WO2023100762A1 - 転動部品及び転がり軸受 - Google Patents

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WO2023100762A1
WO2023100762A1 PCT/JP2022/043531 JP2022043531W WO2023100762A1 WO 2023100762 A1 WO2023100762 A1 WO 2023100762A1 JP 2022043531 W JP2022043531 W JP 2022043531W WO 2023100762 A1 WO2023100762 A1 WO 2023100762A1
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rolling
mass
steel
less
rolling bearing
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昌弘 山田
美有 佐藤
力 大木
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Ntn株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to rolling parts and rolling bearings. More particularly, the present invention relates to rolling components and rolling bearings for hydrogen-utilizing equipment.
  • Patent Document 1 Patent No. 3990212 describes a rolling component.
  • the rolling parts described in Patent Literature 1 are made of SUJ2, which is high carbon chromium bearing steel specified in JIS standards.
  • the bearing component described in Patent Document 1 is formed by performing nitriding treatment, quenching and tempering.
  • Patent Document 1 when the rolling component described in Patent Document 1 is used in a hydrogen-utilizing device, that is, in an environment exposed to hydrogen, there is a risk that early flaking may occur on the contact surface due to hydrogen embrittlement. be. In addition, the rolling component described in Patent Document 1 may have insufficient indentation forming ability.
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above. More specifically, the present invention provides a rolling component for hydrogen-utilizing equipment, which can suppress the occurrence of hydrogen embrittlement due to penetration of hydrogen from the surface, and has improved indentation forming ability.
  • the rolling part according to the present invention has a surface and is made of steel. It has a surface layer portion which is a region with a depth of up to 20 ⁇ m from the surface.
  • the rolling parts are for hydrogen utilization equipment.
  • the steel contains 0.70 to 1.10 mass percent carbon, 0.15 to 0.35 mass percent silicon, and 0.30 to 0.60 mass percent manganese. , 1.30% by mass or more and 1.60% by mass or less of chromium. Precipitates containing chromium or vanadium as a main component are deposited in the steel in the surface layer portion. Compressive residual stress at a distance of 50 ⁇ m from the surface is 80 MPa or more.
  • the steel may further contain 0.01 mass percent or more and 0.50 mass percent or less of vanadium and 0.01 mass percent or more and 0.5 mass percent or more of molybdenum.
  • the steel contains 0.90 mass percent or more and 1.10 mass percent or less carbon, 0.20 mass percent or more and 0.30 mass percent or less silicon, and 0.40 mass percent or more and 0.40 mass percent or more. 50 mass percent or less manganese, 1.40 mass percent or more and 1.60 mass percent or less chromium, 0.10 mass percent or more and 0.30 mass percent or less molybdenum, and 0.20 mass percent or more and 0.30 mass percent percent or less of vanadium, with the balance being iron and incidental impurities.
  • the maximum grain size of precipitates may be 2.0 ⁇ m or less.
  • the precipitates may have an average area ratio of 1.0 percent or more.
  • the hardness of the steel at a distance of 50 ⁇ m from the surface may be 64 HRC or more.
  • the amount of retained austenite in the steel at a distance of 50 ⁇ m from the surface may be less than 25 volume percent.
  • the nitrogen concentration in the steel in the surface layer portion may be 0.2% by mass or more.
  • the average grain size of the martensite block grains at the top area ratio of 50% in steel in the surface layer portion is 1.5 ⁇ m or less.
  • a rolling bearing according to the present invention includes an inner ring, an outer ring, and rolling elements. At least one of the inner ring, the outer ring and the rolling elements is the above rolling component. Rolling bearings are for hydrogen utilization equipment.
  • the rolling part and the rolling bearing of the present invention it is possible to suppress the occurrence of hydrogen embrittlement caused by hydrogen penetration from the surface, and to improve the indentation formation ability.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing 100
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the ball valve 200
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the hydrogen circulation pump 300
  • FIG. 3A to 3C are process diagrams showing a method of manufacturing the rolling bearing 100
  • It is process drawing which shows the modification of the manufacturing method of the rolling bearing 100.
  • FIG. 2 is a phase map by EBSD of a cross section near the raceway plane of Sample 1.
  • FIG. FIG. 4 is a phase map by EBSD of a cross section in the vicinity of the raceway plane of Sample 2.
  • FIG. FIG. 4 is a phase map by EBSD of a cross section near the raceway plane of Sample 3.
  • FIG. 4 is a phase map by EBSD of a cross section in the vicinity of the raceway plane of Sample 4.
  • FIG. 4 is a graph showing the average grain size of martensite block grains in steel in a region up to 20 ⁇ m deep from the raceway surface of Samples 1 to 4.
  • FIG. It is a sectional view of rolling bearing 100A. It is a sectional view of rolling bearing 100B. It is process drawing which shows the manufacturing method of the rolling bearing 100B.
  • 10 is a graph showing the distribution of carbon and nitrogen content in the surface layer portions of the inner ring and outer ring of Sample 5.
  • FIG. 5 shows representative cross-sectional FE-SEM images of the surface layers of the inner and outer rings of Sample 5.
  • FIG. 5 shows representative cross-sectional FE-SEM images of the surface layers of the inner and outer rings of Sample 5.
  • a rolling bearing according to the first embodiment will be described.
  • the rolling bearing according to the first embodiment is referred to as rolling bearing 100 .
  • the rolling bearing 100 is, for example, a deep groove ball bearing. However, the rolling bearing 100 is not limited to this. Rolling bearing 100 may be, for example, an angular ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing or a self-aligning roller bearing.
  • the rolling bearing 100 is for hydrogen utilization equipment.
  • Hydrogen utilization equipment is, for example, a ball valve or a compressor for a hydrogen station.
  • the system of the compressor is not particularly limited.
  • the compressor may be reciprocating (reciprocating), rotary (screw), centrifugal or axial.
  • the hydrogen utilization device may be a high-pressure hydrogen pressure reducing valve or a hydrogen circulation pump for fuel cell vehicles.
  • the rolling bearing 100 may be used for applications exposed to hydrogen.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the rolling bearing 100.
  • the rolling bearing 100 has a central axis A as shown in FIG. FIG. 1 shows a section parallel to and passing through central axis A.
  • FIG. A rolling bearing 100 has an inner ring 10 , an outer ring 20 , a plurality of rolling elements 30 and a retainer 40 .
  • the inner ring 10 and the outer ring 20 are ring-shaped.
  • the rolling elements 30 are balls (spherical).
  • the direction along the central axis A be the axial direction.
  • a direction passing through the central axis A and orthogonal to the central axis A is defined as a radial direction.
  • a direction along the circumference centered on the central axis A is defined as a circumferential direction.
  • the inner ring 10 has a first end face 10a, a second end face 10b, an inner peripheral face 10c, and an outer peripheral face 10d.
  • the first end surface 10a, the second end surface 10b, the inner peripheral surface 10c, and the outer peripheral surface 10d form the surface of the inner ring 10.
  • the first end face 10a and the second end face 10b are end faces of the inner ring 10 in the axial direction.
  • the second end surface 10b is the opposite surface of the first end surface 10a.
  • the inner peripheral surface 10c extends along the circumferential direction.
  • the inner peripheral surface 10c faces the central axis A side.
  • the inner ring 10 is fitted to the shaft at the inner peripheral surface 10c.
  • the inner peripheral surface 10c continues to the first end surface 10a at one end in the axial direction, and continues to the second end surface 10b at the other end in the axial direction.
  • the outer peripheral surface 10d extends along the circumferential direction. 10 d of outer peripheral surfaces face the side opposite to the central axis A. As shown in FIG. That is, the outer peripheral surface 10d is the opposite surface of the inner peripheral surface 10c in the radial direction. The outer peripheral surface 10d continues to the first end surface 10a at one end in the axial direction, and continues to the second end surface 10b at the other end in the axial direction.
  • the outer peripheral surface 10d has a raceway surface 10da.
  • the raceway surface 10da is a portion of the outer peripheral surface 10d that contacts the rolling elements 30. As shown in FIG.
  • the raceway surface 10da extends along the circumferential direction.
  • the raceway surface 10da is located in the central portion of the outer peripheral surface 10d in the axial direction. In a cross-sectional view, the raceway surface 10da has a partial arc shape recessed toward the inner peripheral surface 10c.
  • the outer ring 20 has a first end face 20a, a second end face 20b, an inner peripheral face 20c, and an outer peripheral face 20d.
  • the first end surface 20a, the second end surface 20b, the inner peripheral surface 20c, and the outer peripheral surface 20d form the surface of the outer ring 20.
  • the outer ring 20 is disposed radially outward of the inner ring 10 with the inner peripheral surface 20c facing the outer peripheral surface 10d with a gap therebetween.
  • the first end surface 20a and the second end surface 20b are end surfaces of the outer ring 20 in the axial direction.
  • the second end surface 20b is the opposite surface of the first end surface 20a.
  • the inner peripheral surface 20c extends along the circumferential direction.
  • the inner peripheral surface 20c faces the central axis A side.
  • the inner peripheral surface 20c continues to the first end surface 20a at one end in the axial direction, and continues to the second end surface 20b at the other end in the axial direction.
  • the inner peripheral surface 20c has a raceway surface 20ca.
  • the raceway surface 20ca is the portion of the inner peripheral surface 20c that contacts the rolling elements 30 .
  • the raceway surface 20ca extends along the circumferential direction.
  • the raceway surface 20ca is located in the central portion of the inner peripheral surface 20c in the axial direction. In a cross-sectional view, the raceway surface 20ca has a partial arc shape recessed toward the outer peripheral surface 20d.
  • the outer peripheral surface 20d extends along the circumferential direction. 20 d of outer peripheral surfaces face the side opposite to the central axis A. As shown in FIG. That is, the outer peripheral surface 20d is the opposite surface of the inner peripheral surface 20c in the radial direction. Although not shown, the outer ring 20 is fitted to the housing at the outer peripheral surface 20d. The outer peripheral surface 20d continues to the first end face 20a at one end in the axial direction, and continues to the second end face 20b at the other end in the axial direction.
  • the rolling elements 30 are arranged between the outer peripheral surface 10d and the inner peripheral surface 20c, more specifically, between the raceway surface 10da and the raceway surface 20ca.
  • the multiple rolling elements 30 are arranged along the circumferential direction.
  • the rolling element 30 has a surface 30a.
  • the cage 40 holds a plurality of rolling elements 30 .
  • the retainer 40 holds the plurality of rolling elements 30 such that the distance between two adjacent rolling elements 30 in the circumferential direction is within a certain range.
  • the inner ring 10, outer ring 20 and rolling elements 30 are made of steel. More specifically, the inner ring 10, the outer ring 20 and the rolling elements 30 are made of steel having a composition shown in Table 1 (referred to as "first composition").
  • Silicon is added to ensure workability before deoxidizing and nitriding during steel refining. If the silicon content in the steel is less than 0.15 mass percent, the temper softening resistance will be insufficient. As a result, due to tempering after quenching or temperature rise during use of the rolling bearing 100, there is a possibility that the surface hardness of the rolling parts may be reduced. Moreover, in this case, workability becomes insufficient when processing the rolling parts.
  • the content of silicon is 0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less.
  • Manganese is added to ensure the hardenability and hardness of the steel. If the manganese content in the steel is less than 0.30% by mass, it is difficult to ensure the hardenability of the steel. If the manganese content in the steel exceeds 0.60% by mass, manganese-based nonmetallic inclusions, which are impurities, increase. Therefore, the steel of the first composition has a manganese content of 0.30% by mass or more and 0.60% by mass or less.
  • Chromium is added to ensure the hardenability of steel and to form fine precipitates (nitrides, carbonitrides) with nitriding. If the content of chromium in the steel is less than 1.30% by mass, it is difficult to ensure the hardenability of the steel and sufficiently form fine precipitates. When the content of chromium in steel exceeds 1.60% by mass, the material cost of steel increases. Therefore, in the steel of the first composition, the content of chromium is 1.30% by mass or more and 1.60% by mass or less.
  • Molybdenum is added to ensure the hardenability of steel and to form fine precipitates with nitriding. Since molybdenum has a strong affinity for carbon, it precipitates as undissolved carbide in steel during nitriding treatment. Since this undissolved carbide of molybdenum becomes a precipitation nucleus during quenching, molybdenum increases the amount of precipitates after quenching.
  • the content of molybdenum in the steel is less than 0.01% by mass, it is difficult to ensure the hardenability of the steel and sufficiently form fine precipitates.
  • the content of molybdenum in steel exceeds 0.50% by mass, the material cost of steel increases. Therefore, in the steel of the first composition, the content of molybdenum is 0.01% by mass or more and 0.50% by mass or less.
  • Vanadium is added to ensure the hardenability of steel and to form fine precipitates with nitriding. If the vanadium content in the steel is less than 0.01% by mass, it is difficult to ensure the hardenability of the steel and sufficiently form fine precipitates. When the content of vanadium in steel exceeds 0.50% by mass, the material cost of steel increases. Therefore, in the steel of the first composition, the vanadium content is 0.01% by mass or more and 0.50% by mass or less.
  • the inner ring 10, outer ring 20 and rolling elements 30 may be made of steel having the composition shown in Table 2 (referred to as "second composition”).
  • the inner ring 10, the outer ring 20 and the rolling elements 30 may be made of steel having a composition shown in Table 3 (referred to as “third composition”).
  • the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 are made of steel of the first composition or the second composition, precipitates are dispersed more finely in the steel of the surface layer portion 50, which will be described later.
  • all of the inner ring 10, the outer ring 20 and the rolling elements 30 need not be made of steel of the first composition, the second composition or the third composition. It may be formed of steel of the first composition, the second composition, or the third composition.
  • the inner ring 10, the outer ring 20 and the rolling elements 30 have a surface layer portion 50.
  • the surface layer portion 50 is a region up to 20 ⁇ m deep from the surface of the inner ring 10 .
  • the surface layer portion 50 is a region up to 20 ⁇ m deep from the surface of the outer ring 20 .
  • the surface layer portion 50 is a region having a depth of up to 20 ⁇ m from the surface 30a.
  • the surface layer portion 50 is formed by nitriding treatment.
  • the inner ring 10 may have the surface layer portion 50 formed at least on the raceway surface 10da
  • the outer ring 20 may have the surface layer portion 50 formed on the raceway surface 20ca.
  • Precipitates are deposited in the steel in the surface layer portion 50 .
  • the precipitate is mainly composed of chromium or vanadium.
  • the precipitates are nitrides based on chromium or vanadium.
  • the precipitates may be carbonitrides based on chromium or vanadium.
  • the precipitates may be a mixture of the above nitrides and carbonitrides.
  • the surface layer portion 50 does not need to be formed on all of the surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20 and the rolling elements 30, and at least the surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20 and the rolling elements 30 Any one of them may be formed.
  • Chromium (vanadium) nitrides are nitrides of chromium (vanadium) or those in which some of the chromium (vanadium) sites in the nitrides are replaced by alloying elements other than chromium (vanadium). is.
  • a carbonitride containing chromium (vanadium) as a main component is obtained by substituting part of the carbon sites in the chromium (vanadium) carbide with nitrogen.
  • the chromium (vanadium) sites of the carbonitride containing chromium (vanadium) as a main component may be substituted with an alloying element other than chromium (vanadium).
  • Compressive residual stress at the position where the depth from the surface of the inner ring 10 is 50 ⁇ m, the position where the depth from the surface of the outer ring 20 is 50 ⁇ m, and the position where the depth from the surface of the rolling element 30 (surface 30a) is 50 ⁇ m is 80 MPa or more.
  • the compressive residual stress at the position where the depth from the surface of the inner ring 10 is 50 ⁇ m and the position where the depth from the surface of the outer ring 20 is 50 ⁇ m are measured, for example, in the circumferential direction.
  • the above compressive residual stress is measured by an X-ray diffraction method.
  • the maximum grain size of precipitates is preferably 2.0 ⁇ m or less.
  • the average area ratio of precipitates is preferably 1.0 percent or more. When the maximum grain size of the precipitates is 2.0 ⁇ m or less and the average area ratio of the precipitates is 1.0% or more, fine dispersion of the precipitates causes the surface of the inner ring 10, the surface of the outer ring 20, and the rolling Wear resistance on the surface of the moving body 30 is improved.
  • the maximum grain size of precipitates is more preferably 1.0 ⁇ m or less.
  • the average area ratio of precipitates is more preferably 2.0 percent or more.
  • the average area ratio of precipitates is obtained by acquiring a cross-sectional image of the surface layer 50 at a magnification of 5000 using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and binarizing the cross-sectional image. , is calculated by performing image processing on the binarized cross-sectional image.
  • Cross-sectional images of the surface layer portion 50 are acquired in three or more fields of view, and the average area ratio is the average value of the area ratios of precipitates obtained from the plurality of cross-sectional images.
  • the grain size of each precipitate is obtained by obtaining the area of each precipitate using the same method as above and multiplying the square root of the value obtained by dividing the area by ⁇ by 2. Then, the maximum grain size of the obtained precipitates is taken as the maximum grain size of the precipitates.
  • the nitrogen concentration in the steel in the surface layer portion 50 is preferably 0.2% by mass or more.
  • the nitrogen concentration in the steel in the surface layer portion 50 is measured by an electron probe microanalyzer (EPMA).
  • EPMA electron probe microanalyzer
  • the nitrogen concentration in the steel in the surface layer portion 50 is, for example, 0.5% by mass or less.
  • the thickness is preferably 64 HRC or more.
  • the hardness is measured by the Rockwell hardness test method specified in the JIS standard (JIS Z 2245:2016).
  • the steel in the surface layer portion 50 has martensite block grains.
  • Two adjacent martensite block grains have a crystal orientation difference of 15° or more at the grain boundary. From another point of view, even if there is a location with a deviation in crystal orientation, if the difference in crystal orientation is less than 15°, the location is different from the grain boundary of the martensite block grain. not considered.
  • Grain boundaries of martensite block grains are determined by an EBSD (Electron Back Scattered Diffraction) method.
  • the steel in the surface layer portion 50 preferably has an average grain size of 1.5 ⁇ m or less for martensite block grains with an upper area ratio of 50%.
  • the steel of the surface layer portion 50 when the martensite block grains are refined so that the average grain size at the upper area ratio of 50% is 1.5 ⁇ m or less, by increasing the toughness of the surface layer portion 50, Shear resistance near the surfaces of the inner ring 10, outer ring 20 and rolling elements 30 is improved.
  • the average grain size of martensite block grains with an upper area ratio of 50% is measured by the following method.
  • martensite block grains included in the observation field are specified by the EBSD method.
  • This observation field of view is an area observed at a magnification of 1500 times.
  • Second, the area of each martensite block grain included in the observation field is analyzed from the crystal orientation data obtained by the EBSD method.
  • each martensite block grain included in the observation field is added in descending order of area. This addition is performed until 50 percent of the total area of martensite block grains contained in the field of view is reached.
  • the equivalent circle diameter is calculated for each of the martensite block grains subjected to the above addition. This equivalent circle diameter is the square root of the value obtained by dividing the area of martensite block grains by ⁇ /4.
  • the average value of the circle-equivalent diameters of the martensite block grains subjected to the above addition is regarded as the average grain size of the martensite block grains with an upper area ratio of 50%.
  • Amount of retained austenite in steel at a depth of 50 ⁇ m from the surface of the inner ring 10, a depth of 50 ⁇ m from the surface of the outer ring 20, and a depth of 50 ⁇ m from the surface of the rolling element 30 (surface 30a) is preferably less than 25 volume percent. In this case, changes over time in the dimensions of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 due to the decomposition of retained austenite are suppressed.
  • Amount of retained austenite in steel at a depth of 50 ⁇ m from the surface of the inner ring 10, a depth of 50 ⁇ m from the surface of the outer ring 20, and a depth of 50 ⁇ m from the surface of the rolling element 30 (surface 30a) is more preferably less than 20 volume percent.
  • Amount of retained austenite in steel at a depth of 50 ⁇ m from the surface of the inner ring 10, a depth of 50 ⁇ m from the surface of the outer ring 20, and a depth of 50 ⁇ m from the surface of the rolling element 30 (surface 30a) is measured by X-ray diffractometry. More specifically, at a position at a depth of 50 ⁇ m from the surface of the inner ring 10, at a position at a depth of 50 ⁇ m from the surface of the outer ring 20, and at a position at a depth of 50 ⁇ m from the surface of the rolling element 30 (surface 30a).
  • the amount of retained austenite in steel is measured using MSF-3M manufactured by Rigaku Corporation.
  • the rolling member according to the first embodiment may be a slide bearing.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the ball valve 200.
  • the ball valve 200 has a body 210 , a seat retainer 220 , a ball 230 , stems 231 and 232 and a slide bearing 240 .
  • the seat retainer 220 is arranged inside the body 210 .
  • the seat retainer 220 is formed with an internal space 220a and flow paths 220b and 220c.
  • the channel 220b and the channel 220c are connected to the internal space 220a.
  • the ball 230 is arranged in the internal space 220a.
  • the wall surface of the internal space 220a is in contact with the surface of the ball 230 at the sealing portion 220aa.
  • the stems 231 and 232 are connected to the upper and lower ends of the ball 230, respectively. By rotating the stems 231 and 232 around the central axis, the flow paths 220 b and 220 c are connected via a through hole (not shown) formed in the ball 230 .
  • the stems 231 and 232 are passed through through holes formed in the body 210 and seat retainer 220 . Hydrogen flows through the through holes formed in the flow paths 220 b , 220 c and the balls 230 .
  • the slide bearing 240 has a cylindrical shape and is attached to the body 210 on its outer peripheral surface.
  • the slide bearing 240 rotatably supports the stem 231 (stem 232).
  • the slide bearing 240 is a rolling member according to the first embodiment. From another point of view, the slide bearing 240 is made of steel of the first composition, the second composition, or the third composition, and the surface layer portion 50 is formed on the contact surface.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the hydrogen circulation pump 300.
  • the hydrogen circulation pump 300 includes a motor housing 310, a pump housing 320, a rotating shaft 331 and a rotating shaft 332, a motor stator 341 and a motor rotor 342, a gear 351 and a gear 352, a rotor 361 and a rotor 362, and a rolling bearing 371.
  • a rolling bearing 372 a rolling bearing 373 , a rolling bearing 374 , a rolling bearing 375 and a rolling bearing 376 .
  • the motor housing 310 is attached to the pump housing 320 .
  • One end of the rotating shaft 331 is arranged inside the motor housing 310
  • the other end of the rotating shaft 331 is arranged inside the pump housing 320 .
  • One end and the other end of the rotary shaft 331 are rotatably supported by a rolling bearing 371 arranged in the motor housing 310 and a rolling bearing 372 arranged in the pump housing 320, respectively.
  • Rotating shaft 331 is rotatably supported between one end and the other end by rolling bearings 373 and 374 arranged in pump housing 320 .
  • the rotary shaft 332 is arranged inside the pump housing 320 .
  • One end of the rotating shaft 332 is rotatably supported by a rolling bearing 375 arranged inside the pump housing 320 .
  • Rotating shaft 332 is rotatably supported by rolling bearing 376 arranged in pump housing 320 at a position away from one end.
  • the motor stator 341 is arranged inside the motor housing 310 .
  • the motor rotor 342 is attached to the rotating shaft 331 so as to face the motor stator 341 .
  • the rotating shaft 331 is rotated by the motor stator 341 and the motor rotor 342 .
  • Gears 351 and 352 are attached to the rotating shafts 331 and 332, respectively. Rotation of the rotating shaft 331 is transmitted to the rotating shaft 332 by the gears 351 and 352 .
  • Gear 351 is between rolling bearing 373 and rolling bearing 374
  • gear 352 is between rolling bearing 375 and rolling bearing 376 .
  • a pump chamber 320 a is formed in the pump housing 320 .
  • a rotor 361 and a rotor 362 are arranged in the pump chamber 320a.
  • the rotors 361 and 362 are attached to the rotating shafts 331 and 332, respectively.
  • the rotor 361 rotates with the rotation of the rotary shaft 331, and the rotor 362 rotates with the rotation of the rotary shaft 332, whereby hydrogen is sucked into the pump chamber 320a and discharged from the pump chamber 320a. be.
  • Rolling bearing 371, rolling bearing 372, rolling bearing 373 and rolling bearing 375 are deep groove ball bearings. Rolling bearing 374 and rolling bearing 375 are double row angular contact ball bearings.
  • a rolling bearing 371, a rolling bearing 372, a rolling bearing 373, a rolling bearing 374, a rolling bearing 375, and a rolling bearing 376 are rolling bearings according to the first embodiment. That is, in the rolling bearing 371, the rolling bearing 372, the rolling bearing 373, the rolling bearing 374, the rolling bearing 375, and the rolling bearing 376, the race members and rolling elements are made of steel of the first composition, the second composition, or the third composition, A surface layer portion 50 is formed on the contact surface.
  • FIG. 4 is a process diagram showing a method of manufacturing the rolling bearing 100.
  • the method of manufacturing the rolling bearing 100 includes a preparation step S1, a nitriding treatment step S2, a first hardening step S3, a first tempering step S4, a second hardening step S5, and a second hardening step S5. 2 It has a tempering process S6, a post-treatment process S7, and an assembly process S8.
  • the method for manufacturing the rolling bearing 100 may not include the first tempering step S4 and the second hardening step S5.
  • a member to be processed is prepared.
  • the members to be processed ring-shaped members are prepared when the inner ring 10 and the outer ring 20 are to be formed, and spherical members are prepared when the rolling elements 30 are to be formed.
  • the member to be processed is made of steel of the first composition or the second composition.
  • the surface of the member to be processed is subjected to nitriding treatment.
  • This nitriding treatment is performed by holding the member to be processed at a temperature equal to or higher than the A1 transformation point for a predetermined period of time in an atmospheric gas containing a nitrogen source gas (for example, ammonia gas).
  • a nitrogen source gas for example, ammonia gas
  • the member to be processed is quenched. This quenching is performed by holding the member to be processed at a temperature equal to or higher than the A1 transformation point for a predetermined time and then cooling the member to be processed to a temperature equal to or lower than the Ms transformation point.
  • the member to be processed is tempered. This tempering is performed by holding the workpiece at a temperature below the A1 transformation point for a predetermined period of time.
  • step S5 hardening is performed on the member to be processed. This quenching is performed by holding the member to be processed at a temperature equal to or higher than the A1 transformation point for a predetermined time and then cooling the member to be processed to a temperature equal to or lower than the Ms transformation point.
  • the member to be processed is tempered. This tempering is performed by heating and holding the workpiece at a temperature below the A1 transformation point for a predetermined period of time.
  • the post-processing step S7 finishing (grinding/polishing) and cleaning of the member to be processed are performed. Thereby, the inner ring 10, the outer ring 20 and the rolling elements 30 are formed.
  • the assembly step S ⁇ b>8 the inner ring 10 , outer ring 20 and rolling elements 30 are assembled together with the retainer 40 . As described above, the rolling bearing 100 having the structure shown in FIG. 1 is manufactured.
  • the holding temperature in the second hardening step S5 is lower than the holding temperature in the nitriding treatment step S2 and the first hardening step S3.
  • the holding temperature in the nitriding treatment step S2 and the first hardening step S3 is, for example, 850°C.
  • the holding temperature in the second hardening step S5 is 810° C., for example.
  • the holding temperature and holding time in the first tempering step S4 and the second tempering step S6 are, for example, 180° C. and 2 hours, respectively.
  • FIG. 5 is a process diagram showing a modification of the manufacturing method of the rolling bearing 100.
  • the method of manufacturing the rolling bearing 100 may not include the first tempering step S4, and may include a sub-zero treatment step S9 instead of the second quenching step S5.
  • the sub-zero treatment step S9 is performed by cooling the member to be processed to a temperature of -100° C. or higher and room temperature or lower, for example.
  • the inner ring 10, the outer ring 20 and the rolling elements 30 are made of steel of the first composition, the second composition or the third composition. Precipitates are precipitated. Since the vicinity of the fine precipitates in the surface layer portion 50 becomes a trap site for hydrogen, the amount of hydrogen entering the surface layer portion 50 decreases. Therefore, in the rolling bearing 100, premature flaking damage due to hydrogen embrittlement is less likely to occur.
  • the depth from the surface of the inner ring 10 is 50 ⁇ m
  • the depth from the surface of the outer ring 20 is 50 ⁇ m
  • the depth from the surface of the rolling element 30 (surface 30a) is 50 ⁇ m.
  • the compressive residual stress at the position is 80 MPa or more. This compressive residual stress suppresses the formation of dents on the surface of the inner ring 10, the surface of the outer ring 20, and the surface of the rolling element 30 (surface 30a), and also suppresses the propagation of cracks originating from the dents.
  • Samples 1 to 4 were prepared as bearing ring samples. Samples 1 and 2 were made of steel having the composition shown in Table 4, and Samples 3 and 4 were made of steel having the composition shown in Table 5.
  • the steel composition shown in Table 4 corresponds to the first composition (second composition), and the composition shown in Table 5 corresponds to the SUJ2 composition (third composition) defined in the JIS standard.
  • Sample 1 was subjected to nitriding treatment step S2, first hardening step S3, sub-zero treatment step S9, and second tempering step S6.
  • Sample 2 was subjected to nitriding treatment step S2, first hardening step S3, first tempering step S4, second hardening step S5 and second tempering step S6.
  • Sample 3 was subjected to the nitriding treatment step S2, the first hardening step S3 and the second tempering step S6.
  • Sample 4 was subjected to the first hardening step S3 and the first tempering step S4.
  • the nitrogen concentration in the steel in the region up to 20 ⁇ m deep from the raceway surface was 0.2% by mass or more and 0.5% by mass or less.
  • the nitrogen concentration in the steel in the region up to 20 ⁇ m deep from the raceway surface was 0.3% by mass or more and 0.5% by mass or less.
  • no nitrogen was contained in the steel in the region up to 20 ⁇ m deep from the raceway surface.
  • the amount of retained austenite in the steel at a depth of 50 ⁇ m from the raceway surface is less than 20% by volume, and in sample 2, the depth from the raceway surface is 50 ⁇ m.
  • the amount of retained austenite in the steel at the position was less than 25 volume percent.
  • the amount of retained austenite in the steel at a depth of 50 ⁇ m from the raceway surface exceeds 25% by volume, and in sample 4, the retained austenite in the steel at a depth of 50 ⁇ m from the raceway surface. amount was less than 20 volume percent.
  • the amount of retained austenite in the steel in the vicinity of the raceway surface is less than 20 volume percent or less than 25 volume percent, so that the dimensional change over time due to the decomposition of the retained austenite is suppressed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional EBSD phase map near the orbital plane of Sample 1.
  • FIG. 7 is a cross-sectional EBSD phase map near the orbital plane of Sample 2.
  • FIG. 8 is a cross-sectional EBSD phase map near the orbital plane of Sample 3.
  • FIG. 9 is a cross-sectional EBSD phase map near the orbital plane of sample 4.
  • martensite block grains are indicated by white areas.
  • FIG. 10 is a graph showing the average grain size of martensite block grains in steel in the region up to 20 ⁇ m deep from the raceway surface of Samples 1 to 4.
  • the vertical axis in FIG. 10 represents the average grain size (unit: ⁇ m) of martensite block grains in the steel in the region up to 20 ⁇ m deep from the raceway surface.
  • the average grain size of the martensite block grains at the top area ratio of 50% in the steel in the region up to 20 ⁇ m deep from the raceway surface is 1. 0.5 ⁇ m or less.
  • sample 3 the average grain size of martensite block grains at a top area ratio of 50% in steel in a region up to 20 ⁇ m deep from the raceway surface exceeded 1.5 ⁇ m. From this, in samples 1 and 2, in the region up to 20 ⁇ m deep from the raceway surface, precipitates containing chromium or vanadium as a main component are finely and densely precipitated in the steel, and as a result, marten It was clarified that the size of the site block grains was refined, and the shear resistance near the raceway surface was improved, which in turn improved the durability of the raceway surface.
  • Hydrogen penetrating properties into the surface layers of samples 1 to 4 were evaluated by the following method. In this evaluation, first, the amounts of hydrogen released from Samples 1 to 4 before use were measured by heating Samples 1 to 4 before use from room temperature to 400°C. Second, the track members of Samples 1 to 4 after being used in a hydrogen environment for 50 hours were heated from room temperature to 400° C. after being used in a hydrogen environment for 50 hours. was measured.
  • the ratio of the amount of hydrogen released before and after use (that is, the value obtained by dividing the amount of hydrogen released after use by the amount of hydrogen released before use) was 3.0 or more.
  • the hydrogen release amount ratio before and after use was in the range of 0.9 or more and 1.2 or less.
  • the ratio of the amount of hydrogen released before and after use was in the range of 1.3 or more and 2.0 or less.
  • a rolling bearing according to the second embodiment will be described.
  • the rolling bearing according to the second embodiment is referred to as a rolling bearing 100A.
  • points different from the rolling bearing 100 will be mainly described, and redundant description will not be repeated.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the rolling bearing 100A.
  • the rolling bearing 100A has an inner ring 10, an outer ring 20, a plurality of rolling elements 30, and a retainer 40.
  • surface layer portions 50 are formed on the surfaces of the inner ring 10 , the outer ring 20 and the rolling elements 30 .
  • the inner ring 10, the outer ring 20 and the rolling elements 30 are made of steel of the first composition or the second composition. Regarding these points, the configuration of the rolling bearing 100A is common to the configuration of the rolling bearing 100. As shown in FIG.
  • the hardness of steel at a depth of 50 ⁇ m from the surface of the inner ring 10, the surface of the outer ring 20, and the surface of the rolling element 30 (surface 30a) is preferably 65.5 HRC or more.
  • the steel in the surface layer portion 50 preferably has an average grain size of 1.3 ⁇ m or less for martensite block grains with an upper area ratio of 50%.
  • the average grain size of martensite block grains with a top area ratio of 30% is preferably 1.6 ⁇ m or less.
  • the configuration of the rolling bearing 100A differs from the configuration of the rolling bearing 100. As shown in FIG.
  • the average grain size of martensite block grains with an upper area ratio of 50% is measured by the following method.
  • each martensite block grain included in the observation field is added in descending order of area. This addition is performed until 30 percent of the total area of martensite block grains contained in the field of view is reached.
  • the equivalent circle diameter is calculated for each of the martensite block grains subjected to the above addition. This equivalent circle diameter is the square root of the value obtained by dividing the area of martensite block grains by ⁇ /4.
  • the average value of the circle-equivalent diameters of the martensite block grains subjected to the above addition is regarded as the average grain size of the martensite block grains with an upper area ratio of 30%.
  • ⁇ Appendix 1> A steel rolling part having a surface, A surface layer portion having a depth of up to 20 ⁇ m from the surface, The rolling part is for a hydrogen utilization device, The steel contains 0.70 mass percent to 1.10 mass percent carbon, 0.15 mass percent to 0.35 mass percent silicon, and 0.30 mass percent to 0.60 mass percent manganese.
  • the balance consists of iron and inevitable impurities
  • the nitrogen concentration in the steel in the surface layer portion is 0.2% by mass or more
  • a precipitate containing chromium or vanadium as a main component is precipitated in the steel in the surface layer
  • the hardness of the steel at a distance of 50 ⁇ m from the surface is 64 HRC or more
  • a rolling component wherein the amount of retained austenite in said steel at a distance of 50 ⁇ m from said surface is less than 20 volume percent.
  • ⁇ Appendix 2> A steel rolling part having a surface, A surface layer portion having a depth of up to 20 ⁇ m from the surface, The rolling part is for a hydrogen utilization device, The steel contains 0.70 mass percent to 1.10 mass percent carbon, 0.15 mass percent to 0.35 mass percent silicon, and 0.30 mass percent to 0.60 mass percent manganese.
  • the balance consists of iron and inevitable impurities
  • the nitrogen concentration in the steel in the surface layer portion is 0.2% by mass or more
  • a precipitate containing chromium or vanadium as a main component is precipitated in the steel in the surface layer
  • the average grain size of the martensite block grains at the top area ratio of 50% in the steel in the surface layer portion is 1.3 ⁇ m or less
  • the hardness of the steel at a distance of 50 ⁇ m from the surface is 64 HRC or more
  • a rolling part wherein the amount of retained austenite in said steel at a distance of 50 ⁇ m from said surface is less than 25 volume percent.
  • the steel contains 0.90 to 1.10 mass percent carbon, 0.20 to 0.30 mass percent silicon, and 0.40 to 0.50 mass percent manganese. and 1.40% by mass or more and 1.60% by mass or less of chromium, 0.20% by mass or more and 0.30% by mass or less of molybdenum, and 0.20% by mass or more and 0.30% by mass or less of vanadium
  • Appendix 4 The rolling component according to any one of Appendices 1 to 3, wherein the precipitate has a maximum particle size of 1.0 ⁇ m or less.
  • a rolling bearing inner ring; an outer ring; a rolling element;
  • the rolling bearing is for hydrogen utilization equipment,
  • the outer ring 20 and the rolling elements 30 are made of steel of the first composition or the second composition, fine precipitates are deposited in the steel in the surface layer portion 50.
  • the hardness of the steel on the surface of the inner ring 10, the surface of the outer ring 20, and the surface of the rolling elements 30 can be ensured (more specifically, the position at the depth of 50 ⁇ m from the surface of the inner ring 10, the outer ring
  • the hardness of the steel at a depth of 50 ⁇ m from the surface of the rolling element 20 and a position of 50 ⁇ m from the surface of the rolling element 30 can be 64 HRC or more), and those precipitates are sources of stress concentration. (becoming a starting point of crack generation) can be suppressed.
  • the rolling bearing 100A fine precipitates are deposited in the steel in the surface layer portion 50, and the hardness of the steel on the surface of the inner ring 10, the surface of the outer ring 20, and the surface of the rolling elements 30 is ensured. Formation of new metal surfaces on the surface, the surface of the outer ring 20 and the surface of the rolling element 30 is suppressed. Therefore, in the rolling bearing 100 ⁇ /b>A, hydrogen is less likely to be generated on the surfaces of the inner ring 10 , the outer ring 20 , and the rolling elements 30 .
  • the vicinity of the fine precipitates precipitated in the steel in the surface layer portion 50 becomes a hydrogen trap site, so the amount of hydrogen entering the surface layer portion 50 is reduced. Therefore, in the rolling bearing 100A, premature flaking damage due to hydrogen embrittlement is less likely to occur.
  • retained austenite in the steel at a depth of 50 ⁇ m from the surface of the inner ring 10, a position of 50 ⁇ m from the surface of the outer ring 20, and a position of 50 ⁇ m from the surface of the rolling element 30 Since the amount is less than 20 volume percent (or less than 25 volume percent), dimensional changes in the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 due to decomposition of retained austenite due to temperature rise during use can be suppressed.
  • the toughness of the surface layer portion 50 is increased. Shear resistance near the surfaces of the inner ring 10, outer ring 20 and rolling elements 30 is improved. Therefore, in this case, the durability of the rolling bearing 100A can be further improved.
  • a rolling bearing according to the third embodiment will be described.
  • a rolling bearing according to the third embodiment is referred to as a rolling bearing 100B.
  • points different from the rolling bearing 100 will be mainly described, and redundant description will not be repeated.
  • the rolling bearing 100B is, for example, a single plain seat thrust ball bearing. However, the rolling bearing 100B is not limited to this. Rolling bearing 100B may be, for example, a deep groove ball bearing, an angular contact ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, or a self-aligning roller bearing. Rolling bearing 100B is for hydrogen utilization equipment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the rolling bearing 100B.
  • the rolling bearing 100B has a central axis A1.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of the rolling bearing 100B in a cross section along the central axis A1.
  • the rolling bearing 100B has a bearing member (bearing ring or washer) and rolling elements.
  • raceway members are an inner ring (shaft washer) 10 and an outer ring (housing washer) 20, and rolling elements are balls 80.
  • FIG. Rolling bearing 100B further has retainer 90 .
  • the inner ring 60 has an annular (ring-like) shape.
  • the inner ring 60 has a first surface 60a, a second surface 60b, an inner peripheral surface 60c, and an outer peripheral surface 60d.
  • the first surface 60a and the second surface 60b constitute end surfaces in the direction along the central axis A1 (referred to as "axial direction” in this embodiment).
  • the second surface 60b is the axially opposite surface of the first surface 60a.
  • the first surface 60a has a raceway surface 60aa.
  • the first surface 60a is recessed toward the second surface 60b on the raceway surface 60aa.
  • the raceway surface 60aa has a partial arc shape.
  • the raceway surface 60 aa is a surface that contacts the ball 80 and constitutes a contact surface of the inner ring 60 .
  • the inner peripheral surface 60c is a surface facing the central axis A1 side. One end in the axial direction of the inner peripheral surface 60c is continuous with the first surface 60a, and the other end in the axial direction is continuous with the second surface 60b.
  • the outer peripheral surface 60d is a surface facing away from the central axis A1. That is, the outer peripheral surface 60d is the opposite surface of the inner peripheral surface 60c in the direction orthogonal to the central axis A1 (referred to as "radial direction" in this embodiment). One end in the axial direction of the outer peripheral surface 60d is continuous with the first surface 60a, and the other end in the axial direction is continuous with the second surface 60b.
  • the outer ring 70 has a ring shape.
  • the outer ring 70 has a first surface 70a, a second surface 70b, an inner peripheral surface 70c, and an outer peripheral surface 70d.
  • the first surface 70a and the second surface 70b constitute end surfaces in the axial direction.
  • the outer ring 70 is arranged such that the first surface 70a faces the first surface 60a.
  • the second surface 70b is the axially opposite surface of the first surface 70a.
  • the first surface 70a has a raceway surface 70aa.
  • the first surface 70a is recessed toward the second surface 70b on the raceway surface 70aa.
  • the raceway surface 70aa has a partial arc shape.
  • the raceway surface 70 aa is a surface that contacts the ball 80 and constitutes a contact surface of the outer ring 70 .
  • the inner peripheral surface 70c is a surface facing the central axis A1 side. One end in the axial direction of the inner peripheral surface 70c is continuous with the first surface 70a, and the other end in the axial direction is continuous with the second surface 70b.
  • the outer peripheral surface 70d is a surface facing away from the central axis A1. That is, the outer peripheral surface 70d is the opposite surface of the inner peripheral surface 70c in the direction perpendicular to the central axis A1. One end in the axial direction of the outer peripheral surface 70d is continuous with the first surface 70a, and the other end in the axial direction is continuous with the second surface 70b.
  • the ball 80 has a spherical shape.
  • the number of balls 80 is plural.
  • the ball 80 is arranged between the first surface 60a and the first surface 70a. More specifically, ball 80 is arranged between raceway surface 60aa and raceway surface 70aa.
  • the surface of the ball 80 contacts the raceway surface 60aa and the raceway surface 70aa. That is, the surface of ball 80 is the contact surface.
  • the retainer 90 holds the ball 80.
  • the retainer 90 holds the balls 80 so that the distance between two adjacent balls 80 in the direction along the circumference centered on the central axis A1 (referred to as the "circumferential direction" in this embodiment) is within a certain range. are doing.
  • the inner ring 60, outer ring 70 and ball 80 are made of steel of the first composition.
  • Inner ring 60, outer ring 70 and ball 80 may be formed from steel of the second composition.
  • the steel forming the inner ring 60, outer ring 70 and ball 80 is quenched.
  • At least one of the inner ring 60, the outer ring 70 and the balls 80 should be made of steel of the first composition (second composition).
  • the inner ring 60, the outer ring 70 and the ball 80 have surface layer portions 50 on their surfaces.
  • the surface layer portion 50 is a region from the surfaces of the inner ring 60, the outer ring 70 and the ball 80 to a depth of 20 ⁇ m.
  • the surface layer portion 50 may be formed at least on the contact surfaces of the inner ring 60 , the outer ring 70 and the balls 80 .
  • the surface layer portion 50 may be formed on at least one of the inner ring 60 , the outer ring 70 and the balls 80 .
  • the precipitates in the surface layer portion 50 are, for example, carbonitrides and nitrides, and may be nitrides containing chromium or vanadium as a main component, or carbonitrides containing chromium or vanadium as a main component.
  • the total area ratio of precipitates in the surface layer portion 50 is 1% or more and 10% or less in a cross-sectional view orthogonal to the contact surface. In a cross-sectional view perpendicular to the contact surface, the total area ratio of precipitates in the surface layer portion 50 is preferably 2% or more and 7% or less.
  • the nitrogen content in surface layer portion 50 is preferably 0.2% by mass or more and 0.8% by mass or less. More preferably, the nitrogen content in the surface layer portion 50 is 0.3% by mass or more and 0.5% by mass or less. However, the nitrogen content in the surface layer portion 50 is such that a total of 60 or more particles per 100 ⁇ m 2 of grain size can be present in the surface layer portion 50, and the total area ratio of precipitates in the surface layer portion 50 is If it can be 1% or more and 10% or less, it does not have to fall within the above range.
  • the area ratio of precipitates is obtained by acquiring a cross-sectional image of the surface layer 50 at a magnification of 5000 using an FE-SEM, binarizing the cross-sectional image, and performing image processing on the binarized cross-sectional image. Calculated by The cross-sectional images of the surface layer 50 are obtained in three or more fields of view, and the area ratio is the average value of the plurality of cross-sectional images.
  • the grain size of each precipitate is obtained by obtaining the area of each precipitate using the same method as described above, and multiplying the square root of the value obtained by dividing the area by ⁇ by 2.
  • the volume fraction of retained austenite in the steel forming the inner ring 60, the outer ring 70, and the balls 80 is 20% or more and 40% or less at a depth of 50 ⁇ m from the contact surface.
  • the volume ratio of retained austenite in the steel forming the inner ring 60, outer ring 70 and ball 80 is 25% or more and 35% or less at a depth of 50 ⁇ m from the contact surface.
  • the hardness at the position where the depth from the contact surfaces of the inner ring 60, the outer ring 70 and the balls 80 is 50 ⁇ m is 653 Hv or more and 800 Hv or less.
  • the hardness at a position where the depth from the contact surface of the inner ring 60, outer ring 70 and ball 80 is 50 ⁇ m is 653 Hv or more and 800 Hv. It does not have to be less than
  • the hardness at the position where the depth from the contact surface of the inner ring 60, outer ring 70 and ball 80 is 50 ⁇ m is measured by the Vickers hardness test method specified in the JIS standard (JIS Z 2244:2009). Moreover, the load at the time of measurement is set to 300 gf.
  • the average grain size of martensite block grains at a comparative area ratio (higher area ratio) of 30% is preferably 2.0 ⁇ m or less.
  • the average grain size of martensite block grains with a comparative area ratio of 50% is more preferably 1.5 ⁇ m or less.
  • the surface layer portion 50 is made tougher, and the contact surface (more specifically, the raceway surface 60aa, the raceway surface 70aa, and the surface of the ball 80) can have shear resistance.
  • a quenched steel rolling member having a contact surface The rolling member is for a hydrogen utilization device, The rolling member has a surface layer portion having a depth of up to 20 ⁇ m from the contact surface, The steel contains 0.70 mass percent to 1.10 mass percent carbon, 0.15 mass percent to 0.35 mass percent silicon, and 0.30 mass percent to 0.60 mass percent manganese.
  • the balance consists of iron and inevitable impurities
  • a total of 60 or more precipitates having a particle size of 0.50 ⁇ m or less are present per 100 ⁇ m 2 in the surface layer, and the precipitates in the surface layer
  • a rolling member having a total area ratio of 1% or more and 10% or less.
  • the steel contains 0.90 to 1.10 mass percent carbon, 0.20 to 0.30 mass percent silicon, and 0.40 to 0.50 mass percent manganese. and 1.40% by mass or more and 1.60% by mass or less of chromium, 0.20% by mass or more and 0.30% by mass or less of molybdenum, and 0.20% by mass or more and 0.30% by mass or less of vanadium
  • the rolling contact member according to appendix 1, containing iron and unavoidable impurities.
  • ⁇ Appendix 4> In a cross-sectional view orthogonal to the contact surface, a total of 80 or more precipitates having a particle size of 0.50 ⁇ m or less are present per 100 ⁇ m 2 in the surface layer, and the precipitates in the surface layer.
  • ⁇ Appendix 5> 4 The rolling member according to any one of appendices 1 to 4, wherein the volume fraction of the amount of retained austenite at a position at a depth of 50 ⁇ m from the contact surface is 20% or more and 40% or less.
  • ⁇ Appendix 6> The rolling member according to any one of Appendices 1 to 5, wherein the volume fraction of the amount of retained austenite at a position 50 ⁇ m deep from the contact surface is 25% or more and 35% or less.
  • Appendix 8> A rolling bearing, a track member; and a rolling element arranged in contact with the raceway member,
  • the rolling bearing is for hydrogen utilization equipment,
  • a rolling bearing, wherein at least one of the race member and the rolling element is the rolling contact member according to any one of Appendices 1 to 7.
  • FIG. 13 is a process diagram showing a method of manufacturing the rolling bearing 100B.
  • the method of manufacturing the rolling bearing 100B includes a preparation step S10, a heat treatment step S11, a finishing step S12, and an assembly step S13.
  • the heat treatment step S11 is performed after the preparation step S10.
  • the finishing step S12 is performed after the heat treatment step S11.
  • the assembling step S13 is performed after the finishing step S12.
  • members to be processed to be subjected to the heat treatment step S11 and the finishing step S12 are prepared.
  • a ring-shaped member is prepared when the inner ring 60 and the outer ring 70 are to be formed, and a spherical member is prepared when the ball 80 is to be formed.
  • the member to be processed is made of steel of the first composition or the second composition.
  • the heat treatment step S11 includes a heating step S111, a cooling step S112, and a tempering step S113.
  • the heating step S111 the member to be processed is held at a temperature equal to or higher than the A1 transformation point for a predetermined period of time.
  • the member to be processed is also subjected to nitriding treatment. This nitriding treatment is carried out by performing the above heating and holding in an atmospheric gas containing a nitrogen source gas (for example, ammonia gas).
  • the cooling step S112 is performed after the heating step S111.
  • the member to be processed is cooled to a temperature below the Ms transformation point. This cooling is performed, for example, by oil cooling.
  • the tempering step S113 is performed after the cooling step S112. In the tempering step S113, the member to be processed is held at a temperature lower than the A1 transformation point for a predetermined period of time.
  • finishing step S12 finishing (grinding/polishing) and cleaning of the member to be processed are performed. Thereby, the inner ring 60, the outer ring 70 and the ball 80 are prepared.
  • assembly step S ⁇ b>13 the inner ring 60 , outer ring 70 and balls 80 are assembled together with the retainer 90 .
  • the rolling bearing 100B having the structure shown in FIG. 1 is manufactured.
  • the inner ring 60, the outer ring 70, and the balls 80 are made of steel of the first composition or the second composition. Precipitates are deposited. Since the vicinity of the fine precipitates in the surface layer portion 50 becomes a trap site for hydrogen, the amount of hydrogen entering the surface layer portion 50 decreases. Therefore, in the rolling bearing 100B, premature flaking damage due to hydrogen embrittlement is less likely to occur.
  • Samples 5 and 6 were prepared as rolling bearing samples. Samples 5 and 6 are single thrust ball bearings of JIS standard 51106 model number with an inner diameter of 30 mm, an outer diameter of 47 mm and a width of 11 mm.
  • the inner ring and outer ring of Sample 5 were made of steel with the composition shown in Table 9.
  • the compositions shown in Table 9 are within the range of the first composition and the second composition.
  • the inner and outer rings of Sample 6 were made of steel with the composition shown in Table 10.
  • the compositions shown in Table 10 are within the composition range of SUJ2 defined in the JIS standard, and are outside the ranges of the first composition and the second composition.
  • the balls of samples 5 and 6 were made of stainless steel (SUS440C).
  • the heat treatment step S11 was performed on the inner ring and outer ring of sample 5.
  • the inner ring and outer ring of sample 6 were not subjected to the heat treatment step S11. More specifically, the inner ring and outer ring of sample 6 were quenched and tempered, but not nitrided.
  • FIG. 14 is a graph showing the distribution of the carbon and nitrogen content in the surface layer portions of the inner ring and outer ring of Sample 5.
  • the horizontal axis is the distance from the surface (unit: mm), and the vertical axis is the content of carbon and nitrogen (unit: mass percent).
  • the total area ratio of precipitates was 2.2% or more and 7.0% or less.
  • the total area ratio of precipitates was 0.07% or more and 0.24% or less.
  • the total number of precipitates per 100 ⁇ m 2 was 66 or more and 425 or less in the surface layer portions of the inner and outer rings of Sample 5. In the surface layer portions of the inner and outer rings of sample 6, the total number of precipitates was 8 or more and 50 or less per 100 ⁇ m 2 .
  • FIG. 15 is a representative cross-sectional FE-SEM image of the inner and outer ring surface layers of Sample 5.
  • the precipitates were refined in the surface layer portions of the inner ring and the outer ring of sample 5 (most of the precipitates had a grain size of 0.5 ⁇ m or less).
  • the precipitates were not refined (the grain size of most of the precipitates exceeded 0.5 ⁇ m).
  • the characteristics of hydrogen permeation into the surface layer of the raceway members (inner ring and outer ring) of samples 5 and 6 were evaluated by the following method. In this evaluation, first, by heating the track members of Samples 5 and 6 before use from room temperature to 400° C., the amount of hydrogen released from the track members of Samples 5 and 6 before use was measured. was done. Second, by heating the track members of Sample 5 and Sample 6 after being used in a hydrogen environment for 50 hours from room temperature to 400° C., the sample 5 and Sample 6 after being used in a hydrogen environment for 50 hours was measured.

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Abstract

転動部品（１０）は、表面（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）を有し、鋼製である。転動部品は、表面からの深さが２０μｍまでの領域である表層部（５０）を備えている。転動部品は、水素利用機器用である。鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のモリブデンと、０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のバナジウムとを含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなる。表層部における鋼中の窒素濃度は、０．２質量パーセント以上である。

Description

転動部品及び転がり軸受
　本発明は、転動部品及び転がり軸受に関する。より特定的には、本発明は、水素利用機器用の転動部品及び転がり軸受に関する。
　特許文献１（特許第３９９０２１２号公報）には、転動部品が記載されている。特許文献１に記載の転動部品は、ＪＩＳ規格に定められている高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２製である。特許文献１に記載の軸受部品は、浸窒処理、焼入れ及び焼戻しが行われることにより形成されている。
特許第３９９０２１２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の転動部品は、水素利用機器に用いられる場合、すなわち、水素に曝されている環境下において、水素脆性に起因して接触面に早期剥離が生じてしまうおそれがある。また、特許文献１に記載の転動部品は、耐圧痕形成能が不十分となるおそれがある。
　本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、表面からの水素侵入に伴う水素脆性の発生を抑制可能であり、耐圧痕形成能が改善された水素利用機器用の転動部品を提供するものである。
　本発明に係る転動部品は、表面を有し、鋼製である。表面からの深さが２０μｍまでの領域である表層部を備える。転動部品は、水素利用機器用である。鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムとを含有している。表層部における鋼中には、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出している。表面からの距離が５０μｍの位置での圧縮残留応力は、８０ＭＰａ以上である。
　上記の転動部品では、鋼が、０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のバナジウムと、０．０１質量パーセント以上０．５質量パーセント以上のモリブデンとをさらに含有していてもよい。
　上記の転動部品では、鋼が、０．９０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のシリコンと、０．４０質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のマンガンと、１．４０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．１０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のモリブデンと、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のバナジウムとを含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなっていてもよい。
　上記の転動部品では、析出物の最大粒径が、２．０μｍ以下であってもよい。上記の転動部品では、析出物の平均面積率が、１．０パーセント以上であってもよい。上記の転動部品では、表面からの距離が５０μｍの位置での鋼の硬さが、６４ＨＲＣ以上であってもよい。上記の転動部品では、表面からの距離が５０μｍの位置での鋼中の残留オーステナイト量が、２５体積パーセント未満であってもよい。
　上記の転動部品では、表層部における鋼中の窒素濃度が、０．２質量パーセント以上であってもよい。上記の転動部品では、表層部における鋼中の上位面積率５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、１．５μｍ以下である。
　本発明に係る転がり軸受は、内輪と、外輪と、転動体とを備える。内輪、外輪及び転動体の少なくともいずれかは、上記の転動部品である。転がり軸受は、水素利用機器用である。
　本発明の転動部品及び転がり軸受によると、表面からの水素侵入に伴う水素脆性の発生を抑制可能であるとともに、耐圧痕形成能を改善可能である。
転がり軸受１００の断面図である。 ボール弁２００の拡大断面図である。 水素循環ポンプ３００の断面図である。 転がり軸受１００の製造方法を示す工程図である。 転がり軸受１００の製造方法の変形例を示す工程図である。 サンプル１の軌道面付近における断面のＥＢＳＤによる相マップである。 サンプル２の軌道面付近における断面のＥＢＳＤによる相マップである。 サンプル３の軌道面付近における断面のＥＢＳＤによる相マップである。 サンプル４の軌道面付近における断面のＥＢＳＤによる相マップである。 サンプル１からサンプル４の軌道面からの深さが２０μｍまでの領域における鋼中のマルテンサイトブロック粒の平均粒径を示すグラフである。 転がり軸受１００Ａの断面図である。 転がり軸受１００Ｂの断面図である。 転がり軸受１００Ｂの製造方法を示す工程図である。 サンプル５の内輪及び外輪の表層部における炭素及び窒素の含有量の分布を示すグラフである。 サンプル５の内輪及び外輪の表層部における代表的な断面ＦＥ－ＳＥＭ画像である。
　本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　（第１実施形態）
　第１実施形態に係る転がり軸受を説明する。第１実施形態に係る転がり軸受を、転がり軸受１００とする。
　＜転がり軸受１００の構成＞
　以下に、転がり軸受１００の構成を説明する。
　転がり軸受１００は、例えば、深溝玉軸受である。但し、転がり軸受１００は、これに限られない。転がり軸受１００は、例えば、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受又は自動調心ころ軸受であってもよい。
　転がり軸受１００は、水素利用機器用である。水素利用機器は、例えば水素ステーション向けのボール弁又は圧縮機である。なお、圧縮機の方式は特に限定されない。例えば、圧縮機は、往復式（レシプロ）、回転式（スクリュ）、遠心式又は軸流式のいずれであってもよい。水素利用機器は、燃料電池車向けの高圧水素減圧弁又は水素循環ポンプであってもよい。転がり軸受１００は、水素に曝される用途に用いられるものであればよい。
　図１は、転がり軸受１００の断面図である。図１に示されるように、転がり軸受１００は、中心軸Ａを有している。図１には、中心軸Ａに平行であり、かつ中心軸Ａを通る断面が示されている。転がり軸受１００は、内輪１０と、外輪２０と、複数の転動体３０と、保持器４０とを有している。内輪１０及び外輪２０は、リング状である。転動体３０は、玉である（球状である）。
　中心軸Ａに沿う方向を、軸方向とする。中心軸Ａを通り、かつ中心軸Ａに直交する方向を、径方向とする。中心軸Ａを中心とする円周に沿う方向を、周方向とする。
　内輪１０は、第１端面１０ａと、第２端面１０ｂと、内周面１０ｃと、外周面１０ｄとを有している。第１端面１０ａ、第２端面１０ｂ、内周面１０ｃ及び外周面１０ｄは、内輪１０の表面を構成している。第１端面１０ａ及び第２端面１０ｂは、軸方向における内輪１０の端面である。第２端面１０ｂは、第１端面１０ａの反対面である。
　内周面１０ｃは、周方向に沿って延在している。内周面１０ｃは、中心軸Ａ側を向いている。図示されていないが、内輪１０は、内周面１０ｃにおいて、軸に嵌め合わされる。内周面１０ｃは、軸方向における一方端において第１端面１０ａに連なっており、軸方向における他方端において第２端面１０ｂに連なっている。
　外周面１０ｄは、周方向に沿って延在している。外周面１０ｄは、中心軸Ａとは反対側を向いている。つまり、外周面１０ｄは、径方向における内周面１０ｃの反対面である。外周面１０ｄは、軸方向における一方端において第１端面１０ａに連なっており、軸方向における他方端において第２端面１０ｂに連なっている。
　外周面１０ｄは、軌道面１０ｄａを有している。軌道面１０ｄａは、転動体３０に接触する外周面１０ｄの部分である。軌道面１０ｄａは、周方向に沿って延在している。軌道面１０ｄａは、軸方向における外周面１０ｄの中央部に位置している。断面視において、軌道面１０ｄａは、内周面１０ｃ側に向かって窪む部分円弧形状である。
　外輪２０は、第１端面２０ａと、第２端面２０ｂと、内周面２０ｃと、外周面２０ｄとを有している。第１端面２０ａ、第２端面２０ｂ、内周面２０ｃ及び外周面２０ｄは、外輪２０の表面を構成している。外輪２０は、内周面２０ｃが外周面１０ｄと間隔を空けて対向している状態で、内輪１０の径方向外側に配置されている。
　第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂは、軸方向における外輪２０の端面である。第２端面２０ｂは、第１端面２０ａの反対面である。
　内周面２０ｃは、周方向に沿って延在している。内周面２０ｃは、中心軸Ａ側を向いている。内周面２０ｃは、軸方向における一方端において第１端面２０ａに連なっており、軸方向における他方端において第２端面２０ｂに連なっている。
　内周面２０ｃは、軌道面２０ｃａを有している。軌道面２０ｃａは、転動体３０に接触する内周面２０ｃの部分である。軌道面２０ｃａは、周方向に沿って延在している。軌道面２０ｃａは、軸方向における内周面２０ｃの中央部に位置している。断面視において、軌道面２０ｃａは、外周面２０ｄ側に向かって窪む部分円弧形状である。
　外周面２０ｄは、周方向に沿って延在している。外周面２０ｄは、中心軸Ａとは反対側を向いている。つまり、外周面２０ｄは、径方向における内周面２０ｃの反対面である。図示されていないが、外輪２０は、外周面２０ｄにおいてハウジングに嵌め合わされる。外周面２０ｄは、軸方向における一方端において第１端面２０ａに連なっており、軸方向における他方端において第２端面２０ｂに連なっている。
　転動体３０は、外周面１０ｄと内周面２０ｃとの間、より具体的には、軌道面１０ｄａと軌道面２０ｃａとの間に配置されている。複数の転動体３０は、周方向に沿って並んでいる。転動体３０は、表面３０ａを有している。保持器４０は、複数の転動体３０を保持している。保持器４０は、隣り合う２つの転動体３０の間の周方向における距離が一定範囲内となるように、複数の転動体３０を保持している。
　内輪１０、外輪２０及び転動体３０は、鋼製である。より具体的には、内輪１０、外輪２０及び転動体３０は、表１に示される組成（「第１組成」とする）の鋼により形成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　炭素は、焼入れ後における転動部品（内輪１０、外輪２０及び転動体３０）の表面における鋼の硬さに影響を与える。鋼中の炭素の含有量が０．７０質量パーセント未満である場合、転動部品の表面において、十分な硬さを確保することが困難である。鋼中の炭素の含有量が０．７０質量パーセント未満である場合、浸炭処理等により転動部品の表面における炭素含有量を補う必要があり、生産効率の低下及び製造コスト増加の要因となる。他方で、鋼中の炭素の含有量が１．１０質量パーセントを超える場合、焼入れ時の割れ（焼割れ）が発生するおそれがある。そのため、第１組成の鋼では、炭素の含有量が０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下とされている。
　シリコンは、鋼の精錬時の脱酸及び浸窒処理前の加工性確保のために加えられている。鋼中のシリコンの含有量が０．１５質量パーセント未満である場合、焼戻し軟化抵抗が不十分となる。その結果、焼入れ後の焼戻し又は転がり軸受１００の使用時の温度上昇により、転動部品の表面における硬さが低下するおそれがある。また、この場合、転動部品を加工する際の加工性が不十分となる。
　鋼中のシリコンの含有量が０．３５質量パーセントを超える場合、鋼が硬くなり過ぎ、転動部品を加工する際の加工性がかえって低下する。また、この場合、鋼の材料コストが上昇してしまう。そのため、第１組成の鋼では、シリコンの含有量が０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下とされている。
　マンガンは、鋼の焼入れ性及び硬さを確保するために加えられている。鋼中のマンガンの含有量が０．３０質量パーセント未満である場合、鋼の焼入れ性を確保することが困難である。鋼中のマンガンの含有量が０．６０質量パーセントを超える場合、不純物であるマンガン系の非金属介在物が増加してしまう。そのため、第１組成の鋼では、マンガンの含有量が０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下とされている。
　クロムは、鋼の焼入れ性の確保するため及び浸窒処理に伴って微細な析出物（窒化物、炭窒化物）を形成させるために加えられている。鋼中のクロムの含有量が１．３０質量パーセント未満である場合、鋼の焼入れ性を確保すること及び微細な析出物を十分形成することが困難である。鋼中のクロムの含有量が１．６０質量パーセントを超える場合、鋼の材料コストが上昇してしまう。そのため、第１組成の鋼では、クロムの含有量が１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下とされている。
　モリブデンは、鋼の焼入れ性を確保するため及び浸窒処理に伴って微細な析出物を形成させるために加えられている。モリブデンは、炭素に対して強い親和性があるため、浸窒処理の際に鋼中に未固溶炭化物として析出している。このモリブデンの未固溶炭化物が焼入れ時に析出核となるため、モリブデンは、焼入れ後の析出物の量を増加させる。
　鋼中のモリブデンの含有量が０．０１質量パーセント未満である場合、鋼の焼入れ性を確保すること及び微細な析出物を十分に形成することが困難である。鋼中のモリブデンの含有量が０．５０質量パーセントを超える場合、鋼の材料コストが上昇してしまう。そのため、第１組成の鋼では、モリブデンの含有量が０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下とされている。
　バナジウムは、鋼の焼入れ性を確保するため及び浸窒処理に伴って微細な析出物を形成させるために加えられている。鋼中のバナジウムの含有量が０．０１質量パーセント未満である場合、鋼の焼入れ性を確保すること及び微細な析出物を十分に形成することが困難である。鋼中のバナジウムの含有量が０．５０質量パーセントを超える場合、鋼の材料コストが上昇してしまう。そのため、第１組成の鋼では、バナジウムの含有量が０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下とされている。
　内輪１０、外輪２０及び転動体３０は、表２に示される組成（「第２組成」とする）の鋼により形成されていてもよい。内輪１０、外輪２０及び転動体３０は、表３に示される組成（「第３組成」とする）の鋼により形成されていてもよい。内輪１０、外輪２０及び転動体３０が第１組成又は第２組成の鋼により形成されている場合、後述する表層部５０の鋼中に析出物がより微細に分散される。なお、内輪１０、外輪２０及び転動体３０の全てが第１組成、第２組成又は第３組成の鋼により形成されている必要はなく、内輪１０、外輪２０及び転動体３０の少なくともいずれかが第１組成、第２組成又は第３組成の鋼により形成されていればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図１に示されるように、内輪１０、外輪２０及び転動体３０は、表層部５０を有している。内輪１０では、内輪１０の表面からの深さが２０μｍまでの領域が、表層部５０である。外輪２０では、外輪２０の表面からの深さが２０μｍまでの領域が、表層部５０である。転動体３０では、表面３０ａからの深さが２０μｍまでの領域が表層部５０である。表層部５０は、浸窒処理により形成される。なお、内輪１０では表層部５０が少なくとも軌道面１０ｄａに形成されていればよく、外輪２０では表層部５０が軌道面２０ｃａに形成されていればよい。
　表層部５０における鋼中には、析出物が析出している。析出物は、クロム又はバナジウムを主成分としている。析出物は、クロム又はバナジウムを主成分とする窒化物である。析出物は、クロム又はバナジウムを主成分とする炭窒化物であってもよい。析出物は、上記の窒化物及び炭窒化物が混在していてもよい。
　また、表層部５０は、内輪１０の表面、外輪２０の表面及び転動体３０の表面の全てに形成されている必要はなく、内輪１０の表面、外輪２０の表面及び転動体３０の表面の少なくともいずれかに形成されていればよい。
　クロム（バナジウム）を主成分とする窒化物は、クロム（バナジウム）の窒化物又は当該窒化物中のクロム（バナジウム）のサイトの一部がクロム（バナジウム）以外の合金元素により置換されているものである。クロム（バナジウム）を主成分とする炭窒化物は、クロム（バナジウム）の炭化物中の炭素のサイトの一部が窒素により置換されているものである。クロム（バナジウム）を主成分とする炭窒化物のクロム（バナジウム）のサイトは、クロム（バナジウム）以外の合金元素により置換されていてもよい。
　内輪１０の表面からの深さが５０μｍとなる位置、外輪２０の表面からの深さが５０μｍとなる位置及び転動体３０の表面（表面３０ａ）からの深さが５０μｍとなる位置における圧縮残留応力は、８０ＭＰａ以上である。内輪１０の表面からの深さが５０μｍとなる位置及び外輪２０の表面からの深さが５０μｍとなる位置における圧縮残留応力は、例えば周方向において測定される。上記の圧縮残留応力は、Ｘ線回折法により測定される。
　析出物の最大粒径は、好ましくは、２．０μｍ以下である。析出物の平均面積率は、好ましくは、１．０パーセント以上である。析出物の最大粒径が２．０μｍ以下であり、析出物の平均面積率が１．０パーセント以上である場合には、析出物の微細分散により、内輪１０の表面、外輪２０の表面及び転動体３０の表面における耐摩耗性が改善される。析出物の最大粒径は、さらに好ましくは、１．０μｍ以下である。析出物の平均面積率は、さらに好ましくは、２．０パーセント以上である。
　析出物の平均面積率は、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ：Field　Emission　Scanning　Electron　Microscope）を用いて倍率５０００倍で表層部５０の断面画像を取得するとともに、当該断面画像を二値化し、二値化された当該断面画像に対して画像処理を行うことにより算出される。表層部５０の断面画像は、３視野以上で取得され、平均面積率は、それら複数の断面画像から得られた析出物の面積率の平均値である。
　各々の析出物の粒径は、上記と同様の方法を用いて各々の析出物の面積を取得するとともに、当該面積をπで除した値の平方根に２を乗じることにより得られる。そして、得られた析出物の粒径のうちで最大のものが、析出物の粒径の最大値とされる。
　表層部５０における鋼中の窒素濃度は、０．２質量パーセント以上であることが好ましい。表層部５０における鋼中の窒素濃度は、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron　Probe　Micro　Analyzer）により測定される。なお、表層部５０における鋼中の窒素濃度は、例えば０．５質量パーセント以下である。
　内輪１０の表面からの深さが５０μｍとなる位置、外輪２０の表面からの深さが５０μｍとなる位置及び転動体３０の表面（表面３０ａ）からの深さが５０μｍとなる位置における鋼の硬さは、６４ＨＲＣ以上であることが好ましい。
　内輪１０の表面からの深さが５０μｍとなる位置、外輪２０の表面からの深さが５０μｍとなる位置及び転動体３０の表面（表面３０ａ）からの深さが５０μｍとなる位置における鋼の硬さは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ｚ　２２４５：２０１６）に規定されているロックウェル硬さ試験法により測定される。
　表層部５０における鋼は、マルテンサイトブロック粒を有している。隣り合う２つのマルテンサイトブロック粒は、粒界において、結晶方位の差が１５°以上になっている。このことを別の観点から言えば、結晶方位にずれがある箇所が存在していても、結晶方位の差が１５°未満である場合、当該箇所は、マルテンサイトブロック粒の結晶粒界とは見做されない。マルテンサイトブロック粒の粒界は、ＥＢＳＤ（Electron　Back　Scattered　Diffraction）法により決定される。
　表層部５０における鋼は、上位面積率が５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が１．５μｍ以下であることが好ましい。表層部５０の鋼中において、上位面積率５０パーセントでの平均粒径が１．５μｍ以下となるようにマルテンサイトブロック粒が微細化されている場合には、表層部５０の高靭性化により、内輪１０、外輪２０及び転動体３０の表面近傍における剪断抵抗が改善される。
　上位面積率が５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、以下の方法により測定される。第１に、表層部５０を含む断面において、断面観察が行われる。この際、ＥＢＳＤ法により観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒が特定される。この観察視野は、倍率１５００倍において観察される領域である。第２に、ＥＢＳＤ法により得られた結晶方位データから、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の各々の面積が解析される。
　第３に、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の各々の面積を、面積が大きいものから順に加算していく。この加算は、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の合計面積の５０パーセントに達するまで行われる。上記の加算の対象になったマルテンサイトブロック粒の各々について、円相当径が算出される。この円相当径は、マルテンサイトブロック粒の面積をπ／４で除した値の平方根である。上記の加算の対象になったマルテンサイトブロック粒の円相当径の平均値が、上位面積率が５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径と見做される。
　内輪１０の表面からの深さが５０μｍの位置、外輪２０の表面からの深さが５０μｍの位置及び転動体３０の表面（表面３０ａ）からの深さが５０μｍの位置における鋼中の残留オーステナイト量は、２５体積パーセント未満であることが好ましい。この場合には、残留オーステナイトの分解に伴う内輪１０、外輪２０及び転動体３０の寸法の経時変化が抑制される。内輪１０の表面からの深さが５０μｍの位置、外輪２０の表面からの深さが５０μｍの位置及び転動体３０の表面（表面３０ａ）からの深さが５０μｍの位置における鋼中の残留オーステナイト量は、さらに好ましくは、２０体積パーセント未満である。
　内輪１０の表面からの深さが５０μｍの位置、外輪２０の表面からの深さが５０μｍの位置及び転動体３０の表面（表面３０ａ）からの深さが５０μｍの位置における鋼中の残留オーステナイト量は、Ｘ線回折法により測定される。より具体的には、内輪１０の表面からの深さが５０μｍの位置、外輪２０の表面からの深さが５０μｍの位置及び転動体３０の表面（表面３０ａ）からの深さが５０μｍの位置における鋼中の残留オーステナイト量は、株式会社リガク製のＭＳＦ－３Ｍを用いて測定される。
　上記においては、第１実施形態に係る転動部材が転がり軸受の構成要素である場合について説明をしたが、第１実施形態に係る転動部材は、滑り軸受であってもよい。
　＜第１実施形態に係る転動部材の適用例＞
　第１実施形態に係る転動部材は、ボール弁２００に用いられる。図２は、ボール弁２００の拡大断面図である。図２に示されるように、ボール弁２００は、ボディ２１０と、シートリテーナ２２０と、ボール２３０と、ステム２３１及びステム２３２と、滑り軸受２４０とを有している。
　シートリテーナ２２０は、ボディ２１０の内部に配置されている。シートリテーナ２２０には、内部空間２２０ａと、流路２２０ｂ及び流路２２０ｃとが形成されている。流路２２０ｂ及び流路２２０ｃは、内部空間２２０ａに接続されている。ボール２３０は、内部空間２２０ａに配置されている。内部空間２２０ａの壁面は、シール部２２０ａａにおいてボール２３０の表面に接触している。
　ステム２３１及びステム２３２は、それぞれ、ボール２３０の上端及び下端に接続されている。ステム２３１及びステム２３２が中心軸回りに回転することにより、ボール２３０に形成されている貫通穴（図示せず）を介して、流路２２０ｂ及び流路２２０ｃが接続される。ステム２３１及びステム２３２は、ボディ２１０及びシートリテーナ２２０に形成されている貫通穴に通されている。なお、流路２２０ｂ、流路２２０ｃ及びボール２３０に形成されている貫通穴には、水素が流れる。
　滑り軸受２４０は、筒状になっており、外周面においてボディ２１０に取り付けられている。滑り軸受２４０は、ステム２３１（ステム２３２）を回転可能に軸支している。滑り軸受２４０は、第１実施形態に係る転動部材である。このことを別の観点から言えば、滑り軸受２４０は、第１組成、第２組成又は第３組成の鋼製であり、かつ接触面に表層部５０が形成されている。
　＜第１実施形態に係る転がり軸受の適用例＞
　図３は、水素循環ポンプ３００の断面図である。水素循環ポンプ３００は、モータハウジング３１０と、ポンプハウジング３２０と、回転軸３３１及び回転軸３３２と、モータステータ３４１及びモータロータ３４２と、ギア３５１及びギア３５２と、ロータ３６１及びロータ３６２と、転がり軸受３７１、転がり軸受３７２、転がり軸受３７３、転がり軸受３７４、転がり軸受３７５及び転がり軸受３７６とを有している。
　モータハウジング３１０は、ポンプハウジング３２０に取り付けられている。回転軸３３１の一方端側はモータハウジング３１０内に配置されており、回転軸３３１の他方端側はポンプハウジング３２０内に配置されている。回転軸３３１の一方端及び他方端は、それぞれ、モータハウジング３１０内に配置されている転がり軸受３７１及びポンプハウジング３２０内に配置されている転がり軸受３７２により回転可能に軸支されている。回転軸３３１は、一方端と他方端との間において、ポンプハウジング３２０内に配置されている転がり軸受３７３及び転がり軸受３７４により回転可能に軸支されている。
　回転軸３３２は、ポンプハウジング３２０内に配置されている。回転軸３３２の一方端は、ポンプハウジング３２０内に配置されている転がり軸受３７５により回転可能に軸支されている。回転軸３３２は、一方端から離れた位置において、ポンプハウジング３２０内に配置されている転がり軸受３７６により回転可能に軸支されている。
　モータステータ３４１は、モータハウジング３１０内に配置されている。モータロータ３４２は、モータステータ３４１と対向するように回転軸３３１に取り付けられている。モータステータ３４１及びモータロータ３４２により、回転軸３３１は回転される。回転軸３３１及び回転軸３３２には、それぞれ、ギア３５１及びギア３５２が取り付けられている。ギア３５１及びギア３５２により、回転軸３３１の回転が、回転軸３３２に伝達される。なお、ギア３５１は転がり軸受３７３と転がり軸受３７４との間にあり、ギア３５２は転がり軸受３７５と転がり軸受３７６との間にある。
　ポンプハウジング３２０内には、ポンプ室３２０ａが形成されている。ポンプ室３２０ａ内には、ロータ３６１及びロータ３６２が配置されている。ロータ３６１及びロータ３６２は、それぞれ、回転軸３３１及び回転軸３３２に取り付けられている。回転軸３３１の回転に伴ってロータ３６１が回転するとともに、回転軸３３２の回転に伴ってロータ３６２が回転することにより、ポンプ室３２０ａ内に水素が吸入され、ポンプ室３２０ａ内から水素が吐出される。
　転がり軸受３７１、転がり軸受３７２、転がり軸受３７３及び転がり軸受３７５は、深溝玉軸受である。転がり軸受３７４及び転がり軸受３７５は、複列アンギュラ玉軸受である。転がり軸受３７１、転がり軸受３７２、転がり軸受３７３、転がり軸受３７４、転がり軸受３７５及び転がり軸受３７６は、第１実施形態に係る転がり軸受である。つまり、転がり軸受３７１、転がり軸受３７２、転がり軸受３７３、転がり軸受３７４、転がり軸受３７５及び転がり軸受３７６では、軌道部材及び転動体が第１組成、第２組成又は第３組成の鋼製であり、接触面に表層部５０が形成されている。
　図４は、転がり軸受１００の製造方法を示す工程図である。図４に示されるように、転がり軸受１００の製造方法は、準備工程Ｓ１と、浸窒処理工程Ｓ２と、第１焼入れ工程Ｓ３と、第１焼戻し工程Ｓ４と、第２焼入れ工程Ｓ５と、第２焼戻し工程Ｓ６と、後処理工程Ｓ７と、組み立て工程Ｓ８とを有している。なお、転がり軸受１００の製造方法は、第１焼戻し工程Ｓ４及び第２焼入れ工程Ｓ５を有していなくてもよい。
　準備工程Ｓ１においては、加工対象部材が準備される。加工対象部材としては、内輪１０及び外輪２０を形成しようとする場合はリング状の部材が準備され、転動体３０を形成しようとする場合は球状の部材が準備される。この加工対象部材は、第１組成又は第２組成の鋼により形成されている。
　浸窒処理工程Ｓ２においては、加工対象部材の表面に対する浸窒処理が行われる。この浸窒処理は、窒素源となるガス（例えばアンモニアガス）を含む雰囲気ガス中において、加工対象部材をＡ１変態点以上の温度で所定時間保持することにより行われる。第１焼入れ工程Ｓ３においては、加工対象部材に対する焼入れが行われる。この焼入れは、加工対象部材をＡ１変態点以上の温度で所定時間保持した後に加工対象部材をＭｓ変態点以下の温度まで冷却することにより行われる。
　第１焼戻し工程Ｓ４においては、加工対象部材に対する焼戻しが行われる。この焼戻しは、加工対象部材をＡ１変態点未満の温度で所定時間保持することにより行われる。
　第２焼入れ工程Ｓ５においては、加工対象部材に対する焼入れが行われる。この焼入れは、加工対象部材をＡ１変態点以上の温度で所定時間保持した後に加工対象部材をＭｓ変態点以下の温度まで冷却することにより行われる。
　第２焼戻し工程Ｓ６においては、加工対象部材に対する焼戻しが行われる。この焼戻しは、加工対象部材をＡ１変態点未満の温度で所定時間加熱保持することにより行われる。
　後処理工程Ｓ７においては、加工対象部材に対する仕上げ加工（研削・研磨）及び洗浄が行われる。これにより、内輪１０、外輪２０及び転動体３０が形成される。組み立て工程Ｓ８においては、内輪１０、外輪２０及び転動体３０が、保持器４０とともに組み立てられる。以上により、図１に示される構造の転がり軸受１００が製造される。
　第２焼入れ工程Ｓ５における保持温度は、浸窒処理工程Ｓ２及び第１焼入れ工程Ｓ３における保持温度よりも低い。浸窒処理工程Ｓ２及び第１焼入れ工程Ｓ３における保持温度は、例えば８５０℃である。第２焼入れ工程Ｓ５における保持温度は、例えば８１０℃である。第１焼戻し工程Ｓ４及び第２焼戻し工程Ｓ６における保持温度及び保持時間は、例えば、それぞれ１８０℃及び２時間である。
　図５は、転がり軸受１００の製造方法の変形例を示す工程図である。図５に示されるように、転がり軸受１００の製造方法は、第１焼戻し工程Ｓ４を有していなくてもよく、第２焼入れ工程Ｓ５に代えてサブゼロ処理工程Ｓ９を有していてもよい。サブゼロ処理工程Ｓ９においては、加工対象部材を例えば－１００℃以上室温以下の温度まで冷却することにより行われる。
　＜転がり軸受１００の効果＞
　以下に、転がり軸受１００の効果を説明する。
　転がり軸受１００では、内輪１０、外輪２０及び転動体３０が第１組成、第２組成又は第３組成の鋼で形成されているため、浸窒処理により形成された表層部５０における鋼中に微細な析出物が析出する。表層部５０中の微細な析出物の近傍が水素のトラップサイトになるため、表層部５０における水素侵入量が低下する。そのため、転がり軸受１００においては、水素脆性に起因した早期剥離損傷が生じにくい。
　転がり軸受１００では、内輪１０の表面からの深さが５０μｍとなる位置、外輪２０の表面からの深さが５０μｍとなる位置及び転動体３０の表面（表面３０ａ）からの深さが５０μｍとなる位置における圧縮残留応力が８０ＭＰａ以上になっている。この圧縮残留応力により、内輪１０の表面、外輪２０の表面及び転動体３０の表面（表面３０ａ）における圧痕形成が抑制されるとともに、圧痕を起点とする亀裂の進展が抑制される。このように、転がり軸受１００によると、表面からの水素侵入に伴う水素脆性の発生を抑制可能であるとともに、耐圧痕形成能を改善可能である。
　＜実施例＞
　軌道輪のサンプルとして、サンプル１からサンプル４が準備された。サンプル１及びサンプル２は表４に示される組成の鋼により形成され、サンプル３及びサンプル４は表５に示される組成の鋼により形成された。表４に示される鋼の組成は、第１組成（第２組成）に対応しており、表５に示される組成はＪＩＳ規格に定められているＳＵＪ２の組成（第３組成）に対応している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　サンプル１に対しては、浸窒処理工程Ｓ２、第１焼入れ工程Ｓ３、サブゼロ処理工程Ｓ９及び第２焼戻し工程Ｓ６が行われた。サンプル２に対しては、浸窒処理工程Ｓ２、第１焼入れ工程Ｓ３、第１焼戻し工程Ｓ４、第２焼入れ工程Ｓ５及び第２焼戻し工程Ｓ６が行われた。サンプル３に対しては、浸窒処理工程Ｓ２、第１焼入れ工程Ｓ３及び第２焼戻し工程Ｓ６が行われた。サンプル４に対しては、第１焼入れ工程Ｓ３及び第１焼戻し工程Ｓ４が行われた。
　表６に示されるように、サンプル１からサンプル３では、軌道面近傍における（軌道面からの深さが５０μｍとなる位置における）周方向の圧縮残留応力が８０ＭＰａ以上になっていた。他方で、サンプル４では、軌道面近傍における（軌道面からの深さが５０μｍとなる位置における）周方向の圧縮残留応力が３０ＭＰａ以下になっていた。サンプル１からサンプル３では、軌道面の耐圧痕形成能が、サンプル４と比較して優れていた。この比較から、軌道面近傍における圧縮残留応力が８０ＭＰａ以上とされることにより軌道面の耐圧痕形成能が改善されることが明らかになった。
　表６に示されるように、サンプル１及びサンプル２では、軌道面からの深さが２０μｍまでの領域における鋼中の窒素濃度が、０．２質量パーセント以上０．５質量パーセント以下であった。サンプル３では、軌道面からの深さが２０μｍまでの領域における鋼中の窒素濃度が、０．３質量パーセント以上０．５質量パーセント以下であった。サンプル４では、軌道面からの深さが２０μｍまでの領域における鋼中に、窒素が含まれていなかった。
　表６に示されるように、サンプル１からサンプル３では、軌道面からの深さが２０μｍまでの領域に、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が微細（最大粒径が２．０μｍ以下）かつ高密度（平均面積率が１．０パーセント以上）に析出していた。サンプル４では、軌道面からの深さが２０μｍまでの領域に、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出していなかった。
　表６に示されるように、サンプル１及びサンプル２では、軌道面からの深さが２０μｍまでの領域に、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が特に微細かつ高密度（最大粒径が１．０μｍ以下かつ平均面積率が２．０パーセント以上）に分散していた。これに伴い、サンプル１及びサンプル２では、軌道面からの深さが５０μｍとなる位置における鋼の硬さが６４ＨＲＣ以上になっており、軌道面の耐圧痕形成能が特に良好であった。
　表６に示されるように、サンプル１では軌道面からの深さが５０μｍとなる位置における鋼中の残留オーステナイト量が２０体積パーセント未満になっており、サンプル２では軌道面からの深さが５０μｍとなる位置における鋼中の残留オーステナイト量が２５体積パーセント未満となっていた。サンプル３では軌道面からの深さが５０μｍとなる位置における鋼中の残留オーステナイト量が２５体積パーセントを超えており、サンプル４では軌道面からの深さが５０μｍとなる位置における鋼中の残留オーステナイト量が２０体積パーセント未満となっていた。このことから、サンプル１及びサンプル２では、軌道面近傍における鋼中の残留オーステナイト量が２０体積パーセント未満又は２５体積パーセント未満になっていることにより残留オーステナイトの分解に伴う寸法の経時変化が抑制されていることが明らかになった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　図６は、サンプル１の軌道面付近における断面のＥＢＳＤによる相マップである。図７は、サンプル２の軌道面付近における断面のＥＢＳＤによる相マップである。図８は、サンプル３の軌道面付近における断面のＥＢＳＤによる相マップである。図９は、サンプル４の軌道面付近における断面のＥＢＳＤによる相マップである。図６から図９中では、マルテンサイトブロック粒が、白色の領域により示されている。
　図１０は、サンプル１からサンプル４の軌道面からの深さが２０μｍまでの領域における鋼中のマルテンサイトブロック粒の平均粒径を示すグラフである。図１０の縦軸は、軌道面からの深さが２０μｍまでの領域における鋼中のマルテンサイトブロック粒の平均粒径（単位：μｍ）である。図１０及び表７に示されるように、サンプル１及びサンプル２では、軌道面からの深さが２０μｍまでの領域における鋼中の上位面積率５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が１．５μｍ以下になっていた。
　他方で、サンプル３では、軌道面からの深さが２０μｍまでの領域における鋼中の上位面積率５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が１．５μｍを超えていた。このことから、サンプル１及びサンプル２では、軌道面からの深さが２０μｍまでの領域において、鋼中にクロム又はバナジウムを主成分とする析出物が微細かつ高密度に析出している結果、マルテンサイトブロック粒が微細化され、軌道面近傍における剪断抵抗が改善されること、ひいては軌道面の耐久性が改善されることが明らかになった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　＜水素侵入特性＞
　サンプル１からサンプル４の表層部への水素侵入特性を、以下の方法により評価した。この評価では、第１に、上記の使用前のサンプル１からサンプル４を室温から４００℃まで加熱することにより、使用前のサンプル１からサンプル４からの水素放出量が測定された。第２に、水素環境下で５０時間使用された後のサンプル１からサンプル４を室温から４００°まで加熱することにより、水素環境下で５０時間使用された後のサンプル１からサンプル４の軌道部材からの水素放出量が測定された。
　表８に示されるように、サンプル４では、使用前後での水素放出量の比（すなわち、使用後の水素放出量を使用前の水素放出量で除した値）が、３．０以上になっていた。他方で、サンプル１及びサンプル２では、使用前後での水素放出量の比が０．９以上１．２以下の範囲内にあった。サンプル３では、使用前後での水素放出量の比が１．３以上２．０以下の範囲内にあった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　上記のとおり、サンプル１からサンプル３では軌道面からの深さが２０μｍまでの領域にクロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出している一方、サンプル４では軌道面からの深さが２０μｍまでの領域に、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出していなかった。この比較から、表層部５０にクロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出することによりその周囲が水素のトラップサイトになること、すなわち、表層部５０への水素侵入が抑制されて水素脆性に起因した早期剥離が抑制されることが明らかにされた。
　（第２実施形態）
　第２実施形態に係る転がり軸受を説明する。第２実施形態に係る転がり軸受を、転がり軸受１００Ａとする。ここでは、転がり軸受１００と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　＜転がり軸受１００Ａの構成＞
　図１１は、転がり軸受１００Ａの断面図である。図１１に示されているように、転がり軸受１００Ａは、内輪１０と、外輪２０と、複数の転動体３０と、保持器４０とを有している。転がり軸受１００Ａでは、内輪１０、外輪２０及び転動体３０の表面に、表層部５０が形成されている。内輪１０、外輪２０及び転動体３０は、第１組成又は第２組成の鋼で形成されている。これらの点に関して、転がり軸受１００Ａの構成は、転がり軸受１００の構成と共通している。
　転がり軸受１００Ａでは、内輪１０の表面、外輪２０の表面及び転動体３０の表面（表面３０ａ）からの深さが５０μｍとなる位置における鋼の硬さが、６５．５ＨＲＣ以上であることが好ましい。
　転がり軸受１００Ａでは、表層部５０における鋼は、上位面積率が５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が１．３μｍ以下であることが好ましい。表層部５０の鋼中において、上位面積率が３０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、１．６μｍ以下であることが好ましい。これらの点に関して、転がり軸受１００Ａの構成は、転がり軸受１００の構成と異なっている。なお、上位面積率が５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、以下の方法により測定される。
　第１に、表層部５０を含む断面において、断面観察が行われる。この際、ＥＢＳＤ法により観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒が特定される。この観察視野は、倍率１３００倍において観察される領域である。第２に、ＥＢＳＤ法により得られた結晶方位データから、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の各々の面積が解析される。
　第３に、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の各々の面積を、面積が大きいものから順に加算していく。この加算は、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の合計面積の３０パーセントに達するまで行われる。上記の加算の対象になったマルテンサイトブロック粒の各々について、円相当径が算出される。この円相当径は、マルテンサイトブロック粒の面積をπ／４で除した値の平方根である。上記の加算の対象になったマルテンサイトブロック粒の円相当径の平均値が、上位面積率が３０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径と見做される。
　このように、第２実施形態には、以下の構成が開示されている。
　＜付記１＞
　表面を有する鋼製の転動部品であって、
　前記表面からの深さが２０μｍまでの領域である表層部を備え、
　前記転動部品は、水素利用機器用であり、
　前記鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のモリブデンと、０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のバナジウムとを含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなり、
　前記表層部における前記鋼中の窒素濃度は、０．２質量パーセント以上であり、
　前記表層部における前記鋼中には、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出しており、
　前記表面からの距離が５０μｍの位置での前記鋼の硬さは、６４ＨＲＣ以上であり、
　前記表面からの距離が５０μｍの位置での前記鋼中の残留オーステナイト量は、２０体積パーセント未満である、転動部品。
　＜付記２＞
　表面を有する鋼製の転動部品であって、
　前記表面からの深さが２０μｍまでの領域である表層部を備え、
　前記転動部品は、水素利用機器用であり、
　前記鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のモリブデンと、０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のバナジウムとを含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなり、
　前記表層部における前記鋼中の窒素濃度は、０．２質量パーセント以上であり、
　前記表層部における前記鋼中には、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出しており、
　前記表層部における前記鋼中の上位面積率５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、１．３μｍ以下であり、
　前記表面からの距離が５０μｍの位置での前記鋼の硬さは６４ＨＲＣ以上であり、
　前記表面からの距離が５０μｍの位置での前記鋼中の残留オーステナイト量は、２５体積パーセント未満である、転動部品。
　＜付記３＞
　前記鋼は、０．９０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のシリコンと、０．４０質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のマンガンと、１．４０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のモリブデンと、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のバナジウムとを含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなる、付記１又は付記２に記載の転動部品。
　＜付記４＞
　前記析出物の最大粒径は、１．０μｍ以下である、付記１～付記３のいずれかに記載の転動部品。
　＜付記５＞
　前記析出物の平均面積率は、２．０パーセント以上である、付記１～付記４のいずれかに記載の転動部品。
　＜付記６＞
　前記表面からの距離が５０μｍの位置での前記鋼の硬さは６５．５ＨＲＣ以上である、付記１～付記５のいずれかに記載の転動部品。
　＜付記７＞
　転がり軸受であって、
　内輪と、
　外輪と、
　転動体とを備え、
　前記転がり軸受は、水素利用機器用であり、
　前記内輪、前記外輪及び前記転動体の少なくともいずれかは、付記１～付記２のいずれかの前記転動部品である、転がり軸受。
　＜転がり軸受１００Ａの効果＞
　転がり軸受１００Ａでは、内輪１０、外輪２０及び転動体３０が第１組成又は第２組成の鋼で形成されているため、表層部５０における鋼中に微細な析出物が析出する。これにより、内輪１０の表面、外輪２０の表面及び転動体３０の表面における鋼の硬さを確保することができる（より具体的には、内輪１０の表面からの深さが５０μｍの位置、外輪２０の表面からの深さが５０μｍの位置及び転動体３０の表面からの深さが５０μｍの位置における鋼の硬さが６４ＨＲＣ以上とすることができる）とともに、それらの析出物が応力集中源となる（亀裂発生の起点となる）ことを抑制することができる。
　転がり軸受１００Ａでは、表層部５０における鋼中に微細な析出物が析出し、内輪１０の表面、外輪２０の表面及び転動体３０の表面における鋼の硬さが確保されているため、内輪１０の表面、外輪２０の表面及び転動体３０の表面に金属新生面が形成されることが抑制される。そのため、転がり軸受１００Ａでは、内輪１０の表面、外輪２０の表面及び転動体３０の表面に水素が発生しにくい。
　転がり軸受１００Ａでは、表層部５０における鋼中に析出している微細な析出物の近傍が水素のトラップサイトになるため、表層部５０への水素侵入量が低下する。そのため、転がり軸受１００Ａでは、水素脆性に起因した早期剥離損傷が生じにくい。転がり軸受１００Ａでは、内輪１０の表面からの深さが５０μｍの位置、外輪２０の表面からの深さが５０μｍの位置及び転動体３０の表面からの深さが５０μｍの位置における鋼中の残留オーステナイト量が２０体積パーセント未満（又は２５体積パーセント未満）とされているため、使用時の温度上昇に伴う残留オーステナイトの分解による内輪１０、外輪２０及び転動体３０の寸法変化を抑制することができる。
　表層部５０の鋼中において、上位面積率５０パーセントでの平均粒径が１．３μｍ以下となるようにマルテンサイトブロック粒が微細化されている場合には、表層部５０の高靭性化により、内輪１０、外輪２０及び転動体３０の表面近傍における剪断抵抗が改善される。そのため、この場合、転がり軸受１００Ａの耐久性をさらに改善することができる。
　（第３実施形態）
　第３実施形態に係る転がり軸受を説明する。第３実施形態に係る転がり軸受を、転がり軸受１００Ｂとする。ここでは、転がり軸受１００と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　＜転がり軸受１００Ｂの効果＞
　転がり軸受１００Ｂは、例えば、単式平面座スラスト玉軸受である。但し、転がり軸受１００Ｂは、これに限られない。転がり軸受１００Ｂは、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受又は自動調心ころ軸受であってもよい。転がり軸受１００Ｂは、水素利用機器用である。
　図１２は、転がり軸受１００Ｂの断面図である。図１２に示されるように、転がり軸受１００Ｂは、中心軸Ａ１を有している。図１には、中心軸Ａ１に沿う断面における転がり軸受１００Ｂの断面図が示されている。転がり軸受１００Ｂは、軌道部材（軌道輪又は軌道盤）と、転動体とを有している。転がり軸受１００Ｂにおいて、軌道部材は内輪（軸軌道盤）１０及び外輪（ハウジング軌道盤）２０であり、転動体は玉８０である。転がり軸受１００Ｂは、保持器９０をさらに有している。
　内輪６０は、環状（リング状）の形状を有している。内輪６０は、第１面６０ａと、第２面６０ｂと、内周面６０ｃと、外周面６０ｄとを有している。
　第１面６０ａ及び第２面６０ｂは、中心軸Ａ１に沿う方向（本実施形態において「軸方向」とする）における端面を構成している。第２面６０ｂは、第１面６０ａの軸方向における反対面になっている。第１面６０ａは、軌道面６０ａａを有している。第１面６０ａは、軌道面６０ａａにおいて第２面６０ｂ側に窪んでいる。断面視において、軌道面６０ａａは、部分円弧形状を有している。軌道面６０ａａは、玉８０に接触する面であり、内輪６０の接触面を構成している。
　内周面６０ｃは、中心軸Ａ１側を向いている面である。内周面６０ｃは、軸方向における一方端で第１面６０ａに連なっており、軸方向における他方端で第２面６０ｂに連なっている。
　外周面６０ｄは、中心軸Ａ１とは反対側を向いている面である。すなわち、外周面６０ｄは、中心軸Ａ１に直交する方向（本実施形態において「径方向」という）における内周面６０ｃの反対面になっている。外周面６０ｄは、軸方向における一方端で第１面６０ａに連なっており、軸方向における他方端で第２面６０ｂに連なっている。
　外輪７０は、リング状の形状を有している。外輪７０は、第１面７０ａと、第２面７０ｂと、内周面７０ｃと、外周面７０ｄとを有している。
　第１面７０ａ及び第２面７０ｂは、軸方向における端面を構成している。外輪７０は、第１面７０ａが第１面６０ａに対向するように配置されている。第２面７０ｂは、第１面７０ａの軸方向における反対面になっている。第１面７０ａは、軌道面７０ａａを有している。第１面７０ａは、軌道面７０ａａにおいて第２面７０ｂ側に窪んでいる。断面視において、軌道面７０ａａは、部分円弧形状を有している。軌道面７０ａａは、玉８０に接触する面であり、外輪７０の接触面を構成している。
　内周面７０ｃは、中心軸Ａ１側を向いている面である。内周面７０ｃは、軸方向における一方端で第１面７０ａに連なっており、軸方向における他方端で第２面７０ｂに連なっている。
　外周面７０ｄは、中心軸Ａ１とは反対側を向いている面である。すなわち、外周面７０ｄは、中心軸Ａ１に直交する方向における内周面７０ｃの反対面になっている。外周面７０ｄは、軸方向における一方端で第１面７０ａに連なっており、軸方向における他方端で第２面７０ｂに連なっている。
　玉８０は、球状の形状を有している。玉８０の数は、複数である。玉８０は、第１面６０ａと第１面７０ａとの間に配置されている。より具体的には、玉８０は、軌道面６０ａａと軌道面７０ａａとの間に配置されている。玉８０は、その表面において、軌道面６０ａａ及び軌道面７０ａａと接触する。すなわち、玉８０の表面は、接触面である。
　保持器９０は、玉８０を保持している。保持器９０は、中心軸Ａ１を中心とする円周に沿う方向（本実施形態において「周方向」とする）において隣り合う２つの玉８０の間隔が一定範囲となるように、玉８０を保持している。
　内輪６０、外輪７０及び玉８０は、第１組成の鋼により形成されている。内輪６０、外輪７０及び玉８０は、第２組成の鋼により形成されていてもよい。内輪６０、外輪７０及び玉８０を構成している鋼には、焼き入れが行われている。内輪６０、外輪７０及び玉８０の少なくともいずれかが、第１組成（第２組成）の鋼により形成されていればよい。内輪６０、外輪７０及び玉８０は、それらの表面において、表層部５０を有している。表層部５０は、内輪６０、外輪７０及び玉８０の表面から深さが２０μｍまでの領域である。表層部５０は、少なくとも内輪６０、外輪７０及び玉８０の接触面に形成されていればよい。表層部５０は、内輪６０、外輪７０及び玉８０の少なくともいずれかに形成されていればよい。
　転がり軸受１００Ｂでは、接触面に直交する断面視において、表層部５０中に、粒径が０．５μｍ以下の析出物が１００μｍ２あたり合計して６０個以上存在している。接触面に直交する断面視において、表層部５０中には、粒径が０．５μｍ以下の析出物が１００μｍ２あたり合計して８０個以上存在していることが好ましい。なお、表層部５０中の析出物は、例えば炭窒化物及び窒化物であり、クロム若しくはバナジウムを主成分とする窒化物又はクロム若しくはバナジウムを主成分とする炭窒化物であってもよい。
　転がり軸受１００Ｂでは、接触面に直交する断面視において、表層部５０中における析出物の面積率の合計は、１パーセント以上１０パーセント以下である。接触面に直交する断面視において、表層部５０中における析出物の面積率の合計は、２パーセント以上７パーセント以下であることが好ましい。
　転がり軸受１００Ｂでは、表層部５０中における窒素の含有量が、０．２質量パーセント以上０．８質量パーセント以下であることが好ましい。表層部５０中における窒素の含有量は、０．３質量パーセント以上０．５質量パーセント以下であることがさらに好ましい。但し、表層部５０中における窒素の含有量は、表層部５０中に粒径が１００μｍ２あたり合計して６０個以上存在させることができ、かつ表層部５０中における析出物の面積率の合計が１パーセント以上１０パーセント以下とすることができれば、上記の範囲内になくてもよい。
　析出物の面積率は、ＦＥ－ＳＥＭを用いて倍率５０００倍で表層部５０の断面画像を取得するとともに、当該断面画像を二値化し、二値化された当該断面画像に対して画像処理を行うことにより算出される。なお、表層部５０の断面画像は、３視野以上で取得され、面積率は、それら複数の断面画像の平均値とされる。各々の析出物の粒径は、上記と同様の方法を用いて各々の析出物の面積を取得するとともに、当該面積をπで除した値の平方根に２を乗じることにより得られる。
　転がり軸受１００Ｂでは、内輪６０、外輪７０及び玉８０を構成している鋼中の残留オーステナイトの体積率が、接触面からの深さが５０μｍの位置において、２０パーセント以上４０パーセント以下であることが好ましい。内輪６０、外輪７０及び玉８０を構成している鋼中の残留オーステナイトの体積比は、接触面からの深さが５０μｍの位置において、２５パーセント以上３５パーセント以下であることがさらに好ましい。これにより、異物混入環境下における接触面の耐久性を改善することができるとともに、残留オーステナイトの分解に伴う経年変化を抑制することができる。
　転がり軸受１００Ｂでは、内輪６０、外輪７０及び玉８０の接触面からの深さが５０μｍとなる位置における硬さが、６５３Ｈｖ以上８００Ｈｖ以下であることが好ましい。なお、潤滑油の分解に伴って発生する水素に起因した水素脆性を抑制する際には接触面近傍の硬さを向上させて接触面に金属新生面が生じにくくすることが水素発生を抑制するために有効であるが、金属新生面の発生の有無にかかわらず水素が存在する環境下では、内輪６０、外輪７０及び玉８０の接触面からの深さが５０μｍとなる位置における硬さは６５３Ｈｖ以上８００Ｈｖ以下でなくてもよい。
　内輪６０、外輪７０及び玉８０の接触面からの深さが５０μｍとなる位置における硬さは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ　Ｚ　２２４４：２００９）に規定されているビッカース硬さ試験法により測定される。また、測定時の荷重は、３００ｇｆとされる。
　転がり軸受１００Ｂでは、表層部５０の鋼中において、比較面積率（上位面積率）が３０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、２．０μｍ以下であることが好ましい。表層部５０の鋼中において、比較面積率が５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、１．５μｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、表層部５０が高靭性化され、接触面（より具体的には、軌道面６０ａａ、軌道面７０ａａ及び玉８０の表面）の剪断抵抗をすることができる。
　このように、第３実施形態には、以下の構成が開示されている。
　＜付記１＞
　接触面を有する焼き入れが行われた鋼製の転動部材であって、
　前記転動部材は、水素利用機器用であり、
　前記転動部材は、前記接触面からの深さが２０μｍまでの領域である表層部を備え、
　前記鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のモリブデンと、０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のバナジウムとを含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなり、
　前記接触面に直交する断面視において、前記表層部中には粒径が０．５０μｍ以下の析出物が１００μｍ２あたり合計して６０個以上存在し、かつ、前記表層部での前記析出物の面積率の合計が１パーセント以上１０パーセント以下である、転動部材。
　＜付記２＞
　前記鋼は、０．９０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のシリコンと、０．４０質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のマンガンと、１．４０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のモリブデンと、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のバナジウムとを含有するとともに残部が鉄及び不可避不純物からなる、付記１に記載の転動部材。
　＜付記３＞
　前記表層部中における窒素の含有量は、０．３質量パーセント以上０．５質量パーセント以下である、付記１又は付記２に記載の転動部材。
　＜付記４＞
　前記接触面に直交する断面視において、前記表層部中には粒径が０．５０μｍ以下の析出物が１００μｍ２あたり合計して８０個以上存在し、かつ、前記表層部での前記析出物の面積率の合計が２パーセント以上７パーセント以下である、付記１～付記３のいずれかに記載の転動部材。
　＜付記５＞
　前記接触面からの深さが５０μｍの位置での残留オーステナイト量の体積率は、２０パーセント以上４０パーセント以下である、付記１～付記４のいずれか１項に記載の転動部材。
　＜付記６＞
　前記接触面からの深さが５０μｍの位置での残留オーステナイト量の体積率は、２５パーセント以上３５パーセント以下である、付記１～付記５のいずれかに記載の転動部材。
　＜付記７＞
　前記接触面からの深さが５０μｍの位置での硬さは、６５３Ｈｖ以上８００Ｈｖ以下である、付記１～付記６のいずれかに記載の転動部材。
　＜付記８＞
　転がり軸受であって、
　軌道部材と、
　前記軌道部材に接触して配置される転動体とを備え、
　前記転がり軸受は、水素利用機器用であり、
　前記軌道部材及び前記転動体の少なくともいずれかは、付記１～付記７のいずれかに記載の前記転動部材である、転がり軸受。
　＜転がり軸受１００Ｂの製造方法＞
　図１３は、転がり軸受１００Ｂの製造方法を示す工程図である。図１３に示されるように、転がり軸受１００Ｂの製造方法は、準備工程Ｓ１０と、熱処理工程Ｓ１１と、仕上げ工程Ｓ１２と、組み立て工程Ｓ１３とを有している。熱処理工程Ｓ１１は、準備工程Ｓ１０の後に行われる。仕上げ工程Ｓ１２は、熱処理工程Ｓ１１の後に行われる。組み立て工程Ｓ１３は、仕上げ工程Ｓ１２の後に行われる。
　準備工程Ｓ１０においては、熱処理工程Ｓ１１及び仕上げ工程Ｓ１２に供される加工対象部材が準備される。この加工対象部材としては、内輪６０及び外輪７０を形成しようとする場合はリング状の部材が準備され、玉８０を形成しようとする場合は球状の部材が準備される。この加工対象部材は、第１組成又は第２組成の鋼により形成されている。
　熱処理工程Ｓ１１は、加熱工程Ｓ１１１と、冷却工程Ｓ１１２と、焼戻し工程Ｓ１１３とを有している。加熱工程Ｓ１１１においては、加工対象部材が、Ａ１変態点以上の温度に所定時間保持される。また、加熱工程Ｓ１１１においては、加工対象部材に対する浸窒処理も行われる。この浸窒処理は、窒素源となるガス（例えば、アンモニアガス）を含む雰囲気ガス中において、上記の加熱保持を行うことにより実施される。冷却工程Ｓ１１２は、加熱工程Ｓ１１１の後に行われる。冷却工程Ｓ１１２においては、加工対象部材が、Ｍｓ変態点以下の温度まで冷却される。この冷却は、例えば、油冷により行われる。焼戻し工程Ｓ１１３は、冷却工程Ｓ１１２の後に行われる。焼戻し工程Ｓ１１３においては、加工対象部材が、Ａ１変態点未満の温度に所定時間保持される。
　仕上げ工程Ｓ１２においては、加工対象部材に対する仕上げ加工（研削・研磨）及び洗浄が行われる。これにより、内輪６０、外輪７０及び玉８０が準備される。組み立て工程Ｓ１３においては、内輪６０、外輪７０及び玉８０が、保持器９０とともに組み立てられる。以上により、図１に示される構造の転がり軸受１００Ｂが製造される。
　＜転がり軸受１００Ｂの効果＞
　転がり軸受１００Ｂでは、内輪６０、外輪７０及び玉８０が第１組成又は第２組成の鋼により形成されているため、熱処理工程Ｓ１１（浸窒処理）が行われることにより、表層部５０に微細な析出物が析出する。表層部５０中の微細な析出物の近傍が水素のトラップサイトになるため、表層部５０における水素侵入量が低下する。そのため、転がり軸受１００Ｂにおいては、水素脆性に起因した早期剥離損傷が生じにくい。
　＜実施例＞
　転がり軸受のサンプルとして、サンプル５及びサンプル６が準備された。サンプル５及びサンプル６は、内径３０ｍｍ、外径４７ｍｍ及び幅１１ｍｍのＪＩＳ規格５１１０６型番の単式スラスト玉軸受である。
　サンプル５の内輪及び外輪は、表９に示される組成の鋼により形成された。表９に示される組成は、第１組成及び第２組成の範囲内にある。サンプル６の内輪及び外輪は、表１０に示される組成の鋼により形成された。表１０に示される組成は、ＪＩＳ規格に定めるＳＵＪ２の組成範囲内にあり、第１組成及び第２組成の範囲外にある。なお、サンプル５及びサンプル６の玉は、ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）により形成された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　サンプル５の内輪及び外輪には、熱処理工程Ｓ１１が行われた。サンプル６の内輪及び外輪には、熱処理工程Ｓ１１が行われていない。より具体的には、サンプル６の内輪及び外輪に対しては、焼き入れ及び焼戻しが行われているが、浸窒処理が行われていない。
　図１４は、サンプル５の内輪及び外輪の表層部における炭素及び窒素の含有量の分布を示すグラフである。図１４において、横軸は表面からの距離（単位はｍｍ）であり、縦軸は炭素及び窒素の含有量（単位は質量パーセント）である。
　図１４及び表１１に示されているように、サンプル５の内輪及び外輪には熱処理工程Ｓ１１（浸窒処理）が行われているため、サンプル５の内輪及び外輪における表層部には、窒素が含まれていた。他方で、表１１に示されるように、サンプル６の内輪及び外輪には熱処理工程Ｓ１１（浸窒処理）が行われていないため、サンプル６の内輪及び外輪における表層部には、窒素が含有されていなかった。
　表１１に示されるように、サンプル５の内輪及び外輪における表層部中では、析出物の面積率の合計が２．２パーセント以上７．０パーセント以下であった。サンプル６の内輪及び外輪における表層部中では、析出物の面積率の合計が０．０７パーセント以上０．２４パーセント以下であった。
　表１１に示されるように、サンプル５の内輪及び外輪における表層部中では、析出物の数が、１００μｍ２あたり合計して６６個以上４２５個以下であった。サンプル６の内輪及び外輪における表層部中では、析出物の数が、１００μｍ２あたり合計して８個以上５０個以下であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　図１５は、サンプル５の内輪及び外輪の表層部における代表的な断面ＦＥ－ＳＥＭ画像である。図１５に示されるように、サンプル５の内輪及び外輪の表層部においては、析出物が微細化されていた（殆どの析出物の粒径が、０．５μｍ以下であった）。なお、サンプル６の内輪及び外輪の表層部においては、析出物が微細化されていなかった（殆どの析出物の粒径が、０．５μｍを超えていた）。
　サンプル５及びサンプル６の軌道部材（内輪及び外輪）の表層部への水素侵入特性を、以下の方法により評価した。この評価では、第１に、上記の使用前のサンプル５及びサンプル６の軌道部材を室温から４００℃まで加熱することにより、使用前のサンプル５及びサンプル６の軌道部材からの水素放出量が測定された。第２に、水素環境下で５０時間使用された後のサンプル５及びサンプル６の軌道部材を室温から４００℃まで加熱することにより、水素環境下で５０時間使用された後のサンプル５及びサンプル６の軌道部材からの水素放出量が測定された。
　サンプル６では、使用前後での水素放出量の比（すなわち、使用後の水素放出量を使用前の水素放出量で除した値）が、３．２になっていた。他方で、サンプル５では、使用前後での水素放出量の比が、０．９になっていた。この比較から、接触面に表層部５０が形成されることにより表層部５０への水素侵入が抑制され、水素脆性に起因した早期剥離が抑制されることが、実験的に明らかにされた。
　以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上記の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。
　１００　転がり軸受、１０　内輪、１０ａ　第１端面、１０ｂ　第２端面、１０ｃ　内周面、１０ｄ　外周面、１０ｄａ　軌道面、２０　外輪、２０ａ　第１端面、２０ｂ　第２端面、２０ｃ　内周面、２０ｃａ　軌道面、２０ｄ　外周面、３０　転動体、３０ａ　表面、４０　保持器、５０　表層部、Ａ，Ａ１　中心軸、Ｓ１　準備工程、Ｓ２　浸窒処理工程、Ｓ３　第１焼入れ工程、Ｓ４　第１焼戻し工程、Ｓ５　第２焼入れ工程、Ｓ６　第２焼戻し工程、Ｓ７　後処理工程、Ｓ８　組み立て工程、Ｓ９　サブゼロ処理工程、１００Ａ　転がり軸受、１００Ｂ　転がり軸受、６０　内輪、６０ａ　第１面、６０ａａ　軌道面、６０ｂ　第２面、６０ｃ　内周面、６０ｄ　外周面、７０　外輪、７０ａ　第１面、７０ａａ　軌道面、７０ｂ　第２面、７０ｃ　内周面、７０ｄ　外周面、８０　玉、９０　保持器、Ｓ１０　準備工程、Ｓ１１　熱処理工程、Ｓ１２　仕上げ工程、Ｓ１３　組み立て工程、Ｓ１１１　加熱工程、Ｓ１１２　冷却工程、Ｓ１１３　焼戻し工程。

Claims (10)

  1. 　表面を有する鋼製の転動部品であって、
    　前記表面からの深さが２０μｍまでの領域である表層部を備え、
    　前記転動部品は、水素利用機器用であり、
    　前記鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムとを含有しており、
    　前記表層部における前記鋼中には、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出しており、
    　前記表面からの距離が５０μｍの位置での圧縮残留応力は、８０ＭＰａ以上である、転動部品。
  2. 　前記鋼は、０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のバナジウムと、０．０１質量パーセント以上０．５０質量パーセント以上のモリブデンとをさらに含有している、請求項１に記載の転動部品。
  3. 　前記鋼は、０．９０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のシリコンと、０．４０質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のマンガンと、１．４０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．１０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のモリブデンと、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のバナジウムとを含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなる、請求項１又は請求項２に記載の転動部品。
  4. 　前記析出物の最大粒径は、２．０μｍ以下である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の転動部品。
  5. 　前記析出物の平均面積率は、１．０パーセント以上である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の転動部品。
  6. 　前記表面からの距離が５０μｍの位置での前記鋼の硬さは、６４ＨＲＣ以上である、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の転動部品。
  7. 　前記表面からの距離が５０μｍの位置での前記鋼中の残留オーステナイト量は、２５体積パーセント未満である、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の転動部品。
  8. 　前記表層部における前記鋼中の窒素濃度は、０．２質量パーセント以上である、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の転動部品。
  9. 　前記表層部における前記鋼中の上位面積率５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、１．５μｍ以下である、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の転動部品。
  10. 　転がり軸受であって、
    　内輪と、
    　外輪と、
    　転動体とを備え、
    　前記転がり軸受は、水素利用機器用であり、
    　前記内輪、前記外輪及び前記転動体の少なくともいずれかは、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の前記転動部品である、転がり軸受。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004011712A (ja) * 2002-06-05 2004-01-15 Nsk Ltd 転がり軸受、これを用いたベルト式無段変速機
JP2004052101A (ja) * 2001-11-14 2004-02-19 Koyo Seiko Co Ltd 転がり、摺動部品およびその製造方法
JP3990212B2 (ja) 2001-11-29 2007-10-10 Ｎｔｎ株式会社 軸受部品および転がり軸受
JP2008111512A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Ntn Corp 燃料電池システム用転がり軸受
JP2014080661A (ja) * 2012-10-17 2014-05-08 Ntn Corp 軸受部品、転がり軸受および軸受部品の製造方法
WO2021206049A1 (ja) * 2020-04-06 2021-10-14 Ntn株式会社 軌道輪、軌道輪の製造方法及び転がり軸受
WO2022092210A1 (ja) * 2020-10-30 2022-05-05 Ntn株式会社 転動部材及び転がり軸受
WO2022230979A1 (ja) * 2021-04-30 2022-11-03 Ntn株式会社 転がり軸受

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004052101A (ja) * 2001-11-14 2004-02-19 Koyo Seiko Co Ltd 転がり、摺動部品およびその製造方法
JP3990212B2 (ja) 2001-11-29 2007-10-10 Ｎｔｎ株式会社 軸受部品および転がり軸受
JP2004011712A (ja) * 2002-06-05 2004-01-15 Nsk Ltd 転がり軸受、これを用いたベルト式無段変速機
JP2008111512A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Ntn Corp 燃料電池システム用転がり軸受
JP2014080661A (ja) * 2012-10-17 2014-05-08 Ntn Corp 軸受部品、転がり軸受および軸受部品の製造方法
WO2021206049A1 (ja) * 2020-04-06 2021-10-14 Ntn株式会社 軌道輪、軌道輪の製造方法及び転がり軸受
WO2022092210A1 (ja) * 2020-10-30 2022-05-05 Ntn株式会社 転動部材及び転がり軸受
WO2022230979A1 (ja) * 2021-04-30 2022-11-03 Ntn株式会社 転がり軸受

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