WO2024166243A1

WO2024166243A1 - 軌道部材の製造方法、玉の製造方法、及び、ころの製造方法

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Publication number: WO2024166243A1
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Abstract

転動体が転走する軌道を有する軌道部材の製造方法であって、円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造して鍛造済み部材とする鍛造工程、前記鍛造済み部材を旋削して軌道となる部分を有する旋削済み部材とする旋削工程、前記旋削済み部材が有する前記軌道となる部分に含まれる転走面を形成する面から第１深さまでの表層部分の少なくとも一部を融解し、その後、融解した素材を凝固させて融解凝固済み部材とする融解凝固工程、及び、前記融解凝固済み部材の表面のうち、少なくとも転走面を形成する面の全てを熱処理して熱処理済み部材とする熱処理工程、を備える。

Description

軌道部材の製造方法、玉の製造方法、及び、ころの製造方法

　本開示は、軌道部材の製造方法、玉の製造方法、及び、ころの製造方法に関する。

　転がり軸受などに用いられる軸受材料は、転動疲労寿命を長くすることを要求される。軸受の転動疲労寿命は、材料中に存在する非金属介在物に影響される。また、非金属介在物の寸法が大きいほど、軸受の転動疲労寿命に繋がる内部起点剥離が発生しやすい。

　特許文献１は、非金属介在物形成元素であるＳ及びＯを、それぞれＳ：０．０２５質量％以下、Ｏ：０．００１２質量％以下とした特定の組成を有する軸受材料を提案している。

　特許文献２は、非金属介在物を原因とする内部起点剥離の発生を抑制し、転がり軸受部材の長寿命化を図るべく、低清浄度鋼を材料とする転がり軸受部材であって、当該転がり軸受部材の転動面の表層部に存在する非金属介在物が、粉砕されて小径化されている転がり軸受部材を提案している。

特開平９－２９１３４０号公報特開２００４－２６３７６８号公報

　本開示の一態様に係る軌道部材の製造方法は、転動体が転走する軌道を有する軌道部材の製造方法であって、
　円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造して鍛造済み部材とする鍛造工程、
　上記鍛造済み部材を旋削して軌道となる部分を有する旋削済み部材とする旋削工程、
　上記旋削済み部材が有する上記軌道となる部分に含まれる転走面を形成する面の直下の、第１深さまでの表層部分の少なくとも一部を融解し、その後、融解した素材を凝固させて融解凝固済み部材とする融解凝固工程、及び、
　上記融解凝固済み部材の表面のうち、少なくとも転走面を形成する面の全てを熱処理して熱処理済み部材とする熱処理工程、を備える。

　本開示の一態様に係る玉の製造方法は、
　円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造して球状の鍛造済み部材とする鍛造工程、
　上記鍛造済み部材の表面を研削して第１の研削済み部材とする第１研削工程、
　上記第１の研削済み部材の表面の直下の、第３深さまでの表層部分の少なくとも一部を融解し、その後、融解した素材を凝固させて融解凝固済み部材とする融解凝固工程、
　上記融解凝固済み部材の表面全体を熱処理して熱処理済み部材とする熱処理工程、及び
　熱処理済み部材の表面を研削して第２の研削済み部材とする第２研削工程、を備える。

　本開示の一態様に係るころの製造方法は、
　円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造してころ形状の鍛造済み部材とする鍛造工程、
　上記鍛造済み部材の少なくとも周面を研削して第１の研削済み部材とする第１研削工程、
　上記第１の研削済み部材の周面の直下の、第４深さまでの表層部分の少なくとも一部を融解し、その後、融解した素材を凝固させて融解凝固済み部材とする融解凝固工程、
　上記融解凝固済み部材の少なくとも周面全体を熱処理して熱処理済み部材とする熱処理工程、及び
　熱処理済み部材の少なくとも周面を研削して第２の研削済み部材とする第２研削工程、を備える。

本開示の一実施形態に係る軌道部材の製造方法を説明するための工程図である。実施例及び比較例で採用した製造方法を説明するための工程図である。

＜本開示の発明が解決しようとする課題＞
　特許文献１及び２の発明によれば、転がり軸受部材の長寿命化を図ることができる。
　一方、特許文献１の発明は、軸受部材全体で非金属介在物の減少を図っているため、軸受材料としては高価である。そのため、特許文献１の軸受材料を使用した場合に、転がり軸受部材を安価に提供することは困難であった。

　特許文献２の発明を実施すると、粒径が３０μｍ以上の非金属介在物を最大径２０μｍ程度に小径化することは可能である。しかしながら、特許文献２の発明を実施しても、粒径がより小さい非金属介在物を更に微細化することは困難であった。

＜本開示の発明の効果＞
　本開示の発明によれば、内部起点剥離の発生しにくい軌道部材、玉、及びころを製造することができる。

＜本開示の発明の実施形態の概要＞
　このような状況のもと、本発明者らは、内部起点剥離の発生しにくい転がり軸受部材を製造する新たな方法を見出し、本開示の発明を完成した。
　以下、本開示の発明の実施形態の概要を列記して説明する。

（１）本開示の軌道部材の製造方法は、転動体が転走する軌道を有する軌道部材の製造方法であって、
　円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造して鍛造済み部材とする鍛造工程、
　上記鍛造済み部材を旋削して軌道となる部分を有する旋削済み部材とする旋削工程、
　上記旋削済み部材が有する上記軌道となる部分に含まれる転走面を形成する面の直下の、第１深さまでの表層部分の少なくとも一部を融解し、その後、融解した素材を凝固させて融解凝固済み部材とする融解凝固工程、及び、
　上記融解凝固済み部材の表面のうち、少なくとも転走面を形成する面の全てを熱処理して熱処理済み部材とする熱処理工程、を備える。

　本開示の軌道部材の製造方法によれば、転走面の直下に存在する非金属介在物が微細化されており、内部起点剥離の発生しにくい転がり軸受用の軌道部材を製造することができる。
　また、上記軌道部材の製造方法は、ＣＯ_２排出量の少ない方法である。

（２）上記軌道部材の製造方法は、上記熱処理工程の後に行う表面加工工程を更に備え、
　上記表面加工工程は、上記熱処理済み部材が有する転走面を形成する面の少なくとも一部を表面から第２深さまで除去して表面加工済み部材とする、ことが好ましい。
（３）上記表面加工工程では、研削加工及び／又は切削工程を行うことが好ましい。

（４）本開示の玉の製造方法は、
　円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造して球状の鍛造済み部材とする鍛造工程、
　上記鍛造済み部材の表面を研削して第１の研削済み部材とする第１研削工程、
　上記第１の研削済み部材の表面の直下の、第３深さまでの表層部分の少なくとも一部を融解し、その後、融解した素材を凝固させて融解凝固済み部材とする融解凝固工程、
　上記融解凝固済み部材の表面全体を熱処理して熱処理済み部材とする熱処理工程、及び
　熱処理済み部材の表面を研削して第２の研削済み部材とする第２研削工程、
を備える。
　本開示の玉の製造方法によれば、表面近くに存在する非金属介在物が微細化されており、内部起点剥離の発生しにくい軸受用の玉を製造することができる。
　また、上記玉の製造方法は、ＣＯ_２排出量の少ない方法である。

（５）本開示のころの製造方法は、
　円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造してころ形状の鍛造済み部材とする鍛造工程、
　上記鍛造済み部材の少なくとも周面を研削して第１の研削済み部材とする第１研削工程、
　上記第１の研削済み部材の周面の直下の、第４深さまでの表層部分の少なくとも一部を融解し、その後、融解した素材を凝固させて融解凝固済み部材とする融解凝固工程、
　上記融解凝固済み部材の少なくとも周面全体を熱処理して熱処理済み部材とする熱処理工程、及び
　熱処理済み部材の少なくとも周面を研削して第２の研削済み部材とする第２研削工程、を備える。
　本開示のころ製造方法によれば、転動面（ころの周面）の直下に存在する非金属介在物が微細化されており、内部起点剥離の発生しにくい軸受用のころを製造することができる。
　また、上記ころの製造方法は、ＣＯ_２排出量の少ない方法である。

＜本開示の発明の実施形態の詳細＞
　以下、本開示の発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
　図１は、本実施形態に係る軌道部材の製造方法を説明するための工程図である。図１によって、転動体が転走する軌道を有する軌道部材の製造方法として、玉軸受の内輪の製造方法を説明する。
　上記内輪の製造方法は、
（ａ）鍛造工程、（ｂ）旋削工程、（ｃ）融解凝固工程、（ｄ）熱処理工程、及び（ｅ）表面加工工程、をこの順序で行う。上記（ｃ）融解凝固工程以外は、内輪の製造で用いる公知の手法を適用することができる。
　以下、工程順に各工程を説明する。

（ａ）鍛造工程：
　本工程（ａ）において、環状素材Ａは、円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造することによって、作製される。
　上記金属製の素材として、例えば、ＪＩＳ　Ｇ０５５５（２００３）：鋼の非金属介在物の点算法による顕微鏡試験方法、に準拠した測定において、介在物の評価結果が下記表１のパラメータを充足する鋼材が挙げられる。

　上記金属製の素材として、例えば、ＡＳＴＭ　Ｅ４５　Ａ法、に準拠した測定において、介在物の評価結果が下記表２のパラメータを充足する鋼材も挙げられる。

　これらのパラメータを充足する鋼材は、円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含有している。
　上述したＪＩＳ　Ｇ０５５５（２００３）やＡＳＴＭ　Ｅ４５　Ａ法、に準拠した方法による非金属介在物の測定は、市販の非金属介在物測定装置（例えば、東芝デジタルソリューション社製、ＭＥＴＡＬＳＰＥＣＴＯＲＩＩ－Ｃ等）を使用して行うことができる。

　上記金属製の素材として、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の機械構造用炭素鋼、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼、ＳＡＥ５１２０、ＳＣ４２０等の合金鋼等が挙げられる。これらの鋼材は、通常、円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含有している。

　本開示の実施形態において、素材（鋼材）が円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含有しているか否かは、鍛造前の素材の切断面を観察し、観察領域内の最も大きい非金属介在物の円相当径が２μｍ以上であるか否かで判断する。
　上記円相当径とは、ヘイウッド径ともいい、観察された非金属介在物の面積に相当する、真円の直径のことをいう。
　本工程において、鍛造後、球状化焼鈍が行われてもよい。

（ｂ）旋削工程：
　本工程（ｂ）において、鍛造済み部材である環状素材Ａの外周に旋削加工を施して、転走面１ａを形成する面１１ａを含む軌道となる部分を有する環状素材Ｂが作製される。
　環状素材Ｂは、環状素材Ａの端面１１ｂ、外周１１ｃ、内周１１ｄ等も必要に応じて研削加工等で所定形状に加工され作成される。
　ここで、転走面１ａを形成する面１１ａは、後の融解凝固工程や、研削工程等の表面加工工程を経て転走面１ａが形成されることになる部分である。通常、本工程における転走面１ａを形成する面１１ａは、後工程で除去され、転走面１ａを形成する面１１ａの直下に位置していた部分が露出して転走面１ａとなる。
　また、軌道となる部分は、後の融解凝固工程や、研削工程等の表面加工工程を経て軌道が形成されることになる部分である。

（ｃ）融解凝固工程：
　本工程（ｃ）において、旋削済み部材である環状素材Ｂが有する上記軌道となる部分の少なくとも一部が融解される。具体的には、上記軌道となる部分に含まれる転走面１ａを形成する面１１ａの直下の、第１深さまでの表層部分の少なくとも一部が融解される。その後、融解した環状素材Ｂは凝固する。
　環状素材Ｂは、環状素材Ｂの表面の一部にレーザ光が照射されて、レーザ光が照射された表面を含む所定の深さの表層部分が融解される。レーザ光により融解された部分は、レーザ光の照射を停止すること、もしくはレーザ光の照射点が移動されることで冷却されて凝固する。
　本工程（ｃ）において、融解前に融解される部分に存在していた非金属介在物が微細化される。
　非金属介在物の種類や、融解凝固条件にもよるため一概には言えないが、円相当径３０～６０μｍ程度の非金属介在物は、例えば、円相当径０．１～１．０μｍ程度に微細化することできる。

　本工程（ｃ）でレーザ光が照射される領域は、環状素材Ｂの一部である。具体的にいうと、環状素材Ｂが有する転走面１ａを形成する面１１ａの一部又は全部である。好ましくは、環状素材Ｂが有する転走面１ａを形成する面１１ａの全部である。転走面の直下に存在する非金属介在物は内部起点剥離の原因となる。少なくとも非金属介在物のある転走面にレーザ光が照射されるべきである。その他の部分の非金属介在物は、内部起点剥離の発生に寄与しないからである。

　本工程（ｃ）において、融解させる部分の深さは、完成した内輪における最大せん断応力が発生する深さを考慮して決定すればよい。
　内輪のせん断応力は、転走面から深さ方向に向かって上々に大きくなり、ある深さで最大値を示し、そこからは深さ方向に向かって徐々に小さくなる。このせん断応力の最大値を示す深さのことが、最大せん断応力が発生する深さである。
　本工程では、２ヵ所ある最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さのうちの深い方の深さを指標とし、この深さ以上の深さの部分まで融解させる。なお、本明細書において「最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さ」と記載した場合、特に断りのない限り、２ヵ所ある最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さのうちの深い方の深さ、を指す。

　本実施形態において、転走面１ａを形成する面１１ａは、後工程において研削等されて除去される。
　このように、本工程（ｃ）でレーザ光を照射する面が、後工程で除去される場合は、後工程で除去される深さも考慮して、本工程（ｃ）で融解する深さを決定する。
　一方、上記融解させる部分の深さの最大値は、融解部分を環状素材Ｂの内周１１ｄまで貫通させないような深さであれば特に限定されない。
　上記融解させる部分の深さは、完成した内輪における最大せん断応力が発生する深さを考慮して決定すればよく、最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さと、後工程で除去される深さとの合計深さ以上の深さとするのがよい。
　上記融解させる部分の深さは、最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さと、後工程で除去される深さとの合計深さの１２０～２００％程度の深さとすることが好ましい。

　上記融解させる部分の深さの好ましい数値は、最大せん断応力が発生する深さや、仕上げ工程で除去する深さにもよるため一概にはいえないが、通常、３００～２０００μｍ程度である。

　本工程で使用するレーザ１０は、非金属介在物を融解させることができるものであればよい。具体的にいうと、レーザ光の照射領域を２５００℃以上に加熱することができるものが好ましい。
　レーザ１０の具体例として、例えば、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯレーザ、半導体レーザ、ファイバーレーザ等が挙げられる。

　本工程において、レーザ光を走査し、レーザ光の照射位置を経時的に変化させることにより、鋼材の融解と凝固とを連続的に行うことができる。
　また、レーザ光の出力及び移動速度を調整することによって、融解させる部分の深さや融解後の冷却速度を調整することができる。具体的にいうと、レーザ光の出力を大きくしたり、レーザ１０の移動速度を遅くしたりすることにより融解させる部分の深さを深くすることができる。一方、レーザ１０の移動速度を速くすることにより冷却速度を速くすることができる。

　本工程において、融解部分の冷却速度は、当該融解部分の表面の冷却速度が１２００～１００００℃／ｓｅｃであることが好ましい。
　このような冷却速度が、非金属介在物の微細化に適している。
　上記冷却速度は、放射温度計等の十分な時間分解能を有する温度計を用いて測定した温度変化に基づいて算出すればよい。

　本工程を終えた後、転走面１ａを形成する面１１ａの直下における、最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さと後工程で除去する深さの合計深さまでの部分のうち、本工程で融解された部分に、円相当径３０μｍ以上の非金属介在物は、存在しない。
　この場合、長期間に亘って内部起点剥離は、抑制される。

（ｄ）熱処理工程：
　本工程（ｄ）において、上記融解凝固工程を経て、非金属介在物が微細化された中間素材Ｃは、熱処理が施されて、熱処理済み部材である中間素材Ｄが作製される。
　上記熱処理として、例えば、焼入れ及び焼戻しが行われる。また、上記熱処理として、浸炭処理や浸炭窒化処理等が行われてもよい。
　上記焼入れとして、ズブ焼入れ、高周波焼入れ、炎焼焼入れ等が挙げられる。また、上記焼入れは、全体焼入れであってもよいし、部分焼入れであってもよい。上記部分焼入れは、少なくとも中間素材Ｃに形成された転走面１ａを形成する面１１ａの全体に対して行われる。

（ｅ）表面加工工程：
　本工程（ｅ）において、熱処理が完了した中間素材Ｄの転走面１ａを形成する面１１ａは、表面加工を施され、所定の精度に仕上げた転走面１ａを有する内輪Ｅが形成される。
　また、本工程において、転走面１ａを形成する面１１ａが、加工されるとともに、中間素材Ｄの端面及び内周も加工し、所定精度に仕上げられた端面１ｂ及び内周１ｄを有する内輪Ｅとすることが好ましい。
　本工程（ｅ）において、表面加工は、例えば、研削加工、切削加工等が採用できる。

　本工程（ｅ）において、中間素材Ｄの転走面１ａを形成する面１１ａは、所定の深さ（第２深さ）で除去される。このとき、除去する深さは、除去後に残っている上記融解凝固工程で融解、凝固した部分の深さが、最大せん断応力の９０％の応力が生じる深さ以上の深さとなるように設定する。

　このような工程（ａ）～（ｅ）を行うことにより、転がり軸受の内輪を製造することができる。
　本実施形態で製造された内輪は、転走面の直下の最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さまでに、粒径が円相当径で３０μｍ以上の非金属介在物が存在しないか、又は存在しても少量であるため、長期間に亘って内部起点剥離が発生しにくい。
　また、本実施形態によると、少ないＣＯ_２排出量で内輪を製造することができる。

（第２実施形態）
　本実施形態は、転がり軸受部材としての玉の製造方法に関する。
　本実施形態に係る玉の製造方法は、
（ａ）鍛造工程、（ｂ）第１研削工程、（ｃ）融解凝固工程、（ｄ）熱処理工程、及び（ｅ）第２研削工程、をこの順序で行う。このとき、上記（ｃ）融解凝固工程以外は、転がり軸受用の玉の製造で用いる公知の手法を適用することができる。
　以下、工程順に各工程を説明する。ここでは、第１実施形態と異なる点を中心に各工程を説明する。

（ａ）鍛造工程：
　本工程（ａ）において、球状の中間素材Ｆは、円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造することによって、作製される。
　上記金属製の素材として、第１実施形態で使用したのと同様のものが挙げられる。
　本工程において、鍛造後、球状化焼鈍が行われてもよい。

（ｂ）第１研削工程：
　本工程（ｂ）において、鍛造済み部材である中間素材Ｆの表面を研削して球状の中間素材Ｇが作製される。
　上記（ａ）鍛造工程で製造した中間素材Ｆの表面にばり等が存在しているが、本工程（Ｂ）を行うことにより、ばり等が除去され、表面が比較的平滑な中間素材Ｇが作製される。

（ｃ）融解凝固工程：
　本工程（ｃ）において、研削済み部材である中間素材Ｇの表面の直下の、第３深さまでの表層部分の少なくとも一部が融解される。その後、融解した素材を凝固させる。
　本工程（ｃ）を経ることによって、中間素材Ｇは、表面直下の非金属介在物が微細化された球状の中間素材Ｈとなる。
　上記中間素材Ｇの融解は、第１実施形態と同様にして行えばよい。
　また、融解した部分の凝固も、第１実施形態と同様にして行えばよい。
　本実施形態においても、融解させる部分の深さ（第３深さ）は、完成した玉における最大せん断応力が発生する深さを考慮して決定すればよく、最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さと、後工程で除去される深さとの合計深さ以上の深さとすればよい。
　上記融解させる部分の深さは、最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さと、後工程で除去される深さとの合計深さの１２０～２００％程度の深さとすることが好ましい。
　上記融解させる部分の深さの好ましい数値は、一概にはいえないが、通常、３００～２０００μｍ程度である。

　本工程（ｃ）を終えた後、中間素材Ｈの表面から、最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さと後工程で除去する深さの合計深さまでの部分のうち、本工程で融解された部分に、円相当径３０μｍ以上の非金属介在物は、存在しない。
　この場合、後の工程を経て製造される玉は、長期間に亘って内部起点剥離を抑制するのに適している。

（ｄ）熱処理工程：
　本工程（ｄ）において、上記融解凝固工程を経て、非金属介在物が微細化された中間素材Ｈは、熱処理が施され、熱処理済み部材である球状の中間素材Ｉが作製される。
　ここでは、中間素材Ｈの表面全体に熱処理を行う。
　上記熱処理としては、第１実施形態の熱処理と同様の種類や方法が採用される。

（ｅ）第２研削工程：
　本工程（ｅ）において、熱処理が完了した中間素材Ｉは、表面を研削され、所定の精度に仕上げた転動面を有する玉Ｊになる。
　本工程（ｅ）において、中間素材Ｉは、表面を、表面から所定の深さ（第５深さ）まで除去される。このとき、除去される深さは、除去された後に残っている上記融解凝固工程で融解、凝固した部分の表面からの深さが、最大せん断応力の９０％の応力が生じる深さ以上の深さとなるように設定する。

　このような工程（ａ）～（ｅ）を行うことにより、転がり軸受の玉を製造は、製造される。
　本実施形態で製造された玉は、表面から最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さまでに、粒径が円相当径で３０μｍ以上の非金属介在物が存在しないか、又は存在しても少量であるため、長期間に亘って内部起点剥離が発生しにくい。
　また、本実施形態によると、少ないＣＯ_２排出量で玉を製造することができる。

（第３実施形態）
　本実施形態は、転がり軸受部材としてのころの製造方法に関する。
　本実施形態に係るころの製造方法は、
（ａ）鍛造工程、（ｂ）第１研削工程、（ｃ）融解凝固工程、（ｄ）熱処理工程、及び（ｅ）第２研削工程、をこの順序で行う。このとき、上記（ｃ）融解凝固工程以外は、転がり軸受用ころの製造で用いる公知の手法を適用することができる。
　以下、工程順に各工程を説明する。ここでは、第１及び第２実施形態と異なる点を中心に各工程を説明する。

（ａ）鍛造工程：
　本工程（ａ）において、ころ形状の中間素材Ｋが、円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造して、作製される。
　上記金属製の素材として、第１実施形態で使用したのと同様のものが挙げられる。
　本工程において、鍛造後、球状化焼鈍が行われてもよい。

（ｂ）第１研削工程：
　本工程（ｂ）において、鍛造済み部材である中間素材Ｋの少なくとも周面を研削してころ形状の中間素材Ｌが作製される。中間素材Ｌが作製されるとき、中間素材Ｋの端面の研削も行うことが好ましい。
　上記（ａ）鍛造工程で製造した中間素材Ｋの周面にばり等が存在しているが、本工程（Ｂ）を行うことにより、ばり等が除去され、周面が比較的平滑な中間素材Ｌが作製される。

（ｃ）融解凝固工程：
　本工程（ｃ）において、研削済み部材である中間素材Ｌの周面の直下の、第４深さまでの表層部分の少なくとも一部が融解される。その後、融解された素材は、凝固される。
　本工程（ｃ）を経ることによって、中間素材Ｌは、周面直下の非金属介在物が微細化されたころ形状の中間素材Ｍとなる。
　上記中間素材Ｌの融解は、第１実施形態と同様にして行えばよい。
　また、融解した部分の凝固も、第１実施形態と同様にして行えばよい。

　本実施形態においても、融解させる部分の深さ（第４深さ）は、完成したころにおける最大せん断応力が発生する深さを考慮して決定すればよく、最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さと、後工程で除去される深さとの合計深さ以上の深さとすればよい。
　上記融解させる部分の深さは、最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さと、後工程で除去される深さとの合計深さの１２０～２００％程度の深さとすることが好ましい。
　上記融解させる部分の深さの好ましい数値は、一概にはいえないが、通常、３００～２０００μｍ程度である。

　本工程（ｃ）を終えた後、中間素材Ｍの周面から、最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さと後工程で除去する深さの合計深さまでの部分のうち、本工程で融解された部分に、円相当径３０μｍ以上の非金属介在物は、存在しない。
　この場合、後の工程を経て製造されるころは、長期間に亘って内部起点剥離を抑制される。

（ｄ）熱処理工程：
　本工程（ｄ）において、上記融解凝固工程を経て、非金属介在物が微細化された中間素材Ｍは、熱処理が施され、熱処理済み部材であるころ形状の中間素材Ｎが作製される。
　ここでは、中間素材Ｍの少なくとも周面全体に熱処理を行う。
　上記熱処理としては、第１実施形態の熱処理と同様の種類や方法が採用される。

（ｅ）第２研削工程：
　本工程（ｅ）において、熱処理が完了した中間素材Ｎは、周面を研削され、所定の精度に仕上げた転動面を有するころＯになる。中間素材Ｎの周面が研削されるとき、中間素材Ｎの端面も研削されてもよい。
　本工程（ｅ）において、中間素材Ｎは、周面を、表面から所定の深さ（第６深さ）まで除去される。このとき、除去される深さは、除去された後に残っている上記融解凝固工程で融解、凝固した部分の表面からの深さが、最大せん断応力の９０％の応力が生じる深さ以上の深さとなるように設定する。

　このような工程（ａ）～（ｅ）を行うことにより、転がり軸受のころは、製造される。
　本実施形態で製造されたころは、周面から最大せん断応力の９０％の応力が発生する深さまでに、粒径が円相当径で３０μｍ以上の非金属介在物が存在しないか、又は存在しても少量であるため、長期間に亘って内部起点剥離が発生しにくい。
　また、本実施形態によると、少ないＣＯ_２排出量でころを製造することができる。

（その他の実施形態）
　本開示の実施形態に係る製造方法による製造物は、転がり軸受の構成部材である、内輪、玉、ころに限定されない。
　本開示の実施形態による製造方法によって、転動体が転走する軌道を有する軌道部材として、例えば、転がり軸受の外輪等を製造することもできる。

　次に、本開示の発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。本開示の発明は、係る実施例のみに限定されるものではない。
　実施例として、スラスト型寿命評価用の円板を作製し、非金属介在物の評価、及び転がり寿命の評価を行った。結果は、表４に示した。
　図２は、実施例及び比較例で採用した製造工程を説明するための図である。
　図２に示した通り、実施例１及び２において、融解凝固工程が実施されたのに対して、比較例１において、融解凝固工程が実施されなかった。

（比較例１）
（１）ＳＵＪ２製の素材に、鍛造処理と旋削処理とが、施されて、直径６０ｍｍ、厚さ１２ｍｍの円板状素材が、５枚作製された。なお、鍛造処理を行った後に、旋削処理の前の円板状素材に、球状化焼鈍が、施された。

（２）次に、円板状素材に熱処理が、施された。
　上記熱処理として、８３０℃で３５分間の加熱後、油冷する焼入れ処理と、１８０℃で１２０分間加熱する焼戻し処理とが、行われた。

（３）上記熱処理が施された円板状素材の片面に、表面加工として、研削処理が、施された。
　このような工程を経て、比較例１の評価用円板（５枚）が、完成した。

（実施例１）
（１）比較例１の工程（１）と同様にして、円板状素材５枚が、作製された。
（２）上記円板状素材は、その片面の一部にレーザ光を照射される、融解凝固工程が、行われた。
　融解凝固工程において、ファイバーレーザが使用され、表３に示したレーザＡの条件で上記円板状素材はレーザ光を照射された。
　また、レーザ光は、直径約３８．５ｍｍの円周を描くように照射された。レーザ光によって、上記円板状素材は、表面から３００μｍが融解され、続いて凝固された。

（３）上記融解凝固工程終了後、比較例１の工程（２）及び（３）と同様にして、熱処理と表面加工とが、行われた。
　このような工程を経て、実施例１の評価用円板（５枚）が、完成した。

（実施例２）
　表３に示したレーザＢの条件で、円板状素材の片面の一部にレーザ光を照射したことを除き、実施例１同様にして実施例２の評価用円板（５枚）が、完成した。レーザ光によって、上記円板状素材は、表面から３００μｍが融解され、続いて凝固された。

［非金属介在物の評価］
　実施例及び比較例で作製した評価用円板の各１枚について、超音波探傷装置（ＫＪＴＤ社製、ＨＩＳ３　ＨＦ）を用いて、円板状素材における円相当径３０μｍ以上の非金属介在物の存否が、調査された。このとき、超音波探傷装置の周波数は８０ＭＨｚであった。
　この調査において、直径約３８．５ｍｍ、線幅２ｍｍの円を描くように超音波探傷装置を移動させて、円板状素材の片面における円相当径３０μｍ以上の非金属介在物の存否が、調査された。調査された深さは、表面から３００μｍである。
　実施例１の評価用円板と実施例２の評価用円板とは、円板状素材の片面に、円相当径３０μｍ以上の非金属介在物を認められなかった。一方、比較例の評価用円板は、円板状素材の片面に、円相当径３０μｍ以上の非金属介在物を認められた。円相当径３０μｍ以上の非金属介在物の個数は、表４に示される。

［転がり寿命の評価］
　各実施例の評価用円板（各５枚）及び比較例の評価用円板（各５枚）について、森式スラスト型転動疲労試験機を用いた転動疲労試験が行われ、軸受のＬ１０寿命が予測された。更に、比較例１の評価用円板のＬ１０寿命を１としたときの実施例１の評価用円板及び実施例２の評価用円板のＬ１０寿命の相対値は、Ｌ１０寿命比として算出された。結果は表５に示される。実施例の評価用円板、比較例の評価用円板のそれぞれのＬ１０寿命比は、表５に示される。

　表４に示した結果の通り、本開示の実施形態によれば、高寿命化した軸受部材を製造できることが明らかとなった。

　１ａ：転走面
　１ｂ：端面
　１ｄ：内周
　１０：レーザ
　１１ａ：転走面を形成する面
　Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ：中間素材
　Ｅ：内輪

Claims

　転動体が転走する軌道を有する軌道部材の製造方法であって、
　円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造して鍛造済み部材とする鍛造工程、
　前記鍛造済み部材を旋削して軌道となる部分を有する旋削済み部材とする旋削工程、
　前記旋削済み部材が有する前記軌道となる部分に含まれる転走面を形成する面の直下の、第１深さまでの表層部分の少なくとも一部を融解し、その後、融解した素材を凝固させて融解凝固済み部材とする融解凝固工程、及び、
　前記融解凝固済み部材の表面のうち、少なくとも転走面を形成する面の全てを熱処理して熱処理済み部材とする熱処理工程、
を備える軌道部材の製造方法。
　前記熱処理工程の後に行う表面加工工程を更に備え、
　前記表面加工工程は、前記熱処理済み部材が有する転走面を形成する面の少なくとも一部を表面から第２深さまで除去して表面加工済み部材とする、
請求項１に記載の軌道部材の製造方法。
　前記表面加工工程では、研削加工、及び／又は切削工程を行う請求項２に記載の軌道部材の製造方法。
　円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造して球状の鍛造済み部材とする鍛造工程、
　前記鍛造済み部材の表面を研削して第１の研削済み部材とする第１研削工程、
　前記第１の研削済み部材の表面の直下の、第３深さまでの表層部分の少なくとも一部を融解し、その後、融解した素材を凝固させて融解凝固済み部材とする融解凝固工程、
　前記融解凝固済み部材の表面全体を熱処理して熱処理済み部材とする熱処理工程、及び
　熱処理済み部材の表面を研削して第２の研削済み部材とする第２研削工程、
を備える、玉の製造方法。
　円相当径２μｍ以上の非金属介在物を含む金属製の素材を鍛造してころ形状の鍛造済み部材とする鍛造工程、
　前記鍛造済み部材の少なくとも周面を研削して第１の研削済み部材とする第１研削工程、
　前記第１の研削済み部材の周面の直下の、第４深さまでの表層部分の少なくとも一部を融解し、その後、融解した素材を凝固させて融解凝固済み部材とする融解凝固工程、
　前記融解凝固済み部材の少なくとも周面全体を熱処理して熱処理済み部材とする熱処理工程、及び
　熱処理済み部材の少なくとも周面を研削して第２の研削済み部材とする第２研削工程、
を備える、ころの製造方法。