WO2020110593A1 - 水素環境度判定方法及び白色組織破損可能性予測方法 - Google Patents

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hydrogen
rolling device
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room temperature
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紘樹 山田
敦 今井
宇山　英幸
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日本精工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hydrogen environment degree determination method and a white tissue damage possibility prediction method.
  • the peeling accompanied by the tissue change to the white tissue as described above may be referred to as “white tissue peeling”.
  • the damage (including white tissue peeling) caused by the white tissue may be referred to as “white tissue damage”.
  • An object of the present invention is to provide a method of determining a hydrogen environment degree during operation of a rolling device, and a method of predicting a possibility that white tissue damage will occur in the rolling device due to operation.
  • a hydrogen environment degree determination method includes two rolling members that are in rolling contact with each other, and at least one of the two rolling members is a steel rolling member. Among them, it is a method of determining the degree of hydrogen environment, which is an index showing the magnitude of the influence of hydrogen. Then, the hydrogen environment degree determination method according to an aspect of the present invention, among the steel rolling members of the rolling device operated under the above operating conditions, in a rolling fatigue part that is a part that is rolling fatigue due to rolling contact. It is a gist to have a measurement step of measuring the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained, and a determination step of determining the hydrogen environment degree based on the measurement result of the measurement step.
  • a white tissue damage possibility prediction method utilizes the hydrogen environment degree determination method according to the above aspect, and white steel tissue damage occurs in a steel rolling member during operation of a rolling device. This is a method of predicting the possibility of doing.
  • a rolling device of the same type as the rolling device for predicting the possibility of white tissue damage is prepared as a database creation rolling device. Then, at least one of the magnitude and the number of repetitions of the stress acting on the rolling fatigue part of the steel rolling member due to the rolling contact, and the temperature during operation and the hydrogen environment of the rolling device for database creation during operation.
  • the database rolling device is operated under each of a plurality of different operating conditions.
  • the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue portion of the steel rolling member of the database creating rolling device is measured, and the steel rolling member of the database creating rolling device is measured.
  • the rate of increase in the amount of room-temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue part of confirm whether or not white tissue damage has occurred in the steel rolling member of the rolling device for database creation, A database in which the calculation result and the confirmation result are classified and stored for each of a plurality of operating conditions is created in advance.
  • the magnitude and number of repetitions of stress acting on the rolling fatigue part of the steel rolling member due to rolling contact, and the temperature during operation should predict the possibility that white tissue damage will occur.
  • the calculation result and the confirmation result when all the operating conditions are the same are acquired or estimated from the database, and the obtained calculation result or the confirmation result is used to obtain a critical value that causes white tissue damage at room temperature.
  • white tissue damage occurs by comparing the increase rate of the amount of room temperature non-diffusible hydrogen calculated for the rolling device, which should predict the possibility of white tissue damage, with the critical value. The possibility of white tissue damage occurring in the steel rolling member during the operation of the rolling device is predicted.
  • the present invention it is possible to determine the hydrogen environment level during operation of the rolling device. Further, according to the present invention, it is possible to predict the possibility that white tissue damage will occur in the rolling device during operation.
  • the “white tissue peeling” means the peeling that occurs in the steel rolling member of the rolling device with the structural change to the white tissue.
  • the “white tissue damage” means, as described above, damage that occurs in the steel rolling member of the rolling device due to the white tissue, and includes white tissue peeling.
  • “Hydrogen environment” means various environments in which the rolling device is placed during operation (for example, the magnitude of stress acting on the steel rolling member (contact pressure), the number of repetitions of stress acting on the steel rolling member, Atmosphere and temperature of rolling equipment) means the environment related to hydrogen.
  • an atmosphere in which the rolling device is placed during operation and a lubricant such as lubricating oil used for the rolling device are included in the “hydrogen environment”.
  • Lubricants such as lubricating oil are included in the "hydrogen environment” because they decompose to generate hydrogen during the operation of the rolling device.
  • Hydrogen environment degree means the degree of severity of the hydrogen environment when the rolling device is in operation, and is an index showing the magnitude of the influence of the surrounding hydrogen on the steel rolling members. For example, the concentration of hydrogen gas in the atmosphere in which the rolling device is in operation, and the ease with which hydrogen is generated due to the decomposition of the lubricant used in the rolling device are included in the “hydrogen environment degree”.
  • “Potential for white tissue damage” means the degree of possibility of white tissue damage occurring in the steel rolling member during operation of the rolling device.
  • the possibility of white tissue damage depends on the hydrogen environment level (for example, hydrogen gas concentration in the rolling device atmosphere, the type of lubricant used in the rolling device), the magnitude of the stress acting on the steel rolling member (surface Pressure), the number of repetitions of stress acting on the steel rolling member, the type of steel forming the steel rolling member, the surface roughness of the steel rolling member, the temperature, and the like.
  • Normal temperature diffusible hydrogen means hydrogen that is relatively weakly trapped in steel and can move relatively freely in the steel rolling member.
  • the room temperature diffusible hydrogen can be released to the outside from the steel rolling member with time at room temperature.
  • “Normal temperature non-diffusible hydrogen” means hydrogen that is relatively strongly trapped in steel and cannot freely move in a steel rolling member. This room temperature non-diffusible hydrogen is not released to the outside from the steel rolling member at room temperature.
  • the "normal temperature” is a temperature defined in JIS Z8703, and specifically, a temperature in the range of 5°C or higher and 35°C or lower.
  • Rolling device means a device including two rolling members that are in rolling contact with each other, and includes, for example, a rolling bearing, a ball screw, a linear motion guide device (linear guide device), a linear motion bearing, and the like. It The "rolling member” is a component that constitutes a rolling device and means members that are in rolling contact with each other. Specifically, when the rolling device is a rolling bearing, the inner ring, the outer ring, and the rolling element, the screw shaft, the nut, and the rolling element when the ball screw is the same, and the guide rail and the slider when the rolling device is the linear motion guide device. , A rolling element, and when it is a linear motion bearing, means a shaft, an outer cylinder, and a rolling element.
  • the present inventors have used a measurable room temperature non-diffusible hydrogen in place of room temperature non-diffusible hydrogen which has a correlation with the hydrogen environment degree but is difficult to measure, and hydrogen used in the rolling device.
  • the method to quantify the environmental degree was examined. As a result, they have found that the rate of increase in the amount of room-temperature non-diffusible hydrogen contained in the steel rolling member of the rolling device has a correlation with the hydrogen environment level, and completed the present invention.
  • the content of the study by the present inventors will be described in detail below.
  • this rolling fatigue hydrogen is non-diffusible hydrogen at room temperature, it is considered that it is not a direct cause of hydrogen embrittlement.
  • the present inventors considered that there is some relationship between the amount of room temperature diffusible hydrogen and the amount of rolling fatigue hydrogen, which is presumed to be the cause of the above-mentioned white tissue formation, and conducted the following investigation. did.
  • a rolling life test was performed using a deep groove ball bearing with a nominal number 6206.
  • the inner and outer rings are made of SUJ2, and the balls are made of carbonitrided SUJ2.
  • the test conditions are a dynamic equivalent load P/basic dynamic load rating C of 0.46, a rotation speed of 3000 min ⁇ 1 , and a temperature of 110° C.
  • Rolling device operating time that is, the number of times stress is applied to the rolling fatigue part of the steel rolling member due to rolling contact (the number of stress repetitions)
  • Magnitude of stress acting on the rolling fatigue part of the steel rolling member due to rolling contact (contact pressure)
  • Amount of room temperature diffusible hydrogen during operation of the rolling device Further, it is considered that other factors such as temperature influence the increase of rolling fatigue hydrogen.
  • the graph of Fig. 1 shows the results of the test verified for (1) above.
  • a disk-shaped test piece made of steel is charged with hydrogen so that hydrogen is artificially introduced, and then a rolling life test is performed.
  • the hydrogen charging was performed by immersing the disc-shaped test piece in an aqueous solution of ammonium thiocyanate at 50° C. for 24 hours. By changing the concentration of the ammonium thiocyanate aqueous solution, the hydrogen charge amount was adjusted to a value (0 to 1.8 ppm) shown in the graph.
  • the contents and conditions of the rolling life test are as follows.
  • the bearing ring of the thrust ball bearing with the nominal number 51305 is the rotating ring, and the above disc-shaped test piece is the fixed ring. Between these two rings are 6 rolling elements (steel balls with a diameter of 3/8 inch) and steel.
  • a thrust ball bearing was manufactured by arranging the cage and the cage. Then, a thrust type rolling life test was conducted by rotating the thrust ball bearing in the lubricating oil while applying an axial load.
  • the lubricating oil used is a lubricating oil whose ISO viscosity grade is ISO VG68. After the test was completed, the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the disc-shaped test piece was measured.
  • the amount of hydrogen charged to the disc-shaped test piece corresponds to the amount of room temperature diffusible hydrogen during operation of the rolling device. Further, the rolling fatigue hydrogen amount on the vertical axis of the graph of FIG. 1 is the amount of room temperature non-diffusible hydrogen increased before and after the test. From the curve of rolling fatigue hydrogen amount drawn in the graph of FIG. 1, it can be seen that the rolling fatigue hydrogen amount contained in the disc-shaped test piece increases as the number of stress repetitions increases.
  • the rate of increase in the rolling fatigue hydrogen amount (the slope of the rolling fatigue hydrogen amount curve) increases. It turns out to be big. Since the amount of room temperature diffusible hydrogen at the beginning of the rolling life test indicates the degree of severity of the hydrogen environment (hydrogen environment degree) in this test, the graph of FIG. This means that the rate of increase in the amount of hydrogen increases.
  • the graph of Fig. 2 shows the results of the tests verified for (2) above. This test is almost the same as the test verified for the above (1), but the hydrogen charge amount to the disc-shaped test piece is unified to 0.7 ppm, and the surface pressure is as shown in the graph of FIG. It is a value (3.0 to 4.9 GPa).
  • the amount of rolling fatigue hydrogen (increase in non-diffusible hydrogen at room temperature before and after the test) can be expressed as a function of the severity of hydrogen environment, the number of stress repetitions, and the surface pressure.
  • the degree of severity of hydrogen environment (hydrogen environment degree) can be expressed by a function of the amount of rolling fatigue hydrogen, the number of stress repetitions, and the surface pressure.
  • the present inventors have provided two rolling members that are in rolling contact with each other, and among the operating conditions of the rolling device in which at least one of the two rolling members is a steel rolling member, We have found a method to judge the degree of hydrogen environment, which is an index showing the magnitude of the effect of hydrogen. That is, the hydrogen environment degree determination method of the present embodiment, among the steel rolling members of the rolling device operated under the above operating conditions, is contained in the rolling fatigue part which is the part rolling fatigue due to rolling contact. It has a measurement step of measuring the amount of room-temperature non-diffusible hydrogen, and a determination step of determining the hydrogen environment degree based on the measurement result of the measurement step.
  • the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue part of the steel rolling member during the operation of the rolling device increases from the amount of room temperature non-diffusible hydrogen measured in the measurement process. It is possible to calculate the velocity and determine the hydrogen environment degree based on the calculation result. As mentioned above, room temperature diffusible hydrogen diffuses at room temperature and it is difficult to measure the exact content, but as an alternative, by using the "increasing rate of room temperature non-diffusible hydrogen" as an index, The degree of hydrogen environment (for example, the concentration of hydrogen gas in the atmosphere, the ease with which hydrogen is generated due to the decomposition of a lubricant such as lubricating oil) can be determined.
  • the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue parts of steel rolling members was measured, and the amount of room temperature non-diffusible hydrogen increased during rolling device operation was acquired. Then, the increase rate of non-diffusible hydrogen at room temperature is calculated. Based on the increase rate of the room-temperature non-diffusible hydrogen, it is possible to determine the hydrogen environment level during the operation of the rolling device. Further, it is possible to determine even the hydrogen environment level during the operation of the rolling device of the actual machine, which is usually difficult to evaluate. Furthermore, the hydrogen environment degree can be determined even at the stage where the white structure or the white structure damage has not occurred in the steel rolling member.
  • the hydrogen environment degree can be judged quantitatively or qualitatively.
  • Examples of the quantitative determination of the hydrogen environment level include calculation of an index representing the hydrogen environment level.
  • the degree of severity of the hydrogen environment is “determined by pass/fail”, “determined by a plurality of levels such as A, B, C, D” and “predetermined reference value”. And the like” and the like.
  • Examples of the reference value that serves as a comparison reference include the hydrogen environment degree of other samples and the hydrogen environment degree that is a critical value for determining whether white tissue damage occurs.
  • the room-temperature non-diffusion contained in the rolling fatigue part which is the part that has been rolling fatigue due to rolling contact, among the steel rolling members of the rolling device after operation.
  • Measure the amount of hydrogen this is referred to as "measured value after operation”).
  • cut out just below the portion of the steel rolling member that comes into rolling contact for example, if the rolling device is a rolling bearing, the raceway surface of the load zone of the bearing ring), and cut at room temperature non-diffusivity. Measure the hydrogen content.
  • the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the portion which becomes the rolling fatigue portion during the operation is measured, or the rolling device after the operation is operated. Cut out the portion directly below the steel rolling member that is not in rolling fatigue (for example, if the rolling device is a rolling bearing, the raceway surface in the non-loaded area of the bearing ring), and make it non-diffusive at room temperature.
  • the hydrogen content is measured (this is referred to as "measured value before operation").
  • the amount of room temperature non-diffusible hydrogen (for example, heat-treated hydrogen) contained in the steel rolling member before the operation is subtracted, and Calculate the increase in non-diffusible hydrogen at room temperature. Further, the increase rate of the room temperature non-diffusible hydrogen during the operation is calculated by dividing the calculated increase amount of the room temperature non-diffusible hydrogen by the number of stress repetitions or the operation time. Then, the hydrogen environment degree can be determined based on the calculated rate of increase in the amount of room-temperature non-diffusible hydrogen.
  • the steel rolling members can be heated while being heated, so that room temperature diffusible hydrogen and room temperature non-diffusible hydrogen in the steel rolling members can be released separately. It is possible to measure each amount. Since there are some peaks in non-diffusible hydrogen at room temperature, the accuracy of measurement may be improved by separating peaks and selecting peaks having a high influence. In addition, in this measurement step, after the room temperature diffusible hydrogen is released from the steel rolling member by maintaining the temperature at 100° C. or lower in both the measurement value after the operation and the measurement value before the operation, Alternatively, the amount of room temperature non-diffusible hydrogen may be measured.
  • the room temperature diffusible hydrogen is surely released from the steel rolling member, the amount of room temperature non-diffusible hydrogen can be more accurately measured. Further, if the steel rolling member is held at a temperature of 100° C. or lower as described above, only room temperature non-diffusible hydrogen can be easily measured without using a thermal desorption analyzer.
  • the temperature for holding the steel rolling member is not particularly limited as long as it is 100° C. or lower, but in order to suppress the release of room temperature non-diffusible hydrogen and more accurately measure the amount of room temperature non-diffusible hydrogen. More preferably, the temperature is 80° C. or lower. Further, the temperature for holding the steel rolling member is not particularly limited as long as it is higher than room temperature, but the room temperature non-diffusible hydrogen is more accurately measured by reliably releasing room temperature diffusible hydrogen. In order to achieve this, it is more preferable that the temperature is 35°C or higher.
  • the above measurement is performed, and the measured value is also referred to as the “measured value after operation”. Good.
  • the temperature of the steel rolling member, which is the measurement sample rises for some reason, and part or all of the room temperature non-diffusible hydrogen is released. Even in such a case, if hydrogen is charged before the measurement, hydrogen can be trapped again at the trap site generated during rolling fatigue. Thereby, the amount of room temperature non-diffusible hydrogen can be measured more accurately.
  • the hydrogen environment level can be determined based on the calculated rate of increase in the amount of room-temperature non-diffusible hydrogen.
  • the operating conditions of the rolling device stress magnitude, number of stress repetitions, temperature, etc.
  • the type of rolling device and the type of steel forming the steel rolling member of the rolling device are all the same.
  • the hydrogen environment level during operation of the rolling device can be determined. That is, the numerical value of the rate of increase in the amount of room-temperature non-diffusible hydrogen can be used as an index indicating the degree of hydrogen environment.
  • the operating conditions of these plurality of rolling devices, the types of rolling devices, and the types of steel forming the steel rolling members are If they are all the same, the direct comparison of the calculated rate of increase in the amount of non-diffusible hydrogen at room temperature can be used to determine the rank of the hydrogen environment during operation of multiple rolling devices, It is possible to calculate the difference in the degree of environmental level.
  • the hydrogen environment degree judgment method using this database will be explained in detail below.
  • a rolling device of the same type all the same type, shape, size, material (type of steel forming the steel rolling member), etc.
  • the rolling device for determining the hydrogen environment level for database creation Prepared as a moving device.
  • at least one of the magnitude and the number of repetitions of the stress acting on the rolling fatigue portion of the steel rolling member due to the rolling contact, and the temperature during operation and the hydrogen environment of the rolling device for database creation during operation are The database rolling device is operated under each of a plurality of different operating conditions.
  • the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue part of the steel rolling member of the database rolling device is measured, The increase rate of the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue part of the steel rolling member of the apparatus is calculated. Then, a database is created in which the calculation results are classified and stored for each of a plurality of operating conditions.
  • the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue part of the steel rolling member was measured, and the amount of room temperature non-diffusible hydrogen was measured. Calculate the increase rate of. Also, check the operating conditions of the rolling device for which the hydrogen environment level should be determined. That is, the magnitude and the number of repetitions of the stress acting on the rolling fatigue part of the steel rolling member due to the rolling contact, and the temperature during operation are confirmed.
  • a plurality of data extracted from the database for example, the magnitude and the number of repetitions of stress acting on the rolling fatigue part of the steel rolling member due to rolling contact, and the temperature during operation should determine the hydrogen environment degree.
  • the data can be data when the operating conditions of the rolling device are partly the same and other parts are different, or data when the operating conditions of the rolling device for which the hydrogen environment degree is to be determined are all close.
  • the calculation result of the increase rate of the room temperature non-diffusible hydrogen obtained or estimated from the database may be referred to as a “database value”.
  • the database Since the database stores a plurality of calculation results with different hydrogen environments, obtain these calculation results. Then, the plurality of calculation results acquired from the database are compared with the calculation result of the increase rate of the amount of room temperature non-diffusible hydrogen calculated for the rolling device whose hydrogen environment degree is to be determined.
  • the database is searched and the matching database value Confirm the hydrogen environment of the rolling device for database creation, for which For example, the hydrogen gas concentration in the atmosphere of the rolling device for database creation for which the matched database value is calculated and the type of lubricant used for the rolling device for database creation are confirmed.
  • the hydrogen environmental level of the rolling device which should determine the hydrogen environmental level, is determined. For example, it is possible to determine that the hydrogen environment level of the rolling device for which the hydrogen environment level is to be determined is the same as the hydrogen environment level of the database creating rolling device for which the matching database value has been calculated.
  • the hydrogen gas concentration and the type of lubricant used in the rolling device can be judged to be the same. Therefore, the concentration of hydrogen gas in the atmosphere of the rolling device for database creation and the type of lubricant used for which the matching database values have been calculated are determined as the hydrogen environmental level of the rolling device whose hydrogen environmental level should be determined. be able to.
  • the hydrogen environment degree determination method of the present embodiment for example, even if the hydrogen environment degree during operation of the rolling device used in the actual machine is unknown, it is easy to use the database. It is possible to judge the degree of hydrogen environment. Further, the hydrogen environment degree determination method of the present embodiment can also be used to evaluate the degree of hydrogen generation due to the decomposition of the lubricant.
  • the operating conditions of the rolling device stress magnitude, number of stress repetitions, temperature, etc.
  • type of rolling device type of steel forming the steel rolling member of the rolling device
  • type of steel forming the steel rolling member of the rolling device are all the same.
  • the hydrogen environment degree may be calculated using the following mathematical formula.
  • the hydrogen environmental degree calculated using the following formula is different if the operating conditions of the rolling device are different. Even in this case, the calculated numerical values of the hydrogen environment degree can be directly compared. That is, the following formula is a formula for quantifying the rate of increase in the amount of non-diffusible hydrogen at room temperature by correcting it according to the conditions of the magnitude of stress and the number of stress repetitions.
  • the hydrogen environment degree can be represented by a function of the amount of rolling fatigue hydrogen, the number of stress repetitions, and the surface pressure, and thus can be represented by the following mathematical expression, for example.
  • [Hydrogen environment degree] A ⁇ [stress magnitude (surface pressure)] ⁇ +B ⁇ [stress repetition number] ⁇ +C ⁇ [rolling fatigue hydrogen content (increase in non-diffusible hydrogen at room temperature)] ⁇
  • [Rolling fatigue hydrogen amount (increase amount of non-diffusible hydrogen at room temperature)] (D ⁇ [hydrogen environment degree]+E ⁇ [stress magnitude (contact pressure)]) ⁇ [stress repetition number]+F
  • [Rolling fatigue hydrogen amount (increase amount of non-diffusible hydrogen at room temperature)] G ⁇ [stress repetition number] ⁇ (H ⁇ [hydrogen environment degree]+I ⁇ [stress magnitude (surface pressure, etc.)])
  • the above equation can be completed by accumulating a large number of data and creating a regression equation from those data to obtain the coefficients A to I, ⁇ , ⁇ , ⁇ in the above equation. Then, by calculating the measured value of the increase amount of non-diffusible hydrogen at room temperature, the magnitude of stress and the number of repetitions, which are the operating conditions of the rolling device, into the above mathematical formula, the index indicating the hydrogen environment degree is calculated. can do.
  • the index can be used to evaluate the degree of hydrogen environment during operation of the rolling device, and even if the operating conditions of the rolling device are different, the indices can be directly compared for a plurality of rolling devices. By doing so, it is possible to compare the hydrogen environment levels during the operation of each rolling device.
  • a white tissue damage possibility prediction method for predicting the possibility of white tissue damage occurring in the steel rolling member during operation of the rolling device By using the hydrogen environment degree determination method of the present embodiment, it is possible to easily and quantitatively predict the possibility of white tissue damage of the rolling device.
  • a database similar to the above database used to determine the hydrogen environment level is created. However, the database used to determine the hydrogen environment degree, the calculation result of the increase rate of the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue portion of the steel rolling member, for each of a plurality of operating conditions Although it was classified and stored, the database used to predict the possibility of white tissue damage is the increase rate of the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue part of steel rolling members.
  • the calculation results and the confirmation results for confirming whether or not the white structure damage has occurred in the steel rolling member are classified and stored for each of a plurality of operating conditions.
  • a rolling device of the same type (all the same type, shape, size, material (type of steel forming the steel rolling member), etc.) as the rolling device for which the possibility of white tissue damage should be predicted.
  • the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue part of the steel rolling member of the database rolling device is measured, The increase rate of the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue part of the steel rolling member of the apparatus is calculated. In addition, it is confirmed whether or not the steel rolling member of the database rolling device has a white tissue damage. Then, a database is created in which the calculation results and the confirmation results are classified and stored for each of a plurality of operating conditions.
  • calculation results and confirmation results can be obtained by operating one type of rolling device under many operating conditions. It is preferable to create a database by obtaining calculation results and confirmation results for as many types of rolling devices as possible. That is, many types of rolling devices having different types, shapes, dimensions, and materials (type of steel forming the steel rolling member) are operated under many operating conditions, and many calculation results and confirmations are made. It is preferable to obtain a result and create a database in which the calculation result and the confirmation result are classified and stored according to these conditions.
  • the rolling device that should predict the possibility of white tissue damage
  • after operation measure the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue part of the steel rolling member, Calculate the rate of increase in the amount of diffusible hydrogen.
  • Whether or not the white tissue damage has occurred in the steel rolling member of the rolling device which should predict the possibility of white tissue damage may or may not be confirmed.
  • check the operating conditions of the rolling device that should predict the possibility of white tissue damage That is, the magnitude and the number of repetitions of the stress acting on the rolling fatigue part of the steel rolling member due to the rolling contact, and the temperature during operation are confirmed.
  • white tissue damage Data in the case where all the operating conditions of the rolling device for which the possibility of occurrence is to be predicted are the same (hereinafter referred to as "data when all operating conditions are the same") are extracted. That is, the calculation result of the increase rate of the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue part of the steel rolling member, and the confirmation result of whether or not white structural damage has occurred in the steel rolling member. get.
  • the calculation results and confirmation results After obtaining the calculation results and confirmation results from the database, use the obtained calculation results and confirmation results to calculate the rate of increase in the amount of room temperature non-diffusible hydrogen that is the critical value at which white tissue damage occurs. Then, the calculation result of the increase rate of the amount of room-temperature non-diffusible hydrogen calculated for the rolling device that should predict the possibility of white tissue damage is compared with the above critical value. From the comparison result, it is possible to predict the possibility that the white tissue damage will occur in the steel rolling member during the operation of the rolling device, in which the possibility that the white tissue damage will occur should be predicted.
  • white tissue damage may occur.
  • a rolling device whose sex is to be predicted can be predicted to have a high probability of white tissue damage.
  • white tissue damage may occur.
  • a rolling device whose sex is to be predicted can be predicted to be less likely to experience white tissue damage.
  • the numerical values match the calculation results of the increase rate of the amount of room temperature non-diffusible hydrogen calculated for the rolling device that should predict the possibility of white tissue damage. If there is a thing, the possibility of white tissue damage should be predicted.
  • the probability of white tissue damage of the rolling device is equivalent to that of the database creation rolling device for which the matching database value was calculated. Can be predicted. Therefore, based on the life of the rolling device for database creation for which the matching database value is calculated, the life due to the white tissue damage of the rolling device, which should predict the possibility of white tissue damage, can also be predicted. ..
  • FIG. 3 An example of the method of calculating the critical value will be described with reference to FIG.
  • different hydrogen environments are set by variously changing the type of lubricating oil used for the database-forming rolling device.
  • a rolling life test (corresponding to the operation of the database creating rolling device) performed to create the graph of FIG. 3 will be described.
  • Six types of lubricating oils A to F are applied to deep groove ball bearings (corresponding to rolling devices for database creation) with a number 6206 in which the inner ring and outer ring are made of SUJ2 and the balls are made of carbonitriding SUJ2.
  • a rolling life test was performed using each of them.
  • the test conditions are a dynamic equivalent load P/basic dynamic load rating C of 0.46, a rotation speed of 3000 min ⁇ 1 , and a temperature of 110° C.
  • the amount of room temperature non-diffusible hydrogen contained in the rolling fatigue part was measured by heating the bearing ring in vacuum using a thermal desorption analyzer EMD-WA1000S manufactured by Electronic Science Co., Ltd. It was measured by desorbing hydrogen and detecting the desorbed hydrogen with a quadrupole mass spectrometer. Measure the amount of room temperature non-diffusible hydrogen in the bearing ring after the rolling life test and the amount of room temperature non-diffusible hydrogen in the unused bearing ring to calculate the increase in room temperature non-diffusible hydrogen during operation did. Further, it was judged whether or not the white tissue damage occurred by observing the cross-sectional texture immediately below the raceway surface of the bearing ring.
  • the graph shown in FIG. 3 plots the increase amount of room temperature non-diffusible hydrogen at each test time on a graph having the test time as the horizontal axis and the increase amount of the room temperature non-diffusible hydrogen as the vertical axis, and shows the same hydrogen environment.
  • a regression line is calculated by the least square method or the like and drawn. This regression line corresponds to the increasing rate of the amount of non-diffusible hydrogen at room temperature.
  • the increase in room temperature non-diffusible hydrogen indicates the possibility of white tissue damage from the calculation result of the increase rate of room temperature non-diffusible hydrogen stored in the database and the test time (number of stress repetitions). It may be calculated each time it is predicted, or may be stored in the database in advance.
  • the calculation result of the increase rate of the amount of room temperature non-diffusible hydrogen calculated for the rolling device that should predict the possibility of white tissue damage occurs in a region above the critical value, that is, If the white tissue breakage occurs, if the regression line with the plot of the deep groove ball bearing is located above the area where the regression line is located, the rolling device that should predict the possibility of white tissue breakage is It can be predicted that it is likely to occur.
  • the calculation result of the increase rate of the amount of room temperature non-diffusible hydrogen calculated for the rolling device that should predict the possibility of white tissue damage is in the region below the critical value, that is, white tissue exfoliation occurs. If the regression line with only the plot of the deep groove ball bearing that was not placed is located above the area where the regression line is located, the rolling device that should predict the possibility of white tissue damage is likely to experience white tissue damage. It can be predicted that the sex is low.
  • the white tissue damage may occur as the calculation result of the increase rate of the amount of non-diffusible hydrogen at room temperature calculated for the rolling device that should predict the possibility of white tissue damage increases Can be predicted to be more likely, and the further away from the critical value, the less likely it is that white tissue damage will occur.
  • the white tissue damage possibility prediction method of the present embodiment is used, for example, even if the hydrogen environment level at the time of operation of the rolling device used in the actual machine is unknown, the above database is used.
  • the possibility of white tissue damage can be easily and quantitatively predicted.
  • the white tissue damage possibility predicting method of the present embodiment can also be used to evaluate the degree of easiness of hydrogen generation due to the decomposition of the lubricant.
  • the operating conditions of the rolling device stress magnitude, number of stress repetitions, temperature, etc.
  • type of rolling device type of steel forming the steel rolling member of the rolling device
  • type of steel forming the steel rolling member of the rolling device are all the same.
  • possibility of white tissue damage during the operation of the rolling device can be predicted by directly comparing the numerical values of the increasing rates of the amount of non-diffusible hydrogen at room temperature.
  • the present invention is a hydrogen environment degree determination method and a white tissue damage possibility prediction method relating to a rolling device
  • the present invention is not limited to the rolling device and can be applied to two rolling members that are in rolling contact with each other. is there.

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Abstract

転動装置の運転時の水素環境度を判定する方法、及び、運転により転動装置に白色組織破損が発生する可能性を予測する方法を提供する。水素環境度判定方法は、相互に転がり接触する２つの転動部材を備え、２つの転動部材の少なくとも一方が鋼製転動部材である転動装置の運転条件のうち、水素から受ける影響の大きさを表す指標である水素環境度を判定する方法である。そして、水素環境度判定方法は、上記運転条件で運転された転動装置の鋼製転動部材のうち、転がり接触により転動疲労した部位である転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定する測定工程と、測定工程での測定結果に基づいて水素環境度を判定する判定工程と、を有する。

Description

水素環境度判定方法及び白色組織破損可能性予測方法
　本発明は、水素環境度判定方法及び白色組織破損可能性予測方法に関する。
　転動装置の転動部材を形成する鋼中に水素が侵入すると、転がり接触によって鋼の内部に作用する剪断応力と水素との相互作用により、鋼の金属組織に変化が生じる場合がある。この金属組織の変化は、鋼の基地組織であるマルテンサイトが微細なフェライト粒に変化する現象である。エッチングを行って組織変化部を観察すると白く見えることから、水素の侵入により変化した金属組織は「白色組織」と呼ばれる。鋼に白色組織が発生すると、組織変化部と正常部（組織非変化部）の界面から疲労亀裂が生じて剥離するため、転動部材の転動疲労寿命が著しく低下するおそれがある。以下、上記のような白色組織への組織変化を伴った剥離を、「白色組織剥離」と記すこともある。また、白色組織に起因する破損（白色組織剥離を含む）を「白色組織破損」と記すこともある。
　転動装置の運転時に転動部材に侵入した水素のうち常温拡散性水素の量を定量することにより、転動装置の運転時の水素環境の厳しさの度合い（以下、「水素環境度」と記すこともある。）を判定したり、白色組織剥離による寿命を予測したりすることができる（例えば特許文献１を参照）。
　しかしながら、実機（例えば自動車用オルタネータ）に使用された転動装置の場合は、転動部材に含有されている常温拡散性水素の量を定量しようとしても、測定する前に常温拡散性水素が転動部材から放出される場合があるため、正確な定量は困難であった。したがって、実機において使用された際の転動装置の水素環境度を判定したり、実機で使用された場合の転動装置に白色組織剥離等の白色組織破損が発生する可能性を予測したりすることは、困難であった。
　また、実機において、転動装置が運転時に置かれる雰囲気中の水素ガスの濃度や、転動装置に使用される潤滑剤の分解による水素の発生しやすさを測定することは、容易ではなかった。
日本国特許公報　第６０７２５０４号
　本発明は、転動装置の運転時の水素環境度を判定する方法、及び、運転により転動装置に白色組織破損が発生する可能性を予測する方法を提供することを課題とする。
　本発明の一態様に係る水素環境度判定方法は、相互に転がり接触する２つの転動部材を備え、２つの転動部材の少なくとも一方が鋼製転動部材である転動装置の運転条件のうち、水素から受ける影響の大きさを表す指標である水素環境度を判定する方法である。そして、本発明の一態様に係る水素環境度判定方法は、上記運転条件で運転された転動装置の鋼製転動部材のうち、転がり接触により転動疲労した部位である転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定する測定工程と、測定工程での測定結果に基づいて水素環境度を判定する判定工程と、を有することを要旨とする。
　本発明の他の態様に係る白色組織破損可能性予測方法は、上記の一態様に係る水素環境度判定方法を利用して、転動装置の運転時に鋼製転動部材に白色組織破損が発生する可能性を予測する方法である。
　本発明の他の態様に係る白色組織破損可能性予測方法においては、まず、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置と同種の転動装置をデータベース作成用転動装置として用意して、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度及び運転時のデータベース作成用転動装置の水素環境のうち少なくとも一つが異なる複数の運転条件それぞれにおいてデータベース作成用転動装置を運転する。そして、その後に、データベース作成用転動装置の鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定して、データベース作成用転動装置の鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度を算出するとともに、データベース作成用転動装置の鋼製転動部材に白色組織破損が生じたか否かを確認して、その算出結果と確認結果とを複数の運転条件毎に分類して格納したデータベースを予め作成しておく。
　次に、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度が、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置の運転条件と全て同一である場合の算出結果と確認結果とを、データベースから取得又は推定し、取得又は推定した算出結果と確認結果とを用いて、白色組織破損が生じる臨界値となる常温非拡散性水素の量の増加速度を算出する。
　そして、判定工程では、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度と、臨界値とを比較することにより、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置の運転時に鋼製転動部材に白色組織破損が発生する可能性を予測する。
　本発明によれば、転動装置の運転時の水素環境度を判定することができる。また、本発明によれば、運転により転動装置に白色組織破損が発生する可能性を予測することができる。
鋼への水素チャージ量と転動疲労水素量の増加速度との関係を示すグラフである。 転動疲労寿命試験における面圧と転動疲労水素量の増加速度との関係を示すグラフである。 白色組織破損可能性予測方法を説明するグラフである。
　まず、本明細書において用いられる文言の定義について、まとめて説明する。
　「白色組織剥離」とは、前述したように、白色組織への組織変化を伴って転動装置の鋼製転動部材に生じる剥離を意味する。
　「白色組織破損」とは、前述したように、白色組織に起因して転動装置の鋼製転動部材に生じる破損を意味し、白色組織剥離を包含する。
　「水素環境」とは、転動装置が運転時に置かれる各種環境（例えば、鋼製転動部材に作用する応力の大きさ（面圧）、鋼製転動部材に作用する応力の繰り返し数、転動装置の雰囲気、温度）のうち水素に関する環境を意味する。例えば、転動装置が運転時に置かれる雰囲気や転動装置に使用される潤滑油等の潤滑剤が、「水素環境」に包含される。潤滑油等の潤滑剤は、転動装置の運転時に分解して水素を発生させるため、「水素環境」に包含される。
　「水素環境度」とは、転動装置の運転時の水素環境の厳しさの度合いを意味し、鋼製転動部材が周辺の水素から受ける影響の大きさを表す指標である。例えば、転動装置が運転時に置かれる雰囲気中の水素ガスの濃度や、転動装置に使用される潤滑剤の分解による水素の発生しやすさが、「水素環境度」に包含される。
　「白色組織破損可能性」とは、転動装置の運転時に鋼製転動部材に白色組織破損が発生する可能性の大きさを意味する。白色組織破損可能性は、水素環境度（例えば、転動装置の雰囲気の水素ガス濃度、転動装置に使用される潤滑剤の種類）、鋼製転動部材に作用する応力の大きさ（面圧）、鋼製転動部材に作用する応力の繰り返し数、鋼製転動部材を形成する鋼の種類、鋼製転動部材の表面粗さ、温度等によって決まる。
　「常温拡散性水素」とは、鋼中に比較的弱くトラップされており、鋼製転動部材中を比較的自由に移動し得る水素を意味する。この常温拡散性水素は、常温において時間と共に鋼製転動部材から外部に放出され得る。
　「常温非拡散性水素」とは、鋼中に比較的強くトラップされており、鋼製転動部材中を自由に移動することができない水素を意味する。この常温非拡散性水素は、常温においては鋼製転動部材から外部に放出されない。
　「常温」とは、ＪＩＳ　Ｚ８７０３に規定された温度であり、具体的には５℃以上３５℃以下の範囲内の温度である。
　「転動装置」とは、相互に転がり接触する２つの転動部材を備える装置を意味し、例えば、転がり軸受、ボールねじ、直動案内装置（リニアガイド装置）、直動ベアリング等が包含される。
　「転動部材」とは、転動装置を構成する部品であり、相互に転がり接触する部材を意味する。具体的には、転動装置が転がり軸受である場合は内輪、外輪、転動体、同じくボールねじである場合はねじ軸、ナット、転動体、同じく直動案内装置である場合は案内レール、スライダ、転動体、同じく直動ベアリングである場合は軸、外筒、転動体をそれぞれ意味する。
　次に、本発明の一実施形態について説明する。本発明者らが鋭意検討した結果、鋼と水素に関して新たな知見が見出されたので、以下に詳細に説明する。
　鋼の強度低下を引き起こす水素脆化の研究においては、一般的に、常温で鋼中を移動可能な常温拡散性水素が水素脆化に対して有害であり、常温で鋼中を移動しない常温非拡散性水素は水素脆化に対して無害であるとされている。よって、転動装置の水素環境度を定量化するためには、本来は、鋼製転動部材に白色組織剥離等の白色組織破損を引き起こす常温拡散性水素の量を測定することが望ましい。
　しかしながら、運転中の転動装置の鋼製転動部材の温度は通常は常温よりも高いため、運転後の転動装置の鋼製転動部材から外部へ常温拡散性水素がすぐに放出してしまい、常温拡散性水素の量を正確に測定することは困難であった。
　一方、転動疲労により白色組織剥離等の白色組織破損が生じた転動装置の鋼製転動部材においては、常温非拡散性水素の量が増加していることが知られている。また、未使用の転動装置の鋼製転動部材であっても、熱処理時等に侵入した常温非拡散性水素が存在することも知られている。
　そこで、本発明者らは、水素環境度と相関性を有するが測定困難である常温拡散性水素に代えて、測定可能である常温非拡散性水素を用いて、転動装置が使用される水素環境度を定量化する方法を検討した。その結果、転動装置の鋼製転動部材に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度が水素環境度と相関性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。本発明者らの検討内容について、以下に詳細に説明する。
　まず、白色組織剥離が発生する過程の一例を説明する。転動装置の運転中にトライボケミカル反応が起こると、潤滑油等の潤滑剤が分解して水素が発生する。発生した水素は、鋼製転動部材の軌道面から水素原子の状態で鋼中に侵入する。侵入した水素は、常温拡散性水素として鋼中を拡散していき、剪断応力が高い領域において水素脆化により金属疲労が加速して組織変化が起こり、その結果白色組織が形成され、亀裂、欠け、割れを伴い剥離に至ると推測される。
　転動装置の運転を停止すると、鋼製転動部材の軌道面からの水素の侵入が停止するため、鋼製転動部材から外部への水素の放出のみとなり、比較的短時間で全ての常温拡散性水素が鋼製転動部材から放出されることとなる。そのため、運転後の転動装置の鋼製転動部材中に含有される水素の量を単純に測定しただけでは、運転中の転動装置の鋼製転動部材中に存在していた常温拡散性水素の量を定量することは困難であった。
　しかし、転動疲労においては、上記の転動疲労過程中に疲労によって新しいトラップサイトが生成される。この転動疲労過程中に新たに生成したトラップサイトはトラップエネルギーが強いため、常温拡散性水素が接近すると、その一部は常温非拡散性水素となって運転後も放出されずに鋼製転動部材中に残る。この運転前後で増加した常温非拡散性水素を、以下「転動疲労水素」と記すこともある。
　この転動疲労水素は常温非拡散性水素であるので、水素脆化の直接的な原因ではないと考えられる。しかしながら、本発明者らは、上述した白色組織形成の原因と推測される常温拡散性水素の量と転動疲労水素の量には何らかの関係性があると考えて、下記のような調査を実施した。
　呼び番号６２０６の深溝玉軸受を用いて、転動寿命試験を行った。内輪及び外輪はＳＵＪ２製であり、玉は浸炭窒化処理を施したＳＵＪ２製である。試験条件は、動等価荷重Ｐ／基本動定格荷重Ｃが０．４６、回転速度が３０００ｍｉｎ-1、温度が１１０℃である。潤滑油の種類を種々変更して転動寿命試験を行ったところ、下記の知見が得られた。
　　・転動疲労水素の量は、転動寿命試験の試験時間の増加とともに増加した。
　　・潤滑油の種類によって、転動疲労水素の量の増加速度や白色組織剥離が生じるまでの試験時間が異なる。
　　・転動疲労水素の量の増加速度が速いほど、白色組織剥離が生じるまでの試験時間（白色組織剥離寿命）が短い。
　　・転動疲労水素の量の増加速度が遅い場合でも、長時間試験を行うと転動疲労水素の量は多くなるが、白色組織剥離が生じない場合がある。
　これらの知見から、転動疲労水素の絶対量と白色組織剥離寿命との間には相関性はないことが分かる。そのため、単純に鋼中の転動疲労水素（常温非拡散性水素）の量を測定しただけでは、運転中の水素環境の厳しさを定量化することはできなかった  。これは、転動疲労水素は常温非拡散性水素であるので、水素脆化に影響しない水素であるからだと推測される。
　ただし、転動疲労水素の絶対量ではなく、転動疲労水素の増加速度と白色組織剥離寿命との間には相関性があることが分かった。鋼中に侵入して来た常温拡散性水素の量が多い状態では、転動疲労中に新たに生成したトラップサイトに常温拡散性水素がトラップされやすいので、転動疲労水素の増加速度が速くなると推測される。つまり、転動疲労水素の量の増加速度を、転動装置の運転中の常温拡散性水素の量の代替指標として用いることができる。
　転動疲労水素の増加に影響を与える因子としては、主に下記の３つが考えられる。
（１）転動装置の運転時間、すなわち、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に応力が作用した回数（応力の繰り返し数）
（２）転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ（面圧）
（３）転動装置の運転中の常温拡散性水素の量
　さらに、その他の因子、例えば温度等も転動疲労水素の増加に影響を与えると考えられる。
　上記（１）について検証した試験の結果を、図１のグラフに示す。この試験は、鋼製の円板状テストピースに水素チャージを行って人為的に水素を侵入させた後に、転動寿命試験を行うというものである。水素チャージは、円板状テストピースを５０℃のチオシアン酸アンモニウム水溶液に２４時間浸漬することにより行った。チオシアン酸アンモニウム水溶液の濃度を変化させることにより、水素チャージ量をグラフに示すような値（０～１．８ｐｐｍ）に調整した。
　転動寿命試験の内容、条件は以下の通りである。呼び番号５１３０５のスラスト玉軸受の軌道輪を回転輪、上記の円板状テストピースを固定輪とし、これら両輪の間に６個の転動体（直径３／８インチの鋼球）と鋼製の保持器とを配して、スラスト玉軸受を製造した。そして、アキシアル荷重を負荷しつつ潤滑油中でスラスト玉軸受を回転させて、スラスト型転動寿命試験を行った。使用した潤滑油は、ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ　ＶＧ６８である潤滑油である。試験終了後に、円板状テストピース中に含有されている常温非拡散性水素の量を測定した。
　円板状テストピースへの水素チャージ量は、転動装置の運転中の常温拡散性水素の量に相当する。また、図１のグラフの縦軸の転動疲労水素量は、試験前後で増加した常温非拡散性水素の量である。
　図１のグラフに描かれた転動疲労水素量の曲線から、応力の繰り返し数が増加するに従って、円板状テストピース中に含有される転動疲労水素量が増加することが分かる。
　また、図１のグラフから、水素チャージ量、すなわち転動寿命試験の初期の常温拡散性水素の量が多いほど、転動疲労水素量の増加速度（転動疲労水素量の曲線の傾き）が大きいことが分かる。転動寿命試験の初期の常温拡散性水素の量は、この試験における水素環境の厳しさの度合い（水素環境度）を示しているので、図１のグラフは、水素環境が厳しいほど転動疲労水素量の増加速度が大きくなることを表している。
　次に、上記（２）について検証した試験の結果を、図２のグラフに示す。この試験は、上記（１）について検証した試験とほぼ同様の試験であるが、円板状テストピースへの水素チャージ量は０．７ｐｐｍに統一し、面圧を図２のグラフに示すような値（３．０～４．９ＧＰａ）としたものである。
　図２のグラフから、面圧が高いほど、転動疲労水素量の増加速度（転動疲労水素量の曲線の傾き）が大きいことが分かる。これは、面圧が高いほど円板状テストピースの内部の応力体積（剪断応力による疲労を受ける領域）が大きくなるため、白色組織への組織変化が発生する領域の体積が増加して、転動疲労水素の量の増加速度が上昇したためと推測される。
　また、面圧が高いほど円板状テストピースの内部の剪断応力が高くなるため、疲労が加速して、白色組織への組織変化が短時間で発生すると推測される。
　これらの結果から、転動疲労水素の量（試験前後での常温非拡散性水素の増加量）は、水素環境の厳しさの度合い、応力の繰り返し数、及び面圧の関数で表すことができることが見出された。換言すれば、水素環境の厳しさの度合い（水素環境度）は、転動疲労水素の量、応力の繰り返し数、及び面圧の関数で表すことができる。
　以上の検討結果から、本発明者らは、相互に転がり接触する２つの転動部材を備え、２つの転動部材の少なくとも一方が鋼製転動部材である転動装置の運転条件のうち、水素から受ける影響の大きさを表す指標である水素環境度を判定する方法を見出した。すなわち、本実施形態の水素環境度判定方法は、上記運転条件で運転された転動装置の鋼製転動部材のうち、転がり接触により転動疲労した部位である転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定する測定工程と、測定工程での測定結果に基づいて水素環境度を判定する判定工程と、を有する。
　判定工程では、測定工程で測定された常温非拡散性水素の量から、転動装置の運転時における、鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度を算出し、その算出結果に基づいて水素環境度を判定することができる。
　前述したように、常温拡散性水素は常温で拡散してしまい正確な含有量を測定することが難しいが、その代替として「常温非拡散性水素の量の増加速度」を指標とすることによって、水素環境度（例えば雰囲気中の水素ガス濃度、潤滑油等の潤滑剤の分解による水素の発生しやすさ）を判定することができる。
　転動装置の運転前後に、鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定し、転動装置の運転において増加した常温非拡散性水素の量を取得し、常温非拡散性水素の増加速度を算出する。この常温非拡散性水素の増加速度によって、転動装置の運転時の水素環境度を判定することができる。また、通常は評価が難しい実機の転動装置の運転時の水素環境度であっても、判定することができる。さらに、鋼製転動部材に白色組織や白色組織破損が発生していない段階であっても、水素環境度を判定することができる。
　水素環境度の判定は、定量的に行うこともできるし、定性的に行うこともできる。水素環境度の定量的な判定としては、例えば、水素環境度を表す指数の算出が挙げられる。また、水素環境度の定性的な判定としては、例えば、水素環境の厳しさの度合いを「良否で判定」、「Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄなどの複数レベルで判定」、「所定の基準値との比較で判定」等が挙げられる。この比較対照となる基準値としては、例えば、他のサンプルの水素環境度や、白色組織破損が生じるか否かの臨界値となる水素環境度が挙げられる。
　常温非拡散性水素の量を測定する場合には、運転後の転動装置の鋼製転動部材のうち、転がり接触により転動疲労した部位である転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定する（これを「運転後の測定値」と称する）。具体例としては、鋼製転動部材のうち転がり接触する部分（例えば転動装置が転がり軸受の場合であれば、軌道輪の負荷圏の軌道面）の直下部を切り出して、常温非拡散性水素の含有量を測定する。
　また、運転前の転動装置の鋼製転動部材のうち運転時に転動疲労部位となる部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定するか、又は、運転後の転動装置の鋼製転動部材のうち転動疲労していない部分（例えば、転動装置が転がり軸受の場合であれば、軌道輪の非負荷圏の軌道面）の直下部を切り出して、常温非拡散性水素の含有量を測定する（これを「運転前の測定値」と称する）。そして、運転後の測定値から運転前の測定値を差し引くことにより、運転前から鋼製転動部材に含有されていた常温非拡散性水素（例えば熱処理水素）の量を差し引いて、運転時における常温非拡散性水素の増加量を算出する。さらに、算出した常温非拡散性水素の増加量を応力の繰り返し数又は運転時間で除することにより、運転時における常温非拡散性水素の量の増加速度を算出する。そして、この算出された常温非拡散性水素の量の増加速度に基づいて、水素環境度を判定することができる。
　昇温脱離分析装置等を用いれば、鋼製転動部材を昇温しながら加熱することができるので、鋼製転動部材中の常温拡散性水素と常温非拡散性水素を別々に放出させてそれぞれの量を測定することができる。常温非拡散性水素には、いくつかのピークが存在する場合があるので、ピーク分離を行い影響度の高いピークを選別するなどして、測定の精度を上げてもよい。
　また、この測定工程では、運転後の測定値及び運転前の測定値のいずれの測定においても、１００℃以下の温度に保持することによって鋼製転動部材から常温拡散性水素を放出させた後に、常温非拡散性水素の量を測定してもよい。そうすれば、常温拡散性水素が鋼製転動部材から確実に放出された状態となるので、常温非拡散性水素の量をより正確に測定することができる。また、前述した１００℃以下の温度での鋼製転動部材の保持を行えば、昇温脱離分析装置を用いることなく容易に常温非拡散性水素のみを測定することができる。
　鋼製転動部材を保持する温度は１００℃以下であれば特に限定されるものではないが、常温非拡散性水素の放出を抑制して常温非拡散性水素の量をより正確に測定するためには、８０℃以下であることがより好ましい。また、鋼製転動部材を保持する温度は常温よりも高温であれば特に限定されるものではないが、常温拡散性水素を確実に放出させて常温非拡散性水素の量をより正確に測定するためには、３５℃以上であることがより好ましい。
　さらに、この測定工程では、測定サンプルである鋼製転動部材に対して人為的に水素チャージを行った後に、上記の測定を行って、その測定値を上記「運転後の測定値」としてもよい。測定工程における常温非拡散性水素の量の測定を行う前に、測定サンプルである鋼製転動部材の温度が何らかの理由で上昇し、常温非拡散性水素の一部又は全部が放出してしまった場合であっても、測定前に水素チャージを行えば、転動疲労中に生成したトラップサイトに水素を再度トラップさせることができる。これにより、常温非拡散性水素の量をより正確に測定することができる。
　このように、算出された常温非拡散性水素の量の増加速度に基づいて、水素環境度を判定することができる。そして、転動装置の運転条件（応力の大きさ、応力の繰り返し数、温度等）、転動装置の種類、及び転動装置の鋼製転動部材を形成する鋼の種類が全て同一である場合には、常温非拡散性水素の量の増加速度の数値を直接的に比較することによって、転動装置の運転時の水素環境度を判定することができる。すなわち、常温非拡散性水素の量の増加速度の数値を、水素環境度を表す指数とすることができる。
　例えば、複数の転動装置の運転時の水素環境度を比較する場合には、これら複数の転動装置の運転条件、転動装置の種類、及び鋼製転動部材を形成する鋼の種類が全て同一であれば、算出された常温非拡散性水素の量の増加速度の数値を直接的に比較することによって、複数の転動装置の運転時の水素環境度の序列を決定したり、水素環境度の程度の違いを算出したりすることができる。
　また、種々の運転条件（水素環境、応力の大きさ、応力の繰り返し数、温度等）で運転した転動装置における常温非拡散性水素の量の増加速度を格納したデータベースを保有していれば、水素環境度を判定すべき転動装置における常温非拡散性水素の量の増加速度とデータベースに格納された常温非拡散性水素の量の増加速度とを比較することにより、水素環境度を判定すべき転動装置の水素環境度を簡単に判定することができる。
　このデータベースを用いた水素環境度判定方法について、以下に詳細に説明する。まず、水素環境度を判定すべき転動装置と同種（タイプ、形状、寸法、材質（鋼製転動部材を形成する鋼の種類）等が全て同一）の転動装置を、データベース作成用転動装置として用意する。そして、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度及び運転時のデータベース作成用転動装置の水素環境のうち少なくとも一つが異なる複数の運転条件それぞれにおいてデータベース作成用転動装置を運転する。
　データベース作成用転動装置の運転が終了したら、データベース作成用転動装置の鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定して、データベース作成用転動装置の鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度を算出する。そして、その算出結果を複数の運転条件毎に分類して格納したデータベースを作成する。
　このデータベースには、可能な限り多くの算出結果が格納されていることが好ましいので、一種の転動装置について多くの運転条件で運転して多くの算出結果を得ることは勿論のこと、できるだけ多種の転動装置について算出結果を得て、データベースを作成することが好ましい。すなわち、タイプ、形状、寸法、材質（鋼製転動部材を形成する鋼の種類）のうち少なくとも一つが異なる多種の転動装置について多くの運転条件で運転を行って、多くの算出結果を得て、その算出結果をこれらの条件毎に分類して格納したデータベースを作成することが好ましい。
　次に、水素環境度を判定すべき転動装置について、運転後に、鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定し、常温非拡散性水素の量の増加速度を算出する。また、水素環境度を判定すべき転動装置の運転条件を確認する。すなわち、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度を確認する。
　そして、予め作成しておいたデータベースを検索して、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度が、水素環境度を判定すべき転動装置の運転条件と全て同一である場合のデータ（以下「運転条件が全て同一である場合のデータ」と記す）を抽出する。すなわち、鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果を取得する。
　データベースを検索した結果、「運転条件が全て同一である場合のデータ」が存在しなかった場合には、データベースから任意の複数のデータを抽出して、それら抽出したデータから線形補間等の手法によって、上記「運転条件が全て同一である場合のデータ」を推定する。
　データベースから抽出する複数のデータは、例えば、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度が、水素環境度を判定すべき転動装置の運転条件と一部が同一で他部が異なる場合のデータや、水素環境度を判定すべき転動装置の運転条件に全て近い場合のデータとすることができる。以下、データベースから取得又は推定した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果を、「データベース値」と記すこともある。
　データベースには、水素環境が種々異なる複数の算出結果が格納されているので、それら複数の算出結果を取得する。そして、データベースから取得したこれら複数の算出結果と、水素環境度を判定すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果とを対比する。
　対比した結果、複数のデータベース値の中に、水素環境度を判定すべき転動装置についての算出結果と数値が一致するものが存在した場合には、データベースを検索して、その一致したデータベース値が算出されたデータベース作成用転動装置の水素環境を確認する。例えば、一致したデータベース値が算出されたデータベース作成用転動装置の雰囲気中の水素ガス濃度やデータベース作成用転動装置に使用された潤滑剤の種類を確認する。
　そして、一致したデータベース値が算出されたデータベース作成用転動装置の水素環境に基づいて、水素環境度を判定すべき転動装置の水素環境度を判定する。例えば、水素環境度を判定すべき転動装置の水素環境度は、一致したデータベース値が算出されたデータベース作成用転動装置の水素環境度と同一であると判断できるので、転動装置の雰囲気中の水素ガス濃度や転動装置に使用された潤滑剤の種類も、同一であると判断できる。よって、一致したデータベース値が算出されたデータベース作成用転動装置の雰囲気中の水素ガス濃度や使用された潤滑剤の種類を、水素環境度を判定すべき転動装置の水素環境度と判定することができる。
　なお、複数のデータベース値の中に、水素環境度を判定すべき転動装置についての算出結果と数値が一致するものが存在しなかった場合には、上記の複数のデータベース値を用いて線形補間を行う等の方法により、水素環境度を判定すべき転動装置の水素環境度を判定することができる。
　以上説明したように、本実施形態の水素環境度判定方法を用いれば、例えば、実機で使用された転動装置の運転時の水素環境度が不明であったとしても、上記データベースを用いて容易に水素環境度を判定することができる。また、本実施形態の水素環境度判定方法は、潤滑剤の分解による水素の発生しやすさの程度を評価することに利用することもできる。
　このように、転動装置の運転条件（応力の大きさ、応力の繰り返し数、温度等）、転動装置の種類、及び転動装置の鋼製転動部材を形成する鋼の種類が全て同一である場合には、常温非拡散性水素の量の増加速度の数値を直接的に比較することによって、転動装置の運転時の水素環境度を判定することができる。
　ただし、転動装置の運転条件、転動装置の種類、及び転動装置の鋼製転動部材を形成する鋼の種類のうち１つでも異なる場合は、常温非拡散性水素の量の増加速度を直接的に比較することはできない。よって、転動装置の運転条件のうち少なくとも１つが異なる場合は、下記の数式を用いて水素環境度を算出するとよい。
　下記の数式を用いて算出した水素環境度は、転動装置の種類及び転動装置の鋼製転動部材を形成する鋼の種類が同一であるならば、転動装置の運転条件が異なる場合であっても、算出した水素環境度の数値を直接的に比較することができる。すなわち、下記の数式は、常温非拡散性水素の量の増加速度を、応力の大きさと応力の繰り返し数の条件によって補正して定量化する式である。
　数式について以下に説明する。前述したように、水素環境度は、転動疲労水素の量、応力の繰り返し数、及び面圧の関数で表すことができるので、例えば、下記の数式で表すことができる。
　　［水素環境度］＝Ａ×［応力の大きさ（面圧）］α＋Ｂ×［応力の繰り返し数］β＋Ｃ×［転動疲労水素量（常温非拡散性水素の増加量）］γ
　　［転動疲労水素量（常温非拡散性水素の増加量）］＝（Ｄ×［水素環境度］＋Ｅ×［応力の大きさ（面圧など）］）×［応力の繰り返し数］＋Ｆ
　　［転動疲労水素量（常温非拡散性水素の増加量）］＝Ｇ×［応力の繰り返し数］＾（Ｈ×［水素環境度］＋Ｉ×［応力の大きさ（面圧など）］）
　多数のデータを蓄積し、それらのデータから回帰式を作成することにより、上記数式中の係数Ａ～Ｉ、α、β、γを得れば、上記数式を完成させることができる。そうすれば、常温非拡散性水素の増加量の測定値と、転動装置の運転条件である応力の大きさ及び繰り返し数とを上記数式に代入することにより、水素環境度を表す指数を算出することができる。そして、この指数によって転動装置の運転時の水素環境度を評価することができるし、転動装置の運転条件が異なる場合であっても、複数の転動装置について指数を直接的に比較することにより、各転動装置の運転時の水素環境度を比較することができる。
　次に、転動装置の運転時に鋼製転動部材に白色組織破損が発生する可能性を予測する白色組織破損可能性予測方法について説明する。本実施形態の水素環境度判定方法を利用すれば、転動装置の白色組織破損可能性を容易に且つ定量的に予測することができる。
　まず、水素環境度を判定するために用いる上記データベースと同様のデータベースを作成する。ただし、水素環境度を判定するために用いる上記データベースは、鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果を、複数の運転条件毎に分類して格納したものであったが、白色組織破損可能性を予測するために用いるデータベースは、鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果と、鋼製転動部材に白色組織破損が生じたか否かを確認した確認結果とを、複数の運転条件毎に分類して格納したものである。
　すなわち、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置と同種（タイプ、形状、寸法、材質（鋼製転動部材を形成する鋼の種類）等が全て同一）の転動装置を、データベース作成用転動装置として用意する。そして、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度及び運転時のデータベース作成用転動装置の水素環境のうち少なくとも一つが異なる複数の運転条件それぞれにおいてデータベース作成用転動装置を運転する。
　データベース作成用転動装置の運転が終了したら、データベース作成用転動装置の鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定して、データベース作成用転動装置の鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度を算出する。また、データベース作成用転動装置の鋼製転動部材に白色組織破損が生じたか否かを確認する。そして、その算出結果と確認結果とを複数の運転条件毎に分類して格納したデータベースを作成する。
　このデータベースには、可能な限り多くの算出結果が格納されていることが好ましいので、一種の転動装置について多くの運転条件で運転して多くの算出結果及び確認結果を得ることは勿論のこと、できるだけ多種の転動装置について算出結果及び確認結果を得て、データベースを作成することが好ましい。すなわち、タイプ、形状、寸法、材質（鋼製転動部材を形成する鋼の種類）のうち少なくとも一つが異なる多種の転動装置について多くの運転条件で運転を行って、多くの算出結果及び確認結果を得て、その算出結果及び確認結果をこれらの条件毎に分類して格納したデータベースを作成することが好ましい。
　次に、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について、運転後に、鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定し、常温非拡散性水素の量の増加速度を算出する。白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置の鋼製転動部材に白色組織破損が生じたか否かは、確認してもよいし確認しなくてもよい。また、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置の運転条件を確認する。すなわち、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度を確認する。
　そして、予め作成しておいたデータベースを検索して、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度が、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置の運転条件と全て同一である場合のデータ（以下「運転条件が全て同一である場合のデータ」と記す）を抽出する。すなわち、鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果、及び、鋼製転動部材に白色組織破損が生じたか否かの確認結果を取得する。
　データベースを検索した結果、「運転条件が全て同一である場合のデータ」が存在しなかった場合には、前述した水素環境度判定方法の場合と同様に、データベースから任意の複数のデータを抽出して、それら抽出したデータから線形補間等の手法によって、上記「運転条件が全て同一である場合のデータ」を推定する。
　データベースには、水素環境が種々異なる複数の算出結果及び確認結果が格納されているので、それら複数の算出結果及び確認結果を取得する。
　データベースから算出結果及び確認結果を取得したら、取得した算出結果及び確認結果を用いて、白色組織破損が生じる臨界値となる常温非拡散性水素の量の増加速度を算出する。そして、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果と、上記の臨界値とを比較する。その比較結果によって、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置の運転時に鋼製転動部材に白色組織破損が発生する可能性を予測することができる。
　例えば、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果が、臨界値よりも大きい場合は、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置は、白色組織破損が発生する可能性が高いと予測することができる。
　一方、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果が、臨界値よりも小さい場合は、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置は、白色組織破損が発生する可能性が低いと予測することができる。
　また、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果が、臨界値よりも大きく且つその差が大きいほど、白色組織破損が発生する可能性がより高いと予測することができるし、臨界値よりも小さく且つその差が大きいほど、白色組織破損が発生する可能性がより低いと予測することができる。
　さらに、データベースから取得した複数のデータベース値の中に、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果と数値が一致するものが存在した場合には、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置の白色組織破損可能性は、その一致したデータベース値が算出されたデータベース作成用転動装置と同等であると予測することができる。よって、その一致したデータベース値が算出されたデータベース作成用転動装置の寿命に基づいて、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置の白色組織破損による寿命も予測することができる。
　臨界値の算出方法の一例を、図３を用いて説明する。図３の例では、データベース作成用転動装置に使用する潤滑油の種類を種々変更することによって、異なる水素環境を設定している。
　まず、図３のグラフを作成するために行った転動寿命試験（データベース作成用転動装置の運転に相当する）について説明する。内輪及び外輪がＳＵＪ２製であり、玉が浸炭窒化処理を施したＳＵＪ２製である呼び番号６２０６の深溝玉軸受（データベース作成用転動装置に相当する）に、６種類の潤滑油Ａ～Ｆをそれぞれ使用して転動寿命試験を行った。試験条件は、動等価荷重Ｐ／基本動定格荷重Ｃが０．４６、回転速度が３０００ｍｉｎ-1、温度が１１０℃である。
　転動寿命試験を所定の時間行ったら、軌道輪（内輪又は外輪）の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定して、転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度を算出するとともに、軌道輪の転動疲労部位に白色組織破損が生じたか否かを確認した。そして、その算出結果及び確認結果を用いて、図３のグラフを作成した（データベースの作成に相当する）。
　なお、転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量は、電子科学株式会社製の昇温脱離分析装置ＥＭＤ－ＷＡ１０００Ｓを用いて軌道輪を真空中で加熱して常温非拡散性水素を脱離させ、脱離した水素を四重極質量分析計で検出することにより測定した。転動寿命試験後の軌道輪の常温非拡散性水素の量と、未使用の軌道輪の常温非拡散性水素の量とを測定して、運転時における常温非拡散性水素の増加量を算出した。また、白色組織破損が生じたか否かは、軌道輪の軌道面の直下部の断面組織観察を行うことによって判断した。
　図３に示すグラフは、試験時間を横軸とし常温非拡散性水素の増加量を縦軸とするグラフに、各試験時間における常温非拡散性水素の増加量をプロットした上、水素環境が同一条件のプロットについては最小二乗法等によって回帰直線を算出して描画したものである。この回帰直線が、常温非拡散性水素の量の増加速度に相当する。常温非拡散性水素の増加量は、データベースに格納されている常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果と試験時間（応力の繰り返し数）とから、白色組織破損が発生する可能性を予測する都度算出してもよいし、予めデータベースに格納しておいてもよい。
　この算出結果をプロットしたグラフに、白色組織破損が生じたか否かの確認結果（データベースから取得した確認結果に相当する）を当てはめると、白色組織剥離が発生した深溝玉軸受（データベース作成用転動装置）のプロットを有する回帰直線が配された領域と、白色組織剥離が発生しなかった深溝玉軸受（データベース作成用転動装置）のプロットのみを有する回帰直線が配された領域とに二分できる。そして、図３に示すように、２つの領域の境界に直線を引くことができる（白色組織破損が生じる臨界値の算出に相当する）。この直線の傾きによって表される常温非拡散性水素の量の増加速度が、白色組織破損が生じるか否かの臨界値となる。
　次に、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果と、上記の臨界値とを比較する。その比較結果によって、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置の運転時に鋼製転動部材に白色組織破損が発生する可能性を予測することができる。
　例えば、図３のグラフにおいて、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果が、臨界値よりも上方の領域、すなわち、白色組織剥離が発生した深溝玉軸受のプロットを有する回帰直線が配された領域の上に位置する場合は、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置は、白色組織破損が発生する可能性が高いと予測することができる。
　一方、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果が、臨界値よりも下方の領域、すなわち、白色組織剥離が発生しなかった深溝玉軸受のプロットのみを有する回帰直線が配された領域の上に位置する場合は、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置は、白色組織破損が発生する可能性が低いと予測することができる。
　また、白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果が、臨界値から上方に離れるほど、白色組織破損が発生する可能性がより高いと予測することができるし、臨界値から下方に離れるほど、白色組織破損が発生する可能性がより低いと予測することができる。
　以上説明したように、本実施形態の白色組織破損可能性予測方法を用いれば、例えば、実機で使用された転動装置の運転時の水素環境度が不明であったとしても、上記データベースを用いて容易に且つ定量的に白色組織破損可能性を予測することができる。また、本実施形態の白色組織破損可能性予測方法は、潤滑剤の分解による水素の発生しやすさの程度を評価することに利用することもできる。
　このように、転動装置の運転条件（応力の大きさ、応力の繰り返し数、温度等）、転動装置の種類、及び転動装置の鋼製転動部材を形成する鋼の種類が全て同一である場合には、常温非拡散性水素の量の増加速度の数値を直接的に比較することによって、転動装置の運転時の白色組織破損可能性を予測することができる。
　なお、以上説明した実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。さらに、本発明は、転動装置に関する水素環境度判定方法及び白色組織破損可能性予測方法であるが、転動装置に限らず、相互に転がり接触する２つの転動部材に対して適用可能である。

Claims (5)

  1. 　相互に転がり接触する２つの転動部材を備え、前記２つの転動部材の少なくとも一方が鋼製転動部材である転動装置の運転条件のうち、水素から受ける影響の大きさを表す指標である水素環境度を判定する方法であって、
    　前記運転条件で運転された前記転動装置の前記鋼製転動部材のうち、前記転がり接触により転動疲労した部位である転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定する測定工程と、
    　前記測定工程での測定結果に基づいて前記水素環境度を判定する判定工程と、
    を有する水素環境度判定方法。
  2. 　前記判定工程では、前記測定工程で測定された前記常温非拡散性水素の量から、前記転動装置の運転時における、前記鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度を算出し、その算出結果に基づいて前記水素環境度を判定する請求項１に記載の水素環境度判定方法。
  3. 　水素環境度を判定すべき転動装置と同種の転動装置をデータベース作成用転動装置として用意して、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度及び運転時の前記データベース作成用転動装置の水素環境のうち少なくとも一つが異なる複数の運転条件それぞれにおいて前記データベース作成用転動装置を運転した後に、前記データベース作成用転動装置の鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定して、前記データベース作成用転動装置の鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度を算出して、その算出結果を前記複数の運転条件毎に分類して格納したデータベースを予め作成しておき、
    　転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度が、前記水素環境度を判定すべき転動装置の運転条件と全て同一である場合の前記算出結果を、前記データベースから取得又は推定し、
    　前記判定工程では、前記水素環境度を判定すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度の算出結果を、前記データベースから取得又は推定した前記算出結果と対比して、
    　算出結果が、前記水素環境度を判定すべき転動装置についての算出結果と一致したデータベース作成用転動装置の水素環境に基づいて、前記水素環境度を判定すべき転動装置の水素環境度を判定する請求項２に記載の水素環境度判定方法。
  4. 　前記測定工程では、１００℃以下の温度に保持することにより前記鋼製転動部材から常温拡散性水素を放出させた後に、前記転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定する請求項１～３のいずれか一項に記載の水素環境度判定方法。
  5. 　請求項２に記載の水素環境度判定方法を利用して、転動装置の運転時に前記鋼製転動部材に白色組織破損が発生する可能性を予測する白色組織破損可能性予測方法であって、
    　白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置と同種の転動装置をデータベース作成用転動装置として用意して、転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度及び運転時の前記データベース作成用転動装置の水素環境のうち少なくとも一つが異なる複数の運転条件それぞれにおいて前記データベース作成用転動装置を運転した後に、前記データベース作成用転動装置の鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量を測定して、前記データベース作成用転動装置の鋼製転動部材の転動疲労部位に含有される常温非拡散性水素の量の増加速度を算出するとともに、前記データベース作成用転動装置の鋼製転動部材に白色組織破損が生じたか否かを確認して、その算出結果と確認結果とを前記複数の運転条件毎に分類して格納したデータベースを予め作成しておき、
    　転がり接触により鋼製転動部材の転動疲労部位に作用する応力の大きさ及び繰り返し数、並びに、運転時の温度が、前記白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置の運転条件と全て同一である場合の前記算出結果と前記確認結果とを、前記データベースから取得又は推定し、取得又は推定した前記算出結果と前記確認結果とを用いて、前記白色組織破損が生じる臨界値となる常温非拡散性水素の量の増加速度を算出し、
    　前記判定工程では、前記白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置について算出した常温非拡散性水素の量の増加速度と、前記臨界値とを比較することにより、前記白色組織破損が発生する可能性を予測すべき転動装置の運転時に前記鋼製転動部材に白色組織破損が発生する可能性を予測する白色組織破損可能性予測方法。
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