(57)【要約】【課題】浸炭鋼と同等の異物混入潤滑環境下における疲労寿命を持ちつつ、白色剥離に対する耐性にも優れる、特に鉱山建機や建設機械用として好適な転がり軸受を安価に提供する。【解決手段】外輪の外径が１８０ｍｍ以上で、軌道面を有する内輪と、前記内輪の軌道面に対向する軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体とを備え、かつ、前記内輪及び前記外輪の少なくとも一方が、炭素含有量０．７質量％以上である鋼からなり、高周波焼入れにより軌道面に特定の硬化層を形成した転がり軸受。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪の外径が１８０ｍｍ以上で、軌道面を有する内輪と、前記内輪の軌道面に対向する軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体とを備え、かつ、
（Ａ）前記内輪及び前記外輪の少なくとも一方が、炭素含有量０．７質量％以上である鋼からなり、軌道面が高周波焼入れを含む熱処理されて、少なくとも前記軌道面が硬化しており、
（Ｂ）前記軌道面において、Ｈｖ５５０以上である領域が、表面から０．０７Ｄｗ（但し、Ｄｗは転動体の直径）以上であり、
（Ｃ）前記軌道面の表面の硬さがＨｖ６５０以上であるとともに、表面残留オーステナイト量が１２〜４０体積％であり、
（Ｄ）前記軌道面の表面から０．１ｍｍ〜Ｄｗ×０．４５ｍｍまでの深さ方向の残留応力が−１００ＭＰａ以下であり、
（Ｅ）酸化層の深さが２０μｍ以下であるとともに、心部と表面との硬度差がＨｖ１５０以上であることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱山建機や建設機械のように、異物が混入しやすい環境で使用される機械や装置に組み込まれ、外輪外径が１８０ｍｍを越えるような大型で、低速で回転され、高荷重が付加される転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山建機や建設機械に組み込まれる転がり軸受には、コストを抑えたままでの更なる長寿命化、小型化が望まれており、現在では安価で、清浄度が高く、寿命の長い軸受鋼で軸受を作製している。
【０００３】
しかし、軸受の転がり軸受は潤滑環境に大きく依存し、潤滑油に異物が混入すると寿命が短くなる傾向にある。鉱山建機や建設機械に組み込まれる転がり軸受では、ギアの摩耗粉等の固体異物が混入しやすく、固体異物による剥離が起こって比較的短時間で寿命に至ることが多い。
【０００４】
また、鉱山建機や建設機械に組み込まれる転がり軸受は、他の転がり軸受に比べて低速回転で高荷重、高振動が付加される厳しい環境下で使用される。そのため、転がり面に十分な潤滑膜が形成されにくく、軌道面と転動体とが接触しやくなっており、定格疲れ寿命に達する前に軌道面直下に白色を呈する組織（以下「白色組織」）が生成して、白色組織を起点とするフレーキング（以下「白色剥離」）を生じやすい。
【０００５】
潤滑油に異物が混入した場合の転がり疲れ寿命の低下は、潤滑油中の異物が転がり接触部に噛み込んで生じる圧痕ふちの応力集中によって起こる。その対策として、浸炭や焼入れ温度の調節によって軌道面の硬度を高めたり、残留オーステナイト（γＲ）量を制御することが行われている（特許文献１、２参照）。
【０００６】
また、白色組織は、軌道面と転動体とが接触することにより、転がり面に新生面（鋼の組織が露出した面）が生じ、この新生面がトライボケミカル反応の触媒となり、潤滑油に含まれる添加剤や水分が分解して水素イオンが発生し、発生した水素イオンが新生面に吸着して水素原子となって最大せん断応力位置の近傍に集積して生成する。そして、この白色組織を起点として亀裂が発生・発展が起こり、転がり面に白色剥離が生じる。その対策として、軸受材料にチタンを含む鋼を用い、鋼中のチタン炭化物あるいは炭窒化物で水素をトラップしたり、軸受材料にクロムを１１〜１７質量％含む鋼を用いて表面に不動態膜を形成して水素侵入を防ぐことが行われている（特許文献３、４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１１７４３８号公報
【特許文献２】特開平６−１２９４３６号公報
【特許文献３】特開平１１−２０１１６８号公報
【特許文献４】特開２０００−３３７３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、浸炭処理や焼入れ処理では、処理時間を短縮するために、処理温度を高めるとともに、熱処理の組織を調整するために２次焼が施されるのが一般的である。そのため、処理工程が増してコストアップになり、全体の処理時間も長くなる。
【０００９】
また、チタンやクロムを多量に含む鋼は、材料のコストアップの問題もある。
【００１０】
そこで本発明は、浸炭鋼と同等の異物混入潤滑環境下における疲労寿命を持ちつつ、白色剥離に対する耐性にも優れる、特に鉱山建機や建設機械用として好適な転がり軸受を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、外輪の外径が１８０ｍｍ以上で、軌道面を有する内輪と、前記内輪の軌道面に対向する軌道面を有する外輪と、前記両軌道面間に転動自在に配された複数の転動体とを備え、かつ、
（Ａ）前記内輪及び前記外輪の少なくとも一方が、炭素含有量０．７質量％以上である鋼からなり、軌道面が高周波焼入れを含む熱処理されて、少なくとも前記軌道面が硬化しており、
（Ｂ）前記軌道面において、Ｈｖ５５０以上である領域（有効硬化層）が、表面から０．０７Ｄｗ（但し、Ｄｗは転動体の直径）以上であり、
（Ｃ）前記軌道面の表面の硬さがＨｖ６５０以上であるとともに、表面γＲ量が１２〜４０体積％であり、
（Ｄ）前記軌道面の表面から０．１ｍｍ〜Ｄｗ×０．４５ｍｍまでの深さ方向の残留応力が−１００ＭＰａ以下であり、
（Ｅ）酸化層の深さが２０μｍ以下であるとともに、心部と表面との硬度差がＨｖ１５０以上であることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の転がり軸受は、低速回転で、高荷重及び高振動が負荷され、磨耗粉のような固体の異物が混入するような環境で使用されても、長寿命である。また、二次焼が不要であり、チタンやクロムを多量に含む鋼材を用いないため、安価である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の転がり軸受の一例である円筒ころ軸受を示す断面図である。
【図２】高周波焼入れ装置を示す概略図である。
【図３】有効硬化層の深さ（Ｙ０）／円筒ころの直径（Ｄｗ）と、清浄潤滑寿命比との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図４】表面γＲ量と、異物混入潤滑寿命比との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図５】表面からの深さ（ｘ）／円筒ころの直径（Ｄｗ）と、残留応力との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図６】平均γＲ量と、寸法変化率との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図７】酸化層深さと、疲労限との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図８】表面と心部との硬度差と、圧縮残留応力との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図９】炭素含有量と、表面γＲ量との関係を調べた結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の転がり軸受の一例である円筒ころ軸受を示す断面図である。図示される円筒ころ軸受１は、軌道面１１ａを外周側に有する内輪１１と、内輪１１の軌道面１１ａに対向する軌道面１２ａを内周側に有する外輪１２と、内輪１１の軌道面１１ａと外輪１２の軌道面１２ａとの間に転動自在に配置された複数の円筒ころ１３とを備えている。
本発明では、外輪１２の直径が１８０ｍｍ以上である。そして、内輪１１と外輪１２との間には、円筒ころ１３を保持する保持器１４が備えられている。両軌道面１１ａ，１２ａと円筒ころ１３の転動面１３ａとの間の潤滑は、グリース、潤滑油等の潤滑剤（図示せず）により行われている。尚、保持器１４は備えていなくてもよい。また、円筒ころ軸受１は、シール、シールド等の密封装置（図示せず）を備えていてもよい。
【００１６】
また、この円筒ころ軸受１の内輪１１及び外輪１２の一方、好ましくは両方を炭素含有量が０．７質量％以上、好ましくは０．８〜１．２質量％の鋼材で形成し、更にその軌道面を高周波焼入れして硬化する。炭素含有量は表面γＲ量に大きく影響し、０．７質量％未満では、本発明で規定する表面γＲ量を１２〜４０体積％に調整するのが困難になる。但し、炭素含有量が２質量％を超えると、素材の製造過程においてオーステナイト単相とすることができず、初晶セメンタイトが残存し、寿命に悪影響を及ぼすことが懸念されることから、炭素含有量の上限は２質量％とすることが好ましい。尚、炭素含有量が０．７質量％以上の鋼として、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）等を使用することができる。
【００１７】
本発明では、軌道面に高周波焼入れを含む熱処理を行い硬質化する。白色剥離によるクラックの発生状況を調べたところ、クラックは起点から軌道面の表面と平行な方向に伝搬しており、これが表面に達することで剥離していることが判明した。従って、最初に発生する軌道面と平行なクラックを閉じる向き、即ち深さ方向の圧縮の残留応力を付与できれば、寿命の延長を図ることが可能になる。高周波焼入れすることにより、処理面の表面から中心に向かって温度勾配を持たせることができ、深さ方向に圧縮の残留応力を付与することができる。
【００１８】
高周波焼入れには、例えば図２の示す高周波熱処理装置を用いることができる。図示される装置では、内輪１１及び外輪１２（図では内輪のみ図示）の円周上に、軸受断面の外周部全てを加熱する１つの環状コイル３０と、軌道面のみを加熱する１つの平面コイル３１とを配置している。つまり、１つのワークである内輪１１または外輪１２に対して、役割の異なる環状コイル３０と平面コイル３１とを配置している。ここで、環状コイル３０の巻き数は、ワークである内輪１１及び外輪１２に依存する。これら環状コイル３０及び平面コイル３１は、１対でなくてもよく、ワークサイズに応じて数を増加することができる。
【００１９】
そして、内輪１１または外輪１２を複数のローラ３２上に置き、ローラ３２を回転させて内輪１１（外輪１２）をローラ３２上で回転させつつ、軌道面１１ａ，１２ａのみを高周波加熱し、その後、冷却する焼きならし処理（前処理）を行う。軌道面１１ａ，１２ａのみの高周波加熱に際しては、平面コイル３１を主体に加熱する。
【００２０】
次いで、内輪１１（外輪１２）をローラ３２上で回転させつつ、軸受断面の外周部全てについて高周波焼入れを施す。この処理に際しては、環状コイル３０および平面コイル３１を同時に用いてワークである内輪１１（外輪１２）の軸受断面の外周部全てについて高周波焼入れを行う。
【００２１】
尚、高周波焼入れ条件は、有効硬化層の深さが０．０７Ｄｗ（Ｄｗ：転動体の直径）以上であり、軌道面の表面の硬さがＨｖ６５０以上であるとともに、表面γＲ量を１２〜４０体積％であり、軌道面の表面から０．１ｍｍ〜Ｄｗ×０．４５ｍｍまでの深さ方向の残留応力が−１００ＭＰａ以下であり、かつ、酸化層の深さが２０μｍ以下であるとともに、心部と内部との硬度差がＨｖ１５０以上となるように調整する。具体的には、周波数５〜１００ｋＨｚ、加熱時間５〜６００秒、ワーク回転速度６０ｍｉｎ−１とすることができる。また、焼戻しは、１８０℃にて２時間保持した後、放冷することが行われる。
【００２２】
有効硬化層の深さが０．０７Ｄｗ以上であることにより、内部起点破壊や割れを抑制するための硬さ勾配（産業用の転がり軸受などの高い荷重が負荷される転がり軸受においてせん断応力が内部にまで作用することを考慮した硬さ勾配）を適切に規定して長寿命にすることができる。有効硬化層の深さが０．０７Ｄｗ未満であると、硬化層が浅すぎて心部側に負荷される応力が材料の強度を上回り、内部起点破壊が生じる。
【００２３】
また、軌道面の表面の硬さがＨｖ６５０以上であるとともに、表面γＲ量が１２〜４０体積％であることにより、表面起点による破壊が生じにくくなり、長寿命にすることができる。軌道面の表面硬さがＨｖ６５０未満では硬度不足であり、更に表面γＲ量が１２体積％未満では、表面起点による破壊が生じ易く、異物が混入した潤滑油による潤滑環境において寿命が低下しやすい。また、表面γＲ量が４０体積％を超えると、軟化による寿命低下を起こしやすく、焼き割れを発生する場合もある。
【００２４】
また、軌道面の表面から０．１ｍｍ〜Ｄｗ×０．４５ｍｍまでの深さ方向の残留応力を−１００ＭＰａ以下にすることにより、白色剥離の発生が抑制されて寿命が向上する。
【００２５】
また、表面の酸化層は切り欠きのような役割をすることから、酸化層が深いほど応力がより集中するため、酸化層の深さを２０μｍ以下にする。更に、心部と内部との硬度差をＨｖ１５０以上にすることにより、心部強度を確保しつつ、白色剥離の発生を抑制することができる。
【００２６】
尚、上記の高周波焼入れについては、特開２０１２−１６２７９９号公報を参照することができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。例えば、転がり軸受の例として円筒ころ軸受を挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、自動調心玉軸受、自動調心ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受などのラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受、スラストころ軸受などのスラスト形の転がり軸受にも本発明を適用することができる。
【実施例】
【００２８】
以下に、上記（Ａ）〜（Ｅ）についての臨界的意義を説明するための試験例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２９】
（寿命試験）
本発明は外輪の外径が１８０ｍｍ以上の大型軸受に関するが、このような大型軸受の平均的な肉厚を再現するために、円筒ころ軸受（呼び番号：ＮＵ２２１０Ｅ）を用意し、内輪の内径を３０ｍｍ、外径を６０ｍｍ、肉厚（径方向の厚み）を１５ｍｍに変更した。また、円筒ころの直径（Ｄｗ）は１１ｍｍである。
【００３０】
また、内輪は高炭素クロム軸受鋼のＳＵＪ２製であり、粗加工した後、図２に示した高周波焼入れ装置を用いて高周波焼入れを行い、その後焼戻しを行い、仕上げ加工した。高周波焼入れの条件は、周波数５〜１００ｋＨｚ、加熱時間５〜６００秒、ワーク回転速度６０ｍｉｎ−１である。また、焼戻しは、１８０℃に２時間保持した後、放冷した。
【００３１】
高周波焼入れ条件を上記の範囲で変えて、有効硬化層の深さ（Ｙ０）の異なる内輪を作製した。尚、Ｙ０は、ピッカース硬度計を用い、Ｈｖ５５０以上となる領域の表面からの深さとして求めた。
【００３２】
また、内輪を転動体進行方向に垂直な面で切断し、Ｘ線回折装置（φ０．５のコリメータ）を用いて軌道面に垂直な方向の残留応力を測定した。また、電解研磨により表面の加工影響層を取り除いた後、同Ｘ線回折装置を用いて表面γＲ量を測定した。
【００３３】
また、ＳＵＪ２製の円筒ころ及び外輪に、上記のように高周波焼入れを施した内輪を組み込んで試験軸受とした。比較のために、ずぶ焼入れした内輪を用いた試験軸受を用意した。そして、下記に示す異物混入のない潤滑油を用いた潤滑環境（清浄潤滑環境）、異物が混入した潤滑油を用いた潤滑環境（異物混入潤滑環境）及び白色剥離発生潤滑環境にて寿命試験を行った。
・清浄潤滑環境
ラジアル荷重：３３．４ｋＮ（Ｐ／Ｃ＝０．４）
回転速度：１０００ｍｉｎ−１
潤滑油：ＶＧ６８
・異物混入潤滑環境
ラジアル荷重：２５ｋＮ（Ｐ／Ｃ＝０．３）
回転速度：１０００ｍｉｎ−１
潤滑油：ＶＧ６８
異物：異物の代替として、内輪の軌道面の幅方向中央にロックウェル圧痕８点形成
・白色剥離発生潤滑環境
ラジアル荷重：３３．４ｋＮ（Ｐ／Ｃ＝０．４）
回転速度：１０００ｍｉｎ−１
潤滑油：トラクションオイル（１１０℃）
【００３４】
また、円筒ころ軸受として呼び番号「ＮＵ２３２６Ｍ（円筒ころの直径：３８ｍｍ）」を用意し、内輪に上記と同様にして高周波焼入れ、焼戻しを施して試験軸受を作製した。そして、下記の清浄潤滑環境、異物混入潤滑環境及び白色剥離発生潤滑環境にて寿命試験を行った。
・清浄潤滑環境
ラジアル荷重：３３６ｋＮ（Ｐ／Ｃ＝０．４）
回転速度：１０００ｍｉｎ−１
潤滑油：ＶＧ６８
・異物混入潤滑環境
ラジアル荷重：２５２ｋＮ（Ｐ／Ｃ＝０．３）
回転速度：１０００ｍｉｎ−１
潤滑油：ＶＧ６８
異物：異物の代替として、内輪の軌道面の幅方向中央にロックウェル圧痕８点形成
・白色剥離発生潤滑環境
ラジアル荷重：３３６ｋＮ（Ｐ／Ｃ＝０．４）
回転速度：１０００ｍｉｎ−１
潤滑油：トラクションオイル（１１０℃）
【００３５】
寿命試験は、試験軸受に剥離が生じるまでの時間を測定した。その際、１種の試験軸受につき７個の回転試験を行ってワイブルプロットを作成し、ワイブル分布の結果からＬ１０寿命を求め、これを寿命とした。結果は、ＮＵ２２１０ＥＴを基にした試験軸受については比較例（ずぶ焼入れ）の寿命を１として評価した。例えば、計算寿命が１０時間、高周波焼入れした実施例の試験軸受の寿命が４０時間、ずぶ焼入れした比較例の試験軸受の寿命が２０時間の場合、実施例の寿命比を２．０とした。
【００３６】
また、ＮＵ２３２３６Ｍを基にした試験軸受については、例えば、計算寿命が２０時間、測定した寿命が８０時間であった場合、同一名番でずぶ焼入れした軸受では寿命が４０時間と推定されるため、寿命比は２．０となる。
【００３７】
結果を表１〜表３、並びに図３〜図５に示す。
【００３８】
【表１】
2014092200.tif 000003
【００３９】
【表２】
2014092200.tif 000004
【００４０】
【表３】
2014092200.tif 000005
【００４１】
表１及び図３は、Ｙ０／Ｄｗと、清浄潤滑寿命比との関係を示しているが、Ｙ０／Ｄｗの増加に伴って寿命が延びているのがわかる。また、寿命比が２倍に到達するには、Ｙ０が０．０７Ｄｗ以上であることがわかる。Ｙ０が０．０７Ｄｗ未満では、心部のせん断応力に耐えられずに早期破断し、ずぶ焼入れ品よりも短寿命になる。
【００４２】
表２及び図４は、表面γＲ量と、異物混入寿命比との関係を示しているが、表面γＲ量の増加に伴い、寿命が延びているのがわかる。また、寿命比が２倍に到達するには、表面γＲ量が１２体積％以上必要である。但し、表面γＲ量が過大になると、軟化による寿命低下を引き起こす場合があるため、４０体積％以下が適当である。
【００４３】
表３及び図５は、表面からの深さ（ｘ）／円筒ころの直径（Ｄｗ）と、深さ方向残留応力との関係を示している。尚、図５において、横軸は深さｘをＤｗで除した無次元数である。図示されるように、深さ０．０１ｍｍ〜０．４５Ｄｗの範囲で、深さ方向の残留応力が−１００ＭＰａ以下であれば、寿命比が２倍以上に達することがわかる。また、内輪にずぶ焼入れを施した試験軸受（比較例４）では、圧縮残留応力が殆ど無いのに対し、高周波焼入れを施すことにより（実施例７〜９）−１００ＭＰａを超える圧縮残存応力が存在している。即ち、大きな応力が作用する領域において、深さ方向の圧縮残存応力を付与することにより、長寿命になることがわかる。圧縮残留応力の発生要因として表面と内部の焼き入れ温度の差が考えられ、表面γＲ量が高く（具体的には、上記したように１２体積％以上）、心部のγＲ量が低い（具体的には１０体積％）ことも、本発明の軸受の特徴である。
【００４４】
また、ここでは白色剥離が発生する潤滑環境における寿命を測定しており、上記のように白色剥離の防止には−１００ＭＰａ以上の圧縮残留応力が有効である。本試験を行う上での予備実験では、白色剥離が発生し始める荷重は動定格荷重の０．３倍以上の条件であった。このことは、白色組織の発生には応力の作用が必要であることを示しており、荷重を増加していくと、白色組織の発生領域が広がる傾向が認められた。即ち、Ｐ／Ｃで０．３に相当するせん断応力がかかる領域において、深さ方向の圧縮残留応力が付与されていれば、白色剥離が遅延される。通常、軸受にかかりうる荷重はＰ／Ｃで０．７程度であり、Ｐ／Ｃ＝０．７の条件下でのせん断応力がＰ／Ｃ＝０．３での最大せん断応力を上回る領域は０．１〜１．７ｍｍ程度であり、この１．７ｍｍはＤｗの０．４５倍に相当する。従って、圧縮残留応力は、０．１ｍｍ〜０．４５Ｄｗの範囲に存在するといえる。
【００４５】
（寸法変化率）
内輪全体の平均γＲ量と、寸法変化率との関係を調べた。即ち、表４に示すように、ＳＵＪ２製の内輪に浸炭窒化処理（比較例５）または高周波焼入れ（実施例１０，１１）を施し、内輪全体としての平均γＲ量と、硬化のための加熱前後での内輪の直径変化率とを測定した。比較例５の寸法変化率を１とする相対値にて結果を表４及び図６に示すが、比較例５よりも寸法変化率を小さく抑えるためには、平均γＲ量を１５体積％以下にすることが好ましい。
【００４６】
【表４】
2014092200.tif 000006
【００４７】
（耐割れ性）
酸化層の厚さと、疲労限度との関係を調べた。即ち、中央にＲ溝を形成した丸棒状の試験片を用い、表５に示すように、試験片の材質及び硬化方法を変えて酸化層の厚さを測定した。また、疲労割れ試験を行い、１０７サイクルを疲労強度として酸化層の厚さに対する疲労強度を測定した。結果を表５及び図７に示すが、酸化層を２０μｍ以下にすることにより、炉加熱ずぶ焼入れ品（比較例６）以上の疲労強度６００ＭＰａが確保されることがわかる。これは、表面の酸化層が切り欠きのような役割をすることから、酸化層が深いほど応力がより集中するためである。
【００４８】
【表５】
2014092200.tif 000007
【００４９】
（表面と心部との硬度差）
表面と心部との硬度差と、深さ方向の圧縮残留応力との関係を調べた。即ち、表６に示すように、ＳＵＪ２製の内輪に高周波焼入れまたは炉加熱ずぶ焼入れを施し、内輪の深さ方向の硬度を測定し、圧縮残留応力との関係を調べた。結果を表６及び図８に示す。
【００５０】
【表６】
2014092200.tif 000008
【００５１】
上記した図５に示す結果から、圧縮残留応力が１００ＭＰａ以上であれば白色剥離寿命を確保できることが判明したが、図８に示すように、この圧縮残留応力１００ＭＰａを満足するには硬度差がＨｖ１５０以上必要であることがわかる。硬度差及び圧縮残留応力は心部の組織に強く影響を受け、心部組織がフェライトと球状炭化物であるときに硬度差及び圧縮残留応力が大きく、高い白色寿命が期待できる。一方で、心部の硬さが小さいと心部強度が懸念されるが、心部組織がフェライトとパーライトであるときに硬度差及び圧縮残留応力は中程度である。また、心部はフェライトによる強度の低下の影響を受け、心部が焼戻しマルテンサイトのような調質された組織では、硬度差及び圧縮残留応力は小さくなるが、心部の高い強度と靭性が期待できる。そのため、硬度差を１５０以上とし、芯部組織をマルテンサイトにすることで、心部強度を確保しながら圧縮残留応力を１００ＭＰａ以上の白色寿命に強い軸受となる。
【００５２】
（炭素含有量）
炭素含有量と表面γＲとの関係を調べた。即ち、表７に示すように、炭素含有量の異なる４種の鋼材を用い、表面の最大γＲ量を測定した。炭化物が全て固溶するまで加熱して冷却したときに得られる最大γＲ量はＭｓ点によって変化するが、焼入れ性を確保するために加えられる合金成分が一般的な範囲であれば、Ｍｓ点は固溶炭素量によっておおよそ決まる。そのため、鋼材の炭素含有量により得られる表面γＲ量の上限が決まる。結果を表７及び図９に示すが、上記したように表面γＲ量が１２体積％以上であれば、異物混入潤滑寿命が２倍以上に向上するため、炭素含有量が０．７質量％のときに、表面γＲ量が１２体積％以上を満足することがわかる。
【００５３】
【表７】
2014092200.tif 000009
【００５４】
以上の結果から、内輪を炭素含有量が０．７質量％の鋼材を用い、その軌道面を高周波焼入れを含む熱処理により硬化処理し、更に、軌道面において、Ｙ０を表面から０．０７Ｄｗ以上とし、表面の硬さをＨｖ６５０以上とし、表面γＲ量を１２〜４０体積％とし、表面から０．１ｍｍ〜Ｄｗ×０．４５ｍｍまでの深さ方向の残留応力を−１００ＭＰａ以下とし、かつ、酸化層の深さが２０μｍ以下であるとともに、心部と表面との硬度差をＨｖ１５０以上にすることにより、白色剥離を抑えて長寿命になることがわかる。
【符号の説明】
【００５５】
１  円筒ころ軸受
１１  内輪
１１ａ  軌道面
１２  外輪
１２ａ  軌道面
１３  円筒ころ
１３ａ  転動面
１４  保持器
【図１】
2014092200.tif 000010
【図２】
2014092200.tif 000011
【図３】
2014092200.tif 000012
【図４】
2014092200.tif 000013
【図５】
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【図６】
2014092200.tif 000015
【図７】
2014092200.tif 000016
【図８】
2014092200.tif 000017
【図９】
2014092200.tif 000018