(57)【要約】【課題】  苛酷な環境下で使用した場合であっても、転がり疲れ寿命の長い転がり軸受を安価で提供する。【解決手段】  玉３を、Ｃ含有率が０．３〜１．２％で、Ｓｉ含有率が０．５〜２．０％で、Ｍｎ含有率が０．１５〜２．０％で、Ｃｒ含有率が０．５〜２．０％で、Ｏ含有率が１２ｐｐｍ以下で、残部がＦｅ及び不可避不純物の鋼からなる素材を所定形状に加工した後、浸炭窒化、焼入れ、２５０℃以上３３０℃以下での焼戻しをこの順に施すことにより、その転動面をなす表層部の残留オーステナイト量を７％以下、硬さをＨｖ７００以上、Ｎ含有率を０．２〜２．０％とする。また、内輪１及び外輪２を、鋼からなる素材を所定形状に加工した後熱処理を施すことにより、その軌道面１ａ，２ａをなす表層部の残留オーステナイト量を７％以下、硬さをＨｖ６５０以上とする。そして、玉３の表面粗さを、内輪１及び外輪２の軌道面１ａ，２ａの表面粗さよりも小さくする。【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た複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、
前記転動体は、Ｃ含有率が０．３質量％以上１．２質量％以下で、Ｓｉ含有率が０．５質量％以上２．０質量％以下で、Ｍｎ含有率が０．１５質量％以上２．０質量％以下で、Ｃｒ含有率が０．５質量％以上２．０質量％以下で、Ｏ含有率が１２ｐｐｍ以下で、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、浸炭窒化処理と、焼入れ処理と、２５０℃以上３３０℃以下での焼戻し処理とがこの順に施されて得られ、その転動面をなす表層部の残留オーステナイト量が７体積％以下で、前記表層部の硬さがＨｖ７００以上で、Ｎ含有率が０．２質量％以上２．０質量％以下となっているとともに、
前記内輪及び前記外輪は、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、それらの軌道面をなす表層部の残留オーステナイト量が７体積％以下で、前記表層部の硬さがＨｖ６５０以上となっており、
前記転動体の転動面の表面粗さは、前記内輪及び前記外輪の軌道面の表面粗さよりも小さくなっていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記熱処理として、浸炭窒化処理と、焼入れ処理と、焼戻し処理とがこの順で施されることにより、前記内輪及び前記外輪の軌道面をなす表層部のＮ含有率は、０．１質量％以上２．０質量％以下となっていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受は、高面圧下で繰り返し剪断応力を受けて使用されるため、この剪断応力に耐えて転がり疲れ寿命を確保する必要がある。このため、転がり軸受の軌道輪（内輪，外輪）及び転動体としては、高炭素クロム軸受鋼二種（ＳＵＪ２）に焼入れ及び焼戻し処理を施したり、肌焼鋼（ＳＣＲ４２０，ＳＣＭ４２０，ＳＡＥ４３２０Ｈ等）に浸炭又は浸炭窒化処理と、焼入れ処理と、焼戻し処理とを施すことにより、表面硬さをＨｖ６５０以上Ｈｖ８００以下としたものが用いられている。
【０００３】
ところで、自動車，農業機械，建設機械，鉄鋼機械，工作機械等で適用される転がり軸受は、高温・高速回転下で、且つ、表面損傷が生じ易い異物混入潤滑下で使用される場合や、滑りによって生じる接線力の影響で表面起点型剥離が生じ易い環境下で使用される場合が多い。
特に、自動車のターボチャージャ用転がり軸受は、近年、使用条件がより一層厳しくなってきており、平均使用温度が１５０〜２００℃程度の高温で高速回転されるとともに、例えば回転速度０〜１８０００ｍｉｎ-1の範囲で急加減速が行われる場合もある。
【０００４】
また、自動車のターボチャージャ用転がり軸受は、他の用途に適用されるターボチャージャと比較して、オイルメンテナンスを行う回数が少なく、また、潤滑油を軸受に供給する際に目の細かいフィルターを使用することができないことから、異物混入潤滑下で使用される場合が多い。このため、転がり面に異物による圧痕が生じ、この圧痕縁にクラックが発生することで表面起点型の剥離に至る場合もある。
【０００５】
このような苛酷な環境下（高温・高速回転下や異物混入潤滑下等）で使用しても、軌道輪の寸法安定性を備え、且つ、転がり疲れ寿命を長くするための手段として、軌道輪及び転動体を、軸受鋼よりもヤング率が高く、且つ、寸法安定性が良好な素材で構成することが提案されている。
特許文献１では、内輪、外輪の素材として、米国鉄鋼学会規格のＭ５０等の耐熱鋼を用い、転動体としてセラミックス製のものを用いることにより、高温・高速回転下で使用しても、優れた耐摩耗性及び寸法安定性を備え、転がり疲れ寿命を長くすることが提案されている。
【特許文献１】実公平８−９４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の転がり軸受では、軸受部材の少なくとも一部を高価な耐熱鋼やセラミックスで構成しているため、軸受部材を全てＳＵＪ２等の軸受鋼で構成した転がり軸受と比べて、製造コストが高いという問題がある。  このため、通常、転動体のみを耐熱鋼やセラミックスで構成し、軌道輪を軸受鋼で構成することが行われている。また、軌道輪には、優れた寸法安定性を備えるために、軸受鋼からなる素材に高温焼戻しを施すことにより、転がり面をなす表層部の残留オーステナイト量を少なくすることが行われている。しかしながら、高温焼戻しが施された軌道輪は、タンブリン加工等の強加工が施された転動体と比較して、表面硬さが著しく低下するため、圧痕等の表面欠陥が生じ易くなる。
【０００７】
すなわち、転動体のみを耐熱鋼やセラミックスで構成した場合には、転動体の長寿命化は図れるが、軌道輪の寿命が不足するため、転がり軸受全体の寿命を長くできないという問題がある。
そこで、本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、苛酷な環境下で使用した場合であっても、転がり疲れ寿命の長い転がり軸受を安価で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、本発明の転がり軸受は、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た複数の転動体と、を備えた転がり軸受において、前記転動体は、Ｃ含有率が０．３質量％以上１．２質量％以下で、Ｓｉ含有率が０．５質量％以上２．０質量％以下で、Ｍｎ含有率が０．１５質量％以上２．０質量％以下で、Ｃｒ含有率が０．５質量％以上２．０質量％以下で、Ｏ含有率が１２ｐｐｍ以下で、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、浸炭窒化処理と、焼入れ処理と、２５０℃以上３３０℃以下での焼戻し処理とがこの順に施されて得られ、その転動面をなす表層部（表面から少なくとも１μｍの深さまでの部分）の残留オーステナイト量は７体積％以下で、前記表層部の硬さはＨｖ７００以上で、前記表層部のＮ含有率が０．２質量％以上２．０質量％以下となっているとともに、前記内輪及び外輪は、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、それらの軌道面をなす表層部（表面から少なくとも１μｍの深さまでの部分）の残留オーステナイト量が７体積％以下で、前記表層部の硬さがＨｖ６５０以上となっており、前記転動体の転動面の表面粗さは、前記内輪及び外輪の軌道面の表面粗さよりも小さくなっていることを特徴とするものである。
【０００９】
以下、本発明の数値限定の臨界的意義について詳細に説明する。
〔Ｃ含有率（質量比）：０．３〜１．２％〕
Ｃ（炭素）は、基地をマルテンサイト化することにより、強度を増加させるために必要な元素である。本発明においては、鋼からなる素材を所定形状に加工した後に浸炭窒化処理が施され、転動体の転動面をなす表層部にＣ及びＮ（窒素）が添加される。このため、素材をなす鋼のＣ含有率は、転動体の芯部に必要な強度を確保するために０．３％（０．２５〜０．３４％）以上とする。なお、転動体の芯部硬さはＨｖ６５０以上であることが好ましく、そのためにＣ含有率は０．８％（０．７５〜０．８４％）以上とすることが好ましい。
一方、素材をなす鋼のＣ含有率が多過ぎると、製鋼時に粗大な炭化物が生成して、転がり疲れ寿命を低下させる場合がある。このため、Ｃ含有率は１．２％（１．１５〜１．２４％）以下とする。
【００１０】
〔Ｓｉ含有率（質量比）：０．５〜２．０％〕
Ｓｉ（ケイ素）は、製鋼時の脱酸剤として作用するとともに、焼戻し軟化抵抗性を向上させるために必要な元素である。また、浸炭窒化処理を施す場合に、転動体の転動面をなす表層部のＮ含有率を高くするために必要な元素でもある。
本発明者らが実験を行った結果、転動体を構成する素材としてＳｉ含有率が０．５％（０．４５〜０．５４％）以上の鋼を用いて、浸炭窒化処理、焼入れ処理、及び２５０℃以上３３０℃以下の高温での焼戻し処理を施すことにより、軌道輪の表面損傷を抑制する効果が得られることを見出した。このため、Ｓｉ含有率は０．５％以上、好ましくは０．８％（０．７５〜０．８４％）以上とする。
一方、Ｓｉ含有率が多過ぎると、素材の被削性を低下させて、コストの上昇を招く場合があるため、Ｓｉ含有率は２．０％（１．９５〜２．０４％）以下、好ましくは１．５％（１．４５〜１．５４％）以下とする。
【００１１】
〔Ｍｎ含有率（質量比）：０．１５〜２．０％〕
Ｍｎ（マンガン）は、製鋼時の脱酸剤及び脱硫剤として作用するとともに、焼入れ性の向上に必要な元素である。このため、Ｍｎ含有率は０．１５％（０．１４５〜０．１５４％）以上、好ましくは０．２５％（０．２４５〜０．２５４％）以上とする。
一方、Ｍｎの含有率が多過ぎると、非金属介在物が多くなり過ぎて転がり疲れ寿命が低下するとともに、素材の鍛造性や被削性等の機械加工性が低下するため、Ｍｎ含有率は２．０％（１．９５〜２．０４％）以下とする。
【００１２】
〔Ｃｒ含有率（質量比）：０．５〜２．０％〕
Ｃｒ（クロム）は、焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗性を向上させるとともに、基地を強化して転がり疲れ寿命を向上させるために必要な元素である。また、微細で高硬度の炭化物や炭窒化物を形成して、耐摩耗性を向上させるために必要な元素でもある。さらに、浸炭窒化層のＣ含有率を高める作用があり、浸炭窒化特性を向上させるために有効な元素でもある。このため、Ｃｒ含有率を０．５％（０．４５〜０．５４％）以上とする。
一方、Ｃｒ含有率が多過ぎると、その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窒化特性を阻害する場合があるため、Ｃｒ含有率は２．０％（１．９５〜２．０４％）以下とする。
【００１３】
〔Ｏ含有率（質量比）：１２ｐｐｍ以下〕
Ｏ（酸素）は、転がり疲れ寿命に悪影響を与える酸化物系非金属介在物を形成するため、その含有率を出来る限り少なくする必要があるが、Ｏ含有率が１２ｐｐｍ以下、好ましくは９ｐｐｍ以下であれば許容できる。
【００１４】
〔不可避不純物について〕
上記元素以外に、例えば、Ｐ（リン），Ｓ（硫黄），Ｎｉ（ニッケル），Ｃｕ（銅），Ｍｏ（モリブデン），Ｖ（バナジウム），Ａｌ（アルミニウム），Ｔｉ（チタン），Ｎｂ（ニオブ）等の不可避不純物が含まれてもよい。
このうち、ＭｏやＶ等の炭化物形成元素は、浸炭窒化処理により微細で高硬度な炭窒化物を形成するため、耐摩耗性の向上に有効である。よって、これらの元素は、コストの許す限り添加してもよいが、その添加量は合計で２．０％（１．９５〜２．０４％）以下とすることが好ましい。
【００１５】
〔転動体に対する熱処理について〕
まず、上述した鋼からなる素材を、鍛造又は切削により転動体の形状に加工した後、混合ガス（例えば、ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガス）を導入した炉内において、例えば８００〜８６０℃程度の雰囲気温度で、数時間（例えば、２〜６時間）加熱保持することで浸炭窒化処理を行う。この浸炭窒化処理は、転動体の転動面をなす表層部のＮ含有率が０．２質量％以上２．０質量％以下となるような条件で行う。
【００１６】
このとき、転動体の転動面をなす表層部のＮ含有率が０．２質量％未満となると、転動体と接触する軌道輪の表面損傷を抑制する効果が十分に得られない。一方、表層部のＮ含有率は高くなる程、軌道輪の表面損傷を抑制する効果が高くなるが、表層部のＮ含有率が２．０質量％を超えると、浸炭窒化層が脆弱となり、転がり軸受として十分な転がり疲れ寿命が得られない。上述した観点から、転動体の転動面をなす表層部のＮ含有率の好ましい範囲は、０．５質量％以上２．０質量％以下である。
【００１７】
また、浸炭窒化処理により、Ｎと同様に添加される表層部のＣ含有率は、転動体の転動面をなす表層部に軸受部材として必要とされる硬さを得るために、表層部のＮ含有率及びＣ含有率の合計が０．８質量％以上となるように、表層部のＣ含有率を調節することが好ましい。一方、転動体の転動面をなす表層部のＣ含有率が多過ぎると、粗大な炭化物が析出して、転動体自体の転がり疲れ寿命が十分に得られなくなるため、表層部のＣ含有率は２．５質量％以下とすることが好ましく、２．０質量％以下とすることがより好ましい。
【００１８】
次に、所定温度（例えば、８００〜８６０℃）で焼入れ処理を行った後、２５０℃以上３３０℃以下で焼戻し処理を行う。このとき、焼戻し温度が２５０℃未満であると、転動体の転動面をなす表層部に必要な残留オーステナイト量が得られなくなるため、転動体と接触する軌道輪の表面損傷を抑制する効果が十分に得られない。一方、焼戻し温度が３３０℃を超えると、転動体の転動面をなす表層部の硬さ及び残留オーステナイト量を本発明の範囲内にできず、耐圧痕性が低下するため、転動体自体の転がり疲れ寿命が十分に得られない。ここで、転動体の転動面をなす表層部の残留オーステナイト量が５体積％未満、好ましくは３体積％以下となるように焼戻し温度を選定すると、軌道輪の表面損傷と、転動体自体の寿命低下を効果的に抑制できるため、転がり疲れ寿命をより長くできる。
【００１９】
次に、転動体に研削等の仕上げ加工を施すことにより、転動体の転動面の表面粗さを、内輪及び外輪の軌道面をなす表面粗さよりも小さくなるように調節する。これにより、内輪及び外輪の表面損傷をより低減することが可能となる。
このような構成の転動体と組み合わせる内輪及び外輪としては、軌道面をなす表層部の残留オーステナイト量が７体積％以下で、前記表層部の硬さがＨｖ６５０以上である必要がある。
【００２０】
ここで、内輪及び外輪の軌道面をなす表層部の残留オーステナイト量が７体積％を超えると、鋼からなる素材が塑性変形を起こして転がり疲れ寿命を低下させる場合がある。また、内輪及び外輪の軌道面をなす表層部の硬さがＨｖ６５０未満であると、内輪及び外輪として十分な転がり疲れ寿命が得られなくなる。なお、内輪及び外輪の軌道面における表面損傷を効果的に抑制するために、表層部の残留オーステナイト量は５体積％以上とすることが好ましく、表層部の硬さはＨｖ８００以上とすることが好ましい。
【００２１】
さらに、転がり軸受の転がり疲れ寿命をより長くするために、上記構成の転動体と組み合わせる内輪及び外輪を、鋼からなる素材を所定形状に加工した後、浸炭窒化処理と、焼入れ処理と、焼戻し処理とをこの順で施すことにより、それらの軌道面をなす表層部のＮ含有率を０．１質量％以上２．０質量％以下とすることが好ましい。また、転がり疲れ寿命をさらに長くするために、焼戻し温度は、上述した転動体の場合と同様に、２５０℃以上３３０℃以下の高温で行うことが好ましい。
【００２２】
なお、内輪及び外輪をなす鋼としては、特に限定されないが、例えば、Ｃ含有率が０．２質量％以上１．２質量％以下、より好ましくは０．３質量％以上１．２質量％以下で、Ｓｉ含有率が０．２質量％以上２．０質量％以下、より好ましくは０．５質量％以上２．０質量％以下で、Ｍｎ含有率が０．１５質量％以上２．０質量％以下で、Ｃｒ含有率が０．５質量％以上２．０質量５以下で、Ｏ含有率が１２ｐｐｍ以下で、残部がＦｅ及び不可避不純物である鋼が好適に用いられる。また、転がり軸受の転がり疲れ寿命をさらに長くするために、内輪及び外輪をなす鋼に、上述した元素の他に、Ｍｏ及びＶの少なくとも一種以上をその合計が０．１質量％以上２．０質量％以下となるように含有させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の転がり軸受によれば、転動体をなす鋼及びその転動面をなす表層部の構成と、内輪及び外輪の軌道面をなす表層部の構成との両方を特定したことにより、転動体自体の表面損傷を抑制できるとともに、転動体と接触する内輪及び外輪の表面損傷も抑制できるため、転がり疲れ寿命を長くできる。また、本発明の転がり軸受によれば、転動部材に高価な素材を用いることなく、転がり疲れ寿命を長くできる。
【００２４】
よって、苛酷な環境下で使用した場合であっても、転がり疲れ寿命の長い転がり軸受を安価で提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
〔第一実施形態〕
本実施形態では、図１に示す構成のアンギュラ玉軸受（内径７ｍｍ，外径１７ｍｍ，内輪幅５．５ｍｍ，接触角１５°）を、以下に示す方法で作製した。このアンギュラ玉軸受は、図１に示すように、内輪１と、外輪２と、複数の玉（転動体）３と、保持器４と、からなる。
【００２６】
素材をなす鋼種及び転動面をなす表層部の構成が異なるＮｏ．１〜Ｎｏ．１９の玉３を、以下に示す手順で作製した。
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８では、まず、表１に示す各構成の鋼からなる素材を鍛造して所定形状に加工した後、混合ガス（Ｒｘガス＋プロパンガス＋アンモニアガス）を導入した炉内において、８００〜８６０℃で２〜６時間保持することにより浸炭窒化焼入れを行った。焼入れ時の冷却剤としては焼入れ油を用いた。次に、表１に示す各温度で２時間保持することにより焼戻し処理を行った。次に、研削等の仕上げ加工を施して、玉３の転動面（表面）の表面粗さ（Ｒａ）が０．００４〜０．００６μｍとなるように調整した。
【００２７】
一方、Ｎｏ．１９では、まず、焼結助剤が混合されたＳｉ3 Ｎ4 （窒化ケイ素）からなる粉末を所定形状に成形した後焼結することにより、玉３の形状に加工した。次に、研磨処理を施して、玉３の表面粗さ（Ｒａ）が０．００４〜０．００６μｍとなるように調整した。
このようにして得られたＮｏ．１〜Ｎｏ．１８の玉３において、表層部（表面から１μｍの深さまでの部分）のＮ含有率及びＣ含有率 (質量比）を、電子線マイクロアナライザ (ＥＰＭＡ）により測定した。この結果は、表１に併せて示した。
【００２８】
また、前記表層部の残留オーステナイト量γR ( 体積比）を、Ｘ線回折装置により測定した。この結果は、表１に併せて示した。
さらに、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１９の玉３において、前記表層部の硬さ（ビッカース硬さ）を、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に規定されたビッカース硬さ試験法により測定した。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８の結果は、表１に併せて示した。また、Ｎｏ．１９の玉３の表層部の硬さは、Ｈｖ１７００であった。
【００２９】
また、内輪１及び外輪２を、以下に示す手順で作製した。
まず、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、焼入れ処理及び焼戻し処理を施すことにより、軌道面１ａ，２ａをなす表層部（表面から１μｍの深さまでの部分）の硬さをＨｖ６５０以上で、前記表層部の残留オーステナイト量を５体積％以下にした。次に、これらに研削等の仕上げ加工を施して、各軌道面１ａ，２ａの表面粗さ（Ｒａ）を、玉３の表面粗さ（Ｒａ）よりも大きくなるように調整した。具体的には、各軌道面１ａ，２ａの表面粗さ（Ｒａ）を０．１〜０．５μｍとした。
【００３０】
そして、このようにして得られた内輪１、外輪２、及び玉３と、フェノール樹脂製の保持器４とを用いて、図１に示すアンギュラ玉軸受を組み立てた。
次いで、得られたアンギュラ玉軸受を用いて、異物混入潤滑下で使用することを想定した以下の条件で寿命試験を行った。
この寿命試験は、内輪１及び外輪２の軌道面１ａ，２ａと玉３の表面のうちいずれかに剥離が生じるまで内輪１を回転させることで行い、寿命試験開始から剥離が生じるまでの回転時間を寿命として測定した。この結果は、従来例であるＮｏ．１９の寿命を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〕
荷重比（Ｐ／Ｃ）＝０．０６，（Ｆｒ：Ｆａ＝４：１）
回転速度：５０００ｍｉｎ-1 
潤滑油：ＶＧ１０タービン油
異物：（組成）Ｆｅ3 Ｃ
（硬さ）ＨＲＣ５２
（粒径）７４〜１４７μｍ
（混入量）潤滑油中に２００ｐｐｍとなるように混入
【００３１】
【表１】
2006183845.tif 000003
【００３２】
表１に示すように、玉３の構成を、本発明の構成（素材をなす鋼の組成、熱処理方法、表層部のＮ含有率、表層部の残留オーステナイト量、表層部の硬さ、表面粗さ）としたＮｏ．１〜１４は、本発明の構成外としたＮｏ．１５〜Ｎｏ．１８と比べて長寿命であり、Ｎｏ．１９の２．０倍以上の寿命が得られた。
このうち、「鋼を構成するＳｉ含有率が０．８０％以上」と、「表層部のＮ含有率が０．５質量％以上」と、「表層部の残留オーステナイト量が３体積％以下」とを満たすものは、特に長寿命であり、Ｎｏ．１９の２．５倍以上の寿命が得られた。これは、鋼を構成するＳｉ含有率及び表層部のＮ含有率の合計量が増加すると、玉３と内輪１及び外輪２との間の摩擦抵抗が低減して、転がり疲れ寿命が向上したためであると考えられる。
【００３３】
一方、Ｎｏ．１５では、玉３を構成する鋼のＳｉ含有率が少な過ぎたため、内輪１及び外輪２の表面損傷を抑制する効果が十分に得られず、短寿命であった。
Ｎｏ．１６では、玉３の表層部のＮ含有率が多過ぎたため、脆弱な浸炭窒化層が形成され、短寿命であった。
Ｎｏ．１７では、焼戻し温度が高過ぎたため、玉３の表層部の硬さを本発明の範囲（Ｈｖ７００以上）内に出来ず、短寿命であった。
Ｎｏ．１８では、焼戻し温度が低過ぎたため、玉３の表層部の残留オーステナイト量を本発明の範囲内（７体積％以下）に出来ず、短寿命であった。
以上の結果から、玉３を構成する鋼の組成と表層部を本発明の構成とすることにより、表面損傷の生じ易い異物混入潤滑下で使用しても、アンギュラ玉軸受の寿命を長くできることが分かった。
【００３４】
次いで、上述した表１に示すＮｏ．１１の構成で作製し、その表面粗さ（Ｒａ）を０．００３μｍと０．００１５μｍに調整した玉３と、上述した内輪１及び外輪２とを用いて、上述と同様のアンギュラ玉軸受を組み立てて、上述と同様の条件で寿命試験を行った。  この結果、表面粗さ（Ｒａ）を０．００３μｍに調整した玉３を用いたアンギュラ玉軸受は、Ｎｏ．１９の３．３倍の寿命が得られ、表面粗さ（Ｒａ）を０．００１５μｍに調整した玉３を用いたアンギュラ玉軸受は、Ｎｏ．１９の３．７倍の寿命が得られた。これにより、玉３の表面粗さ（Ｒａ）を０．００３μｍ以下、より好ましくは０．００１５μｍとすることで、アンギュラ玉軸受の寿命をより長くできることが分かった。
【００３５】
〔第二実施形態〕
本実施形態では、上述した図１と同様のアンギュラ玉軸受を、以下に示す方法で作製した。
素材をなす鋼種及び転動面をなす表層部の構成が異なるＮｏ．２０〜Ｎｏ．３４の内輪１及び外輪２を、以下に示す手順で作製した。
表２に示す各構成の鋼からなる素材を鍛造して所定形状に加工した後、表２に示す各方法で熱処理を施すことにより、内輪１及び外輪２を作製した。そして、これらに研削等の仕上げ加工を施して、内輪軌道面１ａ及び外輪軌道面２ａの表面粗さ（Ｒａ）を、０．１〜０．５μｍに調整した。
【００３６】
なお、表２に「浸炭窒化→焼入れ→焼戻し」で示す熱処理は、以下に示す条件で行った。まず、Ｒｘガス＋プロパンガス＋アンモニアガスの雰囲気中において、８００〜８６０℃で２〜６時間保持することにより浸炭窒化を行った後、油焼入れを行った。次に、２００〜３５０℃の範囲の所定温度で２時間保持することにより焼戻しを行った。
また、表２に「焼入れ→焼戻し」で示す熱処理は、以下に示す条件で行った。まず、Ｒｘガス雰囲気中において、８００〜８６０℃で０．５〜１時間保持した後、油焼入れを行った。次に、２００〜３００℃の範囲の所定温度で２時間保持することにより焼戻しを行った。
【００３７】
このようにして得られたＮｏ．２０〜Ｎｏ．３４の内輪１及び外輪２において、軌道面１ａ，２ａをなす表層部（表面から１μｍの深さまでの部分）のＮ含有率及びＣ含有率 (質量比）と、前記表層部の残留オーステナイト量γR ( 体積比）と、前記表層部の硬さ（ビッカース硬さ）とを上述と同様の方法で測定した。これらの結果は、表２に併せて示した。
【００３８】
そして、このようにして得られた内輪１及び外輪２と、上述した表１に示すＮｏ．５の構成（表層部のＮ含有率：０．８質量％，残留オーステナイト量：２体積％，硬さ：Ｈｖ９１１，表面粗さ（Ｒａ）：０．００５μｍ）の玉３とを用いて、上述と同様のアンギュラ玉軸受を組み立てた。
次に、得られたアンギュラ玉軸受を用いて、異物混入潤滑下で使用することを想定した上述と同様の条件で寿命試験を行った。この結果は、第一実施形態のＮｏ．１９の寿命を１とした時の比として、表２に併せて示した。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
表２に示すように、内輪１及び外輪２を、本発明の構成（軌道面１ａ，２ａをなす表層部の残留オーステナイト量，硬さ）としたＮｏ．２０〜２９では、本発明の構成外としたＮｏ．３０〜３４と比べて長寿命であり、Ｎｏ．１９の３．６倍以上の寿命が得られた。
一方、Ｎｏ．３１，Ｎｏ．３４では、軌道面１ａ，２ａをなす表層部の硬さが本発明の範囲（Ｈｖ６５０以上）よりも少なかったため、耐久性が得られず、短寿命であった。
【００４１】
Ｎｏ．３０，Ｎｏ．３３では、軌道面１ａ，２ａをなす残留オーステナイト量が本発明の範囲（７体積％以下）よりも多かったため、軌道面１ａ，２ａに塑性変形が起こり、短寿命であった。
Ｎｏ．３２では、軌道面１ａ，２ａをなす表層部のＮ含有率が本発明の好ましい範囲よりも多かったため、脆弱な浸炭窒化層が形成され、短寿命であった。
【００４２】
以上の結果から、本発明の構成（素材をなす鋼、表層部の残留オーステナイト量、表層部の硬さ、表面粗さ）とした玉３と、本発明の構成（軌道面１ａ，２ａをなす表層部の残留オーステナイト量、表層部の硬さ）の内輪１及び外輪２とを組み合わせることによって、異物混入潤滑下で使用しても、アンギュラ玉軸受の寿命をより長くできることが分かった。
また、内輪１及び外輪２の軌道面１ａ，２ａをなす表層部のＮ含有率を本発明の好ましい範囲とすることにより、アンギュラ玉軸受の寿命をさらに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アンギュラ玉軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１          内輪
１ａ        内輪軌道面
２          外輪
２ａ        外輪軌道面
３          玉（転動体）
４          保持器
【図１】
2006183845.tif 000005