(57)【要約】【課題】  潤滑油中に水が混入され易い環境下で使用した場合でも、転がり疲れ寿命の長い転がり軸受を提供する。【解決手段】  玉軸受を構成する内輪１及び外輪２を、平均直径１０μｍ以上の酸化物系非金属介在物の検出個数が３０００ｍｍ2 当たりに２０個以下である鋼からなる素材で構成する。そして、それらの軌道面１ａ，２ａをなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪間に転動自在に配設される複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、
前記内輪、前記外輪、前記転動体のうち少なくとも一つは、
平均直径１０μｍ以上の酸化物系非金属介在物の検出個数が３０００ｍｍ2 当たりに２０個以下である鋼からなる素材で構成され、
少なくとも転がり面をなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径Ｓｃとが、Ｓγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たしていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた転がり軸受の前記内輪、前記外輪、及び前記転動体を製造する方法において、
平均直径１０μｍ以上の酸化物系非金属介在物の検出個数が３０００ｍｍ2 当たりに２０個以下である鋼からなる素材をオーステナイト域に加熱する工程と、
オーステナイト再結晶温度以上で塑性加工を行う工程と、
焼入れ及び焼戻しを行う工程と、をこの順で施すことにより、
少なくとも転がり面をなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすように製造することを特徴とする転がり軸受の転動部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受及びその転動部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のトランスミッション用軸受や車輪支持用軸受、鉄鋼機械のガイドロール用軸受やバックアップロール用軸受、鉄道車両用軸受、建設機械用軸受、農業機械用軸受、及び製紙機械のドライヤーロール用軸受等の転がり軸受は、潤滑油に水が混入され易い環境下で使用される。
例えば、自動車の車輪支持用軸受は、路面の雨水や泥水の影響で潤滑油に水が混入され易い。また、鉄鋼機械のガイドロール用軸受やバックアップロール用軸受は、冷却水等の水が潤滑油に混入され易い。さらに、製紙機械のドライヤーロール用軸受は、水を含んだ紙を乾燥させる工程で生じる水蒸気が潤滑油に混入され易い。
【０００３】
このように転がり軸受内部の潤滑油に水が混入されると、その軌道面で水が分解されて水素が生じ、この水素が、軌道面から軸受部材内部に侵入して、軸受部材を構成する鋼のオーステナイト結晶粒界や鋼中に存在する酸化物系非金属介在物の周囲に集積する。そして酸化物系非金属介在物の周囲やオーステナイト結晶粒界で水素脆化が生じるため、酸化物系非金属介在物やオーステナイト結晶粒界を起点とする亀裂が発生して早期剥離に至り、転がり疲れ寿命を低下させると考えられている。
【０００４】
非特許文献１には、潤滑油中に潤滑油全体に対して６％の水が混入されると、水が混入されていない時と比べて、転がり疲れ寿命が数分の１から２０分の１程度に短くなることが記載されている。
また、非特許文献２には、水の混入量が１００ｐｐｍ程度と微量であっても、転がり疲れ強さが３２〜４８％程度に低下することが記載されている。
【０００５】
このため、鋼中の酸化物系非金属介在物を減少させることにより、亀裂の発生を抑制し、転がり疲れ寿命を長くするための提案が種々なされている。
例えば、特許文献１には、少なくとも固定側軌道輪を構成する鋼からなる素材の酸素濃度を、１２ｐｐｍ以下とすることが提案されている。
特許文献２には、少なくとも固定側軌道輪の軌道面上に、平均直径が１００μｍ超過の酸化物系非金属介在物が存在しないようにすることが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−８７９７４号公報
【特許文献２】特開２０００−１１０８４１号公報
【非特許文献１】古村，城田，平川著「表面起点及び内部起点の転がり疲れについて」，ＮＳＫ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｎｏ．６３６，１９７７年，ｐ１〜１０
【非特許文献２】Ｐ．Ｓｃｈａｔｚｂｅｒｇ，Ｉ．Ｍ．Ｆｅｌｓｅｎ著，「Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｗａｔｅｒ  ａｎｄ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｕｒｉｎｇ  Ｒｏｌｌｉｎｇ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ」，Ｗｅａｒ  Ｎｏ．１２，１９６８年，ｐ３３〜ｐ３４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１及び２に記載の手段においては、潤滑油に水が混入され易い環境下でも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った。  そこで、本発明は、潤滑油に水が混入され易い環境下で使用した場合でも、転がり疲れ寿命を長くできる転がり軸受を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、潤滑油に水が混入され易い環境下で生じる早期剥離は、粗大な酸化物系非金属介在物が応力集中源となって生じるだけでなく、１０μｍ程度の酸化物系非金属介在物が応力集中源となって生じていることを発見した。また、応力集中源を起点とする亀裂の進展は、オーステナイト結晶粒界に水素脆化が著しく生じている場合やオーステナイト結晶粒界への応力集中が大きい場合、オーステナイト結晶粒内ではなく、オーステナイト結晶粒界に沿って亀裂が進展するため、早期剥離が生じ易いことを発見した。よって、本発明者は、亀裂の起点となる酸化物系非金属介在物を減少させるとともに、亀裂がオーステナイト結晶粒界に沿って進展し難くすることにより、潤滑油に水が混入され易い環境下で生じる早期剥離を抑制できることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００９】
すなわち、本発明に係る転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪間に転動自在に配設される複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、前記内輪、前記外輪、前記転動体のうち少なくとも一つは、平均直径１０μｍ以上の酸化物系非金属介在物の検出個数が３０００ｍｍ2 当たりに２０個以下である鋼からなる素材で構成され、少なくとも転がり面（内輪及び外輪の各軌道面や転動体の転動面）をなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径Ｓｃとが、Ｓγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たしていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る転がり軸受によれば、内輪、外輪、及び転動体のうち少なくとも一つを、応力集中源となる酸化物系非金属介在物の個数が特定された鋼からなる素材で構成したことにより、酸化物系非金属介在物を起点とする亀裂の発生が抑制されるため、早期剥離が生じ難くなる。
また、転がり面をなす表層部のオーステナイト結晶粒度と、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径とが特定の式を満たすようにしたことにより、転がり面をなす表層部の金属組織が微細になり、オーステナイト結晶粒界への応力集中が緩和されてオーステナイト結晶粒界に沿った亀裂の進展が抑制されるため、早期剥離が生じ難くなる。
【００１１】
本発明に係る転がり軸受の転動部品の製造方法は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備えた転がり軸受の前記内輪、前記外輪、及び前記転動体を製造する方法において、平均直径１０μｍ以上の酸化物系非金属介在物の検出個数が３０００ｍｍ2 当たりに２０個以下である鋼からなる素材をオーステナイト域（約７８０℃以上）に加熱する工程と、オーステナイト再結晶温度（約７８０℃）以上で塑性加工を行う工程と、焼入れ及び焼戻しを行う工程と、をこの順で施すことにより、少なくとも転がり面（内輪及び外輪の各軌道面や転動体の転動面）をなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、前記表層部に存在する炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすように製造することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る転がり軸受の転動部品の製造方法によれば、転動部品を、酸化物系非金属介在物の検出個数が特定された鋼からなる素材を用いて製造することにより、酸化物系非金属介在物を起点とする亀裂の発生が抑制されるため、早期剥離が生じ難い転がり軸受を得ることができる。
また、転動部品を、上述した特定の鋼からなる素材をオーステナイト域に加熱した後に、オーステナイト再結晶温度以上で塑性加工を行った後、焼入れ及び焼戻しを行うことにより製造することにより、金属組織中に歪みが導入されつつオーステナイトの再結晶が開始し、再結晶時にオーステナイトの核が形成される箇所や炭化物が析出される箇所が増加するため、その転がり面をなす表層部において、オーステナイト結晶粒径及び炭化物粒径が微細なマルテンサイト結晶が得られる。よって、転動部品の転がり面において、オーステナイト結晶粒界への応力集中が緩和されて、オーステナイト結晶粒界に沿った亀裂の進展が抑制されるため、早期剥離が生じ難い転がり軸受を得ることができる。
【００１３】
なお、本発明において「酸化物系非金属介在物の平均粒径」とは、酸化物系非金属介在物の長径をａとし、短径をｂとした場合の（ａｂ）1/2 の値を指す。ここで、本発明の「酸化物系非金属介在物」の種類としては、例えば、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化けい素（ＳｉＯ2 ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）が挙げられる。
また、本発明において「オーステナイト結晶粒度」とは、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１に規定されたものを指す。
【００１４】
さらに、本発明において「炭化物の最大粒径」とは、有限視野中に存在する炭化物のうち、粒径の大きいものから上位５個の平均粒径を指す。
さらに、本発明において「表層部」とは、表面から所定深さ（例えば、１００μｍ）までの部分を指す。
さらに、本発明の「塑性加工」の種類としては、特に限定されないが、例えば、熱間ローリング成形や熱間鍛造が挙げられる。
【００１５】
さらに、本発明で用いる鋼としては、特に限定されないが、転がり軸受として必要な転がり疲れ寿命を得るためにＣ含有率が０．５質量％以上の鋼を用いることが好ましい。
さらに、本発明で行う熱処理においては、少なくとも上述した工程を順に施し、且つ、各工程で得られる効果に悪影響を与えないものであれば、各工程の前後に適宜他の工程を加えてもよい。
【００１６】
例えば、「特定の鋼からなる素材をオーステナイト域に加熱する工程」の前に、「オーステナイト域に加熱した後に放冷する処理（焼ならし処理）を行う工程」を加えてもよい。これにより、「特定の鋼からなる素材をオーステナイト域に加熱する工程」を行う前に、素材を微細なパーライト組織にできるため、最終的に微細な炭化物を有する組織になり易くなる。
また、「焼戻し工程」の後に、「高周波焼入れ及び焼戻しを行う工程」を加えてもよい。これにより、オーステナイト結晶粒を粗大化させることなく、転がり面等の必要箇所に硬化層を形成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る転がり軸受によれば、内輪、外輪、及び転動体のうち少なくとも一つを、素材をなす鋼中に存在する酸化物系非金属介在物が特定されるとともに、転がり面をなす表層部のオーステナイト結晶粒径と炭化物の最大粒径との関係が特定された構成とすることにより、酸化物系非金属介在物を応力集中源とする亀裂の発生を抑制できるとともに、オーステナイト結晶粒界に沿った亀裂の進展を抑制できる。よって、潤滑油に水が混入され易い環境下で使用した場合でも、早期剥離が生じ難くなるため、転がり疲れ寿命を長くできる。
【００１８】
本発明に係る転がり軸受の転動部品の製造方法によれば、酸化物系非金属介在物の特定された鋼からなる素材を用いて、特定の熱処理を施すことにより、酸化物系非金属介在物を応力集中源とする亀裂が発生し難く、且つ、オーステナイト結晶粒界に沿った亀裂の進展が発生し難い転がり軸受を製造できる。よって、潤滑油に水が混入され易い環境下で使用した場合でも、早期剥離が生じ難く、転がり疲れ寿命の長い転がり軸受を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
＜第一実施形態＞
図１は、本発明に係る転がり軸受の一例である玉軸受を示す断面図である。
この玉軸受は、図１に示すように、内輪１と、外輪２と、これらの軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配設された複数の玉（転動体）３と、から構成されている。
【００２０】
本実施形態においては、内輪１及び外輪２を、以下に示す手順で作製した。
まず、平均直径が１０μｍ以上のアルミナ（酸化物系非金属介在物）の検出個数が３０００ｍｍ2 あたりに２０個以下の高炭素クロム軸受鋼二種（ＳＵＪ２）からなる素材に対して、図２に示す熱処理を施した。
具体的には、図２に示すように、まず、オーステナイト域（７８０〜８４０℃）で１０〜３０分間保持した後、オーステナイト再結晶温度（約７８０℃）以上で熱間鍛造（塑性加工）を施して所定形状に加工した。次に、焼入れを行った後、１７０〜２４０℃で９０〜１２０分間保持することによる焼戻しを行った。
【００２１】
そして、旋削（ハードターニング）加工、研削加工、及び超仕上げ加工をこの順に施して、内輪１及び外輪２を完成させた。
ここで、内輪１及び外輪２の各軌道面１ａ，２ａをなす表層部（表面から１００μｍの深さまでの部分）は、オーステナイト結晶粒度Ｓγと炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすものとした。
【００２２】
このようにして得られた内輪１及び外輪２と、ＳＵＪ２製の玉３とを用いて、図１に示す玉軸受を完成させた。
本実施形態に係る玉軸受は、応力集中源となる酸化物系非金属介在物が少なく、且つ、オーステナイト結晶粒界への応力集中が抑制可能な内輪１及び外輪２を用いているため、酸化物系非金属介在物を応力集中源とする亀裂が発生し難く、且つ、オーステナイト結晶粒界に沿った亀裂の進展が発生し難い。よって、この玉軸受を潤滑油に水が侵入し易い環境下で使用した場合でも、転がり疲れ寿命を長くできる。
【００２３】
＜第二実施形態＞
図３は、本発明に係る転がり軸受の一例である車輪支持用転がり軸受を示す断面図である。なお、図３は、車輪支持用転がり軸受が車輪支持用転がり軸受ユニット内に組み込まれた状態を示す。
この車輪支持用転がり軸受は、図３に示すように、ハブ輪１０と、内輪２０と、外輪３０と、複数の転動体４０と、保持器５０と、から構成されている。
ハブ輪１０のアウトボード側（自動車への組み付け状態で車幅方向外側の端部であり、図３では左端部を指す）には、パイロット部１１と車輪取付用フランジ１２が設けられている。この車輪取付用フランジ１２の側面には、図示しない車輪及びブレーキロータを取付るハブボルト６０用のボルト穴１２ａが、周方向に略等間隔で複数設けられている。
【００２４】
一方、ハブ輪１０のインボード側（自動車への組み付け状態で車幅方向内側の端部であり、図３では右端部を指す）には、小径段部１３が形成されている。この小径段部１３には、内輪２０が嵌合している。そして、ハブ輪１０の軸方向の中間部外周面及び内輪２０の外周面には、それぞれ内輪軌道面１０ａ，２０ａが形成されている。
また、ハブ輪１０のインボード側の先端には、円筒状の加締め部１４が形成されており、この加締め部１４を径方向外方に加締め拡げることにより、ハブ輪１０の小径段部１３に内輪２０が固定されている。
【００２５】
外輪３０の内周面には、ハブ輪１０及び内輪２０の内輪軌道面１０ａ，２０ａに対応する複列の外輪軌道面３０ａ，３０ｂが形成されている。この外輪３０において、ハブ輪１０の車輪取付用フランジ１２から離間する側の端部には、懸架装置取付用フランジ３１が設けられている。
そして、ハブ輪１０及び内輪２０に形成された内輪軌道面１０ａ，２０ａと、外輪３０に形成された外輪軌道面３０ａ，３０ｂとの間には、複数の転動体４０が保持器５０を介して転動可能に配設されている。
【００２６】
上記構成の車輪支持用転がり軸受が組み込まれたユニットを自動車に組み付けるには、非回転側である外輪３０の懸架装置取付用フランジ３１を図示しない懸架装置に固定し、回転側であるハブ輪１０の車輪取付用フランジ１２に、ハブボルト６０を介して、図示しないブレーキロータ及び車輪を固定する。これにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持することができる。
【００２７】
本実施形態においては、ハブ輪１０、内輪２０、及び外輪３０を、以下に示す手順で作製した。
まず、平均直径が１０μｍ以上のアルミナ（酸化物系非金属介在物）の検出個数が３０００ｍｍ2 あたりに２０個以下の高炭素クロム軸受鋼二種（ＳＵＪ２）からなる素材に対して、上述と同様に図２に示す熱処理を施した。
【００２８】
次に、旋削（ハードターニング）加工、研削加工、及び超仕上げ加工をこの順に施して、ハブ輪１０、内輪２０、及び外輪３０を完成させた。
ここで、ハブ輪１０、内輪２０、及び外輪３０の各軌道面１０ａ，２０ａ，３０ａ，３０ｂをなす表層部（表面から１００μｍの深さまでの部分）は、オーステナイト結晶粒度Ｓγと炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすものとした。
【００２９】
このようにして得られたハブ輪１０、内輪２０、及び外輪３０と、これら以外の部品（通常品）とを用いて、図３に示す車輪支持用転がり軸受を完成させた。
本実施形態に係る車輪支持用転がり軸受は、応力集中源となる酸化物系非金属介在物が少なく、且つ、オーステナイト結晶粒界への応力集中が抑制可能なハブ輪１０、内輪２０、及び外輪３０を用いているため、酸化物系非金属介在物を応力集中源とする亀裂が発生し難く、且つ、オーステナイト結晶粒界に沿った亀裂の進展が発生し難い。よって、この車輪支持用転がり軸受を潤滑油に水が侵入し易い環境下で使用した場合でも、早期剥離が生じ難く、転がり疲れ寿命を長くできる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の効果について検証した結果を示す。
まず、アルミナ（酸化物系非金属介在物）の３０００ｍｍ2 あたりの検出個数がそれぞれ異なる表１に示す鋼からなる素材を用いて、表１に示す各熱処理を施すことにより、呼び番号５１３０５のスラスト玉軸受（外径：５２ｍｍ，内径：２５ｍｍ、軸方向高さ：１８ｍｍ）用の内輪及び外輪を作製した。
【００３１】
なお、表１に示す「熱処理Ａ」とは、上述した図２に示す熱処理を指す。
また、表１に示す「熱処理Ｂ」とは、図４に示す熱処理を指す。具体的には、上述した図２に示す熱処理の前処理として、オーステナイト域（９００〜１０００℃）で１０〜３０分間保持した後に放冷する処理（焼ならし処理）が行われた熱処理を指す。
さらに、表１に示す「熱処理Ｃ」とは、図５に示す熱処理を指す。具体的には、まず、上述した図２に示す熱処理のうち焼戻しを比較的高温の４５０〜７７０℃で６０〜１２０分間保持することで行った。次に、高周波加熱により、再度オーステナイト域（７８０℃以上）に加熱した後に焼入れした。次に、比較的低温の１７０〜２４０℃で９０〜１２０分間保持することによる焼戻しが行われた熱処理を指す。
【００３２】
さらに、表１に示す「熱処理Ｄ」とは、図６に示す熱処理を指す。具体的には、オーステナイト域（７８０〜８４０℃）で１０〜３０分間加熱した後に焼入れを行い、さらに比較的低温の１７０〜２４０℃で９０〜１２０分間保持することによる焼戻しが行われた熱処理を指す。
このようにして得られた内輪及び外輪において、各軌道面をなす表層部（表面から１００μｍの深さまでの部分）のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、表層部に存在する炭化物の最大粒径Ｓｃと、表層部の３０００ｍｍ2 あたりに存在する平均直径１０μｍ以上の酸化物系非金属介在物の個数（１０μｍ以上の介在物数）と、を以下のようにして算出した。これらの結果は、表１に併せて示す。
【００３３】
オーステナイト結晶粒度は、以下のようにして算出した。まず、軌道面の表面をエッチングしてオーステナイト結晶粒界を現出させた後、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により１０００〜３０００倍に拡大して写真を撮影した。次に、この写真を用いて、オーステナイト結晶粒径を測定してその平均値を算出し、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１に規定されたオーステナイト結晶粒度測定方法を用いてオーステナイト結晶粒度を算出した。
【００３４】
炭化物の最大粒径は、以下のようにして算出した。まず、上述と同様に軌道面の表面をエッチングして炭化物を現出させた後、ＳＥＭにより５０００〜１００００倍に拡大して写真を撮影した。そして、この写真を用いて、１視野中に存在する炭化物のうち最も粒径が大きな炭化物から順に５個選択し、その平均値を算出した。
酸化物系非金属介在物の個数は、以下のようにして計測した。まず、素材表面を鏡面状に研磨した後、金属顕微鏡にて３０００ｍｍ2 観察し、１０μｍ以上の介在物数を計測した。
【００３５】
そして、これらの内輪及び外輪と、ＳＵＪ２製の玉とを用いて、呼び番号５１３０５のスラスト玉軸受を組み立てて、以下に示す条件で寿命試験を行った。
この寿命試験は、試験機に取り付けた振動計の値が試験開始時の３倍になるまでスラスト玉軸受の運転を行い、振動計の値が試験開始時の３倍になるまでの累積応力繰り返し回転数を寿命とした。この結果は、各スラスト玉軸受において、ワイブル分布関数に基づくＬ10寿命を計算し、このスラスト玉軸受の計算寿命を１とした時の比として、表１に併せて示した。
＜寿命試験条件＞
アキシャル荷重：６４２４Ｎ（６５５ｋｇｆ）
回転速度：１０００ｍｉｎ-1
潤滑条件：水未混入下…ＶＧ１０（ＪＩＳ  Ｋ  ２２３９に規定された軸受油）
水混入下…ＶＧ１０＋潤滑油全体に対して５％の水
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１に示すように、本発明例であるＮｏ．１〜Ｎｏ．８の内輪及び外輪を備えたスラスト玉軸受では、比較例であるＮｏ．９〜Ｎｏ．１９の内輪及び外輪を備えたスラスト玉軸受と比較して水混入下での寿命が長く、計算寿命の３．５倍以上の寿命が得られた。
一方、Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１３では、水未混入下では寿命が長かったが、水混入下では寿命が短かった。
【００３８】
このうち、Ｎｏ．９，Ｎｏ．１１，Ｎｏ．１２においては、表層部のオーステナイト結晶粒度と炭化物の最大粒径との関係が本発明の範囲外であったため、オーステナイト結晶粒界に応力が集中して、オーステナイト結晶粒界に沿った亀裂が進展した。
また、Ｎｏ．１０，Ｎｏ．１３においては、素材をなす鋼中に存在する１０μｍ以上の酸化物系非金属介在物の個数も、表層部のオーステナイト結晶粒度と炭化物の最大粒径との関係も本発明の範囲外であったため、酸化物系非金属介在物を起点とした亀裂が発生するとともに、オーステナイト結晶粒界に沿った亀裂が進展した早期剥離が生じていた。
【００３９】
よって、Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１３の結果から、上述したように、水混入下では、酸化物系介在物の周囲やオーステナイト結晶粒界の周囲で水素脆化が生じていることが分かった。  また、Ｎｏ．１４〜Ｎｏ．１７では、本発明の熱処理を用いたが、表層部のオーステナイト結晶粒度と炭化物の最大粒径との関係が本発明の範囲外であったため、オーステナイト結晶粒界に応力が集中して、オーステナイト結晶粒界を起点とする亀裂が発生し、この亀裂がオーステナイト結晶粒界に沿って進展した早期剥離が生じていた。
【００４０】
さらに、Ｎｏ．１８，Ｎｏ．１９では、本発明の熱処理を用いたが、素材をなす鋼中に存在する１０μｍ以上の酸化物系非金属介在物の個数が本発明の範囲外であったため、酸化物系非金属介在物を起点とした亀裂が発生し、早期剥離が生じていた。
次に、表１に示すＮｏ．９〜Ｎｏ．１３の結果に基づいて、平均直径１０μｍ以上の酸化物系非金属介在物の３０００ｍｍ2 あたりの検出個数と、水混入下での寿命との関係を示す図７のグラフを作成した。
【００４１】
図７に示すように、平均直径１０μｍ以上の酸化物系非金属介在物の３０００ｍｍ2 あたりの検出数が２０個以下であると、水混入下での寿命が計算寿命の１．５倍以上となっていることが分かる。
次に、表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．１９の結果に基づいて、軌道面をなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγ及び表層部に存在する炭化物の最大粒径Ｓｃの関係と、水混入下での寿命を示す図８のグラフを作成した。
図８に示すように、オーステナイト結晶粒度Ｓγと炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすと、水混入下での寿命が計算寿命の３．５倍以上になっていることが分かる。
【００４２】
以上の結果より、スラスト玉軸受の内輪及び外輪を、平均直径１０μｍ以上の酸化物系非金属介在物の検出個数が３０００ｍｍ2 当たりに２０個以下である鋼からなる素材で構成するとともに、その軌道面をなす表層部のオーステナイト結晶粒度Ｓγと、表層部に存在する炭化物の最大粒径ＳｃとがＳγ−１５Ｓｃ＋２≧０を満たすものとすることにより、潤滑油に水が混入され易い環境下で使用した場合でも、転がり疲れ寿命を長くできることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一例である玉軸受を示す断面図である。
【図２】本実施形態で適用した本発明の熱処理を示す模式図である。
【図３】本発明に係る転がり軸受の一例である車輪支持用転がり軸受を示す断面図である。
【図４】本実施形態で適用した本発明の熱処理を示す模式図である。
【図５】本実施形態で適用した本発明の熱処理を示す模式図である。
【図６】本実施形態で適用した従来の熱処理を示す模式図である。
【図７】酸化物系非金属介在物数と、水混入下での寿命との関係を示すグラフである。
【図８】表層部のオーステナイト結晶粒度及び表層部に存在する炭化物の最大粒径の関係と、水混入下での寿命を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１      内輪
２      外輪
３      玉（転動体）
１０      ハブ輪
２０      内輪
３０      外輪
４０      玉（転動体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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