(57)【要約】【課題】厳しい使用条件下でも、十分な耐久性を確保できる転がり軸受を実現する。【解決手段】外輪３及び内輪５を、水素による組織変化を或る程度抑制する合金鋼により造る。又、これら外輪３、５の外輪軌道２及び内輪軌道４、及び、各玉６、６の転動面を、表面粗さが悪化し難い性状とする。更に、軌道面の粗さ曲線に冠するＲＳｍを８μｍ以上と大きくする。これらにより、金属接触による新生面の形成を抑制して、水素の発生自体を抑え、組織変化型剥離を抑制する。【選択図】図１
2014101896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
何れかの面に第一軌道面を有する合金鋼製の第一軌道輪と、この第一軌道面と対向する面に第二軌道面を有する合金鋼製の第二軌道輪と、これら第一、第二両軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが合金鋼製である複数個の転動体とを備えた転がり軸受に於いて、
前記各転動体に浸炭窒化処理又は窒化処理が施されていて、これら各転動体の表面層のＮ濃度が０．２質量％以上、同じく残留オーステナイト量が３０％容量以下、同じく硬さがＨｖ７８０以上であり、且つ、前記各転動体の表面層の窒化物の面積率が１％以上、１０％未満であり、
前記両軌道輪のうちの少なくとも一方の軌道輪が、Ｃを０．１０〜０．３０質量％、Ｓｉを０．２〜０．９質量％、Ｍｎを０．２〜１．２質量％、Ｃｒを２．６〜４．５質量％、Ｍｏを０．１〜０．９質量％、Ｎｉを０．９質量％以下、Ｃｕを０．２０質量％以下、Ｓを０．０２０質量％以下、Ｐを０．０２０質量％以下、それぞれ含有し、残部がＦｅと不可避不純物から成る合金鋼により構成され、その表面に浸炭処理又は浸炭窒化処理が施されていて、当該軌道輪に設けた軌道面の表面から、前記各転動体の直径の１％の深さ位置の硬さがＨｖ７２０〜８３２であり、同じくＣの含有量とＮの含有量との和であるＣ＋Ｎ量が０．８〜１．２質量％であり、同じく残留オーステナイト量が２０〜４５容量％であり、同じく圧縮残留応力が５０〜３００ＭＰａであり、
当該軌道輪に設けた軌道面の表面の粗さ曲線に関して、隣り合う山同士の間隔を示すＲＳｍが８μｍ以上であり、
前記各転動体が、Ｃを０．３〜１．２質量％、Ｓｉを０．３〜２．２質量％、Ｍｎを０．３〜２．０質量％、Ｃｒを０．５〜２．０質量％、それぞれ含有し、且つＳｉの含有量とＭｎの含有量との比であるＳｉ／Ｍｎが５以下の合金鋼に、浸炭窒化焼き入れ処理及び焼き戻し処理を施して成るもので、表面に、平均粒径が０．０５〜１μｍの窒化物を、面積３７５μｍ２中に１００個以上含有する事を特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記各転動体がころである、請求項１に記載した転がり軸受。
【請求項３】
前記転動体が、直径が３０ｍｍ以上の玉である、請求項１に記載した転がり軸受。
【請求項４】
風力発電装置の回転支持部に組み込まれた状態で使用される、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した転がり軸受。
【請求項５】
建設機械の回転支持部に組み込まれた状態で使用される、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受、特に、風力発電装置の主軸、或いは、変速機、建設機械、産業用ロボットを構成する回転軸等を支持する為に使用される、比較的大型で、運転時に大きな荷重を支承する転がり軸受の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種回転機械装置の回転支持部に、例えば図１に示す様なラジアル玉軸受１が組み込まれている。このラジアル玉軸受１は、内周面に外輪軌道２を有する外輪３と、外周面に内輪軌道４を有する内輪５と、これら外輪軌道２と内輪軌道４との間に設けた、それぞれが転動体である複数個の玉６、６とを備える。これら各玉６、６は、円周方向に等間隔に配置された状態で、保持器７により、転動自在に保持されている。
【０００３】
又、大きなラジアル荷重が加わる回転支持部には、例えば図２に示す様な、ラジアル円筒ころ軸受８が組み込まれている。このラジアル円筒ころ軸受８は、内周面に円筒凹面状の外輪軌道２ａを有する外輪３ａと、外周面に円筒凸面状の内輪軌道４ａを有する内輪５ａと、これら外輪軌道２ａと内輪軌道４ａとの間に、保持器７ａに保持された状態で転動自在に設けられた、それぞれが転動体である複数の円筒ころ９、９とを備える。又、前記外輪３ａの内周面両端部に内向鍔部１０、１０を、前記内輪５ａの外周面一端部に外向鍔部１１を、それぞれ形成している。
【０００４】
更に、大きなラジアル荷重及びスラスト荷重が加わる回転支持部には、例えば図３に示す様な、転動体として円すいころを使用したラジアル円すいころ軸受１２が組み込まれている。このラジアル円すいころ軸受１２は、内周面に円すい凹面状の外輪軌道２ｂを有する外輪３ｂと、外周面に円すい凸面状の内輪軌道４ｂを有する内輪５ｂと、これら外輪軌道２ｂと内輪軌道４ｂとの間に、保持器７ｂに保持された状態で転動自在に設けられた、それぞれが転動体である複数の円すいころ１３、１３とを備える。又、前記内輪５ｂの外周面両端部のうち、大径側端部には大径側鍔部１４を、小径側端部には小径側鍔部１５を、それぞれ形成している。尚、この小径側鍔部１５は省略する場合もある。
【０００５】
上述の様なラジアル玉軸受１、ラジアル円筒ころ軸受８、ラジアル円すいころ軸受１２等の転がり軸受は、例えば前記外輪３、３ａ、３ｂをハウジングに内嵌固定すると共に、前記内輪５、５ａ、５ｂを回転軸に外嵌固定する事により、この回転軸を前記ハウジングに対し、回転自在に支持する。この様な状態で使用される転がり軸受を、大きな荷重を支承しつつ運転する際には、前記外輪軌道２、２ａ、２ｂや前記内輪軌道４、４ａ、４ｂ等の軌道面や、前記各玉６、６、前記各円筒ころ９、９、前記各円すいころ１３、１３等の転動体の表面のうちで前記軌道面と転がり接触する部分である転動面に、繰り返し大きな面圧が加わる。
【０００６】
この様に、大きな荷重を支承する厳しい条件下で使用される転がり軸受では、長時間に亘る運転により、金属疲労が生じて、軌道面や転動面の表面が剥離する場合がある。この様な剥離の態様としては、内部起点型剥離、圧痕起点型剥離、組織変化型剥離等が知られている。このうちの内部起点型剥離は、玉６、６、円筒ころ９、９、円すいころ１３、１３の転動体や、外輪３、３ａ、３ｂ、内輪５、５ａ、５ｂ等の軌道輪を構成する、軸受鋼等の合金鋼中に存在する酸化物や窒化物等の非金属介在物を起点として疲労亀裂が生じて剥離に至るものである。又、圧痕起点型剥離は、潤滑油中に混入した硬い異物により軌道面に生じた圧痕を起点として疲労亀裂が生じて剥離に至るものである。
【０００７】
更に、組織変化型剥離は、使用条件の厳しい一部の用途で発生するもので、転がり軸受を構成する合金鋼の基地自体の金属組織が、マルテンサイト組織から白色組織と呼ばれる微細なフェライト粒に変化し、その組織変化部を起点として疲労亀裂が生じて剥離に至るものである。この様な組織変化型剥離は、軌道面に形成された油膜（潤滑膜）が部分的に破断される様な使用条件下で、軌道面と転動面とが接触して現れた活性な新生面が触媒となって、新生面と潤滑剤とがトライボケミカル反応を起こす事で発生した水素が鋼中の応力集中部に集積する事が原因であると考えられている。この様な組織変化型剥離は、転動体として円筒ころ又は円すいころを用いた円筒ころ軸受又は円すいころ軸受や、玉の直径が３０ｍｍ以上の大型の玉軸受の場合に発生し易い。この理由は、軌道面と転動面との転がり接触部の接触面積が大きい為、この転がり接触部に潤滑膜が安定して形成され難く、この転がり接触部で局所的に金属接触が生じ易く、上述したトライボケミカル反応により水素が発生し易くなる為である。
【０００８】
又、歯車で動力を伝達する変速機の回転軸の様に、伝達トルクの方向又は大きさが瞬間的又は一時的に変化する様な回転軸を支持する為の転がり軸受の場合には、伝達トルクが変化する瞬間に転動面と軌道面との転がり接触部に大きな滑りが発生し、潤滑膜が切れ易い。そして、潤滑膜が切れた場合には、この転がり接触部で局所的に金属接触が生じ、トライボケミカル反応により水素が発生し易くなる。更に、１対の軌道輪同士が相対回転する方向が頻繁に変化する様な使用形態の場合も、転がり接触部で潤滑膜が切れ易く、潤滑油の分解により水素が発生し易くなる。
【０００９】
この様な水素により引き起こされる組織変化形剥離を抑える為の技術として、例えば特許文献１〜６に記載された技術が知られている。
このうちの特許文献１、２に記載された従来技術は、転がり軸受に潤滑剤として封入するグリースの組成を工夫する事により、このグリース中の基油の分解に基づく水素の発生を抑え、組織変化型剥離を抑えて、転がり軸受の長寿命化を図るとしている。
但し、転がり軸受の用途によっては、潤滑剤としてグリースを用いずに潤滑油を用いる場合がある。特に、比較的大型の転がり軸受では、グリースよりも潤滑油を用いる場合が多く、この様な場合には、前記特許文献１、２に記載された様な、グリースの改良による組織変化型剥離の抑制は行えない。
【００１０】
又、特許文献３、４に記載された従来技術は、転動体や軌道輪等の転がり軸受部品の表面に被膜処理を施す事により、当該転がり軸受部品の表面である転動面又は軌道面に新生面が発生し難くする。そして、新生面と潤滑剤とのトライボケミカル反応に基づく水素の発生を抑え、組織変化型剥離を抑えて、転がり軸受の長寿命化を図るとしている。
この様な特許文献３、４に記載された従来技術の場合には、高荷重下で長期間運転される様な、厳しい使用条件下では、表面被膜が剥がれる可能性があり、その場合には組織変化型剥離の発生を抑えられない。又、被膜処理工程が増える事で製品コストが高くなる。
【００１１】
更に、特許文献５、６に記載された従来技術は、軸受部品を構成する合金鋼の成分を規制、具体的にはＣｒの含有量を多くし、更に熱処理工程を規制する事で、白色組織変化の発生を遅延させるとしている。
この様な特許文献５、６に記載された従来技術の場合には、或る程度の効果を得られるが、それだけでは、例えば風力発電装置の主軸用回転支持部の様に、高荷重下で極めて長期間のメンテナンスフリーを要求される様な、非常に厳しい使用条件下で十分に満足できる効果を得る事は難しい。Ｃｒの含有量を十分に多くすれば耐久性向上を図れるが、その代わりに、転がり軸受の構成部材の加工が難しくなり、生産性の低下によるコスト上昇を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−３２７７５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６３３８号公報
【特許文献３】特開平１０−１７６７１８号公報
【特許文献４】特開２００１−２２１３１０号公報
【特許文献５】特開２００５−３１４７９４号公報
【特許文献６】特開２０１２−０３１４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、厳しい使用条件下でも、十分な耐久性を確保できる転がり軸受を実現すべく発明したものである。
具体的には、水素による組織変化を或る程度抑制する合金鋼を用いると共に、金属接触による新生面の形成を抑制して水素の発生自体を抑える事により、潤滑膜が切れ易い厳しい使用条件下でも、転がり軸受の長寿命化を十分に図れる技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の転がり軸受は、何れかの面に第一軌道面を有する合金鋼製の第一軌道輪と、この第一軌道面と対向する面に第二軌道面を有する合金鋼製の第二軌道輪と、これら第一、第二両軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが合金鋼製である複数個の転動体とを備える。
特に、本発明の転がり軸受に於いては、前記各転動体に浸炭窒化処理又は窒化処理を施している。そして、これら各転動体の表面層のＮ濃度を０．２質量％以上、同じく残留オーステナイト量を３０容量％以下、同じく硬さをＨｖ７８０以上としている。且つ、前記各転動体の表面層の窒化物の面積率を１％以上、１０％未満としている。
又、前記両軌道輪のうちの少なくとも一方（例えば条件が厳しい内輪、好ましくは両方）の軌道輪を、Ｃを０．１０〜０．３０質量％、Ｓｉを０．２〜０．９質量％、Ｍｎを０．２〜１．２質量％、Ｃｒを２．６〜４．５質量％、Ｍｏを０．１〜０．９質量％、Ｎｉを０．９質量％以下、Ｃｕを０．２０質量％以下、Ｓを０．０２０質量％以下、Ｐを０．０２０質量％以下、それぞれ含有し、残部をＦｅと不可避不純物から成る合金鋼により構成している。又、この合金鋼により構成した、前記少なくとも一方の軌道輪の表面に、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施している。そして、当該軌道輪に設けた軌道面の表面から、前記各転動体の直径の１％の深さ位置（１％位置）の硬さをＨｖ７２０〜８３２とし、同じくＣの含有量とＮの含有量との和であるＣ＋Ｎ量を０．８〜１．２質量％とし、同じく残留オーステナイト量を２０〜４５容量％とし、同じく圧縮残留応力を５０〜３００ＭＰａとしている。
又、当該軌道輪に設けた軌道面の表面の粗さ曲線に関して、隣り合う山同士の間隔を示すＲＳｍを８μｍ以上としている。
【００１５】
更に、本発明の転がり軸受の場合には、前記各転動体を、Ｃを０．３〜１．２質量％、Ｓｉを０．３〜２．２質量％、Ｍｎを０．３〜２．０質量％、Ｃｒを０．５〜２．０質量％、それぞれ含有し、且つＳｉの含有量とＭｎの含有量との比であるＳｉ／Ｍｎが５以下の合金鋼に、浸炭窒化焼き入れ処理及び焼き戻し処理を施して造る。そして、前記各転動体の表面に、平均粒径が０．０５〜１μｍの窒化物を、面積３７５μｍ２中に１００個以上含有させる。
【００１６】
又、本発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記各転動体を、円筒ころ、円すいころ、球面ころ等のころとするか、或いは、請求項３に記載した発明の様に、直径が３０ｍｍ以上の玉とする。
更に、使用形態としては、請求項４に記載した発明の様に、風力発電装置の回転支持部に組み込んだ状態で使用したり、或いは、請求項５に記載した発明の様に、建設機械の回転支持部に組み込んだ状態で使用する。
【発明の効果】
【００１７】
上述の様に構成する本発明の転がり軸受は、各転動体に関して、表面層のＮ濃度、残留オーステナイト量、硬さ、及び表面の窒化物の面積率を規定する事で、転がり軸受の使用に伴う、前記各転動体の転動面の粗さの悪化を抑えられる。又、軌道輪に関して、軌道面表面の粗さ曲線の隣り合う山間の間隔を示すＲＳｍを大きくしているので、この軌道面と前記各転動体の転動面との転がり接触部で金属接触が起きた際に接触する山の総数を減らせる。要するに、転動面の表面粗さを良好にすると共に、この転動面と接触する軌道面に存在する山の数を少なくして、転がり接触部で金属接触が発生した場合でも、この金属接触に基づいて形成される新生面の面積を抑えられ（狭くでき）、新生面の作用により発生する水素の量を少なく抑えられる。
【００１８】
又、前記軌道輪を構成する合金鋼の組成を工夫すると共に、剪断応力が高く、組織変化が起こり易い位置である、表面から各転動体の直径の１％の深さ位置（１％位置）の、硬さ、Ｃ＋Ｎ量、残留オーステナイト量、圧縮残留応力を適切に規制している。この為、前記軌道輪を構成する合金鋼中に水素が浸入した場合に於ける、この合金鋼の組織変化を抑えられる。
これらにより、潤滑膜が切れ易い厳しい使用条件下でも、転がり軸受の長寿命化を十分に図れる。
【００１９】
更に、前記各転動体を構成する合金鋼の組成、並びにこれら各転動体の表面に存在する窒化物に関して適切に規制しているので、長期間に亙る使用によっても、これら各転動体の表面の性状が悪化する事を抑えられる（転動面を平滑なままに維持できる）。そして、転がり接触部での金属接触の発生頻度及び金属接触面の面積の低減をより有効に図れる。
以下、本発明の各要件を採用した理由、並びにこれら各要件の限定理由に就いて説明する。
【００２０】
「請求項１に記載した発明の要件に関して」
［各転動体の表面のＮ濃度：０．２質量％以上］
これら各転動体を構成する合金鋼は、転動面に必要な硬度を持たせる為に、Ｓｉ及びＭｎを含有する合金鋼を使用する。この様な合金鋼中のＮ濃度を増加させると、微細で高硬度なＳｉ−Ｍｎ系窒化物が析出し、表層部である転動面が強化される。この転動面を十分に強化すべく、前記各転動体の表面層部分に、微細で高硬度なＳｉ−Ｍｎ系窒化物を、十分量析出させる為には、この表面層部分のＮ濃度を０．２質量％以上とする必要がある。これに対して、この表面層部分のＮ濃度が２質量％を超えると、この表面層部分の靭性が低下する。そこで、前記各転動体の表面層部分のＮ濃度の上限値は、２質量％以下に抑える。
【００２１】
「各転動体表面の窒化物の面積率：１％以上、１０％未満］
前記各転動体の転動面の強化と言った効果を、十分に安定して得る為には、この転動面となるこれら各転動体の表面層部分に析出するＳｉ−Ｍｎ系窒化物の量を或る程度確保する必要がある。これら各転動体の表面の窒化物の面積率が１％未満の場合には、前記転動面の強化を十分に図れない。これに対して、前記各転動体の表面層部分に析出しているＳｉ−Ｍｎ系窒化物の量が多過ぎると、これら各転動体の表面層部分の硬度が高くなり過ぎて、これら各転動体に熱処理を施した後、これら各転動体の転動面に仕上加工を施す際の研削性が低下し、加工コストが徒に嵩むだけでなく、これら各転動体の表面層部分の靭性が低下して、この表面層部分に割れ等の損傷を発生し易くなる。研削性の低下や靭性の低下による不都合は、前記各転動体表面の窒化物の面積率が１０％以上になると著しくなる。そこで、これら各転動体表面の窒化物の面積率を、１％以上、１０％未満とする。
【００２２】
［各転動体の表面層部分の残留オーステナイト量：３０容量％以下］
残留オーステナイトは、軟質な組織である為、前記各転動体の転動面に付く圧痕の形状に影響し、圧痕縁への応力集中を緩和する。従って、これら各転動体の表面層部分の残留オーステナイト量を或る程度確保する事で、前記傷や圧痕に起因する剥離抑制の効果を得られる。但し、前記各転動体の表面層部分の残留オーステナイト量が多過ぎると、これら各転動体の転動面の硬さが低下し、これら各転動体の転動面の転がり疲れ寿命の確保が難しくなる。そこで、各転動体の表面層部分の残留オーステナイト量を３０容量％以下に、更に好ましくは１５容量％以下に抑える。これに対して、前記各転動体の表面層部分の残留オーステナイト量が２容量％未満の場合には、上述した効果を得られない。そこで、前記各転動体の表面層部分の残留オーステナイト量の下限値を２容量％以上とする。
【００２３】
［各転動体の表面層部分の硬さ：Ｈｖ７８０以上］
これら各転動体の表面層部分の硬さが低いと、転動面に傷や圧痕が付き易くなり、傷や圧痕が付いた場合には、この転動面の粗さが低下する。そして、転がり軸受の運転時に発生する騒音や振動が大きくなるだけでなく、前記転動面と前記軌道面との間で金属接触が起こり易くなる。そして、金属接触が起こると、前述した様に、水素の発生を誘発する新生面が生じ易くなる。そこで、前記各転動体の表面層部分の硬さを、Ｈｖ７８０以上とし、前記転動面に傷や圧痕が付き難くする。これに対して、前記各転動体の表面層部分の硬さがＨｖ１０５０を越えると、これら各転動体の転動面の研削性が低下する。そこで、この硬さの上限値をＨｖ１０５０以下とする。
【００２４】
［軌道輪を構成する合金鋼中のＣの含有量：０．１０〜０．３０質量％］
Ｃは焼き入れによって合金鋼の基地中に固溶し、硬さを向上させる元素である。軌道輪を構成する合金鋼中のＣの含有量が０．１０質量％未満の場合には、得られた軌道輪の芯部の硬さが不足して、この軌道輪の剛性が不十分になる。これに対して、軌道輪を構成する合金鋼中のＣの含有量が０．３０質量％を超えると、得られた軌道輪の芯部までもが硬くなり過ぎて、この芯部の靱性が低下してしまう。そこで、この軌道輪を構成する合金鋼中のＣの含有量を、０．１０〜０．３０質量％とした。尚、本発明の場合には、軌道面の硬さを確保する為に、軌道輪に浸炭処理又は浸炭窒化処理を施す。この場合に、合金鋼製の軌道輪に浸炭処理或いは浸炭窒化処理を施すと、表面が硬く、内部に向かうに従って硬さが低下して、表面から或る程度の深さに達した後は、それ以上深くなっても硬さは低下しなくなる。前記芯部とは、この様に硬さが下がり切って一定になった部分を言う。
【００２５】
［軌道輪を構成する合金鋼中のＳｉの含有量：０．２〜０．９質量％］
Ｓｉは、合金鋼の基地中に固溶して焼き入れ性及び焼き戻し軟化抵抗性を向上させる効果がある為、軌道輪に必要な硬さを確保する為に添加する。且つ、Ｓｉは、基地組織中のマルテンサイトを安定させて、本発明の重要な目的である、水素による組織変化を遅延させ、白色組織剥離の発生を抑える効果がある。白色組織変化遅延による寿命延長効果は、Ｓｉ量が０．２質量％未満の場合には十分には得られない。一方、Ｓｉの含有量が０．９質量％を超えると、浸炭性並びに浸炭窒化性が低下して、軌道面に必要な硬さを得る為の熱処理の効果が阻害される。そこで、軌道輪を構成する合金鋼中のＳｉの含有量を０．２〜０．９質量％とした。
【００２６】
［軌道輪を構成する合金鋼中のＭｎの含有量：０．２〜１．２質量％］
Ｍｎは、合金鋼の基地中に固溶して焼き入れ性を向上させる効果がある為、軌道輪に必要な硬さを確保する為に添加する。又、Ｍｎは、オーステナイトを安定化する効果があり、熱処理後の残留オーステナイトを生成し易くする。残留オーステナイトは、金属組織中の水素の拡散、集積を遅延させる効果を有する為、Ｍｎを添加する事により、水素による局所的な組織変化を遅延させて寿命を延長する事ができる。この様な効果は、Ｍｎの添加量を０．２質量％以上にしなければ、十分には得られない。一方、Ｍｎの含有量が１．２質量％を超えると、旧オーステナイト粒径が粗大化したり、熱間鍛造時の変形抵抗が上昇して、熱間鍛造性を低下させ、量産性が低下する。又、軸受部品を構成する合金鋼中の残留オーステナイトは、転がり軸受の使用に伴って少しずつ分解し、分解に伴って、僅かとは言え体積が膨張する。この為、Ｍｎの含有量を多くする事で残留オーステナイトの量が過剰になると、前記軸受部品の形状及び寸法の安定性が低下する。そこで、この軸受部品を構成する鋼中のＭｎの量を、０．２〜１．２質量％の範囲とする。尚、熱間鍛造性及び寸法安定性をより安定させる為に、好ましくは、Ｍｎの含有量を０．８質量％以下に抑える。但し、前記効果を十分に得る為に、Ｍｎの含有量の下限値を、好ましくは０．６質量％とする。
【００２７】
［軌道輪を構成する合金鋼中のＣｒの含有量：２．６〜４．５質量％］
Ｃｒは、合金鋼の基地中に固溶して、焼き入れ性を向上させる効果がある。又、Ｃと結合して炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる効果がある。更に、炭化物と基地組織中のマルテンサイトを安定化させる為、水素による組織変化を遅延させて、白色組織の生成を遅らせ、軸受部品の寿命を延長する効果がある。Ｃｒの含有量が２．６質量％未満の場合には、この様な効果を十分には得られない。一方、Ｃｒの含有量が４．５質量％を超えると、軌道輪の靱性が低下したり、浸炭性並びに浸炭窒化性が低下する。又、Ｃｒは高価な元素である為、多量に含有させる事により、軌道輪の素材となる合金鋼の調達コストが嵩む。更には、焼き入れ温度を高くしないと所定の硬さを得られなくなる為、軌道輪の生産性を低下させてしまう。そこで、軌道輪を構成する合金鋼中のＣｒの含有量を、２．６〜４．５質量％とする。
【００２８】
［軌道輪を構成する合金鋼中のＭｏの含有量：０．１〜０．９質量％］
Ｍｏは、合金鋼の基地中に固溶して、焼き入れ性及び焼き戻し軟化抵抗性を向上させ、軌道輪の軌道面の硬さを確保する効果がある。即ち、Ｍｏは、炭窒化物形成元素として機能し、この軌道面の耐摩耗性及び転がり疲労寿命を向上させる。更に、Ｍｏは、基地組織中のマルテンサイトを安定化させる為、本発明で重要な、水素による組織変化（白色組織生成）を遅延させる効果がある。この様な効果（例えば組織変化遅延効果）は、Ｍｏの含有量が０．１質量％未満の場合には十分に得られない。これに対して、合金鋼中のＭｏの含有量が０．９質量％を超えると、軌道輪の靱性が低下してしまう。又、Ｍｏも高価な元素である為、多量に含有させる事により、軌道輪の素材となる合金鋼の調達コストが嵩む。更には、造られた軌道輪の被削性が低下し、この軌道輪の生産性を低下させてしまう。そこで、軌道輪を構成する合金鋼中のＭｏの含有量を０．１〜０．９質量％、好ましくは０．１〜０．４質量％とする。
【００２９】
［軌道輪を構成する合金鋼中のＮｉの含有量：０．９質量％以下］
Ｎｉは、原材料となるスクラップから混入する元素であるが、焼き入れ性を向上させる効果と、残留オーステナイトを安定化させる効果と、靭性を向上させる効果とがある。但し、多量に混入すると、残留オーステナイトの量が過剰になり、前記軸受部品の形状及び寸法の安定性が低下する。又、Ｎｉも高価な元素である為、多量に含有させる事により、軌道輪の素材となる合金鋼の調達コストが嵩む。そこで、Ｎｉに関しては、積極的には添加せず、Ｎｉの含有量を０．９質量％以下、好ましくは０．２質量％以下とする。
【００３０】
［軌道輪を構成する合金鋼中のＣｕの含有量：０．２０質量％以下］
Ｃｕは、スクラップから混入する元素であるが、焼き入れ性を向上させる効果と、粒界強度を向上させる効果とがある。但し、Ｃｕの含有量が多くなると熱間鍛造性が低下する。そこで、Ｃｕに関しては、積極的には添加せず、その含有量を０．２０質量％以下とした。
【００３１】
［軌道輪を構成する合金鋼中のＳの含有量：０．０２０質量％以下］
Ｓは、ＭｎＳを形成し、介在物として作用する為、鋼中に含まれるＳ量は少ない程良い。但し、Ｓは自然界に多く存在する元素であり、Ｓの含有量を極端に少なく抑えようとすると、鋼材の生産性が低下し、鋼材の製造コストが上昇する為、工業上広く利用する事が難しくなる。一方、Ｓを０．０２０質量％程度含んでも、他の元素の含有量及び熱処理方法を適切にする事で、軸受部品に必要とされる耐久性を確保できる。そこで、Ｓの含有量の上限値を０．０２０質量％とした。
【００３２】
［軌道面の表面から各転動体の直径の１％の深さ位置（１％位置）］
本発明は、この１％位置に関して、硬さ、Ｃ＋Ｎ量、残留オーステナイト量、圧縮残留応力をそれぞれ規制している。これら各パラメータを１％位置で規制した理由は、次の通りである。
転がり軸受では、各軌道輪の軌道面と各転動体の転動面との接触圧力によって、これら各軌道輪や各転動体である軸受部品の内部で、転がり接触面の直下部分に剪断応力が発生し、この剪断応力によって、金属疲労が生じて、転がり接触面の表面の剥離に至る事が知られている。この剪断応力の分布は、軌道面と転動面との接触応力と接触面積とにより決定されるので、転動体直径が剪断応力の分布に大きく影響を与える。通常の使用条件では、軌道面及び転動面の表面から転動体直径（Ｄ）の約１％程度の深さ（深さ０．０１Ｄ）位置で、剪断応力が最大となり、その領域を起点として剥離が生ずる。水素による組織変化も、同様に剪断応力が最大となる、１％位置で発生し易い事が分かっている。
そこで本発明は、この１％位置で剥離に繋がる現象が発生し難くすべく、この１％位置での硬さ、Ｃ十Ｎ量、残留オーステナイト量、圧縮残留応力を、それぞれ次の通りに規制している。
【００３３】
［１％位置での軌道輪の硬さ：Ｈｖ７２０〜８３２］
軌道面から軌道輪を構成する合金鋼中に浸入した水素は、この合金鋼中を動き回り、更に、応力が高い領域に集積し易い性質を有する。転がり軸受の運転時に応力が高くなる領域は、上述の通り１％位置であり、この１％位置で軌道輪内部の剪断応力が最大となる為、この１％位置に水素が集積し易くなる。本発明者等の研究により、水素による組織変化は、局所的に塑性変形が生じる事により引き起こされ、この組織変化の発生を遅延させる為には、前記１％位置での硬さを向上させ、塑性変形に対する抵抗値を向上させる事が効果がある事が分かった。そこで、前記軌道輪の１％位置の硬さを、Ｈｖ７２０〜８３２（ＨＲＣ６１〜６５）に規制した。この１％位置の硬さがＨｖ７２０未満の場合には、軌道面に大きな荷重が繰り返し負荷される様な、厳しい使用条件下で、前記１％位置の塑性変形を十分に抑えられず、水素による組織変化の発生を十分に抑えられず、前記軌道輪の転がり疲れ寿命を十分には確保できない。これに対して、前記１％位置の硬さがＨｖ８３２を超えて大きくなると、前記軌道輪の靭性が不足する。尚、この１％位置での硬さは、この軌道輪を構成する合金鋼の組成を規制すると共に、Ｃ十Ｎ量と、焼き入れ及び焼き戻しの条件を制御する事により、適切に規制できる。
【００３４】
［１％位置での合金鋼中のＣ十Ｎ量：０．８〜１．２質量％］
合金鋼の基地組織中へのＣやＮの固溶量が多いと、この基地組織の強度が高くなり、組織変化が生じにくくなる。この様な効果は、１％位置でのＣ十Ｎ量が０．８質量％未満の場合には、十分には得られない。これに対して、この１％位置でのＣ十Ｎ量が１．２質量％を超えると、大きな炭化物又は窒化物が生成されて、その周辺に応力集中が発生して組織変化が起こり易くなる。即ち、前述した内部起点型剥離が発生し易くなる。そこで、１％位置での合金鋼中のＣ十Ｎ量を、０．８〜１．２質量％とした。
【００３５】
［１％位置での合金鋼中の残留オーステナイト量：２０〜４５容量％］
金属組織中の残留オーステナイトは、合金鋼の基地組織であるマルテンサイトと結晶構造が異なっており、その結晶構造により水素の拡散定数を低下させる効果を有する。この為、前記１％位置に存在する残留オ−ステナイトは、この１％位置に水素が局所的に集積するのを遅延させ、この１％位置での組織変化の発生を遅延させる効果を奏する。この様な効果は、この１％位置での残留オーステナイト量が２０容量％未満の場合には、十分には得られない。これに対して、前記１％位置の残留オーステナイト量が４５容量％を超えると、軌道輪の寸法安定性が低下してしまう。そこで、前記１％位置での残留オーステナイト量を、２０〜４５容量％の範囲に規制した。尚、この１％位置の残留オーステナイト量は、合金鋼の成分を規制すると共に、上述したＣ十Ｎ量と、焼き入れ及び焼き戻しの条件を制御する事により規制できる。
【００３６】
［１％位置での軌道輪の圧縮残留応力：５０〜３００ＭＰａ］
本発明で抑えようとしている組織変化型剥離は、前述した様に、前記１％位置での水素による組織変化を起点として亀裂が発生する事に基づいて発生する。一方、圧縮残留応力は、亀裂の発生を抑え、仮に亀裂が発生した場合にもこの亀裂が拡がるのを抑え込む方向に作用する。水素が集積し易く、この水素による組織変化が生じ易い１％位置に存在する圧縮残留応力は、この組織変化が亀裂の発生及びその伝播を抑える為、水素による組織変化の発生を遅延させる機能を果たす。この様な機能に基づく組織変化型剥離の防止効果は、前記１％位置での圧縮残留応力が５０ＭＰａ未満の場合には十分には得られない。これに対して、この１％位置の圧縮残留応力が３００ＭＰａを超えると、この圧縮残留応力と平衡をとる為に、前記軌道輪の内部に発生する引っ張り残留応力の値が大きくなり、この引っ張り残留応力が大きくなった部分で、亀裂が発生、進展する可能性を生じる。そこで、本発明の場合には、前記１％位置の圧縮残留応力の値を、５０〜３００ＭＰａの範囲に規制した。尚、この１％位置の圧縮残留応力は、合金鋼の成分を規制すると共に、浸炭時間又は浸炭窒化時間を調整して、軌道輪の表面から芯部へのＣ十Ｎ量の傾斜（浸炭処理又は浸炭窒化処理に基づく表面層部分の膨張量）を制御する事により規制できる。
【００３７】
［軌道面表面の粗さ曲線の隣り合う山間の間隔を示すＲＳｍ：８μｍ以上］
この要件は、潤滑油の分解を促進する新生面の面積を少なく抑える為に必要である。前述した様に、水素は、軌道面と転動面との金属接触によって形成された新生面が触媒として機能する、トライボケミカル反応により潤滑油が分解して発生する。この様なメカニズムによる水素の発生を抑える為には、一度の金属接触によって形成される新生面の量（面積）を減らす事が考えられる。本発明者等は、この様な考えに基づいて、軌道面に関する粗さ曲線の、隣り合う山同士の間隔を示す値であるＲＳｍに着目して、新生面の量（面積）を減らして水素の発生を抑え、組織変化型剥離の進行を抑えて、転がり軸受の寿命延長を実現した。
【００３８】
一般的に、転がり軸受を構成する軌道輪の軌道面の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）や最大高さ（Ｒｙ）、十点平均粗さ（Ｒｚ）の様な、粗さ曲線の縦方向パラメータ（山と谷の高さ）で評価される。又、実際に、転がり軸受を構成する各軌道の軌道面と各転動体の転動面との転がり接触部での金属接触の起こり易さは、軌道面及び転動面の縦方向の粗さパラメータと潤滑膜の厚さとの関係から計算する事ができ、横方向の粗さパラメータである、前記ＲＳｍは関与しない。これに対して本発明では、図４の（Ａ）→（Ｂ）に示す様に、横方向の粗さパラメータである、このＲＳｍを大きくする事により、転がり接触部での金属接触の起こり易さではなく、一度の金属接触によって接触する山の数を減らし、この金属接触で形成される新生面の量（面積）を抑制する事とした。一度の金属接触で形成される新生面の面積を狭くできれば、この新生面の触媒作用による潤滑油の分解を抑え、この分解に伴って発生する水素の量を抑えられ、結果として、組織変化型剥離の進行を抑えられる。この様な効果は、前記ＲＳｍが大きい程顕著になり、このＲＳｍが８μｍ未満の場合には、この効果を十分には得られない。好ましくは、このＲＳｍを２１μｍ以上とする。一方、ＲＳｍが大きい程、新生面の量（面積）を減らし、組織変化型剥離の進行を抑えられる為、このＲＳｍの上限値に就いては、特に規定しない。即ち、このＲＳｍの値が大きい程、新生面の面積を低減して、組織型剥離の進行を抑えられる。但し、このＲＳｍが過大になると、前記軌道面のうちで前記各転動体の転動面と接触する山の数が少なくなり過ぎて、転がり軸受使用時の荷重条件によっては、局所的な面圧が過大になり、耐摩耗性が低下する。この様な事情を考慮した場合、前記ＲＳｍの上限値は１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下に抑える。
【００３９】
［各転動体を構成する合金鋼中のＣの含有量：０．３〜１．２質量％］
Ｃは焼き入れによって合金鋼の基地中に固溶し、硬さを向上させる元素である。転動体を構成する合金鋼中のＣの含有量が０．３質量％未満の場合には、十分な強度が得られないだけでなく、浸炭窒化処理により必要な硬化層深さを得る為に必要とされる熱処理時間が長くなり、熱処理コストの増大に繋がる。この為、転動体を構成する合金鋼中のＣの含有量は、０．３質量％以上、好ましくは０．５質量％以上、更に好ましくは０．９５質量％以上とする。これに対して、転動体を構成する合金鋼中のＣの含有量が多過ぎると製鋼時に巨大炭化物が生成され、その後の焼き入れ特性や転がり疲れ寿命に悪影響を与える他、棒状の素材を転動体に塑性加工する加工し易さ（ヘッダー性）が低下して、加工コストの上昇を招く。そこで、前記転動体を構成する合金鋼中のＣの含有量の上限値を１．２質量％、好ましくは１．１０質量％とする。
【００４０】
［各転動体を構成する合金鋼中のＳｉの含有量：０．３〜２．２質量％］
Ｓｉは、浸炭窒化処理に伴って、各転動体の表面層部分に十分な量のＳｉ−Ｍｎ系窒化物を安定して析出させ、これら各転動体の転動面に必要とされる硬さを持たせる為に添加する。この様な効果は、合金鋼中のＳｉの含有量が０．３質量％未満の場合には必ずしも十分には得られない。これに対して、Ｓｉを２．２質量％を超えて添加すると、得られた各転動体の靭性が低下したり、これら各転動体の芯部へのＮの拡散が阻害され、これら各転動体全体としての硬さを必ずしも十分に高くできない場合がある。そこで、転動体を構成する合金鋼中のＳｉの含有量を０．３〜２．２質量％に規制した。
【００４１】
［各転動体を構成する合金鋼中のＭｎの含有量：０．３〜２．０質量％］
Ｍｎは、上述したＳｉと合わせ、各転動体の表面層部分に十分な量のＳｉ−Ｍｎ系窒化物を安定して析出させ、各転動体の転動面に必要とされる硬さを持たせる為に添加する。この様な効果を得る為には、合金鋼中のＭｎの含有量が多い程好ましく、具体的には、Ｍｎを０．３質量％以上含有させる事が好ましい。これに対して、Ｍｎの含有量が多過ぎると、合金鋼の鍛造性や切削性が低下したり、合金鋼中に含まれる、不純物であるＳやＰと化合して、内部起点型剥離の原因となる硬い介在物を形成し易くなる。そこで、前記各転動体を構成する合金鋼中のＭｎの含有量を、好ましくは２．０質量％以下とする。
【００４２】
［各転動体を構成する合金鋼中のＣｒの含有量：０．５〜２．０質量％］
Ｃｒは、焼き入れ性を向上させる機能を果たすと同時に、炭化物形成元素であり、材料を強化する炭化物の析出を促進し、更に微細化させる。この様な効果は、前記合金鋼中のＣｒの含有量が多いほど得られ、含有量が０．５質量％未満の場合には、焼き入れ性が低下して十分な硬さが得られなかったり、浸炭窒化処理の際に炭化物が粗大化したりする。これに対して、前記合金鋼中のＣｒの含有量が２．０質量％を越えると、浸炭窒化処理の際に、各転動体の表面にＣｒの酸化膜が形成されて、Ｃ及びＮの拡散を阻害する。そこで、前記各転動体を構成する合金鋼中のＣｒの含有量を、好ましくは０．５〜２．０質量％以下とし、更に好ましくは０．９〜１．２質量％とする。
【００４３】
［各転動体を構成する合金鋼中のＳｉとＭｎの比率：５以下］
Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物は、焼き戻し処理により生じる窒化物とは異なり、Ｍｎを取り込みながら、ＮがＳｉと反応して形成される。従って、合金鋼中のＳｉの含有量に対してＭｎの含有量が少ないと、Ｎを十分に拡散させてもＳｉ−Ｍｎ系窒化物の析出が促進されない。前述した様な理由により、Ｓｉの含有量を０．３〜２．２質量％、Ｍｎの含有量を０．３〜２．０質量％とした合金鋼の表面に、面積率が１％以上、１０％未満のＳｉ−Ｍｎ系窒化物を析出させる為には、Ｓｉ／Ｍｎが５以下とする（ＭｎをＳｉの１／５以上含ませる）事が好ましい。この比Ｓｉ／Ｍｎの下限値は、上述したＳｉとＭｎとの含有量の限界値から定まる値（Ｓｉの下限値とＭｎの上限値との比で、０．３／２．０＝０．１５）とする。
【００４４】
［各転動体を構成する合金鋼中の窒化物の大きさと個数：平均粒径が０．０５〜１μｍの窒化物を、面積３７５μｍ２の範囲に１００個以上］
各転動体の表面（転動面）に窒化物を存在させる事により、この転動面の強化を図れるが、平均粒径が１μｍを超える様な、比較的大きな窒化物は、この転動面の強化にあまり寄与せず、細かい窒化物が分散している方がより強化される。この理由は、析出強化の理論上、析出物粒子間同士の間の距離の小さい方が強化能が優れるので、Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物の面積率が同じであっても、析出粒子数が多いほど、相対的に粒子間距離が短くなり、転動面が強化される程度が著しくなる為である。これらの事を考慮すれば、各転動体の転動面に析出したＳｉ−Ｍｎ系窒化物の面積率が１〜１０％の範囲で、平均粒径が０．０５〜１μｍである、微細な窒化物の個数を増やすのが好ましい。具体的には、面積３７５μｍ２の範囲で、０．０５〜１μｍのＳｉ−Ｍｎ系窒化物が１００個以上である事が好ましい。これに対して、上述した面積中の０．０５〜１μｍのＳｉ−Ｍｎ系窒化物の数が２０００個を超えると、前記各転動体の表面の研削性が低下する。そこで、この窒化物の数の上限を２０００個、より好ましくは１０００個とする。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の対象となる転がり軸受の一種であるラジアル玉軸受の部分切断斜視図。
【図２】同じくラジアル円筒ころ軸受の部分切断斜視図。
【図３】同じくラジアル円すいころ軸受の部分切断斜視図。
【図４】粗さ曲線に関して、隣り合う山同士の間隔が新生面の発生に及ぼす影響を説明する為の、軌道面の表面部分の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明の特徴は、転がり軸受を構成する各転動体及び軌道輪に就いて、合金鋼の組成、表面層のＮ濃度、残留オーステナイト量、硬さ、及び表面の窒化物の面積率、圧縮残留応力を適切に規定する事により、白色組織剥離を抑える点にある。図面に現れる構造に関しては、前述の図１に記載したラジアル玉軸受１や図２に記載したラジアル円筒ころ軸受８、図３に示したラジアル円すいころ軸受１２を含み、従来から知られている各種構造の転がり軸受と同様であるから、重複する説明を省略する。
【実施例１】
【００４７】
本発明の効果を確認する為に行った、転がり寿命評価試験に就いて説明する。
この転がり寿命試験を実施する為に、下記の表１に示す９種類の合金鋼を用いて、呼び番号が６３１７である、前述の図１に示す様な単列深溝型の玉軸受１（内径８５ｍｍ、外径１８０ｍｍ、幅４１ｍｍ）を構成する玉６、６を、表２に示す１６種類の合金鋼を用いて、同じく呼び番号が６３１７である玉軸受１を構成する外輪３及び内輪５を、それぞれ造り、これら各玉６、６と、外輪３及び内輪５とを組み立てて玉軸受１とし、この玉軸受１に転がり寿命の評価試験を施した。
【００４８】
【表１】
2014101896.tif 000003
【００４９】
【表２】
2014101896.tif 000004
【００５０】
これら表１、２にそれぞれの組成を記載した２５種類の合金鋼により、次の製造工程により、玉６、６と外輪３及び内輪５とを造った。尚、表１、２中の括弧を付した数値は、特許請求の範囲（請求項１、２）に規定した範囲から外れる事を表している。又、表１中の鋼種１−Ｄ、１−Ｆは、Ｓｉ／Ｍｎが請求項２の範囲から外れている。又、後述する表３に記載した各試料のうちの比較例１は、玉６、６と外輪３及び内輪５とを、軸受部品を造る為に一般的に使用されている高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２、ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５）により造った。
【００５１】
「玉６、６の製造工程」
これら各玉６、６は、前記表１に示す組成を有する合金鋼製の線材を所定長さに切断して得た素材に、ヘッダー加工、粗研削加工を順次施して玉とした後、浸炭窒化処理を施した。この浸炭窒化処理では、８００〜８７０℃で８時間保持した。尚、この保持温度が８７０℃を超えると、前記各玉６、６の表面層部分の窒化物が粗大化して、微細なＳｉ−Ｍｎ系窒化物の個数が減少する。又、窒素の固溶限も大きくなる為、窒化物の量が少なくなり、所望の面積率（１〜１０％）を得られなくなる。浸炭窒化処理工程では、初期から、Ｒｘガスとエンリッチガスとアンモニアガスの混合ガス雰囲気とし、ＣＰ値は１．２以上、アンモニアガスの流量はＲｘガスの流量の１／５以上とした。更に、浸炭窒化処理後に、そのまま８００〜８７０℃で焼き入れを行い、その後１６０〜２７０℃の範囲で焼き戻しを行った。
【００５２】
「外輪３及び内輪５の製造工程」
外輪３及び内輪５は、前記表２に示す組成を有する合金鋼製の素材を所定のサイズに切断して、熱間ローリング、球状化焼鈍及び旋削加工を施して、外輪３又は内輪５としての形状を整えた後、浸炭窒化処理を施した。この浸炭窒化処理では、９００〜９８０℃で１４時間保持した。浸炭窒化処理工程では、初期から、Ｒｘガスとエンリッチガスとアンモニアガスの混合ガス雰囲気とし、ＣＰ値は１．０以上とした。更に、浸炭窒化処理後、８６０〜８８０℃で１．５時間保持してから焼き入れを行い、その後１６０〜２００℃の範囲で焼き戻しを行った。
【００５３】
玉６、６、外輪３、内輪５の何れに就いても、熱処理（焼き入れ、焼き戻し）後に、研削加工と仕上加工とをそれぞれ施した。そして、この様にして得られた玉６、６と外輪３と内輪５とを、保持器７と共に組み立てて、それぞれが転がり寿命評価試験の試料である、図１に示した様な玉軸受１とした。又、同種の試料に就いて３個ずつ、本発明（請求項２に記載した発明）の技術的範囲に属する１３種類（実施例１〜１３）と本発明の技術的範囲から外れる１５種類（比較例１〜１５）との、２８種類、合計８４個の試料を作成した。
【００５４】
転がり寿命評価試験の試験条件は、次の通りである。
負荷荷重  ：  ５３．２ｋＮの純ラジアル荷重
回転速度  ：  ５００〜２０００ｍｉｎ−１（回転速度変動）
潤滑剤  ：  高トラクション油（トランスミッション用合成油）
この様な条件で行った実験の結果を、玉６、６、外輪３、内輪５の性状と共に次の表３に示す。尚、この表３に示した寿命比とは、比較例１の平均寿命を１．０とした場合の、各実施例及び各比較例の平均寿命の比である。又、寿命評価試験の結果、剥離が生じた玉軸受では、剥離は総て内輪軌道で生じ、剥離部には白色組織が観察された。尚、前記表３中の軌道輪は、総て内輪である。この理由は、上述条件下での転がり寿命試験では、内輪が優先的に剥離し易い（実際の試験でも、総て内輪軌道に剥離が生じた）為である。又、前記表３中に記載した各部の性状及び寿命は、同種の３個の試料の平均値である。
【００５５】
【表３】
2014101896.tif 000005
【００５６】
この表３に示した結果から明らかな通り、実施例１〜１３は、玉６、６と外輪３及び内輪５の何れの軸受部品に就いても、本発明で規定する組成を有する合金鋼により造っており、熱処理後の性状も、本発明で規定する範囲内であった為、何れの玉軸受１に就いても、標準的なＳＵＪ２製の玉軸受１との比較で、寿命が５倍以上に延長し、剥離も生じなかった。更に、実施例１〜８、１１〜１３は、外輪３及び内輪５を構成する合金鋼の組成がより好ましい範囲であった為、水素による組織変化を遅延させる効果が特段に優れたものとなり、試験後の内輪断面の金属組織の観察でも、組織変化は観察されなかった。
【００５７】
これに対して、合金鋼の組成、熱処理後の性状のうちの何れかの点で本発明の技術的範囲から外れる、比較例２〜１５は、何れも、ＳＵＪ２製の玉軸受１（比較例１）よりは寿命が延びているにしても、実施例１〜１３と比較して、転がり寿命が短かった。又、試験後の内輪断面の金属組織の観察で、水素による組織変化が観察された。その理由はそれぞれ以下の通りと考えられる。
【００５８】
先ず、比較例２〜５は、何れも玉６、６を構成する合金鋼の組成又はＳｉ／Ｍｎが本発明の範囲外のものである。この為、これら各玉６、６の転動面の粗さの悪化を防ぐ、微細で高硬度なＳｉ−Ｍｎ系窒化物が安定して得られない。
次に、比較例６は、各玉６、６の表面層のＮ濃度が低く、平均粒径が０．０５〜１μｍの微細な窒化物の個数が少ない。この為、前記各玉６、６の転動面の粗さの悪化を防ぐ効果が小さい。
又、比較例７、８は、各玉６、６の表面層の硬さが低い。この為、これら各玉６、６の転動面の粗さの悪化を防ぐ効果が小さい。
又、比較例９は、平均粒径が０．０５〜１μｍの微細な窒化物の個数が少ない。この為、転動体の粗さの悪化を防ぐ効果が小さい。
この結果、比較例２〜９は、何れに就いても、各玉６、６の転動面の悪化により、内輪軌道４に、金属接触による新生面の形成が進み、寿命が短くなったものと考えられる。
【００５９】
これに対して、比較例１０は、外輪軌道２及び内輪軌道４の粗さ曲線に関するＲＳｍが小さい為、新生面の低減による水素の発生を抑制する効果が得られず、寿命が短いものと考えられる。
更に、比較例１１〜１５は、何れも外輪３及び内輪５を構成する合金鋼の組成が本発明の範囲外であり、比較例１１、１２、１４、１５に就いては、熱処理後の性状も本発明の範囲外である。この為、水素による組織変化の遅延効果が十分に得られず、寿命が短いものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明を実施する場合の転がり軸受の種類は、特に問わない（スラスト軸受も対象となる）が、軌道面と転動面との転がり接触部の接触面積が大きく、この転がり接触部に潤滑膜が安定して形成され難い転がり軸受は、前述した様に、この転がり接触部で局所的に金属接触が生じ易く、トライボケミカル反応により水素が発生し易くなる為、本発明による寿命延長効果を顕著に得られる。この様な転がり軸受としては、各転動体が、円筒ころ、円すいころ、球面ころ等のころであるころ軸受（請求項２に記載した発明）、或いは、玉の直径が３０ｍｍ以上である大型の玉軸受（請求項３に記載した発明の場合）がある。
又、請求項４に記載した発明の様に、風力発電装置の回転支持部に組み込まれた状態で使用される転がり軸受、或いは、請求項５に記載した発明の様に、建設機械の回転支持部に組み込まれた状態で使用される転がり軸受は、回転速度、或いは回転方向が頻繁に変化する様な、厳しい条件下で使用されるので、本発明による寿命延長効果を顕著に得られる。
【符号の説明】
【００６１】
１    ラジアル玉軸受
２、２ａ、２ｂ  外輪軌道
３、３ａ、３ｂ  外輪
４、４ａ、４ｂ  内輪軌道
５、５ａ、５ｂ  内輪
６    玉
７、７ａ、７ｂ  保持器
８    ラジアル円筒ころ軸受
９    円筒ころ
１０    内向鍔部
１１    外向鍔部
１２    ラジアル円すいころ軸受
１３    円すいころ
１４    大径側鍔部
１５    小径側鍔部
【図１】
2014101896.tif 000006
【図２】
2014101896.tif 000007
【図３】
2014101896.tif 000008
【図４】
2014101896.tif 000009