(57)【要約】【課題】耐摩耗性及び耐焼付き性に優れ、高速回転条件や異物混入潤滑環境下のような厳しい条件で使用されても長寿命な転がり軸受を提供する。【解決手段】深溝玉軸受の転動体３は、ケイ素及びマンガンを含有する鋼で構成されており、該鋼中のケイ素の含有量が０．４質量％以上、マンガンの含有量が０．４質量％以上であり、且つ、ケイ素の含有量とマンガンの含有量との和が１質量％以上である。そして、窒化処理又は浸炭窒化処理，焼入れ，焼戻し，ショットピーニングが順次施されている。このようにして製造された転動体３は、表面から深さ０．０５ｍｍまでの表層部に、最大径が１μｍ以下であるＳｉ−Ｍｎ系窒化物が析出しており、その量は面積率で１％以上１０％以下である。また、表層部の残留オーステナイト量は０体積％超過３０体積％以下であり、表層部の圧縮残留応力は５００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下である。【選択図】図１
2008151236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転がり軸受において、下記の４つの条件を満足することを特徴とする転がり軸受。    条件Ａ：前記転動体はケイ素及びマンガンを含有する鋼で構成されており、該鋼中のケイ素の含有量が０．４質量％以上、マンガンの含有量が０．４質量％以上であり、且つ、ケイ素の含有量とマンガンの含有量との和が１質量％以上である。
条件Ｂ：前記転動体は、窒化処理又は浸炭窒化処理とその後の焼戻しとが施されて、その表面から深さ０．０５ｍｍまでの表層部に、ケイ素とマンガンとを含有し且つ最大径が１μｍ以下である窒化物が析出しており、析出している前記窒化物の量は面積率で１％以上１０％以下である。
条件Ｃ：前記転動体の表層部の残留オーステナイト量が０体積％超過３０体積％以下である。
条件Ｄ：前記転動体の表層部の圧縮残留応力が５００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下である。
【請求項２】
内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転がり軸受において、下記の４つの条件を満足することを特徴とする転がり軸受。    条件ア：前記転動体はケイ素及びマンガンを含有する鋼で構成されており、該鋼中のケイ素の含有量が０．４質量％以上、マンガンの含有量が０．４質量％以上であり、且つ、ケイ素の含有量とマンガンの含有量との和が１質量％以上である。
条件イ：前記転動体は、窒化処理又は浸炭窒化処理とその後の焼戻しとが施されて、その表面から深さ０．０５ｍｍまでの表層部に、ケイ素とマンガンとを含有し且つ最大径が１μｍ以下である窒化物が析出しており、析出している前記窒化物の量は面積率で１％以上１０％以下である。
条件ウ：前記転動体の表層部の残留オーステナイト量が０体積％である。
条件エ：前記転動体の表層部の圧縮残留応力が５００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下である。
【請求項３】
前記転動体の表層部のビッカース硬さＨｖが８００以上１０００以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受は、厳しい潤滑条件下で使用されると焼付き，摩耗等が生じる。近年においては自動車のエンジンのさらなる低燃費化が求められているため、エンジンに使用される転がり軸受の小型化や高効率化が進み、その使用条件が過酷なものとなっている。例えば、高速回転条件で使用される場合には、摩擦条件を表すＰＶ値（Ｐは面圧、Ｖは速度）が高くなるため、潤滑条件が厳しくなって、転動体と軌道輪とに滑り摩耗が生じる。
【０００３】
一方、自動車用トランスミッション等に使用される転がり軸受は、駆動系ギア等と潤滑機構を共有しているため、潤滑油中に多量の酸化鉄摩耗粉が存在する。このような劣悪な潤滑環境下（以降においては、摩耗粉等の異物が潤滑剤中に混入した潤滑環境を「異物混入潤滑環境」と記すこともある）においては、転がり軸受の内部に前記摩耗粉が噛み込まれて、軌道輪の軌道面等に圧痕が生じる。この圧痕の縁部には、転動体が通過するたびに応力が集中するので、繰り返し剪断応力の影響により剥離が生じ、転がり軸受の寿命が定格疲れ寿命の十分の一程度となってしまうという問題があった。
【０００４】
他方、転がり疲れ寿命は、軌道輪と転動体との間に生じる接線力の大きさに支配される。すなわち、接触する２物体間に生じる摩擦力が増加すると、剥離に至る。したがって、軌道輪の軌道面や転動体の転動面は、繰り返し剪断応力により引張の応力を受けていると考えられる。
従来は、上記のような剥離，摩耗，焼付きによる転がり軸受の寿命低下を抑制するため、ＪＩＳ鋼種であるＳＵＪ２鋼で軌道輪及び転動体を構成して、転がり軸受に要求される高負荷性，高耐久性を満足し、さらに軌道輪及び転動体に窒化処理又は浸炭窒化処理を施し強化して、軸受性能を満足してきた。
【０００５】
しかしながら、従来は軌道輪，転動体を全て強化しており、一方の部材が他方の部材へ与える影響を考慮した設計はなされていなかったので、一方の部材の機能低下が他方の部材への攻撃性を増加させ、結果として軸受性能が著しく低下するという問題や、コストが過剰に上昇するという問題が生じていた。また、昨今の転がり軸受の高機能化に対する市場からの要求は非常に高くなっているため、従来の転がり軸受では、その要求を満足するには至らなくなった。
【０００６】
特許文献１には、その要求を満足するため、軌道輪や転動体の表面に炭化チタンＴｉＣを析出させた転がり軸受が提案されている。すなわち、軌道輪及び転動体が、炭素，ケイ素，モリブデン，クロムをそれぞれ所定量含有する鋼で構成され、浸炭窒化処理により表面の窒素濃度及び炭素濃度が所定量に設定されているとともに、最大径が０．１μｍ以下の炭化チタンＴｉＣが表面に析出している。この転がり軸受は、高速回転条件で使用されても摩耗や焼付きが生じにくい。
【特許文献１】特開２０００−４５０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の転がり軸受では、耐摩耗性や耐焼付き性が不十分であった。また、圧痕が生じにくいような十分な表面硬さを有しているとは言えなかったので、異物混入潤滑環境下においては寿命が不十分であった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、耐摩耗性及び耐焼付き性に優れ、高速回転条件や異物混入潤滑環境下のような厳しい条件で使用されても長寿命な転がり軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転がり軸受において、下記の４つの条件を満足することを特徴とする。
【０００９】
条件Ａ：前記転動体はケイ素及びマンガンを含有する鋼で構成されており、該鋼中のケイ素の含有量が０．４質量％以上、マンガンの含有量が０．４質量％以上であり、且つ、ケイ素の含有量とマンガンの含有量との和が１質量％以上である。
条件Ｂ：前記転動体は、窒化処理又は浸炭窒化処理とその後の焼戻しとが施されて、その表面から深さ０．０５ｍｍまでの表層部に、ケイ素とマンガンとを含有し且つ最大径が１μｍ以下である窒化物が析出しており、析出している前記窒化物の量は面積率で１％以上１０％以下である。
【００１０】
条件Ｃ：前記転動体の表層部の残留オーステナイト量が０体積％超過３０体積％以下である。
条件Ｄ：前記転動体の表層部の圧縮残留応力が５００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下である。
【００１１】
また、本発明に係る請求項２の転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、を備える転がり軸受において、下記の４つの条件を満足することを特徴とする。
【００１２】
条件ア：前記転動体はケイ素及びマンガンを含有する鋼で構成されており、該鋼中のケイ素の含有量が０．４質量％以上、マンガンの含有量が０．４質量％以上であり、且つ、ケイ素の含有量とマンガンの含有量との和が１質量％以上である。
条件イ：前記転動体は、窒化処理又は浸炭窒化処理とその後の焼戻しとが施されて、その表面から深さ０．０５ｍｍまでの表層部に、ケイ素とマンガンとを含有し且つ最大径が１μｍ以下である窒化物が析出しており、析出している前記窒化物の量は面積率で１％以上１０％以下である。
条件ウ：前記転動体の表層部の残留オーステナイト量が０体積％である。
条件エ：前記転動体の表層部の圧縮残留応力が５００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下である。
【００１３】
さらに、本発明に係る請求項３の転がり軸受は、請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受において、前記転動体の表層部のビッカース硬さＨｖが８００以上１０００以下であることを特徴とする。
このような構成の転がり軸受は、耐摩耗性及び耐焼付き性に優れ、高速回転条件や異物混入潤滑環境下のような厳しい条件で使用されても長寿命である。
【００１４】
本発明者が鋭意検討した結果、転がり軸受の耐摩耗性及び耐焼付き性を向上させるためには、ケイ素とマンガンとを含有する窒化物（以降はＳｉ−Ｍｎ系窒化物と記すこともある）が転動体の表層部に析出していることが効果的であることが判明した。また、ＪＩＳ鋼種であるＳＵＪ２鋼では十分な量のＳｉ−Ｍｎ系窒化物が析出せず、耐摩耗性及び耐焼付き性が十分に向上しないおそれがあるが、ケイ素の含有量が０．４質量％以上、マンガンの含有量が０．４質量％以上であり、且つ、ケイ素の含有量とマンガンの含有量との和が１質量％以上である鋼であれば、耐摩耗性及び耐焼付き性が向上するのに十分な量のＳｉ−Ｍｎ系窒化物が析出することが判明した。
【００１５】
以下に、鋼中のケイ素及びマンガンの含有量，残留オーステナイト量等の上記各数値の臨界的意義について説明する。
〔ケイ素の含有量について〕
ケイ素（Ｓｉ）は、製鋼時に脱酸剤として作用するとともに、鋼の焼戻し軟化抵抗性を高める作用も有している。このような作用を十分に得るためには、ケイ素の含有量は０．１質量％以上とする必要がある。
【００１６】
また、ケイ素の含有量が多いほど、浸炭処理や浸炭窒化処理において表層部の炭素濃度や窒素濃度が高濃度化するため、十分な量のＳｉ−Ｍｎ系窒化物を析出させるためには、ケイ素の含有量は０．４質量％以上とする必要がある。ただし、ケイ素の含有量が多すぎると、鋼の靱性が低下したり芯部への窒素の拡散が阻害されたりするので、１．２質量％以下とすることが好ましい。
【００１７】
〔マンガンの含有量について〕
マンガン（Ｍｎ）は、製鋼時に脱酸剤として作用することから、０．１質量％以上添加する必要がある。また、マンガンは、鋼の焼入性を向上させる作用も有している。
さらに、十分な量のＳｉ−Ｍｎ系窒化物を析出させるためには、マンガンの含有量は０．４質量％以上とする必要がある。ただし、マンガンの含有量が多すぎると、鋼の鍛造性，切削性が低下したり鋼中の不純物である硫黄やリンと介在物を形成することから、マンガンの含有量の上限は１．２質量％とすることが好ましい。
【００１８】
〔ケイ素の含有量とマンガンの含有量との和について〕
十分な量のＳｉ−Ｍｎ系窒化物を析出させて耐摩耗性，耐焼付き性を向上させるためには、鋼中のケイ素とマンガンの含有量をともに多量とした上で、窒素を十分に固溶させなければならないので、ケイ素の含有量とマンガンの含有量との和は１質量％以上とする必要がある。
【００１９】
ただし、鋼中の窒素濃度が多すぎると、クロムと結合して巨大な窒化物を形成し、内部応力集中部となって転がり軸受の機能を低下させるおそれがある。また、転がり軸受の生産時に、熱処理時間が長くなってコスト増となる。さらに、過度にＳｉ−Ｍｎ系窒化物を析出させると、研削性が著しく低下する。このようなことから、ケイ素の含有量とマンガンの含有量との和の上限は、２質量％とすることが好ましい。
【００２０】
〔炭素の含有量について〕
鋼には、合金成分として炭素も添加される。炭素は、焼入れにより鋼をマルテンサイト組織に変化させ、基地組織を硬化させる作用を有している。転動体の芯部の硬さを転動部材として必要な程度に向上させるためには、炭素の含有量は０．３質量％以上とすることが好ましい。浸炭窒化処理，窒化処理の処理時間を短縮するためには、炭素の含有量は０．５質量％以上とすることがより好ましく、０．８質量％以上とすることがさらに好ましく、０．９５質量％以上とすることが特に好ましい。
一方、炭素を過剰に添加するとセメンタイトの析出が過剰となり、浸炭窒化処理，窒化処理によって粗大化して靱性が低下するおそれがあるため、炭素の含有量は１．２質量％以下とすることが好ましい。
【００２１】
〔クロムの含有量について〕
鋼には、合金成分としてクロムも添加されることが多い。クロムは、焼入れ性を向上させるとともに炭化物形成元素であり、鋼を強化する炭化物の析出を促進し、さらに微細化させる作用を有している。このような作用を十分に得るためには、クロムの含有量は０．５質量％以上とすることが好ましく、１．３質量％以上とすることがより好ましい。ただし、クロムの含有量が多すぎると、浸炭窒化処理，窒化処理の際に表面にクロム酸化膜が形成されて、炭素や窒素の拡散が阻害されるおそれがあるので、２質量％以下とすることが好ましい。
なお、転動体を構成する鋼には、必要に応じて、モリブデン（Ｍｏ），ニッケル（Ｎｉ），バナジウム（Ｖ）等の他の合金成分をさらに添加してもよい。
【００２２】
〔Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物について〕
ケイ素及びマンガンを含有する鋼の窒素濃度を増加させると、微細で高硬度なＳｉ−Ｍｎ系窒化物が析出し、転動体の表層部が強化される。耐摩耗性，耐焼付き性を十分に向上させるためには、析出しているＳｉ−Ｍｎ系窒化物の量は面積率で１％以上とする必要がある。ただし、転動体の表層部に析出しているＳｉ−Ｍｎ系窒化物の量が多すぎると、高硬度となり過ぎて、熱処理後の研削性が低下するおそれがある。また、靱性が低下して、割れが生じるおそれがある。このような問題を防止するためには、析出しているＳｉ−Ｍｎ系窒化物の量は面積率で１０％以下とする必要がある。
【００２３】
なお、Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物の最大径は１μｍ以下である必要がある。最大径が１μｍを超えるＳｉ−Ｍｎ系窒化物は鋼の強化にあまり寄与せず、微細なＳｉ−Ｍｎ系窒化物が鋼中に分散していることが強化に対して有効である。この理由としては、析出強化の理論において析出粒子間の距離が小さい方が強化性能に優れることが考えられる。Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物の量（面積率）が同じであっても、析出粒子の数が多い方が析出粒子間の距離が小さくなるため、強化の度合いが大きい。
【００２４】
すなわち、鋼中のＳｉ−Ｍｎ系窒化物の量を多く（面積率で１％以上１０％以下）するとともに、平均粒径が０．０５μｍ以上１μｍ以下の微細なＳｉ−Ｍｎ系窒化物の個数を増やす（面積３７５μｍ2 中に１００個以上）ことが好ましい。特に、平均粒径が０．０５μｍ以上０．５μｍ以下のＳｉ−Ｍｎ系窒化物の個数を、Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物全体の２０％以上とすると、強化の度合いをさらに大きくすることができる。
【００２５】
〔残留オーステナイト量について〕
転動体の表層部に残留オーステナイトが存在すると、耐疲労性が高まって転がり疲労寿命が向上するが、残留オーステナイト量が多すぎると、表面硬さ及び耐圧痕性が低下してしまう。よって、転動体の表層部の残留オーステナイト量は、０体積％超過３０体積％以下とする必要がある。
【００２６】
それに加えて、残留オーステナイト量が多すぎると、異物混入潤滑環境下では、転がり軸受の回転中に転動体の表面形状が変化してしまうおそれがある。さらに、転がり軸受が高温下で使用される場合や剪断熱が発生する場合には、残留オーステナイトが分解して表面粗さが悪化するおそれがある。よって、相手部材への攻撃性を緩和させたい場合、すなわち十分な耐摩耗性，耐焼付き性を得るためには、転動体の表層部の残留オーステナイト量は１０体積％以下とすることが好ましい。
【００２７】
なお、転動体の表層部に残留オーステナイトが存在しないと、前述した転がり疲労寿命を向上させる効果は得られないが、耐圧痕性に優れるとともに、残留オーステナイトの分解による前述の悪影響がないので、転動体の表層部の残留オーステナイト量を０体積％としてもよい。
【００２８】
〔圧縮残留応力について〕
軌道輪と転動体などの接触する２物体間では、両者の間に生じる摩擦力により摩耗や焼付きが発生する。一方、初期の表面粗さの違いや回転中に発生する摩耗粉の混入などによって両者の接触面に圧痕が生じる等の形状の劣化が、摩擦力の増加を招く場合もある。すなわち、表面を起点とする摩耗や剥離は、引っ張りの応力が起因して生じるので、このような損傷の進展は、圧縮残留応力の付与により抑制することができる。
【００２９】
転がり軸受の寿命を十分に向上させるためには、転動体の表層部の圧縮残留応力を５００ＭＰａ以上とする必要がある。ただし、転動体の表層部にあまりに大きな圧縮残留応力を付与しようとすると、表面の形状が大きく劣化したり、クラック等の損傷が生じたりするおそれがあるので、転動体の表層部の圧縮残留応力の上限は、１５００ＭＰａとする必要がある。
【００３０】
圧縮残留応力の付与は、浸炭処理や浸炭窒化処理時に熱変態応力を利用して行うことが可能であるが、高い圧縮残留応力を付与するためには長時間を要してしまい、コスト増を招いてしまう場合がある。そのような場合には、バレルピーニング，ショットピーニング等の機械的加工により、圧縮残留応力を付与することが好ましい。そして、浸炭処理又は浸炭窒化処理とその後の焼戻しとを含む熱処理を行った後に、上記機械的加工を施すとよい。
【００３１】
〔転動体の表層部のビッカース硬さＨｖについて〕
転動体の表面強度を十分なものとするためには、表層部のビッカース硬さＨｖを７００以上とすることが好ましい。また、異物混入潤滑環境のような圧痕が発生しやすい劣悪な環境下で転がり軸受が使用される場合には、表層部のビッカース硬さＨｖを８００以上とすることがより好ましい。
ただし、表層部のビッカース硬さＨｖが１０００を超えると、靱性の低下からクラックや割れが生じやすくなる。また、研削性が低下するため、転がり軸受の生産時に加工時間か長くなってコスト増の要因となるおそれがある。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の転がり軸受は、耐摩耗性及び耐焼付き性に優れ、高速回転条件や異物混入潤滑環境下のような厳しい条件で使用されても長寿命である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明に係る転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る転がり軸受の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す縦断面図である。この深溝玉軸受は、軌道面１ａを外周面に有する内輪１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との間の潤滑が潤滑剤６により行われている。なお、保持器４やシール５は備えていなくてもよい。
【００３４】
この深溝玉軸受においては、転動体３は下記のような構成を有している。なお、内輪１及び外輪２は、転動体３と同様の構成を有していてもよいし、ＳＵＪ２等の軸受鋼で形成された一般的な構成を有していてもよい。
転動体３は、ケイ素及びマンガンを含有する鋼で構成されている。この鋼中のケイ素の含有量は０．４質量％以上、マンガンの含有量は０．４質量％以上であり、これらケイ素の含有量とマンガンの含有量との和は１質量％以上である。そして、転動体３は、上記鋼を所定の形状に成形した後に、窒化処理又は浸炭窒化処理と焼戻しとを順次行うという熱処理を施し、さらに表面にバレルピーニング，ショットピーニング等の機械的加工を施すことにより製造されたものである。
【００３５】
このようにして製造された転動体３は、表面から深さ０．０５ｍｍまでの表層部に、最大径が１μｍ以下であるＳｉ−Ｍｎ系窒化物が析出しており、析出しているＳｉ−Ｍｎ系窒化物の量は面積率で１％以上１０％以下である。また、転動体３の表層部の残留オーステナイト量は、０体積％超過３０体積％以下とされている（表層部の残留オーステナイト量は０体積％でもよい）。
【００３６】
さらに、転動体３の表層部には、前記機械的加工により、５００ＭＰａ以上１５００ＭＰａ以下の圧縮残留応力が付与されている。さらに、転動体３の表層部のビッカース硬さＨｖは、８００以上１０００以下である。
このような本実施形態の深溝玉軸受は、耐摩耗性及び耐焼付き性に優れているので、高速回転条件や異物混入潤滑環境下のような厳しい条件で使用されても長寿命である。
【００３７】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、深溝玉軸受を例示して説明したが、本発明の転がり軸受は様々な種類の転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
【実施例】
【００３８】
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
〔耐摩耗性に関する試験について〕
耐摩耗性は、二円筒摩耗試験により評価した。まず、試験片の製造方法を説明する。表１に示すような組成を有する鋼を円筒形（内径１６ｍｍ，外径３０ｍｍ，長さ１０ｍｍ）に加工した後に、浸炭処理，窒化処理，又は浸炭窒化処理を施し（表２，３を参照）、さらにその後に焼入れと焼戻しとを順次施した。そして、さらに外周面にショットピーニングを施し、表面に圧縮残留応力を付与した。
【００３９】
熱処理の内容は下記の通りである。なお、比較例１については、焼入れ，焼戻し，ショットピーニングを施したのみで、浸炭処理，窒化処理，浸炭窒化処理はいずれも施していない。また、試験片の外周面の表面粗さは、いずれも０．００５〜０．０１０μｍＲａである。
【００４０】
浸炭処理：エンリッチガス雰囲気中において８２０〜８８０℃で１〜５時間保持した後に放冷する。
窒化処理：ＲＸガスとアンモニアガスを含有する雰囲気中において８２０〜９２０℃で１〜５時間保持した後に放冷する。
浸炭窒化処理：ＲＸガス，エンリッチガス，アンモニアガスを含有する雰囲気中において８２０〜９２０℃で１〜５時間保持した後に放冷する。
焼入れ  ：ＲＸガス雰囲気中において８２０〜８７０℃で０．５〜１時間保持した後に油冷する。
焼戻し  ：１５０〜３００℃に保持した後に放冷する。
【００４１】
【表１】
2008151236.tif 000003
【００４２】
【表２】
2008151236.tif 000004
【００４３】
【表３】
2008151236.tif 000005
【００４４】
このようにして製造した試験片について、表面から深さ０．０５ｍｍまでの表層部に析出しているＳｉ−Ｍｎ系窒化物の量（面積率），前記表層部の残留オーステナイト量，前記表層部の圧縮残留応力，及び前記表層部のビッカース硬さＨｖをそれぞれ測定した。
Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物の量は、電界放射型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて測定した。すなわち、加圧電圧１０ｋＶで表面を観察し、５０００倍に拡大した写真を少なくとも３視野撮影し、その写真を２値化してから画像解析装置にてＳｉ−Ｍｎ系窒化物の量を面積率で算出した。なお、最大径が０．０５μｍ以上のＳｉ−Ｍｎ系窒化物について測定した。
【００４５】
また、残留オーステナイト量は、試験片の表面をＸ線で直接分析することにより測定した。さらに、圧縮残留応力は、株式会社リガク製のＸ線残留応力測定装置を用いて測定した。すなわち、Ｘ線管電流を１０ｍＡ、Ｘ線強度を５００００カウント、信頼度を４９ＭＰａ以下として、試験片の表面を直接分析した。さらに、ビッカース硬さＨｖは、測定荷重を９．８Ｎとしてビッカース硬度計で測定した。Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物の量，残留オーステナイト量，圧縮残留応力，及びビッカース硬さＨｖの測定結果を、それぞれ表２，３にまとめて示す。
【００４６】
次に、二円筒摩耗試験の方法について説明する。図２に示すように、上下に並んだ２つの円筒形の軸５１，５１にそれぞれ円筒形の試験片５０，５０を装着し、上方から荷重を負荷しながら２つの試験片５０，５０を互いに接触状態で逆方向に低速で回転させた。そして、所定のすべり率で所定のすべり距離となるまで回転させた後に、両試験片５０，５０の摩耗量を求め、単位距離当たりの摩耗量を算出した。
【００４７】
下側の試験片５０はモーターにより回転駆動される試験片であり、上側の試験片５０はギアを介してモーターにより回転駆動される試験片である。また、上側の試験片の外周面は円筒面であるのに対し、下側の試験片の外周面は図２のように略球面状であり、両試験片は略楕円接触している。
試験条件は以下の通りである。
【００４８】
荷重（面圧）：１．１２ＧＰａ
回転速度    ：駆動側試験片は１０ｍｉｎ-1、従動側試験片は７ｍｉｎ-1
すべり率    ：３０％
すべり距離  ：３０００ｍ
潤滑剤      ：ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ  ＶＧ１０である工作機械油
摩耗量の測定結果を表２，３に示す。表２，３に記載の摩耗量の数値から分かるように、実施例１〜６は、比較例１〜１０と比べて耐摩耗性が優れていた。
【００４９】
〔耐焼付き性に関する試験について〕
耐焼付き性は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ２５９６に規定された高速四球試験機に類似の試験機を用いて評価した。まず、試験片である球体（試験球）の製造方法を説明する。表１に示すような組成を有する鋼で構成された線材から、冷間鍛造により略球形の素球を作製し、耐摩耗性に関する試験の場合と同様の熱処理（浸炭処理，窒化処理，又は浸炭窒化処理、並びに、焼入れ及び焼戻し）を施した。さらに、研削加工を施して球形とした後に、ショットピーニングを施して表面に圧縮残留応力を付与した。
【００５０】
得られた試験球について、表面から深さ０．０５ｍｍまでの表層部に析出しているＳｉ−Ｍｎ系窒化物の量（面積率），前記表層部の残留オーステナイト量，前記表層部の圧縮残留応力，及び前記表層部のビッカース硬さＨｖを、前述と同様の方法でそれぞれ測定したが、その結果は耐摩耗性に関する試験の場合と同様であった（表２，３に記載の数値であった）。
【００５１】
次に、高速四球試験の方法について説明する。３個の試験球（直径１／２インチ）を相互に接するように正三角形状に配置して固定し、その中心に形成された凹部に１個の試験球を載置した。そして、ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ  ＶＧ２２である工作機械油を前記４つの球に所定量塗布した後に、荷重（面圧２．０ＧＰａ）を負荷した状態で、載置した試験球を一定の回転速度（３０００ｍｉｎ-1）で焼付きが生じるまで回転させた。なお、回転トルクが回転初期の５倍に上昇したら、焼付きが生じたと判断した。
【００５２】
焼付きが生じるまでの時間（焼付き時間）を表２，３に示す。表２，３の焼付き時間は、比較例１の焼付き時間を１とした場合の相対値で示してある。表２，３に記載の焼付き時間の数値から分かるように、実施例１〜６は、比較例１〜１０と比べて耐焼付き性が優れていた。
【００５３】
〔耐久性に関する試験について〕
耐久性は、玉軸受を用いて評価した。まず、試験体である呼び番号６２０６の玉軸受の製造方法を説明する。
転動体は、表１に示すような組成を有する鋼を素材として用いて製造した。すなわち、該鋼で構成された線材から、冷間鍛造により略球形の素球を作製し、耐摩耗性に関する試験の場合と同様の熱処理（浸炭処理，窒化処理，又は浸炭窒化処理、並びに、焼入れ及び焼戻し）を施した。さらに、研削加工を施して球形とした後に、ショットピーニングを施して表面に圧縮残留応力を付与した。
【００５４】
得られた転動体について、表面から深さ０．０５ｍｍまでの表層部に析出しているＳｉ−Ｍｎ系窒化物の量（面積率），前記表層部の残留オーステナイト量，前記表層部の圧縮残留応力，及び前記表層部のビッカース硬さＨｖを、前述と同様の方法でそれぞれ測定したが、その結果は耐摩耗性に関する試験の場合と同様であった（表２，３に記載の数値であった）。
【００５５】
また、内輪及び外輪は、ＳＵＪ２を素材として用いて製造した。すなわち、ＳＵＪ２で構成された棒鋼から旋削加工にてリング状部材を切り出し、耐摩耗性に関する試験の場合と同様の熱処理（浸炭処理，窒化処理，又は浸炭窒化処理、並びに、焼入れ及び焼戻し）を施した。さらに、研削加工を施した後に、ショットピーニングを施して表面に圧縮残留応力を付与した。
このようにして製造した内輪，外輪，転動体と樹脂製保持器とを組み立てて、玉軸受を完成させた。なお、樹脂製保持器は、６６ナイロンを押し出し成形することにより製造したものである。
【００５６】
次に、耐久性試験の方法について説明する。異物混入潤滑環境下において下記のような条件で回転試験を行い、寿命を測定した。玉軸受の端面に取り付けた振動計により、回転時の振動を測定し、振動値が回転初期の２倍になったら、軌道輪の軌道面又は転動体の転動面に剥離が発生して寿命に至ったと判断した。そして、１種の玉軸受につき１０個耐久性試験を行い、ワイブル分布関数に基づくＬ10寿命を算出した。
【００５７】
ラジアル荷重：６．４ｋＮ
回転速度    ：３０００ｍｉｎ-1
潤滑剤      ：ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ  ＶＧ６８である工作機械油
なお、潤滑剤中には、硬さＨｖ９００の鉄粉を混入してある。混入量は、潤滑剤１Ｌあたり０．１ｇである。また、鉄粉の５０％は、粒径が１００μｍ未満のものであり、残り５０％は粒径が１００μｍ以上２００μｍ以下のものである。
【００５８】
試験結果を表２，３に示す。なお、表２，３の寿命の数値は、比較例１の寿命を１とした場合の相対値で示してある。表２，３に記載の寿命の数値から分かるように、実施例１〜６は、比較例１〜１０と比べて耐久性が優れていた。
なお、比較例３，８，９は、圧縮残留応力が１５００ＭＰａを超えるような強加工をショットピーニングによって施したため、上記３種の試験のいずれにおいても試験片の表面にクラックが発生してしまい、試験に供することができなかった。また、比較例１０は、Ｓｉ−Ｍｎ系窒化物の量が１０％を超えるような窒化処理を施したため、表面硬さが高くなりすぎた。そのため、圧縮残留応力が１５００ＭＰａ以下となるようなショットピーニングを施しても、試験片の表面にクラックが発生してしまい、試験に供することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
自動車，産業機械，建設機械，鉄鋼機械等のトランスミッション，エンジン，減速機等に使用される転がり軸受は、近年の高速化，高温化により潤滑条件がさらに厳しくなっているが、本発明の転がり軸受は、そのような厳しい潤滑条件下でも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】二円筒摩耗試験の試験方法を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
１      内輪
２      外輪
３      転動体
【図１】
2008151236.tif 000006
【図２】
2008151236.tif 000007