(57)【要約】【課題】  圧延機用転がり軸受のように、苛酷な環境下で使用される転がり支持装置の転がり疲れ寿命を長くする。【解決手段】  内輪１、外輪２、及びころ３の少なくとも一つを、Ｃ：０．１〜０．６質量％、Ｃｒ：０．３〜２．０質量％、Ｓｉ：０．１〜０．６質量％、Ｍｎ：０．３〜２．０質量％、Ｍｏ：２．０質量％以下、Ｎｉ：５．０質量％以下、Ｃｕ：０．１〜４．０質量％、残部：Ｆｅ及び不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に加工した後、熱処理を施して作製する。そして、その芯部において、１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の平均粒径を３０μｍ以下とし、且つ、最大粒径を１００μｍ以下とする。【選択図】  図１
2006328514.tif 000002
【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一部材及び第二部材と、前記第一部材及び前記第二部材の間に転動自在に配設され、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、前記第一部材及び前記第二部材のうち一方が他方に対して相対運動する転がり支持装置において、
前記第一部材、前記第二部材、及び前記転動体のうち少なくとも一つは、
Ｃ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｃｒ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｓｉ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｍｎ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｍｏ含有率が２．０質量％以下、Ｎｉ含有率が５．０質量％以下、Ｃｕ含有率が０．１質量％以上４．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に加工した後、熱処理が施されて得られ、
その芯部において、１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒は、平均粒径が３０μｍ以下で、且つ、最大粒径が１００μｍ以下となっていることを特徴とする転がり支持装置。
【請求項２】
互いに対向配置される軌道面を有する第一部材及び第二部材と、前記第一部材及び前記第二部材の間に転動自在に配設され、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、前記第一部材及び前記第二部材のうち一方が他方に対して相対運動する転がり支持装置において、
前記第一部材、前記第二部材、及び前記転動体のうち少なくとも一つは、
Ｃ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｃｒ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｓｉ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｍｎ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｍｏ含有率が２．０質量％以下、Ｎｉ含有率が５．０質量％以下、Ｃｕ含有率が０．１質量％以上４．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に加工した後、熱処理が施されて得られ、
その芯部において、１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の平均粒径は３０μｍ以下であるとともに、１ｍｍ2 当たりに存在する６０μｍ以上の旧オーステナイト結晶粒は５個以下となっていることを特徴とする転がり支持装置。
【請求項３】
互いに対向配置される軌道面を有する第一部材及び第二部材と、前記第一部材及び前記第二部材の間に転動自在に配設され、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、前記第一部材及び前記第二部材のうち一方が他方に対して相対運動する転がり支持装置において、
前記第一部材、前記第二部材、及び前記転動体のうち少なくとも一つは、
Ｃ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｃｒ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｓｉ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｍｎ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｍｏ含有率が２．０質量％以下、Ｎｉ含有率が５．０質量％以下、Ｃｕ含有率が０．１質量％以上４．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に加工した後、熱処理が施されて得られ、
その芯部において、１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒は、平均粒径が３０μｍ以下で、且つ、最大粒径が１００μｍ以下であるとともに、１ｍｍ2 当たりに存在する６０μｍ以上の旧オーステナイト結晶粒は５個以下となっていることを特徴とする転がり支持装置。
【請求項４】
圧延機の回転部分を支持するために使用される転がり軸受であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項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ものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼設備で使用される転がり軸受は、高荷重下及び高面圧下等の苛酷な環境下で使用されることが多いため、このような苛酷な環境下においても転がり疲れ寿命を長くすることが要求されている。
このため、このような苛酷な環境下で使用される転がり軸受では、Ｎｉ（ニッケル）やＭｏ（モリブデン）が添加されたＳＮＣ８１５等の肌焼鋼に対して、剪断応力に耐え得る有効硬化層深さを得るための長時間の浸炭又は浸炭窒化処理と、焼入れ及び焼戻しとが施されることにより、転がり面をなす表層部に必要な硬さが付与された転動部材が用いられている。
【０００３】
また、特許文献１では、高荷重下、高面圧下、及び異物混入下等の苛酷な環境下で生じる表面損傷を抑制するために、内輪、外輪、及び転動体のうち少なくとも一つを、単位面積当たりに存在する非金属介在物（酸化物系介在物）の数や大きさが規定された鋼で作製するとともに、その表面層の残留オーステナイト量を２０体積％以上４５体積％以下とすることが提案されている。
【０００４】
さらに、特許文献２では、高荷重下、高面圧下、及び清浄環境下等の苛酷な環境下で生じる非金属介在物を起点とする内部損傷を抑制するために、転動部材を構成する軸受鋼中の単位面積や単位体積当たりに存在する非金属介在物（酸化物系介在物やＴｉ系介在物）の数や大きさを規定することが提案されている。
ところで、近年、特に圧延機用転がり軸受では、さらなる高荷重環境下で使用されるようになってきており、上述した異物混入による表面損傷に加えて、上述した内部損傷とは異なる形態の独特の内部損傷が転動部材に生じることで、転がり疲れ寿命を長くできないことが問題となっている。
【特許文献１】特開平６−１４５８８３号公報
【特許文献２】特開２００４−８４８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１及び特許文献２に記載の技術には、圧延機用転がり軸受のように、転動部材に独特の内部損傷が生じる転がり支持装置の転がり疲れ寿命を長くするという点でさらなる改善の余地がある。
本発明は、圧延機用転がり軸受のように、高荷重下、高面圧下、及び異物混入下等の苛酷な環境下で使用される転がり支持装置の転がり疲れ寿命を長くすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、圧延機用転がり軸受等の転動部材で生じる独特の内部損傷は、表面よりも深い位置（芯部）において、長時間の浸炭又は浸炭窒化処理により粗大化した結晶粒を起点とする亀裂が進展することで生じていることを発見した。
そこで、本発明者らは、転動部材の芯部において、マルテンサイト組織を構成する旧オーステナイト結晶粒を微細化することで、上述した独特の内部損傷を抑制可能であることを見出して、本発明をなすに至った。
【０００７】
また、本発明者らは、長時間の浸炭又は浸炭窒化処理を行っても、旧オーステナイト結晶粒を微細化する方法として、鋼の熱処理方法を工夫する方法（例えば、浸炭又は浸炭窒化処理後にＡ1 変態点以下に一旦冷却した後、さらに焼入れを行う方法）ではなく、素材をなす鋼にＣｕ（銅）を添加してオーステナイト粒の成長を著しく遅延させる方法を採用することにより、熱処理コストを上昇させることなく、上述した独特の内部損傷を抑制可能であることを見出して、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、互いに対向配置される軌道面を有する第一部材及び第二部材と、前記第一部材及び前記第二部材の間に転動自在に配設され、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、前記第一部材及び前記第二部材のうち一方が他方に対して相対運動する転がり支持装置において、前記第一部材、前記第二部材、及び前記転動体のうち少なくとも一つは、Ｃ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｃｒ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｓｉ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｍｎ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｍｏ含有率が２．０質量％以下、Ｎｉ含有率が５．０質量％以下、Ｃｕ含有率が０．１質量％以上４．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に加工した後、熱処理が施されて得られ、その芯部において、１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒は、平均粒径が３０μｍ以下で、且つ、最大粒径が１００μｍ以下となっていることを特徴とする転がり支持装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、互いに対向配置される軌道面を有する第一部材及び第二部材と、前記第一部材及び前記第二部材の間に転動自在に配設され、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、前記第一部材及び前記第二部材のうち一方が他方に対して相対運動する転がり支持装置において、前記第一部材、前記第二部材、及び前記転動体のうち少なくとも一つは、Ｃ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｃｒ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｓｉ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｍｎ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｍｏ含有率が２．０質量％以下、Ｎｉ含有率が５．０質量％以下、Ｃｕ含有率が０．１質量％以上４．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に加工した後、熱処理が施されて得られ、その芯部において、１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の平均粒径は３０μｍ以下であるとともに、１ｍｍ2 当たりに存在する６０μｍ以上の旧オーステナイト結晶粒は５個以下となっていることを特徴とする転がり支持装置を提供する。
【００１０】
さらに、本発明は、互いに対向配置される軌道面を有する第一部材及び第二部材と、前記第一部材及び前記第二部材の間に転動自在に配設され、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、前記第一部材及び前記第二部材のうち一方が他方に対して相対運動する転がり支持装置において、前記第一部材、前記第二部材、及び前記転動体のうち少なくとも一つは、Ｃ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｃｒ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｓｉ含有率が０．１質量％以上０．６質量％以下、Ｍｎ含有率が０．３質量％以上２．０質量％以下、Ｍｏ含有率が２．０質量％以下、Ｎｉ含有率が５．０質量％以下、Ｃｕ含有率が０．１質量％以上４．０質量％以下、残部がＦｅ及び不可避不純物である鋼からなる素材を所定形状に加工した後、熱処理が施されて得られ、その芯部において、１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒は、平均粒径が３０μｍ以下で、且つ、最大粒径が１００μｍ以下であるとともに、１ｍｍ2 当たりに存在する６０μｍ以上の旧オーステナイト結晶粒は５個以下となっていることを特徴とする転がり支持装置を提供する。
【００１１】
本発明における転がり支持装置は、圧延機の回転部分を支持するために使用される転がり軸受として好適に用いることができる。
なお、本発明において「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、第一部材及び第二部材は内輪及び外輪を指す。また、転がり支持装置がボールねじの場合には、第一部材及び第二部材はねじ軸及びナットを指す。さらに、転がり支持装置がリニアガイドの場合には、第一部材及び第二部材は案内レール及びスライダを指す。
【００１２】
また、本発明において「芯部」とは、素材と含有成分に差がない部分を指す。
さらに、本発明において「旧オーステナイト結晶粒」とは、焼入れ前のオーステナイト結晶粒を指し、焼入れ及び焼戻し後にマルテンサイト組織を腐食させることで現出できるものである。
本発明に係る転がり支持装置は、以下に示す特定の鋼からなる素材を所定形状に加工した後以下に示す熱処理が施されて、特定の芯部が得られた転動部材（第一部材、第二部材、転動体）を用いて構成される。
【００１３】
まず、本発明で用いる鋼について説明する。
＜Ｃ含有率：０．１質量％以上０．６質量％以下＞
Ｃ（炭素）は、基地をマルテンサイト化することにより、鋼に必要な強度と寿命を付与する作用を有する。ここで、表層部のＣ含有率は、熱処理として浸炭処理や浸炭窒化処理を行う場合に添加することができるため、素材をなす鋼のＣ含有率は、完成状態の転動部材の芯部に必要な強度を付与できる量とする必要がある。よって、素材をなす鋼のＣ含有率は０．１質量％以上とする。
【００１４】
一方、素材をなす鋼のＣ含有率が多過ぎると、製鋼時に粗大な炭化物が生成して疲労特性を低下させるおそれがある。よって、素材をなす鋼のＣ含有率は０．６質量％以下とする。
＜Ｃｒ含有率：０．３質量％以上２．０質量％以下＞
Ｃｒ（クロム）は、焼入れ性及び焼戻し軟化特性を向上させることで、基地を強化して転がり疲れ寿命を向上させる作用を有する。また、Ｃｒは、高硬度で微細な炭化物や炭窒化物を生成して、耐摩耗性を向上させる作用も有する、さらに、Ｃｒは、熱処理として浸炭処理や浸炭窒化処理を行う場合に表層部のＣ含有率を増加させて、浸炭特性や浸炭窒化特性を向上させる作用も有する。これらの作用を得るために、Ｃｒ含有率は０．３質量％以上とする。
【００１５】
一方、Ｃｒ含有率が多過ぎると、上述した効果が飽和するだけでなく、表層部に不動態膜が形成されて浸炭特性や浸炭窒化特性を阻害するおそれがある。よって、Ｃｒ含有率は２．０質量％以下とする。
＜Ｓｉ含有率：０．１質量％以上０．６質量％以下＞
Ｓｉ（ケイ素）は、製鋼時に脱酸剤及び脱硫剤としての作用を有する。この作用を得るために、Ｓｉ含有率は０．１質量％以上とする。
【００１６】
一方、Ｓｉ含有率が多過ぎると、素材の鍛造性及び被削性等の機械加工性が低下する。よって、Ｓｉ含有率は０．６質量％以下とする。
＜Ｍｎ含有率：０．３質量％以上２．０質量％以下＞
Ｍｎ（マンガン）は、Ｓｉと同様に、製鋼時に脱酸剤及び脱硫剤としての作用を有する他、焼入れ性を向上させる作用を有する。これらの作用を得るために、Ｍｎ含有率は０．３質量％以上、好ましくは０．５質量％以上とする。
【００１７】
一方、Ｍｎ含有率が多過ぎると、非金属介在物が多く生成されて転がり疲れ寿命特性が低下するおそれがあるとともに、素材の鍛造性及び被削性等の機械加工性が低下する。よって、Ｍｎ含有率は２．０質量％以下とする。
＜Ｍｏ含有率：２．０質量％以下，Ｎｉ含有率：５．０質量％以下＞
Ｍｏ（モリブデン）やＮｉ（ニッケル）は、焼入れ性を向上させることにより、基地を強化して転がり疲れ寿命を向上させる作用を有する。特に、圧延機用転がり軸受のように、軌道輪の肉厚が大きい場合には、Ｍｏ及びＮｉの少なくとも一つの元素を添加する必要がある。
【００１８】
一方、Ｍｏ含有率やＮｉ含有率が多過ぎると、熱間加工性の劣化や製造コストの上昇を招く。よって、Ｍｏ含有率は２．０質量％以下とし、Ｎｉ含有率は５．０質量％以下とする。
＜Ｃｕ含有率：０．１質量％以上４．０質量％以下＞
Ｃｕは、鋼中で炭化物や窒化物を形成し難くする作用や、オーステナイト粒界に偏析して粒界エネルギーを低減させることにより、粒成長を抑制する作用を有する。これらの作用を得るために、Ｃｕ含有率は０．１質量％以上とする。また、Ｃｕ含有率は、０．６質量％以上とするのが好ましく、１．０質量％以上とするのがさらに好ましい。
【００１９】
一方、Ｃｕ含有率が多過ぎると、熱間加工性の劣化を招くため、Ｃｕ含有率は４．０質量％以下とする。
次に、本発明で施す熱処理の一例について説明する。
上述した特定の鋼を用いて、転動部材の芯部を本発明範囲内にするための熱処理としては、特に限定されないが、例えば、８５０〜１１５０℃程度で５０〜１２０時間保持する浸炭処理又は浸炭窒化処理を行った後焼入れを行い、さらに、１６０〜２４０℃程度で２時間保持する焼戻しを行う熱処理が挙げられる。
【００２０】
次に、本発明で特定する転動部材の芯部の構成について説明する。
上述した結晶粒を起点とする独特の内部損傷を抑制するために、芯部において、「１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒を、平均粒径が３０μｍ以下で、且つ、最大粒径が１００μｍ以下」とするか、「１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の平均粒径を３０μｍ以下とするとともに、１ｍｍ2 当たりに存在する６０μｍ以上の旧オーステナイト結晶粒を５個以下」とする必要がある。  
【００２１】
また、上述した結晶粒を起点とする独特の内部損傷を効果的に抑制するためには、芯部において、「１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒を、平均粒径が３０μｍ以下で、且つ、最大粒径が１００μｍ以下とするとともに、１ｍｍ2 当たりに存在する６０μｍ以上の旧オーステナイト結晶粒を５個以下」とすることが好ましい。
ここで、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の平均粒径が３０μｍを超えると、上述した粗大な結晶粒を起点とする独特の内部損傷が生じ易くなる。
【００２２】
また、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の平均粒径が３０μｍ以下であっても、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の最大粒径が１００μｍを超えていたり、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する６０μｍ以上の旧オーステナイト結晶粒が５個を超えていたりすると、上述した粗大な結晶粒を起点とする独特の内部損傷が生じ易くなる。
【００２３】
なお、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の平均粒径及び最大粒径は、いずれも熱処理コストの著しい招かない範囲で出来る限り小さくすることが好ましく、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する６０μｍ以上の旧オーステナイト結晶粒の個数は、熱処理コストの著しい上昇を招かない範囲で出来る限り少なくすることが好ましい。
また、転動部材の転がり面をなす表層部には、高荷重環境下でも耐え得るように、Ｈｖ５５０以上の有効硬化層を３ｍｍ以上の厚みで形成することが好ましい。一方、熱処理コストを考慮して、Ｈｖ５５０以上の有効硬化層は６ｍｍ以下の厚みで形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の転がり支持装置によれば、転動部材（第一部材、第二部材、転動体）の少なくとも一つの芯部において、１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の「平均粒径」と、「最大粒径」及び「所定粒径の個数」のうち少なくとも一つと、を特定することにより、異物混入による表面損傷が抑制できるとともに、芯部における粗大な結晶粒を起点とする内部損傷が抑制できる。
【００２５】
よって、本発明の転がり支持装置は、圧延機用転がり軸受のように、高荷重下、高面圧下、及び異物混入下等の苛酷な環境下で使用された場合であっても、転がり疲れ寿命を長くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態では、図１に示す構成の円筒ころ軸受（呼び番号ＮＵ２２８：内径１４０ｍｍ，外径２５０ｍｍ，幅４２ｍｍ，ころ径２６ｍｍ）を、以下に示す方法で作製した。
この円筒ころ軸受（転がり支持装置）１０は、図１に示すように、内輪（第一部材）１と、外輪（第二部材）２と、内輪１及び外輪２の各軌道面１Ａ，２Ａ間に転動自在に配設された円筒状の複数のころ（転動体）３と、保持器４と、からなる。
【００２７】
内輪１、外輪２、及びころ３は、以下の手順で作製した。
まず、表１に示す各含有率のＣ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｕが添加された鋼からなる素材を、鍛造や旋削等により所定形状に加工した。
【００２８】
次に、これらに、浸炭処理と、焼入れ処理と、焼戻し処理とからなる熱処理を施した。  ここで、本実施形態で作製した円筒ころ軸受１０は、通常の圧延機用転がり軸受（例えば、呼び番号８５０ＲＶ１１３３：内径８５０ｍｍ，外径１１８０ｍｍ，幅６５０ｍｍ，ころ径８０ｍｍ）と比較して極めて小さい。よって、本実施形態では、円筒ころ軸受１０を構成する転動部材（内輪１、外輪２、ころ３）において、上述した呼び番号８５０ＲＶ１１３３用の転動部材に混合ガス（ＲＸガス＋プロパンガス）雰囲気下で１００時間の浸炭処理を施した場合と同様の有効硬化層深さ及び結晶粒度が得られるように、熱処理を施した。
【００２９】
具体的には、混合ガス（ＲＸガス＋プロパンガス）の雰囲気下で８５０〜１１５０℃で５０〜１２０時間加熱保持することにより、浸炭処理を行った。次に、油焼入れを行った後、２００℃で２時間保持することにより焼戻し処理を行った。次に、研削仕上げ加工を行った。
次に、得られた内輪１、外輪２、及びころ３のうち破壊試験用のサンプルに対して、芯部（浸炭層が形成されていない部分）の硬さと、単位面積（１ｍｍ2 ）当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の平均粒径、最大粒径、及び粒径が６０μｍ以上の旧オーステナイト結晶粒の個数（６０μｍ以上の結晶個数）と、を以下に示す方法でそれぞれ測定した。この結果は、表１に併せて示した。
【００３０】
前記芯部に存在する旧オーステナイトの結晶粒径は、以下に示すようにして測定した。  まず、内輪１、外輪２、及びころ３をそれぞれ切断し、これらの切断面をピクリン酸溶液（ピクラール：ラウリルベンゼンスルフォン酸＝１：１）を用いて腐食させることで、芯部の組織を現出させた。
そして、この組織を光学顕微鏡で観察し、結晶粒界をトレースして画像処理することにより、１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒径の平均粒径と、最大粒径と、粒径が６０μｍ以上の結晶粒の個数とをそれぞれ算出した。
【００３１】
また、前記芯部の硬さは、浸炭層が形成されていない部分でビッカース硬さ試験法を用いて算出した。
なお、得られた内輪１、外輪２、及びころ３の表層部（表面から１０００μｍの深さまでの部分）の硬度や残留オーステナイト量は、上述した呼び番号８５０ＲＶ１１３３用の転動部材に１００時間浸炭処理を施した製品と略同等であった。
【００３２】
続いて、得られた内輪１、外輪２、及びころ３のうち寿命試験用のサンプルと、銅製の保持器４とを用いて、円筒ころ軸受１０を組み立てた。そして、この円筒ころ軸受１０を、高荷重下及び高面圧下で使用することを想定した以下に示す条件で運転させることにより、寿命試験を行った。
この寿命試験は、内輪１、外輪２、及びころ３の少なくとも一つに損傷が生じるまで内輪１を回転させることで行い、損傷が生じるまでの回転時間を寿命とした。この寿命試験の結果は、ワイブル分布関数に基づくＬ10寿命を計算し、Ｎｏ．１２のＬ10寿命を１とした時の比を、表１に併せて示した。
＜寿命試験条件＞
ラジアル荷重：Ｐ／Ｃ＝０．６
回転速度：１０００ｍｉｎ-1
潤滑油：♯６８タービン油（油浴）
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１に示すように、内輪１、外輪２、及びころ３を本発明の芯部構成とした実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１では、本発明の構成外の比較例Ｎｏ．１２〜１８と比較して、長寿命であり、Ｎｏ．１２の２．０倍以上の寿命が得られた。
このうち、内輪１、外輪２、及びころ３の芯部において、平均粒径、最大粒径、及び６０μｍ以上の粒数が全て本発明の範囲内のＮｏ．１〜Ｎｏ．９では、平均粒径及び最大粒径のみが本発明の範囲内であるＮｏ．１０や、平均粒径及び６０μｍ以上の粒数のみが本発明の範囲内であるＮｏ．１１と比べて、長寿命であった。
【００３５】
また、表１に示す結果より、結晶粒を微細化するための熱処理（浸炭処理後にＡ1 変態点以下まで一旦冷却し、その後焼入れする処理）を行わずに浸炭処理後すぐに焼入れ処理を行っても、結晶粒を微細化できていることが分かった。これにより、素材として特定の鋼を用いることにより、熱処理コストを上昇させることなく、転動部材の素材をなす鋼の結晶粒を微細化できることが分かった。
【００３６】
続いて、表１で得られた結果に基づいて、素材をなす鋼中のＣｕ含有率と、寿命との関係を示す図２のグラフを作成した。
図２のグラフから、鋼中のＣｕ含有率を０．１μｍ以上にすることにより、Ｎｏ．１２の３倍以上の寿命が得られていることが分かる。
また、表１で得られた結果に基づいて、素材をなす鋼中のＣｕ含有率と、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト粒の平均粒径と、の関係を示す図３のグラフを作成した。
【００３７】
図３のグラフから、Ｃｕ含有率を０．１μｍ以上にすることにより、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト粒の平均粒径が３０μｍ以下となっていることが分かる。
さらに、表１に示す結果に基づいて、素材をなす鋼中のＣｕ含有率と、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト粒の最大粒径と、の関係を示す図４のグラフを作成した。
【００３８】
図４のグラフから、Ｃｕ含有率を０．１μｍ以上にすることにより、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト粒の最大粒径が１００μｍ以下となっていることが分かる。
さらに、表１に示す結果に基づいて、素材をなす鋼中のＣｕ含有率と、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する６０μｍ以上の旧オーステナイト粒の個数と、の関係を示す図５のグラフを作成した。
【００３９】
図５から、素材をなす鋼中のＣｕ含有率０．１μｍ以上にすることにより、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する６０μｍ以上の旧オーステナイト粒の個数が５個以下となっていることが分かる。
以上の結果から、内輪１、外輪２、及びころ３の芯部を本発明の構成とすることにより、高荷重下及び高面圧下等で使用される円筒ころ軸受１０の転がり疲れ寿命を長くできることが分かった。
【００４０】
すなわち、本実施形態の結果から、高荷重下及び高面圧下の苛酷な環境下で使用される圧延機用転がり軸受においても、転がり疲れ寿命を長くできることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る転がり支持装置の一例である円筒ころ軸受を示す断面図である。
【図２】鋼中のＣｕ含有率と、寿命と関係を示す図である。
【図３】鋼中のＣｕ含有率と、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の平均粒径と、の関係を示す図である。
【図４】鋼中のＣｕ含有率と、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する旧オーステナイト結晶粒の最大粒径と、の関係を示す図である。
【図５】鋼中のＣｕ含有率と、芯部の１ｍｍ2 当たりに存在する６０μｍ以上の旧オーステナイト結晶粒の個数と、の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１        内輪（第一部材）
１Ａ      軌道面
２        外輪（第二部材）
２Ａ      軌道面
３        ころ（転動体）
４        保持器
１０        円筒ころ軸受（転がり支持装置）
【図１】
2006328514.tif 000004
【図２】
2006328514.tif 000005
【図３】
2006328514.tif 000006
【図４】
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【図５】
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