(57)【要約】【課題】外輪３と内輪５との間に電流が流れる条件下で使用される場合でも、コストを抑えつつ白色組織剥離を抑える。【解決手段】前記この玉軸受１を構成する外輪３を、Ｃを０．２〜０．６質量％、Ｓｉを０．１〜０．６質量％、Ｍｎを０．６〜１．５質量％、Ｃｒを０．６〜１．８質量％含み、残部をＦｅと不可避的不純物とから成る鋼製とし、浸炭処理と浸炭窒化処理との何れかと焼き戻し処理とを施す。そして外輪軌道２の最表面の残留オーステナイト量を、２０〜４５容量％とし、各玉６、６の直径の１％の深さＸの位置のＣ＋Ｎ量を０．８０〜２．００質量％とし、この深さＸの位置での、前記外輪３の周方向、軸方向に関する圧縮残留応力を、それぞれ１００〜５００ＭＰａ、５０〜５００ＭＰａとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
何れかの面に第一の軌道面を有する第一の軌道輪と、この第一の軌道面と対向する面に第二の軌道面を有する第二の軌道輪と、これら第一、第二の両軌道面同士の間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備えた転がり軸受に於いて、
前記第一、第二両軌道輪のうちの少なくとも一方の軌道輪は、Ｃを０．２０〜０．６０質量％、Ｓｉを０．１０〜０．６０質量％、Ｍｎを０．６０〜１．５０質量％、Ｃｒを０．６０〜１．８０質量％、Ｍｏを０．００〜０．４０質量％、Ｎｉを０．００〜０．２０質量％、Ｃｕを０．００〜０．２０質量％含み、残部がＦｅと不可避的不純物とから成る鋼製であり、
前記少なくとも一方の軌道輪に、浸炭処理と浸炭窒化処理とのうちの何れかである焼き入れ処理と焼き戻し処理とを施す事により、
前記少なくとも一方の軌道輪に設けた軌道面の最表面の残留オーステナイト量を、２０〜４５容量％とし、
前記各転動体の直径（軌道面と転がり接触する部分の直径）の１％の長さをＸとした場合に、
前記少なくとも一方の軌道輪に設けた軌道面の表面からの深さＸの位置のＣ＋Ｎ量を、０．８０質量％以上２．００質量％以下とし、
前記少なくとも一方の軌道輪に設けた軌道面の表面からの深さＸの位置での、当該軌道輪の周方向に関する圧縮残留応力を１００〜５００ＭＰａとし、同じく軸方向の圧縮残留応力を５０〜５００ＭＰａとした事を特徴する転がり軸受。
【請求項２】
前記軌道輪は、Ｓが０．０２０質量％以下、Ｐが０．０２０質量％以下、Ｏが１５質量ｐｐｍ以下の鋼製である、請求項１に記載した転がり軸受。
【請求項３】
前記各転動体が、Ｃを０．８０〜１．２０質量％、Ｓｉを０．１０〜０．７０質量％、Ｍｎを０．２０〜１．２０質量％、Ｃｒを０．９０〜１．８０質量％、Ｍｏを０．００〜０．２５質量％、Ｎｉを０．００〜０．２０質量％、Ｃｕを０．００〜０．２０質量％含み、残部がＦｅと不可避的不純物とから成る鋼製であり、
この鋼製の前記各転動体に、浸炭窒化焼き入れ処理と焼き戻し処理とを施す事により、これら各転動体の転動面の表面硬さをＨＲＣ６３〜６７とし、
これら各転動体の最表面の残留オーステナイト量を、２０〜４０容量％とし、
前記各転動体の直径の１％の長さをＸとした場合に、
これら各転動体表面からの深さＸの位置のＮ量が０．０５質量％以上２．００質量％以下であり、
且つ、前記各転動体表面からの深さＸの位置の圧縮残留応力が５００〜９００ＭＰａである、請求項１又は２に記載した転がり軸受。
【請求項４】
前記各転動体は、Ｓが０．０２０質量％以下、Ｐが０．０２０質量％以下、Ｏが１０質量ｐｐｍ以下の鋼製である、請求項３に記載した転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ラジアル軸受、スラスト軸受等の一般的な転がり軸受、直動軸受（リニアガイド）やボールねじ等の特殊な転がり軸受を含めた、各種転がり軸受の耐久性向上を図るものである。より具体的には、発電機、３相モータ、サーボモータの如き電動モータや発電機等の回転軸を備えた回転電気機器の回転軸をハウジングに対し回転自在に支持する為の転がり軸受の如く、当該転がり軸受を構成する１対の軌道輪部材同士の間に電位差が発生し、これら両軌道輪部材同士の間に電流が流れる様な厳しい使用条件下でも、これら両軌道輪及び複数個の転動体を含む軸受部品（特に条件が厳しい軌道輪）を構成する鋼の組織変化を抑え、当該軸受部品を含む前記転がり軸受の耐久性向上を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
各種回転電気機器の回転支持部に、例えば本発明の対象となる転がり軸受の１種である、図１に示す様なラジアル玉軸受１が組み込まれている。このラジアル玉軸受１は、内周面に外輪軌道２を有する外輪３と、外周面に内輪軌道４を有する内輪５と、これら外輪軌道２と内輪軌道４との間に設けた、それぞれが転動体である複数個の玉６、６とを備える。これら各玉６、６は、円周方向に等間隔に配置された状態で、保持器７により、転動自在に保持されている。
【０００３】
又、大きなラジアル荷重が加わる回転支持部には、やはり本発明の対象となる転がり軸受の１種である、例えば図２に示す様な、転動体として円筒ころ８、８を使用したラジアル円筒ころ軸受９が組み込まれている。このラジアル円筒ころ軸受９は、内周面に円筒凹面状の外輪軌道２ａを有する外輪３ａと、外周面に円筒凸面状の内輪軌道４ａを有する内輪５ａと、これら外輪軌道２ａと内輪軌道４ａとの間に、保持器７ａに保持された状態で転動自在に設けられた、それぞれが転動体である前記各円筒ころ８、８とを備える。又、前記外輪３ａの両端部内周面に内向鍔部１０、１０を、前記内輪５ａの一端部外周面に外向鍔部１１を、それぞれ形成している。
【０００４】
又、大きなラジアル荷重に加えてスラスト荷重が加わる回転支持部には、やはり本発明の対象となる転がり軸受の１種である、例えば図３に示す様な、転動体として円すいころ１２、１２を使用したラジアル円すいころ軸受１３が組み込まれている。このラジアル円すいころ軸受１３は、内周面に円すい凹面状の外輪軌道２ｂを有する外輪３ｂと、外周面に円すい凸面状の内輪軌道４ｂを有する内輪５ｂと、これら外輪軌道２ｂと内輪軌道４ｂとの間に、保持器７ｂに保持された状態で転動自在に設けられた、前記各円すいころ１２、１２とを備える。又、前記内輪５ｂの外周面両端部のうち、大径側端部には大径側鍔部１４を、小径側端部には小径側鍔部１５を、それぞれ形成している。尚、この小径側鍔部１５は省略する場合もある。
【０００５】
更に、大きなラジアル荷重を受ける状態で運転され、しかも、外輪の中心軸と内輪の中心軸とを厳密に一致させたままにする事が難しい条件下では、やはり本発明の対象となる転がり軸受の１種である、図４に示す様な自動調心ころ軸受１６が使用されている。この自動調心ころ軸受１６では、転動体として、母線形状が部分円弧状であり、全体がビヤ樽型の、球面ころ１７、１７を使用している。又、外輪３ｃの内周面に設ける外輪軌道２ｃは、この外輪３ｃの中心軸上の点を曲率中心とする、部分球面状凹面としている。又、内輪５ｃの外周面には、複列の内輪軌道４ｃ、４ｃを設けている。これら両内輪軌道４ｃ、４ｃの母線形状は、前記各球面ころ１７、１７の自転中心軸に関して、前記外輪軌道２ｃの母線形状と対称である。更に、これら各球面ころ１７、１７は、それぞれ保持器７ｃ、７ｃにより保持された状態で、前記外輪軌道２ｃと前記両内輪軌道４ｃ、４ｃとの間に、転動自在に設けられている。
【０００６】
上述の図１〜４に示す様な各種転がり軸受１、９、１３、１６を、前述した様な回転電気機器の回転支持部に使用すると、前記１対の軌道輪部材である外輪３、３ａ、３ｂ、３ｃと内輪５、５ａ、５ｂ、５ｃとの間に、微小な電流である迷走電流が流れる場合がある。そして、この様な迷走電流が流れると、前記両軌道輪部材である外輪３、３ａ、３ｂ、３ｃ及び内輪５、５ａ、５ｂ、５ｃの軌道面である、前記外輪軌道２、２ａ、２ｂ、２ｃや前記内輪軌道４、４ａ、４ｂ、４ｃ、更には、それぞれが前記各転動体である前記各玉６、６、前記各円筒ころ８、８、前記各円すいころ１２、１２、前記各球面ころ１７、１７の表面のうちで、前記外輪軌道２、２ａ、２ｂ、２ｃ及び前記内輪軌道４、４ａ、４ｂ、４ｃと転がり接触する部分である転動面に、電気化学的に金属が溶け出す腐食形態である、電食が発生する場合がある。この様にして発生する電食は、前記各軌道面や前記各転動面の表面粗さを悪化させ（平滑面ではなく粗面とし）て「表面起点型剥離」を誘発する。又、通電は、互いに転がり接触する面同士の間、即ち、転がり軸受の内部に存在する複数の転がり接触部で安定的に行われるとは限らず、スパークを伴って行われる場合が多い。そして、何れかの転がり接触部でスパークが発生すると、当該転がり接触部に介在する潤滑剤を構成する炭化水素系潤滑油の分解に基づき、水素（特に水素原子）が発生する。この様にして発生した水素が前記各転がり接触部で前記各軸受部品を構成する金属材料（鋼）中に侵入すると、当該軸受部品の表面部分に、具体的には、軌道面と転動体の転動面との転がり接触に基づいて発生する、周方向の摩擦力に基づく剪断応力が最大となる転動体直径の約１％深さの部分に於いて、転がり軸受の技術分野で広く知られている様な、当該部分が白色に変化する、「白色組織変化」が発生する。この様な変化に基づいて発生した白色組織部分で水素脆性が発生し、この白色組織を起点として、白色組織剥離と呼ばれる早期剥離が発生し易くなる。
【０００７】
軸受部品の表面が早期剥離する原因としては、上述の様な表面起点型剥離や白色組織剥離の他にも、当該軸受部品を構成する材料内部の介在物を起点として生じる「介在物起点型剥離」等が知られている。又、表面起点型剥離に就いても、塵等の異物を噛み込んだ圧痕を起点として生じる事が知られている。これら各剥離は、それぞれ異なるメカニズムで生じる為、それぞれに就いて、互いに異なる対策が必要である。本発明は、主として、このうちの電食に基づく表面の荒れに起因する表面起点型剥離と、白色組織剥離とを抑える事を目的としているが、これらの電食に基づく表面の荒れや白色剥離を抑える為には、転がり軸受に電流が流れない様にする事が有効である。この為、例えば特許文献１に記載されている様に、何れかの軌道輪を、絶縁層を介してハウジングや回転軸に組み付ける事が行われているが、当該軌道輪の加工が面倒でコストが嵩む。又、特許文献２〜３に記載されている様に、転がり軸受内に充填する潤滑剤や転がり軸受に組み付けるシールリングとして導電性を有するものを使用し、１対の軌道輪同士の間に生じる電位差に基づく電流のうちの多くの割合を、前記導電性を有する前記潤滑剤若しくはシールリングを通じて流し、鋼製の軸受部品の表面同士が当接する転がり接触部を流れる電流の割合を低く抑える事も行われている。但し、この様な対策では、前述した回転電気機器の回転軸を支持する為の転がり軸受の如く、１対の軌道輪同士の間に生じる電位差が大きくなり、これら両軌道輪同士の間を流れる電流の絶対値が多くなる様な厳しい使用条件下では、前述した様な白色組織剥離を、必ずしも十分には抑えられない。例えば、風力発電機の回転支持部に組み込む転がり軸受の場合、内輪と外輪との間に大きな電位差が発生し易く、要求される耐久性（メンテナンスフリーでの運転時間）に関しても、２０〜３０年と非常に長い為、前記潤滑剤やシールリングによる対策のみでは不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２８７６５８号公報
【特許文献２】特開２００９−２１００７９号公報
【特許文献３】特開２００９−２６４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、電気機器の回転軸を支持する為の転がり軸受の如く、１対の軌道輪同士の間に生じる電位差が大きくなる様な厳しい条件下で使用される場合でも、コストを抑えつつ電食に基づく表面起点型剥離及び白色組織剥離を十分に抑えられる転がり軸受を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の転がり軸受は、前述の図１〜４に示したラジアル玉軸受１、ラジアル円筒ころ軸受９、ラジアル円すいころ軸受１３、自動調心ころ軸受１６を含み、従来から知られている各種転がり軸受と同様に、何れかの面に第一の軌道面を有する第一の軌道輪と、この第一の軌道面と対向する面に第二の軌道面を有する第二の軌道輪と、これら第一、第二の両軌道面同士の間に転動自在に設けられた複数個の転動体とを備える。又、これら各転動体は、必要に応じて、保持器により転動自在に保持している。
【００１１】
特に、本発明の転がり軸受に於いては、前記第一、第二両軌道輪のうちの少なくとも一方の軌道輪が、Ｃを０．２０〜０．６０質量％、Ｓｉを０．１０〜０．６０質量％、Ｍｎを０．６０〜１．５０質量％、Ｃｒを０．６０〜１．８０質量％、Ｍｏを０．００〜０．４０質量％、Ｎｉを０．００〜０．２０質量％、Ｃｕを０．００〜０．２０質量％含み、残部をＦｅと不可避的不純物とした鋼製である。前記不可避不純物のうち、Ｓ、ＰおよびＯに就いては、その含有量を規制する事が好ましい。具体的には、Ｓを０．０２０質量％以下、Ｐを０．０２０質量％以下、Ｏを１５質量ｐｐｍ以下に規制する事が好ましい。
【００１２】
そして、前記少なくとも一方の軌道輪に、浸炭処理と浸炭窒化処理との何れかである焼き入れ処理と、焼き戻し処理とを施す事により、前記少なくとも一方の軌道輪に設けた軌道面の最表面の残留オーステナイト量を、２０〜４５容量％としている。
又、前記各転動体の直径（玉の場合には最大径、ころの場合には軌道面と転がり接触する部分の直径）の１％の長さをＸとした場合に、前記少なくとも一方の軌道輪に設けた軌道面の表面からの深さＸの位置のＣの含有量とＮの含有量との和であるＣ＋Ｎ量を、０．８０〜２．００質量％としている。
更に、前記少なくとも一方の軌道輪に設けた軌道面の表面からの深さＸの位置での、当該軌道輪の周方向に関する圧縮残留応力を１００〜５００ＭＰａとし、同じく軸方向の圧縮残留応力を５０〜５００ＭＰａとしている。
【００１３】
上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、前記各転動体を、Ｃを０．８０〜１．２０質量％、Ｓｉを０．１０〜０．７０質量％、Ｍｎを０．２０〜１．２０質量％、Ｃｒを０．９０〜１．８０質量％、Ｍｏを０．００〜０．２５質量％、Ｎｉを０．００〜０．２０質量％、Ｃｕを０．００〜０．２０質量％含み、残部をＦｅと不可避的不純物とから成る鋼製とする。前記不可避不純物のうち、Ｓ、ＰおよびＯに就いては、その含有量を規制する事が好ましい。具体的には、Ｓを０．０２０質量％以下、Ｐを０．０２０質量％以下、Ｏを１０質量ｐｐｍ以下に規制する事が好ましい。
【００１４】
そして、この様な組成を有する鋼製の前記各転動体に、浸炭窒化焼き入れ処理と焼き戻し処理とを施す事により、これら各転動体の転動面の表面硬さをＨＲＣ６３〜６７とすると共に、これら各転動体の最表面の残留オーステナイト量を、２０〜４０容量％とする。又、前記各転動体の直径の１％の長さをＸとした場合に、これら各転動体表面からの深さＸの位置のＮ量を０．０５〜２．００質量％とし、この深さＸの位置の圧縮残留応力を５００〜９００ＭＰとする。
【００１５】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、前記各転動体を設置した軸受内部空間に、潤滑剤であるグリースを充填する。そして、このグリースの増ちょう剤をジウレア化合物とし、同じく防錆剤をナフテン酸塩とコハク酸とこれらの誘導体とのうちから選択される１種又は２種以上とし、同じく酸化防止剤をフェノール系化合物とアミン系化合物とのうちから選択される１種又は２種以上とし、極圧添加剤を有機金属塩であるジアルキルジチオカルバミン酸（ＤＴＣ）系化合物とジアルキルジチオリン酸（ＤＴＰ）系化合物とのうちから選択される１種又は２種以上とする。
【００１６】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、前記各転動体を設置した軸受内部空間に充填する潤滑剤として、導電性物質であり平均粒径が１０〜３００ｎｍであるカーボンブラックを、０．５〜２０質量％含有するグリース組成物を使用する。
又、本発明を実施する場合に好ましくは、前記各転動体を設置した軸受内部空間の開口端部を塞ぐ為に、導電性を有するシール板を、前記第一、第二両軌道輪同士の間に掛け渡す状態で設置し、これら両軌道輪同士を、前記シール板を介して通電可能とする。
【発明の効果】
【００１７】
上述の様に本発明の転がり軸受は、少なくとも何れか一方の軌道輪に浸炭処理又は浸炭窒化処理を行い、当該軌道輪の最表面の残留オーステナイト量と、軌道輪の表面から転動体の直径の１％の深さ位置に於ける圧縮残留応力を増加させているので、生産コストの上昇を抑えつつ、電食に基づく表面の荒れや白色組織の発生後も、この荒れを起点とする表面起点型剥離や、白色組織を起点とする白色組織剥離を抑え、転がり軸受全体としての長寿命化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の対象となる転がり軸受の一種であるラジアル玉軸受の部分切断斜視図。
【図２】同じくラジアル円筒ころ軸受の部分切断斜視図。
【図３】同じくラジアル円すいころ軸受の部分切断斜視図。
【図４】同じく自動調心ころ軸受の部分切断斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明者等は、多くの実験を繰り返してそれぞれの結果を比較検証する事により、軌道輪の表面であり、複数の転動体の転動面から、繰り返し転がり接触に基づく剪断応力を受ける軌道面の最表面の残留オーステナイト量を高くすると、この最表面部分での金属疲労を緩和する効果があり、「表面起点型剥離」を発生し難くできて、この表面起点型剥離に関する、転がり軸受の寿命を延長できる事を見出した。又、軌道輪の表面部分のうち、軌道面から転動体の直径の１％の深さ位置（各転動体の直径の１％の長さをＸとした場合における、軌道輪表面からの深さＸの位置）に高い圧縮残留応力を付与すると、電食に伴って内部で発生した白色組織変化部から発生するクラックの進展を抑制する効果があり、白色組織剥離に関する、転がり軸受の寿命を延長できる事を見出した。
【００２０】
具体的には、浸炭処理又は浸炭窒化処理によって、軌道輪のうちで、軌道面の最表面の残留オーステナイト量を２０〜４５容量％に規制する事により、前記表面起点型剥離に関する、転がり軸受の寿命を延長できる。又、軌道輪の表面部分のうちで軌道面の表面から転動体の直径の１％の深さ位置でのＣ＋Ｎ量（ＣとＮの含有量）を０．８０〜２．００質量％とするとともに、この位置での圧縮残留応力を、軌道輪の周方向で１００〜５００ＭＰａとし、同じく軸方向で５０〜５００ＭＰａとすれば、前記白色組織剥離に関する、転がり軸受の寿命を延長できる。
【００２１】
尚、この様な、転がり軸受の寿命低下に結び付く表面起点型剥離や白色組織剥離は、転がり軸受の使用条件が同じである限り、転がり接触面が変化する複数個の転動体（特に自転軸が変化する玉）の転動面に比べ、常に同じ部分（軸方向位置が一定である全周面）でこれら各転動体の転動面と転がり接触する、前記両軌道輪の軌道面（特に、円周方向に関する形状が凸面であり、転がり接触部の面圧が高くなる内輪軌道）で発生し易い。従って、本発明の如く、最表面の残留オーステナイト量や表面部分の圧縮残留応力の値を調整する軸受部品は、転動体よりも軌道輪とする事で、顕著な効果を得られる。
【００２２】
但し、前記表面起点型剥離や白色組織剥離に結び付く電食は、複数の転動体の表面（転動面）でも発生し、発生した場合には、軌道輪の軌道面に発生した場合と同様の機構で、転がり軸受の寿命を低下させる可能性がある。この様な、転動面の電食に起因する転がり軸受の寿命低下を抑える為には、前記各転動体にも、前記軌道と同様の性状を持たせる事が有効である。即ち、これら各転動体に就いても浸炭窒化焼き入れ処理と焼き戻し処理とを含む熱処理を施して、転動面の性状を整える事により、転がり軸受の寿命をより延長できる。具体には、請求項２に記載した発明の様に、所定の組成を有する鋼製の転動体に前記熱処理を施して、これら各転動体の表面硬さをＨＲＣ６３〜６７とし、これら各転動体の最表面の残留オーステナイト量を２０〜４０容量％とし、前記各転動体表面から転動体の直径の１％の深さ位置（各転動体の直径の１％の長さをＸとした場合における、各転動体表面からの深さＸの位置）のＮ量（Ｎの含有量）を０．０５〜２．００質量％とし、同位置での圧縮残留応力を５００〜９００ＭＰａとする事が好ましい。
【００２３】
更に、白色組織剥離の原因となる水素は、転がり軸受内部に充填した状態で各転がり接触部に存在するグリースの、基油等の成分がこれら各転がり接触部で発生するスパークにより分解される事で発生するので、前記グリースとして、このスパークにより分解され難い、安定したものを使用する事も、前記軌道面及び転動面の、電食に起因する転がり軸受の寿命低下を抑える面からは好ましい。具体的には、前記グリースの添加剤として、ジウレア化合物から成る増ちょう剤、ナフテン酸塩とコハク酸塩とこれらの誘導体とから選択される１種又は２種以上から成る防錆材、フェノール系化合物とアミン系化合物とのうちから選択される１種又は２種以上から成る酸化防止剤、有機金属塩であるジアルキルジチオカルバミン酸系化合物とジアルキルジチオリン酸系化合物とのうちから選択される１種又は２種以上から成る極圧添加剤を配合したものを使用する。この様なグリースを潤滑剤として用いる事で、この潤滑剤からの水素の発生を抑制でき、より長寿命の転がり軸受を提供できる。
【００２４】
又、前記スパークは、前記両軌道輪同士の間に存在する電位差に基づいて発生するので、これら両軌道輪同士を電気的に導通させて、これら両軌道輪同士の間に存在する電位差を、低減又は解消する事も、前記軌道面及び転動面の電食に起因する転がり軸受の寿命低下を抑える面からは好ましい。具体的には、導電性物質として、平均粒径１０〜３００ｎｍのカーボンブラックを０．５〜２０質量％含有するグリース組成物を潤滑剤として用いる。或いは、導電性のシール板を用い、内輪と外輪の間を通電可能とする。
【００２５】
以下、本発明に就いて、更に詳細に説明するが、本発明の特徴は、上述した様に転がり軸受を構成する軸受部品のうちの少なくとも軌道輪に就いて、この軌道輪を構成する鋼の組成、軌道面の最表面の残留オーステナイト量、軌道面に関して所定位置のＣ＋Ｎ量及び圧縮残留応力の値を適切に規制する事により、水素の侵入に基づく白色組織を起点として発生する白色組織剥離を抑える点にある。一方、図面に現れる構造に関しては、前述の図１〜４に示したラジアル玉軸受１、ラジアル円筒ころ軸受９、ラジアル円すいころ軸受１３、自動調心ころ軸受１６を含み、従来から知られている各種転がり軸受と同様であるから、重複する説明を省略する。
【００２６】
（１）両軌道輪に就いて
先ず、請求項１に記載した発明に対応し、前記両軌道輪に関して説明する。
【００２７】
［軌道面の最表面の残留オーステナイト量：２０〜４５容量％］
残留オーステナイトは通常軟質な組織である。この為、軌道面に付いた傷や圧痕の周辺のエッジ部に発生する応力集中を緩和し、クラックの発生を抑える効果を有する。この様な効果は、機械的に生じた傷や圧痕の場合に限らず、電気化学的な腐食により生じた微小な凹みである電食痕によって荒れた軌道面でも得られる。この場合に、残留オーステナイト量が多い程、表面起点型剥離を抑制する効果が大きくなる。前記軌道面の最表面の残留オーステナイト量が２０容量％未満の場合には、上述の様に、エッジ部に発生する前記応力集中を緩和する効果が不十分となり、例えば前述した様な、風力発電機の回転支持部に組み込む転がり軸受の場合には、十分な耐久性を得られない。これに対して、前記軌道面の最表面の残留オーステナイト量が４５容量％を超えると、応力集中を緩和する効果が飽和するだけでなく、軌道面の硬さが過剰に低下し、この軌道面の転がり疲れ寿命の確保が難しくなり、却って転がり軸受の耐久性の確保が難しくなる。そこで、浸炭処理又は浸炭窒化処理とのうちの何れかである焼き入れ処理を施した後の軌道面の最表面の残留オーステナイト量を、２０〜４５容量％の範囲に規制した。
尚、本発明に於いて、軌道面の最表面の残留オーステナイト量とは、Ｘ線回折装置を用いて、該軌道面の最表面から１０μｍまでの残留オーステナイト量を測定する事により求められる値を意味する。
【００２８】
［軌道面の表面から転動体の直径の１％深さ位置のＣ＋Ｎ量：０．８０〜２．００質量％］
この部分のＣ＋Ｎ量は、この部分の硬さを確保すると共に、この部分の残留オーステナイト量を適正値とする為に規制する。即ち、鋼製の軌道輪に焼き入れ処理である浸炭処理又は浸炭窒化処理及び焼き戻し処理を施した後に於ける、前記軌道輪の軌道面部分の硬さや残留オーステナイト量には、浸炭処理又は浸炭窒化処理により鋼中に浸入したＣ＋Ｎ量が影響する。特に、軌道面の表面から転動体の直径の１％の深さ位置（以下、「１％深さ位置」という）は、この軌道面と転動体の転動面との転がり接触に基づいて発生する、周方向の摩擦力に基づく剪断応力が、ほぼ最大になる。そして、この最大剪断応力位置の硬さが不十分であると、前記軌道輪の軌道面の転がり疲れ寿命を低下させてしまう。
又、前記１％深さ位置のＣ＋Ｎ量を０．８０〜２．００質量％とする事によって、この１％深さ位置の残留オーステナイト量を好適にする事が可能になる。即ち、この１％深さ位置の残留オーステナイト量を、好適値である１５〜４０容量％にできる。この１％深さ位置の残留オーステナイトは、水素をトラップして局所的な集積を防ぎ、白色組織の発生を抑制する効果がある。
【００２９】
尚、前記１％深さ位置のＣ＋Ｎ量が０．８０質量％未満の場合には、前記の硬さが不十分になり、前記軌道面の転がり疲れ寿命の確保が難しくなるだけでなく、前記１％深さ位置の残留オーステナイト量を確保する事が難しくなる。これに対し、前記１％深さ位置のＣ＋Ｎ量が２．００質量％を超えると、効果が飽和するだけでなく、浸炭処理又は浸炭窒化処理に要する時間が徒に長くなり、且つ、前記軌道面が不必要に硬くなって、この軌道面の仕上加工が面倒になる等、コスト上昇の原因となる。そこで、前記１％深さ位置のＣ＋Ｎ量を０．８０〜２．００質量％、好ましくは０．８０〜１．１０質量％の範囲に規制する。
【００３０】
［軌道輪の表面部分の圧縮残留応力に関して、前記１％深さ位置での軌道輪の周方向の値：１００〜５００ＭＰａ、同じく軸方向の値：５０〜５００ＭＰａ］
前述した通り、電食に基づいて前記軌道輪を構成する鋼中に水素が局所的に侵入する事で、この軌道輪の表面部分に前記白色組織が発生する。この白色組織が発生すると、正常組織との界面から微小亀裂が発生する。但し、これら白色組織と正常組織との境界を含む、前記軌道輪の表面部分に圧縮残留応力が存在すると、この圧縮残留応力が前記亀裂の進展（大きくなる事）を抑制し、前記軌道輪の軌道面の表面部分に存在している白色組織と起点とした、白色組織剥離に至るまでの時間を著しく延長する効果がある。
白色組織剥離を含み、転がり軸受を構成する軸受部品の軌道面や転動面に亀裂が発生し、進展するのは、一般的には、転動体の移動（公転運動）に伴った剪断応力の変化による。従って、軌道輪の周方向の圧縮残留応力を確保する（大きくする）事が効果的である。但し、白色組織変化を伴った亀裂は、一部がランダムな方向に進展する為、総ての方向の白色組織剥離を十分に抑える為には、軌道輪の軸方向の圧縮残留応力も、或る程度は必要となる。
【００３１】
前記各方向の圧縮残留応力のうちで軌道輪周方向の圧縮残留応力は、浸炭処理或いは浸炭窒化処理によって、軌道面の基地組織へのＣの固溶濃度に、表面と内部との間で勾配を持たせる（表面程Ｃ濃度を高くして容積を大きくする）事に基づいて付与する事ができる。従って、前記周方向の圧縮残留応力の大きさは、浸炭処理或いは浸炭窒化処理である熱処理時の保持温度と時間とのうちの一方又は双方を変えて、固溶炭素の濃度勾配を変化させる事によって調整できる。何れにしても、前記周方向の圧縮残留応力の値が１００ＭＰａ未満では、前記白色組織剥離の抑制効果を十分には得られない。一方、前記熱処理に基づいて軌道面部分に発生させる圧縮残留応力が高過ぎる事は、この軌道面部分が過浸炭となっている事を意味する。軌道面部分が過浸炭になると、この軌道面の研削性や靱性が低下して、製造コストの上昇や耐久性低下の原因となる。そこで、前記周方向の圧縮残留応力の最大値を、前記軌道面部分が過浸炭とならない範囲で付与できる５００ＭＰａとした。
【００３２】
一方、前記軸方向の圧縮残留応力の大きさに関しても、浸炭処理或いは浸炭窒化処理である熱処理時の保持温度と時間とのうちの一方又は双方を変えて、固溶炭素の濃度勾配を変化させる事によって調整できる。前記軸方向の圧縮残留応力に関しては、前記周方向の圧縮残留応力の値程大きくする必要はない。但し、前記軸方向の圧縮残留応力の値が５０ＭＰａ未満の場合には、総ての方向の白色組織剥離を十分に抑える面からの効果が不十分となる。これに対して、前記軸方向の圧縮残留応力が高過ぎる場合には、前記周方向の圧縮残留応力が高過ぎる場合と同様の問題を生じるので、前記軸方向の圧縮残留応力の最大値を５００ＭＰａとした。
尚、白色組織剥離をより効果的に抑える観点から、前記軌道輪の周方向に関する圧縮残留応力を３００〜５００ＭＰａとし、同じく軸方向の圧縮残留応力を３００〜５００ＭＰａとする事が好ましい。
【００３３】
以下、本発明の軌道輪を構成する鋼の必須の添加成分、具体的には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒの添加量（含有量）に就いて説明する。
［軌道輪を構成する鋼中のＣの含有量：０．２０〜０．６０質量％］
Ｃは、焼き入れによって基地に固溶し、硬さを向上させる元素であり、軸受部品に必要な硬さを確保する為に添加する。鋼中のＣの含有量が０．２０質量％未満であると、焼き入れ後に於ける芯部の硬さが不足して、軌道輪の剛性が低下（不足）する。そこで、Ｃを０．２０質量％以上、好ましくは０．２５質量％以上含有させる。一方、前記鋼中のＣの含有量が０．６０質量％を超えると、得られる軸受部品が硬くなり過ぎて、研削性の低下や、芯部の靭性不足に基づく破壊靭性値の低下を生じる。そこでＣの含有量を０．６０質量％以下、好ましくは０．５５質量％以下とする。尚、浸炭処理或いは浸炭窒化処理を行うと表面が硬く、内部に行くほど硬さが下がっていくが、本明細書では、硬さが下がりきって一定になった部分を芯部とする。
【００３４】
［軌道輪を構成する鋼中のＳｉの含有量：０．１０〜０．６０質量％］
Ｓｉは、基地に固溶して焼き入れ性及び焼き戻し軟化抵抗性を向上させる効果がある為、軸受部品に必要な硬さを確保する為に添加する。且つ、Ｓｉは、基地組織中のマルテンサイトを安定化させ、水素による前軌道輪の軌道面部分の白色組織変化を遅延させて、前記白色組織剥離の発生を遅延させ、この軌道輪を組み込んだ転がり軸受の寿命延長に寄与する。この様な、白色組織変化の遅延による寿命延長効果は、Ｓｉの含有量が０．１０質量％未満の場合には十分には得られない。一方、Ｓｉの含有量が０．６０質量％を超えると、浸炭性及び浸炭窒化性が低下するだけでなく、球状化焼鈍後の硬さが上昇する為、旋削性及び冷間加工性が低下する。浸炭性、浸炭窒化性、球状化焼鈍後の硬さを適正範囲に抑え、安定した旋削性及び冷間加工性を得る為に、好ましくは、Ｓｉの含有量を、０．５０質量％以下に抑える。
【００３５】
［軌道輪を構成する鋼中のＭｎの含有量：０．６０〜１．５０質量％］
Ｍｎは、基地に固溶して焼き入れ性を向上させる効果がある為、軌道輪に必要な硬さを確保する為に添加する。且つ、Ｍｎも、上述したＳｉの場合と同様に、本発明の重要な目的である、白色組織剥離の発生を抑える効果がある。即ち、Ｍｎも、基地組織中のマルテンサイトを安定化させ、非金属介在物周辺に生じる白色組織変化を遅延させて、前記軌道輪に白色組織剥離が発生する事を抑え、この軌道輪を組み込んだ転がり軸受の寿命延長に寄与する。更に、Ｍｎは、熱処理後に残留オーステナイトを生成し易くする効果がある。残留オーステナイトは、比較的軟らかい組織であり、前述した表面起点型剥離を抑えて、別の観点から、前記軌道輪を組み込んだ転がり軸受の寿命延長に寄与する。この様な効果は、Ｍｎの含有量が０．６０質量％未満の場合には、十分には得られない。一方、Ｍｎの含有量が１．５０質量％を超えると、熱間鍛造時の変形抵抗が上昇して、軌道輪を造る際の熱間鍛造性を低下させる。又、鋼中の残留オーステナイトは、比較的軟らかい組織であり、過剰に存在する事は、軌道輪のうちで軌道面の転がり疲れ寿命確保の面からは不利になる。更に、軌道輪を構成する鋼中の残留オーステナイトは、転がり軸受の使用に伴って少しずつ分解し、分解に伴って、僅かとは言え体積が膨張する。この為、Ｍｎの含有量を多くする事で残留オーステナイト量が過剰になると、前記軌道面の転がり疲れ寿命を確保し難くなるだけでなく、軌道輪の形状及び寸法の安定性が低下する。そこで、この軌道輪を構成する鋼中のＭｎの含有量を、０．６０〜１．５０質量％、好ましくは０．７０〜１．４０質量％の範囲とする。
【００３６】
［軌道輪を構成する鋼中のＣｒの含有量：０．６０〜１．８０質量％］
Ｃｒは、基地のマルテンサイト中に固溶する分と、球状化炭化物中に固溶する分とに分配される。基地のマルテンサイト中に固溶したＣｒは、焼き入れ性を向上させて、軌道輪の軌道面の硬さを確保する効果がある。又、Ｃと結合して炭化物を形成し、耐摩耗性及び転がり疲れ寿命を向上させる効果がある。更に、Ｃｒも、前述したＳｉ及び上述したＭｎの場合と同様に、炭化物と基地組織のマルテンサイトを安定化させる為、水素による組織変化を遅延させて、寿命を延長する効果がある。この様な効果は、Ｃｒの含有量が０．６０質量％未満の場合には、十分には得られない。一方、Ｃｒの含有量が１．８０質量％を超えると、浸炭性及び浸炭窒化性が低下し、軌道面の硬さを確保する為に要する温度が高くなって、軌道輪の生産性を低下させるだけでなく、球状化焼鈍後の硬さが上昇する為、旋削性及び冷間加工性が低下する。そこで、前記軌道輪を構成する鋼中のＣｒの含有量を０．６０〜１．８０質量％の範囲とする。尚、旋削性及び冷間加工性をより安定させる為に、好ましくは、Ｃｒの含有量を１．７０質量％以下とする。
【００３７】
続いて、本発明の軌道輪を構成する鋼の選択的な添加成分（Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）の含有量、及び、不可避不純物のうち、特にその含有量を規制することが好ましい成分（Ｓ、Ｐ、Ｏ）の含有量に就いて説明する。
［軌道輪を構成する鋼中のＭｏの含有量：０．００〜０．４０質量％］
Ｍｏは、基地に固溶して、焼き入れ性及び焼き戻し軟化抵抗性を向上させ、軌道輪の軌道面の硬さを確保する効果がある。又、Ｍｏも、前述したＳｉ、Ｍｎ及び上述したＣｒの場合と同様に、白色組織剥離の発生を抑える効果がある。即ち、Ｍｏも、基地組織中のマルテンサイトを安定化させ、水素による白色組織変化を遅延させる効果がある。又、酸化物系介在物や硫化物系介在物周辺に生じるバタフライ型組織変化を遅延させて、軌道輪に介在物起点型剥離が発生する事を抑え、この軌道輪を組み込んだ転がり軸受の寿命延長に寄与する。但し、Ｍｏの含有量が０．４０質量％を超えると、Ｍｏの一部が硬い炭化物を形成し、研削性を低下させる。又、高価な元素である為、前記軌道輪を含む転がり軸受の製造コストを高くする原因となる。そこで、Ｍｏの含有量を０．００〜０．４０質量％と規制した。尚、製造コストを抑制しつつ、上記効果を十分に得る観点から、Ｍｏの含有量は０．０１〜０．１５質量％とする事が好ましい。
【００３８】
［軌道輪を構成する鋼中のＮｉの含有量：０．００〜０．２０質量％］
Ｎｉは、焼き入れ性を向上させる効果とオーステナイトを安定化させる効果とを持つ元素であり、更に、多量に添加すると靱性が向上する。但し、高価な元素である為、前記軌道輪を含む転がり軸受の製造コストを高くする原因となる。そこで、Ｎｉの含有量を０．００〜０．２０質量％に規制した。尚、製造コストを抑制しつつ、上記効果を十分に得る観点から、Ｎｉの含有量は０．０１〜０．１８質量％とする事が好ましい。
【００３９】
［軌道輪を構成する鋼中のＣｕの含有量：０．２０質量％以下］
Ｃｕは、焼き入れ性を向上させる効果と、粒界強度を向上させる効果とがある。但し、Ｃｕの含有量が多くなると熱間鍛造性が低下する。そこで、Ｃｕの含有量を０．００〜０．２０質量％に規制した。尚、上記効果を十分に得るためには、Ｃｕの含有量を０．０１質量％以上とする事が必要となる。
【００４０】
［軌道輪を構成する鋼中のＳの含有量：０．０２０質量％以下］
Ｓは、ＭｎＳを形成し、このＭｎＳは、介在物として作用し、介在物起点型剥離の起点となる為、鋼中に含まれるＳ量は少ない程良い。但し、Ｓは自然界に多く存在する元素であり、Ｓの含有量を極端に少なく抑えようとすると、軌道輪を造る為の鋼製の素材（鋼材）の生産性が低下し、鋼材の製造コストが上昇する為、工業上広く利用する事が難しくなる。一方、Ｓを０．０２０質量％程度含んでも、他の元素の含有量及び熱処理方法を適切にする事で、前記介在物起点型剥離の発生を抑え、軌道輪に必要とされる耐久性を確保できる。そこで、Ｓの含有量の上限値を０．０２０質量％とした。
【００４１】
［軌道輪を構成する鋼中のＰの含有量：０．０２０質量％以下］
Ｐは、結晶粒界に偏析して、粒界強度や破壊靱性値を低下させるので、少ない程良い。但し、Ｐも自然界に多く存在する元素であり、Ｐの含有量を極端に少なく抑えようとすると、鋼材の製造コストが上昇する。一方、Ｐを０．０２０質量％程度含んでも、他の元素の含有量及び熱処理方法を適切にする事で、軌道輪に必要とされる耐久性を確保できる。そこで、Ｐの含有量の上限値を０．０２０質量％とした。
【００４２】
［軌道輪を構成する鋼中のＯの含有量：１５質量ｐｐｍ以下］
Ｏは、鋼中でＡｌ2Ｏ3等の酸化物系介在物を形成する。酸化物系介在物は、硬く、介在物起点型剥離の起点となり、軌道面の転がり疲れ寿命に大きな悪影響を及ぼすので、Ｏの含有量は少ない程良い。但し、Ｏに関しても、含有量を極端に少なくすると鋼材コストが上昇するのに対して、Ｏを１５質量ｐｐｍ程度含んでも、他の元素の含有量及び熱処理方法を適切にする事で、軌道輪に必要とされる耐久性を確保できる。そこで、Ｏの含有量の上限値を１５質量ｐｐｍとした。
【００４３】
（２）各転動体に就いて
次に、請求項２に記載した発明に対応し、前記各転動体に関して説明する。
これら各転動体に関して、基本的には、一般的な、高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２、ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５）材に、一般的な焼き入れ（ズブ焼き入れ）処理及び焼き戻し処理したものを使用できる。但し、これら各転動体面の様に前記軌道面と転がり接触する部分が変化しない等の厳しい使用条件下で、転がり軸受全体としての長寿命化をより十分に図る為には、前記各転動体を構成する鋼の組成を請求項２に記載した発明の如く限定し、更にこの鋼製の素材に浸炭窒化焼き入れ処理を施し、この請求項２に規定した性状を有するものとする事が好ましい。以下に、請求項２に記載した発明の特定事項に就いて説明する。
【００４４】
［転動体の表面硬さ：ＨＲＣ６３〜６７］
白色組織は、鋼製の軸受部品（前記軌道輪及び前記各転動体）を構成する鋼中の水素が局所的な塑性変形を引き起こす事によって、この鋼の基地組織のマルテンサイトが、超微細粒フェライト組織に変化したものである。従って、前記各転動体の表面での白色組織の形成を遅延させる為には、これら各転動体の表面硬さを高くして、塑性変形し難くする事が有効である。この様な効果は、この表面硬さがＨＲＣ６３未満の場合には十分には得られない。安定的に白色組織の形成を遅延させる効果を得る為に、より好ましくは、前記各転動体の表面硬さをＨＲＣ６４．５以上とする。但し、この表面硬さがＨＲＣ６７を超えると、前記各転動体の転動面の靱性が低下して、これら各転動体の転動面に亀裂等の損傷が発生し易くなり、転がり軸受全体としての耐久性確保の面から不利になる。そこで、転動体の表面硬さをＨＲＣ６３〜６７とした。
尚、前記各転動体の表面硬さは、浸炭窒化焼き入れ処理による炭素濃度と窒素濃度、焼き入れ温度、焼き戻し温度、ボールピーニングの加工条件によって調整可能である。
【００４５】
［転動体の最表面の残留オーステナイト量：２０〜４０容量％］
先の軌道輪部分でも述べた通り、残留オーステナイトは通常軟質な組織である為、転動体の最表面である転動面に付いた傷や圧痕、更には電食により荒れた転動面に存在する電食痕の周辺のエッジ部に発生する応力集中を緩和し、クラックの発生を抑制する。この様な効果は、前記軌道輪の場合と同様に、残留オーステナイト量が２０容量％未満の場合には十分には得られない。一方、前記各転動体は、前記軌道輪に比べて高い剛性を必要とする為、炭素を多く含んだ材料を用いて芯部まで硬化させる。その為、最表面の残留オーステナイト量が４０容量％を超えると、内部の残留オーステナイト量も増大してしまい、前述の軌道輪部分で説明した理由により、寸法安定性及び形状安定性が低下してしまう場合がある。
尚、クラックの発生をより効果的に抑制する観点から前記残留オーステナイト量を３０〜４０容量％とする事が好ましい。
又、本発明に於いて、転動体の最表面の残留オーステナイト量とは、Ｘ線回折装置を用いて、該転動体の最表面から１０μｍまでの残留オーステナイト量を測定する事により求められる値を意味する。
【００４６】
［転動体表面からの前記１％深さ位置のN量：０．０５〜２．００質量％］
前記各転動体の転動面を硬化する為の浸炭窒化焼き入れ処理によって、これら各転動体の表面から侵入拡散したＮは、表面では濃度が高くなり、内部に向かって濃度が低くなっていく。表面付近の高濃度のＮは、Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物を形成する。一方、内部に拡散した低濃度のＮには残留オーステナイトを安定化させる効果がある。従って、前記１％深さ位置まで微量のＮを拡散させる事によって、その位置の残留オーステナイトを安定化させ、前述した様な、残留オーステナイトによる白色組織変化を遅延させる効果を高める事ができる。この様な効果は、前記１％深さ位置のＮ量が０．０５質量％未満の場合には十分には得られない。この為、前記１％深さ位置のＮ量は、０．０５質量％以上とする。一方、前記１％深さ位置のＮ量が２．００質量％を超えると、効果が飽和する。この為、前記１％深さ位置のＮ量は、２．００質量％以下、好ましくは０．３０質量％以下とする。
尚、この１％深さ位置のＮ量（濃度）は、前記各転動体に浸炭窒化焼き入れ処理をする際の、雰囲気ガス中の窒素ポテンシャルと保持時間とのうちの少なくとも一方を変える事により調整できる。
【００４７】
［転動体表面からの前記１％深さ位置の圧縮残留応力：５００〜９００ＭＰａ］
前記各転動体の転動面に関しても、前記軌道輪の軌道面の場合と同様に、前記１％深さ位置に圧縮残留応力を存在させる事により、白色組織と正常組織との境界部分で亀裂の進展を抑制し、前記各転動体の転動面の表面部分に存在している白色組織を起点とした、白色組織剥離に至るまでの時間を延長させる効果がある。
前記各転動体の場合、圧縮残留応力はそれぞれの転動面の研磨後に行うボールピーニング加工による塑性加工の効果によっても付与できる。この為、前記各転動体の転動面部分に付与できる圧縮残留応力の値は、前記軌道輪の軌道面に付与できる圧縮残留応力と比較して高くなる。又、この圧縮残留応力の大きさは、浸炭窒化焼き入れ処理時の保持温度と時間とのうちの少なくとも一方を変えて、固溶炭素の濃度勾配を変える事に加え、ボールピーニング加工時のドラムの回転速度と加工時間とのうちの少なくとも一方を変える事によっても調整できる。前述した様に、白色組織と正常組織との界面から発生する微小亀裂の進展は、前記１％深さ位置に圧縮残留応力を存在させる事により抑えられる。但し、この圧縮残留応力の値が５００ＭＰａ未満の場合には、前記各転動体の転動面に関する限り、前記亀裂進展を抑制する効果が十分には得られない。これに対して、前記圧縮残留応力の値が９００ＭＰａを超えると、前記１％深さ位置での圧縮残留応力と釣り合う大きさで前記各転動体の内部に発生する引張応力の作用によって、亀裂の進展が促進される可能性が生じる。そこで、前記各転動体の前記１％深さ位置の圧縮残留応力を５００〜９００ＭＰａ、好ましくは６００〜８５０ＭＰａとした。尚、これら各転動体の前記１％深さ位置の圧縮残留応力の値を、前記軌道輪の場合に比較して高くする理由は、前記各転動体は、非負荷圏に存在する為、荷重を支承せず、公転速度に応じた速度で自転しない状態から、荷重を支承する為、公転速度に応じた速度で自転する必要がある負荷圏に入る際に、局所的に大きな滑りを受ける為、亀裂が進展し易い為である。
【００４８】
以下、本発明の各転動体を構成する鋼の必須の添加成分、具体的には、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＣｒの添加量（含有量）に就いて説明する。
［各転動体を構成する鋼中のＣの含有量：０．８０〜１．２０質量％］
Ｃは、前述の軌道輪部分で述べた様に、焼き入れによって基地に固溶し、硬さを向上させる元素であるが、鋼中のＣの含有量が０．８０質量％未満の場合には、前記各転動体の転動面の硬さを十分には確保できず、これら各転動体の転動面の耐摩耗性や転がり疲れ寿命の確保が難しくなる。又、これら各転動体に浸炭窒化焼き入れ処理を施す場合には、浸炭窒化焼き入れ処理に要する時間が長くなり、これら各転動体の生産性が低下する。これに対して、Ｃを過剰（１．２０質量％を超えて）に添加すると、前記各転動体が硬くなり過ぎて、これら各転動体に関して、研削性や破壊靱性値の低下を生じる．これらの事を考慮して、前記各転動体を構成する鋼中のＣの含有量を０．８０〜１．２０質量％(上述した効果を安定的に得る為に、より好ましくは０．９０〜１．１０質量％）とした。
【００４９】
［各転動体を構成する鋼中のＳｉの含有量：０．１０〜０．７０質量％］
Ｓｉは、前述の軌道輪部分でも述べた様に、基地に固溶して焼き入れ性及び焼き戻し軟化抵抗性を向上させる効果がある為、軸受部品に必要な硬さを確保する為に添加する。且つ、Ｓｉは、基地組織中のマルテンサイトを安定化させ、水素による前記各転動体の転動面部分の白色組織変化を遅延させて、前記白色組織剥離の発生を遅延させ、これら転動体を組み込んだ転がり軸受の寿命延長に寄与する。この様な、白色組織変化の遅延による寿命延長効果は、Ｓｉの含有量が０．１０質量％未満の場合には十分には得られない。一方、Ｓｉの含有量が０．７０質量％を超えると、旋削性及び冷間加工性が低下する。そこでＳｉの含有量０．１０〜０．７０質量％、好ましくは０．２０〜０．６０質量％とする。
【００５０】
［各転動体を構成する鋼中のＭｎの含有量：０．２０〜１．２０質量％］
Ｍｎは、やはり前述の軌道輪部分で述べた様に、基地に固溶して焼き入れ性を向上させる効果がある為、前記各転動体に必要な硬さを確保する為に添加する。且つ、Ｍｎも、上述したＳｉの場合と同様に、本発明の重要な目的である、白色組織剥離の発生を抑える効果がある。即ち、Ｍｎも、基地組織中のマルテンサイトを安定化させ、非金属介在物周辺に生じる白色組織変化を遅延させて、前記各転動体に白色組織剥離が発生する事を抑え、これら各転動体を組み込んだ転がり軸受の寿命延長に寄与する。更に、Ｍｎは、熱処理後に残留オーステナイトを生成し易くする効果がある。残留オーステナイトは、比較的軟らかい組織であり、前述した表面起点型剥離を抑えて、別の観点から、前記各転動体を組み込んだ転がり軸受の寿命延長に寄与する。この様な効果は、Ｍｎの含有量が０．２０質量％未満の場合には、十分には得られない。一方、Ｍｎの含有量が１．２０質量％を超え、残留オーステナイト量が過剰になると、前記各転動体の転動面の転がり疲れ寿命を確保し難くなるだけでなく、前記各転動体の形状及び寸法の安定性が低下する。そこで、これら各転動体を構成する鋼中のＭｎの含有量を、０．２０〜１．２０質量％の範囲とする。
【００５１】
［各転動体を構成する鋼中のＣｒの含有量：０．９０〜１．８０質量％］
Ｃｒは、やはり前述の軌道輪部分で述べた様に、基地のマルテンサイト中に固溶し、焼き入れ性を向上させて、前記各転動体の転動面の硬さを確保する効果がある。又、Ｃと結合して炭化物を形成し、耐摩耗性及び転がり疲れ寿命を向上させる効果がある。更に、Ｃｒも、前述したＳｉ及び上述したＭｎの場合と同様に、炭化物と基地組織のマルテンサイトを安定化させる為、水素による組織変化を遅延させて、寿命を延長する効果がある。この様な効果は、Ｃｒの含有量が０．９０質量％未満の場合には、十分には得られない。一方、Ｃｒの含有量が１．８０質量％を超えると、旋削性及び冷間加工性が低下する。そこで、前記各転動体を構成する鋼中のＣｒの含有量を、０．９０〜１．８０質量％の範囲とする。尚、旋削性及び冷間加工性をより安定させる為に、好ましくは、Ｃｒの含有量を１．７０質量％以下とする。
【００５２】
続いて、本発明の各転動体を構成する鋼の選択的な添加成分（Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）の含有量、及び、不可避不純物のうち、特にその含有量を規制する事が好ましい成分（Ｓ、Ｐ、Ｏ）の含有量に就いて説明する。
［各転動体を構成する鋼中のＭｏの含有量：０．００〜０．２５質量％］
Ｍｏは、やはり前述の軌道輪部分で述べた様に、基地に固溶して、焼き入れ性及び焼き戻し軟化抵抗性を向上させ、前記各転動体の転動面の硬さを確保する効果がある。又、Ｍｏも、基地組織中のマルテンサイトを安定化させ、水素による白色組織変化を遅延させる効果がある。但し、Ｍｏの含有量が０．２５質量％を超えると、Ｍｏの一部が硬い炭化物を形成し、研削性を低下させる。又、高価な元素である為、前記各転動体を含む転がり軸受の製造コストを高くする原因となる。そこで、Ｍｏの含有量を０．００〜０．２５質量％と規制した。尚、製造コストを抑制しつつ、上記効果を十分に得る観点から、Ｍｏの含有量は０．０１〜０．１５質量％とする事が好ましい。
【００５３】
［各転動体を構成する鋼中のＮｉの含有量：０．００〜０．２０質量％］
Ｎｉは、やはり前述の軌道輪部分で述べた様に、焼き入れ性を向上させる効果と残留オーステナイトを安定化させる効果とを持つ元素であり、更に、多量に添加すると靱性が向上する。但し、高価な元素である為、前記各転動体を含む転がり軸受の製造コストを高くする原因となる。そこで、Ｎｉの含有量を０．００〜０．２０質量％と規制した。尚、製造コストを抑制しつつ、上記効果を十分に得る観点から、Ｎｉの含有量は０．０１〜０．１８質量％とする事が好ましい。
【００５４】
［各転動体を構成する鋼中のＣｕの含有量：０．００〜０．２０質量％］
Ｃｕは、やはり前述の軌道輪部分で述べた様に、焼き入れ性を向上させる効果と、粒界強度を向上させる効果とがある。但し、Ｃｕの含有量が多くなると熱間鍛造性が低下する。そこで、Ｃｕの含有量を０．００〜０．２０質量％と規制した。尚、上記効果を十分に得るためには、Ｃｕの含有量を０．０１質量％以上とする事が必要となる。
【００５５】
［各転動体を構成する鋼中のＳの含有量：０．０２０質量％以下］
Ｓは、やはり前述の軌道輪部分で述べた様に、介在物として作用するＭｎＳを形成する為、鋼中に含まれるＳ量は少ない程良い。但し、Ｓは自然界に多く存在する元素であり、Ｓの含有量を極端に少なく抑えようとすると、前記各転動体を造る為の鋼製の素材（鋼材）の生産性が低下し、鋼材の製造コストが上昇する為、工業上広く利用する事が難しくなる。一方、Ｓを０．０２０量％程度含んでも、他の元素の含有量及び熱処理方法を適切にする事で、前記各転動体に必要とされる耐久性を確保できる。そこで、Ｓの含有量の上限値を０．０２０質量％とした。
【００５６】
［各転動体を構成する鋼中のＰの含有量：０．０２０質量％以下］
Ｐは、やはり前述の軌道輪部分で述べた様に、結晶粒界に偏析して、粒界強度や破壊靱性値を低下させるので、少ない程良い。但し、Ｐも自然界に多く存在する元素であり、Ｐの含有量を極端に少なく抑えようとすると、鋼材の製造コストが上昇する。一方、Ｐを０．０２０質量％程度含んでも、他の元素の含有量及び熱処理方法を適切にする事で、前記各転動体に必要とされる耐久性を確保できる。そこで、Ｐの含有量の上限値を０．０２０質量％とした。
【００５７】
［前記各転動体を構成する鋼中のＯの含有量：１０質量ｐｐｍ％以下］
Ｏは、やはり前述の軌道輪部分で述べた様に、鋼中でＡｌ2Ｏ3等の酸化物系介在物を形成する。酸化物系介在物は、硬く、介在物起点型剥離の起点となり、転動面の転がり疲れ寿命に大きな悪影響を及ぼすので、Ｏの含有量は少ない程良い。但し、Ｏに関しても、含有量を極端に少なくすると鋼材コストが上昇するのに対して、Ｏを１０質量ｐｐｍ程度含んでも、他の元素の含有量及び熱処理方法を適切にする事で、前記各転動体に必要とされる耐久性を確保できる。そこで、Ｏの含有量の上限値を１０質量ｐｐｍとした。
【００５８】
（３）グリースに就いて
次に、前記各転動体を設置した軸受内部空間に充填するグリースの組成に就いて説明する。即ち、本発明の転がり軸受を実施する場合に、このグリースとして、下記の様な適切な添加物を添加したものを使用する事により、前記軌道面及び前記各転動面とに安定して保護被膜を形成し、前記軌道輪及び前記各転動体を構成する鋼内への水素の侵入を抑制し、白色組織剥離の進展を抑えられる。
【００５９】
［増ちょう剤：ジウレア化合物］
ジウレア化合物は、グリース中に増ちょう剤として添加されるものであり、優れた耐熱性を有する為、転がり軸受の使用環境温度が高く、前記軌道面と前記各転動面との転がり接触部の温度が上昇した場合にも、これら各転がり接触部に安定した保護被膜（油膜）を形成できる。尚、前記増ちょう剤の配合割合は、好ましくは、グリース組成物全量に対して５〜２５質量％とする。この増ちょう剤の配合割合が２５質量％を超えると、前記グリース組成物が過剰に硬くなって十分な潤滑性能を得る事が難しくなる。これに対して、前記増ちょう剤の配合割合が５質量％未満の場合には、前記グリースを十分にグリース状にできなくなる（前記各転がり接触部に強固な保護被膜を形成する為に必要な粘度を確保できなくなる）。
【００６０】
増ちょう剤として好適に使用できるジウレア化合物としては、下記の化学式：［化１］〜［化３］で表されるものが好ましい例として挙げられる。
【００６１】
【化１】
2015017661.tif 000003
【００６２】
【化２】
2015017661.tif 000004
【００６３】
【化３】
2015017661.tif 000005
【００６４】
尚、上記［化１］〜［化３］に於いて、Ｒ1は芳香環を含有する炭化水素基（炭素数は全体で７〜１２）を、Ｒ2は２価の芳香環を含有する炭化水素基（炭素数は全体で６〜１５）を、Ｒ3はシクロヘキシル基又はアルキルシクロヘキシル基（炭素数は全体で７〜１２）を表す。
【００６５】
［防錆剤：ナフテン酸塩、コハク酸又はこれらの誘導体］
ナフテン酸塩、コハク酸又はこれらの誘導体は、グリース中に防錆剤として添加されるものであり、前記軌道輪及び前記各転動体を構成する鋼の表面である、前記軌道面及び前記各転動面に吸着して保護被膜を形成する。そして、これら各面に関して、防錆作用を発揮すると同時に、これら各面での水素の発生と侵入とを抑制する効果を発揮する。これらの防錆剤として機能する物質は、１種を単独で使用しても、或いは２種以上を組み合わせて使用しても良い。安定的に上記の効果を得る為には、ナフテン酸塩、コハク酸又はその誘導体の添加量の合計は、グリース組成物全量に対して０．２５〜５質量％とする事が好ましい。
【００６６】
ナフテン酸塩としては、ナフテン核を有するカルボン酸塩であれば特に制限されないが、ナフテン核を有する飽和カルボン酸塩である事が好ましい。この様なナフテン酸塩としては、飽和単環カルボン酸塩（ＣnＨ2n-1ＣＯＯＭ）、飽和複環カルボン酸塩（ＣnＨ2n-3ＣＯＯＭ）及びこれらの誘導体が挙げられる。例えば、飽和単環カルボン酸塩としては、下記の化学式：［化４］又は［化５］で表されるものが好ましい例として挙げられる。
【００６７】
【化４】
2015017661.tif 000006
【００６８】
【化５】
2015017661.tif 000007
【００６９】
尚、上記［化４］及び［化５］に於いて、Ｒ4は炭化水素基を表し、具体的には、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルカリール基、アラルキル基等が挙げられる。又、Ｍは金属元素を表し、具体的には、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等が挙げられる。又、コハク酸又はその誘導体としては、コハク酸、アルキルコハク酸、アルキルコハク酸ハーフエステル、アルケニルコハク酸、アルケニルコハク酸ハーフエステル、コハク酸イミド等を挙げる事ができる。
【００７０】
［酸化防止剤：フェノール系化合物又はアミン系化合物］
フェノール系化合物又はアミン系化合物は、グリース中に酸化防止剤として添加されるものであり、グリースの基油の酸化を防止すると同時に、前記軌道輪及び前記各転動体を構成する鋼の表面に吸着する事により、前記軌道面及び前記各転動面に保護被膜を形成し、これら軌道面及び各転動面部分での水素の発生と、これら軌道面及び各転動面への水素の侵入を抑制する効果を発揮する。これらの効果を得る為には、フェノール系化合物とアミン系化合物とのうちから選択される１種を単独で使用しても、或いは２種以上を組み合わせて使用しても良い。上記の効果を安定的に得る為には、フェノール系化合物とアミン系化合物とのうちから選択される１種又は２種以上の酸化防止剤の添加量の合計を、グリース全量に対して２〜１０質量％とする事が好ましい。
【００７１】
（ａ）フェノール系化合物
フェノール系化合物としては、潤滑油の酸化防止剤として用いられる任意のアルキルフェノール系化合物が使用可能であり、特に、下記の化学式：［化６］で表されるアルキルフェノール化合物を好適に用いる事ができる。
【００７２】
【化６】
2015017661.tif 000008
【００７３】
尚、上記［化６］に於いて、Ｒ5は炭素数１〜４のアルキル基を、Ｒ6は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を、Ｒ7は水素原子、炭素数１〜４のアルキル基又は下記の化学式：［化７］で表される基をそれぞれ表す。
【００７４】
【化７】
2015017661.tif 000009
【００７５】
尚、上記［化７］に於いて、Ｒ8は炭素数１〜６のアルキレン基又は硫黄原子を、Ｒ9は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ10は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基をそれぞれ表す。又、ｋは０又は１を表す。
【００７６】
上記［化６］に於いて、Ｒ7が炭素数１〜４のアルキルである場合の化合物の例としては、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−エチルフェノール等を挙げる事ができる。
又、上記［化６］に於いて、Ｒ7が上記［化７］で表される基である化合物の例としては、ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）、ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，２−ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１−ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，２−ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，３−ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン等、４，４−チオビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）及びこれらの混合物等が挙げられる。
【００７７】
（ｂ）アミン系化合物
アミン系化合物としては、潤滑油の酸化防止剤として用いられる任意の芳香族アミン系化合物が使用可能であり、特に、下記の化学式：［化８］で表されるα−ナフチルアミン類及び［化１０］で表されるジフェニルアミン類から選ばれる１種又は２種以上の芳香族アミンが好ましい例として挙げられる。
【００７８】
【化８】
2015017661.tif 000010
【００７９】
尚、上記[化８]に於いて、Ｒ11は水素原子又は下記の化学式：［化９］で表される基
を表す。これらのうち、Ｒ11が下記［化９］で表される基である事が好ましい。
【００８０】
【化９】
2015017661.tif 000011
【００８１】
尚、上記[化９]に於いて、Ｒ12は水素原子又は炭素数１〜１６のアルキル基を表す。
炭素数１〜１６のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシ基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基及びヘキサデシル基等が挙げられる。これらのアルキル基は直鎖状であってもよく、分岐状であっても良い。これらの中で、炭素数が８〜１６の分岐状のアルキル基が好ましい。
【００８２】
【化１０】
2015017661.tif 000012
【００８３】
尚、上記[化１０]に於いて、同一分子中のＲ13は同一でも異なってもよい。Ｒ13とし
ては、水素原子又は炭素数１〜１６のアルキル基を挙げる事ができ、これらのうち、炭素数１〜１６のアルキル基が好ましい。Ｒ13で表されるアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシ基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基及びヘキサデシル基等が挙げられる。これらのアルキル基は直鎖状であってもよく、分岐状であっても良い。これらの中で、炭素数が３〜１６の分岐状のアルキル基が好ましい。
又、アミン系酸化防止剤としては、上記［化８］及び［化１０］で表されるアミン系化合物の他、Ｎ−ｎ―ブチル−ｐアミノフェノール、４，４’−テトラメチル−ジ−アミノジフェニルメタン、N，N’−ジサリチルデン−１，２−プロピレンジアミン等を使用する事ができる。
【００８４】
［極圧添加剤：ＤＴＣ系化合物又はＤＴＰ系化合物］
有機金属塩であるジアルキルジチオカルバミン酸（ＤＴＣ）系化合物又はジアルキルジチオリン酸（ＤＴＰ）系化合物は、グリース中に極圧添加剤として添加されるものであり、前記転がり軸受の運転に伴って、前記軌道輪の軌道面と前記各転動体の転動面とが金属接触した際に、金属表面と化学反応して、これら軌道面及び各転動面に保護被膜を形成し、これら軌道面及び各転動面部分での水素の発生と、これら軌道面及び各転動面への水素の侵入を抑制する効果を発揮する。又、これら軌道面及び各転動面の耐摩耗性及び耐焼付き性も向上させる。これらの効果を得る為には、ＤＴＣ系化合物とＤＴＰ系化合物とを単独で使用しても良く、組み合わせて使用しても良い。上記の効果を安定的に得る為に好ましくは、ＤＴＣ系化合物とＤＴＰ系化合物とのうちから選択される１種又は２種以上の添加量は、グリース全量に対して０．５〜１０質量％とする事が好ましい。
【００８５】
ＤＴＣ系化合物としては、下記の化学式：［化１１］で表される有機金属塩を、ＤＴＰ系化合物としては下記の化学式：［化１２］で表される有機金属塩を好適に使用する事ができる。
【００８６】
【化１１】
2015017661.tif 000013
【００８７】
【化１２】
2015017661.tif 000014
【００８８】
尚、上記［化１１］及び［化１２］に於いて、Ｍは金属原子を表し、具体的には、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ及びＺｎなどが挙げられる。又、Ｒ14は炭素数１〜１８の炭化水素基を表し、同一分子中のＲ14は同一でも異なってもよい。Ｒ14で表される炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基などが挙げられる。これらの中でも１，１，３，３−テトラメチルブチル基、１，１，３，３−テトラメチルヘキシル基、１，１，３−トリメチルヘキシル基、１，３−ジメチルブチル基、１−メチルウンデカン基、１−メチルヘキシル基、１−メチルペンチル基、２−エチルブチル基、２−エチルヘキシル基、２−メチルシクロヘキシル基、３−ヘプチル基、４−メチルシクロヘキシル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、イソプロピル基、イソヘプチル基、イソペンチル基、ウンデシル基、エイコシル基、エチル基、オクタデシル基、オクチル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基、シクロペンチル基、ジメチルシクロヘキシル基、デシル基、テトラデシル基、ドコシル基、ドデシル基、トリデシル基、トリメチルシクロヘキシル基、ノニル基、プロピル基、ヘキサデシル基、ヘキシル基、ヘニコシル基、ヘプタデシル基、ヘプチル基、ペンタデシル基、ペンチル基、メチル基、tert−ブチルシクロヘキシル基、tert−ブチル基、２−ヘキセニル基、２−メタリル基、アリル基、ウンデセニル基、オレイル基、デセニル基、ビニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、ヘプタデセニル基、トリル基、エチルフェニル基、イソプロピルフェニル基、tert−ブチルフェニル基、Sec−ペンチルフェニル基、n−ヘキシルフェニル基、第三オクチルフェニル基、イソノニルフェニル基、ｎ−ドデシルフェニル基、フェニル基、ベンジル基、１−フェニルメチル基、２−フェニルエチル基、３−フェニルプロピル基、１，１−ジメチルベンジル基、２−フェニルイソプロピル基、３−フェニルヘキシル基、ベンズヒドリル基、ビフェニル基が好ましい。これらの炭化水素基はエーテル結合を有しても良い。
【００８９】
［導電性物質：カーボンブラック］
前記グリース中に、導電性物質を含有させる事で、前記１対の軌道輪同士の間で常に電流を流し、これら両軌道輪同士の間に、前記各転がり接触部で放電（スパーク）を発生させる程の電位差を生じる事を抑えられる。即ち、前述した通り、通常、転がり軸受の回転中には、前記軌道面輪と前記各転動面との間にはグリースによる油膜が存在する為、前記両軌道輪同士の間は絶縁状態になっている。この様な状態で、これら両軌道輪同士の間に電位差が発生し、振動や滑りによって瞬間的に油膜が切れて、前記軌道面と前記各転動面とが直接接触する金属接触が生じると、当該接触部で放電が生じ、前記軌道面や前記各転動面に電食が発生すると同時に、放電（スパーク）によって潤滑剤や水の分解が加速されて水素の発生が加速される。これに対して、前記グリース中に導電性物質であるカーボンブラックを添加する事により、前記両軌道輪同士の間の電位差を僅少又は零にできて、前記各転がり接触部で放電が生じ難くし、電食や水素の発生を抑える事ができる。この結果、前記軌道輪及び前記各転動体を構成する鋼中への水素の侵入を抑制し、白色組織剥離の進展を抑制する事ができる。
【００９０】
カーボンブラックの含有量は、グリース組成物全量に対して０．５〜２０質量％とする事が、他の添加剤の添加量を確保しつつ、必要とする通電量を確保する面からは好ましく、１．０〜１５質量％とする事がより好ましい。又、カーボンブラックの粒子径は、グリース組成物中での分散性と音響特性の点から、平均粒径で１０〜３００ｎｍとする事が好ましく、１０〜２００ｎｍとする事がより好ましい。
尚、本発明を実施する場合に軸受内部空間に充填するグリースとしては、以上に述べた各種添加剤の効果を損なわない範囲で、各種添加剤を添加したグリースを使用する事もできる。
【００９１】
（４）導電性シール板
次に、前記各転動体を設置した軸受内部空間の端部開口を塞ぐシール板として導電性を有するものを使用する場合に就いて説明する。即ち、本発明の転がり軸受を実施する場合に、前記シール板として導電性を有するものを使用する事により、前記軌道輪及び前記各転動体との転がり接触部で放電が発生する事を抑え、この転がり接触部での水素の発生、並びに前記軌道輪及び前記各転動体を構成する鋼内への水素の侵入を抑制し、白色組織剥離の進展を抑えられる。
【００９２】
即ち、本発明の転がり軸受を実施する場合に、前記シール板として導電性を有するものを使用する事で、前記グリースとして導電性を有するものを使用した場合と同様に、前記両軌道輪同士の間の電位差を僅少又は零にできて、前記各転がり接触部で放電が生じ難くし、電食や水素の発生を抑える事ができる。尚、導電性を有するシール板としては、前述の特許文献２に記載される等により、従来から知られている各種のもの、例えば、金属製の芯金と導電性を有するエラストマー製のシールリップとを組み合わせたものを使用できる。
【実施例】
【００９３】
本発明を為す過程で行い、合わせて本発明の効果を確認した複数の実験に就いて説明する。これら各実験は、所定の組成を有する鋼により１対の軌道輪（内輪及び外輪）とそれぞれが転動体である複数個の玉を造ってこれらに所定の熱処理を施し、それぞれに就いて品質を調べる［試作及び熱処理品質試験］と、試作した軌道輪と転動体とを組み立てて成る転がり軸受（単列深溝型のラジアル玉軸受）の白色組織剥離に関する寿命を求める［白色組織剥離寿命試験］との、２種類の試験を行った。
【００９４】
［試作及び熱処理品質試験］
前記両軌道輪を造る為の材料（鋼）として、表１のＡ〜Ｊに示す組成を有する１０種類の鋼を、前記各転動体を造る為の材料（鋼）として、表２のＫ〜Ｔに示す組成を有する１０種類の鋼を、それぞれ用意した。これら表１、２中の数値は、Ｏを除き、質量％を表している（Ｏは質量ｐｐｍ）。又、括弧書きで表した数値は、当該数値が特許請求の範囲で規定した範囲から外れている事を表している。
【００９５】
【表１】
2015017661.tif 000015
【００９６】
【表２】
2015017661.tif 000016
【００９７】
［軌道輪に関して］
前記表１に示した１０種類の鋼に、所定の鍛造加工、切削加工、研磨加工を施す事により、それぞれ呼び番号が６３０３である、前述の図１に示す様な単列深溝型の玉軸受１（外径：４７ｍｍ、内径１７ｍｍ、幅１４ｍｍ）の外輪３及び内輪５を、各組成を有する鋼毎に７個ずつ造った（Ｎ＝７）。次いで、それぞれが軌道輪である前記外輪３及び内輪５に、９００〜９６０℃で浸炭窒化処理を施した後、８２０〜８６０℃まで温度低下させた状態で油焼き入れ処理を施し、その後、１６０〜２００℃で焼き戻し処理を施した。製作した試験片である、前記外輪３及び内輪５の断面組織を観察したところ、表層部に炭化物及び窒化物の析出が確認された。又、オーステナイト粒の結晶粒度を測定したところ、結晶粒度番号９〜１０であった。尚、表１中の鋼種Ｊは、ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５に規定されている、ＳＵＪ２に相当する、高炭素クロム軸受鋼である。
【００９８】
互いに組成が異なる、前記１０種類の鋼により、それぞれが試験片である前記外輪３及び内輪５を造った後、次いで、これら各試験片の熱処理品質、即ち、軌道面である外輪軌道２及び内輪軌道４の最表面の残留オーステナイト量、前記１％深さ位置に於ける、軌道輪の周方向及び軸方向の残留応力並びに同位置のＣ＋Ｎ量を測定した。このうち、残留オーステナイト量の測定は、軌道面である外輪軌道２及び内輪軌道４の最表面の残留オーステナイト量をＸ線回折装置により測定する事で行った。又、残留応力の測定は、前記各試験片のうちの軌道面（前記外輪軌道２又は前記内輪軌道４）の表面から８５〜９０μｍの深さ（前記１％深さ位置）分電解研磨して露出させた面の残留応力をＸ線回折装置により測定する事で行った。更に、前記１％深さ位置のＣ＋Ｎ量は、前記外輪軌道２及び内輪軌道４の表面を８５〜９０μｍの深さ（前記１％深さ位置）分電解研磨して露出させた面に関して、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用い、加速電圧を１５ｋＶとして測定する事により求めた。これらの熱処理品質に関する測定結果を、次の表３中に示した。尚、残留応力の値が負（−）である事は、当該残留応力が圧縮応力である事を示している。
【００９９】
【表３】
2015017661.tif 000017
【０１００】
［前記各転動体（玉６）に関して］
前記表２に示した１０種類の鋼に、所定の切削加工、鍛造加工を施す事より、それぞれが直径８．７３１ｍｍの玉に加工し、これら各玉に８２０〜８６０℃で浸炭窒化焼き入れ処理を施してから、１６０〜２００℃で焼き戻し処理を施した後、ボールピーニング、仕上研削を施して、図１に示した玉軸受１用の玉６、６として、以下に述べる白色剥離寿命を求める試験に供した。但し、前記表２中の鋼種Ｐに関してはＳｉの含有量が、同じく鋼種Ｒに関してはＣｒの含有量が、それぞれ請求項２に記載した発明の範囲から外れ、当該鋼製の素材を球状化して（素材である線材を所定長さに切断した中間素材を球状に丸めて）から焼鈍した後の硬さが高く、必要とする寸法精度及び形状精度を有する玉６、６への加工が困難であった為、白色剥離寿命試験の対象から外した。残りの鋼種Ｋ〜Ｏ、Ｑ、Ｓ〜Ｔにより造った玉６、６の断面組織を観察したところ、表層部に炭化物及び窒化物の析出が確認された。又、オーステナイト粒の結晶粒度を測定したところ、結晶粒度番号９〜１０であった。尚、前記表２中の鋼種Ｋの成分は、ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５に規定されている、ＳＵＪ２に相当する、高炭素クロム軸受鋼である。
【０１０１】
次に、前記各玉６、６の熱処理品質を測定した。これら各玉６、６の表面(転動面)の硬さは、ロックウェル硬さＣスケールを用いて、これら各玉６、６の表面から圧子を押し付けて測定した。この測定の際、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４５の附属書Ｄに記載されている球形試験面の硬さ補正方法に従って補正値を求め、この補正値を測定値に加えたものを、前記各玉６、６の表面である転動面の硬さとした。
【０１０２】
次いで、前記各玉６、６の転動面の最表面の残留オーステナイト量、前記１％深さ位置に於ける残留応力を測定した。このうち、残留オーステナイト量の測定は、前記各玉６、６の転動面の最表面の残留オーステナイト量をＸ線回折装置により測定する事で行った。又、残留応力の測定は、前記各玉６、６の転動面から８５〜９０μｍの深さ（前記１％深さ位置）分電解研磨して露出させた面の残留応力をＸ線回折装置により測定する事で行った。これらの熱処理品質に関する測定結果を、前記表３中に示した。尚、残留応力の値が負（−）である事は、当該残留応力が圧縮応力である事を示している。
【０１０３】
［白色組織剥離寿命試験］
前記表１に記載した鋼により造った外輪３及び内輪５と、前記表２に記載した鋼により造った玉６、６とを組み立てて、軸受寿命に供する為の試験軸受とした。この試験軸受は、前記表１に記載した鋼により造った前記外輪３の内周面に設けた外輪軌道３と前記内輪５の外周面に設けた内輪軌道４との間に前記各玉６、６を配置し、これら各玉６、６を、ポリアミド樹脂製の冠型保持器により転動自在に保持して成る。又、前記外輪３の内周面と前記内輪５の外周面との間で前記各玉６、６を組み込んだ軸受内部空間にグリースを充填し、１対のシールリングによりこの軸受内部空間の両端開口部を塞いで、前記各試験軸受とした。尚、前記グリースは、前記表１、２に記載した各鋼種自身の耐白色組織剥離性能を評価する為、ＰＡＯ系の基油にジウレア化合物から成る増ちょう剤を配合し、その他の添加物は配合しないグリースを用いた。(前記表３中には、このグリースを「無添加グリース」として記載した。）
【０１０４】
前記白色組織剥離寿命を測定する為の試験機は、出願人会社が発行している、「NSK Technical Journal No.679、 p.28」に開示されているオルタネータシミュレート試験機を改良して用いた。具体的には、試験軸受のうちで回転しない外輪に＋電極を、試験軸受の内輪を外嵌固定した状態で回転する金属製のシャフトの端部にスリップリングを用いて−電極を、それぞれ取り付け、試験中に直流安定化電源より、前記外輪と前記内輪との間に０．５Ａの電流を流しながら前記シャフトに所定方向（作用方向が一定で変化しない）のラジアル荷重（約１３００Ｎ）を付与し続けて寿命試験を行なった。従って、前記内輪軌道４には全周に亙って繰り返し荷重が加わるが、前記外輪軌道２には、円周方向の一部分にのみ荷重が加わり続ける。従って前記両軌道である前記外輪軌道２と前記内輪軌道４と前記各転動面とのうち、外輪軌道２が、剥離寿命に対して最も厳しい状態となる。本試験機は、転がり軸受の寿命試験中にこの転がり軸受を構成する１対の軌道輪同士の間（外輪１と内輪５との間）に複数個の転動体（玉６．６）を介して電流を流す事により、試験軸受である前記転がり軸受に、電食による表面性状の悪化や、グリースの分解による水素の発生が生じ易い条件を実現する。この様な試験機を使用し、表３に示した実施例１〜１７と比較例１８〜１９、２１〜２４との２３種類の試験軸受に関して、それぞれ７個ずつ（Ｎ＝７）の白色組織剥離寿命試験を行ない、累積破損確率が５０％となる寿命を求めた。この様にして行った前記白色組織剥離寿命の結果を、前記表３中に示す。
【０１０５】
この様な、表３中にその結果を示した白色組織剥離寿命試験の結果から明らかな通り、特許請求の範囲中の請求項１に記載した発明の特定事項を備えた実施例１〜５の条件で製作した軸受は、１対の軌道輪（外輪輪３及び内輪５）の軌道面（外輪軌道２及び内輪軌道４）には剥離が生じなかった。これは、前記実施例１〜５に関しては、前記両軌道輪を構成する鋼の組成、これら両軌道輪の最表面（軌道面である前記輪軌道３及び内輪軌道４の最表面）の残留オーステナイト量、前記１％深さ位置のＣ＋Ｎ量、及び各方向の圧縮残留応力の値が適切であった為と考えられる。但し、前記実施例１〜５に関しては、前記各玉６、６が、特許請求の範囲中の請求項２に記載した発明の特定事項（前記１％深さ位置のＮ量：０．０５質量％以上）を備えていないので、２００〜２８０ｈで、何れかの玉６、６の転動面が剥離した。
【０１０６】
次に、特許請求の範囲中の請求項１に記載した発明の特定事項を備えた実施例６〜９の条件で製作した軸受は、１対の軌道輪（外輪３及び内輪５）の軌道面（外輪軌道２及び内輪軌道４）には剥離が生じなかった。但し、前記実施例６〜９に関しては、前記各玉６、６が、特許請求の範囲中の請求項２に記載した発明の特定事項（鋼の組成、表面硬さ：ＨＲＣ６３〜６７、前記１％深さ位置のＮ量：０．０５質量％以上、同じく残留引っ張り応力の値：５００〜９００ＭＰａ）のうちの何れか１つ以上を備えていなかったので、２４０〜３３０ｈで、何れかの玉６、６の転動面が剥離した。即ち、前記各実施例６〜９では、前記した実施例１〜５で、品質が良好であった鋼種Ｅにより造られた軌道輪を組み込んだ試験軸受に対して、前記各転動体（玉６、６）に施す熱処理を異ならせた（ズブ焼き入れ→浸炭窒化）。但し、実施例６の場合に前記１％深さ位置に於ける圧縮残留応力が、実施例７の場合には鋼中のＭｎの含有量、表面硬さ、鋼中のＳｉ、Ｍｎの含有量、及び最表面の残留オーステナイト量が、実施例８の場合には表面硬さ、最表面の残留オーステナイト量並びに前記１％深さ位置のＮ量及び圧縮残留応力が、実施例９の場合には、鋼中のＳｉ、Ｃｒの含有量が適切ではなく、この鋼の組織変化への抵抗力が不足する為、前記何れかの玉６、６の転動面が、比較的早期に剥離した。
【０１０７】
次に、特許請求の範囲中の請求項１及び請求項２に記載した発明の特定事項を備えた実施例１０〜１３の条件で製作した試験軸受は、４５０〜５２０ｈで軌道輪の軌道面が剥離し、各転動体の転動面には剥離が発生しなかった。前記各実施例１０〜１３の場合には、軌道輪を構成する鋼の組成、軌道面の残留オーステナイト量及び前記１％深さ位置のＣ＋Ｎ量、前記各方向の圧縮残留応力の値が適切であり、更に、前記各転動体の表面（転動面）の硬さ、最表面の残留オーステナイト量並びに前記１％深さ位置のＮ量及び圧縮残留応力の値が適切であった為、転がり軸受の寿命が長くなった。
【０１０８】
又、特許請求の範囲中の請求項１及び請求項２に記載した発明の特定事項を備え、更に、前記軸受内部空間に充填するグリースとして、該グリース中に、防錆剤としてナフテン酸亜鉛、酸化防止剤としてベンゾトリアゾール、極圧添加剤としてジチオカルバミンサン酸亜鉛を添加したもの（表３中には、「改良グリース」と記載した）を使用した実施例１４の試験軸受は、耐久試験の継続時間である１０００ｈの間には、前記両軌道輪の軌道面及び前記各転動体の転動面に剥離が生じなかった為、１０００ｈで耐久試験を打ち切った。但し、未剥離の軌道輪を切断し、断面を観察したところ白色組織が発生していた。
【０１０９】
更に、特許請求の範囲中の請求項１及び請求項２に記載した発明の特定事項を備え、前記軸受内部空間に充填するグリースとして、該グリース中に、導電性物質として平均粒径が１０〜３００ｎｍのカーボンブラックを５．０質量％以上添加したもの（表３中には、「導電性グリース」と記載した）と、導電性を有するシール板とのうちの少なくとも一方を使用した実施例１５〜１７の試験軸受は、耐久試験の継続時間である１０００ｈの間には、前記両軌道輪の軌道面及び前記各転動体の転動面の何れにも剥離が生じず、１０００ｈで耐久試験を打ち切った。実施例１５〜１７では、上記導電性グリース及び／又は導電性を有するシール板の作用により、前記両軌道輪の軌道面及び前記各転動体の転動面に電食が発生する事を遅らせて、試験軸受の寿命が長くなった。しかも、未剥離の軌道輪を切断し、断面を観察したところ、白色組織は発生していなかった。
【０１１０】
これに対して、鋼の組成が本発明の範囲から外れる１対の軌道輪を備えた、比較例１８〜２４の試験軸受の場合には、各試験軸受毎に７個ずつの試験軸受の総てで外輪軌道が剥離した。又、試験後の外輪断面を観察すると、外輪軌道部分に白色組織が発生していた。
前記各比較例１８〜２４の試験軸受のうちの比較例１８は、前記両軌道輪の熱処理品質は、ほぼ本発明（請求項１に記載した発明の特定事項）で規定する範囲内であるが、前記鋼中のＳｉの含有量が少ない為、水素による基地組織の組織変化が生じ易く、前記各試験軸受の寿命が短くなった。
【０１１１】
又、比較例１９は、前記両軌道輪の熱処理品質が本発明で規定する範囲外であった（発明特定事項から外れた）。具体的には、軌道面部分の残留オーステナイト量が不足し、表面の応力集中を緩和する効果が十分に得られず、前記試験軸受の寿命が短くなった。
又、比較例２０は、前記両軌道輪の熱処理品質が本発明で規定する範囲外であった（発明特定事項から外れた）。具体的には、軌道面部分の残留オーステナイト量が過剰であり、前記軌道面の転がり疲れ寿命の確保が難しく、又、この軌道面の寸法安定性及び形状安定性を確保できなかった。この為比較例２０では、試験軸受を試作せず、試験軸受の寿命試験も行わなかった。
又、比較例２１は、軌道輪に関して、前記１％深さ位置での周方向の圧縮残留応力が本発明で規定する範囲外であった（発明特定事項から外れた）。具体的には前記１％深さ位置での周方向の圧縮残留応力が不足していた為、試験軸受の転がり接触部で発生した水素によって基地組織の組織変化が生じ、発生した亀裂が進展し易く、前記試験軸受の寿命が短くなった。
又、比較例２２は、軌道輪に関して、前記１％深さ位置での軸方向の圧縮残留応力が本発明で規定する範囲外であった（発明特定事項から外されていた）。具体的には、前記１％深さ位置での軸方向の圧縮残留応力が不足していた為、試験軸受の転がり接触部で発生した水素によって基地組織の組織変化が生じ、発生した亀裂が進展し易く、前記試験軸受の寿命が短くなった。
又、比較例２３は、前記両軌道輪の熱処理後の性状は本発明で規定する範囲内であったが、これら両軌道輪を構成する鋼中のＣｒの含有量が少ない為、試験軸受の転がり接触部で発生した水素によって基地組織の組織変化が生じ易く、前記試験軸受の寿命が短くなった。
更に、比較例２４は、ＪＩＳに規定するＳＵＪ２に相当する材料を通常の熱処理で、軌道輪及び転動体に用いた場合（極一般的な単列ラジアル玉軸受に関する）の白色組織剥離寿命試験の結果である。この様な比較例２４に関する試験軸受の寿命と、前記各実施例１４〜１７に関する試験軸受の寿命とを比較すれば、これら各実施例１４〜１７に関する試験軸受の寿命は、極一般的な単列ラジアル玉軸受の寿命の１０倍以上ある事が分かる。
【０１１２】
以上に説明した実験の結果から明らかな通り、特許請求の範囲に記載した本件各発明のうちの請求項１に記載した発明の特定事項を備えた軌道輪を組み込んだ転がり軸受は、内部に電流が流れる様な用途に使用して、耐久性の確保を図れる。特に、請求項２で規定する特定事項を備えた転動体を用い、導電性グリースや導電性シール板を加えた発明によれば、転がり軸受の内部に或る程度の量の電流が流れる様な厳しい環境下で使用される場合であっても、前記導電性グリースや前記導電性シール板により、前記各転がり接触部を構成する、前記両軌道輪の軌道面と前記各転動体の転動面とに発生する電食、延いてはこの電食に基づく白色組織の発生が抑制される。しかも本発明によれば、仮に前記両軌道輪の軌道面や前記各転動体の転動面に、電食が発生して前記両軌道輪の軌道面や前記各転動体の転動面が荒れた場合でも、これら各面の最表面の残留オーステナイトにより、これら各面の表面でクラックが発生する事を抑制し、前記各転がり接触部の転がり疲れ寿命の低下を抑えられる。更に、放電（スパーク）による潤滑剤の分解により水素が発生して、前記両軌道輪の軌道面や前記各転動体の転動面の表面に白色組織が発生しても、この白色組織の境界部分に発生するクラックの進展を圧縮残留応力により抑制して、この白色組織の存在に基づく、転がり軸受寿命低下を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、運転時に電流が流れ、この電流によって１対の軌道面や各転動面に電食が発生する可能性がある、前記両軌道輪及び前記各転動体を鋼製とした、各種転がり軸受に適用できる。例えば、各種電気モータ用軸受は、電気モータからの微量の電流が回転軸を通じて軸受内部に流れ、電食により表面粗さの悪化、或いは潤滑油の分解による水素の発生が促進される。従って、本発明を実施する事による、転がり軸受の寿命延長効果が大きい。
又、前述した軸受寿命試験は、本発明を深溝型のラジアル玉軸受に適用した場合に就いて行ったが、本発明は、アンギュラ玉軸受やスラスト玉軸受等のその他の玉軸受、風力発電機の回転支持部に組み込まれる円筒ころ軸受、円すいころ軸受や自動調心ころ軸受、ニードル軸受等のころ軸受、ボールねじやリニアガイド等の特殊な転がり軸受に適用しても、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１１４】
１    ラジアル玉軸受
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  外輪軌道
３、３ａ、３ｂ、３ｃ  外輪
４、４ａ、４ｂ、４ｃ  内輪軌道
５、５ａ、５ｂ、５ｃ  内輪
６    玉
７、７ａ、７ｂ、７ｃ  保持器
８    円筒ころ
９    ラジアル円筒ころ軸受
１０    内向鍔部
１１    外向鍔部
１２    円すいころ
１３    ラジアル円すいころ軸受
１４    大径側鍔部
１５    小径側鍔部
１６    自動調心ころ軸受
１７    球面ころ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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