(57)【要約】【課題】寸法安定性が改善された軸受部品を提供する。【解決手段】軸受部品は、鋼からなる。鋼は、オーステナイトと、マルテンサイトとを含む。鋼中のオーステナイトの体積比率をＸ（単位：体積パーセント）、マルテンサイトの｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅をＹとした場合、−６．３×Ｘ＋１９．６×Ｙ＞５４．９との関係が満たされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼からなり、
前記鋼は、オーステナイトと、マルテンサイトとを含み、
前記鋼中の前記オーステナイトの体積比率をＸ（単位：体積パーセント）、前記マルテンサイトの｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅をＹとした場合、−６．３×Ｘ＋１９．６×Ｙ＞５４．９との関係が満たされる、軸受部品。
【請求項２】
前記Ｘ線は、ＣｕＫα線である、請求項１に記載の軸受部品。
【請求項３】
２３０℃で２時間保持した後の寸法変化率が５０×１０−５以下である、請求項１又は請求項２に記載の軸受部品。
【請求項４】
前記鋼の硬さは、６０ＨＲＣ以上６２ＨＲＣ以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の軸受部品。
【請求項５】
前記鋼は、ＪＩＳ規格に定められたＳＵＪ２である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の軸受部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受部品に関する。より具体的には、本発明は、鋼製の軸受部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２０１８−１６８４３３号公報）には、軸受部品が記載されている。特許文献１に記載の軸受部品は、鋼からなる。鋼は、オーステナイトと、マルテンサイトとを含んでいる。鋼中におけるオーステナイトの体積比率をＸ、マルテンサイトの｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅をＹとした場合（なお、Ｘの単位は、体積パーセント、Ｙの単位は°）、Ｘ＜１４．１かつ０．０５４×Ｙ−０．０１９×Ｘ＜０．１３０との関係が満たされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１６８４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者らが見出した知見によると、特許文献１に記載の軸受部品は、寸法安定性に改善の余地がある。
【０００５】
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、寸法安定性が改善された軸受部品を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る軸受部品は、鋼からなる。鋼は、オーステナイトと、マルテンサイトとを含む。鋼中のオーステナイトの体積比率をＸ（単位：体積パーセント）、マルテンサイトの｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅をＹとした場合、−６．３×Ｘ＋１９．６×Ｙ＞５４．９との関係が満たされる。
【０００７】
上記の軸受部品において、Ｘ線は、ＣｕＫα線であってもよい。上記の軸受部品は、２３０℃で２時間保持した後の寸法変化率が５０×１０−５以下であってもよい。上記の軸受部品において、鋼の硬さは、６０ＨＲＣ以上６２ＨＲＣ以下であってもよい。上記の軸受部品において、鋼は、ＪＩＳ規格に定められたＳＵＪ２であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様に係る軸受部品によると、寸法安定性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】転がり軸受１００の断面図である。
【図２】内輪１０の製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、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。
【００１１】
（実施形態に係る転がり軸受の構成）
以下に、実施形態に係る転がり軸受（以下「転がり軸受１００」とする）の構成を説明する。
【００１２】
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、例えば、深溝玉軸受である。但し、転がり軸受１００は、これに限られるものではない。転がり軸受１００は、内輪１０と、外輪２０と、転動体３０と、保持器４０とを有している。
【００１３】
内輪１０は、環状（リング状）の形状を有している。内輪１０は、上面１０ａと、底面１０ｂと、内周面１０ｃと、外周面１０ｄとを有している。
【００１４】
上面１０ａ及び底面１０ｂは、内輪１０の中心軸に沿う方向における端面を構成している。底面１０ｂは、内輪１０の中心軸に沿う方向における上面１０ａの反対面である。内周面１０ｃは、上面１０ａ及び底面１０ｂに連なっている。内周面１０ｃは、周方向に沿って延在している。内周面１０ｃは、軸（図示せず）に嵌め合わされる面である。内周面１０ｃは、径方向において、内側を向いている。
【００１５】
外周面１０ｄは、上面１０ａ及び底面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、径方向において外側を向いている。すなわち、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、内輪軌道面１０ｄａを有している。内輪軌道面１０ｄａは、転動体３０に接触する外周面１０ｄの部分である。
【００１６】
外輪２０は、環状の形状を有している。外輪２０は、上面２０ａと、底面２０ｂと、内周面２０ｃと、外周面２０ｄとを有している。
【００１７】
上面２０ａ及び底面２０ｂは、外輪２０の中心軸に沿う方向における端面を構成している。底面２０ｂは、外輪２０の中心軸に沿う方向における上面２０ａの反対面である。内周面２０ｃは、上面２０ａ及び底面２０ｂに連なっている。内周面２０ｃは、周方向に沿って延在している。内周面２０ｃは、径方向において、内側を向いている。内周面２０ｃは、外輪軌道面２０ｃａを有している。外輪軌道面２０ｃａは、転動体３０に接触する内周面２０ｃの部分である。
【００１８】
外周面２０ｄは、上面２０ａ及び底面２０ｂに連なっている。外周面２０ｄは、周方向に沿って延在している。外周面２０ｄは、ハウジング（図示せず）に嵌め合わされる面である。外周面２０ｄは、径方向において外側を向いている。すなわち、外周面２０ｄは、径方向における内周面２０ｃの反対面である。外輪２０は、内周面２０ｃが外周面１０ｄと対向するように、内輪１０の外側に配置されている。
【００１９】
転動体３０は、内輪軌道面１０ｄａと外輪軌道面２０ｃａとの間に配置されている。転動体３０は、球状の形状を有している。保持器４０は、内周面１０ｃと外周面２０ｄとの間に配置されている。保持器４０は、転動体３０の周方向における間隔が一定範囲内となるように、転動体３０を保持している。
【００２０】
（実施形態に係る軸受部品の構成）
以下に、実施形態に係る軸受部品は、例えば、内輪１０である。実施形態に係る軸受部品は、内輪１０に限られるものではないが、以下においては、内輪１０を実施形態に係る軸受部品の具体例として説明する。
【００２１】
内輪１０は、鋼製である（鋼からなる）。内輪１０を構成している鋼は、例えば、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５：２００８）に規定されている高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２である。表１には、ＳＵＪ２の組成を示されている。表１に示されるように、ＳＵＪ２は、０．９８質量パーセントの炭素（Ｃ）と、０．２７質量パーセントのシリコン（Ｓｉ）と、０．４２質量パーセントのマンガン（Ｍｎ）と、０．０１１質量パーセントのリン（Ｐ）と、０．００７質量パーセントの硫黄（Ｓ）と、０．０６質量パーセントのニッケル（Ｎｉ）と、１．４７質量パーセントのクロム（Ｃｒ）と、０．０３質量パーセントのモリブデン（Ｍｏ）と、０．０８質量パーセントの銅（Ｃｕ）とを含んでいる。なお、ＳＵＪ２の残部は、鉄（Ｆｅ）及び不可避不純物である。但し、内輪１０を構成している鋼は、これに限られるものではない。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
内輪１０を構成している鋼は、オーステナイト（残留オーステナイト）と、マルテンサイトとを含んでいる。オーステナイトは、ｆｃｃ（face  centered  cubic）構造を有する鉄の高温相である。マルテンサイトは、オーステナイトを冷却して変態させることにより得られる鉄の非平衡相である。残留オーステナイトは、焼き入れの際にマルテンサイトに変態することなく残留したオーステナイトである。
【００２４】
内輪１０を構成している鋼は、炭化物を含んでいる。この炭化物は、セメンタイト（Ｆｅ３Ｃ）である。内輪１０を構成している鋼中における炭化物の面積率は、好ましくは、８パーセント以上１２パーセント以下である。
【００２５】
内輪１０を構成している鋼中におけるオーステナイトの体積比率を、Ｘ（単位：体積パーセント）とし、マルテンサイトの｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅を、Ｙ（単位：°）とする。Ｘ及びＹは、−６．３×Ｘ＋１９．６×Ｙ＞５４．９との関係を満たしている。
【００２６】
オーステナイトの体積比率は、以下の方法により測定される。オーステナイトの体積比率の測定においては、第１に、電子顕微鏡（ＳＥＭ、Scanning  Electron  Microscope）による内輪１０の断面撮影が行われる。なお、電子顕微鏡による内輪１０の断面撮影に先立って、内輪１０の鏡面研磨及び当該鏡面研磨面に対する腐食が行われる。第２に、内輪１０の断面画像に対する画像解析を行うことにより、オーステナイトの面積比率が算出される。このオーステナイトの面積比率をオーステナイトの体積比率とみなすことにより、オーステナイトの体積比率が得られる。
【００２７】
マルテンサイトの｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅は、例えば、株式会社リガク製のＭＳＦ−３Ｍにより、測定される。内輪１０を構成している鋼に対してＸ線回折を行うと、マルテンサイトの｛２１１｝面に対応する所定の角度（角度θ１とする）において、回折強度がピークを示す。角度θ１よりも小さい角度θ２において、回折強度は、上記のピークにおける強度の１／２となる。また、角度θ１よりも大きい角度θ３において、回折強度は、上記のピークにおける強度の１／２となる。角度θ３と角度θ２との差が、マルテンサイトの｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅とする。
【００２８】
上記のＸ線回折に用いられるＸ線は、例えばＣｕＫα線である。内輪１０の表面に形成された加工変質層の影響を除去するため、内輪１０の表面から５０μｍの深さまで電解研磨し、当該電解研磨後の内輪１０の表面を、上記のＸ線回折の測定面とする。
【００２９】
炭化物の面積比率は、以下の方法により測定される。炭化物の面積比率の測定においては、第１に、電子顕微鏡による内輪１０の断面撮影が行われる。なお、電子顕微鏡による内輪１０の断面撮影に先立って、内輪１０の鏡面研磨及び当該鏡面研磨面に対する腐食が行われる。第２に、内輪１０の断面画像に対する画像解析を行うことにより、炭化物の面積比率が得られる。
【００３０】
内輪１０を構成している鋼の硬さは、６０ＨＲＣ以上６２ＨＲＣ以下であることが好ましい。内輪１０を構成している鋼の硬さは、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。
【００３１】
内輪１０の寸法変化率は、例えば、５０×１０−５以下である。内輪１０の寸法変化率は、好ましくは、４０×１０−５以下である。内輪１０の寸法変化率は、さらに好ましくは、３０×１０−５以下である。内輪１０の寸法変化率は、内輪１０を２３０℃において2時間保持し、当該保持の前後での内輪１０の寸法変化を測定することにより算出される。寸法変化率は、周方向において互いに９０°離れた２点において測定し、当該２点の平均値を採用する。
【００３２】
（実施形態に係る軸受部品の製造方法）
以下に、内輪１０の製造方法を説明する。
【００３３】
図２は、内輪１０の製造方法を示す工程図である。図２に示されるように、内輪１０の製造方法は、準備工程Ｓ１と、焼き入れ工程Ｓ２と、焼き戻し工程Ｓ３と、後処理工程Ｓ４とを有している。
【００３４】
準備工程Ｓ１においては、加工対象部材の準備が行われる。加工対象部材は、環状の形状を有している。加工対象部材は、内輪１０を構成している鋼により形成されている。
【００３５】
焼き入れ工程Ｓ２においては、加工対象部材に対する焼き入れが行われる。加工対象部材に対する焼き入れにおいては、第１に、加工対象部材が、加工対象部材を構成している鋼のＡ１変態点以上の温度（焼き入れ温度）で所定の時間（焼き入れ時間）保持される。第２に、加工対象部材が、例えば油冷により、加工対象部材を構成している鋼のＭｓ変態点以下の温度まで冷却される。
【００３６】
なお、内輪１０を構成している鋼中のオーステナイトの体積比率（Ｘ）、マルテンサイトの｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅（Ｙ）及び内輪１０を構成している鋼の炭化物面積率は、焼き入れ工程Ｓ２における焼き入れ温度、焼き入れ時間及び冷却速度を適宜調整することにより、制御することができる。
【００３７】
焼き戻し工程Ｓ３においては、加工対象部材に対する焼き戻しが行われる。加工対象部材に対する焼き戻しにおいては、加工対象部材が、加工対象部材を構成している鋼のＡ１変態点未満の温度（焼き戻し温度）で所定の時間（焼き戻し時間）保持される。焼き戻し温度は、例えば、２４０℃以上３１０℃以下である。焼き戻し時間は、例えば、３０秒以上６０秒以下である。
【００３８】
後処理工程Ｓ４においては、加工対象部材に対する後処理が行われる。後処理には、加工対象部材に対する研削加工、研磨加工等の機械加工、加工対象部材に対する洗浄が含まれる。以上により、内輪１０の製造工程が完了する。
【００３９】
（実施形態に係る軸受部品の効果）
以下に、実施形態に係る軸受部品の効果を説明する。
【００４０】
実施形態に係る軸受部品においては、−６．３×Ｘ＋１９．６×Ｙ＞５４．９との関係が満たされているため、寸法変化率を改善することができる。
【００４１】
（実施例）
以下に、実施形態に係る軸受部品の効果を確認するために行った試験を説明する。
【００４２】
＜サンプル＞
試験には、サンプル１〜サンプル１０が用いられた。サンプル１〜サンプル１０を構成している鋼は、いずれもＳＵＪ２である。サンプル１〜サンプル１０は、いずれも外径６０ｍｍ×内径５４ｍｍ×厚さ１５ｍｍの環状の形状を有している。
【００４３】
＜熱処理条件＞
表２には、サンプル１〜サンプル１０に対する熱処理条件が示されている。表２に示されるように、サンプル１、サンプル２及びサンプル６の焼き入れ温度は、９００℃とされた。サンプル３、サンプル７及びサンプル８の焼き入れ温度は、９５０℃とされた。サンプル４、サンプル５、サンプル９及びサンプル１０に対する焼き入れ温度は、１０００℃とされた。
【００４４】
なお、サンプル６〜サンプル８の焼き入れ時間は、炭化物面積率が４パーセントになるように調整された。サンプル１〜サンプル４及びサンプル９の焼き入れ時間は、炭化物面積率が８パーセントになるように調整された。サンプル５及びサンプル１０の焼き入れ時間は、炭化物面積率が１２パーセントになるように調整された。
【００４５】
サンプル７、サンプル８及びサンプル１０の焼き戻し温度は、１８０℃とされた。サンプル１及びサンプル６の焼き戻し温度は、２４０℃とされた。サンプル２〜サンプル５及びサンプル９の焼き戻し温度は、３１０℃とされた。なお、サンプル１〜サンプル１０の焼き戻し時間は、硬さが６０ＨＲＣ以上６２ＨＲＣ以下となるように調整された。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
＜試験内容＞
サンプル１〜サンプル１０に対して、オーステナイトの体積比率（Ｘ）、マルテンサイトの｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅（Ｙ）及び寸法変化率の測定が行われた。オーステナイトの体積比率、マルテンサイトの｛２１１｝面におけるＸ線の回折ピークの半値幅及び寸法変化率の測定対象は、サンプル毎に３個とし、当該３個の測定結果を平均化した。寸法変化率に関しては、５０×１０−５未満の場合を「ＯＫ」と評価し、５０×１０−５以上の場合を「ＮＧ」と評価した。
【００４８】
＜試験結果＞
表３には、試験結果が示されている。表３に示されるように、サンプル１〜サンプル５においては、寸法変化率がいずれも５０×１０−５未満となっていた。他方で、サンプル６〜サンプル１０においては、寸法変化率がいずれも５０×１０−５以上となっていた。
【００４９】
サンプル１〜サンプル５においては、いずれも−６．３×Ｘ＋１９．６×Ｙ＞５４．９との関係が満たされていた。他方で、サンプル６〜サンプル１０においては、いずれも−６．３×Ｘ＋１９．６×Ｙ＞５４．９との関係が満たされていなかった。この比較から、実施形態に係る軸受部品において、−６．３×Ｘ＋１９．６×Ｙ＞５４．９との関係が満たされていることにより、寸法安定性が改善されることが実験的に明らかにされた。
【００５０】
【表３】
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【００５１】
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、上述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、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許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。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
上記の実施形態は、軸受部品に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００５３】
１０  内輪、１０ａ  上面、１０ｂ  底面、１０ｃ  内周面、１０ｄ  外周面、１０ｄａ  内輪軌道面、２０  外輪、２０ａ  上面、２０ｂ  底面、２０ｃ  内周面、２０ｃａ  外輪軌道面、２０ｄ  外周面、３０  転動体、４０  保持器、１００  転がり軸受、Ｓ１  準備工程、Ｓ２  焼き入れ工程、Ｓ３  焼き戻し工程、Ｓ４  後処理工程。
【図１】
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【図２】
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