(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼からなる軸受部品素材を浸炭または浸炭窒化する硬化工程、上記素材を焼戻しする焼戻し工程、上記素材の所望部分にビッカース硬さ６５０以上の鋼球を使用しカバレージ２００％以上でショットピーニングを施して、残留圧縮応力を付与し、残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させ、硬さを高めるショットピーニング工程、および上記素材を研磨する仕上工程を含み、上記所望部分の表面から０．０５ｍｍ程度の範囲の表層部の残留オーステナイトを１０〜２４％とするとともに、最大残留圧縮応力を−８００〜−１８００ＭＰaとし、硬さをビッカース硬さで８５０以上にすることを特徴とする軸受部品の製造方法。
【請求項２】
鋼からなる軸受部品素材を浸炭または浸炭窒化する硬化工程、上記素材の所望部分にビッカース硬さ６５０以上の鋼球を使用しカバレージ２００％以上でショットピーニングを施して、残留圧縮応力を付与し、残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させ、硬さを高めるショットピーニング工程、上記素材を焼戻しする焼戻し工程、および上記素材を研磨する仕上工程を含み、上記所望部分の表層部の残留オーステナイトを１０〜２４％とするとともに、最大残留圧縮応力を−８００〜−１８００ＭＰaとし、硬さをビッカース硬さで８５０以上にすることを特徴とする軸受部品の製造方法。
【請求項３】
鋼からなる軸受部品素材を浸炭窒化する硬化工程、上記素材を焼戻しする焼戻し工程、上記素材の所望部分にビッカース硬さ６５０以上の鋼球を使用しカバレージ２００％以上でショットピーニングを施して、残留圧縮応力を付与し、残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させ、硬さを高めるショットピーニング工程、および上記素材を研磨する仕上工程を含み、上記所望部分の表面から０．０５ｍｍ程度の範囲の表層部の残留オーステナイトを１５〜１８％とするとともに、最大残留圧縮応力を−８００〜−１８００ＭＰaとし、硬さをビッカース硬さで８５０以上にすることを特徴とする軸受部品の製造方法。
【請求項４】
鋼からなる軸受部品素材を浸炭する硬化工程、上記素材を焼戻しする焼戻し工程、上記素材の所望部分にビッカース硬さ６５０以上の鋼球を使用しカバレージ２００％以上でショットピーニングを施して、残留圧縮応力を付与し、残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させ、硬さを高めるショットピーニング工程、および上記素材を研磨する仕上工程を含み、上記所望部分の表面から０．０５ｍｍ程度の範囲の表層部の残留オーステナイトを１９〜２４％とするとともに、最大残留圧縮応力を−８００〜−１８００ＭＰaとし、硬さをビッカース硬さで８５０以上にすることを特徴とする軸受部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、異物が混入した潤滑油中での使用に適した転がり軸受の軸受部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
潤滑油中での軸受の転がり接触疲労の破損形態としては軸受軌道輪の軌道部表面の剥離があり、軸受寿命を伸ばすためには軌道輪材料に硬さと靭性が要求される。一方、最近の軸受に対するニーズとしては、たとえば自動車のトランスミッション用軸受のように潤滑油中に異物が混入している場合で長寿命を要求されるものが多くなってきている。一般的に、清浄な潤滑油中での転がり接触疲労寿命は、軌道部の剪断応力位置からの内部起点による剥離に支配されるが、潤滑油中に異物が混入している場合は、寿命は軌道部表面の圧痕を起点とした剥離や表面の磨耗などに支配され、上記の清浄油中での疲労寿命の数分の１〜数十分の１に低下する。したがって、潤滑油中に異物が混入している場合の軸受寿命を伸ばすには、軌道部表面の耐圧痕、耐摩耗性に優れた軌道輪を作ることが必要である。
【０００３】
ところで、上記のような汚れ油中での軸受寿命向上手段として、従来、種々のものが提案されている。たとえば、異物による圧痕や摩耗に対して有効な手段として、軌道部の表面硬さを高くすることが考えられている。また、軸受として必要な靭性を確保する手段として、残留オーステナイトをある程度残すことが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
汚れ油中で使用される軸受に対しては、靭性が高いことと、異物による圧痕や摩耗が生じにくいことがともに重要であるが、たとえば、靭性を高くすることと硬さを高くすることは一般的には相反することとなり、両方の性能が優れている軸受軌道輪を作ることは非常に困難である。
【０００５】
軌道輪だけでなく、玉、ころなどの転動体についても同様の問題がある。
【０００６】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、靭性が高く、しかも表面の耐圧痕、耐摩耗性に優れ、よつて異物が混入した潤滑油中での軸受寿命の向上が可能な軸受部品の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による軸受部品の製造方法は、鋼からなる軸受部品素材を浸炭または浸炭窒化する硬化工程、上記素材を焼戻しする焼戻し工程、上記素材の所望部分にビッカース硬さ６５０以上の鋼球を使用しカバレージ２００％以上でショットピーニングを施して、残留圧縮応力を付与し、残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させ、硬さを高めるショットピーニング工程、および上記素材を研磨する仕上工程を含み、上記所望部分の表面から０．０５ｍｍ程度の範囲の表層部の残留オーステナイトを１０〜２４％とするとともに、最大残留圧縮応力を−８００〜−１８００ＭＰaとし、硬さをビッカース硬さで８５０以上にすることを特徴とするものである。
【０００８】
第２の発明による軸受部品の製造方法は、鋼からなる軸受部品素材を浸炭または浸炭窒化する硬化工程、上記素材の所望部分にビッカース硬さ６５０以上の鋼球を使用しカバレージ２００％以上でショットピーニングを施して、残留圧縮応力を付与し、残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させ、硬さを高めるショットピーニング工程、上記素材を焼戻しする焼戻し工程、および上記素材を研磨する仕上工程を含み、上記所望部分の表層部の残留オーステナイトを１０〜２４％とするとともに、最大残留圧縮応力を−８００〜−１８００ＭＰaとし、硬さをビッカース硬さで８５０以上にすることを特徴とするものである。
第３の発明による軸受部品の製造方法は、鋼からなる軸受部品素材を浸炭窒化する硬化工程、上記素材を焼戻しする焼戻し工程、上記素材の所望部分にビッカース硬さ６５０以上の鋼球を使用しカバレージ２００％以上でショットピーニングを施して、残留圧縮応力を付与し、残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させ、硬さを高めるショットピーニング工程、および上記素材を研磨する仕上工程を含み、上記所望部分の表面から０．０５ｍｍ程度の範囲の表層部の残留オーステナイトを１５〜１８％とするとともに、最大残留圧縮応力を−８００〜−１８００ＭＰaとし、硬さをビッカース硬さで８５０以上にすることを特徴とするものである。
第４の発明による軸受部品の製造方法は、鋼からなる軸受部品素材を浸炭する硬化工程、上記素材を焼戻しする焼戻し工程、上記素材の所望部分にビッカース硬さ６５０以上の鋼球を使用しカバレージ２００％以上でショットピーニングを施して、残留圧縮応力を付与し、残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させ、硬さを高めるショットピーニング工程、および上記素材を研磨する仕上工程を含み、上記所望部分の表面から０．０５ｍｍ程度の範囲の表層部の残留オーステナイトを１９〜２４％とするとともに、最大残留圧縮応力を−８００〜−１８００ＭＰaとし、硬さをビッカース硬さで８５０以上にすることを特徴とするものである。
【０００９】
なお、表層部とは、少なくとも表面から深さ０．０５mm程度の範囲をいう。
【００１０】
ビッカース硬さ６５０以上の鋼球を使用したカバレージ２００％以上でのショットピーニング工程によって軸受部品素材の表面から０．０５ｍｍ程度の範囲の表層部の残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させて硬さを高めるので、異物による圧痕や摩耗が生じにくい。しかも、上記ショットピーニング工程によって上記表層部に残留圧縮応力を付与するので、圧痕がついた場合でも、これを起点とする亀裂の伸展がおさえられる。また、上記ショットピーニングによって上記表層部の残留オーステナイトだけをマルテンサイトに変態させるので、上記表層部より内側の部分には残留オーステナイトがあり、軸受として必要な靭性が得られる。
【００１１】
なお、残留オーステナイトを１０〜２４％の範囲内にした理由は、１０％を下まわると十分な靭性が得られないためであり、２４％を上まわると、表層部の硬さが低下し、寸法安定性が損われるからである。
【００１２】
最大残留圧縮応力を−８００〜−１８００ＭＰa の範囲内にした理由は、−８００ＭＰa を下まわると十分な軸受寿命向上が得られないためであり、また、−１８００ＭＰa を上まわると、ショットピーニング工程の際に鋼球の消耗が激しく、処理時間も長くなりコストアップとなるからである。
【００１３】
さらに、硬さをビッカース硬さで８５０以上にした理由は、８５０を下まわると、表層部での圧痕の発生抑止効果が十分でなく、軸受寿命の向上がみられないからである。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して、この発明の実施例について説明する。
【００１５】
図１は、軸受部品の製造方法の第１実施例を示す工程図である。次に、この図１の工程図を参照して、軸受軌道輪の製造方法の１例を説明する。
【００１６】
図１において、まず、たとえばＳＡＥ５１２０などの肌焼鋼またはＪＩＳ  ＳＵＪ２などの高炭素クロム軸受鋼などを用いて、通常の鍛造工程（工程１）および旋削工程（工程２）により、軌道輪素材を作る。
【００１７】
次に、この素材を浸炭または浸炭窒化する硬化工程（工程３）を行なう。
【００１８】
次に、この素材を通常の条件で焼戻しする焼戻し工程（工程４）を行なう。
【００１９】
次に、この素材の軌道部にショットピーニングを施して、残留圧縮応力を付与し、残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させ、硬さを高めるショットピーニング工程（工程５）を行なう。ショットピーニングは、ビッカース硬さ（ＨＶ）６５０以上の鋼球を使用し、アークハイト１mmＡ以上、カバレージ２００％以上の条件で行なうのが好ましい。
【００２０】
最後に、この素材を研磨する仕上工程（工程６）を行なう。
【００２１】
そして、最終的に、少なくとも軌道部の表面から深さ０．０５mm程度の範囲の表層部に８００〜１８００ＭＰa の残留圧縮応力を付与し、表層部の残留オーステナイトを１０〜２４％とし、表層部の硬さをＨＶ８５０以上にする。
【００２２】
玉、ころなどの転動体も、上記と同様にして製造される。なお、玉の場合は全表面にショットピーニングを施し、ころの場合は少なくとも転動面にショットピーニングを施す。
【００２３】
次に、表１および表２を参照して、実施例１、２および比較例１、２の軸受部品すなわち軌道輪および玉を使用した玉軸受について行なった比較試験の結果について説明する。
【００２４】
【表１】
0003665876.tif 000002
【表２】
0003665876.tif 000003
表１に示すように、実施例１、２および比較例１、２の材料はＳＡＥ５１２０であり、これに浸炭処理を施す硬化工程と普通焼戻し工程を行なった。この焼戻し工程後のショットピーニング工程前の表層部の硬さＨＶと残留オーステナイト量γR が表１に示されている。比較例１については、焼戻し工程の後にショットピーニング工程を行なわずに仕上工程を行ない、実施例１、２と比較例２については、焼戻し工程の後にショットピーニング工程を行ない、この後に仕上工程を行なった。なお、実施例１はアークハイト１．１mmＡ、実施例２はアークハイト１mmＡ、比較例２はアークハイト０．５mmＡの条件でショットピーニングを行なった。ショットピーニング工程と仕上工程後の表層部の硬さＨＶ、残留オーステナイト量γR および最大残留圧縮応力ならびに各軸受部品を使用した玉軸受の寿命比が表２に示されている。寿命比は、汚れ油中での寿命試験の結果を比較例１の軸受部品を使用した玉軸受を１として示している。
【００２５】
図２は実施例１の軸受部品の表面からの深さに対する残留圧縮応力（ＭＰa ）の測定値を示し、図３は同軸受部品の表面からの深さに対する硬さ（ＨＶ）の測定値を示している。
【００２６】
実施例１の軸受部品は、図３からも明らかなように、表面の硬さが非常に高くなり、潤滑油中に混入した異物に対して強く、異物による表面の圧痕の発生がおさえられ、その結果、表面の傷や圧痕を起点とする亀裂の発生がおさえられる。しかも、図２からも明らかなように、表層部に残留圧縮応力が付与されているので、表面に圧痕がついた場合でも、これを起点とする亀裂の伸展がおさえられる。このため、汚れ油中における疲労寿命が向上する。また、ショットピーニングによって表層部の残留オーステナイトだけをマルテンサイトに変態させるので、表層部より内側の部分には残留オーステナイトがあり、軸受として必要な靭性が得られる。
【００２７】
表２から明らかなように、実施例１、２の軸受部品は、表層部の硬さおよび最大残留圧縮応力が高く、寿命比が比較例１の５．４倍以上になっている。比較例２については、寿命比が比較例１の２．２倍になっているが、実施例１、２に比べて、表層部の硬さおよび最大残留圧縮応力が低く、寿命の向上の度合も小さい。
【００２８】
次に、表３および表４を参照して、実施例３および比較例３、４の軸受部品を使用した玉軸受について行なった比較試験の結果について説明する。
【００２９】
【表３】
0003665876.tif 000004
【表４】
0003665876.tif 000005
表３に示すように、実施例３および比較例３、４の材料はＳＵＪ２であり、これに浸炭窒化処理を施す硬化工程と普通焼戻し工程を行なった。この焼戻し工程後のショットピーニング工程前の表層部の硬さＨＶと残留オーステナイト量γR が表３に示されている。焼戻し工程後の処理については、実施例３は実施例１と、比較例３は比較例１と、比較例４は比較例２とそれぞれ同じにした。ショットピーニング工程と仕上工程後の表層部の硬さＨＶ、残留オーステナイト量γR および最大残留圧縮応力ならびに各軸受部品を使用した玉軸受の寿命比が表４に示されている。寿命比は、前記同様の寿命試験の結果を比較例３の軸受部品を使用した玉軸受を１として示している。
【００３０】
図４は実施例３の軸受部品の表面からの深さに対する残留圧縮応力（ＭＰa ）の測定値を示し、図５は同軸受部品の表面からの深さに対する硬さ（ＨＶ）の測定値を示している。
【００３１】
実施例３の軸受部品の残留圧縮応力と硬さも図２および図３で説明した実施例１のそれと同じ傾向を示し、実施例３の軸受部品も実施例１の軸受部品と同等の作用効果を奏する。
【００３２】
表４から明らかなように、実施例３の軸受部品は、表層部の硬さおよび最大残留圧縮応力が高く、寿命比が比較例３の５．６倍以上になっている。比較例４については、寿命比が比較例３の２．４倍になっているが、実施例３に比べて、表層部の硬さおよび最大残留圧縮応力が低く、寿命の向上の度合も小さい。
【００３３】
図６は、軸受部品の製造方法の第２実施例を示す工程図である。
【００３４】
前述の第１実施例においては、焼戻し工程（工程４）の後にショットピーニング工程（工程５）を行なっているが、この第２実施例においては、ショットピーニング工程（工程14）の後に焼戻し工程（工程15）を行なっている。
【００３５】
第２実施例では、ショットピーニング工程において軸受部品表層部に付与された残留圧縮応力が、その後の焼戻し工程により一部緩和されて安定する。このため、ショットピーニング工程において付与する残留圧縮応力は、最終的な目標値より少し高くしておく。また、ショットピーニング工程において高められた表層部の硬さも、その後の焼戻し工程によって少し低下するので、ショットピーニング工程において硬さを最終的な目標値より少し高くしておく。他は第１実施例の場合と同様であり、第２実施例の方法により製造した軸受部品も第１実施例と同様の作用効果を奏する。
【００３６】
【発明の効果】
この発明の軸受部品の製造方法によれば、上述のように、靭性が高く、しかも表面の耐圧痕、耐摩耗性に優れ、亀裂の伸展に対して強く、異物が混入した潤滑油中での寿命が長い軸受部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の軸受部品の製造方法の第１実施例を示す工程図である。
【図２】第１実施例の方法により製造した軸受部品の表面からの深さに対する残留圧縮応力の測定結果を示すグラフである。
【図３】図２と同じ軸受部品の表面からの深さに対する硬さの測定結果を示すグラフである。
【図４】第１実施例の方法により製造した他の軸受部品の表面からの深さに対する残留圧縮応力の測定結果を示すグラフである。
【図５】図４と同じ軸受部品の表面からの深さに対する硬さの測定結果を示すグラフである。
【図６】この発明の軸受部品の製造方法の第２実施例を示す工程図である。
【符号の説明】
(3)           硬化工程
(4)           焼戻し工程
(5)           ショットピーニング工程
(6)           仕上工程
(13)          硬化工程
(14)          ショットピーニング工程
(15)          焼戻し工程
(16)          仕上工程
【図１】
0003665876.tif 000006
【図２】
0003665876.tif 000007
【図３】
0003665876.tif 000008
【図４】
0003665876.tif 000009
【図５】
0003665876.tif 000010
【図６】
0003665876.tif 000011