(57)【要約】【課題】  研削部および非研削部の双方で優れた転動疲労強度を有する転がり軸受部品、その製造方法および転がり軸受を提供する。【解決手段】  転がり軸受部品である内輪１と、外輪２と、その間に挟まれる複数の円すいころ３との少なくとも１つとなる軸受鋼が７８０℃以上９００℃以下の温度で浸炭窒化処理される。浸炭窒化処理された軸受鋼が窒素を含まない雰囲気下にて７８０℃以上９００℃以下の温度で加熱拡散処理される。加熱拡散処理後の軸受鋼が焼入れられる。【選択図】        図４
2006200627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の軌道輪となる部材と、前記１対の軌道輪となる部材の間に挟まれる転動体とを有する転がり軸受を構成する転がり軸受部品の製造方法であって、
前記転がり軸受部品となる軸受鋼を７８０℃以上９００℃以下の温度で浸炭窒化処理する工程と、
前記浸炭窒化処理された軸受鋼を窒素を含まない雰囲気下にて７８０℃以上９００℃以下の温度で加熱拡散処理する工程と、
前記加熱拡散処理後の軸受鋼を焼入れする工程とを備えた、転がり軸受部品の製造方法。
【請求項２】
前記軸受鋼は、ＪＩＳに規定されたＳＵＪ２であることを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受部品の製造方法。
【請求項３】
前記浸炭窒化処理した後に冷却せずに前記加熱拡散処理をすることを特徴とする、請求項１または２に記載の転がり軸受部品の製造方法。
【請求項４】
前記浸炭窒化処理した後に一旦冷却し、その後に前記加熱拡散処理をすることを特徴とする、請求項１または２に記載の転がり軸受部品の製造方法。
【請求項５】
１対の軌道輪となる部材と、前記１対の軌道輪となる部材の間に挟まれる転動体とを有する転がり軸受を構成する転がり軸受部品であって、
ＪＩＳに規定された軸受鋼よりなり、かつ前記軸受鋼の非研削部の最表面における窒素濃度が０．１質量％以上０．５質量％以下であり、かつ前記最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．０５質量％以上である、転がり軸受部品。
【請求項６】
最表層に平均粒径４μｍ未満の析出物が存在し、かつ平均粒径４μｍ以上の巨大析出物が存在しないことを特徴とする、請求項５に記載の転がり軸受部品。
【請求項７】
請求項５または６に記載の転がり軸受部品を有す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、転がり軸受部品、その製造方法および転がり軸受に関し、特に、軸受鋼の浸炭窒化処理の工程を経て製造される転がり軸受部品、その製造方法および転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受部品の転動疲労に対して長寿命を与える熱処理方法として、焼入れ加熱時の雰囲気ＲＸガス中にアンモニアガスを添加するなどして、転がり軸受部品の表層部に浸炭窒化処理を施す方法がある（たとえば特開平８−４７７４号公報、特開平１１−１０１２４７号公報）。この浸炭窒化処理を用いることにより、ミクロ組織中に残留オーステナイトを生成させ、転がり軸受の転動疲労寿命を向上させることができる。
【特許文献１】特開平８−４７７４号公報
【特許文献２】特開平１１−１０１２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の転がり軸受部品を転がり軸受に組み立てる場合には、上記の熱処理後に転がり軸受部品を研削や仕上げ工程によって寸法精度を高める必要がある。このため、熱処理工程時には、研削や仕上げ工程による取代分（研削分など）を考慮した深さまで転がり軸受部品を窒化する必要がある。
【０００４】
しかしながら、上記の転がり軸受部品に対する浸炭窒化処理では、その処理条件設定の目標値が曖昧であったことや、窒素濃度分布が不完全であったことに起因して、浸炭窒化処理時間を不要に長くしていた。このため、転がり軸受部品には不完全焼入れ組織が生じたり、また析出物消失層が発生したりして、非研削部の転動疲労強度が低下するという問題があった。
【０００５】
それゆえ本発明の目的は、研削部および非研削部の双方で優れた転動疲労強度を有する転がり軸受部品、その製造方法および転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の転がり軸受部品の製造方法は、１対の軌道輪となる部材と、その１対の軌道輪となる部材の間に挟まれる転動体とを有する転がり軸受を構成する転がり軸受部品の製造方法であって、転がり軸受部品となる軸受鋼を７８０℃以上９００℃以下の温度で浸炭窒化処理する工程と、浸炭窒化処理された軸受鋼を窒素を含まない雰囲気下にて７８０℃以上９００℃以下の温度で加熱拡散処理する工程と、加熱拡散処理後の軸受鋼を焼入れする工程とを備えている。
【０００７】
本発明の転がり軸受部品の製造方法によれば、浸炭窒化処理により軸受鋼の表層に窒素を導入することができる。この後、所定の温度で加熱拡散処理を施すことにより、軸受鋼の表層に導入された窒素を内部へ十分に拡散させることができる。これにより、軸受鋼内における窒素の濃度分布を、表層側から内部側に向けてなだらかな分布とすることができる。このため、研削により軸受鋼の表面を加工した場合に、研削部の表面における窒素濃度を高くしながら、非研削部の表面における窒素濃度が過度に高くなることを抑制することが可能となる。よって、非研削部の表面において窒素濃度が高くなりすぎることに起因した不完全焼入れ組織の発生や析出物消失層の発生を防止でき、非研削部の転動疲労強度を向上させることができる。
【０００８】
加熱拡散処理の温度が７８０℃未満では窒素の拡散係数が低くなりすぎて、加熱拡散処理時に窒素を軸受鋼内部へ十分に拡散させることができず、軸受鋼内における窒素の濃度分布を表層側から内部側に向けてなだらかな分布とすることができない。このため、加熱拡散処理の温度は７８０℃以上であることが必要である。また加熱拡散処理の温度が９００℃を超えると窒化層の析出物が消失しやすくなる。このため、加熱拡散処理の温度は９００℃以下であることが必要である。
【０００９】
上記の転がり軸受部品の製造方法において好ましくは、軸受鋼はＪＩＳ（日本工業規格）に規定されたＳＵＪ２である。
【００１０】
ＳＵＪ２は研削部および非研削部の双方で優れた疲労強度を有する転がり軸受部品を得るうえで特に好ましい。
【００１１】
上記の転がり軸受部品の製造方法において好ましくは、浸炭窒化処理した後に冷却せずに加熱拡散処理が行なわれる。
【００１２】
これにより、浸炭窒化処理から連続的に加熱拡散処理を施すことができ、工程を簡略化することができる。
【００１３】
上記の転がり軸受部品の製造方法において好ましくは、浸炭窒化処理した後に一旦冷却が行なわれ、その後に加熱拡散処理が行なわれる。
【００１４】
これにより、浸炭窒化処理が修了した後で軸受鋼を炉内から取り出したりすることも可能となる。
【００１５】
本発明の転がり軸受部品は、１対の軌道輪となる部材と、その１対の軌道輪となる部材の間に挟まれる転動体とを有する転がり軸受を構成する転がり軸受部品であって、ＪＩＳに規定された軸受鋼よりなり、かつ軸受鋼の非研削部の最表面における窒素濃度が０．１質量％以上０．５質量％以下であり、かつ最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．０５質量％以上であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の転がり軸受部品においては、軸受鋼の非研削部の最表面における窒素濃度を０．１質量％以上０．５質量％以下に、かつ最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度を０．０５質量％以上にすることができる。このように軸受鋼内における窒素の濃度分布を、表層側から内部側に向けてなだらかな分布とすることができる。このため、研削により軸受鋼の表面を加工した場合に、研削部の表面における窒素濃度を高くしながら、非研削部の表面における窒素濃度が過度に高くなることを抑制することが可能となる。よって、非研削部の表面において窒素濃度が高くなりすぎることに起因した不完全焼入れ組織の発生や析出物消失層の発生を防止でき、非研削部の転動疲労強度を向上させることができる。
【００１７】
上記の転がり軸受部品において好ましくは、最表層に平均粒径４μｍ未満の析出物が存在し、かつ平均粒径４μｍ以上の巨大析出物が存在しない。
【００１８】
このように窒素濃度が高くなりすぎることに起因した不完全焼入れ組織の発生や析出物消失層の発生を防止することができる。
【００１９】
本発明の転がり軸受は、上記の転がり軸受部品を有している。
【００２０】
これにより、研削部および非研削部の双方で優れた転動疲労強度または疲労強度を有する転がり軸受を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明の転がり軸受部品、その製造方法および転がり軸受によれば、研削により軸受鋼の表面を加工した場合に、研削部の表面における窒素濃度を高くしながら、非研削部の表面における窒素濃度が過度に高くなることを抑制することが可能となるため、非研削部の表面において窒素濃度が高くなりすぎることに起因した不完全焼入れ組織の発生や析出物消失層の発生を防止でき、非研削部の転動疲労強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施の形態における転がり軸受として円すいころ軸受の構成を示す概略断面図である。図１を参照して、本実施の形態の転がり軸受は、１対の軌道輪となる部材と、転動体とを有している。この転がり軸受がたとえば円すいころ軸受である場合、１対の軌道輪となる部材は内輪１および外輪２であり、転動体は複数の円すいころ３である。内輪１の外周に外輪２が配置されており、内輪１と外輪２との間に複数の円すいころ３が転動可能に配置されている。これにより、内輪１は外輪２に対して相対的に回転可能に構成されている。
【００２４】
なお複数の円すいころ３の各々は保持器（図示せず）により一定の間隔で正しい位置に保持されていてもよい。
【００２５】
この転がり軸受を構成する転がり軸受部品としての１対の軌道輪となる部材（たとえば内輪１、外輪２）および転動体（たとえば円すいころ３）の少なくとも１つは、ＪＩＳに規定された軸受鋼よりなり、好ましくはＳＵＪ２よりなっている。また転がり軸受部品としての１対の軌道輪となる部材（たとえば内輪１、外輪２）および転動体（たとえば円すいころ３）の少なくとも１つは、以下において従来例と比較して説明するような窒素濃度分布を有している。
【００２６】
図２は従来例の浸炭窒化処理を施した転がり軸受部品における窒素濃度分布を示す図であり、図３は本発明の一実施の形態における転がり軸受部品における窒素濃度分布を示す図である。
【００２７】
図２を参照して、従来例のように浸炭窒化処理後すぐに焼入れを行なった転がり軸受部品では、軸受鋼の非研削部の最表面における窒素濃度が０．８質量％程度であり、かつ最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．１質量％未満である。このように従来例の浸炭窒化処理を施した転がり軸受部品では、軸受鋼の非研削部の最表層から内部側へ向けて急激に窒素濃度が増加している。このため、研削部にて所定の窒素濃度を得ようとすると、非研削部における窒素濃度が高くなる。
【００２８】
これに対して本実施の形態の転がり軸受部品では、図３に示すように軸受鋼の非研削部の最表面における窒素濃度が０．１質量％以上０．５質量％以下であり、かつ最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．０５質量％以上であり、かつ最表面から０．４ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．０１質量％以上である。このように本実施の形態の転がり軸受部品では、浸炭窒化処理後の加熱拡散処理によって窒素が拡散することで、軸受鋼内の非研削部の最表層から内部側への窒素濃度分布が従来例と比較してなだらかになる。これにより、研削部にて所定の窒素濃度を得ようとしても、非研削部における窒素濃度が過度に高くなることを防止できる。
【００２９】
また本実施の形態の転がり軸受部品では、不完全焼入れ組織は発生しておらず、最表層に平均粒径４μｍ未満の析出物が存在し、かつ平均粒径４μｍ以上の巨大析出物が存在していない。
【００３０】
また非研削部か否かは黒皮（酸化皮膜）の有無により判別することができる。つまり、非研削部には熱処理時に生じる黒皮が残存しているのに対して、研削部では研削により黒皮が除去されるため黒皮が残存していない。たとえば図１における円すいころ軸受１０の場合、内輪１には溝１ａが形成されており、このような溝１ａ部分は研削をすることが難しい部分であるため、この溝１ａ部分には黒皮が残存している。一方、溝１ａ以外の研削可能な部分には黒皮は残存していない。
【００３１】
上記の軸受鋼中の窒素濃度は、たとえばＥＰＭＡ（波長分散型Ｘ線マイクロアナライザ）で測定することができる。
【００３２】
なお上記においては、転がり軸受としてたとえば円すいころ軸受１０について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のラジアル転がり軸受やスラスト転がり軸受にも適用することができる。ラジアル転がり軸受に適用する場合には、１対の軌道輪となる部材は内側に位置する内方部材と外側に位置する外方部材とを含み、また内方部材や外方部材は回転側部材や固定側部材と別体で取り付けられた内輪や外輪だけでなく、回転側部材や固定側部材と一体化された内輪部分や外輪部分も含む。スラスト転がり軸受に適用する場合には、１対の軌道輪となる部材は１対の軌道盤を含み、また回転側部材や固定側部材と別体で取り付けられた軌道盤だけでなく、回転側部材や固定側部材と一体化された軌道盤部分も含む。また転動体はころだけでなく玉も含む。
【００３３】
ＳＵＪ２の組成は、Ｃを０．９５質量％以上１．１０質量％以下、Ｓｉを０．１５質量％以上０．３５質量％以下、Ｍｎを０．５０質量％以下、Ｐを０．０２５質量％以下、Ｓを０．０２５質量％以下、Ｃｒを１．３０質量％以上１．６０質量％以下含む組成であり、残部がＦｅおよび不可避不純物からなっていてもよく、他の元素が含まれていても良い。
【００３４】
次に、本実施の形態の転がり軸受の製造方法について説明する。
【００３５】
図４は、本発明の一実施の形態における転がり軸受の製造方法での熱処理方法を説明するための時間と温度との関係を示す図である。
【００３６】
本実施の形態における転がり軸受の製造方法においては、まず転がり軸受部品となる鋼材として軸受鋼（たとえばＳＵＪ２）が準備される。１対の軌道輪となる部材については、その軸受鋼からなる鍛造体が旋削された後にたとえば図４に示す熱処理が施される。また転動体についてはその軸受鋼からなる線材が型打ちされてフラッシングされた後にたとえば図４に示す熱処理が施される。
【００３７】
図４を参照して、上記の転がり軸受部品には、まず７８０℃以上９００℃以下の温度で浸炭窒化処理が施される。この浸炭窒化処理は、炭素および窒素を含む雰囲気下にて行なわれる。窒素を含む雰囲気は、たとえばＲＸガスにＮＨ3を添加した雰囲気であり、ＮＨ3添加量（ＲＸガスに対するＮＨ3の体積比率）はたとえば０．５％以上２０％未満である。また雰囲気中にＨ2が含まれていてもよい。この浸炭窒化処理にて７８０℃以上９００℃以下の温度で保持される時間は、たとえば３０分以上１５０分以下である。この浸炭窒化処理により、軸受鋼の素地の表層に窒素が導入されるとともに、炭素の溶け込みが十分に行なわれる。
【００３８】
なお、上記のＮＨ3の添加量は、ＮＨ3添加量＝｛（標準状態のＮＨ3の単位時間当たりの流入体積）×１００｝／｛（８５０℃、１．０５ａｔｍ下でのＲＸガスの単位時間当たりの流入体積）＋（標準状態のＮＨ3の単位時間当たりの流入体積）｝の式に基づいて導出した値である。
【００３９】
この浸炭窒化処理された軸受鋼に、窒素を含まない雰囲気（たとえばＮＨ3の添加量が０％の雰囲気）下にて７８０℃以上９００℃以下の温度で加熱拡散処理が施される。この加熱拡散処理にて７８０℃以上９００℃以下の温度で保持される時間は、たとえば３０分以上１５０分以下であり、好ましくは７０分以上９０分以下である。この加熱拡散処理により、鋼材表層に導入された窒素を軸受鋼の内部側へ十分に拡散させることができる。これにより、鋼材内における窒素の濃度分布を、表層側から内部側に向けてなだらかな分布とすることができる。
【００４０】
この加熱拡散処理された軸受鋼に焼入れが施される。この焼入れの後には焼戻しが行なわれてもよいが、この焼戻しは省略することができる。また一連の熱処理が終了した後に、１対の軌道輪となる部材については、たとえば幅研削、溝研削、内径／外径研削、溝仕上げなどの加工が施されることが好ましい。また転動体については、たとえば粗研削、精研削、ラッピングなどの加工が施されることが好ましい。
【００４１】
上記の熱処理においては図４に示すように浸炭窒化処理と加熱拡散処理とは、それらの処理の間に冷却工程を挟まずに連続して行なわれてもよい。また図５に示すように浸炭窒化処理の後に一旦、冷却されてから加熱拡散処理が施されてもよい。図４および図５のいずれの場合においても、浸炭窒化処理時の加熱温度と加熱拡散処理の加熱温度との双方は、７８０℃以上９００℃以下の温度範囲内の温度であれば同一の温度であってもよく、異なる温度であってもよい。
【００４２】
本実施の形態によれば、上述したように浸炭窒化処理により軸受鋼の表層に窒素を導入することができる。この後、所定の温度で加熱拡散処理を施すことにより、軸受鋼の表層に導入された窒素を内部へ十分に拡散させることができる。これにより、軸受鋼内における窒素の濃度分布を、たとえば図３に示すように表層側から内部側に向けてなだらかな分布とすることができる。このため、研削により軸受鋼の表面を加工した場合に、研削部の表面における窒素濃度を高くしながら、非研削部の表面における窒素濃度が過度に高くなることを抑制することが可能となる。よって、非研削部の表面において窒素濃度が高くなりすぎることに起因した不完全焼入れ組織の発生や析出物消失層の発生を防止でき、非研削部の転動疲労強度を向上させることができる。
【００４３】
また軸受鋼の表層に窒素が導入されているため、表層に存在する窒素と炭素とにより焼入れ後の表層部の圧縮応力を一層大きくでき、また窒素による表層の焼戻し抵抗性増大の好影響も出るため、一層、高強度・長寿命にすることができる。
【００４４】
すなわち、浸炭窒化処理で表層に窒素を導入すると、表層のＭｓ点（マルテンサイト変態開始温度）が低くなり、これを焼入れすると表層に未変態のオーステナイトが多く残留する。残留オーステナイトは、高い靭性と加工硬化特性とを有し、亀裂の発生や進展を抑える働きをする。また、Ｍｓ点が低下した表層は、マルテンサイト変態が内部よりも遅れて始まるので、表層には圧縮の残留応力が形成され、表層の疲労強度が向上する結果、ピーリング強度や転動寿命が向上する。また浸炭窒化による窒素の侵入は耐熱性の付与の点でも有利であり、耐スミアリング特性も向上する。
【実施例１】
【００４５】
次に本発明の実施例について説明する。
【００４６】
まず、Ｃを０．９９質量％、Ｓｉを０．２６質量％、Ｍｎを０．４４質量％、Ｐを０．０１２質量％、Ｓを０．００６質量％、Ｃｒを１．４６質量％含む鋼材を準備した。この鋼材を、図４に示すようにＮＨ3を１．７％の添加量（ＲＸガス体積比率）で含む雰囲気下にて、８５０℃、１５０分の条件で浸炭窒化処理した後に、引き続きＮＨ3を含まない雰囲気下にて、８５０℃、７５分の条件で加熱拡散処理をし、その後に焼入れした。この熱処理を施した鋼材を本発明例の鋼材と称する。
【００４７】
また上記組成の鋼材を、ＮＨ3を１．７％の添加量（ＲＸガス体積比率）で含む雰囲気下にて、８５０℃、１５０分の条件で浸炭窒化処理した直後に焼入れしたものを比較例の鋼材と称する。
【００４８】
この本発明例の鋼材と比較例の鋼材との各々について表層部の金属組織をピクラル腐食した後に電子顕微鏡で観察するとともに、表層部の窒素濃度および炭素濃度をＥＰＭＡで測定した。その結果、従来の浸炭窒化処理を施した比較例の鋼材では図６（ａ）に示すような不完全焼入れ組織（図中の鋼材内における黒い部分がパーライト）が生じたのに対し、図４に示す熱処理を施した本発明例の鋼材では図６（ｂ）に示すように不完全焼入れ組織は生じておらず完全焼入れ組織となっていた。
【００４９】
また比較例の鋼材では図２に示すように鋼材の非研削部の最表面における窒素濃度が０．８質量％程度であり、かつ最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．１質量％程度であり、かつ最表面から０．４ｍｍの深さ位置における窒素濃度は０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度よりも低いが０．０１質量％以上であることがわかった。これに対して本発明例の鋼材では図３に示すように鋼材の非研削部の最表面における窒素濃度が０．３質量％程度であり、かつ最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．１質量％程度であり、かつ最表面から０．４ｍｍの深さ位置における窒素濃度は０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度よりも低いが０．０１質量％以上であることがわかった。
【００５０】
このことから本発明例の鋼材の方が比較例の鋼材よりも最表層から内部側への窒素濃度の変化が緩やかであることが分かった。
【００５１】
またＳＵＪ２の鋼材を用いて、図４に示すように浸炭窒化処理と加熱拡散処理との後に焼入れした本発明例の鋼材と、浸炭窒化処理の直後に焼入れした比較例の鋼材とについて、上記と同様に、表層部の組織をピクラル腐食した後に電子顕微鏡で観察するとともに、表層部の窒素濃度および炭素濃度をＥＰＭＡで測定した。その結果を表１に記す。
【００５２】
なお図４に示す浸炭窒化処理温度および加熱拡散処理温度は７８０℃〜９００℃の温度範囲内で適宜変更し、浸炭窒化処理時間および加熱拡散処理時間も適宜変更した。
【００５３】
【表１】
2006200627.tif 000003
【００５４】
表１に示すように従来の浸炭窒化処理を施した比較例の鋼材のいずれにおいても、非研削部の最表面における窒素濃度が０．５質量％より大きく１．５質量％以下の範囲内にあり、かつ最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．０５質量％以上で、最表面から０．４ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．０１質量％以上であった。
【００５５】
これに対して図４に示す熱処理を施した本発明例の鋼材のいずれにおいても、非研削部の最表面における窒素濃度が０．１質量％以上０．５質量％以下の範囲内にあり、かつ最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．０５質量％以上で、最表面から０．４ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．０１質量％以上であった。
【００５６】
また従来の浸炭窒化処理を施した比較例の鋼材では図６（ａ）に示すのと同様な不完全焼入れ組織（図中の鋼材内における黒い部分が微細なパーライト状組織）が生じたのに対し、図２に示す熱処理を施した本発明例の鋼材では図６（ｂ）に示すのと同様に不完全焼入れ組織は生じておらず完全焼入れ組織となっていた。また本発明例の鋼材では平均粒径４μｍ以上の巨大析出物が存在していなかったのに対し、比較例の鋼材では図７（ａ）、（ｂ）に示すように条件によっては平均粒径４μｍ以上の巨大析出物（図中の表層部における白色の塊）が生じていた。
【００５７】
また本発明例の鋼材では図８（ａ）に示すように平均粒径４μｍ未満の析出物が表層に万遍なく存在していたのに対し、比較例の鋼材では図９（ａ）に示すように条件によっては析出物が消失していた。またこのときの本発明例と比較例との各窒素濃度分布と炭素濃度分布とをＥＰＭＡで測定したところ、本発明例の鋼材では図８（ｂ）に示すように鋼材の非研削部の表層部において比較的大きな炭素濃度ピークがあり析出物が存在していることが分かるのに対し、比較例の鋼材では図９（ｂ）に示すように鋼材の非研削部の表層部において炭素濃度が低くなっており析出物が存在していないことが分かる。
【００５８】
また本発明例の鋼材では図８（ｂ）に示すように鋼材の非研削部の最表面における窒素濃度が０．７５質量％程度であり、かつ最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．１質量％程度であり、かつ最表面から０．４ｍｍの深さ位置における窒素濃度は０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度よりも低いが０．０１質量％以上であった。これに対して比較例の鋼材では図９（ｂ）に示すように鋼材の非研削部の最表面における窒素濃度が１．２５質量％程度であり、かつ最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．１質量％程度であり、かつ最表面から０．４ｍｍの深さ位置における窒素濃度は０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度よりも低いが０．０１質量％以上であった。
【００５９】
また完全焼入れ組織を有する本発明例の鋼材と不完全焼入れ組織を有する比較例の鋼材とについて疲労強度試験を行なった。この疲労強度試験は、超音波疲労試験により鋼材に引張・圧縮の疲労を与えることにより行なった。また疲労強度試験は、完全焼入れ組織と粒界酸化層とを有する本発明例の鋼材と、不完全焼入れ組織と粒界酸化層とを有する比較例の鋼材（比較例１）と、不完全焼入れ組織における粒界酸化層を除去した比較例の鋼材（比較例２）とを対象として行なった。その結果を図１０に示す。
【００６０】
図１０を参照して、応力振幅を８８０ＭＰａ〜１０００ＭＰａとした場合の負荷回数が比較例２では１×１０4〜１×１０5回程度であったのに対し、本発明例では１×１０8回程度であり、比較例２に対して本発明例の鋼材の疲労強度が大幅に向上していることが分かる。また比較例１の鋼材では、応力振幅を８００ＭＰａ程度としても１×１０5回程度の負荷回数が限度であり、比較例２に対しても本発明例の鋼材の疲労強度が大幅に向上していることが分かる。また本発明例、比較例１および比較例２のそれぞれにおいて１×１０8回の負荷回数を得るためには、比較例１および２では本発明例よりも応力振幅を小さくする必要があり、この点からも比較例１および２に対して本発明例の鋼材の疲労強度が大幅に向上していることが分かる。
【００６１】
以上より、図４に示す熱処理方法を適用することにより、非研削部の最表面における窒素濃度が０．１質量％以上０．５質量％以下の範囲内にあり、かつ最表面から０．２ｍｍの深さ位置における窒素濃度が０．０５質量％以上で、不完全焼入れ組織の発生がなく、巨大析出物の発生もなく、析出物の消失もない、優れた疲労強度を有する鋼材が得られることが分かった。
【００６２】
また図５に示す熱処理方法においても図４に示す熱処理方法と同様な結果の得られることを確認した。
【００６３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、軸受鋼の浸炭窒化処理の工程を経て製造される転がり軸受部品、その製造方法および転がり軸受に特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施の形態における転がり軸受として円すいころ軸受の構成を示す概略断面図である。
【図２】従来の転がり軸受部品における軸受鋼の窒素濃度分布を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態における転がり軸受部品の軸受鋼の窒素濃度分布を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態における転がり軸受部品において用いられる熱処理方法を説明するための時間と温度との関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態における転がり軸受部品において用いられる熱処理方法の他の例を説明するための時間と温度との関係を示す図である。
【図６】不完全焼入れ組織（ａ）と完全焼入れ組織（ｂ）とを示す金属組織の顕微鏡写真である。
【図７】巨大析出物が生じた様子を示す金属組織の顕微鏡写真である。
【図８】本発明の一実施の形態における熱処理を施した鋼材の表層を示す金属組織の顕微鏡写真（ａ）および窒素濃度分布を示す図（ｂ）である。
【図９】従来の浸炭窒化処理における熱処理を施した鋼材の表層を示す金属組織の顕微鏡写真（ａ）および窒素濃度分布を示す図（ｂ）である。
【図１０】疲労強度試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  内輪、１ａ  溝、２  外輪、３  円すいころ、１０  円すいころ軸受。
【図１】
2006200627.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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