(57)【要約】【課題】転動体及び軌道輪の両方の剥離を抑え、軸受寿命の延長を図った転がり軸受を提供する。【解決手段】内周面に軌道面を有する外方部材と、外周面に軌道面を有する内方部材と、外方部材の転動面と内方部材の転動面との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備えた転がり軸受において、前記内方部材及び前記外方部材が、浸炭処理または浸炭窒化処理され、かつ、前記各軌道面の残留オーステナイト量が２０〜４５体積％であり、前記転動体が、浸炭窒化処理または窒化処理され、かつ、転動面における窒素濃度が０．２〜２．０質量％であり、Ｓｉ及びＭｎを含有する窒化物の面積率が１％以上２０％以下であり、表面硬さがＨＶ７５０以上である転がり軸受。【選択図】図１
2008303926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に軌道面を有する外方部材と、外周面に軌道面を有する内方部材と、外方部材の転動面と内方部材の転動面との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備えた転がり軸受において、
前記内方部材及び前記外方部材が、浸炭処理または浸炭窒化処理され、かつ、前記各軌道面の残留オーステナイト量が２０〜４５体積％であり、
前記転動体が、浸炭窒化処理または窒化処理され、かつ、転動面における窒素濃度が０．２〜２．０質量％であり、Ｓｉ及びＭｎを含有する窒化物の面積率が１％以上２０％以下であり、表面硬さがＨＶ７５０以上であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記軌道面からの深さまたは前記転動体の転動面からの深さをＺとし、前記転動体の直径をｄとしたとき、前記内方部材、前記転動体の軌道面のＺ＝０．０４５ｄにおける硬さがＨＶ６５０〜８５０であり、Ｚ＝０．１８ｄにおける硬さがＨＶ４００〜８００であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記転動体の転動面は、Ｓｉ及びＭｎを含有し、平均粒径０．０５μｍ〜１μｍの窒化物を、面積３７５μｍ２中に１００個以上含有することを特徴とする請求項１または２記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり軸受に係り、特に、自動車、農業機械、建設機械及び鉄鋼機械等のトランスミッション、エンジン用等に使用する玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受、ニードル軸受等の転がり軸受の寿命向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記に挙げた転がり軸受では、潤滑油に異物等が混入し、転送面に異物の噛み込みによる圧痕が発生して、その圧痕を起点とする早期剥離を生じる可能性が高い。これを解決する手段として、例えば、内外輪、転動体に浸炭処理や浸炭窒化処理を施して残留オ−ステナイトを所定量析出させることにより、転送面表面に生じた圧痕による応力集中を緩和することで剥離寿命の延長を図ることが知られている（特許文献１参照）。また、高濃度浸炭処理により転送面の硬さを上げ、材料強度を向上させることにより長寿命化を図ることも知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６４−５５４２３号公報
【特許文献２】特開平７−４１９３４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、上記の手段は何れも、基本的に内外輪、転動体を個別の部品と考え、個々の部品をそれぞれ強化しており、例えば、軌道輪の寿命を向上したい場合は、軌道輪に所定の長寿命化処理を施している。今日では、市場における軸受を取り巻く環境は、機械の小型化・高速化に伴い厳しくなってきており、従来の長寿命化技術では有効な長寿命化を図ることができないケースも増えてきている。
【０００５】
一方で、材料強度を向上させるために高合金化等も考えられているが、特殊材を用いることは大幅なコスト増を招くことになり、最良の手段とはいえない。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、転動体及び軌道輪の両方の剥離を抑え、軸受寿命の延長を図っ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】
【０００７】
本発明者らは、軸受の長寿命化について検討し、軌道輪及び転動体を個別に強化するのではなく、これらの相乗効果に着目した。例えば、軌道輪の寿命を向上させるために、従来は軌道輪材料の強度だけを考えていたが、転動体の物性を考慮する。
【０００８】
その結果、軌道輪、転動体のそれぞれの寿命は、相手側の表面状態（粗さ及び圧痕等による形状崩れ）に大きく影響を受けることがわかった。例えば、軌道輪の寿命を向上させるには、軌道輪材料の改良よりも転動体の表面状態を良好にする方が有利であることがわかった。従って、軸受製造時に軌道輪及び転動体の双方の表面状態を良好にすることにより、それぞれ接触相手の寿命が向上し、軸受全体としての寿命が向上する。
【０００９】
また、異物の噛み込みに対しては、軌道輪の耐圧痕性と転動体の耐圧痕性とを変え、どちらか一方に圧痕が優先的に形成される方が、軸受全体として長寿命化できることを見出した。軌道輪と転動体のどちらかに圧痕を形成させることにより、他方には圧痕による応力集中が発生しなくなり、圧痕が形成された側での応力集中による短寿命作用よりも圧痕が形成されない側の表面状態が良好に維持されることによる長寿命効果の方が大きくなり、結果的に軸受全体として長寿命となる。
【００１０】
更に、軌道輪と転動体のどちらに優先的に圧痕を形成した方が軸受の長寿命化に有利であるかを検討した。接触する相手部品の表面状態が悪いと自身の圧痕縁に作用する接線力が大きくなり、寿命が低下する。また、周速が遅い側（従動側）の表面状態より周速が早い側（駆動側）の表面状態が寿命に顕著な影響を及ぼす。従って、従動側よりも駆動側の耐圧痕性を向上させ、圧痕を付き難くする方が効果的である。玉軸受や自動調心ころ軸受では、面圧が高い領域において転動体（玉やころ）が駆動側である。また、円筒ころ軸受や円錐ころ軸受では、面圧が高い領域において軌道輪と転動体との間で基本的に滑りが生じない（純転がり）ため、駆動側と従動側の区別はないが、エッジロードを抑制する目的でころにクラウニングを設ける場合が多く、その場合はころが従動側となる。これらの点から、玉軸受・ころ軸受とも、転動体の耐圧痕性を向上させて圧痕を付き難くする方が軸受全体としての寿命延長に効果的である。
【００１１】
材料の圧痕の付き易さ、付き難さをコントロールする方法としては、硬さの差を持たせることが考えられる。従って、転動体の硬さを大きくし、軌道輪の硬さを小さくすれば、軌道輪に優先的に圧痕を形成することができるが、軌道輪の基本的な強度が低下してしまい、短寿命になる問題が生じる。そこで、本発明では、通常の軸受鋼よりも素材の炭素濃度を低くし、浸炭もしくは浸炭窒化処理により軌道輪軌道面の硬さを大きくするとともに、軌道輪芯部の硬さを小さくしている。
【００１２】
また、圧痕の付き易さに影響を及ぼす材料因子として、硬さの他に残留オーステナイトが挙げられる。残留オーステナイトは、軸受材料の主要組織であるマルテンサイトよりも柔らかい組織であり、残留オーステナイトが多いほど圧痕は付き易くなる。更に、残留オーステナイトは、異物混入潤滑環境下において寿命延長効果もある。そこで、本発明では、軌道輪に圧痕を付き易くし、かつ、軌道輪の寿命延長効果を確保するために軌道輪軌道面の残留オーステナイトを多くしている。但し、残留オーステナイトが多すぎると表面硬さや耐圧痕性、耐摩耗性が低下するだけでなく、高温で使用される場合の寸法安定性も悪化する。
【００１３】
一方で、転動体に圧痕を付き難くするために、硬さの他に、材料因子として、表面の窒素濃度、窒化物の面積率や大きさ、個数を規定している。
【００１４】
上記に鑑み、本発明は下記の転がり軸受を提供する。
（１）内周面に軌道面を有する外方部材と、外周面に軌道面を有する内方部材と、外方部材の転動面と内方部材の転動面との間に転動自在に配設された複数の転動体とを備えた転がり軸受において、
前記内方部材及び前記外方部材が、浸炭処理または浸炭窒化処理され、かつ、前記各軌道面の残留オーステナイト量が２０〜４５体積％であり、
前記転動体が、浸炭窒化処理または窒化処理され、かつ、転動面における窒素濃度が０．２〜２．０質量％であり、Ｓｉ及びＭｎを含有する窒化物の面積率が１％以上２０％以下であり、表面硬さがＨＶ７５０以上であることを特徴とする転がり軸受。
（２）前記軌道面からの深さまたは前記転動体の転動面からの深さをＺとし、前記転動体の直径をｄとしたとき、前記内方部材、前記転動体の軌道面のＺ＝０．０４５ｄにおける硬さがＨＶ６５０〜８５０であり、Ｚ＝０．１８ｄにおける硬さがＨＶ４００〜８００であることを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受。
（３）前記転動体の転動面は、Ｓｉ及びＭｎを含有し、平均粒径０．０５μｍ〜１μｍの窒化物を、面積３７５μｍ２中に１００個以上含有することを特徴とする上記（１）または（２）記載の転がり軸受。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の転がり軸受では、内外輪及び転動体を形成するそれぞれの材料の物性を相対的に規定することで、軸受全体としての耐圧痕性や耐摩耗性を向上させており、異物混入潤滑環境下で生じる圧痕起点型はく離に対して長寿命となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１７】
本発明において、転がり軸受の種類や構造には制限がなく、例えば図１に断面図にて示す深溝玉軸受を例示できる。この深溝玉軸受は、軌道面１ａを外周面に有する内輪１（内方部材）と、内輪１の軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外輪２（外方部材）と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体３である玉と、内輪１及び外輪２の間に転動体３を保持する保持器４と、内輪１及び外輪２の間の隙間の開口を覆うシール５，５と、を備えていて、両軌道面１ａ，２ａと転動体３の転動面３ａとの間の潤滑が、グリース、潤滑油等の潤滑剤６により行われている。尚、保持器４やシール５は備えていなくてもよい。
【００１８】
また、図２に断面図で示すような、内輪１と外輪２との間に、転動体３である円錐ころを保持器４により保持してなり、呼び番号Ｌ４４６４９／６１０の円錐ころ軸受を例示することもできる。更に、図示は省略するが、アンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受等も可能である。
【００１９】
本発明では、内輪及び外輪に浸炭処理または浸炭窒化処理を施し、軌道面の残留オーステナイト量を２０〜４５体積％とする。上述のように、残留オーステナイトが多いほど圧痕は付き易くなるため、本発明では残留オーステナイトを２０体積％以上と多くする。好ましくは３０体積％以上とする。但し、残留オーステナイトが多すぎると表面硬さや耐圧痕性、耐摩耗性が低下したり、高温での寸法安定性が悪化するため、４５体積％以下、好ましくは４０体積％以下とする。
【００２０】
また、転動体の表面層に所定の窒素を富化させるために浸炭窒化処理または窒化処理を行う。窒素は炭素と同じようにマルテンサイトの固溶強化および残留オーステナイトの安定確保に作用するだけでなく、窒化物または炭窒化物を形成して耐圧痕性、耐摩耗性を向上させる作用がある。表面窒素濃度が高いほど耐摩耗性、耐圧痕性に優れており、表面窒素濃度が０．２質量％を超えると顕著に効果が現れるが、好ましくは０．４５質量％以上とする。
【００２１】
一方で、窒素濃度が高すぎると靭性や静的強度が低下してしまう欠点がある。転がり軸受の転動体にとって靭性や静的強度は必要な性能であるため、窒素濃度が高すぎるのは好ましくない。そこで、本発明における窒素濃度の上限は２．０質量％とする。
【００２２】
また、窒素濃度が同じ場合でも、材料内部の窒素の存在状態によって耐圧痕性、耐摩耗性が変わる。窒素は材料内部に固溶して存在する場合と窒化物として析出して存在する場合がある。また、Ｓｉ及びＭｎを多く含む材料を浸炭窒化処理した場合、同じ窒素濃度でも材料中に固溶して存在する窒素量よりも表面にＳｉ及びＭｎを含有する窒化物（以下、「Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物」という）として析出して存在する窒素量が多くなる。Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の面積率が高いほど耐摩耗性、耐圧痕性に優れており、Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の面積率が１％を超えると顕著に効果が現れるが、より好ましくは２％以上である。
【００２３】
但し、窒素濃度と同様にＳｉ・Ｍｎ系窒化物の析出量が多くなりすぎると、靭性や静的強度が低下してしまう欠点がある。転がり軸受の転動体にとって靭性や静的強度は必要な性能であるため、Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の析出量が多くなりすぎるのは好ましくない。特に、Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の面積率が２０％を超えると、急激に靭性が低下する。従って、Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の面積率の上限は２０％であり、より好ましくは１０％である。
【００２４】
また、１μｍを越える窒化物は、材料の強化にあまり寄与しない。細かい窒化物が分散している方が強化される。この理由としては、析出強化の理論において析出物粒子間距離の小さい方が強化能に優れるので、Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の面積率が同じであっても、析出粒子数が多ければ、相対的に粒子間距離が短くなり、強化される。即ち、Ｓｉ及びＭｎの含有量の多い鋼を用い、Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の面積率が１〜２０％の範囲で、平均粒径が０．０５μｍ以上１μｍ以下の微細な窒化物の個数を増やすのがよい。また、０．０５μｍ以上のＳｉ・Ｍｎ系窒化物のうち、０．０５〜０．５０μｍのＳｉ・Ｍｎ系窒化物の個数の比率を２０％以上とすることにより、更に強化することが可能になる。
【００２５】
具体的には、面積３７５μｍ２の範囲で、０．０５μｍ以上１μｍ以下のＳｉ・Ｍｎ系窒化物が１００個以上であることが好ましく、このような状態にする手法としては、浸炭窒化処理温度を８００℃以上８７０℃以下とすることが好ましい。この温度を越えると、窒化物が粗大化して、微細なＳｉ・Ｍｎ系窒化物の個数が減少する。また、この処理温度より温度が高くなると、窒素の固溶限が大きくなるため、窒化物の量が少なくなり、所望の面積率が得られなくなる場合がある。浸炭窒化工程の初期から、ＲＸガスとエンリッチガスとアンモニウムガスの混合ガス雰囲気とし、ＣＰ値は１．２以上、アンモニアガスの流量はＲＸガス流量の少なくとも１／５以上とすることが好ましい。また、浸炭窒化後の焼入れは、油温６０〜１２０℃の範囲で行うことが好ましい。この温度より高いと、十分な硬さが得られない場合がある。焼戻しは、１６０〜２７０℃の温度で行い、表面硬さの範囲としてはＨｖ７４０以上、望ましくはＨｖ７８０以上とする。また、必要に応じて、焼入れ処理後に、サブゼロ処理を行ってもよい。
【００２６】
更には、転動体の表面硬さをＨＶ７５０以上、好ましくはＨＶ８００以上、より好ましくはＨＶ８２０以上とする。耐圧痕性を向上させるために最も有効な材料因子は硬さである。圧痕の種類としては異物を噛み込む事によって生じる異物圧痕と、過大荷重が作用した場合に転動体が軌道輪に食い込み、軌道輪が転動体を押しつぶすことによって生じるブリネル圧痕がある。異物圧痕の場合には表面近傍の硬さのみ大きくすれば圧痕の形成を抑制することができるが、ブリネル圧痕の場合には表面だけでなく芯部まで硬さが高いことが重要である。圧痕は軌道輪と転動体が接触し、荷重が負荷させることで材料内部に生じる静的せん断応力（転がり方向に対して４５°の方向のせん断応力）によって形成される。圧痕が形成される現象は、材料に塑性変形が生じることによって起こるので、材料のもつ降伏せん断応力が作用する静的せん断応力以上であれば、圧痕は形成されない。通常、転がり軸受に作用する荷重は静定格荷重以下となるように設計されているため、静定格荷重が作用した場合にも圧痕が形成されない材料強度を保持することが重要である。静定格荷重は玉軸受の場合４２００ＭＰａ、ころ軸受の場合４０００ＭＰａの接触面圧を生じさせるような荷重と定義されており、この面圧が作用した場合に発生する静的せん断応力が軸受材料の降伏せん断応力以下であれば圧痕は生じない。一方で、材料の降伏せん断応力は材料の硬さと比例関係にあり、降伏せん断応力とビッカース硬さにはτｙ＝１／６×ＨＶの関係がある。
【００２７】
従って、ブリネル圧痕を形成しないためには、静定格荷重作用時の静的せん断応力分布を上回るせん断降伏応力分布（硬さ分布）となるように硬さを規定することが重要である。一方で芯部の硬さが大きすぎると靭性が低下し、割れが問題となる。
【００２８】
また、最大静的せん断応力作用深さ（静的せん断応力分布）は転動体直径と相関があるため、次のように硬さを規定した。即ち、軌道面からの深さまたは転動体の転動面からの深さをＺとし、転動体の直径をｄとしたとき、転動体のＺ＝０．０４５ｄにおける硬さをＨＶ６５０〜８５０、好ましくはＨＶ７７０〜８１６とし、Ｚ＝０．１８ｄにおける硬さをＨＶ４００〜８００、好ましくはＨＶ７００〜７７１、より好ましくはＨＶ７１８〜７７１とすることにより、軌道輪と転動体との接触によるブリネル圧痕の形成を抑制することができ、軌道輪と転動体間に作用する接線力を抑制して長寿命化が達成可能である。
【００２９】
尚、転動体は以下に示す元素を含有することが好ましい。残部は鉄及び不可避不純物である。
【００３０】
［Ｃ：０．３〜１．２質量％］
炭素は鋼に必要な強度と寿命を得るために重要な元素である。炭素が少なすぎると十分な強度が得られないだけでなく、後述する浸炭窒化の際に必要な硬化層深さを得るための熱処理時間が長くなり、熱処理コストの増大につながる。そのため、炭素含有量は０．３質量％以上、好ましくは０．５質量％以上とする。Ｚ＝０．１８ｄ、好ましくはＺ＞０．０６ｄの硬さを得るためには０．９５質量％以上が好ましい。また、炭素含有量が多すぎると製鋼時に巨大炭化物が生成され、その後の焼入れ特性や転動疲労寿命に悪影響を与えるほか、ヘッダー性が低下してコストの上昇を招くおそれがあるため上限を１．２質量％、好ましくは１．１０質量％とする。
【００３１】
［Ｓｉ：０．３〜２．２質量％、Ｍｎ：０．２〜２．０質量％］
上述したように、Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物を十分に析出させるためには、Ｓｉ及びＭｎを多く含有した鋼材を用いる必要がある。一般的な軸受材料であるＳＵＪ２は、Ｓｉ含有量が０．２５％、Ｍｎ含有量が０．４％であり、浸炭窒化等で窒素を過剰に付加してもＳｉ・Ｍｎ系窒化物量が少ない。このため、Ｓｉ及びＭｎの含有量は、以下の値を臨界値とする。
【００３２】
＜Ｓｉ：０．３〜２．２質量％＞
Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の析出に必要な元素であり、Ｍｎの存在によって、０．３質量％以上の添加で、窒素と効果的に反応して顕著に析出する。好ましくは０．４〜０．７質量％とする。
【００３３】
＜Ｍｎ：０．２〜２．０質量％＞
Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の析出に必要な元素であり、Ｓｉとの共存によって、０．２質量％以上の添加で、Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の析出を促進させる作用がある。また、Ｍｎはオーステナイトを安定化する働きがあるので、硬化熱処理後に残留オーステナイトが必要以上に増加するといった問題を引き起こすのを防止するため、２．０質量％以下とする。好ましくは０．９〜１．１５質量％とする。また、より好ましくは、下記理由によりＳｉ／Ｍｎ比率を５以下とする。
【００３４】
Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物は、焼戻しによる窒化物とは異なり、浸炭窒化処理時に侵入してきた窒素がオーステナイト域で、Ｍｎを取り込みながらＳｉと反応して形成される。従って、Ｓｉ添加量に対してＭｎ添加量が少ないと、十分に窒素を拡散させても、Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の析出が促進されない。前述したＳｉ及びＭｎ添加量の範囲で、且つ窒素量を０．２質量％以上侵入させた場合、Ｓｉ／Ｍｎ比率を５以下とすることによって、寿命延長や耐摩耗性・耐焼き付き性向上に効果のある面積率１．０％以上のＳｉ・Ｍｎ系窒化物の析出量を確保することができる。
【００３５】
［Ｃｒ：０．５〜２．０質量％］
Ｃｒは焼入れ性を向上させると同時に、炭化物形成元素であり、材料を強化する炭化物の析出を促進し、更に微細化させる。０．５質量％未満であると焼入れ性が低下して十分な硬さが得られなかったり、浸炭窒化時に炭化物が粗大化したりする。２．０質量％を越えると、浸炭窒化時に表面にＣｒ酸化膜が形成されて、炭素及び窒素の拡散を阻害する。そのため、Ｃｒ含有量は０．５質量％以上２．０質量％以下とすることが好ましく、０．９〜１．２質量％とすることがより好ましい。
【００３６】
一方、内輪及び外輪は、以下の元素を含有することが好ましい。残部は鉄及び不可避不純物である。
【００３７】
［Ｃ：０．１〜０．７質量％］
炭素の含有量が低いと浸炭処理や浸炭窒化処理に要する時間が長くなるため、０．１質量％以上が必要であり、０．３質量％以上が好ましく、０．４１質量％以上がより好ましい。但し、内輪及び外輪が転動体よりも硬くなりすぎないためには、０．７質量％以下である必要があり、０．５質量％以下が好ましく、０．４６質量％以下がより好ましい。また、このような炭素含有量とすることにより、平均残留オーステナイト量を規定の範囲とすることができる。
【００３８】
[Ｃｒ：０．５〜３．０質量％]
Ｃｒをこのように含有させることにより、浸炭処理や浸炭窒化処理により炭化物、炭窒化物及びクロム窒化物を多量に析出させることができるとともに、これらの粒径を微細にすることができる。Ｃｒ含有量が０．５質量％未満であると、浸炭処理や浸炭窒化処理時に炭化物の巨大化が起こりやすい。Ｃｒ含有量が３．０質量％を超えると、表面にクロム酸化物が形成されて炭素や窒素が入り難くなり、浸炭特性や浸炭窒化特性が低下する。Ｃｒ含有量は１．０〜１．６質量％とすることが好ましく、１．１〜１．３質量％とすることがより好ましい。
【００３９】
[Ｓｉ：０．１５〜１．０質量％]
Ｓｉをこのように含有させることにより、機械的性質と熱処理特性とが良好になる。Ｓｉ含有量が０．１５質量％未満では芯部の靭性が低下し、１．０質量％を超えると炭素や窒素が表面から入り難くなり、浸炭特性や浸炭窒化特性が低下する。Ｓｉ含有量は０．１５〜０．６質量％とすることが好ましく、０．３〜０．４５質量％とすることがより好ましい。
【００４０】
[Ｍｎ：０．２０〜１．５質量％]
Ｍｎをこのように含有させることにより、焼入れ性が良くなり、焼入れ後に靭性が高まる。Ｍｎ含有量が０．２０質量％未満ではその作用が十分に発現せず、１．５質量％を超えると合金鋼の被切削性と熱間加工性とが低下する。Ｍｎ含有量は０．６〜１．３質量％とすることが好ましく、１．０〜１，２質量％とすることがより好ましい。
【００４１】
また、転動体、内輪及び外輪には、必要に応じて、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｖの少なくとも１種類以上を添加してもよい。
【００４２】
［Ｍｏ：０．２〜１．２質量％］
Ｍｏは、焼入れ性を向上させると同時に、炭窒化物形成元素であり、材料を強化する炭化物及び炭窒化物、窒化物の析出を促進し、更に微細化させる作用がある。その効果は、０．２質量％以上の添加で顕著になる。１．２質量％を越えると効果が飽和し、コストが高くなる。従って、Ｍｏ含有量は０．２〜１．２質量％とすることが好ましく、より好ましくは０．９〜１．１質量％とする。
【００４３】
［Ｎｉ：０．５〜３．０質量％］
Ｎｉは、焼入れ性を向上させると同時に、靭性を向上させる作用があり、その効果は０．５質量％以上の添加で顕著となる。オーステナイト安定化元素であり、３．０質量％以上添加すると残留オーステナイトが過剰となり、心部硬度が低下する。従って、Ｎｉ含有量は０．５質量％以上３．０質量％以下とすることが好ましい。
【００４４】
［Ｖ：０．５〜１．５質量％］
Ｖは、浸炭窒化によって硬質な炭化物や炭窒化物を形成して、耐摩耗性を向上させる作用がある。この効果は、０．５質量％以上の添加で顕著となる。１．５質量％を越えて過剰に添加すると、素材の固溶炭素と結びついて炭化物を形成し、硬さが低下する。従って、Ｖ含有量は０．５質量％以上１．５質量％以下とすることが好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４６】
（実施例１〜２２、比較例１〜７）
試験軸受として、円錐ころ軸受Ｌ４４６４９／６１０（転動体径ｄ＝５．４４ｍｍ）を用意した。尚、内輪及び外輪には、表１に示す組成（残部は鉄及び不可避不純物）の浸炭鋼を用いた。この浸炭鋼は、浸炭窒化焼入れ（９４０℃×４ｈｒ、ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガス雰囲気）の後、焼入れ（８３０℃×０．５ｈｒ、ＲＸガス、油焼入れ）、焼戻し（１６０〜２２０℃×２ｈｒ）を行なった。また、ころは、表２に示す組成（残部鉄及び不可避不純物）の線材をヘッダー加工、粗研削加工により製作し、浸炭窒化焼入れ（８３０℃×５〜２０ｈｒ、ＲＸガス＋エンリッチガス＋アンモニアガス雰囲気）、１８０〜２７０℃焼戻しの熱処理及び後工程を行った。
【００４７】
転動体については、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて表面窒素量を測定し、Ｘ線回折法により表面層の残留オーステナイト量を測定した。また、電界放射型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて、加速電圧１０Ｋｖで転動面の観察を行い、倍率５０００倍で最低３視野以上写真を撮影した後、写真を２値化してから画像解析装置を用いて、Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の面積率を計算した。更に、表面、０．０４５ｄ、０．１８ｄにおける転動体の硬さを測定した。各測定結果を表２に示す。
【００４８】
そして、上記の円すいころ軸受について、４０００ＭＰａの過大面圧を１回作用させた後、異物混入潤滑下で寿命試験を行った。試験条件は以下の通りであり、剥離が発生するまでの時間を計測し、ワイブルプロットを作成し、ワイブル分布の結果からＬ１０寿命を求めた。試験は各１２回行った。結果を表２の転がり寿命比率の欄に示すが、最も短寿命であった比較例１の値を１とする相対値で示してある。
・試験荷重：Ｆｒ＝１２ｋＮ、Ｆａ＝３．５ｋＮ
・回転数：３０００ｍｉｎ−１
・潤滑油：ＶＧ６８
・異物の硬さ：ＨＶ８７０
・異物サイズ：７４〜１３４μｍ
・異物混入量：０．１ｇ
【００４９】
【表１】
2008303926.tif 000003
【００５０】
【表２】
2008303926.tif 000004
【００５１】
表２に示すように、本発明に従い、浸炭処理または浸炭窒化処理され、軌道面の残留オーステナイト量が２０〜４５体積％である内外輪と、浸炭窒化処理または窒化処理され、転動面における窒素濃度が０．２〜２．０質量％で、Ｓｉ・Ｍｎ系窒化物の面積率が１％以上２０％以下で、表面硬さがＨＶ７５０以上であるころとを組み合わた実施例は、何れも長寿命である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】転動装置の一例である深溝玉軸受の断面図である。
【図２】転動装置の他の例である円錐ころ軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    内輪
１ａ  軌道面
２    外輪
２ａ  軌道面
３    転動体
３ａ  転動面
４    保持器
【図１】
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【図２】
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