を得るべく、
鋭意研究をした結果、軌道輪の軌道面と非金属介在物と
の界面におけるFeを主成分とする金属素地(マトリッ
クス)側をアノード(陽極)とし、転動体の転動面上に
おける炭化物をカソード(陰極)として腐食形態を接触
腐食にすることが有効であるという知見を得た。
SUMMARY OF THE INVENTION The applicant of the present invention has developed a rolling bearing capable of preventing the progress of corrosion of a bearing portion even when used under lubricating conditions containing moisture in a lubricant.
As a result of intensive research, the metal (matrix) side mainly composed of Fe at the interface between the raceway surface of the bearing ring and the non-metallic inclusion is used as the anode, and the carbide on the rolling surface of the rolling element is cathode. It was found that it is effective to change the corrosion mode to contact corrosion as the (cathode).

【0031】すなわち、潤滑剤中に水分が混入した場
合、その水分量が微量の場合であっても、軌道輪の軌道
面に形成される不可避的な非金属介在物(酸化物、硫化
物等)と金属素地との界面で局部腐食を起こし、該局部
腐食の進行により軸受部位に剥離が発生する。そして、
この場合、特に軌道輪には多量の水素が吸収されて腐食
が進行し、軸受寿命の低下を招来することが判明した。
That is, when water is mixed in the lubricant, even if the amount of water is very small, unavoidable nonmetallic inclusions (oxides, sulfides, etc.) formed on the raceway surface of the raceway ring. ) And the metal base cause local corrosion, and the progress of the local corrosion causes peeling at the bearing portion. And
In this case, in particular, it was found that a large amount of hydrogen was absorbed in the race and corrosion proceeded, leading to a reduction in bearing life.

【0032】したがって、軸受寿命の低下を回避するた
めには軌道輪への水素吸収量を抑制することが重要であ
り、これにより腐食を防止することができると考えられ
る。
Therefore, in order to avoid a reduction in bearing life, it is important to suppress the amount of hydrogen absorbed into the bearing ring, and it is considered that this can prevent corrosion.

【0033】そこで、本願出願人は、転がり軸受では転
動面と軌道面とが金属接触することに着目し、腐食形態
を上述した局部腐食から転動体と軌道輪との間の接触腐
食に変更することが軌道輪への水素吸収量を抑制するの
に効果的であることが判った。すなわち、前記界面にお
ける金属素地をアノードにし、転動体の転動面における
炭化物をカソードにして腐食形態を接触腐食にするのが
軌道輪の水素吸収量を抑制するのに効果的である。そし
て、転動面に存在する炭化物(以下「転動面炭化物」と
いう)を軌道面に存在する炭化物(以下「軌道面炭化
物」という)よりも電気化学的に貴とし、さらに転動面
の炭化物への電子供給効率を上げるため、転動面の金属
素地を軌道面の金属素地よりも電気化学的に貴とするこ
とにより、腐食形態を接触腐食とすることができる。
Therefore, the applicant of the present application has paid attention to the fact that the rolling surface and the raceway surface come into metallic contact in the rolling bearing, and changed the corrosion form from the local corrosion described above to the contact corrosion between the rolling element and the raceway. Has been found to be effective in suppressing the amount of hydrogen absorbed into the bearing ring. That is, it is effective to make the corrosion form contact corrosion by using the metal base material at the interface as the anode and the carbide on the rolling surface of the rolling element as the cathode to suppress the hydrogen absorption amount of the raceway. The carbide existing on the raceway (hereinafter referred to as “rolling plane carbide”) is made more electrochemically noble than the carbide existing on the raceway (hereinafter referred to as “raceway carbide”). In order to increase the efficiency of supplying electrons to the bearing, the corrosion form can be changed to contact corrosion by making the metal body on the rolling surface electrochemically more noble than the metal body on the raceway surface.

【0034】そして、上述の如く軌道輪の前記界面にお
ける金属素地をアノードとし、転動体の転動面における
炭化物をカソードとするためには、材料の成分組成を調
整して軌道輪材料と転動体材料の各金属素地、及び軌道
輪材料と転動体材料の各炭化物との間における電気化学
的な貴卑を明確にする必要がある。
As described above, in order to use the metal base material at the interface of the bearing ring as an anode and the carbide on the rolling surface of the rolling element as a cathode, the composition of the material is adjusted to adjust the raceway material and the rolling element. It is necessary to clarify the electrochemical nobleness between each metal base of the material and between the raceway material and each carbide of the rolling element material.

【0035】しかるに、軸受材料としてNi、Cr、M
oを含有した低合金鋼を使用する場合、軸受材料に含有
される炭化物は一般式(Fe,M)3C(M=Cr、M
o)で示されるようにCr成分及びMo成分が炭化物中
に含まれる。また、金属素地にNi成分が含有されるの
はいうまでもない。したがって、Feに比べ化学的に不
安定なCr、Moの含有率を減少させることにより、炭
化物は通常の場合に比べ電気化学的に貴とすることが可
能となり、また、金属素地の主成分であるFeに比べ化
学的に安定なNiの含有率を増加させることにより金属
素地は通常の場合に比べ電気化学的に貴とすることが可
能となる。すなわち、転動体材料と軌道輪材料との間で
電気化学的に貴卑が明確になるようにCr、Mo、Ni
の含有率に差異を設けることにより、転動面炭化物を軌
道面炭化物よりも電気化学的に貴とすることができ、ま
た、転動面の金属素地を軌道面の金属素地よりも電気化
学的に貴とすることができる。そして、本願出願人の実
験結果から、具体的にはこれらの含有率偏差を0.2wt
%以上に設定することが必要であることが判明した。
However, Ni, Cr, M
When a low alloy steel containing o is used, the carbide contained in the bearing material is represented by the general formula (Fe, M) 3 C (M = Cr, M
As shown in o), the Cr component and the Mo component are contained in the carbide. Needless to say, the metal component contains a Ni component. Therefore, by reducing the content of Cr and Mo, which are chemically unstable compared to Fe, the carbide can be made electrochemically noble as compared with the normal case, and the main component of the metal base is By increasing the content of Ni, which is chemically stable as compared with a certain Fe, the metal base can be made electrochemically noble as compared with a normal case. That is, Cr, Mo, Ni are used so that the nobleness becomes electrochemically clear between the rolling element material and the bearing ring material.
By providing a difference in the content of, the rolling surface carbide can be made more electrochemically more noble than the raceway surface carbide, and the metal body of the rolling surface can be made more electrochemically than the metal body of the raceway surface. You can be noble. From the experimental results of the applicant of the present invention, specifically, these content deviations were 0.2 wt.
It turned out that it was necessary to set it to more than%.

【0036】本発明は斯かる知見に基づきなされたもの
であって、本発明に係る転がり軸受は、外輪と内輪とか
らなる軌道輪と、前記外輪と前記内輪との間に転動自在
に配設された転動体とを備えた転がり軸受において、前
記転動体材料のNi含有率から前記軌道輪材料のNi含
有率を減じたNi含有率偏差ΔNiが、重量%で、ΔN
i≧+0.2%、且つ、前記転動体材料のCr含有率及
びMo含有率から前記軌道輪材料のCr含有率及びMo
含有率を夫々減じたCr含有率偏差ΔCr及びMo含有
率偏差ΔMoが、重量%で、ΔCr≦−0.2%、ΔM
o≦−0.2%であることを特徴としている。
The present invention has been made based on such knowledge, and a rolling bearing according to the present invention has a raceway composed of an outer ring and an inner ring, and a rotatable arrangement between the outer ring and the inner ring. In the rolling bearing provided with the provided rolling elements, the Ni content deviation ΔNi obtained by subtracting the Ni content of the bearing ring material from the Ni content of the rolling element material is ΔN in weight%.
i ≧ + 0.2%, and from the Cr content and Mo content of the rolling element material, the Cr content and Mo of the bearing ring material
The Cr content deviation ΔCr and the Mo content deviation ΔMo, whose contents were respectively reduced, were expressed as% by weight, ΔCr ≦ −0.2%, ΔM
It is characterized in that o ≦ −0.2%.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0038】上述の如く、潤滑剤中に水分を含んだ潤滑
条件下では軸受材料の転がり疲れ強さの低下を招くこと
が知られているが、その機構については定説がなく、水
分の潤滑剤への混入が転がり疲れ強さを低下させる理由
については不明とされている(E.Ioannides, B.Jacobso
n :「Dirty lubricants-reduced bearing life 」,Ba
ll Bearing Journal Special '89, pp. 22 - 27, 198
9)。
As described above, it is known that the lubricating condition in which the lubricant contains water causes a decrease in the rolling fatigue strength of the bearing material. It is not clear why the contamination reduces the rolling fatigue strength (E. Ioannides, B. Jacobso)
n: "Dirty lubricants-reduced bearing life", Ba
ll Bearing Journal Special '89, pp. 22-27, 198
9).

【0039】そこで、本願出願人はまず上記機構を理論
的に解明することに着手した。
Therefore, the present applicant has started to theoretically elucidate the above mechanism.

【0040】水分が潤滑剤中に混入した場合は該水分量
が微量の場合であっても油膜の形成が困難となり、転動
体と軌道輪とはその転動面及び軌道面との間で金属接触
するが、転動体や軌道輪の表面状態は、不均一であり一
様でなく不可避的な酸化物や硫化物等の非金属介在物が
転動面や軌道面に形成されている。そして、潤滑剤中に
水分が混入している場合は、これら非金属介在物とFe
を主成分とする金属素地との界面に水が浸入すると、局
部電池を形成して局部腐食が発生する。すなわち、前記
界面近傍には転動体と軌道輪との接触部が必ず存在する
ため、軌道面や転動面に存在する非金属介在物と金属素
地との界面には必ず引張応力が負荷され、斯かる引張応
力下、非金属介在物と金属素地との界面に微小隙間が形
成される。そして、潤滑剤に水分が混入している場合
は、該水分が微量の場合であっても水分の粘度は潤滑剤
の粘度よりも低いため毛細管現象により該水分が前記微
小隙間に優先的に浸入し、その結果微小隙間内部で腐食
反応が起こる。また、内輪と回転軸とがしばりばめで嵌
合されているときは、軌道面には常時引張応力が作用す
るので、非金属介在物と金属素地との界面には更に大き
な引張応力が負荷され、該大きな引張応力下で隙間が形
成されることとなる。
When water is mixed into the lubricant, it is difficult to form an oil film even when the amount of water is very small, and the rolling element and the race ring form a metal between the rolling surface and the raceway surface. Although the rolling elements and the raceway contact, the surface condition of the rolling element and the raceway is non-uniform and non-uniform and inevitable non-metallic inclusions such as oxides and sulfides are formed on the rolling surface and raceway surface. When moisture is mixed in the lubricant, these nonmetallic inclusions and Fe
When water infiltrates the interface with the metal base containing as a main component, a local battery is formed and local corrosion occurs. That is, since there is always a contact portion between the rolling element and the bearing ring near the interface, a tensile stress is always applied to the interface between the non-metallic inclusions and the metal base present on the raceway surface and the rolling surface, Under such tensile stress, a minute gap is formed at the interface between the nonmetallic inclusion and the metal substrate. When water is mixed in the lubricant, even if the amount of the water is very small, the viscosity of the water is lower than the viscosity of the lubricant. As a result, a corrosion reaction occurs inside the minute gap. Further, when the inner ring and the rotating shaft are fitted with a close fit, a tensile stress always acts on the raceway surface, so that a larger tensile stress is applied to the interface between the nonmetallic inclusion and the metal base. Thus, a gap is formed under the large tensile stress.

【0041】この腐食反応は、腐食生成物が微小隙間の
入口を閉塞するため、表面から微小隙間への酸素供給が
困難となり、その結果、炭化物よりも電気化学的に卑で
ある金属素地をアノードとし、金属素地よりも電気化学
的に貴である炭化物をカソードとして化学反応式(1)
〜(4)に示すような水素発生型の腐食反応となる。
In this corrosion reaction, since the corrosion product closes the entrance of the minute gap, it becomes difficult to supply oxygen from the surface to the minute gap, and as a result, the metal base, which is electrochemically lower than carbide, is removed from the anode. And a chemical reaction formula (1) using a carbide that is electrochemically more noble than a metal base as a cathode
-A hydrogen-generating type corrosion reaction as shown in (4).

【0042】[0042]

【化1】 ここで、H(ads) は軸受材料の表面に吸着する水素原子
を示し、H(abs) は軸受材料の内部に吸収される水素原
子を示している。
Embedded image Here, H (ads) indicates a hydrogen atom adsorbed on the surface of the bearing material, and H (abs) indicates a hydrogen atom absorbed inside the bearing material.

【0043】すなわち、アノード(陽極)側では、化学
反応式(1)に示すように、Feが水分と反応して電子
を放出する酸化反応を呈する一方、カソード(陰極)側
では、微小隙間内部への酸素供給が困難となって化学反
応式(2)に示すように、軸受材料の表面に水素が吸着
し、次いで化学反応式(3)に示すように、該吸着した
水素の一部は軸受材料の内部に拡散して吸収され、前記
吸着した水素のその他は、化学反応式(4)に示すよう
に、軸受材料の表面に吸着された水素原子同士が結合し
て水素分子(ガス)を形成し該水素分子が外部に放出さ
れる。炭化物上では化学反応式(3)の進行は略無視で
きるため、主として化学反応式(4)の化学反応が進行
する。したがって、水素ガスが微小隙間から外部に容易
に放出可能な場合はたとえ腐食が生じても水素ガスの軸
受材料内部への吸収は生じないと考えられる。
That is, as shown in the chemical reaction formula (1), on the anode side, Fe reacts with water to cause an oxidation reaction in which electrons are released, while on the cathode side, the inside of the minute gap is formed. It becomes difficult to supply oxygen to the surface, and hydrogen is adsorbed on the surface of the bearing material as shown in chemical reaction formula (2). Then, as shown in chemical reaction formula (3), a part of the adsorbed hydrogen is As shown in the chemical reaction formula (4), the hydrogen atoms adsorbed on the surface of the bearing material combine to form hydrogen molecules (gas). And the hydrogen molecules are released to the outside. Since the progress of the chemical reaction formula (3) is substantially negligible on the carbide, the chemical reaction of the chemical reaction formula (4) mainly proceeds. Therefore, when hydrogen gas can be easily released from the minute gap to the outside, it is considered that even if corrosion occurs, absorption of hydrogen gas into the bearing material does not occur.

【0044】しかしながら、水素ガスは外部に放出され
る途中で微小隙間内部の金属素地に吸着されやすく、さ
らに吸着された水素ガスは金属素地中に原子として解
離、吸着し、しかも該吸着した水素原子の一部は軸受材
料内部に吸収される。このように微小隙間内部で腐食反
応が生じた場合は水素が軸受材料の内部に吸収されるこ
ととなって軸受材料の水素脆化を招来し、その結果軸受
材料の転がり疲れ寿命の低下を来すと考えられる。
However, the hydrogen gas is easily adsorbed on the metal substrate inside the minute gap while being released to the outside, and the adsorbed hydrogen gas is dissociated and adsorbed as an atom in the metal substrate, and the adsorbed hydrogen atom Is absorbed inside the bearing material. When a corrosion reaction occurs inside the minute gap, hydrogen is absorbed into the bearing material, causing hydrogen embrittlement of the bearing material, and as a result, the rolling fatigue life of the bearing material is reduced. It is considered.

【0045】次に、本願出願人は、潤滑剤に水分が混入
した場合の軸受材料の剥離特性について検討した。
Next, the applicant of the present application examined the peeling characteristics of the bearing material when water was mixed in the lubricant.

【0046】〔発明が解決しようとする課題〕の項でも
述べたように、潤滑剤中に水分が混入すると転がり軸受
が剥離するまでに要する時間、すなわち軸受寿命Lが低
下するが、剥離が発生する軸受の構成部位としては一般
には固定輪が最も顕著であり、次いで回転輪、転動体の
順に剥離の発生頻度は少なくなる。このように転動体に
おける剥離発生頻度が軌道輪における剥離発生頻度より
も少ないのは転動体の水素吸収量が軌道輪の水素吸収量
よりも少ないためと解されるが、その理由としては以下
のことが考えられる。
As described in the section [Problems to be Solved by the Invention], when water is mixed in the lubricant, the time required for the rolling bearing to separate, that is, the bearing life L decreases, but the separation occurs. Generally, the fixed ring is the most prominent as a component part of the bearing to be separated, and then the frequency of peeling decreases in the order of the rotating wheel and the rolling element. It is understood that the separation frequency of the rolling elements is lower than the separation frequency of the races because the hydrogen absorption of the races is smaller than the hydrogen absorption of the races. It is possible.

【0047】(1)一般に転がり軸受の自転速度は、転
動体の方が軌道輪よりも遙に速いため、たとえ転動体の
転動面に微小隙間が形成されても微小隙間に侵入した水
分は遠心力により弾き飛ばされ、その結果腐食反応の進
行が抑制され、材料内部に浸入する水素の吸収量が少な
い。
(1) In general, the rolling speed of a rolling bearing is much higher in a rolling element than in a bearing ring. Therefore, even if a small gap is formed on the rolling surface of the rolling element, moisture that has entered the minute gap is not increased. The material is flipped off by centrifugal force, and as a result, the progress of the corrosion reaction is suppressed, and the amount of hydrogen that infiltrates into the material is reduced.

【0048】(2)転動体の鋳造素材(インゴット、ブ
ルーム、ビレット等)からの加工比は軌道輪の鋳造素材
からの加工比よりも大きいため、転動体の転動面に存在
する非金属介在物は軌道輪の軌道面に存在する非金属介
在物に比べて小さい。したがって、転動体においては非
金属介在物と金属素地との間の界面も小さく、しかも浅
いため、水素発生型の腐食反応の進行が抑制され、材料
内部への水素吸収量も少ない。
(2) Since the working ratio of the rolling element from the casting material (ingot, bloom, billet, etc.) is greater than that of the raceway casting material, non-metallic intervening on the rolling surface of the rolling element. The object is smaller than non-metallic inclusions present on the raceway surface of the bearing ring. Therefore, in the rolling element, the interface between the non-metallic inclusion and the metal base is small and shallow, so that the progress of the hydrogen generating type corrosion reaction is suppressed, and the amount of hydrogen absorbed into the material is small.

【0049】等の理由が考えられる。The following reasons can be considered.

【0050】また、軌道輪に関し、回転輪の方が固定輪
に比べて剥離発生頻度が少ないのは以下の理由による。
すなわち、回転輪においては、軌道面に形成された微小
隙間に水分が浸入しても弾き飛ばされ易いため固定輪に
比べて水素吸収量が少なく、したがって剥離発生頻度も
少なくなると考えられるからである。但し、内輪と回転
軸とがしばりばめにより嵌合されているときは、回転輪
の軌道面には常時引張応力が作用するため、内輪が回転
輪の場合であっても応力腐食が促進され、上述したカソ
ード反応(化学反応式(2)〜(4))が活発に進行し
て回転輪の水素吸収量も増加し、このため剥離の発生頻
度も多くなる。特に、締代が回転軸の軸径の7/100
00を超える場合やテーパ穴軸受をしばりばめで使用す
る場合は、回転輪の剥離発生頻度は固定輪の剥離発生頻
度と同等か、又は同等以上に多いものとなる。尚、内輪
が固定輪であって且つ該内輪と回転軸とがしばりばめに
より嵌合されている場合はすきまばめにより嵌合されて
いる場合に比べ、水素吸収量が多くなるのはいうまでも
ない。
Further, with respect to the bearing ring, the frequency of occurrence of peeling of the rotating wheel is smaller than that of the fixed wheel for the following reason.
That is, in the rotating wheel, even if moisture enters the minute gap formed in the raceway surface, it is likely to be flipped off, so that the hydrogen absorption amount is smaller than that of the fixed wheel, and therefore, the frequency of occurrence of peeling is considered to be reduced. . However, when the inner ring and the rotating shaft are fitted with a close fit, tensile stress always acts on the raceway surface of the rotating ring, so stress corrosion is promoted even when the inner ring is a rotating ring. In addition, the above-described cathode reaction (chemical reaction formulas (2) to (4)) proceeds actively, and the amount of hydrogen absorbed by the rotating wheel increases, so that the frequency of peeling increases. In particular, the interference is 7/100 of the shaft diameter of the rotating shaft.
When the diameter exceeds 00 or when the tapered bore bearing is used with a close fit, the frequency of occurrence of peeling of the rotating wheel is equal to or higher than the frequency of occurrence of peeling of the fixed wheel. Note that when the inner ring is a fixed wheel and the inner ring and the rotating shaft are fitted together by interference fit, the hydrogen absorption amount is larger than when fitted by clearance fit. Not even.

【0051】いずれにしても転動体よりも軌道輪の方が
水素吸収量が多く、剥離発生頻度が多いことが判明した
ことから、軌道輪の水素吸収量を抑制して腐食が進行す
るのを防止することが軸受寿命Lの改善に寄与するもの
と考えられる。
In any case, it has been found that the raceway ring has a larger amount of hydrogen absorption than the rolling elements, and it has been found that the frequency of peeling is higher. Therefore, it is possible to suppress the progress of corrosion by suppressing the hydrogen absorption amount of the raceway. Prevention is considered to contribute to the improvement of the bearing life L.

【0052】そこで、本願出願人は、さらに鋭意研究を
重ねた結果、転がり軸受においては、転動体の転動面と
軌道輪の軌道面とが金属接触することに着目し、金属素
地と非金属介在物との界面に形成される微小隙間の金属
素地側をアノードとし、転動体の転動面における炭化物
をカソードとして腐食形態を局部腐食から接触腐食に変
更することが軸受寿命Lの向上に有効であることが判明
した。
Therefore, the applicant of the present application has conducted further studies, and as a result, in the rolling bearing, paying attention to the fact that the rolling surface of the rolling element and the raceway surface of the bearing ring are in metal contact with each other. It is effective to improve the bearing life L by changing the corrosion form from local corrosion to contact corrosion using the metal base side of the minute gap formed at the interface with the inclusion as the anode and the carbide on the rolling surface of the rolling element as the cathode. Turned out to be.

【0053】これにより、アノード反応は界面の金属素
地側で起こる一方で、転動体の転動面における炭化物を
カソードにすることによりカソード反応は転動面の炭化
物上で起こり、しかも周囲から酸素を容易に供給するこ
とができるので、下記化学反応式(5)(6)に示すよ
うに、腐食反応は酸素消費型の腐食反応となり、軌道輪
内部への水素吸収が抑制されて水素脆化に伴う軸受寿命
の低下を防止することができる。
Thus, while the anodic reaction takes place on the metal base side of the interface, the cathode reaction takes place on the carbide on the rolling surface by using carbide on the rolling surface of the rolling element as a cathode, and oxygen is removed from the surroundings. Since it can be easily supplied, as shown in the following chemical reaction formulas (5) and (6), the corrosion reaction becomes an oxygen-consuming type corrosion reaction, and the absorption of hydrogen into the raceway is suppressed, resulting in hydrogen embrittlement. The accompanying reduction in bearing life can be prevented.

【0054】[0054]

【化2】 しかして、上述の如く前記微小隙間における金属素地側
をアノードとし、転動体の転動面における炭化物をカソ
ードとするためには、転動面炭化物を軌道面炭化物より
も電気化学的に貴とし、さらに転動面炭化物への電子供
給効率を上げるため、転動面の金属素地を軌道面の金属
素地よりも電気化学的に貴とする必要がある。
Embedded image Thus, as described above, in order to use the metal base side in the minute gap as the anode and use the carbide on the rolling surface of the rolling element as the cathode, the rolling surface carbide is more electrochemically noble than the raceway surface carbide, Further, in order to increase the efficiency of supplying electrons to the carbide on the rolling surface, it is necessary to make the metal substrate on the rolling surface electrochemically more noble than the metal substrate on the raceway surface.

【0055】軌道輪の前記界面における金属素地をアノ
ードとし、転動体の転動面における炭化物をカソードと
するためには、材料の成分組成を調整して軌道輪材料と
転動体材料の各金属素地、及び軌道輪材料と転動体材料
の各炭化物との間における電気化学的な貴卑を明確にす
る必要がある。
In order to use the metal base at the interface of the bearing ring as the anode and the carbide on the rolling surface of the rolling element as the cathode, the composition of the materials is adjusted to adjust the respective metal bases of the bearing ring material and the rolling element material. It is necessary to clarify the electrochemical nobleness between the bearing ring material and the carbide of the rolling element material.

【0056】ところで、〔発明が解決しようとする課
題〕の項でも述べたように、軸受材料としてステンレス
鋼(SUS440C)のような高合金鋼を使用して腐食
反応を抑制することは、技術的に困難であり、また経済
的にも不利であるため、軸受の素材鋼としては低合金鋼
を使用するのが好ましい。例えば、各軸受部位の素材鋼
としては、その化学成分が、例えば、C:0.10〜
1.10wt%、Si:0.75wt%以下、Mn:1.7
0wt%以下、Cr:2.0wt%以下、Mo:1.50wt
%以下、Ni:4.50wt%以下、Cu:0.30wt%
以下、Al:0.050wt%以下、残部:Fe及び不可
避不純物(O、S、Ti等)等からなる低合金鋼を使用
し、素材鋼に所望の熱処理を施すことにより所望の表面
硬さを有する軸受部位を得るのが効果的である。
As described in the section of [Problems to be Solved by the Invention], it is technically difficult to use a high alloy steel such as stainless steel (SUS440C) as a bearing material to suppress a corrosion reaction. Therefore, it is preferable to use a low alloy steel as the material steel for the bearing, because it is difficult and economically disadvantageous. For example, as the material steel of each bearing portion, the chemical component is, for example, C: 0.10
1.10 wt%, Si: 0.75 wt% or less, Mn: 1.7
0 wt% or less, Cr: 2.0 wt% or less, Mo: 1.50 wt
%, Ni: 4.50 wt% or less, Cu: 0.30 wt%
In the following, Al is used in an amount of 0.050 wt% or less, and the balance is made of a low alloy steel including Fe and inevitable impurities (O, S, Ti, etc.), and a desired surface hardness is obtained by subjecting the material steel to a desired heat treatment. It is effective to obtain a bearing portion having the same.

【0057】そして、軸受材料として上述のようなN
i、Cr、Moを含有した低合金鋼を使用した場合、軸
受材料に含有される炭化物は一般式(Fe,M)3C(M
=Cr、Mo)で示されるようにCr成分及びMo成分
が該炭化物中に含まれる。また、金属素地にNi成分が
含有されるのはいうまでもない。したがって、Feに比
べ化学的に不安定なCr、Moの含有率を減少させるこ
とにより、通常の場合に比べ炭化物を電気化学的に貴と
することが可能となり、また、金属素地の主成分である
Feに比べ化学的に安定なNiの含有率を増加させるこ
とにより通常の場合に比べ金属素地を電気化学的に貴と
することが可能となる。すなわち、転動体材料と軌道輪
材料との間で電気化学的に貴卑が明確になるようにC
r、Mo、Niの含有率に差異を設けることにより、転
動面炭化物を軌道面炭化物よりも電気化学的に貴とする
ことができ、また、転動面の金属素地を軌道面の金属素
地よりも電気化学的に貴とすることができる。
As the bearing material, N as described above is used.
When a low-alloy steel containing i, Cr, and Mo is used, the carbide contained in the bearing material is represented by the general formula (Fe, M) 3 C (M
= Cr, Mo), the Cr component and the Mo component are contained in the carbide. Needless to say, the metal component contains a Ni component. Therefore, by reducing the contents of Cr and Mo, which are chemically unstable as compared with Fe, it is possible to make carbides electrochemically noble as compared with the normal case, and the main component of the metal base is By increasing the content of Ni, which is chemically more stable than a certain Fe, it becomes possible to make the metal substrate electrochemically noble as compared with a normal case. That is, C is set so that nobleness is clarified electrochemically between the rolling element material and the raceway material.
By providing a difference in the content of r, Mo, and Ni, the rolling surface carbide can be made more electrochemically more noble than the raceway surface carbide, and the metal body of the rolling surface can be replaced with the metal body of the raceway surface. Can be more electrochemically precious.

【0058】そして、電気化学的な貴卑が明確となるよ
うにするためには、これらの含有率偏差を重量%で0.
2wt%以上に設定することが必要である。すなわち、転
動体材料のNi含有率から前記軌道輪材料のNi含有率
を減じたNi含有率偏差ΔNiが、重量%で、ΔNi≧
+0.2%、且つ、前記転動体材料のCr含有率及びM
o含有率から前記軌道輪材料のCr含有率及びMo含有
率を夫々減じたCr含有率偏差ΔCr及びMo含有率偏
差ΔMoが、重量%で、ΔCr≦−0.2%、ΔMo≦
−0.2%であることが必要である。尚、これら含有率
偏差ΔNi、ΔCr及びΔMoを過大にした場合は、電
気化学的な貴卑の増大により軌道面の溶解が顕著となっ
て反応生成物が潤滑剤を劣化させる虞があるが、本実施
の形態では上述した成分組成範囲の低合金鋼を使用して
いるため、ΔNi、ΔCr及びΔMoが過大となること
はない。
In order to make the electrochemical nobleness clear, these content deviations should be 0.1% by weight.
It is necessary to set it to 2 wt% or more. That is, the Ni content deviation ΔNi obtained by subtracting the Ni content of the bearing ring material from the Ni content of the rolling element material is ΔNi ≧% by weight.
+ 0.2%, and the Cr content and M of the rolling element material
The Cr content deviation ΔCr and the Mo content deviation ΔMo obtained by subtracting the Cr content and the Mo content of the bearing ring material from the o content, respectively, are expressed as% by weight: ΔCr ≦ −0.2%, ΔMo ≦
It needs to be -0.2%. When these content deviations ΔNi, ΔCr and ΔMo are excessively large, the melting of the raceway surface becomes remarkable due to an increase in electrochemical nobleness, and the reaction product may deteriorate the lubricant. In the present embodiment, since the low alloy steel having the above-described component composition range is used, ΔNi, ΔCr, and ΔMo do not become excessive.

【0059】また、軌道輪材料の水素吸収を抑制するに
は、微小隙間内部で起こるアノード反応(化学反応式
(1))を抑制するのも有効な手段である。
In order to suppress the hydrogen absorption of the raceway material, it is also an effective means to suppress the anodic reaction (chemical reaction formula (1)) occurring inside the minute gap.

【0060】上記アノード反応は、金属素地を電気化学
的により貴なものとし、炭化物をより卑なものとして金
属素地と炭化物との電気化学的特性を近づけることによ
り、その進行を抑制することができる。すなわち、アノ
ード反応は、炭化物と金属素地の界面における金属素地
側で起こるため、電気化学的に卑な金属素地を貴方向に
移行させ、電気化学的に貴な炭化物を卑方向に移行させ
ることにより、金属素地と炭化物との電気化学的特性を
近づけることができ、これによりアノード反応の進行を
抑制することができる。
The above-mentioned anode reaction can be suppressed by making the metal substrate more noble electrochemically and making the carbide more noble so as to approximate the electrochemical characteristics between the metal substrate and the carbide. . That is, since the anode reaction occurs on the metal base side at the interface between the carbide and the metal base, the electrochemically noble metal base is shifted in the noble direction, and the electrochemically noble carbide is shifted in the base direction. In addition, the electrochemical characteristics of the metal base and the carbide can be made close to each other, whereby the progress of the anode reaction can be suppressed.

【0061】そして、金属素地をより貴なものにするた
めには上述したようにFeに比べ化学的に安定したNi
の添加量を増加させることが有効であり、炭化物をより
卑なものにするためには炭化物に含有されるFeに比べ
て化学的に不安定なCr、Moの添加量を増加させるの
が有効である。具体的にはNi含有率が0.25wt%以
上、Cr含有率が0.7wt%以上、Mo含有率が0.2
5wt%以上に設定することにより、金属素地と炭化物と
の電気化学的特性を近づけることができ、その結果化学
反応式(1)のアノード反応が進行するのを抑制するこ
とができる。
In order to make the metal base more precious, as described above, Ni is chemically stable compared to Fe.
It is effective to increase the addition amount of Cr, and in order to make the carbide more base, it is effective to increase the addition amount of Cr and Mo, which are chemically unstable compared to Fe contained in the carbide. It is. Specifically, the Ni content is 0.25 wt% or more, the Cr content is 0.7 wt% or more, and the Mo content is 0.2
By setting the content to 5% by weight or more, the electrochemical properties of the metal base and the carbide can be made close to each other, and as a result, the progress of the anodic reaction of the chemical reaction formula (1) can be suppressed.

【0062】また、軌道輪の内部への水素の吸収を抑制
して水素脆化が生じるのを回避するためには、上述した
化学反応式(2)に示す化学反応が進行するのを抑制す
るのも効果的である。
Further, in order to suppress the absorption of hydrogen into the inside of the race and avoid the occurrence of hydrogen embrittlement, the progress of the chemical reaction represented by the above-mentioned chemical reaction formula (2) is suppressed. Is also effective.

【0063】具体的には、潤滑剤の水素イオン濃度を下
げることによって、換言すると潤滑剤の水素イオン指数
pHを上げることによって、化学反応式(2)の反応速
度を低下させることができ、これにより水素脆化が生じ
るのを回避することができ耐久性向上を可能とする。こ
の場合の水素イオン指数pHの最適範囲は7〜13であ
る。
Specifically, the reaction rate of the chemical reaction formula (2) can be reduced by lowering the hydrogen ion concentration of the lubricant, in other words, by increasing the hydrogen ion exponent pH of the lubricant. Thereby, hydrogen embrittlement can be avoided and durability can be improved. The optimum range of the hydrogen ion exponent pH in this case is 7 to 13.

【0064】すなわち、水分は大気中に微量に含有され
る二酸化炭素を溶解し、その結果水素イオン指数が7以
下の酸性になることが多く、潤滑剤にアルカリ物質を添
加してゆくことにより水素イオン指数pHを上げて行く
ことができるが、化学反応式(2)の反応速度を低下さ
せて軌道輪材料への水素吸収の十分なる抑制を達成し、
これにより軸受寿命Lを改善するためには、水素イオン
指数pHを少なくとも7以上に設定することが必要であ
る。一方、水素イオン指数pHが13を超えるとアルカ
リ腐食により軌道面3や転動面5が摩耗し、転がり軸受
の駆動中における振動が次第に顕著となる。したがっ
て、本実施の形態では潤滑剤の水素イオン指数pHを7
〜13に限定した。
That is, water dissolves a very small amount of carbon dioxide contained in the atmosphere, and as a result, the hydrogen ion exponent often becomes acidic with a hydrogen ion index of 7 or less. Although the ionic index pH can be increased, the reaction rate of the chemical reaction formula (2) is reduced to achieve sufficient suppression of hydrogen absorption into the race material,
Thus, in order to improve the bearing life L, it is necessary to set the hydrogen ion exponent pH to at least 7 or more. On the other hand, when the hydrogen ion exponent pH exceeds 13, the raceway surface 3 and the rolling surface 5 wear due to alkali corrosion, and the vibration during driving of the rolling bearing becomes gradually remarkable. Therefore, in the present embodiment, the hydrogen ion exponent pH of the lubricant is set to 7
~ 13.

【0065】また、転動体の転動面の表面硬さ(以下
「転動面硬さ」という)と軌道輪の軌道面硬さ(以下
「軌道面硬さ」という)については、転動面硬さを軌道
面硬さよりも低く設定するのが望ましい。
The surface hardness of the rolling surface of the rolling element (hereinafter referred to as “rolling surface hardness”) and the raceway surface hardness of the bearing ring (hereinafter referred to as “track surface hardness”) are referred to as the rolling surface. It is desirable to set the hardness lower than the raceway surface hardness.

【0066】転がり軸受においては、軌道輪の軌道面と
転動体の転動面には公転滑りや差動滑り等の滑りが必ず
生じるが、潤滑剤に水分が混入している場合や潤滑剤中
の水分濃度の影響を受けて良好な油膜を形成することが
できない場合(軸受の運転開始直後や運転停止直前を含
む低速回転運転時、使用温度が高く表面粗さの悪い場
合、振動を受けたり潤滑剤の分量が少ない場合等)にお
いては、転動面と軌道面とが接触すると転動面及び軌道
面のうちの表面硬さの低い方の面が摩耗する。このこと
は、使用後の軌道面や転動面の研磨目を観察したり、潤
滑剤中の鉄粉濃度の測定等により容易に確認することが
でき、実験室的な転がり軸受の使用を除き、多くの場合
転動面と軌道輪との接触を避けることができない。
In a rolling bearing, slips such as revolving slip and differential slip always occur on the raceway surface of the bearing ring and the rolling surface of the rolling element. If a good oil film cannot be formed due to the influence of the moisture concentration (during low-speed rotation operation, including immediately after the start of operation or immediately before operation stop), if the operating temperature is high and the surface roughness is poor, In the case where the amount of the lubricant is small, for example), when the rolling surface and the raceway surface come into contact with each other, the lower rolling surface of the rolling surface and the raceway surface is worn. This can be easily confirmed by observing the polished surface of the raceway surface and rolling surface after use, measuring the iron powder concentration in the lubricant, etc., except for the use of a rolling bearing in a laboratory. In many cases, contact between the raceway and the race cannot be avoided.

【0067】したがって、転動面硬さが軌道面硬さより
も硬い場合は軌道面が摩耗することとなり、軌道面にお
ける非金属介在物と金属素地との密着性が低下し、該非
金属介在物と金属素地との間には潤滑剤よりも粘度の低
い水が優先的に浸入して腐食が生じ、その結果水素脆化
が発生する。
Therefore, when the rolling surface hardness is higher than the raceway surface hardness, the raceway surface is worn, and the adhesion between the nonmetallic inclusion and the metal base on the raceway surface is reduced, and the nonmetallic inclusion and Water having a lower viscosity than the lubricant preferentially penetrates into the metal base to cause corrosion, and as a result, hydrogen embrittlement occurs.

【0068】しかるに、上述の如く軌道輪の水素吸収量
を抑制することが軸受寿命の改善に寄与するため、軌道
面の摩耗を抑制するのも重要であり、そのためには上述
した転動体材料及び軌道輪材料のNi、Cr、Moの各
含有率偏差を確保した上で、転動面硬さを軌道面硬さよ
りも低く設定するのが望ましい。
However, as described above, since suppressing the hydrogen absorption of the bearing ring contributes to the improvement of the bearing life, it is also important to suppress the wear of the raceway surface. It is desirable to set the rolling surface hardness to be lower than the raceway surface hardness after securing the deviation of each content of Ni, Cr and Mo of the raceway material.

【0069】尚、この場合、転動体の摩耗は避けられな
いこととなるが、転動体の激しい摩耗は避ける必要があ
り、そのためには転動面の金属組織が、マルテンサイト
及び必要に応じて残留オーステナイトや炭化物を加えた
組織(以下、この組織を「マルテンサイト組織」、この
組織を有する鋼を「マルテンサイト鋼」という。)で構
成する必要があり、転動面硬さもロックウェル表面硬さ
(以下「表面硬さ」という)HRCが55以上であるこ
とが望ましい。また、軌道輪硬さは、上述の如く、転動
面硬さよりも高く設定するのが望ましいが、該軌道輪硬
さを余りにも高く設定すると転動体の摩耗が顕著となる
ため、軸受材料として低合金鋼を使用した場合は表面硬
さHRCを66以下に設定するのが望ましい。
In this case, abrasion of the rolling elements is inevitable. However, it is necessary to avoid intense abrasion of the rolling elements. To this end, the metal structure of the rolling surface is changed to martensite and, if necessary, to martensite. It is necessary to constitute a structure to which residual austenite and carbides are added (hereinafter, this structure is referred to as “martensite structure”, and a steel having this structure is referred to as “martensite steel”). It is desirable that the HRC (hereinafter referred to as “surface hardness”) be 55 or more. Also, as described above, the raceway hardness is preferably set higher than the rolling surface hardness, but if the raceway hardness is set too high, the wear of the rolling elements becomes remarkable, and as a bearing material, When low alloy steel is used, it is desirable to set the surface hardness HRC to 66 or less.

【0070】また、軌道輪における腐食反応は、非金属
介在物と金属素地との間に形成される微小隙間を起因と
して発生することから、該腐食を防止するためには非金
属介在物の生成を抑制するのも好ましく、そのためには
非金属介在物の構成成分である酸化物、硫化物やチタン
化合物の生成原因となる酸素、イオウ及びチタンの含有
率の総計を100ppm以下にするのが望ましい。さら
に、非金属介在物と金属素地との間の良好な密着性を得
て、前記界面における微小隙間を生成を回避するために
は、軸受材料の最終精錬法をESR法又はVAR法によ
り行うのが望ましい。
Further, since the corrosion reaction in the bearing ring is caused by a minute gap formed between the non-metallic inclusion and the metal base, the formation of the non-metallic inclusion is required to prevent the corrosion. It is also preferable to suppress, for that purpose, it is desirable to make the total content of oxygen, sulfur, and titanium that cause the formation of oxides, sulfides, and titanium compounds constituting the nonmetallic inclusions 100 ppm or less. . Furthermore, in order to obtain good adhesion between the non-metallic inclusions and the metal substrate and avoid generation of minute gaps at the interface, the final refining method of the bearing material is performed by the ESR method or the VAR method. Is desirable.

【0071】さらに、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施す
場合は、処理工程中において水素が鋼中に浸入するた
め、浸炭処理後又は浸炭窒化処理後に不活性ガス、真空
中、大気中でA1 変態点より30〜150℃低い温度範
囲で脱水素のための焼鈍処理を実施するのが望ましい。
Further, when carburizing treatment or carbonitriding treatment is performed, hydrogen enters the steel during the treatment step, so that after the carburizing treatment or carbonitriding treatment, the A 1 transformation is performed in an inert gas, vacuum, or air. It is desirable to carry out an annealing treatment for dehydrogenation in a temperature range of 30 to 150 ° C. lower than the temperature.

【0072】また、転がり軸受の内、特に鉄鋼圧延機の
ロールネック用軸受は、一般に、衝撃荷重を受ける環境
下で使用されるため、軌道輪は低炭素鋼(肌焼鋼)に浸
炭処理又は浸炭窒化処理を施して軌道面近傍の表面を硬
化させる一方、その芯部近傍の内部を柔らかくすること
により、転がり接触応力及び衝撃応力の双方に耐え得る
ように製造される。しかしながら、耐水素脆性を向上さ
せるためには軌道面における金属素地と非金属介在物と
の密着性を良好にして微小隙間への水分の浸入を防止す
ることが重要であり、そのためには軌道輪材料として炭
素含有率が0.10〜0.45wt%とされた低炭素鋼を
使用する必要がある。これは、内輪と回転軸の締代が軸
径の7/10000においても軌道面に確実に圧縮残留
応力を付与するためには、炭素含有率を0.45wt%以
下に設定する必要がある一方で、炭素含有率が0.10
wt%以上に設定すると浸炭又は浸炭窒化に要する処理時
間が長くなり、処理効率を考慮すると炭素含有率の上限
を0.10wt%に限定する必要がある。尚、転動体が中
実形状の場合は引張応力が表面には作用しにくいので、
ずぶ焼き鋼を使用してもよい。
Further, among the rolling bearings, in particular, the roll neck bearing of a steel rolling mill is generally used in an environment subjected to an impact load, so that the bearing ring is carburized or treated with low carbon steel (case-hardened steel). By performing carbonitriding treatment to harden the surface near the raceway surface and softening the inside near the core, it is manufactured to withstand both rolling contact stress and impact stress. However, in order to improve the hydrogen embrittlement resistance, it is important to improve the adhesion between the metal base and the non-metallic inclusions on the raceway surface to prevent water from entering the minute gaps. It is necessary to use low carbon steel having a carbon content of 0.10 to 0.45 wt% as a material. This is because it is necessary to set the carbon content to 0.45 wt% or less in order to reliably apply compressive residual stress to the raceway surface even when the interference between the inner ring and the rotating shaft is 7 / 10,000 of the shaft diameter. And the carbon content is 0.10
When the content is set to be not less than wt%, the treatment time required for carburizing or carbonitriding becomes long, and in consideration of the treatment efficiency, it is necessary to limit the upper limit of the carbon content to 0.10 wt%. In addition, when the rolling element has a solid shape, the tensile stress hardly acts on the surface,
Substitute steel may be used.

【0073】[0073]

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below.

【0074】本願出願人は、所定の熱処理を施した種々
の化学成分を有する軌道輪及び転動体を作製し、円錐こ
ろ軸受を組み立て、濃度偏差ΔN,ΔCr,ΔMoと軸
受寿命Lとの関係を測定した。
The applicant of the present application has prepared races and rolling elements having various chemical components subjected to a predetermined heat treatment, assembled tapered roller bearings, and determined the relationship between the concentration deviations ΔN, ΔCr, ΔMo and the bearing life L. It was measured.

【0075】表1は本発明実施例の軸受材料(軌道輪及
び転動体)における化学成分を示しており、表2は比較
例の軸受材料(軌道輪及び転動体)における化学成分を
示している。
Table 1 shows the chemical components of the bearing materials (bearings and rolling elements) of the embodiment of the present invention, and Table 2 shows the chemical components of the bearing materials (bearings and rolling elements) of the comparative example. .

【0076】[0076]

【表1】 [Table 1]

【0077】[0077]

【表2】 軌道輪中、比較例54は外輪及び内輪が異なる化学成分
で構成され、その他の軌道輪は外輪及び内輪は同一の化
学成分で構成されている。
[Table 2] In the race, in the comparative example 54, the outer race and the inner race are composed of different chemical components, and in the other races, the outer race and the inner race are composed of the same chemical composition.

【0078】また、表1及び表2中、ΔNi、ΔCr、
ΔMoは、転動体のNi、Cr、Moの各含有率から軌
道輪のNi、Cr、Moの各含有率を減算した含有率偏
差を示している。尚、内輪と外輪とで組成範囲の異なる
比較例54は、Niについては高い方の含有率を使用し
てΔNi含有率偏差を算出し、Cr及びMoはついては
低い方の含有率を使用してΔCr含有率偏差及びΔMo
含有率偏差を算出している。
In Tables 1 and 2, ΔNi, ΔCr,
ΔMo indicates a content deviation obtained by subtracting each content of Ni, Cr and Mo of the raceway from each content of Ni, Cr and Mo of the rolling elements. In Comparative Example 54 in which the inner ring and the outer ring have different composition ranges, the Ni content deviation was calculated using the higher Ni content, and the Cr and Mo were calculated using the lower Ni contents. ΔCr content deviation and ΔMo
The content rate deviation is calculated.

【0079】また、S+Ti+Oは、軌道輪材料に含有
されるイオウ、チタン及び酸素の含有率の総計を示した
値であって、比較例54のように内輪と外輪とで含有率
の異なる場合は高い方の含有率を使用して(S+Ti+
O)の総計を算出した。
S + Ti + O is a value indicating the total content of sulfur, titanium and oxygen contained in the raceway material. When the content is different between the inner ring and the outer ring as in Comparative Example 54, Using the higher content (S + Ti +
O) was calculated.

【0080】次に、上記組成範囲を有する軸受材料に熱
処理を施し、次いで熱処理された軌道輪及び転動体の表
面硬さHRC(軌道面硬さ及び転動面硬さ)を算出する
と共に、内輪を回転輪、外輪を固定輪として回転体に組
み込み、耐久寿命試験を行って寿命特性(耐久性)を評
価した。尚、保持器としては、冷間圧延鋼材(SPC
C)で形成されたプレス保持器を使用し、各軸受(実施
例1〜13及び比較例51〜54)毎に各々10個宛を
作製し、耐久寿命試験を行った。
Next, the bearing material having the above composition range is subjected to heat treatment, and then the surface hardness HRC (track surface hardness and rolling surface hardness) of the heat-treated bearing ring and rolling element is calculated, and the inner ring is processed. Was mounted on a rotating body with a rotating wheel and an outer ring as a fixed wheel, and a durability life test was performed to evaluate life characteristics (durability). In addition, as a retainer, a cold-rolled steel material (SPC
Using the press cage formed in C), ten bearings were produced for each bearing (Examples 1 to 13 and Comparative Examples 51 to 54), and a durability life test was performed.

【0081】軸受仕様は以下の通りである。 〔軸受仕様〕 呼び番号 : HR32017XJ 外輪の外径D : φ130mm 内輪の内径d : φ85mm 組立幅t : 29mm 基本動定格荷重C: 143000N 表3及び表4は、上述した実施例1〜実施例13及び比
較例51〜54の熱処理方法、表面炭素濃度、表面硬さ
HRC、硬さ偏差ΔHRC、グリースの水素イオン指数
pH、及び軸受寿命Lを示す。
The bearing specifications are as follows. [Bearing specifications] Nominal number: HR32017XJ Outer ring outer diameter D: φ130 mm Inner ring inner diameter d: φ85 mm Assembly width t: 29 mm Basic dynamic load rating C: 143000N Tables 3 and 4 show the above-mentioned Examples 1 to 13 and 9 shows the heat treatment method, surface carbon concentration, surface hardness HRC, hardness deviation ΔHRC, hydrogen ion exponent pH of grease, and bearing life L of Comparative Examples 51 to 54.

【0082】[0082]

【表3】 [Table 3]

【0083】[0083]

【表4】 軌道輪の熱処理は、所定の成分範囲を有する軌道輪素材
に対して全浸炭深さが1.2mmになるまで所定温度下、
浸炭処理を施した後、実施例12を除き、脱水素をする
ために直ちに窒素雰囲気下、加熱温度650℃、加熱時
間5時間の条件で等温焼鈍処理を施し、次いで、加熱温
度800〜860℃、加熱時間30分の条件下で焼入処
理を施し、その後加熱温度160〜180℃、加熱時間
2時間の条件下で焼戻処理を施すことにより行った。ま
た、焼入油は、80℃の油を使用した。上述した等温焼
鈍処理は、処理効率を向上させるために行ったものであ
り、浸炭処理後冷却し、その後650℃まで昇温して保
持する中間焼鈍法を施しても何ら差し支えない。
[Table 4] The heat treatment of the bearing ring is performed at a predetermined temperature until the total carburized depth reaches 1.2 mm for the bearing ring material having a predetermined component range.
After the carburizing treatment, except for Example 12, to perform dehydrogenation, immediately perform isothermal annealing treatment under a nitrogen atmosphere under the conditions of a heating temperature of 650 ° C and a heating time of 5 hours, and then a heating temperature of 800 to 860 ° C. The quenching treatment was performed under the conditions of a heating time of 30 minutes, and then the tempering treatment was performed under the conditions of a heating temperature of 160 to 180 ° C. and a heating time of 2 hours. The quenching oil used was oil at 80 ° C. The above-mentioned isothermal annealing treatment is performed in order to improve the treatment efficiency, and the intermediate annealing method of cooling after carburizing treatment, then raising the temperature to 650 ° C. and holding the same may be used at all.

【0084】尚、実施例12は、焼鈍効果を調べるた
め、実施例1と同一組成の軌道輪材料に対して焼鈍処理
を行うことなく、浸炭処理した後は焼入・焼戻処理を施
して軌道輪材料を得ている。
In Example 12, in order to examine the annealing effect, the bearing ring material having the same composition as in Example 1 was subjected to quenching and tempering after carburizing without annealing. We have obtained bearing ring materials.

【0085】一方、転動体の熱処理は、所定の成分範囲
を有する転動体素材に対して全浸炭深さが1.2mmにな
るまで所定温度下、浸炭処理を施し、次いで室温に到達
するまで放冷し、その後、加熱温度800〜850℃、
加熱時間30分の条件下で焼入処理を施し、その後加熱
温度160〜260℃、加熱時間2時間の条件下で焼戻
処理を施ことにより行った。すなわち、〔発明の実施の
形態〕の項で述べたように、潤滑剤に水分が混入してい
る場合であっても、転動体の場合は使用中における鋼中
への水素の吸収が殆どないため、脱水素のための焼鈍処
理を施す必要はなく、焼鈍処理は行わなかった。
On the other hand, in the heat treatment of the rolling element, the rolling element material having a predetermined component range is subjected to a carburizing treatment at a predetermined temperature until the total carburizing depth becomes 1.2 mm, and then released until the temperature reaches room temperature. Cool, then heating temperature 800-850 ° C,
The quenching treatment was performed under the condition of a heating time of 30 minutes, and then the tempering treatment was performed under the condition of a heating temperature of 160 to 260 ° C. and a heating time of 2 hours. That is, as described in the section of [Embodiment of the Invention], even when moisture is mixed in the lubricant, the rolling element hardly absorbs hydrogen into the steel during use. Therefore, it was not necessary to perform annealing for dehydrogenation, and annealing was not performed.

【0086】軌道輪及び転動体の表面炭素濃度は、表3
及び表4から明らかなように、0.80〜1.10wt%
の範囲であった。
Table 3 shows the surface carbon concentrations of the races and the rolling elements.
And as apparent from Table 4, 0.80 to 1.10 wt%
Was in the range.

【0087】また、転動体及び軌道輪の表面硬さHRC
は、ロックウェル硬さ試験機のCスケールで5回測定
し、その平均値である平均表面硬さHavを算出し、数式
(1)を使用して算出した。
The surface hardness HRC of the rolling elements and races
Was measured five times on a C scale of a Rockwell hardness tester, an average value of the average surface hardness Hav was calculated, and the average value was calculated using Expression (1).

【0088】HRC=Hav+ΔH …(1) ここで、ΔHは円筒面の硬さを平面に換算する硬さ補正
値であって、数式(2)で表される。
HRC = Hav + ΔH (1) Here, ΔH is a hardness correction value for converting the hardness of the cylindrical surface into a plane, and is represented by the following equation (2).

【0089】 ΔH=(14.8/rx)×(1−Hav/160)2 …(2) (但し、x=a、b、c) ここで、rxは円筒面の曲率半径(mm)であって、図1
に示すように、転動体11が外輪12と内輪13との間
に転動自在に配設されている場合において、外輪軌道面
の平均半径をr1、内輪軌道面の平均半径をr2、転動
体11の平均半径をr3、軸芯と外輪軌道面との成す角
度をα1、軸芯と内輪軌道面との成す角度をα2とする
と、外輪軌道面の曲率半径ra、内輪軌道面の曲率半径
rb、転動体11の曲率半径rcは数式(3)〜(5)
で表される。
ΔH = (14.8 / rx) × (1-Hav / 160) 2 (2) (where x = a, b, c) where rx is the radius of curvature (mm) of the cylindrical surface. So, Figure 1
When the rolling element 11 is disposed between the outer ring 12 and the inner ring 13 so as to be able to roll freely, the average radius of the outer ring raceway surface is r1, the average radius of the inner ring raceway surface is r2, and the rolling element 11 is r3, the angle between the shaft core and the outer raceway surface is α1, and the angle between the shaft center and the inner raceway surface is α2, the radius of curvature ra of the outer raceway surface and the radius of curvature rb of the inner raceway surface , The radius of curvature rc of the rolling element 11 is given by Equations (3) to (5).
It is represented by

【0090】ra=−r1/cos α1 …(3) rb=r2/cos α2 …(4) rc=r3/cos {(α1−α2)/2}…(5) すなわち、外輪の表面硬さを算出する場合は、数式
(3)で算出された曲率半径raを数式(2)に代入し
て硬さ補正値ΔHを算出し、斯く算出された硬さ補正値
ΔHを数式(1)に代入して外輪の表面硬さHRCを算
出した。同様に、内輪の表面硬さを算出する場合は、数
式(4)で算出された曲率半径rbに基づき数式(1)
(2)を使用して内輪の表面硬さHRCを算出した。ま
た、転動体の表面硬さを算出する場合は、数式(5)で
算出された曲率半径rcに基づき数式(1)(2)を使
用して転動体の表面硬さHRCを算出した。
Ra = −r1 / cos α1 (3) rb = r2 / cos α2 (4) rc = r3 / cos {(α1-α2) / 2} (5) That is, the surface hardness of the outer ring is When calculating, the curvature radius ra calculated by the equation (3) is substituted into the equation (2) to calculate the hardness correction value ΔH, and the hardness correction value ΔH thus calculated is substituted into the equation (1). Then, the surface hardness HRC of the outer race was calculated. Similarly, when calculating the surface hardness of the inner ring, Equation (1) is calculated based on the radius of curvature rb calculated by Equation (4).
Using (2), the surface hardness HRC of the inner ring was calculated. Further, when calculating the surface hardness of the rolling element, the surface hardness HRC of the rolling element was calculated using the equations (1) and (2) based on the radius of curvature rc calculated by the equation (5).

【0091】また、硬さ偏差ΔHRCは、転動体の表面
硬さから軌道輪の表面硬さを減算して算出した。内輪と
外輪とで表面硬さが異なるときは、低い方の値を用いて
ΔHRCを算出する。
Further, the hardness deviation ΔHRC was calculated by subtracting the surface hardness of the bearing ring from the surface hardness of the rolling element. When the surface hardness differs between the inner ring and the outer ring, ΔHRC is calculated using the lower value.

【0092】尚、表面硬さHRCは、軌道面硬さや転動
面硬さの代わりに鏡面仕上げした垂直断面の0.1mm深
さ位置におけるビッカース硬さHvを測定荷重1kgf
で5回測定してその平均値を算出し、該平均値から換算
してもよいが、表面硬さの数値で重要なのは転動面硬さ
と軌道面硬さの絶対値ではなく、転動面硬さと軌道面硬
さの間の相対値にあるため同一軸受での各構成部位の硬
さ測定は同一方法で行う必要がある。
The surface hardness HRC is obtained by measuring the Vickers hardness Hv at a 0.1 mm depth position of a mirror-finished vertical section instead of the raceway surface hardness and the rolling surface hardness at a measurement load of 1 kgf.
May be measured five times to calculate the average value and convert from the average value. However, it is important that the numerical value of the surface hardness is not the absolute value of the rolling surface hardness and the raceway surface hardness, but the rolling surface. Since there is a relative value between the hardness and the raceway surface hardness, it is necessary to measure the hardness of each component in the same bearing by the same method.

【0093】次に、耐久寿命試験について説明する。Next, the durability life test will be described.

【0094】図2は本実施例に使用した耐久試験装置の
要部断面図であって、外輪12をハウジング14に固定
すると共に、内輪13を回転軸15に嵌合し、1時間当
たり10ccの水を図2に示すように軸受内部に注入する
一方、アキシャル荷重Fs及びラジアル荷重Frを軸受
に負荷し、回転軸15を回転させながら耐久寿命試験を
行った。尚、外輪12とハウジング14とはすきまばめ
により組み込まれ、ハウジング14の内径は外輪12の
外径Dに比べて10〜15μmだけ大きく形成されてい
る。また、内輪13と回転軸15とはしばりばめにより
嵌合され、内輪13の内径dは回転軸15の軸径に比べ
て8〜15μmだけ小さく形成されている。
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the durability test apparatus used in the present embodiment. The outer ring 12 is fixed to the housing 14 and the inner ring 13 is fitted on the rotating shaft 15 so that 10 cc / hour can be obtained. Water was injected into the bearing as shown in FIG. 2, while an axial load Fs and a radial load Fr were applied to the bearing, and a durability life test was performed while rotating the rotating shaft 15. The outer ring 12 and the housing 14 are assembled by loose fit, and the inner diameter of the housing 14 is formed to be larger than the outer diameter D of the outer ring 12 by 10 to 15 μm. The inner ring 13 and the rotating shaft 15 are fitted together by fitting, and the inner diameter d of the inner ring 13 is formed to be smaller by 8 to 15 μm than the shaft diameter of the rotating shaft 15.

【0095】耐久寿命試験の試験条件は以下の通りであ
る。
The test conditions for the durability life test are as follows.

【0096】 〔耐久寿命試験〕 ラジアル荷重Fr :71500N アキシャル荷重Fa :15680N 回転軸の回転数n :2500rpm 潤滑種 :特性グリース(表5、表6参照) グリース量 :60g 軸受内部に注入する水分量:10cc/hr 表5は、本耐久寿命試験(実施例6を除く。)に使用さ
れた潤滑剤としての特性グリースの仕様を示したもので
ある。すなわち、40℃での動粘度197mm2/sec の
鉱油を基油に使用し、リチウムセッケンを増稠剤として
12%添加したグリースを作製した。グリースのpH値
は、次の方法で測定した。すなわち、トルエンと2−プ
ロパノールと水が体積比でトルエン:2−プロパノー
ル:水=500:495:5に調整された溶剤を作製
し、25℃において前記グリース0.1gを前記溶剤5
0mgに溶かし、pHメータで水素イオン指数pHを測
定し、該水素イオン指数pHが7.0の特性グリースを
得た。
[Durability Life Test] Radial load Fr: 71500 N Axial load Fa: 15680 N Number of rotations of rotating shaft n: 2500 rpm Lubrication type: characteristic grease (see Tables 5 and 6) Grease amount: 60 g Water amount injected into bearing : 10 cc / hr Table 5 shows the specifications of the characteristic grease as a lubricant used in the endurance life test (excluding Example 6). That is, a mineral oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 197 mm 2 / sec was used as a base oil, and a grease to which 12% of lithium soap was added as a thickener was prepared. The pH value of the grease was measured by the following method. That is, a solvent was prepared in which toluene, 2-propanol and water were adjusted at a volume ratio of toluene: 2-propanol: water = 500: 495: 5, and 0.1 g of the grease was added at 25 ° C. to the solvent 5
The solution was dissolved in 0 mg, and the hydrogen ion exponent pH was measured with a pH meter to obtain a characteristic grease having the hydrogen ion exponent pH 7.0.

【0097】[0097]

【表5】 表6は、実施例6の耐久寿命試験に使用された特性グリ
ースの仕様を示したものであり、表5と同様の溶剤を使
用してグリースを作製し、pHメータで水素イオン指数
pHを測定したところ、該水素イオン指数pHが5.4
の特性グリースを得た。
[Table 5] Table 6 shows the specifications of the characteristic grease used in the durability life test of Example 6. A grease was prepared using the same solvent as in Table 5, and the hydrogen ion exponent pH was measured with a pH meter. As a result, the hydrogen ion exponent pH was 5.4.
Characteristic grease was obtained.

【0098】[0098]

【表6】 耐久寿命試験は、実施例1〜13及び比較例51〜55
の各軸受を各10個宛行い、最初に剥離した軸受の運転
時間を軸受寿命Lとし、軸受の定格寿命L10と比較して
軸受の耐久寿命を評価した。
[Table 6] The durability life test was performed in Examples 1 to 13 and Comparative Examples 51 to 55.
Performed each 10 destined to each bearing of the first operating time of exfoliated bearings and bearing life L, to evaluate the durability life of the bearing as compared to the nominal life L 10 of the bearing.

【0099】軸受の定格寿命L10とは、同一サイズの同
一ロットの軸受を同一条件で回転させたとき、その全数
のうちの90%の個数の軸受が転がり疲れによる剥離を
起こさないで回転させることができる総回転数に相当す
る計算時間をいい、円錐ころ軸受の場合、基本動定格荷
重C(N)、ラジアル荷重Fr(N)、回転軸15の回
転数n(rpm)から数式(6)で示されることが知ら
れている。
[0099] The nominal life L 10 of the bearing, when the bearing of the same lot of the same size rotating at the same conditions, to rotate without causing peeling due 90% of the bearing rolling fatigue number of its total number Calculation time corresponding to the total number of rotations that can be performed. In the case of a tapered roller bearing, the formula (6) is obtained from the basic dynamic load rating C (N), the radial load Fr (N), and the number of rotations n (rpm) of the rotating shaft 15. ) Is known.

【0100】 L10=(C/Fr)10/3×106 /(60n)…(6) 素材鋼や加工に関する現代技術を利用して作製した軸受
は、転動体の転動面及び軌道輪の軌道面間に十分な油膜
が形成されているときは定格寿命L10以下の運転時間で
剥離することは皆無であると考えられている。
L 10 = (C / Fr) 10/3 × 10 6 / (60n) (6) A bearing made by using a modern technology related to material steel and machining has a rolling surface of a rolling element and a bearing ring. it is believed that it was none of peeling at the rated life L 10 the following run time when a sufficient oil film between the raceway surface is formed.

【0101】したがって、潤滑剤中に水分が混入してい
る場合の転がり軸受の耐久性評価としては少なくとも定
格寿命L10を満足する必要がある。すなわち、外部から
軸受内部に水分が混入した場合、或いは外部から軸受内
部に水分が混入しなくとも潤滑剤中の水分を大きく受け
る状況で使用される場合(例えば、低速回転時、潤滑剤
の粘度が低いとき、振動を受けるとき等転動体の転動面
と軌道輪の軌道面との間における油膜形成が不十分な場
合、回転軸と内輪が強いつばりばめで嵌合されているた
めや、ハウジングの剛性が低いために前記軌道面に常時
引張応力が作用する場合)は、定格寿命L10以下の運転
時間で剥離の発生することが多い。したがって、耐久性
評価としては剥離の発生する時間が少なくとも定格寿命
10以上である必要がある。本実施例の場合、基本動定
格荷重C=143000N、ラジアル荷重Fr=715
00N、回転軸15の回転数n=2500rpmである
から、数式(6)より軸受の定格寿命L10は67時間で
あり、剥離発生までの寿命時間が定格寿命L10を超える
か否かが基準となる。
[0102] Therefore, it is necessary to satisfy at least the rated life L 10 as a rolling bearing durability evaluation of when water in the lubricant is mixed. That is, when moisture is mixed into the inside of the bearing from the outside, or when used in a situation where a large amount of moisture in the lubricant is received without mixing of moisture into the inside of the bearing from the outside (for example, at low speed rotation, the viscosity of the lubricant When the oil film is insufficiently formed between the rolling surface of the rolling element and the raceway surface of the raceway when receiving vibration, when the rotation shaft and the inner raceway are fitted with a strong bur fit, when acting constantly tensile stress on the raceway surface because low rigidity of the housing), it often occurs in peeling rated life L 10 less operating time. Therefore, it is necessary time of occurrence of peeling at least rated life L 10 or more as a durability evaluation. In the case of the present embodiment, the basic dynamic load rating C = 143000N, the radial load Fr = 715.
00N, since the rotational speed n = 2500 rpm of the rotary shaft 15, a 67-hour rated life L 10 of the bearing from Equation (6), whether the life time until delamination exceeds the rated life L 10 reference Becomes

【0102】次に、表4及び表5を参照しながら実験結
果について説明する。
Next, the experimental results will be described with reference to Tables 4 and 5.

【0103】比較例51は、転動体と軌道輪が同一の化
学組成を有する材料で形成されているため、軌道面の非
金属介在物と金属素地との界面に形成される微小隙間に
おいて金属素地をアノードとし、炭化物をカソードとし
た局部腐食が進行するため、軸受寿命Lは23時間であ
り、定格寿命L10(=67時間)に比べ、大幅に下回り
早期剥離による軸受破損を避けることができないことが
判る。また、比較例52は、Ni,Cr、Moの各含有
率に関して転動体と軌道輪との間で多少の含有率偏差を
設けてはいるが、転動体及び軌道輪における金属素地
間、炭化物間における電気的な貴卑が明確となるほどの
差異はなく、比較例51に比し軸受寿命Lは改善されて
いるものの、軸受寿命Lは52時間に留まり、定格寿命
10以下であるため所望の耐久性を得ることができな
い。
In Comparative Example 51, since the rolling elements and the races were formed of a material having the same chemical composition, the metal base was formed in the minute gap formed at the interface between the nonmetallic inclusion and the metal base on the raceway surface. , The bearing life L is 23 hours, which is significantly lower than the rated life L 10 (= 67 hours), and bearing breakage due to early peeling cannot be avoided. You can see that. In Comparative Example 52, the content of Ni, Cr, and Mo was slightly varied between the rolling element and the bearing ring, but between the metallic body and the carbide in the rolling element and the bearing ring. in no difference as electrical noble noble becomes clear, although bearing life L than in Comparative example 51 is improved, bearing life L stays in 52 hours, the desired order is less than the rated life L 10 Durability cannot be obtained.

【0104】さらに、比較例53は、Cr含有率偏差Δ
Cr及びMo含有率偏差ΔMoは貴卑が明確となるよう
な差異を設けており、転動面の炭化物上でカソード反応
が進行して腐食形態は接触腐食となるものの、Ni含有
率ΔNiの値が小さいため転動面の炭化物への電子供給
効率が低く、したがって軸受寿命Lに関してかなりの改
善がみられたが、依然として定格寿命L10を上回ること
ができず、所望の耐久性を得ることができない。
Further, in Comparative Example 53, the Cr content deviation Δ
The Cr and Mo content deviation ΔMo has a difference that makes the nobleness clear, and the cathode reaction progresses on the carbide on the rolling surface and the corrosion form becomes contact corrosion, but the Ni content ΔNi value it is smaller because less electron supply efficiency to the carbide of the rolling surface, thus although significant improvements were observed with respect to bearing life L, still can not exceed the rated life L 10, obtain a desired durability Can not.

【0105】また、比較例54は、軌道輪側の炭化物が
貴となる方向で材料中にCr及びMoが添加されてお
り、腐食形態としては局部腐食となるため軸受寿命Lは
極端に短くなり、到底耐久性を満足することができな
い。さらに、比較例55においても、Ni含有率及びC
r含有率は転動体と軌道輪とで大差なく、また、Mo含
有率も軌道輪と転動体との間で電気化学的な貴卑が明確
となる程の差異がないため、軸受寿命Lは極めて短いと
いう実験結果を得た。
In Comparative Example 54, Cr and Mo were added to the material in the direction in which the carbide on the bearing ring side became noble, and the corrosion form was localized corrosion, so that the bearing life L was extremely shortened. , The durability cannot be satisfied at all. Further, also in Comparative Example 55, the Ni content and C
The r content is not so different between the rolling element and the race, and the Mo content is not so different between the race and the rolling element that the electrochemical nobleness becomes clear. The experimental result was extremely short.

【0106】これに対して、実施例1〜13は、いずれ
も各含有率偏差ΔNi、ΔCr、及びΔMoが、夫々Δ
Ni≧+0.2wt%、ΔCr≦−0.2wt%、ΔMo≦
−0.2wt%の範囲内にあり、いずれも定格寿命L
10(=67時間)を大幅に上回り、十分な耐久性を有す
る転がり軸受を得ることができることが判る。
On the other hand, in Examples 1 to 13, each of the content deviations ΔNi, ΔCr, and ΔMo
Ni ≧ + 0.2 wt%, ΔCr ≦ −0.2 wt%, ΔMo ≦
-0.2 wt%, all have rated life L
10 (= 67 hours), which indicates that a rolling bearing having sufficient durability can be obtained.

【0107】また、実施例1〜13の中でも、特にNi
含有率が0.25wt%以上、Cr含有率が0.7wt%以
上、Mo含有率が0.25wt%以上であって且つ潤滑剤
のpHが7.0とされた実施例4、5、7〜11及び1
3は寿命時間Lが200時間を超え、定格寿命L10の3
倍以上の軸受寿命Lを有することが判った。
Further, among Examples 1 to 13, particularly Ni
Examples 4, 5, and 7 in which the content was 0.25 wt% or more, the Cr content was 0.7 wt% or more, the Mo content was 0.25 wt% or more, and the pH of the lubricant was 7.0. ~ 11 and 1
3 has a life time L exceeding 200 hours and a rated life L 10
It was found that the bearing life L was twice or more.

【0108】さらに、転動面硬さから軌道面硬さを減じ
た硬さ偏差ΔHRCがΔHRC<0とされた実施例1、
8〜11及び実施例13は、軸受寿命Lがいずれも30
0時間を超え、硬さ偏差ΔHRCがΔHRC≧0の場合
に比べ、更なる軸受寿命Lの向上を図ることができるこ
とが判る。
Further, the first embodiment in which the hardness deviation ΔHRC obtained by subtracting the raceway surface hardness from the rolling surface hardness is ΔHRC <0,
In Examples 8 to 11 and Example 13, the bearing life L was 30
It can be seen that the bearing life L can be further improved as compared with the case where the hardness deviation ΔHRC exceeds Δ0RC and ΔHRC ≧ 0.

【0109】また、実施例1と実施例3とは材料成分の
組成範囲が同一であり、転動体の焼戻温度を異ならせる
ことにより硬さ偏差ΔHRCを異ならせたものである。
この実施例1及び実施例3の比較からも硬さ偏差ΔHR
CをΔHRC<0として転動体硬さを軌道輪硬さよりも
低くすることにより、軸受寿命Lの向上を図ることがで
きることが判る。
The composition ranges of the material components of Example 1 and Example 3 were the same, and the hardness deviation ΔHRC was varied by varying the tempering temperature of the rolling elements.
From the comparison between Example 1 and Example 3, the hardness deviation ΔHR was also obtained.
It can be seen that by setting C to ΔHRC <0 and making the rolling element hardness lower than the raceway hardness, the bearing life L can be improved.

【0110】以上より、ΔNi≧+0.2wt%、ΔCr
≦−0.2wt%、ΔMo≦−0.2wt%を満足し、且つ
ΔHRC<0とすることにより、十分なる耐久性を得る
ことができ、さらに好ましくは、Ni≧0.25wt%以
上、Cr≧0.7wt%以上、Mo≧0.25wt%以上と
することにより、より軸受寿命Lの向上した転がり軸受
を得ることができる。
As described above, ΔNi ≧ + 0.2 wt%, ΔCr
By satisfying ≦ −0.2 wt% and ΔMo ≦ −0.2 wt% and satisfying ΔHRC <0, sufficient durability can be obtained. More preferably, Ni ≧ 0.25 wt% or more, and By setting ≧ 0.7 wt% or more and Mo ≧ 0.25 wt% or more, it is possible to obtain a rolling bearing with a longer bearing life L.

【0111】また、潤滑剤であるグリースの水素イオン
指数pHについては、実施例5及び実施例6に示すよう
に、同一組成成分からなる軸受材料に対して水素イオン
指数pHが7.0の場合と5.4の場合とで比較実験し
た結果、水素イオン指数pHが5.4の場合は水素イオ
ン指数pHが7.0の場合に比べ軸受寿命Lが低下する
ことが判った。また、軌道輪の焼鈍処理の有無の効果に
ついても実施例1と実施例12とで比較することができ
る。すなわち、該焼鈍処理による脱水素作用により、軌
道輪中の水素含有量を低減することができ、軸受寿命L
の向上に寄与することができる。
As shown in Examples 5 and 6, the hydrogen ion exponent pH of the grease used as the lubricant was 7.0 with respect to the bearing material having the same composition. As a result of a comparative experiment between the case of pH value of 5.4 and the case of pH value of 5.4, it was found that the bearing life L was shorter when the hydrogen ion index pH was 5.4 than when the hydrogen ion index pH was 7.0. Further, the effect of the presence or absence of the annealing treatment of the bearing ring can also be compared between Example 1 and Example 12. In other words, the hydrogen content in the race can be reduced by the dehydrogenation effect of the annealing treatment, and the bearing life L
Can be improved.

【0112】また、実施例13のようにO、S及びTi
の総量が0.01wt%(100ppm)を超えた場合
は、O、S及びTiの総量が0.01wt%以下の場合に
比べ、軸受寿命Lが低下することが判る。
Also, as in Embodiment 13, O, S and Ti
When the total amount exceeds 0.01 wt% (100 ppm), the bearing life L is shorter than when the total amount of O, S and Ti is 0.01 wt% or less.

【0113】本実施例から明らかなように、少なくとも
定格寿命L10以上とし、更なる軸受寿命Lの向上を図る
ためには、まず第1にΔNi≧+0.2wt%、ΔCr≦
−0.2wt%、ΔMo≦−0.2wt%であることが重要
であり、さらに必要に応じてNi≧0.25wt%以上、
Cr≧0.7wt%以上、Mo≧0.25wt%以上、ΔH
RC<0、O、S及びTiの総量が0.01wt%以下で
あるのが望ましい。
[0113] As is apparent from this example, and at least the rated life L 10 or more, in order to improve further bearing life L is first ΔNi ≧ + 0.2wt% to a 1, [Delta] CR ≦
It is important that −0.2 wt% and ΔMo ≦ −0.2 wt%, and if necessary, Ni ≧ 0.25 wt% or more.
Cr ≧ 0.7 wt% or more, Mo ≧ 0.25 wt% or more, ΔH
It is desirable that RC <0, the total amount of O, S, and Ti be 0.01 wt% or less.

【0114】さらに、軌道輪に浸炭処理又は浸炭窒化処
理を施す場合は、これらの処理後に焼鈍処理を施して軌
道輪の脱水素を行うのが望ましいことも判った。
Further, it has been found that when carburizing or carbonitriding is performed on the bearing ring, it is desirable to perform an annealing treatment after these treatments to dehydrogenate the bearing ring.

【0115】[0115]

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る転がり
軸受は、外輪と内輪とからなる軌道輪と、前記外輪と前
記内輪との間に転動自在に配設された転動体とを備えた
転がり軸受において、前記軌道輪及び前記転動体を形成
する軌道輪材料及び転動体材料が少なくともNi、Cr
及びMoを含有すると共に、前記転動体材料のNi含有
率から前記軌道輪材料のNi含有率を減じたNi含有率
偏差ΔNiが、重量%で、ΔNi≧+0.2%、且つ、
前記転動体材料のCr含有率及びMo含有率から前記軌
道輪材料のCr含有率及びMo含有率を夫々減じたCr
含有率偏差ΔCr及びMo含有率偏差ΔMoが、重量%
で、ΔCr≦−0.2%、ΔMo≦−0.2%であるの
で、軌道面の非金属介在物と金属素地との界面における
金属素地側をアノードとし、転動面の炭化物をカソード
とした接触腐食となり、潤滑剤に水分が混入した場合で
あっても軌道輪への水素吸収に起因した腐食が抑制さ
れ、したがって軸受の早期剥離を回避して転がり軸受の
耐久性向上を図ることができる。
As described in detail above, the rolling bearing according to the present invention comprises a raceway ring composed of an outer ring and an inner ring, and a rolling element rotatably disposed between the outer ring and the inner ring. In the rolling bearing provided, the bearing ring material and the rolling element material forming the bearing ring and the rolling element are at least Ni, Cr
And Mo, and a Ni content deviation ΔNi obtained by subtracting the Ni content of the bearing ring material from the Ni content of the rolling element material is ΔNi ≧ + 0.2% by weight, and
Cr obtained by subtracting the Cr content and the Mo content of the bearing ring material from the Cr content and the Mo content of the rolling element material, respectively.
The content deviation ΔCr and the Mo content deviation ΔMo are expressed in weight%.
Since ΔCr ≦ −0.2% and ΔMo ≦ −0.2%, the metal base side at the interface between the nonmetallic inclusions and the metal base on the raceway surface is defined as the anode, and the carbide on the rolling surface is defined as the cathode. Even when water is mixed into the lubricant, corrosion caused by hydrogen absorption into the race is suppressed, and therefore, it is possible to avoid early peeling of the bearing and improve the durability of the rolling bearing. it can.

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

【図1】軌道輪及び転動体と曲率半径の関係を説明する
ための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the relationship between a bearing ring and rolling elements and a radius of curvature.

【図2】耐久試験装置の要部断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a main part of the durability test apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 転動体 12 外輪 13 内輪 11 rolling element 12 outer ring 13 inner ring

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外輪と内輪とからなる軌道輪と、前記外
輪と前記内輪との間に転動自在に配設された転動体とを
備えた転がり軸受において、 前記転動体材料のNi含有率から前記軌道輪材料のNi
含有率を減じたNi含有率偏差ΔNiが、重量%で、 ΔNi≧+0.2%、 且つ、前記転動体材料のCr含有率及びMo含有率から
前記軌道輪材料のCr含有率及びMo含有率を夫々減じ
たCr含有率偏差ΔCr及びMo含有率偏差ΔMoが、
重量%で、 ΔCr≦−0.2%、ΔMo≦−0.2% であることを特徴とする転がり軸受。
1. A rolling bearing comprising a raceway ring composed of an outer ring and an inner ring, and a rolling element rotatably disposed between the outer ring and the inner ring, wherein the Ni content of the rolling element material is From the raceway material Ni
The Ni content deviation ΔNi obtained by subtracting the content is ΔNi ≧ + 0.2% in weight%, and the Cr content and the Mo content of the bearing ring material from the Cr content and the Mo content of the rolling element material. Respectively, the Cr content deviation ΔCr and the Mo content deviation ΔMo,
A rolling bearing, characterized in that, in terms of% by weight, ΔCr ≦ −0.2% and ΔMo ≦ −0.2%.
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