(57)【要約】【課題】製造コストの低減を図ることができる、転がり摺動部材１８及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材１８を備えた転がり軸受２の提供。【解決手段】この転がり摺動部材１８は、相手部材との間で相対的に接触する転がり摺動面１２を有する転がり摺動部材１８であって、高炭素クロム軸受鋼からなり、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が１１番以上であり、ベイナイトの組織分率が８５％以上であり、表面硬さが５６ＨＲＣ以上５８ＨＲＣ以下である。【選択図】図１
2019070176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材との間で相対的に接触する転がり摺動面を有する転がり摺動部材であって、
高炭素クロム軸受鋼からなり、
旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が１１番以上であり、
ベイナイトの組織分率が８５％以上であり、
表面硬さが５６ＨＲＣ以上５８ＨＲＣ以下である、転がり摺動部材。
【請求項２】
転がり摺動面を内周に有する外輪と、転がり摺動面を外周に有する内輪と、前記外輪の転がり摺動面と前記内輪の転がり摺動面との間に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受であって、
前記外輪及び前記内輪の少なくとも一方が、請求項１に記載の転がり摺動部材であることを特徴とする、転がり軸受。
【請求項３】
相手部材との間で相対的に接触する転がり摺動面を有する転がり摺動部材の製造方法であって、
高炭素クロム軸受鋼からなる環状素材を旋削することで所定形状のワークを作製する加工工程と、
８０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で前記ワークの温度が焼入れ温度に達するまで当該ワークを加熱する急速加熱工程と、
１００℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で前記ワークの温度が前記焼入れ温度からＢｓ点直上温度に達するまで当該ワークを冷却する急速冷却工程と、
１００℃／ｓｅｃ未満の冷却速度で前記ワークの温度が前記Ｂｓ点直上温度からベイナイト変態温度に達するまで当該ワークを冷却する緩和冷却工程と、
前記ワークの温度を前記ベイナイト変態温度で保持し、当該ワークをベイナイト変態させる保持工程とを含んでおり、
前記焼入れ温度が８５０℃以上１０００℃以下であり、前記Ｂｓ点直上温度が４００℃以上５００℃以下であり、前記ベイナイト変態温度が２６０℃以上４００℃以下であることを特徴とする転がり摺動部材の製造方法。
【請求項４】
前記保持工程において前記ワークのベイナイト変態を開始させてから、４００℃を超えない範囲で当該ワークの温度を前記ベイナイト変態温度から上昇させて、当該ワークにおける当該ベイナイト変態を終了させることを特徴とする、請求項３に記載の転がり摺動部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり摺動部材及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材を用いた転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機には、大型の軸受が用いられる。この大型軸受の製造においては、熱処理による変形を抑制する観点から、鋼材を鍛造し旋削してワーク（素形材ともいう）を得た後、このワークに対してオーステンパ（ベイナイト焼入れともいう。）という熱処理が通常行なわれている。このオーステンパでは、ワークは、例えば、約１５℃／ｓｅｃの加熱速度で１０００℃付近まで加熱され、その後、加熱されたワークは、３００℃〜４００℃に温度が調整されたソルトバスに投入される。
【０００３】
図４には、従来のオーステンパに関する温度プロファイルが、変態開始曲線（Ｐｓ−Ｂｓ）及び変態終了曲線（Ｐｆ−Ｂｆ）とともに示されている。図４において、縦軸は温度を表し、横軸は時間を表している。なお、Ｐｓはパーライト変態の開始を意味し、Ｐｆはパーライト変態の終了を意味する。Ｂｓはベイナイト変態の開始を意味し、Ｂｆはベイナイト変態の終了を意味する。この図４において、符号ＴＳはこの図４に示された温度プロファイルにおけるベイナイト変態の開始時を表し、符号ＴＦはこの温度プロファイルにおけるベイナイト変態の終了時を表している。
【０００４】
図４に示されているように、ワークは、９００℃付近まで加熱される。これにより、ワークはオーステナイト化される。加熱後、ワークはベイナイト変態が生じる温度まで冷却され、この温度（以下、ベイナイト変態温度という。）で保持される。ある程度の時間が経過した後に、ワークにおいてベイナイト変態が開始する。ベイナイト変態が終了後、ワークは空冷される。
【０００５】
オーステンパでは、パーライト組織及びマルテンサイト組織の生成を抑制し、ベイナイト組織を選択的に生成させるために、ワークは加熱されてオーステナイト化した後、ワークはベイナイト変態温度まで冷却され、このベイナイト変態温度で長時間保持される。このオーステンパに要する時間は長い。このため、オーステンパは、製造コストの低減の観点から、処理時間の短縮を図れる技術について検討されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１０６８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許文献１では、ベイナイト変態の開始から終了までの時間（ベイナイト変態時間）の短縮が図られている。しかし図４から明らかなように、処理時間に占めるベイナイト変態時間の割合は小さく、この変態時間の短縮が処理時間短縮に与える貢献は小さい。これに対して、オーステナイト化のために加熱を開始してからベイナイト変態が開始されるまでの時間（以下、誘導時間ともいう。）が処理時間に占める割合は大きく、オーステンパは、この誘導時間を短縮できれば、処理時間の短縮を十分に図れる見込みがある。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、製造コストの低減を図ることができる、転がり摺動部材及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材を備えた転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る転がり摺動部材は、相手部材との間で相対的に接触する転がり摺動面を有する転がり摺動部材であって、高炭素クロム軸受鋼からなり、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が１１番以上であり、ベイナイトの組織分率が８５％以上であり、表面硬さが５６ＨＲＣ以上５８ＨＲＣ以下であることを特徴としている。
【００１０】
本発明の転がり摺動部材では、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が１１番以上であり、その結晶粒は微細である。ベイナイト変態の開始が早まるため、この転がり摺動部材では、オーステンパに要する時間の短縮が可能である。しかもこの転がり摺動部材では、ベイナイトの組織分率が８５％以上であり、表面硬さが５６ＨＲＣ以上５８ＨＲＣ以下である。この転がり摺動部材は、適切な靭性と硬さとを有している。この転がり摺動部材は、品質を損なうことなく、製造コストの低減を図ることができる。
【００１１】
本発明に係る転がり軸受は、転がり摺動面を内周に有する外輪と、転がり摺動面を外周に有する内輪と、前記外輪の転がり摺動面と前記内輪の転がり摺動面との間に配置された複数の転動体とを有する転がり軸受であって、前記外輪及び前記内輪の少なくとも一方が、前述した転がり摺動部材であることを特徴としている。
【００１２】
本発明の転がり軸受は、前記外輪及び前記内輪の少なくとも一方が、前述した転がり摺動部材からなる。したがって、この転がり軸受も、品質を損なうことなく、製造コストの低減を図ることができる。
【００１３】
本発明に係る転がり摺動部材の製造方法は、相手部材との間で相対的に接触する転がり摺動面を有する転がり摺動部材の製造方法であって、
（１）高炭素クロム軸受鋼からなる環状素材を旋削することで所定形状のワークを作製する加工工程と、
（２）８０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で前記ワークの温度が焼入れ温度に達するまで当該ワークを加熱する急速加熱工程と、
（３）１００℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で前記ワークの温度が前記焼入れ温度からＢｓ点直上温度に達するまで当該ワークを冷却する急速冷却工程と、
（４）１００℃／ｓｅｃ未満の冷却速度で前記ワークの温度が前記Ｂｓ点直上温度からベイナイト変態温度に達するまで当該ワークを冷却する緩和冷却工程と、
（５）前記ワークの温度を前記ベイナイト変態温度で保持し、当該ワークをベイナイト変態させる保持工程とを含んでおり、
前記焼入れ温度が８５０℃以上１０００℃以下であり、前記Ｂｓ点直上温度が４００℃以上５００℃以下であり、前記ベイナイト変態温度が２６０℃以上４００℃以下であることを特徴としている。
【００１４】
本発明の転がり摺動部材の製造方法では、ワークは急速に加熱され、その後急速に冷却されるため、微細な結晶粒が得られる。この製造方法では、ワークは、結晶粒が微細化されるので、ベイナイト変態の開始を早めることができる。この製造方法では、オーステナイト化のために加熱を開始してからベイナイト変態が開始されるまでの時間（以下、誘導時間ともいう。）の短縮が可能である。この製造方法は、オーステンパに要する時間を十分に短縮できるので、製造コストの低減を図ることができる。
この製造方法では、急速冷却工程と保持工程との間に緩和冷却工程が設けられている。この緩和冷却工程では、急速冷却工程での冷却速度よりも遅い冷却速度でワークは冷却される。これにより、ワークの表面温度とその内部温度とが近づけられる。このため、ワークの表面とその内部とにおいて、ほぼ同じタイミングでベイナイト変態が開始する。この製造方法は、熱処理による変形が効果的に抑えられる。しかもこの製造方法により得られる転がり摺動部材は、前述の通り、適切な靭性と硬さとを有している。この製造方法は、転がり摺動部材の品質を損なうことなく、製造コストの低減を図ることができる。
【００１５】
この製造方法は、好ましくは、前記保持工程において前記ワークのベイナイト変態を開始させてから、４００℃を超えない範囲で当該ワークの温度を前記ベイナイト変態温度から上昇させて、当該ワークにおける当該ベイナイト変態を終了させることができる。かかる構成によれば、この製造方法は、処理時間の一層の短縮を図ることができる。この製造方法は、転がり摺動部材の品質を損なうことなく、製造コストの低減を十分に図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から明らかなように、本発明の転がり摺動部材及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材を備える転がり軸受は、品質を損なうことなく、製造コストの低減を十分に図ることができるという優れた効果を奏する。すなわち、本発明の転がり摺動部材及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材を備えた転がり軸受は、製造コストの低減を図ることができる、転がり摺動部材及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材を備えた転がり軸受を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る転がり軸受の一例である円筒ころ軸受が示された要部断面図である。
【図２】図２は、熱処理条件の一例が示された線図である。
【図３】図３は、転がり摺動部材の製造において、ワークが加熱されている状態が示された概略図である。
【図４】図４は、従来の熱処理条件の一例が示された線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１９】
［転がり軸受２］
図１には、本発明の一実施形態に係る転がり軸受２の一部が示されている。この転がり軸受２は、外輪４、内輪６、複数の転動体８（８ａ、8ｂ）及び保持器１０を備えている。この転がり軸受２は、風力発電装置に用いられる。
【００２０】
外輪４は、その内周側に、転がり摺動面１２を備えている。この転がり摺動面１２は、周方向に延在している。転がり軸受２において、複数の転動体８ａ、８ｂは２列で外輪４の転がり摺動面１２を転動する。この転がり摺動面１２は軌道面である。
外輪４は、転がり摺動面１２において、相手部材である転動体８との間で相対的に接触する。この外輪４は、転動体８ａ、８ｂとの間で相対的に接触する転がり摺動面１２を有している。この転動体８ａ、８ｂと転がり摺動面１２との接触には、転がり接触若しくは滑り接触又は両接触が含まれる。
【００２１】
内輪６は、外輪４と同心に配置されている。内輪６は、その外周側に、転がり摺動面１４ａ、１４ｂを備えている。この転がり摺動面１４ａ、１４ｂは、外輪４の転がり摺動面１２と対向するように配置されている。この転がり摺動面１４ａ、１４ｂは、周方向に延在している。転がり軸受２において、軸方向の一方向側の列の複数の転動体８ａは内輪６の転がり摺動面１４ａを転動する。転がり軸受２において、軸方向の他方向側の列の複数の転動体８ｂは内輪６の転がり摺動面１４ｂを転動する。転がり摺動面１４ａと転がり摺動面１４ｂとは、同じ呼び外径を有する。転がり摺動面１４ａと転がり摺動面１４ｂとは、同じ軸方向の幅を有する。この転がり摺動面１４ａ、１４ｂは軌道面である。
内輪６は、転がり摺動面１４ａ、１４ｂにおいて、相手部材である転動体８ａ、８ｂとの間で相対的に接触する。この内輪６は、転動体８ａ、８ｂとの間で相対的に接触する転がり摺動面１４ａ、１４ｂを有している。この転動体８ａ、８ｂと転がり摺動面１４ａ、１４ｂとの接触には、転がり接触若しくは滑り接触又は両接触が含まれる。
【００２２】
複数の転動体８ａ、８ｂは、外輪４と内輪６との間に位置している。それぞれの転動体８ａ、８ｂは、外輪４の転がり摺動面１２上を転動し、内輪６の転がり摺動面１４ａ、１４ｂ上を転動する。これにより、この転がり軸受２では、外輪４及び内輪６が相対回転自在に構成されている。
この転がり軸受２では、転動体８ａ、８ｂは円筒ころである。この転がり軸受２は、円筒ころ軸受である。この転動体８ａ、８ｂでは、円筒ころの周面が転がり摺動面１６ａ、１６ｂである。この転動体８ａ、８ｂは、この転がり摺動面１６ａ、１６ｂにおいて、相手部材である外輪４及び内輪６のそれぞれとの間で相対的に接触する。この転動体８ａ、８ｂは、外輪４及び内輪６のそれぞれとの間で相対的に接触する転がり摺動面１６ａ、１６ｂを有している。転動体８ａと転動体８ｂとは同じ呼び直径を有する。転動体８ａと転動体８ｂとは同じ呼び長さを有する。転動体８ａと転動体８ｂと外輪４及び内輪６のそれぞれとの接触には、転がり接触若しくは滑り接触又は両接触が含まれる。転動体８ａ、８ｂは、例えば、軸受鋼（高炭素クロム軸受鋼、特にＪＩＳ  ＳＵＪ２）である。転動体８ａ、８ｂには、後述する転がり摺動部材１８と同じ熱処理が施されている。
【００２３】
保持器１０は、環状部材である。保持器１０は、外輪４及び内輪６のそれぞれと同心に配置されている。保持器１０は、金属（例えば、銅）、合成樹脂等を用いて形成される。保持器１０は、外輪４及び内輪６の間で転動体８ａ、８ｂを保持している。
【００２４】
本発明の転がり軸受２では、外輪４又は内輪６が、後述する、転がり摺動部材１８である。図１に示された転がり軸受２では、外輪４及び内輪６が転がり摺動部材１８である。
【００２５】
［転がり摺動部材１８］
前述したように、この転がり軸受２では、外輪４及び内輪６が転がり摺動部材１８である。以下に、本発明の一実施形態に係る転がり摺動部材１８について説明する。
【００２６】
本発明では、転がり摺動部材１８は高炭素クロム軸受鋼からなる。より詳細には、この転がり摺動部材１８は、ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５に規定されている高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）を用いて形成されている。
【００２７】
本発明では、転がり摺動部材１８の金属組織における旧オーステナイト結晶粒の大きさは、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１「鋼−結晶粒度の顕微鏡試験方法」に準拠して得られる、粒度番号によって表わされる。この粒度番号は、その番手が大きいほど結晶粒がより微細であることを表す。
【００２８】
この転がり摺動部材１８では、その金属組織における旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は１１番以上である。従来の転がり摺動部材では、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は９番から１０番である。本発明の転がり摺動部材１８の旧オーステナイト結晶粒は、従来の転がり摺動部材のそれよりも微細である。
【００２９】
この転がり摺動部材１８では、ベイナイトの組織分率は８５％以上である。この転がり摺動部材１８では、転がり軸受２に用いられる部品として、靭性が適切に確保されている。十分な靭性の確保の観点から、このベイナイトの組織分率は９０％以上がより好ましい。特に好ましくは、ベイナイトの組織分率は１００％である。なお、本発明において、ベイナイトの組織分率は、４００倍で組織観察を行って得られるベイナイト組織の面積率で表される。
【００３０】
この転がり摺動部材１８には、オーステナイトが残留することがある。転がり摺動部材１８の靭性を確保する観点から、この転がり摺動部材１８における残留オーステナイト量は、１５％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。特に好ましくは、この残留オーステナイト量は０％である。なお、本発明において、残留オーステナイト量はＸ線回析法により得られる。
【００３１】
この転がり摺動部材１８では、表面硬さは５６ＨＲＣ以上５８ＨＲＣ以下である。この転がり摺動部材１８では、転がり軸受２に用いられる部品として適切な硬さを有している。この転がり摺動部材１８によれば、十分な強度を有する転がり軸受２が得られる。十分な硬さの確保の観点から、この表面硬さは５７ＨＲＣ以上が好ましい。なお、本発明において、表面硬さは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４５「ロックウェル硬さ試験−試験方法」に準拠して計測される。
【００３２】
以上説明したように、本発明に係る転がり摺動部材１８は、相手部材との間で相対的に接触する転がり摺動面２０を有する転がり摺動部材１８であって、高炭素クロム軸受鋼からなり、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が１１番以上であり、ベイナイトの組織分率が８５％以上であり、表面硬さが５６ＨＲＣ以上５８ＨＲＣ以下であることを特徴としている。
【００３３】
本発明の転がり摺動部材１８では、前述の通り、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号が１１番以上である。この転がり摺動部材１８の金属組織において、結晶粒は微細である。ベイナイト変態の開始が早まるため、この転がり摺動部材１８では、オーステンパに要する時間の短縮が可能である。しかもこの転がり摺動部材１８では、ベイナイトの組織分率が８５％以上であり、表面硬さが５６ＨＲＣ以上５８ＨＲＣ以下である。この転がり摺動部材１８は、適切な靭性と硬さとを有している。この転がり摺動部材１８は、品質を損なうことなく、製造コストの低減を図ることができる。
【００３４】
さらに本発明に係る転がり軸受２は、転がり摺動面１２を内周に有する外輪４と、転がり摺動面１４ａ、１４ｂを外周に有する内輪６と、前記外輪４の転がり摺動面１２と前記内輪６の転がり摺動面１４ａ、１４ｂとの間に配置された複数の転動体８ａ、８ｂとを有する転がり軸受２であって、前記外輪４及び前記内輪６の少なくとも一方が、前述した転がり摺動部材１８であることを特徴としている。
【００３５】
本発明の転がり軸受２では、前記外輪４又は前記内輪６が、前述した転がり摺動部材１８からなる。したがって、この転がり軸受２も、品質を損なうことなく、製造コストの低減を図ることができる。この観点から、図１に示された転がり軸受２のように、外輪４及び内輪６が転がり摺動部材１８かなるのが好ましい。
【００３６】
［転がり摺動部材１８の製造方法］
以上説明した転がり摺動部材１８は、（１）加工工程、（２）急速加熱工程、（３）急速冷却工程、（４）緩和冷却工程及び（５）保持工程を含む製造方法によって得られる。以下に、本発明に係る転がり摺動部材１８の製造方法に含まれる、各工程について、詳述する。
【００３７】
この製造方法では、加工工程において、高炭素クロム軸受鋼からなる環状素材を旋削することで所定形状のワークが作製される。この転がり摺動部材１８製造方法では、高炭素クロム軸受鋼を環状に鍛造し旋削することで、当該転がり摺動部材１８のワーク（素形材ともいう。）が作製されるが、このワークの作製方法に特に制限はない。この製造方法では、転がり摺動部材１８の技術分野において一般的に採用される方法でワークは作製される。
【００３８】
この製造方法では、加工工程で作製したワークに対して熱処理が施される。言い換えれば、この製造方法は熱処理工程を含んでいる。この製造方法では、この熱処理工程が、前述の（２）急速加熱工程、（３）急速冷却工程、（４）緩和冷却工程及び（５）保持工程を含んでいる。以下に、図２に示された温度プロファイルに基づいて、本発明の熱処理工程について詳述する。この熱処理工程は、いわゆる、オーステンパである。
【００３９】
図２には、本発明の温度プロファイルとともに、ワークにおける金属組織の変態開始曲線（Ｐｓ’−Ｂｓ’）及び変態終了曲線（Ｐｆ’−Ｂｆ’）が実線で示されている。この図２において、縦軸は温度を表し、横軸は時間を表している。なお、この図２において、Ｐｓ’はパーライト変態の開始を意味し、Ｐｆ’はパーライト変態の終了を意味する。Ｂｓ’はベイナイト変態の開始を意味し、Ｂｆ’はベイナイト変態の終了を意味する。Ｍｓは、マルテンサイト変態の開始温度を表している。
【００４０】
急速加熱工程では、ワークは所定の温度に達するまで加熱される。これにより、ワークの金属組織はオーステナイト化される。本発明においては、加熱により到達させられるワークの温度は、焼入れ温度と称される。この製造方法では、焼入れ温度は８５０〜１０００℃である。
【００４１】
この製造方法では、ワークＷは、図３に示された加熱冶具２２にセットされ、誘導加熱により加熱される。加熱冶具２２は、ボビン状のコア２４及びコイル２６を備えている。
【００４２】
この製造方法では、ワークＷは急速に加熱される。具体的には、ワークＷの加熱速度は８０℃／ｓｅｃ以上である。ワークＷは誘導加熱により加熱されるので、ワークＷ全体が加熱される。特に、この製造方法では、コア２４の一部をなすシャフト２８がワークＷの中心に位置し、コア２４の他の一部をなす一対の鍔３０がこのワークＷを挟むように、ワークＷがコア２４にセットされるので、誘導加熱において、磁束の広がりが効果的に抑制される。このため、この製造方法では、ワークＷはその全体がほぼ均一に加熱される。
【００４３】
この製造方法では、ワークＷの温度が焼入れ温度に達するまでこのワークＷが加熱されると誘導加熱は停止され、急速冷却工程が開始される。
【００４４】
急速冷却工程では、水溶性冷却剤がワークＷに吹き付けられる。これにより、ワークＷは冷却される。この急速冷却工程では、ワークＷへの水溶性冷却剤の吹き付けには直進ノズル（図示されず）が用いられる。水溶性冷却剤の流量が１７００〜２０００ｍｌ／ｍｉｎの範囲で設定され、直進ノズルから水溶性冷却剤がワークＷに向けて噴射される。この急速冷却工程では、直進ノズルから噴射される水溶性冷却剤がワークＷに吹き付けられるので、ワークＷの冷却速度は速い。この急速冷却工程では、ワークＷは急速に冷却される。
この急速冷却工程では、冷却速度はパーライト変態が生じないように設定される。具体的には、急速冷却工程におけるワークＷの冷却速度は１００℃／ｓｅｃ以上である。なお、本発明においては、水溶性冷却剤の噴射によるワークＷの冷却は噴射冷却とも称される。
【００４５】
この製造方法では、水溶性冷却剤に特に制限はなく、ワークＷの冷却用として一般的な水溶性冷却剤が用いられる。この水溶性冷却剤として、例えば、ユシロ化学工業株式会社製の商品名「ユシロンクエンチＡＱＴ−ＹＢ」を１〜２５質量％になるよう水で希釈したものが挙げられる。
【００４６】
この製造方法では、急速冷却工程でワークＷの温度が所定の温度に達するまでこのワークＷが冷却されると、冷却速度が切り替えられ、緩和冷却工程が開始される。本発明においては、急速冷却工程から緩和冷却工程に切り替えられる温度は、Ｂｓ点直上温度と称される。この製造方法では、Ｂｓ点直上温度は金属組織のベイナイト変態が開始する温度よりもやや高い温度で設定される。具体的には、このＢｓ点直上温度は４００〜５００℃である。
【００４７】
緩和冷却工程においても、前述の水溶性冷却剤をワークＷに吹き付けることでワークＷは冷却される。この緩和冷却工程では、ワークＷへの水溶性冷却剤の吹き付けには充円錐ノズル（図示されず）が用いられ、この充円錐ノズルから噴射される水溶性冷却剤の流量は、１７００〜２０００ｍｌ／ｍｉｎの範囲で設定される。この緩和冷却工程では、ミスト状の水溶性冷却剤がワークＷに吹き付けられる。この緩和冷却工程では、急速冷却工程での冷却速度よりも遅い冷却速度でワークＷは冷却される。具体的には、緩和冷却工程での冷却速度は１００℃／ｓｅｃ未満である。なお、本発明においては、ミスト状の水溶性冷却剤によるワークＷの冷却はミスト冷却とも称される。
【００４８】
この製造方法では、緩和冷却工程でワークＷの温度が所定の温度に達するまでこのワークＷが冷却されると、この温度でワークＷの温度が保持される。これにより、保持工程が開始される。この製造方法では、ワークＷを所定の温度で保持することで、金属組織がオーステナイトからベイナイトに変態させられる。言い換えれば、この保持工程では、ワークＷの温度を所定の温度に保持することで、ワークＷがベイナイト変態させられる。
【００４９】
本発明においては、保持工程でワークＷが保持される温度はベイナイト変態温度と称される。この製造方法では、ベイナイト変態温度は、ベイナイト組織として下部ベイナイト組織が得られるよう、ベイナイト変態の開始のタイミングを考慮しつつ、靭性の確保の観点から、マルテンサイトが生じない範囲で可能な限り低い温度で設定される。具体的には、このベイナイト変態温度は２６０〜４００℃である。
【００５０】
この製造方法では、図３に示された状態でワークＷに対して保持工程が実施される。このため、この保持工程では、ワークＷの温度をベイナイト変態温度で保持するために、誘導加熱の実行と停止とが繰り返される。この保持工程では、ワークＷに対して誘導加熱のパルスを繰り返すことで、このワークＷの温度が保持される。言い換えれば、この保持工程では、パルス加熱によりワークＷの温度はベイナイト変態温度で保持される。
【００５１】
保持工程では、時間の経過に伴い、ワークＷにおいてベイナイト変態が開始する。さらに時間が経過することで、このベイナイト変態は終了する。なお、図２において符号ＴＳ’はこの図２に示された温度プロファイルにおけるベイナイト変態の開始時を表し、符号ＴＦ’はこの温度プロファイルにおけるベイナイト変態の終了時を表している。
【００５２】
この製造方法では、ベイナイト変態が終了すると、ワークＷは空冷される。空冷後、このワークＷに対して仕上げ加工が施される。この仕上げ加工では、研磨仕上げ加工がワークＷに施される。特に、このワークＷの、転がり摺動部材１８の転がり摺動面１２に対応する部分に対しては超仕上げ加工が施される。これにより、ワークＷの各部分が所定精度に仕上げられ、転がり軸受２の一部品としての転がり摺動部材１８が得られる。
【００５３】
以上説明したように、本発明に係る転がり摺動部材１８の製造方法は、相手部材との間で相対的に接触する転がり摺動面２０を有する転がり摺動部材１８の製造方法であって、
（１）高炭素クロム軸受鋼からなる環状素材を旋削することで所定形状のワークＷを作製する加工工程と、
（２）８０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度で前記ワークの温度が焼入れ温度に達するまで当該ワークを加熱する急速加熱工程と、
（３）１００℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で前記ワークの温度が前記焼入れ温度からＢｓ点直上温度に達するまで当該ワークを冷却する急速冷却工程と、
（４）１００℃／ｓｅｃ未満の冷却速度で前記ワークの温度が前記Ｂｓ点直上温度からベイナイト変態温度に達するまで当該ワークを冷却する緩和冷却工程と、
（５）前記ワークＷの温度を前記ベイナイト変態温度で保持し、当該ワークＷをベイナイト変態させる保持工程とを含んでおり、
前記焼入れ温度が８５０℃以上１０００℃以下であり、前記Ｂｓ点直上温度が４００℃以上５００℃以下であり、前記ベイナイト変態温度が２６０℃以上４００℃以下であることを特徴としている。
【００５４】
本発明の転がり摺動部材１８の製造方法では、ワークＷは急速に加熱され、その後急速に冷却されるため、微細な結晶粒が得られる。
【００５５】
図２において、点線で示されているのは、従来のオーステンパにおける変態開始曲線（Ｐｓ−Ｂｓ）及び変態終了曲線（Ｐｆ−Ｂｆ）である。この図２から明らかなように、本発明のオーステンパにおける変態開始曲線（Ｐｓ’−Ｂｓ’）は従来の変態開始曲線（Ｐｓ−Ｂｓ）よりも早い時間に現れる。本発明のオーステンパにおける変態終了曲線（Ｐｆ’−Ｂｆ’）も、従来の変態終了曲線（Ｐｆ−Ｂｆ）よりも早い時間に現れる。言い換えれば、本発明の製造方法では、金属組織における変態を従来の製造方法での変態よりも早く開始し、この金属組織における変態を従来の製造方法での変態よりも早く終了することができる。
【００５６】
この製造方法は、結晶粒が微細化されるので、ベイナイト変態の開始を早めることができる。したがって、この製造方法では、オーステナイト化のために加熱を開始してからベイナイト変態が開始されるまでの時間（以下、誘導時間ともいう。）の短縮が可能である。この製造方法は、オーステンパに要する時間を十分に短縮できるので、製造コストの低減を図ることができる。この観点から、急速加熱工程における加熱速度は１３５℃／ｓｅｃ以上が好ましい。同様の観点から、急速冷却工程における冷却速度は１２０℃／ｓｅｃ以上が好ましい。なお、結晶粒の微細化のためには、急速加熱工程における加熱速度も、急速冷却工程における冷却速度も速い方が好ましいので、これらの好ましい上限は設定されない。
【００５７】
この製造方法は、急速加熱工程及び急速冷却工程は結晶粒の微細化に貢献する。より微細な結晶粒が得られ、処理時間の短縮を図ることができる観点から、この製造方法では、急速加熱工程及び急速冷却工程を１サイクルとし、このサイクルが複数回繰り返された後に、緩和冷却工程が実行されてもよい。
【００５８】
この製造方法では、急速冷却工程と保持工程との間に緩和冷却工程が設けられている。この緩和冷却工程では、急速冷却工程での冷却速度よりも遅い冷却速度でワークＷは冷却される。これにより、ワークＷの表面温度とその内部温度とが近づけられる。このため、ワークＷの表面とその内部とにおいて、ほぼ同じタイミングでベイナイト変態が開始する。この製造方法では、熱処理による変形が効果的に抑えられる。しかもこの製造方法により得られる転がり摺動部材１８は、前述の通り、適切な靭性と硬さとを有している。この製造方法は、転がり摺動部材１８の品質を損なうことなく、製造コストの低減を図ることができる。この製造方法では、十分な冷却と処理時間の短縮との観点から、緩和冷却工程での冷却速度は５０℃／ｓｅｃ以上が好ましく、６０℃／ｓｅｃ以下が好ましい。
【００５９】
この製造方法では、図２に示されているように、保持工程においてワークＷのベイナイト変態を開始させてから、４００℃を超えない範囲でワークＷの温度をベイナイト変態温度から上昇させて、ワークＷにおけるベイナイト変態が終了させられている。これにより、ベイナイト変態の終了をさらに早めることができる。この製造方法は、処理時間の一層の短縮を図ることができるので、製造コストの低減を十分に図ることができる。この場合においても、ベイナイト変態が終了させられるので、適切な靭性と硬さを有する転がり摺動部材１８が得られる。つまり、この製造方法では、好ましくは、前記保持工程において前記ワークＷのベイナイト変態を開始させてから、４００℃を超えない範囲で当該ワークＷの温度を前記ベイナイト変態温度から上昇させて、当該ワークＷにおける当該ベイナイト変態が終了させられる。言い換えれば、この製造方法は、
（６）前記保持工程において前記ワークＷの前記ベイナイト変態を開始させた後、４００℃を超えない範囲で当該ワークＷの温度を上昇させて、当該ワークＷにおける当該ベイナイト変態を終了させる昇温工程を含むことができる。かかる構成によれば、処理時間の一層の短縮を図ることができる。この製造方法は、転がり摺動部材１８の品質を損なうことなく、製造コストの低減を十分に図ることができる。
【００６０】
前述したように、昇温工程では、４００℃を超えない範囲でワークＷの温度がベイナイト変態温度から上昇させられる。この製造方法では、この温度上昇は誘導加熱により行われ、ベイナイト変態温度からの温度の上昇幅は２５〜５０℃の範囲で、温度上昇に要する時間は１〜５秒の範囲で適宜設定される。温度上昇のタイミングとしては、オーステナイトの６０％以上がベイナイトに変態した時点が好ましい。
【００６１】
前述したように、この製造方法では、適切な靭性の確保の観点から、ベイナイト変態温度は２６０℃以上である。図２から明らかなように、４００℃以下の温度域では、ベイナイト変態温度の設定温度を高くすることで、ベイナイト変態の開始を早めることができる。この観点から、この製造方法では、ベイナイト変態温度は３００℃以上が好ましい。これにより、この製造方法では、転がり摺動部材１８において適切な靭性を確保しつつ、処理時間を短縮し製造コストの低減を図ることができる。
【００６２】
以上の説明から明らかなように、本発明の転がり摺動部材１８及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材１８を備える転がり軸受２では、品質を損なうことなく、製造コストの低減を十分に図ることができるという優れた効果を奏する。すなわち、本発明の転がり摺動部材１８及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材１８を備える転がり軸受２は、製造コストの低減を図ることができる、転がり摺動部材１８及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材１８を備えた転がり軸受２を得ることができる。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例などにより、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。
【００６４】
［実施例１］
ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５に規定されている高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる鋼材を環状に鍛造し旋削して、円筒ころ軸受（軸受呼び番号：ＮＮ３０７６）用の内輪のワークを作製した。
このワークを図３に示された加熱冶具にセットし、下記の表１に示された熱処理をこのワークに対して行った。
この実施例１では、加熱工程での到達温度（焼入れ温度）は９５０℃に設定された。誘導加熱を開始してからこの到達温度に達するまでに要した時間（所要時間）は７秒であった。この実施例１の加熱工程は、急速加熱工程である。急速冷却工程では、直進ノズル（流量＝２０００ｍｌ／ｍｉｎ）を用いて水溶性冷却剤をワークに吹き付けることで、このワークは冷却（噴射冷却）された。この急速冷却工程では、冷却速度は１２０℃／ｓｅｃに設定された。緩和冷却工程では、充円錐ノズル（流量＝１７００ｍｌ／ｍｉｎ）を用いてミスト状の水溶性冷却剤をワークに吹き付けることで、このワークは冷却（ミスト冷却）された。水溶性冷却剤は、「ユシロンクエンチＡＱＴ−ＹＢ」を水で２０質量％に希釈したものである。この急速冷却工程では、冷却速度は６０℃／ｓｅｃに設定された。急速冷却工程から緩和冷却工程に切り替えられるＢｓ点直上温度は、４５０℃であった。保持工程では、ワークの保持温度（ベイナイト変態温度）は３５０℃に、保持時間は２分に設定された。保持工程の後に昇温工程が実施され、ベイナイト変態温度から温度が上昇させられた。昇温工程での到達温度は３９０℃（温度の上昇幅＝４０℃）であり、ワークの温度を４０℃上昇させるのに要した時間（所要時間）は１秒であった。空冷工程では、ワークは大気に放置されて冷却された。この実施例１では、急速加熱工程から昇温工程までに要した時間（処理時間）は２．２分であった。空冷後、ワークには仕上げ加工が施され、転がり摺動部材としての内輪が得られた。
【００６５】
［実施例２］
実施例１と同じワークを用いて、このワークに次の熱処理が行なわれた。この実施例２では、急速加熱工程での到達温度（焼入れ温度）は９００℃に設定された。誘導加熱を開始してからこの到達温度に達するまでに要した時間（所要時間）は２０秒であった。この実施例１の加熱工程は、急速加熱工程である。急速冷却工程では、直進ノズル（流量＝１７００ｍｌ／ｍｉｎ）を用いて水溶性冷却剤をワークに吹き付けることで、このワークは冷却（噴射冷却）された。この急速冷却工程では、冷却速度は１００℃／ｓｅｃに設定された。水溶性冷却剤は、実施例１と同じものを用いた。
この実施例２では、急速加熱工程及び急速冷却工程を１サイクルとし、このサイクルが２回繰り返された後、緩和冷却工程が実施された。
緩和冷却工程では、充円錐ノズル（流量＝１７００ｍｌ／ｍｉｎ）を用いてミスト状の水溶性冷却剤をワークに吹き付けることで、このワークは冷却（ミスト冷却）された。この急速冷却工程では、冷却速度は５０℃／ｓｅｃに設定された。水溶性冷却剤は、実施例１と同じものを用いた。急速冷却工程から緩和冷却工程に切り替えられるＢｓ点直上温度は、４５０℃であった。保持工程では、ワークの保持温度（ベイナイト変態温度）は３５０℃に、保持時間は２分に設定された。保持工程の後に昇温工程が実施され、ベイナイト変態温度から温度が上昇させられた。昇温工程での到達温度は３９０℃（温度の上昇幅＝４０℃）であり、ワークの温度を４０℃上昇させるのに要した時間（所要時間）は１秒であった。空冷工程では、ワークは大気に放置されて冷却された。この実施例２では、急速加熱工程から昇温工程までに要した時間（処理時間）は２．９分であった。
【００６６】
［比較例１］
実施例１と同じワークを用いて、このワークには次の熱処理が行なわれた。この比較例１では、加熱工程での到達温度（焼入れ温度）は９５０℃に設定された。加熱を開始してからこの到達温度に達するまでに要した時間（所要時間）は６０秒であった。冷却工程では、室温に調整された窒素ガスをワークに吹き付けることで、ワークの温度が３５０℃になるまでこのワークは冷却された。この冷却工程では、冷却速度は２４℃／ｓｅｃに設定された。
この比較例１の保持工程では、ワークの保持温度（ベイナイト変態温度）は３５０℃に、保持時間は１３分に設定された。保持工程の後に昇温工程が実施され、ベイナイト変態温度から温度が上昇させられた。昇温工程での到達温度は３９０℃（温度の上昇幅＝４０℃）であり、ワークの温度を４０℃上昇させるのに要した時間（所要時間）は１秒であった。空冷工程では、ワークは大気に放置されて冷却された。この比較例１では、加熱工程から昇温工程までに要した時間（処理時間）は１４．４分であった。
【００６７】
［実施例３］
実施例１と同じワークを用いて、このワークには次の熱処理が行なわれた。この実施例３では、急速加熱工程での到達温度（焼入れ温度）は９５０℃に設定された。誘導加熱を開始してからこの到達温度に達するまでに要した時間（所要時間）は７秒であった。この実施例３の加熱工程は、急速加熱工程である。急速冷却工程では、直進ノズル（流量＝１７００ｍｌ／ｍｉｎ）を用いて水溶性冷却剤をワークに吹き付けることで、このワークは冷却（噴射冷却）された。水溶性冷却剤は、実施例１と同じものを用いた。この急速冷却工程では、冷却速度は１００℃／ｓｅｃに設定された。
緩和冷却工程では、充円錐ノズル（流量＝１７００ｍｌ／ｍｉｎ）を用いてミスト状の水溶性冷却剤をワークに吹き付けることで、このワークは冷却（ミスト冷却）された。水溶性冷却剤は、実施例１と同じものを用いた。この急速冷却工程では、冷却速度は５０℃／ｓｅｃに設定された。急速冷却工程から緩和冷却工程に切り替えられるＢｓ点直上温度は、４５０℃であった。保持工程では、ワークの保持温度（ベイナイト変態温度）は３５０℃に、保持時間は１３分に設定された。この実施例３では、保持工程の後に昇温工程は実施されず、空冷工程が実施された。この空冷工程では、ワークは大気に放置されて冷却された。この実施例３では、急速加熱工程から保持工程までに要した時間（処理時間）は１３．２分であった。
【００６８】
［比較例２］
実施例１と同じワークを用いて、このワークには次の熱処理が行なわれた。この比較例２では、加熱工程での到達温度（焼入れ温度）は８３０℃に設定された。加熱を開始してからこの到達温度に達するまでに要した時間（所要時間）は１８００秒であった。冷却工程では、ワークは溶融塩に投入された。ワークの温度が３５０℃になるまでこのワークは冷却された。この冷却工程では、冷却速度は４５℃／ｓｅｃに設定された。
この比較例２の保持工程では、ワークの保持温度（ベイナイト変態温度）は３５０℃に、保持時間は１７分に設定された。この比較例２では、保持工程の後に昇温工程は実施されず、空冷工程が実施された。この空冷工程では、ワークは大気に放置されて冷却された。この比較例２では、加熱工程から昇温工程までに要した時間（処理時間）は４７．２分であった。
【００６９】
【表１】
2019070176.tif 000003
【００７０】
［焼入れ組織］
転がり摺動部材の金属組織が、顕微鏡を用いて観察された（倍率＝４００倍）。その結果が、下記の表２に示されている。
【００７１】
［硬さ］
転がり摺動部材について、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４５「ロックウェル硬さ試験−試験方法」に準拠して表面硬さを計測した。その結果が、下記の表２に示されている。
【００７２】
［真円度］
熱処理の前後でワークの真円度を計測した。その結果が、下記の表２に示されている。数値が小さいほど良好である。
【００７３】
［粒度番号］
転がり摺動部材について、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１「鋼−結晶粒度の顕微鏡試験方法」に準拠して金属組織を観察することで得た。その結果が、下記の表２に示されている。
【００７４】
【表２】
2019070176.tif 000004
【００７５】
表２に示されているように、従来の熱処理が施された比較例１及び２では、旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は９番であった。これに対して、本発明の熱処理が施された実施例１、２及び３では旧オーステナイト結晶粒の粒度番号は１１番であり、比較例１及び２に比して結晶粒が微細化されていることが確認された。しかも実施例１、２及び３では、比較例１及び２と同じようにベイナイト変態が確認され、いずれもベイナイトの組織分率は１００％であった。さらに実施例１、２及び３の硬さ及び真円度は、比較例のそれらと同程度であった。
表１に示されているように、実施例１、２及び３の処理時間は比較例１及び２の処理時間よりも短い。実施例１、２及び３では、従来と変わらぬ品質が得られており、本発明は、品質を損なうことなく、オーステンパに要する時間の短縮が可能である。特に、昇温工程を行なった実施例１及び２は、短い処理時間が得られており、急速加熱工程、急速冷却工程及び緩和冷却工程を含む製造方法に昇温工程を加えることで、オーステンパに要する時間を一層短縮することが可能である。
【００７６】
以上の評価結果から、実施例は比較例に比べて評価が高く、本発明の優位性は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上説明された転がり摺動部材及びその製造方法、並びに、当該転がり摺動部材を備えた転がり軸受は、種々の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００７８】
２：軸受、４：外輪、６：内輪、８、８ａ、8ｂ：転動体、１０：保持器、１２：外輪４の転がり摺動面、１４ａ、１４ｂ：内輪６の転がり摺動面、１６ａ：転動体８ａの転がり摺動面、１６ｂ：転動体８ｂの転がり摺動面、１８：転がり摺動部材、２０：転がり摺動部材１８の転がり摺動面、２２：加熱冶具、２４：コア、２６；コイル、２８：シャフト、３０：鍔
【図１】
2019070176.tif 000005
【図２】
2019070176.tif 000006
【図３】
2019070176.tif 000007
【図４】
2019070176.tif 000008