(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．１６〜０．１９質量％の炭素と、０．１５〜０．５５質量％のケイ素と、０．２０〜１．５５質量％のマンガンと、２．４〜３．２質量％のクロムとを含有し、残部が鉄および不可避不純物であり、不可避不純物としてのニッケルを０．０１〜０．２質量％、不可避不純物としてのモリブデンを０．００１質量％以上０．１質量％未満含有し、かつ式（Ｉ）：
ＸC・ＸSi・ＸＭｎ・ＸCr・ＸNi・ＸMo                （Ｉ）
〔式中、ＸCは０．５３４６×炭素含有量（質量％）＋０．０００４、ＸSiは、０．７×ケイ素含有量（質量％）であり、マンガン含有量が０．２０質量％以上１．２５質量％未満であるときのＸMnは３．３８４４×マンガン含有量（質量％）＋０．９８２６であり、マンガン含有量が１．２５質量％以上１．５５質量％以下であるときのＸMnは５．１×マンガン含有量（質量％）−１．１２であり、ＸCrは２．１５９６×クロム含有量（質量％）＋１．０００３であり、ＸNiは０．３８２×ニッケル含有量（質量％）＋０．９９であり、ＸMoは３×モリブデン含有量（質量％）＋１である〕
で表される焼入れ性指数が５．４以上である鋼材から得られ、前記鋼材に対して、有効硬化層深さが１．５〜８ｍｍとなる浸炭処理が施されている母材からなり、相手部材との間で相対的に転がり接触もしくは滑り接触または両接触を含む接触をする転がり摺動面を有する転がり摺動部材であって、
前記転がり摺動面の表面から０．０５ｍｍまでの範囲の表面層における炭素の含有量が０．８〜１．２質量％であり、前記表面から０．１ｍｍの深さの位置でのビッカース硬さが７００〜８４０であり、前記表面から０．１ｍｍの深さの位置での残留オーステナイト量が２０〜４０体積％であり、前記表面から０．０３ｍｍの深さの位置における炭化物の面積率が１．５〜８％であり、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるビッカース硬さが３００〜５１０であり、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるマルテンサイト変態率が５０〜１００％であることを特徴とする転がり摺動部材。
【請求項２】
内周面に軌道部を有する外輪と、外周面に軌道部を有する内輪と、前記外内輪の両軌道部の間に配置された複数個の転動体とを有する転がり軸受であって、
前記外輪、内輪および転動体のいずれかが、請求項１に記載の転がり摺動部材からなることを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
（Ａ）０．１６〜０．１９質量％の炭素と、０．１５〜０．５５質量％のケイ素と、０．２０〜１．５５質量％のマンガンと、２．４〜３．２質量％のクロムとを含有し、残部が鉄および不可避不純物であり、不可避不純物としてのニッケルを０．０１〜０．２質量％、不可避不純物としてのモリブデンを０．００１質量％以上０．１質量％未満含有し、かつ式（Ｉ）：
ＸC・ＸSi・ＸＭｎ・ＸCr・ＸNi・ＸMo                （Ｉ）
〔式中、ＸCは０．５３４６×炭素含有量（質量％）＋０．０００４、ＸSiは、０．７×ケイ素含有量（質量％）であり、マンガン含有量が０．２０質量％以上１．２５質量％未満であるときのＸMnは３．３８４４×マンガン含有量（質量％）＋０．９８２６であり、マンガン含有量が１．２５質量％以上１．５５質量％以下であるときのＸMnは５．１×マンガン含有量（質量％）−１．１２であり、ＸCrは２．１５９６×クロム含有量（質量％）＋１．０００３であり、ＸNiは０．３８２×ニッケル含有量（質量％）＋０．９９であり、ＸMoは３×モリブデン含有量（質量％）＋１である〕
で表される焼入れ性指数が５．４以上である鋼材を、所定の形状に加工して、素形材を得る前加工工程、
（Ｂ）前記工程（Ａ）で得られた素形材を、浸炭炉内にセットし、この浸炭炉内に空気を導入して当該浸炭炉内の雰囲気の酸素分圧を少なくとも４．２３×１０-15Ｐａに維持しながら、当該素形材を８６０℃まで加熱して、昇温させる昇温工程、
（Ｃ）前記工程（Ｂ）後の素形材を、カーボンポテンシャル０．８〜１．１の浸炭雰囲気中において、９３０〜９９０℃で加熱し、その後、急冷して、有効硬化層深さが１．５〜８ｍｍである中間素材を得る浸炭工程、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）で得られた中間素材を６３０〜６９０℃で加熱する中間焼鈍工程、
（Ｅ）前記工程（Ｄ）の後の中間素材に対して、８２０〜８５０℃での焼入れ処理を施す焼入れ工程、
（Ｆ）前記工程（Ｅ）の後の中間素材に対して、１６０〜２００℃での焼もどし処理を施す焼もどし工程、および
（Ｇ）前記工程（Ｆ）の後の中間素材に、仕上げ加工を施すことにより、転がり摺動面を形成し、この転がり摺動面の表面から０．０５ｍｍまでの範囲の表面層における炭素の含有量が０．８〜１．２質量％であり、表面から０．１ｍｍの深さの位置でのビッカース硬さが７００〜８４０であり、表面から０．１ｍｍの深さの位置での残留オーステナイト量が２０〜４０体積％であり、表面から０．０３ｍｍの深さの位置における炭化物の面積率が１．５〜８％であり、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるビッカース硬さが３００〜５１０であり、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるマルテンサイト変態率が５０〜１００％である転がり摺動部材を得る仕上げ加工工程
を含むことを特徴とする転がり摺動部材の製造方法。
【請求項４】
前記工程（Ｂ）において、前記工程（Ａ）で得られた素形材を、昇温速度０．０２〜１℃／ｓｅｃで加熱する請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり摺動部材およびその製造方法ならびに転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機械などに用いられている大型軸受部品は、必要強度を確保するために、ＪＩＳ  ＳＮＣＭ系の肌焼鋼のように、焼入れ性が大きい材料が必要とされている。加えて、例えば、鉄鋼設備における圧延機用軸受などでは、衝撃荷重などに対する耐割損性が要求されるため、焼入れ性が大きく、しかも５８ＨＲＣ以上の表面硬度を確保することができ、かつ耐割損性を考慮し、内部硬度を２５〜５０ＨＲＣと小さくすることができる浸炭処理が施されたＪＩＳ  ＳＮＣＭ系の肌焼鋼が用いられている。また、近年、これら大型軸受部品の長寿命化の要求がますます高まってきており、そのような事情の下で、ケイ素、ニッケル、クロム、モリブデンなどの元素の添加により転動疲労寿命の向上も図られている（例えば、特許文献１および２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−７７４２２号公報
【特許文献２】特開２００５−１５４７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記鋼材は、希少金属であるニッケル、モリブデンなどを多く含んでいるため、高価であり、転がり軸受の製造コストの増大を招くという欠点がある。
【０００５】
ところで、例えば、圧延機に用いる軸受部品の場合、圧延機の種類によっては圧延水の浸入に起因して置き錆が発生することがある。この置き錆により、軸受部品の転動疲労寿命が低下する。
また、ニッケルおよびモリブデンを含まない鋼材を用いた場合、軸受部品の耐割損性が低くなる傾向がある。
そのため、安価に製造することができ、耐食性および耐割損性に優れ、かつ十分な寿命を確保することができる軸受部品の開発が新たに求められている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、安価に製造することができ、耐食性および耐割損性に優れ、かつ十分な寿命を確保することができる転がり摺動部材およびその製造方法ならびに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】
【０００７】
本発明の転がり摺動部材は、０．１６〜０．１９質量％の炭素と、０．１５〜０．５５質量％のケイ素と、０．２０〜１．５５質量％のマンガンと、２．４〜３．２質量％のクロムとを含有し、残部が鉄および不可避不純物であり、不可避不純物としてのニッケルを０．０１〜０．２質量％、不可避不純物としてのモリブデンを０．００１質量％以上０．１質量％未満含有し、かつ式（Ｉ）：
ＸC・ＸSi・ＸＭｎ・ＸCr・ＸNi・ＸMo                （Ｉ）
〔式中、ＸCは０．５３４６×炭素含有量（質量％）＋０．０００４、ＸSiは、０．７×ケイ素含有量（質量％）であり、マンガン含有量が０．２０質量％以上１．２５質量％未満であるときのＸMnは３．３８４４×マンガン含有量（質量％）＋０．９８２６であり、マンガン含有量が１．２５質量％以上１．５５質量％以下であるときのＸMnは５．１×マンガン含有量（質量％）−１．１２であり、ＸCrは２．１５９６×クロム含有量（質量％）＋１．０００３であり、ＸNiは０．３８２×ニッケル含有量（質量％）＋０．９９であり、ＸMoは３×モリブデン含有量（質量％）＋１である〕
で表される焼入れ性指数が５．４以上である鋼材から得られ、前記鋼材に対して、有効硬化層深さが１．５〜８ｍｍとなる浸炭処理が施されている母材からなり、相手部材との間で相対的に転がり接触もしくは滑り接触または両接触を含む接触をする転がり摺動面を有する転がり摺動部材であって、
前記転がり摺動面の表面から０．０５ｍｍまでの範囲の表面層における炭素の含有量が０．８〜１．２質量％であり、前記表面から０．１ｍｍの深さの位置でのビッカース硬さが７００〜８４０であり、前記表面から０．１ｍｍの深さの位置での残留オーステナイト量が２０〜４０体積％であり、前記表面から０．０３ｍｍの深さの位置における炭化物の面積率が１．５〜８％であり、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるビッカース硬さが３００〜５１０であり、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるマルテンサイト変態率が５０〜１００％であることを特徴としている。
【０００８】
本発明の転がり摺動部材は、高価なニッケルおよびモリブデンの含有量がそれぞれ０．０１〜０．２質量％および０．００１質量％以上０．１質量％未満の前記組成を有する安価な鋼材から得られたものであるため、低い材料コストで製造することができる。しかも、前記鋼材におけるクロムの含有量が、２．４〜３．２質量％とされている。そのため、本発明の転がり摺動部材は、耐食性に寄与するニッケルの含有量が極めて少ない鋼材から得られたものであるにもかかわらず、十分な耐食性を確保することができる。したがって、本発明の転がり摺動部材は、錆などを起点とする表面起点剥離を抑制することができ、十分な寿命を確保することができる。
また、本発明の転がり摺動部材は、転がり摺動面の表面から０．０５ｍｍまでの範囲の表面層における炭素の含有量が０．８〜１．２質量％、前記表面から０．１ｍｍの深さの位置でのビッカース硬さが７００〜８４０、前記表面から０．１ｍｍの深さの位置での残留オーステナイト量が２０〜４０体積％、前記表面から０．０３ｍｍの深さの位置における炭化物の面積率が１．５〜８％、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるビッカース硬さが３００〜５１０、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるマルテンサイト変態率が５０〜１００％となっている。したがって、本発明の転がり摺動部材は、十分な組織安定性および靱性を確保することができ、割損を抑制することができる。
【０００９】
本発明の転がり軸受は、内周面に軌道部を有する外輪と、外周面に軌道部を有する内輪と、前記外内輪の両軌道部の間に配置された複数個の転動体とを有する転がり軸受であって、前記外輪、内輪および転動体のいずれかが、上述した転がり摺動部材からなることを特徴としている。したがって、上述した転がり摺動部材を備えた転がり軸受は、前述した作用効果を奏する。
【００１０】
本発明の転がり摺動部材の製造方法は、（Ａ）０．１６〜０．１９質量％の炭素と、０．１５〜０．５５質量％のケイ素と、０．２０〜１．５５質量％のマンガンと、２．４〜３．２質量％のクロムとを含有し、残部が鉄および不可避不純物であり、不可避不純物としてのニッケルを０．０１〜０．２質量％、不可避不純物としてのモリブデンを０．００１質量％以上０．１質量％未満含有し、かつ式（Ｉ）：
ＸC・ＸSi・ＸＭｎ・ＸCr・ＸNi・ＸMo                （Ｉ）
〔式中、ＸCは０．５３４６×炭素含有量（質量％）＋０．０００４、ＸSiは、０．７×ケイ素含有量（質量％）であり、マンガン含有量が０．２０質量％以上１．２５質量％未満であるときのＸMnは３．３８４４×マンガン含有量（質量％）＋０．９８２６であり、マンガン含有量が１．２５質量％以上１．５５質量％以下であるときのＸMnは５．１×マンガン含有量（質量％）−１．１２であり、ＸCrは２．１５９６×クロム含有量（質量％）＋１．０００３であり、ＸNiは０．３８２×ニッケル含有量（質量％）＋０．９９であり、ＸMoは３×モリブデン含有量（質量％）＋１である〕
で表される焼入れ性指数が５．４以上である鋼材を、所定の形状に加工して、素形材を得る前加工工程、
（Ｂ）前記工程（Ａ）で得られた素形材を、浸炭炉内にセットし、この浸炭炉内に空気を導入して当該浸炭炉内の雰囲気の酸素分圧を少なくとも４．２３×１０-15Ｐａに維持しながら、当該素形材を８６０℃まで加熱して、昇温させる昇温工程、
（Ｃ）前記工程（Ｂ）後の素形材を、カーボンポテンシャル０．８〜１．１の浸炭雰囲気中において、９３０〜９９０℃で加熱し、その後、急冷して、有効硬化層深さが１．５〜８ｍｍである中間素材を得る浸炭工程、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）で得られた中間素材を６３０〜６９０℃で加熱する中間焼鈍工程、
（Ｅ）前記工程（Ｄ）の後の中間素材に対して、８２０〜８５０℃での焼入れ処理を施す焼入れ工程、
（Ｆ）前記工程（Ｅ）の後の中間素材に対して、１６０〜２００℃での焼もどし処理を施す焼もどし工程、および
（Ｇ）前記工程（Ｆ）の後の中間素材に、仕上げ加工を施すことにより、転がり摺動面を形成し、この転がり摺動面の表面から０．０５ｍｍまでの範囲の表面層における炭素の含有量が０．８〜１．２質量％であり、表面から０．１ｍｍの深さの位置でのビッカース硬さが７００〜８４０であり、表面から０．１ｍｍの深さの位置での残留オーステナイト量が２０〜４０体積％であり、表面から０．０３ｍｍの深さの位置における炭化物の面積率が１．５〜８％であり、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるビッカース硬さが３００〜５１０であり、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるマルテンサイト変態率が５０〜１００％である転がり摺動部材を得る仕上げ加工工程
を含むことを特徴としている。
【００１１】
本発明の製造方法では、浸炭炉内に空気を導入して当該浸炭炉内の雰囲気の酸素分圧を少なくとも４．２３×１０-15Ｐａに維持しながら前記鋼材から得られた素形材を８６０℃まで加熱した後、浸炭雰囲気において、当該素形材を加熱し、急冷する浸炭処理、中間焼鈍処理、焼入れ処理、焼もどし処理および研磨加工をこの順で施している。これにより、転がり摺動部材の転がり摺動面の表面から０．０５ｍｍまでの範囲の表面層における炭素の含有量を０．８〜１．２質量％、前記表面から０．１ｍｍの深さの位置でのビッカース硬さを７００〜８４０、前記表面から０．１ｍｍの深さの位置での残留オーステナイト量を２０〜４０体積％、前記表面から０．０３ｍｍの深さの位置における炭化物の面積率を１．５〜８％、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるビッカース硬さを３００〜５１０、前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分におけるマルテンサイト変態率を５０〜１００％とすることができる。
したがって、かかる構成を採用した製造方法で得られた転がり摺動部材は、前述した作用効果を奏することができる。
なお、前記鋼材は、２．４〜３．２質量％クロムを含有しているため、浸炭処理の際の加熱時に、浸炭阻害の一因となる緻密な組織を有するクロム酸化膜を生成しやすい傾向にある。ところが、本発明の製造方法では、前記組成を有する鋼材から得られた素形材を、浸炭炉内の雰囲気を前記酸素分圧となるように維持しながら８６０℃まで加熱した後、カーボンポテンシャル０．８〜１．１の浸炭雰囲気において、当該素形材を９３０〜９９０℃で加熱する。これにより、浸炭処理の際の加熱時におけるクロム酸化膜の生成を抑制することができる。しかも、浸炭炉内の雰囲気の酸素分圧の調節のみで、クロム酸化膜の生成を抑制するため、従来の方法のように加工変質層を除去する工程を行なう必要がなく、製造コストを削減することができる。
【００１２】
本発明の製造方法では、前記工程（Ｂ）において、前記工程（Ａ）で得られた素形材を、昇温速度０．０２〜１℃／ｓｅｃで加熱することが好ましい。これにより、かつ不可避不純物として含まれる鉄の酸化膜の成長時間を確保することができ、浸炭処理の際の加熱時における素形材の表面を粗い凹凸面とすることができる。したがって、浸炭阻害および浸炭ムラを低減することができるので、前述した作用効果に加え、転がり摺動部材の品質を安定させることができるという優れた作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の転がり摺動部材およびその製造方法ならびに転がり軸受によれば、安価に製造することができ、耐食性および耐割損性に優れ、かつ十分な寿命を確保することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり摺動部材を有する転がり軸受としての複列円錐ころ軸受装置を示す要部断面である。
【図２】本発明の一実施形態に係る転がり摺動部材である外輪の製造方法を示す工程図である。
【図３】実施例１〜７における熱処理条件〔表１に示される条件（Ａ）〕を示す線図である。
【図４】比較例１における熱処理条件〔表２に示される条件（Ｂ）〕を示す線図である。
【図５】比較例２における熱処理条件〔表２に示される条件（Ｃ）〕を示す線図である。
【図６】比較例３および４における熱処理条件〔表２に示される条件（Ｄ）〕を示す線図である。
【図７】比較例５および６における熱処理条件〔表２に示される条件（Ｅ）〕を示す線図である。
【図８】比較例７〜９における熱処理条件〔表２に示される条件（Ｆ）〕を示す線図である。
【図９】（Ａ）は試験例１において、寿命の評価に用いられる試験機の要部正面図、（Ｂ）は前記試験機の要部側面図である。
【図１０】試験例２における熱処理条件を示す線図である。
【図１１】試験例２における熱処理条件を示す線図である。
【図１２】試験例２における熱処理条件を示す線図である。
【図１３】試験例２における熱処理条件を示す線図である。
【図１４】試験例２における熱処理条件を示す線図である。
【図１５】試験例２における熱処理条件を示す線図である。
【図１６】試験例２において、鋼材Ａを用いた場合における酸素分圧と表面炭素含有量との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図１７】試験例２において、鋼材Ｂを用いた場合における酸素分圧と表面炭素含有量との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図１８】試験例２において、鋼材Ｃを用いた場合における酸素分圧と表面炭素含有量との関係を調べた結果を示すグラフである。
【図１９】試験例２において、鋼材Ｄを用いた場合における酸素分圧と表面炭素含有量との関係を調べた結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［転がり摺動部材］
以下、添付の図面により本発明の一実施形態に係る転がり摺動部材（外輪部材、内輪部材および転動体）を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る転がり摺動部材を有する転がり軸受としての複列円錐ころ軸受装置を示す要部断面図である。
【００１６】
図１に示された複列円錐ころ軸受装置１は、圧延機用ロール両端のロールネック（図示せず）に設置され、当該ロールを回転自在に支持する装置である。この複列円錐ころ軸受装置１は、圧延機に設けられたハウジング（図示せず）に内嵌固定される外輪２と、外輪２の内周側に同心に配置された内輪３と、外内輪２，３の間に配置された複数の転動体としての円錐ころ４と、これら複数の円錐ころ４を周方向に保持する環状の保持器５と、外内輪２，３の間に環状の密封空間を形成する一対の密封装置６，７を備えている。
【００１７】
内輪３は、圧延機のロールと一体回転する回転輪である。
内輪３は、軸方向に連なって配置された一対の円筒状の内輪部材３ａから構成されている。内輪部材３ａの外周面には、複数の円錐ころ４が転動する内輪軌道面３ａ１が一対形成されている。内輪３の内周面側には、前記ロールネックが挿入固定される。
【００１８】
外輪２は、圧延機のハウジングに内嵌固定される固定輪である。
外輪２は、複列円錐ころ軸受装置１の中央に配置された円筒状の第１外輪部材２ａと、第１外輪部材２ａの両端に配置された一対の円筒状の第２外輪部材２ｂとから構成されている。第１外輪部材２ａと、第２外輪部材２ｂとは、軸方向に連なって配置されている。
第１外輪部材２ａの内周面には、複数の円錐ころ４が転動する一対の外輪軌道面２ａ１が形成されている。かかる一対の外輪軌道面２ａ１は、一対の内輪部材３ａそれぞれの軸方向内側に形成された内輪軌道面３ａ１に対向している。
一方、一対の第２外輪部材２ｂの内周面には、複数の円錐ころ４が転動する外輪軌道面２ｂ１が形成されている。かかる外輪軌道面２ｂ１は、それぞれ、一対の内輪部材３ａそれぞれの軸方向外側に形成された内輪軌道面３ａ１に対向している。
【００１９】
複数の円錐ころ４は、内輪軌道面３ａ１と外輪軌道面２ａ１または外輪軌道面２ｂ１との間に転動自在に配置されている。また、本実施形態に係る複列円錐ころ軸受装置１では、複数の円錐ころ４は、軸方向に４列に配置されている。
【００２０】
密封装置６は、複列円錐ころ軸受装置１の軸方向の一方の側の端部に配置されている。この密封装置６は、外内輪２，３の間の軸方向の前記一方の側の開口を密封している。
また、密封装置７は、複列円錐ころ軸受装置１の軸方向の他方の側の端部に配置されている。この密封装置７は、外内輪２，３の間の軸方向の前記他方の側の開口を密封している。
【００２１】
外内輪２，３および円錐ころ４は、いずれも、０．１６〜０．１９質量％の炭素と、０．１５〜０．５５質量％のケイ素と、０．２０〜１．５５質量％のマンガンと、２．４〜３．２質量％のクロムとを含有し、残部が鉄および不可避不純物であり、不可避不純物としてのニッケルを０．０１〜０．２質量％、不可避不純物としてのモリブデンを０．００１質量％以上０．１質量％未満含有し、かつ式（Ｉ）：
ＸC・ＸSi・ＸＭｎ・ＸCr・ＸNi・ＸMo                （Ｉ）
〔式中、ＸCは０．５３４６×炭素含有量（質量％）＋０．０００４、ＸSiは、０．７×ケイ素含有量（質量％）であり、マンガン含有量が０．２０質量％以上１．２５質量％未満であるときのＸMnは３．３８４４×マンガン含有量（質量％）＋０．９８２６であり、マンガン含有量が１．２５質量％以上１．５５質量％以下であるときのＸMnは５．１×マンガン含有量（質量％）−１．１２であり、ＸCrは２．１５９６×クロム含有量（質量％）＋１．０００３であり、ＸNiは０．３８２×ニッケル含有量（質量％）＋０．９９であり、ＸMoは３×モリブデン含有量（質量％）＋１である〕
で表される焼入れ性指数が５．４以上である鋼材に対して、有効硬化層深さが１．５〜８ｍｍとなる浸炭処理が施された母材からなる。
【００２２】
前記鋼材における炭素の含有量は、浸炭コストを抑制し、十分な靱性を確保する観点から、０．１６質量％以上であり、マルテンサイト硬さを所定の範囲とし、十分な内部靱性を確保する観点から、０．１９質量％以下である。
前記鋼材におけるクロムの含有量は、十分な転動疲労寿命および耐錆性を確保する観点から、２．４質量％以上であり、製造時における十分な熱処理特性（長時間浸炭特性）を確保するとともに、巨大炭化物生成による寿命低下を抑制する観点から、３．２質量％以下である。このように、前記鋼材は、２．４〜３．２質量％クロムを含有するので、かかる鋼材を用いることにより、通常、鋼材の耐錆性の向上のために用いられるニッケルおよびモリブデンが多く添加されていなくても、十分な耐錆性を確保することができる。
前記鋼材におけるケイ素の含有量は、十分な転動疲労寿命を確保する観点から、０．１５質量％以上であり、十分な熱処理特性（長時間浸炭特性）を確保する観点から、０．５５質量％以下、好ましくは０．３５質量％以下である。
前記鋼材におけるマンガンの含有量は、鋼材の溶製時における脱酸や脱硫効果を得る観点から、０．２０質量％以上であり、鋼材の内部の焼入れ部において、十分な粒界強度を確保し、十分な内部靱性を確保する観点から、１．５５質量％以下である。
前記鋼材におけるニッケルの含有量は、材料コストの低減の観点から、０．２質量％以下である。なお、前記鋼材におけるニッケルの含有量の下限値は、不可避不純物となる程度の含有量であることが望ましく、通常、０．０１質量％である。
前記鋼材におけるモリブデンの含有量は、材料コストの低減の観点から、０．１質量％未満、好ましくは、０．０３質量％以下である。なお、前記鋼材におけるモリブデンの含有量の下限値は、不可避不純物となる程度の含有量であることが望ましく、通常、０．００１質量％である。
【００２３】
前記鋼材は、焼入れ性指数が５．４以上の鋼材である。前記焼入れ性指数は、十分な靱性を確保する観点から、５．４以上であり、素材コストおよび製造コストを低減する観点から、９．０以下である。
なお、前記式（Ｉ）は、ＡＳＴＭ  Ａ２５５−０２に基づいて導き出される式である。
【００２４】
外輪２を構成する第１外輪部材２ａの外輪軌道面２ａ１および第２外輪部材２ｂの外輪軌道面２ｂ１、内輪３を構成する内輪部材３ａの内輪軌道面３ａ１、円錐ころ４の転走面それぞれの表面（以下、「転がり摺動面の表面」という）から０．０５ｍｍまでの範囲の表面層における炭素の含有量は、所定の硬さを確保する観点から、０．８質量％以上であり、所定の炭化物面積率を確保する観点から、１．２質量％以下である。
なお、本明細書において、「表面から０．０５ｍｍまでの範囲の表面層」とは、転がり摺動面の表面と、転がり摺動面の表面から０．０５ｍｍの深さの位置までの間の範囲をいう。
【００２５】
転がり摺動面の表面から０．１ｍｍの深さの位置でのビッカース硬さは、十分な転がり疲れ寿命を確保する観点から、７００（ロックウェルＣ硬さ６０）以上であり、十分な表面起点型剥離寿命および耐割損性を確保する観点から、８４０（ロックウェルＣ硬さ６５．３）以下である。なお、転がり摺動面の表面から０．１ｍｍの深さの位置でのビッカース硬さは、転がり摺動部材をその転がり摺動面の表面から深さ方向に切断した後、前記転がり摺動面の表面から０．１ｍｍの深さの位置にビッカース圧子をあてて測定した値である。また、ロックウェルＣ硬さは、測定されたビッカース硬さを変換することにより求めた値である。
【００２６】
転がり摺動面の表面から０．１ｍｍの深さの位置での残留オーステナイト量は、十分な表面起点型剥離寿命を得るのに十分な残留オーステナイト量とする観点から、２０体積％以上であり、十分な表面硬さを確保して十分な表面起点型剥離寿命を確保する観点から、４０体積％以下である。
【００２７】
転がり摺動面の表面から０．０３ｍｍの深さの位置における炭化物の面積率は、組織安定性に優れたクロム系炭化物を析出させて十分な組織安定性を確保するとともに、析出強化量を向上させる観点から、１．５体積％以上であり、表面層における炭化物の粗大析出物（例えば、粒径が１０μｍである析出物）の存在量を少なくすることにより、寿命を一層向上させる観点から、８体積％以下である。
なお、前記炭化物の面積率は、転がり摺動部材の転がり摺動面の表面から深さ方向に０．０３ｍｍの部分を切断した切断面における炭化物の面積率である。かかる炭化物の面積率は、転がり摺動部材を５質量％ピクラール腐食液に１０秒間浸漬して腐食させ、走査型電子顕微鏡〔（株）島津製作所製、商品名：ＥＰＭＡ−１６００、倍率３０００倍〕による腐食面のＳＥ像（１０００μｍ2）を観察することにより算出した値である。
【００２８】
前記転がり摺動面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分（以下、「断面中央部」という）におけるビッカース硬さは、転がり軸受として十分な静的強度を確保する観点から、３００（ロックウェルＣ硬さ２９．８）以上であり、十分な耐割損性を確保する観点から、５１０（ロックウェルＣ硬さ４９．８）以下である。
なお、本明細書において、断面中央部におけるビッカース硬さは、転がり摺動部材における前記断面中央部にビッカース圧子をあてて測定した値である。また、ロックウェルＣ硬さは、測定されたビッカース硬さを変換することにより求めた値である。
転がり摺動部材が外輪または内輪である場合、前記断面中央部は、軌道面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分である。
また、転がり摺動部材が転動体である場合、前記断面中央部は、転走面が形成された部分の軸方向長さ中央に位置し、かつ厚さ方向中央に位置する部分である。
【００２９】
前記断面中央部におけるマルテンサイト変態率は、十分な靱性を確保する観点から、５０％以上である。また、前記断面中央部におけるマルテンサイト変態率は、マルテンサイト率が大きいほど靱性が向上することから、１００％以下である。前記マルテンサイト変態率は、前記断面中央部について、走査型電子顕微鏡〔（株）島津製作所製、商品名：ＥＰＭＡ−１６００、倍率１０００倍〕による研削面のＳＥ像（３〜５視野、３６０００〜６００００μｍ2）を撮影し、マルテンサイトに相当する部分を塗りつぶし、ＳＥＭ像の面積に対する塗りつぶされた部分の面積の割合を算出した値である。
【００３０】
なお、外輪２を構成する第１外輪部材２ａおよび第２外輪部材２ｂ、内輪３を構成する内輪部材３ａならびに円錐ころ４は、後述の本発明の一実施形態にかかる転がり摺動部材の製造方法により製造することができる。
【００３１】
〔転がり摺動部材の製造方法〕
つぎに、前記転がり摺動部材の製造方法の例として、外輪（第２外輪部材）の製造方法を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る転がり摺動部材の製造方法の工程図である。
【００３２】
まず、前記鋼材からなる第２外輪部材の環状素材２１〔図２（ａ）参照〕を製造し、得られた環状素材２１に切削加工などを施して、所定形状に加工して、軌道面２ｂ１、外周面２ｂ２および端面２ｂ３，２ｂ４それぞれを形成する部分に研磨取代を有する外輪の素形材２２を得る〔「前加工工程」、図２（ｂ）参照〕。
本実施形態に係る製造方法では、高価なニッケルおよびモリブデンの含有量がそれぞれ０．２質量％以下および０．１質量％未満の前記鋼材が用いられている。したがって、低い材料コストで転がり摺動部材を製造することができる。
【００３３】
つぎに、得られた素形材２２を浸炭炉内にセットする。そして、この浸炭炉内に空気を導入して当該浸炭炉内の雰囲気の酸素分圧を少なくとも４．２３×１０-15Ｐａに維持しながら、素形材２２を８６０℃まで加熱して、昇温させる〔「昇温工程」、図２（ｃ）〕。
その後、素形材２２を、カーボンポテンシャル０．８〜１．１の浸炭雰囲気中において、浸炭温度９３０〜９９０℃で加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．８〜１．１の浸炭雰囲気中において、焼入れ温度８５０〜９００℃で焼入れし、急冷して、有効硬化層深さが１．５〜８ｍｍである中間素材を得る〔「浸炭工程」、図２（ｄ）〕。
これらの昇温工程および浸炭工程は、同一の浸炭炉内で連続して行なわれる浸炭処理工程である。
【００３４】
素形材２２を構成する前記鋼材は、２．４〜３．２質量％クロムを含有している。そのため、浸炭処理の際の加熱時に、浸炭阻害の一因となるクロム酸化膜を生成しやすい傾向にある。
しかしながら、本実施形態の製造方法では、浸炭炉内に空気を供給して当該浸炭炉内の雰囲気の酸素分圧が少なくとも４．２３×１０-15Ｐａに維持しながら、素形材２２を、８６０℃まで加熱するため、クロム酸化膜の生成を抑制することができる。しかも、酸素分圧の調節のみで、クロム酸化膜の生成を抑制することができるため、従来の方法のように加工変質層を除去するという煩雑な操作が不要である。
【００３５】
昇温工程において、酸素分圧は、クロム酸化膜の生成を抑制して、浸炭阻害を抑制する観点から、４．２３×１０-15Ｐａ以上であり、酸化スケールが過多となるのを抑制する観点から、大気圧（１０１３２５Ｐａ）における酸素分圧（２．１３×１０4Ｐａ）以下、好ましくは１．００×１０-15Ｐａ以下である。
【００３６】
また、昇温工程において、所定の酸素分圧に維持するべき温度範囲の上限は、クロム酸化膜の生成を抑制するとともに、酸化スケールが過多となるのを抑制する観点から、８６０℃以下、好ましくは８００℃以下である。所定の酸素分圧に維持するべき温度範囲の下限は、クロム酸化膜の過度の生成を抑制する観点から、４００℃以上、好ましくは６００℃以上である。
【００３７】
昇温工程では、浸炭阻害を抑制し、かつ浸炭ムラの発生を抑制する観点から、昇温速度が１．０℃／秒以下とすることが好ましい。これにより、素形材の表面において、鉄系の酸化膜の成長時間を確保して、浸炭を行なうのに適した状態とすることができる。昇温速度の下限は、サイクルタイムを低減して製造コストを安くする観点から、０．０１℃／秒以上である。
【００３８】
浸炭工程において、浸炭雰囲気のカーボンポテンシャルは、表面における硬さを十分な硬さとする観点から、０．８以上であり、表面層における炭化物の粗大析出物（例えば、粒径が１０μｍである析出物）の存在量を少なくすることにより、寿命を一層向上させる観点から、１．１以下である。
【００３９】
浸炭温度は、浸炭時間の短縮化の観点から、９３０℃以上であり、表面層における炭化物の粗大析出物（例えば、粒径が１０μｍである析出物）の存在量を少なくすることにより、寿命を一層向上させる観点から、９９０℃以下である。
また、加熱時間は、表面層の強化に十分な浸炭深さを得る観点から、１０時間以上である。
【００４０】
焼入れ温度は、サイクルタイムを低減して製造コストを安くする観点から、８５０℃以上であり、変形および結晶粒の粗大化を抑制する観点から、９００℃以下である。
焼入れ時間は、ワークの全断面を均一温度に加熱する観点から、０．０５時間以上であり、サイクルタイムを低減して製造コストを安くする観点から、２時間以下である。
急冷は、冷却油の油浴中における油冷により行われる。冷却油の油浴温度は、通常、６０〜１８０℃であればよい。
【００４１】
つぎに、中間素材を６３０〜６９０℃で加熱する〔「中間焼鈍工程」図２（ｅ）〕。
中間焼鈍工程において、焼鈍温度は、Ａ1変態点近傍で浸炭工程で生じた残留オーステナイトを分解する観点から、好ましくは６３０℃以上であり、オーステナイト化を避けるべくＡcm変態点およびＡ3変態点以下とする観点から、好ましくは６９０℃以下である。
焼鈍時間は、通常、少なくとも０．５時間、例えば、０．５〜１０時間であればよい。
【００４２】
つぎに、中間素材に対して、８２０〜８５０℃での焼入れ処理を施す〔「２次焼入れ工程」、図２（ｆ）〕。
焼入れ温度は、十分な量のマルテンサイトを形成させる観点から、好ましくは８１０℃以上であり、結晶粒の粗大化を抑制し、かつ残留オーステナイト量が過多になるのを抑制する観点から、好ましくは８５０℃以下である。
焼入れ時間は、均一に処理を行なう観点から、通常、少なくとも１時間、例えば、１〜５時間であればよい。
【００４３】
つぎに、中間素材に対して、１６０〜２００℃での焼もどし処理を施す〔「焼もどし工程」、図２（ｇ）〕。
焼もどし処理に際して、処理温度は、転がり軸受として十分な耐熱性を確保する観点から、好ましくは１６０℃以上であり、所定の硬さを確保する観点から、好ましくは２００℃以下である。
処理時間は、均一に処理を行なう観点から、通常、少なくとも２時間、例えば、１〜５時間であればよい。
【００４４】
その後、焼もどし工程後の第２外輪部材２ｂの中間素材の軌道面２ｂ１、外周面２ｂ２および端面２ｂ３，２ｂ４それぞれを形成する部分に対して、研磨仕上げ加工を施すとともに、軌道面２ｂ１に対して超仕上げ加工を施して、所定精度に仕上げる〔図２（ｈ）参照、「仕上げ加工工程」〕。このようにして、目的の第２外輪部材２ｂを得ることができる。得られた第２外輪部材２ｂでは、軌道面２ｂ１、外周面２ｂ２および端面２ｂ３，２ｂ４は、研磨部となっている。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。
【００４６】
〔実施例１〜７および比較例１〜９〕
表１および表２に示される組成を有する鋼材それぞれを所定形状に加工して、転がり軸受としての複列円錐ころ軸受装置１の外輪２を構成する第１外輪部材２ａおよび第２外輪部材２ｂ、内輪３を構成する内輪部材３ａならびに円錐ころ４それぞれの素形材を製造した。第１外輪部材２ａ、第２外輪部材２ｂおよび内輪部材３ａは、それぞれ、軌道面２ａ１，２ｂ１，３ａ１を形成する部分に研磨取代を有する。また、転動体である円錐ころ４は、転動面を形成する部分に研磨取代を有する。
【００４７】
【表１】
0005696575.tif 000002
【００４８】
【表２】
0005696575.tif 000003
【００４９】
つぎに、得られた素形材に、熱処理を施した（表１、表２ならびに図３〜８参照）。熱処理後の各中間素材（外輪部材、内輪部材）の前記軌道面を形成する部分および熱処理後の中間素材（転動体）の前記転動面を形成する部分それぞれに研磨加工を施して、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの転がり摺動部材〔第１外輪部材２ａ、第２外輪部材２ｂ、内輪部材３ａおよび円錐ころ４〕を得た。そして、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの転がり摺動部材を用い、複列円錐ころ軸受装置を製造した。実施例１〜７における熱処理条件〔表１に示される条件（Ａ）〕を図３に示す。比較例１における熱処理条件〔表２に示される条件（Ｂ）〕を図４に示す。比較例２における熱処理条件〔表２に示される条件（Ｃ）〕を図５に示す。比較例３および４における熱処理条件〔表２に示される条件（Ｄ）〕を図６に示す。比較例５および６における熱処理条件〔表２に示される条件（Ｅ）〕を図７に示す。比較例７〜９における熱処理条件〔表２に示される条件（Ｆ）〕を図８に示す。
【００５０】
図３に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内にセットし、この浸炭炉内に雰囲気の酸素分圧３．０×１０-15Ｐａの空気を供給しながら、当該素形材を昇温速度０．０８℃／秒で８６０℃まで加熱し、つぎに、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、９６０℃で２５時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）、８４０℃で１時間の加熱（２次焼入れ）、１８０℃で２時間の加熱（焼もどし）を行なうものである。かかる図３に示される熱処理条件は、前述した本発明の転がり摺動部材の製造方法における熱処理条件を満たすものである。
図４に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内で、カーボンポテンシャル１．４の浸炭雰囲気中において、９６０℃で２５時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）、８４０℃で１時間の加熱（２次焼入れ）、１８０℃で２時間の加熱（焼もどし）を行なうものである。
図５に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内で、カーボンポテンシャル１．２の浸炭雰囲気中において、９６０℃で２０時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）、８２０℃で１時間の加熱（２次焼入れ）、１８０℃で２時間の加熱（焼もどし）を行なうものである。
図６に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内で、カーボンポテンシャル１．４の浸炭雰囲気中において、９６０℃で２５時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）、８２０℃で１時間の加熱（２次焼入れ）、１８０℃で２時間の加熱（焼もどし）を行なうものである。
図７に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内にセットし、この浸炭炉内の雰囲気の酸素分圧を３．０×１０-15Ｐａに維持しながら、当該素形材を昇温速度０．０７℃／秒で８６０℃まで加熱し、つぎに、浸炭炉内で、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、９６０℃で２５時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）、８４０℃で１時間の加熱（２次焼入れ）、１８０℃で２時間の加熱（焼もどし）を行なうものである。
図８に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内にセットし、この浸炭炉内の雰囲気の酸素分圧を３．０×１０-15Ｐａに維持しながら、当該素形材を昇温速度０．０７℃／秒で８６０℃まで加熱し、つぎに、浸炭炉内で、カーボンポテンシャル１．１の浸炭雰囲気中において、９６０℃で２５時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）を行なうものである。
【００５１】
〔試験例１〕
実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で得られた転がり摺動部材（円錐ころ）について、表面から０．０５ｍｍまでの範囲の表面層における炭素の含有量（以下、「表面炭素含有量」という）、前記表面から０．１ｍｍの深さの位置での硬さ（以下、「表面硬さ」という）、前記表面から０．１ｍｍの深さの位置での残留オーステナイト量（以下、「表面残留オーステナイト量」という）、前記表面から０．０３ｍｍの深さの位置における炭化物の面積率（以下、「表面炭化物面積率」という）、断面中央部における硬さ（以下、「内部硬さ」という）、断面中央部におけるマルテンサイト変態率（以下、「内部マルテンサイト変態率」という）を調べた。
【００５２】
前記表面炭素含有量は、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で得られた転がり摺動部材（円錐ころ）を、転走面の表面から深さ方向に切断した後、前記表面から０．０５ｍｍまでの範囲の表面層における炭素の含有量を測定することにより求めた。
前記表面硬さは、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で得られた転がり摺動部材（円錐ころ）を、転走面の表面から深さ方向に切断した後、前記表面から０．１ｍｍの深さの位置にビッカース圧子をあてて測定した。また、ロックウェルＣ硬さは、測定されたビッカース硬さを変換することにより求めた。
前記表面残留オーステナイト量は、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で得られた転がり摺動部材（円錐ころ）それぞれの転走面の表面から０．１ｍｍの深さまでを電解研磨し、電解研磨された表面の残留オーステナイト量を測定することにより求めた。
前記表面炭化物面積率は、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で得られた転がり摺動部材（円錐ころ）の転走面の表面から深さ方向に０．０３ｍｍの部分で切断し、５質量％ピクラール腐食液に１０秒間浸漬して腐食させ、走査型電子顕微鏡〔（株）島津製作所製、商品名：ＲＰＭＡ−１６００、倍率３０００倍〕により、切断面のＳＥ像（１０００μｍ2）を撮影し、ＳＥ像の面積に対する炭化物の面積の割合を調べることにより算出した。
内部硬さは、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で得られた転がり摺動部材（円錐ころ）を、転走面の表面から深さ方向に切断した後、断面中央部にビッカース圧子をあてて測定した。また、ロックウェルＣ硬さは、測定されたビッカース硬さを変換することにより求めた。
内部マルテンサイト変態率は、前記断面中央部について、〔（株）島津製作所製、商品名：ＲＰＭＡ−１６００、倍率１０００倍〕により、研削面のＳＥ像（３〜５視野、３６０００〜６００００μｍ2）を撮影し、マルテンサイトに相当する部分を塗りつぶし、ＳＥ像の面積に対する塗りつぶされた部分の面積の割合を調べることにより算出した。
【００５３】
試験例１において、表面炭素含有量、表面硬さ、表面残留オーステナイト量、表面炭化物面積率、内部硬さおよび内部マルテンサイト変態率を調べた結果を表３および４に示す。
【００５４】
【表３】
0005696575.tif 000004
【００５５】
【表４】
0005696575.tif 000005
【００５６】
また、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で得られた転がり摺動部材（円錐ころ）の耐食性（耐錆性）を評価した。耐錆性の評価には、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で作製した試験片を用いた。試験片は、以下のように作製した。まず、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれで用いられた鋼材（表１および表２に示される組成を有する鋼材）からなる直径３２ｍｍの円柱状の素形材それぞれに対して、表１に示される実施例１〜７および表２に示される比較例１〜９それぞれと同じ熱処理条件の熱処理を施した。つぎに、熱処理後の素形材を研削して、２０ｍｍ×３０ｍｍ×８ｍｍの小片を得た。得られた小片の２０ｍｍ×３０ｍｍの表面に対して、平均粗さが０．４μｍとなるように研磨仕上げを施し、耐錆性を評価するための試験片（以下、「試験片Ａ」と表記する）を得た。なお、得られた試験片Ａは、表３および４に示された各転がり摺動部材の表面品質と同じ表面品質を有する。
得られた試験片Ａを、相対湿度９５体積％の雰囲気中、５０℃で９６時間維持した。その後、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で得られた試験片の表面のマクロ像（６００ｍｍ2）を撮影し、マクロ像の面積に対する錆の面積の割合（発錆面積率）を算出した。
【００５７】
さらに、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で得られた転がり摺動部材（円錐ころ）の寿命を評価した。寿命の評価には、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で作製した試験片を用いた。試験片は、以下のように作製した。まず、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれで用いられた鋼材（表１および表２に示される組成を有する鋼材）からなる直径３２ｍｍの円柱状の素形材それぞれに対して、表１に示される実施例１〜７および表２に示される比較例１〜９それぞれと同じ熱処理条件の熱処理を施した。つぎに、熱処理後の素形材を研削して、直径が２０ｍｍであり、高さが３６ｍｍである円柱状の試験片（以下、「試験片Ｂ」と表記する）を得た。なお、かかる試験片Ｂは、表３および４に示された各転がり摺動部材の表面品質と同じ表面品質を有する。
得られた試験片Ｂを図９に示される試験機に取り付け、以下の条件で試験機を運転し、試験片Ｂが剥離を生じる状態となるまでの寿命を調べた。そして、比較例１に用いられた鋼材から得られた試験片Ｂの平均寿命に対する各試験片の平均寿命の相対値を求めた。
最大接触応力：５．８ＧＰａ
繰返し速度  ：２８５Ｈｚ
潤滑        ：タービン油ＶＧ６８  循環
油温        ：６０℃
試験片数    ：５
なお、試験機においては、駆動輪１０１と従動輪１０２との間に、駆動輪１０１側から順に試験片Ｂと２つの鋼球１０３ａ，１０３ｂとが配置されている。試験片Ｂは、駆動輪１０１と、２つの鋼球１０３ａ，１０３ｂとに摺接している。前記２つの鋼球１０３ａ，１０３ｂは、互いに一定の距離を隔てて位置するように、従動輪１０４ａ，１０４ｂ間に摺動可能に配置されている。
【００５８】
また、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で試験片を作製し、試験片は、以下のように作製した。実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で得られた転がり摺動部材（円錐ころ）の耐割損性（破壊靱性）を調べた。内部の破壊靱性の評価には、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれの方法で作製した試験片を用いた。試験片は、以下のように作製した。まず、実施例１〜７および比較例１〜９それぞれで用いられた鋼材（表１および表２に示される組成を有する鋼材）からなる直径９０ｍｍの素材に対して、表１に示される実施例１〜７および表２に示される比較例１〜９それぞれと同じ条件の熱処理を施した。熱処理後の素材の中周部から、ＡＳＴＭ  Ｅ３９９−７８に準拠した形状の小型引張試験用の試験片（２５．４ｍｍ×６３．５ｍｍ×６１ｍｍ、以下、「試験片Ｃ」と表記する）を採取した。なお、かかる試験片Ｃは、表３および４に示された各転がり摺動部材の内部品質を有する。
得られた試験片について、ＡＳＴＭ  Ｅ３９９−７８に従って破壊靱性試験を行ない、平面ひずみ破壊靭性値（ＫIC）を測定した。その後、内部の破壊靱性値（評価対象の試験片のＫIC／比較例１の試験片のＫIC）を求めた。
【００５９】
試験例１において、発錆面積率、平均寿命および破壊靱性値を算出した結果を表５に示す。耐食性、寿命および耐割損性は、以下の評価基準にしたがって評価することができる。
〔評価基準〕
（耐食性）
発錆面積率が４以下である場合、転がり摺動部材として十分な耐食性を有する。
発錆面積率が４を超える場合、耐食性が不十分である。
（寿命）
平均寿命が２．００以上である場合、転がり摺動部材として十分な寿命を有する。
平均寿命が２．００未満である場合、転がり摺動部材として十分な寿命を有していない。
（耐割損性）
破壊靱性値が１．２以上である場合、転がり摺動部材として十分な耐割損性を有する。
破壊靱性値が１．２未満である場合、耐割損性が不十分である。
【００６０】
【表５】
0005696575.tif 000006
【００６１】
表５に示された結果から、実施例１〜７それぞれの方法で得られた試験片において、発錆面積率が４以下、平均寿命が２．００以上および破壊靱性値が１．２以上であることがわかる。かかる結果から、実施例１〜７それぞれの方法で得られた試験片は転がり摺動部材として十分な耐食性、寿命および耐割損性を有することがわかる。これに対し、比較例１〜９それぞれの方法で得られた試験片の耐食性、寿命および耐割損性のいずれかが、不十分であることがわかる。
【００６２】
実施例１〜７の方法に用いられた鋼材は、０．１６〜０．１９質量％の炭素と、０．１５〜０．５５質量％のケイ素と、０．２０〜１．５５質量％のマンガンと、２．４〜３．２質量％のクロムとを含有し、残部が鉄および不可避不純物であり、不可避不純物としてのニッケルを０．０１〜０．２質量％、不可避不純物としてのモリブデンを０．００１質量％以上０．１質量％未満含有し、かつ前記式（Ｉ）で表される焼入れ性指数が５．４以上であるという条件〔「鋼材条件」という〕を満たす鋼材である。かかる鋼材は、ニッケルおよびモリブデンの含有量が０．１質量％未満であるため、安価である。
一方、比較例１〜９の方法に用いられた鋼材は、前記鋼材条件を満たしていない。
したがって、これらの結果から、転がり軸受である複列円錐ころ軸受装置において、鋼材として、前記条件を満たす鋼材を用い、本発明の転がり摺動部材の製造方法における熱処理条件を満たす条件の熱処理を施すことにより、転がり摺動部材を安価に製造することができ、かつ転がり軸受の耐食性および耐割損性の向上ならびに長寿命化を図ることができることが示唆される。
【００６３】
（試験例２）
表５に示される組成を有する鋼材それぞれを所定形状に加工して、転がり軸受としての複列円錐ころ軸受装置１の円錐ころの素形材を製造した。なお、表５において、鋼材Ａは実施例３で用いられた鋼材、鋼材Ｂは実施例１で用いられた鋼材、鋼材Ｃは比較例５で用いられた鋼材、鋼材Ｄは実施例２で用いられた鋼材である。
【００６４】
【表６】
0005696575.tif 000007
【００６５】
つぎに、得られた素形材に、図１０〜図１５に示される熱処理を施した。熱処理後の各中間素材の転走面を形成する部分それぞれに研磨加工を施して、転がり摺動部材（円錐ころ）を得た。
【００６６】
図１０に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内にセットし、この浸炭炉内に雰囲気の酸素分圧１．０３×１０-15Ｐａの空気を供給しながら、当該素形材を昇温速度１℃／秒で８６０℃まで加熱し、つぎに、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、９６０℃で３時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）、８４０℃で１時間の加熱（２次焼入れ）、１８０℃で２時間の加熱（焼もどし）を行なうものである。
図１１に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内にセットし、この浸炭炉内に雰囲気の酸素分圧４．２３×１０-15Ｐａの空気を供給しながら、当該素形材を昇温速度１℃／秒で８６０℃まで加熱し、つぎに、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、９６０℃で３時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）、８４０℃で１時間の加熱（２次焼入れ）、１８０℃で２時間の加熱（焼もどし）を行なうものである。
図１２に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内にセットし、この浸炭炉内に雰囲気の酸素分圧１．０６×１０-13Ｐａの空気を供給しながら、当該素形材を昇温速度１℃／秒で８６０℃まで加熱し、つぎに、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、９６０℃で３時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）、８４０℃で１時間の加熱（２次焼入れ）、１８０℃で２時間の加熱（焼もどし）を行なうものである。
図１３に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内にセットし、この浸炭炉内に雰囲気の酸素分圧８．７５×１０-16Ｐａの空気を供給しながら、当該素形材を昇温速度０．４℃／秒で８６０℃まで加熱し、つぎに、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、９６０℃で３時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）、８４０℃で１時間の加熱（２次焼入れ）、１８０℃で２時間の加熱（焼もどし）を行なうものである。
図１４に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内にセットし、この浸炭炉内に雰囲気の酸素分圧７．９４×１０-15Ｐａの空気を供給しながら、当該素形材を昇温速度０．４℃／秒で８６０℃まで加熱し、つぎに、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、９６０℃で３時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）、８４０℃で１時間の加熱（２次焼入れ）、１８０℃で２時間の加熱（焼もどし）を行なうものである。
図１５に示される熱処理条件は、素形材を、浸炭炉内にセットし、この浸炭炉内に雰囲気の酸素分圧４．６７×１０-14Ｐａの空気を供給しながら、当該素形材を昇温速度０．４℃／秒で８６０℃まで加熱し、つぎに、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、９６０℃で３時間加熱し、その後、カーボンポテンシャル０．９の浸炭雰囲気中において、８８０℃で０．５時間加熱し、１００℃に油冷し（浸炭）、その後、６６０℃で５時間の加熱（中間焼鈍）、８４０℃で１時間の加熱（２次焼入れ）、１８０℃で２時間の加熱（焼もどし）を行なうものである。
【００６７】
試験例１と同様の操作を行ない、得られた転がり摺動部材について、表面炭素含有量を求めた。試験例２において、鋼材Ａを用いた場合における酸素分圧と表面炭素含有量との関係を調べた結果を図１６に示す。試験例２において、鋼材Ｂを用いた場合における酸素分圧と表面炭素含有量との関係を調べた結果を図１７に示す。試験例２において、鋼材Ｃを用いた場合における酸素分圧と表面炭素含有量との関係を調べた結果を図１８に示す。試験例２において、鋼材Ｄを用いた場合における酸素分圧と表面炭素含有量との関係を調べた結果を図１９に示す。なお、浸炭時間を１５時間以上とする場合においては、最初の３時間で、表面炭素含有量が０．６質量％以上であれば、十分に浸炭を行なうことができることが経験上わかっている。そこで、表面炭素含有量が０．６質量％以上である場合、「浸炭阻害なし」と判断し、表面炭素含有量が０．６質量％未満である場合、「浸炭阻害あり」と判断した。
【００６８】
図１６、図１７および図１９それぞれに示された結果から、鋼材Ａ、鋼材Ｂおよび鋼材Ｄそれぞれを用いた場合、浸炭処理を行なう際の酸素分圧を４．２×１０15以上とすることにより、浸炭阻害を抑制することができることがわかる。これにより、安価な鋼材が用いられているにもかかわらず、試験例１の結果（鋼材Ａ：実施例３、鋼材Ｂ：実施例１、鋼材Ｄ：実施例２）に示されるような、優れた性質を有する転がり摺動部材を得ることができる。
【００６９】
一方、図１８に示された結果から、鋼材Ｃを用いた場合、浸炭処理を行なう際の酸素分圧の如何を問わず、浸炭阻害を抑制することができることがわかる。しかしながら、かかる鋼材Ｃを用いた場合には、試験例１の結果（比較例５）にも示されるように、寿命や靱性が不十分である。
【００７０】
以上の結果から、転がり軸受である複列円錐ころ軸受装置において、鋼材として、前記条件を満たす鋼材を用い、本発明の転がり摺動部材の製造方法における熱処理条件を満たす条件の熱処理を施すことにより、耐食性および耐割損性に優れ、かつ十分な寿命を確保することができる転がり摺動部材を安価に製造することができることが示唆される。
【符号の説明】
【００７１】
１  複列円錐ころ軸受装置（転がり軸受）、２  外輪、２ａ  第１外輪部材（転がり摺動部材）、２ａ１  外輪軌道面、２ｂ  第２外輪部材（転がり摺動部材）、２ｂ１  外輪軌道面、３  内輪、３ａ  内輪部材（転がり摺動部材）、３ａ１  内輪軌道面、４  円錐ころ（転がり摺動部材）
【図１】
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【図２】
0005696575.tif 000009
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005696575.tif 000023
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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