(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置される軌道面を有する第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材の間に転動自在に配置され、前記軌道面に対する転動面を有する転動体と、を備え、前記転動体が転動することにより、前記第１部材及び前記第２部材のうち一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置において、
前記転動体並びに、前記第１部材及び前記第２部材の少なくともいずれか一つの転動部材は、鋼からなり、
前記鋼は、Ｃ含有率が０．８質量％以上１．２質量％以下で、Ｓｉ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下で、Ｍｎ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下で、Ｃｒ含有率が０．５質量％以上１．６質量％以下で、残部がＦｅ及び不可避不純物からなり、
前記転動体の転動面の窒素含有率が０．２〜１．５質量％であり、かつ前記転動体の転動面のＳｉ及びＭｎを含有した炭窒化物の面積率が１％以上１０％未満であり、
前記転動体の転動面の表面から２００μｍの深さの位置の窒素含有率が０．３質量％以下であり、かつ前記転動体の転動面の表面から２００μｍの深さの位置のＳｉ及びＭｎを含有した炭窒化物の面積率が３％以下であり、
前記転動体の表層部には高硬度の微細な炭窒化物が形成されて、
前記転動体の表層部のビッカース硬さＨＶ０．３がＨＶ０．３≧８００を満たし、かつ、Ｃスケールで測定した当該転動体の表層部と内部のロックウェル硬さＨＲＣがＨＲＣ≦６６を満たすことを特徴とする転がり支持装置。
【請求項２】
前記ビッカース硬さＨＶ０．３がＨＶ０．３≧８３０を満たすか、又は前記ロックウェル硬さＨＲＣがＨＲＣ≦６５を満たすことを特徴とする請求項１に記載の転がり支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受、ボールねじ、リニアガイド等の転がり支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、農業機械、建設機械、鉄鋼機械等のトランスミッションやエンジンで用いられる転がり軸受は、潤滑油中に金属の切粉、削り屑、バリ、摩耗粉等の異物が混入した条件下（以下、「異物混入潤滑下」と記す。）で使用されることが多いため、軌道輪や転動体に異物による早期剥離が生じて、大幅に寿命が低下する場合がある。
このような異物混入潤滑下における早期剥離は、軌道輪と転動体との間に異物が噛み込むことで転がり面に形成された圧痕のエッジ部（以下、「圧痕縁」と記す。）に、応力集中が生じることが原因であると言われている。
【０００３】
そこで、本出願人は、異物混入潤滑下で転がり面に圧痕が形成された場合であっても、圧痕縁への応力集中を緩和するために、特許文献１において、内外輪のうち少なくとも一つの軌道面をなす表層部と、転動体の転動面をなす表層部の残留オーステナイト量を２０体積％以上４５体積％以下とし、さらに、転動体の転動面をなす表層部の炭窒化物の含有率を体積比で５％以上１５％以下とすることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−５５４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、異物混入潤滑下で生じる早期剥離は、上述した圧痕縁への応力集中だけでなく、軌道輪と転動体との転がり面に作用する接線力が原因となっていることが分かってきている。接線力に影響を及ぼす要因としては、転がり面のすべり速度や面圧の他に、転がり面の表面形状や表面粗さ等が挙げられる。すなわち、異物混入潤滑下において早期剥離を生じ難くするためには、転がり面に形成された圧痕縁への応力集中を抑制するとともに、転がり面に作用する接線力を小さくする必要がある。
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１では、圧痕縁への応力集中を抑制するために、転がり面をなす表層部の残留オーステナイト量を多くしているため、表層部の硬さが小さくなり、耐摩耗性や耐圧痕性が低下して、転がり面に異物による圧痕が形成され易くなる場合がある。その結果、形成される圧痕の大きさや数が増大する程、転がり面の形状崩れが起こり易く、表面粗さが大きくなるため、転がり面に作用する接線力が大きくなる。
【０００７】
ここで、上記接線力を低減させるためには、加工により初期粗さを良好にすることが効果的だが、それだけではなく、軸受稼働中に生じる表面粗さの悪化を抑制することも重要である。
また、圧痕起点型はく離に代表される表面起点型はく離は、接触する２物体のうち、周速の速い駆動側より、周速の遅い従動側で生じやすいことが知られている。一方で、はく離を生じる部位の接触相手材の表面粗さが良いほど、表面起点型はく離寿命を延ばすことができる。例えば玉軸受の場合、転動体と軌道輪間で生じる差動すべりの影響により、転動体が駆動側となり、軌道輪が従動側となる。
【０００８】
したがって、玉軸受などの転がり支持装置では、軌道輪にはく離が生じやすく、転動体の粗さが良好なほど寿命は延長する。
圧痕の付きやすさに影響を及ぼす材料因子としては、硬さがある。特に、異物圧痕に関しては、ごく表層の硬さが大きく影響する。
一方、転がり軸受の転動体に割れが生じると、軸受がロックし、回転できなくなり、重大な事故を引き起こす可能性があるため、転がり軸受の転動体としては、はく離だけでなく、割れに対して十分な強度を有する必要がある。
【０００９】
しかしながら、前述したように、硬さを向上させ、異物圧痕を付き難くするほど、はく離寿命は延長するが、心部まで硬さを向上させると割れが生じやすくなる。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、異物混入潤滑下で使用された場合であっても、割れや早期剥離が生じ難く、寿命が長く、圧砕強度が高い転がり支持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、転動体のごく表層のみ硬さを向上させ、表層以外の部分は硬さを低くし、表面から亀裂が発生しても短い亀裂で伝播を停止して割れ難くすることが有効であることを知見した。
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、上記課題を解決するための本発明の請求項１に係る転がり支持装置は、互いに対向配置される軌道面を有する第１部材及び第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材の間に転動自在に配置され、前記軌道面に対する転動面を有する転動体と、を備え、前記転動体が転動することにより、前記第１部材及び前記第２部材のうち一方が他方に対して相対移動する転がり支持装置において、
前記転動体並びに、前記第１部材及び前記第２部材の少なくともいずれか一つの転動部材は、鋼からなる素材を所定形状に加工した後に、浸炭窒化又は窒化を含む熱処理が施されて得られ、
前記転動体の表層部には高硬度の微細な炭窒化物が形成されて、
前記転動体は、測定荷重２．９４Ｎで測定した当該転動体の表層部のビッカース硬さＨＶ０．３がＨＶ０．３≧８００を満たし、かつ、Ｃスケールで測定した当該転動体の表層部と内部のロックウェル硬さＨＲＣがＨＲＣ≦６６を満たすことを特徴としている。
【００１１】
ここで、前記鋼は、Ｃ含有率が０．８質量％以上１．２質量％以下で、Ｓｉ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下で、Ｍｎ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下で、Ｃｒ含有率が０．５質量％以上１．６質量％以下で、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる。
なお、本発明の転がり支持装置とは、例えば、転がり軸受、ボールねじ、リニアガイドを指す。ここで、転がり支持装置が転がり軸受の場合には、第１部材及び第２部材は内輪及び外輪を指す。同様に、転がり支持装置がボールねじの場合には、第１部材及び第２部材はねじ軸及びナットを指し、転がり支持装置がリニアガイドの場合には、第１部材及び第２部材は案内レール及びスライダを指す。また、転動体はボールを指す。
【００１２】
ここで、転動体の表面から亀裂が発生しても短い亀裂で伝播を停止して割れ難くするために、転動体のごく表層のみ硬さを向上させるためには、ずぶ焼き入れで研削やバレルピーニングの条件をコントロールすることによっても可能であるが、浸炭窒化条件を最適化することにより、ごく表層部のみに高硬度な炭窒化物が析出されることが好ましい。
通常、材料のビッカース硬さが大きいほど、ロックウェル硬さも大きくなる。
【００１３】
しかし、軽荷重のピッカース硬さは、形成される圧痕が小さく、測定範囲が小さいのに対し、ロックウェルＣスケールは、形成される圧痕が大きく、測定範囲も大きい。
したがって、表面から内部にかけて急激な硬さ勾配が存在する場合は、ビッカース硬さとロックウェル硬さに必ずしも相関は得られない。
本発明では、急激な硬さ勾配を設けることにより、表層部（内部）の硬さがＨＶ≧８００、ＨＲＣ≦６６である転動体を実現した。なお、上記硬さの値は、測定値（球面硬さ）を、ＪＩＳ−Ｂ１５０１に従い、平面硬さに換算した値である。
【００１４】
このように、転動体表層部（内部）硬さをＨＶ０．３≧８００、ＨＲＣ≦６６（好ましくは、ＨＶ≧８３０、ＨＲＣ≦６５）とすることで、異物圧痕形成による転動体表面性状の劣化抑制と割れ強度向上を両立することが可能となり、その転動部材と転がり接触する相手部材との間に作用する接線力を小さくできる。
よって、本発明の転がり支持装置は、異物混入潤滑下で使用された場合であっても、割れや早期剥離が生じ難くなり、寿命が長くなる。
【００１５】
また、本発明の転がり支持装置は、前記転動体の転動面の窒素含有率が０．２〜１．５質量％であり、かつ前記転動体の転動面のＳｉ及びＭｎを含有した炭窒化物（以下、Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物と呼ぶ。）の面積率が１％以上１０％未満である。
本発明の転がり支持装置は、軌道輪又は転動体の表面層に所定の窒素を富化させるために、浸炭窒化処理が行われる。
【００１６】
窒素は炭素と同じようにマルテンサイトの固溶強化及び残留オーステナイトの安定確保に作用するだけでなく、炭窒化物又は炭窒化物を形成して耐圧痕性、耐摩耗性を向上させる作用がある。
表面窒素含有率が高いほど耐摩耗性、耐圧痕性に優れており、表面窒素含有率が０．２％を超えると顕著に効果が現れるが、より好ましくは０．３５％以上とする。
【００１７】
一方で、窒素含有率が高すぎると、靭性や静的強度が低下してしまう欠点がある。転がり軸受の転動体にとって靭性や静的強度は必要な性能であるため、窒素含有率が高すぎるのは好ましくない。
したがって、本発明の転がり支持装置を構成する転動体の表面の窒素含有率の上限は１．５％としたが、より好ましくは１．０％とする。
【００１８】
上述したように、表面の窒素含有率が高いほど、材料の耐圧痕性、耐摩耗性が向上することが明らかになった。
しかし、本発明者らはさらに、窒素含有率が同じ場合でも、材料内部の窒素の存在状態によって、耐圧痕性、耐摩耗性が変わるという知見を得た。
窒素は材料内部に固溶して存在する場合と炭窒化物として析出して存在する場合がある。
【００１９】
詳細な数値については後述するが、Ｓｉ−Ｍｎを多く含む材料を浸炭窒化処理した場合には、同じ窒素含有率でも材料中に固溶して存在する窒素量より、表面にＳｉ−Ｍｎ系の炭窒化物を析出して存在する窒素量が多くなる。
Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物の面積率が高いほど耐摩耗性、耐圧痕性に優れており、Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物の面積率が１％を超えると顕著に効果が現れるが、より好ましくは２％以上とする。
【００２０】
また、窒素含有率と同様にＳｉ−Ｍｎ系炭窒化物の析出量が多くなりすぎると、靭性や静的強度が低下してしまう欠点がある。
転がり軸受の転動体にとって靭性や静的強度は必要な性能であるため、Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物の析出量が多くなりすぎるのは好ましくない。
したがって、本発明のＳｉ−Ｍｎ系炭窒化物の面積率の上限は１０％としたが、より好ましくは８％とする。
【００２１】
なお、上記を達成するためには、通常の浸炭窒化処理では不十分であり、アンモニア流量を増やした特殊浸炭窒化処理が必要となる。
また、本発明の転がり支持装置は、前記転動体の転動面の表面から２００μｍの深さの位置の窒素含有率が０．３質量％以下であり、かつ前記転動体の転動面の表面から２００μｍの深さの位置のＳｉ−Ｍｎ系炭窒化物の面積率が３％以下であることが好ましい。
【００２２】
前述したように、転動体の表面においては、窒素含有率が高く、炭窒化物の面積率が大きいほど、当該転動体の表面に圧痕や傷は付き難くなる。
しかし、窒素含有率が高く、炭窒化物の面積率が大きいほど、割れは生じやすくなる。
そこで、極表層のみ窒素含有率を高くし、表面から心部への窒素含有率勾配を急にして、心部の窒素含有率は低くすることで、耐圧痕性・耐傷性の向上と割れ強度向上を両立されることが可能である。
【００２３】
窒素含有率の具体的な数値は、転動体の転動面から２００μｍ位置における窒素含有率が０．３質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以下であることがより好ましい。
また、Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物の面積率は、３％以下が好ましく、２％以下がより好ましい。このようにすることで、耐割れ性を向上させることが可能である。
【００２４】
転動面表面からの窒素含有率、炭窒化物面積率の勾配を急にするためには、アンモニア流量を増やした高窒素雰囲気中で短時間の窒化処理を実施することが重要である。
＜転動体について＞
以下、本発明に係る転がり支持装置を構成する転動体について、詳細に説明する。
本発明で用いる転動部材のうち、転動体は、熱処理後において、その転動体の表面を、測定荷重２．９４Ｎで測定したビッカース硬さＨＶがＨＶ≧８００であり、かつＣスケールで測定したロックウェル硬さＨＲＣがＨＲＣ≦６６となるように、鋼からなる素材を所定形状に加工した後に、浸炭窒化又は窒化を含む熱処理が施されて得られる。このように転動体の表面の硬さを規定することにより、転動体の耐圧痕性・耐傷性向上による軸受寿命延長と転動体の耐割れ性向上を両立させることが可能である。
【００２５】
さらに、転動体の転動面の窒素含有率が０．２〜１．５質量％、Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物の面積率が１％以上１０％未満とし、転動体転動面から２００μｍ位置の窒素含有率が０．３質量％以下、Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物の面積率が３％以下とすることにより、さらに上記機能を向上させることが可能である。
【００２６】
＜素材をなす鋼について＞
本発明に係る転がり支持装置を構成する転動体の素材をなす鋼の各成分について、以下に詳述する。
［Ｃ（炭素）について］
炭素は、鋼に必要な強度と寿命を得るために重要な元素である。炭素が少なすぎると、十分な強度が得られないだけでなく、後述する浸炭窒化の際に必要な硬化層深さを得るための熱処理時間が長くなり、熱処理コストの増大につながる。
そのため、本発明に係る転がり支持装置を構成する転動体の素材をなす鋼は、Ｃ含有率を０．８質量％以上１．２質量％以下とし、Ｃｒ含有率を０．９質量％以上１．２質量％以下とすることが好ましい。
【００２７】
ここで、素材をなす鋼のＣ含有率が少なすぎると、転動部材に必要な強度を付与できないだけでなく、窒化又は浸炭窒化を行う際に転がり面に必要な硬化層深さを得るための熱処理時間が長くなり、熱処理コストが増大する。よって、素材をなす鋼のＣ含有率は０．８質量％以上とすることが好ましく、０．９質量％以上とすることがより好ましい。
一方、素材をなす鋼のＣ含有率が多過ぎると、製鋼時に巨大な炭化物が生成されて、その後の焼入れ特性や転がり疲れ寿命に悪影響を与えるだけでなく、ヘッダー加工性が低下してコストの上昇を招く。よって、Ｃ含有率は１．２質量％以下とすることが好ましい。
【００２８】
［Ｓｉ（ケイ素）及びＭｎ（マンガン）について］
上述したように、Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物を十分に析出させるためには、Ｓｉ及びＭｎを多く含有した鋼材を用いる必要がある。一般的な軸受材料であるＳＵＪ２（Ｓｉ含有量０．２５％、Ｍｎ含有量０．４％）では、浸炭窒化等で窒素を過剰に付加しても、Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物量が少ない。
【００２９】
このため、転動体の素材をなす鋼におけるＳｉ及びＭｎの含有量としては、Ｓｉ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下で、Ｍｎ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下であることが好ましい。また、転がり面にＳｉ−Ｍｎ系炭窒化物を効率よく析出させ、転がり面をなす表層部に本発明の範囲内のＮ（窒素）を固溶させるためには、Ｓｉ含有率とＭｎ含有率との合計を１質量％以上とすることが好ましい。
【００３０】
ここで、Ｓｉ含有率及びＭｎ含有率は、Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物を効率よく析出させるために、それぞれ０．３質量％以上とする。一方、Ｓｉ含有率が多すぎると、加工性や被削性が低下するだけでなく、浸炭窒化特性や窒化特性が低下して、転がり面をなす表層部のＮ含有率を本発明の範囲内にできなくなる。また、Ｍｎ含有率が多すぎると、熱処理後に転がり面をなす表層部の残留オーステナイト量が多くなり、硬さ、耐摩耗性、及び耐圧痕性が劣化する。よって、Ｓｉ含有率及びＭｎ含有率は、共に２．０質量％以下とすることが好ましい。
【００３１】
［Ｃｒ（クロム）について］
転動体の素材をなす鋼中に存在するＣｒは、基地に固溶して、焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗性を向上させる作用を有するとともに、高硬度の微細な炭化物や炭窒化物を形成して、転動部材の硬さや熱処理時の結晶粒粗大化を抑制するため、転がり疲れ寿命を向上させる作用を有する。これらの作用を得るために、素材をなす鋼のＣｒ含有率は０．５質量％以上とすることが好ましく、１．３質量％以上とすることがより好ましい。
【００３２】
ここで、転動体の素材をなす鋼のＣｒ含有率が多過ぎると、製鋼時に巨大な炭化物が生成されて、その後の焼入れ特性や転がり疲れ寿命に悪影響を与えたり、ヘッダー加工性及び被削性が低下する場合がある。よって、素材をなす鋼のＣｒ含有率は２．０質量％以下とすることが好ましく、１．６質量％以下とすることがより好ましい。
なお、素材をなす鋼には、上述した元素に加えて、Ｃｒと同様の作用を有するＭｏやＶ等の炭化物形成促進元素を、素材費の上昇や加工性の低下によるコスト上昇を招かない範囲（例えば、それぞれ選択的に０〜２％程度）で含有してもよい。
【００３３】
また、素材をなす鋼の残部は、実質的にＦｅからなるが、不可避不純物として、Ｓ，Ｐ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｏ等を含有してもよい。これらの元素は、圧痕縁を起点とする表面起点型の剥離に対して特に際立った抑制効果はないと言われているが、鋼の品質が著しく悪い場合には、これらが起点となって内部起点型の剥離が生じる。このため、コストの著しい上昇を招くような厳しい不純物規制は行わないが、不可避不純物の含有率は、ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５に規定された高炭素クロム軸受鋼の清浄度規制を満たす品質レベルとする。
【００３４】
＜熱処理について＞
まず、上述した鋼からなる素材を、成形加工や粗研削等で所定形状に加工した後に、ＲＸガスを導入した炉内で加熱保持することによる「ずぶ焼き」を行うか、混合ガス（例えば、ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガス）を導入した炉内で加熱保持することによる「浸炭窒化」を行う。特に、この「浸炭窒化」は、アンモニア流量を増やした高窒素雰囲気中で短時間の窒化処理を実施する「特殊浸炭窒化」である。これらの処理は、熱処理後において、転動体の転動面におけるＳｉ−Ｍｎ系炭窒化物の存在率が１％以上１０％以下で、転がり面をなす表層部の窒素の含有率が０．２質量％以上１．５質量％以下となるような条件で行うことが好ましい。
【００３５】
次に、焼入れ及び焼戻しを行う。これらの処理は、熱処理後における転がり面をなす表層部に、転動部材として必要な硬さ（例えば、Ｈｖ７５０以上）が得られるような条件で行うことが好ましい。特に、この熱処理後における転動体の表層部（内部）は、測定荷重２．９４Ｎで測定したビッカース硬さＨＶ（ＨＶ０．３）がＨＶ≧８００であり、かつＣスケールで測定したロックウェル硬さＨＲＣがＨＲＣ≦６６となるような条件で行う。
【発明の効果】
【００３６】
上述のように、本発明に係る転がり支持装置によれば、異物混入潤滑下で使用された場合であっても、割れや早期剥離が生じ難く、寿命が長く、圧砕強度が高い転がり支持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る転がり支持装置の一例として、深溝玉軸受を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の効果を実施例に基づいて検証した結果について説明する。
【実施例】
【００３９】
本実施例では、日本精工株式会社製呼び番号６２０６の深溝玉軸受（内径：３０ｍｍ，外径：６２ｍｍ，幅１６ｍｍ）を以下に示す手順で作製した。この深溝玉軸受は、図１に示すように、軌道輪（内輪１、外輪２）、転動体（玉３）、及び保持器４からなる。この深溝玉軸受（転がり支持装置）は、内輪（第１部材）１及び外輪（第２部材）２は、互いに対向配置される軌道面１ａ，２ａをそれぞれ有する。玉３は内輪１と外輪２との間に転動自在に配置され、軌道面１ａ，２ａに対する転動面３ａを有する。そして、玉３が転動することにより、内輪１及び外輪２のうち一方が他方に対して相対移動する。
【００４０】
＜軌道輪の作製＞
内輪１及び外輪２は、高炭素クロム軸受鋼二種（ＳＵＪ２）からなる素材を、所定形状に加工した後、熱処理及び鏡面仕上げ加工を施すことにより作製した。ここで、軌道輪の作製における上記熱処理としては、ずぶ焼入れ（ＲＸガスを導入した炉内において、８４０〜８８０℃で１時間加熱保持した後、油焼入れ）の後、焼き戻し（１６０〜２２０℃，２時間）を施した。
なお、ＳＵＪ２からなる素材は、Ｃ含有率が０．９９質量％で、Ｓｉ含有率が０．２５質量％で、Ｍｎ含有率が０．４０質量％で、Ｃｒ含有率が１．４９質量％の鋼である。
【００４１】
＜転動体の作製＞
一方、転動体は、鋼からなる素材を、ヘッダー加工、粗研削加工により所定形状に加工した後、熱処理及び鏡面仕上げ加工を施すことにより複数種類の転動体を作製した。ここで、上記素材としては、ＳＵＪ２の線材及びＳＵＪ３（高炭素クロム軸受鋼三種）の線材を採用し、転動体の作製における熱処理としては、「特殊浸炭窒化焼入れ」と「ずぶ焼入れ」とを採用した。なお、ＳＵＪ２からなる素材は、Ｃ含有率が１．０質量％で、Ｓｉ含有率が０．５５質量％で、Ｍｎ含有率が１．１質量％で、Ｃｒ含有率が１．１５質量％の鋼である。
【００４２】
「特殊浸炭窒化焼入れ」は、上記素材を加工後、混合ガス（ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガス雰囲気）を導入した炉内において、８３０℃で１〜２０時間加熱保持することによる特殊浸炭窒化し、１８０〜２７０℃での焼戻しを施す熱処理方法である。
一方、上記「ずぶ焼入れ」は、上記素材を加工後、ＲＸガスを導入した炉内において、８４０〜８８０℃で１時間加熱保持した後、油焼入れ）の後、焼き戻し（１６０℃〜２２０℃，２時間）を施す熱処理方法である。
【００４３】
ここで、ＳＵＪ３材を用いた転動体は、熱処理条件（時間、アンモニア流量）により硬さを変更することにより硬さ（ビッカース硬さＨｖ，ロックウェル硬さＨＲＣ）を調整した。また、ＳＵＪ２材を用いた転動体は、ボールピーニング条件（時間、回転数）を変更することにより硬さ（ビッカース硬さＨｖ，ロックウェル硬さＨＲＣ）を調整した。得られた転動体は、いずれも、ビッカース硬さＨｖが８００以上、ロックウェル硬さＨＲＣが６６以下とした。なお、上記硬さは、各転動体の表層部に対して、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に規定されたビッカース硬さ試験方法を用いて測定した。
以上の「材料」、「熱処理方法」、「ビッカース硬さ」、及び「ロックウェル硬さ」の各条件について、表１に示す組合せで各試験体を作製した。
【００４４】
［窒素量の含有率の測定］
各試験体について、転動体の表層部（表面から５０μｍの深さまでの部分）と、内部（表面から２００μｍまでの深さの部分）とにおける窒素の含有率を、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いて、加速電圧１５ｋＶで測定した。その結果を表１に示す。
［Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物の面積率の測定］
Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物の面積率の測定は、電界放射型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて、加速電圧１０ＫＶで転動面の表面の観察を行い、倍率５，０００倍で最低３視野以上写真を撮影した。その後、画像解析装置を用いて、得られた写真を二値化した後に存在率（面積率）を測定した。その結果を表１に示す。
なお、表１に示した、転動体のＨＶ硬さ、ＨＲＣ硬さ、窒素含有率、及び炭窒化物の面積率の値は、同一ロット品をそれぞれ１０回測定し、その平均値を示した。
【００４５】
（評価）
得られた各転動体（玉３）と、ＳＵＪ２製の内輪１及び外輪２と、プラスチック製の保持器４とを用いて日本精工株式会社製呼び番号６２０６の深溝玉軸受（内径：３０ｍｍ，外径：６２ｍｍ，幅１６ｍｍ，動定格荷重：１９．５ｋＮ，静定格荷重：１１．３ｋＮ）を組み立てた後、異物混入潤滑下で使用することを想定した以下に示す条件で寿命試験及び圧砕試験を行った。その結果を表１に示す。
【００４６】
＜寿命試験について＞
寿命試験は、各試験体（実施例１〜１３及び比較例１〜４）について１２回ずつ行い、はく離が発生するまでの寿命時間を調査して、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、寿命値とした。なお、表１中の異物混入寿命は、最も短寿命であった比較例１の値を１として比の値で示してある。
［寿命試験の条件］
試験荷重：Ｆｒ＝６．５ｋＮ
回転数：３，０００ｍｉｎ-1
潤滑油：ＩＳＯ−ＶＧ６８
異物の硬さ：ＨＶ５１９
異物サイズ：７４〜１４７μｍ
異物混入量：０．０５ｇ
【００４７】
＜圧砕試験について＞
また、寿命試験に用いた呼び３／８ｉｎｃｈの鋼球と同ロットの鋼球の圧砕試験も実施した。
圧砕試験は、角度１２０度の円錐座を有した２個の治具を用いて、玉を２個重ねて２．０ｋＮ／ｓで加圧する方法で行なった。
２個中１個の玉には、高硬度ドリルによりφ０．２ｍｍ×深さ０．２ｍｍの欠陥を設けており、欠陥を設けた玉が壊れた時の荷重を求めた。
なお、圧砕試験は、各試験体について５回ずつ実施し、表１には圧砕荷重の平均値を示している。なお、表１中の圧砕値は、比較例４の値を１として示している。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１の結果から、測定荷重２．９４Ｎで測定した表層部のビッカース硬さが８００以上で、かつ、Ｃスケールで測定した表層部と内部のロックウェル硬さが６６以下の玉３を用いた実施例１〜１３は、比較例１〜４と比べて、長寿命化と高い圧砕強度とを両立していることがわかる。
【００５０】
また、実施例１〜１３の中でも、玉３の表面３ａのビッカース硬さが８３０を超える実施例３〜６，８〜１３では、長寿命化効果がさらに顕著に現れることがわかる。また、玉３の表面３ａの硬さが６５以下の実施例１〜３，７〜１１では、圧砕強度がさらに向上していることがわかる。
また、同程度のビッカース硬さでも、浸炭窒化を施した実施例７〜１３は、ずぶ焼きを施した実施例１〜６よりも長寿命化及び圧砕強度向上の顕著な効果が明確に表れている。
【００５１】
また、特殊浸炭窒化による熱処理を施した実施例７〜１３の中でも、窒素含有率が０．３質量％以下、炭窒化物の面積率が３％以下である実施例７〜１２は、より効果的に圧砕強度を向上していることがわかる。特に、窒素含有率が０．２質量％以上であり、Ｓｉ−Ｍｎ系炭窒化物の面積率が１％以上である実施例８〜１２は、長寿命化効果がさらに顕著であることがわかる。
【００５２】
したがって、本発明に係る転がり支持装置によれば、異物混入潤滑下で使用された場合であっても、割れや早期剥離が生じ難く、寿命が長く、圧砕強度が高い転がり支持装置を提供することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。例えば、上記実施例では、玉軸受の評価結果を示したが、その他の玉軸受や各種ころ軸受等でも同等の性能を得ることができる。また、上記実施例では、転動体の素材にＳＵＪ３材を用いた場合を示したが、Ｃ：０．８〜１．２質量％、Ｓｉ：０．３〜２．０質量％、Ｍｎ：０．３〜２．０質量％、Ｃｒ：０．５〜１．６質量％を満足する成分であれば、同様の性能が得られる。
【符号の説明】
【００５３】
１  内輪（第１部材）
２  外輪（第２部材）
３  玉（転動体）
３ａ  転動面
４  保持器
【図１】
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