(57)【要約】【課題】従来よりも転動疲労寿命を向上させた軸受用鋼部品を提供する。【解決手段】Ｃ：0.6〜1.5mass％、Si：0.1〜1.0mass％、Mn：0.1〜1.5mass％およびCr：0.05〜2.0mass％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物の成分組成とし、焼入れ前の鋼組織は平均粒子径が0.30μm以上0.55μm以下の球状化炭化物を有するものとし、かつ焼入れ後の硬化層表層部における旧オーステナイト粒の平均径を3.5μm以下とする。【選択図】図１
2008088478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
C：0.6〜1.5mass％、
Si：0.1〜1.0mass％、
Mn：0.1〜1.5mass％および
Cr：0.05〜2.0mass%
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、焼入れ前の鋼組織は平均粒子径が0.30μm以上0.55μm以下の球状化炭化物を有し、かつ焼入れ後の硬化層表層部における旧オーステナイト粒の平均径が3.5μm以下であることを特徴とする疲労特性に優れた軸受用鋼部品。
【請求項２】
前記素材の成分組成は、さらに
Ｓ：0.03mass%以下、
Al：0.1mass％以下、
Cu：1.0mass%以下、
Ni：1.0mass％以下、
Mo：1.0mass％以下、
W：1.0mass％以下、
Ti：0.01mass%以下、
Nb：0.5mass％以下、
Ｂ：0.01mass%以下、
Sb：0.0050mass%以下および
N：0.01mass％以下
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する請求項１に記載の軸受用鋼部品。
【請求項３】
前記硬化層表層部の硬さがHv700以上である請求項１または２に記載の軸受用鋼部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、べアリングの内輪および外輪や、べアリングボールなどの、焼入れ処理を施して用いる軸受用鋼部品に関するものである。特に、焼入れ後における焼入れ表層部の旧オーステナイト粒径の微細化と、それに加え焼入れ前の球状化炭化物の平均粒子径を規定することにより転勤疲労特性を向上させた軸受用鋼部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベアリングなどの軸受用鋼部品は、自動車および各種機械などに利用されており、優れた転動疲労特性が要求される。
転動疲労寿命を向上させる方法として、例えば、特許文献１には、JIS  S53Cレベルの亜共析鋼（フェライト、パーライト組織）に２回以上のオーステナイト単相域への高周波熱処理を行い、旧オーステナイト粒径を微細化し、疲労寿命を向上させる方法が記載されており、その到達旧オーステナイト粒径は最小粒径のもので6.2μｍであり、転動疲労寿命は従来材に比較して1.2〜1.5倍程度である。
【０００３】
一方、過共析鋼については、特許文献１には記載がないが、過共析鋼の場合は通常焼入れ材でも旧オーステナイト粒径は６〜10μｍを呈するのが一般的であるが、熱処理の更なる最適化による旧オーステナイト粒径の微細化を行わなければ、転動疲労寿命の向上は期待できないとされている。
【特許文献１】特開２００２−２５６３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の現状に鑑み開発されたものであり、従来よりも転動疲労寿命を向上させた軸受用鋼部品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】
【０００５】
発明者らは、焼入れ後の硬化層表層部の旧オーステナイト粒径を微細化した種々の鋼について、転動疲労特性の評価を行った結果、硬化層表層部の旧オーステナイト粒径を3.5μm以下に微細化することによって、後述する転動疲労寿命における10％累積破損確率（以下、Ｂ１０寿命と示す）が大幅に向上するという知見を得た。
【０００６】
さらに、発明者らは、旧オーステナイト粒径を3.5μm以下に微細化した鋼において、更なるB10寿命の向上を目的として鋭意検討を行い、旧オーステナイト粒径を3.5μm以下に微細化した鋼では、焼入れ前の素材における球状化炭化物の平均粒径を通常の場合より微細化することによって、疲労寿命が更に向上することを見出した。
【０００７】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
(1)C：0.6〜1.5mass％、
Si：0.1〜1.0mass％、
Mn：0.1〜1.5mass％および
Cr：0.05〜2.0mass%
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、焼入れ前の鋼組織は平均粒子径が0.30μm以上0.55μm以下の球状化炭化物を有し、かつ焼入れ後の硬化層表層部における旧オーステナイト粒の平均径が3.5μm以下であることを特徴とする疲労特性に優れた軸受用鋼部品。
【０００８】
(2)前記素材の成分組成は、さらに
Ｓ：0.03mass%以下、
Al：0.1mass％以下、
Cu：1.0mass%以下、
Ni：1.0mass％以下、
Mo：1.0mass％以下、
W：1.0mass％以下、
Ti：0.01mass%以下、
Nb：0.5mass％以下、
Ｂ：0.01mass%以下、
Sb：0.0050mass%以下および
N：0.01mass％以下
のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する前記(1)に記載の軸受用鋼部品。
【０００９】
(3)前記硬化層表層部の硬さがHv700以上である前記(1)または（2）に記載の軸受用鋼部品。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、焼入れ後の硬化層表層部における平均旧オーステナイト粒径を3.5μm以下に制御することに加えて、焼入れ前の鋼組織の球状化炭化物を平均粒子径で0.30μm以上0.55μm以下としたことによって、軸受用鋼部品のB10寿命が大幅に向上するため、工業的に非常に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の軸受用鋼部品は、鋼素材、棒鋼あるいは線材を、成型工程（鍛造・切削など）を経てベアリングの内輪および外輪、軸受ボール、軸受ころおよびニードルなどの軸受用鋼部品の形状に加工した後、焼入れを施して製造される。
ここで、本発明の軸受用鋼部品を得るためには、鋼素材の組成および組織、焼入れによる硬化層の表層部の旧オーステナイト粒径分布、焼入れ条件、焼入れ後の組織の適正化が必要である。
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１２】
［鋼組成］
まず、成分組成から順に説明する。
Ｃ：0.6〜1.5mass％
Ｃは、焼入れ部において部品の疲労寿命を得るために必要となる硬度確保のための有効な元素であり、0.6mass％未満では焼入れ部で十分な硬度および疲労強度が得られない。一方、1.5mass％を超えて添加すると、焼入れ前の加工性（剪断性、鍛造性）を劣化させる。よって、Ｃ含有量の範囲は、0.6〜1.5mass％である。より好ましくは、0.65mass％以上である。
【００１３】
Si：0.1〜1.0mass％
Siは、転動疲労寿命を向上するために0.1mass％以上で含有させる。一方、1.0mass％を超えて含有させると、Ｃと同様、焼入れ前の加工性（剪断性、鍛造性）を劣化させる。よって、Siの含有量は、0.1〜1.0mass％の範囲である。
【００１４】
Mn：0.1〜1.5mass％
Mnは、焼入れ性を向上するために、0.1mass％以上で含有させる。一方、過剰に含有させると焼入れ前の加工性（剪断性、鍛造性）を劣化させるため、その含有量の上限は1.5mass％とする。
【００１５】
Cr：0.05〜2.0mass％
Crは、焼入れ性の向上および炭化物の球状化を促進し、焼入れ前の硬度の低下並びに加工性の向上に効果があるため、0.05mass％以上で含有させる。一方、2.0mass％を超えて含有させても効果が飽和してしまうため、0.05〜2.0mass％の範囲で含有させる。
【００１６】
以上で説明した元素以外の残部成分は、Feおよび不可避的不純物であり、これらが基本成分となる。ここで、不可避的不純物としては、Ｐ、Ｓ、ＮおよびＯが挙げられ、Ｐは0.05mass％まで、Ｏは0.0150mass％までを許容できる。また、ＳおよびＮは不可避的不純物としても混入するが、後述するとおり、積極的に添加してもよい。
【００１７】
さらに、以上の基本成分組成に加えて、以下の元素をそれぞれ以下に説明する範囲で含有させてもよい。
Ｓ：0.03mass％以下
Ｓは、Mnと結合して、MnSを形成して被削性を向上するために添加しても良いが、0.03mass％を超えて添加すると、MnSが転動疲労試験中の割れ起点となり転動疲労性を著しく低下するため、その含有量の上限は0.03mass％とすることが好ましい。疲労特性の観点からは，できるだけ低減しておくことが好ましい。
【００１８】
Al：0.1mass％以下
Alは、強力な脱酸作用を持ち、鋼の洗浄化を向上させる効果を有する成分であるため、添加しても良いが、0.1mass％を超えて添加した場合には、鋼の清浄化がむしろ劣化し、転動疲労性が低下することから、その含有量を0.1mass％以下とすることが好ましい。
【００１９】
Cu：1.0mass％以下
Cuは、焼入れ性向上により焼入れ部の硬度向上効果があるため、添加しても良いが、この効果を得るためには1.0mass％以下で十分である。
【００２０】
Ni：1.0mass％以下
Niは、焼入れ性の増大や焼入れ部の靭性を向上させるために1.0mass％を上限に添加しても良い。また、Ｃｕ添加時には、熱間脆性制御のために、NiをCu添加量の1／２添加することが好ましい。
【００２１】
Mo：1.0mass％以下
Moは、焼入れ性や焼戻し軟化抵抗の向上に有効であるために好ましくは0.01mass％以上で添加してもよいが、過剰に添加すると加工性が悪くなるため1.0mass％以下とすることが好ましい。
【００２２】
Ｗ：1.0mass％以下
Ｗは、焼入れ性の向上効果があるために、添加してもよいが、加工性が悪くなるため1.0mass％以下とすることが好ましい。
【００２３】
Ti：0.01 mass％以下
Tiは、窒化物形成によるオーステナイト粒成長制御効果があるため、添加してもよいが、0.01 mass％を超えると、転動疲労特性が劣化するため、0.01 mass％以下とすることが好ましい。
【００２４】
Nb：0.5 mass％以下
Nbは、窒化物もしくは炭窒化物の形成によるオーステナイト粒成長制御効果があるため、添加してもよいが、その含有量が0.5 mass％を超えると、効果は飽和することから、0.5 mass％以下とすることが好ましい。
【００２５】
Ｂ：0.01 mass％以下
Ｂは、焼入れ性向上効果があり、添加しても良いが、その含有量が0.01 mass％を超えるとその効果は飽和するため、0.01 mass％以下とすることが好ましい。
【００２６】
Sb：0.0050 mass％以下
Sbは、転動疲労試験中のミクロ組織変化（白色層生成）の遅延に対して効果があり、転動疲労特性の劣化を防止する作用を有するので、添加してもよい。しかし、その含有量が0.0050 mass％を超えると、靭性が劣化するため、0.0050 mass％以下とすることが好ましい。
【００２７】
Ｎ：0.01 mass％以下
Ｎは、窒化物や炭窒化物を形成し、オーステナイト粒微細化に効果があり、添加してもよいが、過剰添加は鋼の加工性を劣化させるため0.01 mass％以下とすることが好ましい。
【００２８】
［鋼組織］
次に、軸受用鋼部品は、焼入れ前に鋼素材から切削、研削，鍛造等の加工によって成型されることから、焼入れ前の鋼素材の組織は、焼入れ前に球状化処理を行って炭化物は球状化されている必要がある。特に、焼入れ直前の球状化炭化物の平均粒径は0.30μｍ以上0.55μｍ以下とする必要がある。さらに、炭化物は、アスペクト比（炭化物の長径／短径の比）を平均値で３以下とすることが好ましい。
【００２９】
なお、炭化物密度は，炭化物による旧オーステナイト粒径のピンニング効果を利用することを考え、鋼炭化物の単位面積あたりの個数を、1.15個／μｍ2以上とすることが望ましい。
また、球状化炭化物以外の組織（母相）は、加工性の観点からフェライト単相であることが好ましい。
【００３０】
ここで、図１に、焼入れにより旧オーステナイト粒の平均径を4.2μｍ、3.3μｍおよび2.4μｍとした鋼において、球状化炭化物の平均粒径がB10寿命に与える影響を示す。なお、素材はいずれもフェライトと球状化炭化物からなる鋼であり、減面率３%の冷間加工を施した鋼材を用いた。また、焼入れ前の鋼における炭化物のアスペクト比は1.3、炭化物密度は1.25μｍ／個、平均粒径は0.23μｍ〜0.8μｍ程度とした。そして、用意した鋼材について、NTN(株)製のラジアル型転動疲労試験機を用いて、ヘルツ応力5880MPa（600ｋｇｆ／ｍｍ2）、応力負荷回数46400cpmで、20本の転動疲労試験を行い、得られた転動疲労寿命の累積破損確率を調査した。
【００３１】
図１から、平均旧オーステナイト粒径4.2μｍの鋼では、炭化物の平均粒径が通常レベルの0.6μｍで疲労寿命のピークを示し、0.6μｍより大きくなっても、小さくなっても転動疲労寿命は低下する。一般的に、軸受は、焼入れ後の炭化物の平均粒径が0.6μｍのとき、最も疲労が良いとされている。
【００３２】
ちなみに、焼入れ前後で炭化物の個数は大幅に変化するが、平均粒径はほとんど変化しないことから、焼入れ前の炭化物平均粒径にて整理すれば、焼入れ後の炭化物平均粒径にて整理するのと等価の結果が得られる。
【００３３】
一方、平均旧オーステナイト粒径3.3μｍおよび2.4μｍの鋼では、旧オーステナイト粒の平均径の微細化による効果によって、B10寿命が大幅に向上する。さらに、従来とは異なり、炭化物粒子径が0.30μｍ〜0.55μｍの間で転動疲労寿命はピークを示した。
【００３４】
さらに、図１に示した結果に基づいて、旧オーステナイト粒の平均径4.2μmの材料における、ある炭化物粒子径におけるB10寿命を旧オーステナイト粒の平均径2.4μmおよび3.3μmの材料における、ある炭化物粒子径におけるB10寿命で割ることによって寿命向上比を求め、この寿命向上比と炭化物の平均粒径との関係を整理した結果について、図2に示す。
【００３５】
図２から、オーステナイト粒の平均径を4.2μmから3.3μmへ微細化することにより、4倍以上、平均旧オーステナイト粒径2.4μｍへの微細化で6倍以上向上する。さらに、炭化物の平均粒径0.30以上0.55μｍ以下においては、炭化物の平均粒径0.6μm以上をベースにして1.2倍以上向上する。これが、炭化物の平均粒径の効果であり、炭化物の平均粒径0.30以上0.55μm以下で、かつ旧オーステナイト粒径3.5μm以下の場合において顕著に表れる効果である。
【００３６】
ここで、上述した炭化物平均粒径0.30μm以上0.55μmの素材を得る方法については、特に規定するものではないが、例えば、以下の方法を用いることができる。
すなわち、球状化焼鈍前の熱間圧延において550℃から650℃の温度域にて25%以上の減面率の圧延を行い、炭化物を分断させる。冷却後、Ac１点以上の温度（Ac１〜Ac１＋70℃程度）に0.2〜１ｈの短時間保持し、15℃／h以上の冷却速度で室温まで冷却する」
【００３７】
なお、鋼素材へ加工する際の条件については、特に規定しない。ただし、炭化物密度1.15個／μｍ2以上の鋼に20%以上の加工率（板材では圧下率、線棒材では減面率、異形への鍛造などの場合はビッカース硬度50ポイント向上に相当）を行えば、転動疲労寿命が大幅に向上するため、用途によっては加工を行うことが好ましい。
【００３８】
［硬化層表層部の旧オーステナイト粒径］
軸受用鋼部品は、転動疲労特性が要求されるために、焼入れおよび焼戻しが施されている。本発明では、特に転動疲労特性にとって重要である焼入れ後の硬化層表層部において、旧オーステナイト粒径が平均3.5μｍ以下である、旧オーステナイト粒径分布を有することが肝要である。なお、ここで言う焼入れ後の硬化層表層部の旧オーステナイト粒径は、具体的には部品表面より深さ0.1μｍ位置での組織観察結果である。
【００３９】
なお、硬化層表層部の組織は、マルテンサイトと球状化炭化物の溶け残り（残留炭化物）が存在している。ただし、焼入れの深さに関しては表層部分のみでは無く、内部まで完全に焼入れされていても問題はない。
【００４０】
次に、炭化物を微細に分散させる方法としては、熱間圧延（もしくは鍛造）において550〜650℃の温度範囲にて加工率25％以上で仕上げ加工を行い、パーライト組織中の板状炭化物を破壊、そして分断させる。次いで球状化焼鈍は、鋼の成分によって最適温度が異なるが、微細炭化物を分散させるために、ＡC3点（α→γ変態点）〜ＡC3点＋70℃でかつ短時間（0.2〜1ｈ）保持することが好ましい。この球状化焼鈍後は、冷間加工を加工率20％以上で行うことが好ましい。ここで言う冷間加工は、冷間鍛造や線材の引き抜き、冷間圧延など発熱以外の特別な加熱なしに加工を行うことであり、その加工率とは引抜きでは減面率、圧延では圧下率のことを指す。なお、冷間鍛造では複雑な変形を強いることが多いから、鍛造前の素材に対しビッカース硬さで50ポイント以上の硬度上昇があった場合に、加工率20％以上として扱う。その後の焼入れおよび焼戻し条件に関しては、後述する。
【００４１】
［硬化層表層部の硬さ］
焼入れ後の硬化層表層部の硬さは、ビッカース硬さ（HV）で700以上とすることが好ましい。本発明で所期する効果は、硬さが同じ材料であれば同様の効果を示すが、700 HV未満では軸受用鋼部品として要求されている、転動疲労寿命を十分に満たさない、おそれがある。
【００４２】
［焼入れ条件］
本発明では、焼入れによる硬化層の表層部における旧オーステナイト粒の平均径を3.5μｍ以下とする必要があることから、焼入れ条件の最適化が非常に重要な意味を持つ。焼入れ回数に関してはＮ回焼入れ（Ｎ＝１以上）を実施すれば良いが、Ｎ回目（最後）の焼入れ処理における条件を、
加熱温度：Ａｃ3点以上〜Ａｃ3＋130℃以下、
加熱速度：Ａｃ3点−10℃〜Ａｃ3点の温度間で平均0.5℃／ｓ以上および
Ａｃ3点以上の滞留時間：500秒以下
とする必要がある。
【００４３】
ここで、Ａｃ3点とは、加熱時にフェライトもしくはベイナイトやマルテンサイトからオーステナイトへの変態が終了する温度のことである。加熱温度が、このＡｃ3点に満たないと、オーステナイトへの逆変態が完了しないために、完全なマルテンサイトの焼入れ組織とすることができず、十分な硬度も得られない。逆に、加熱温度がＡｃ3＋130℃超では、球状化炭化物の溶け込みが進み、オーステナイトの粒成長制御効果が無くなり、粒成長が急速に促進するため、焼入れ後の旧オーステナイト粒径分布が本発明範囲から外れたり、平均粒径が3.5μｍ超となる、おそれがある。
【００４４】
焼入れ処理の加熱速度については、（Ａｃ3点−10℃）〜Ａｃ3点の温度間で平均0.5℃／ｓ以上とする必要がある。この温度域で0.5℃／ｓより加熱速度が遅くなれば、オーストナイトへの核生成駆動力の減少などの影響で、オーステナイト粒径が微細化せず、焼入れ組織の旧オーステナイト粒径が3.5μｍ超となる、おそれがある。
【００４５】
さらに、Ａｃ3点以上の滞留時間が500秒以下となるように、加熱条件を調整する必要がある。Ａｃ３点以上の滞留時間が500秒超となると、粒成長に十分な時間となり、焼入れ後の組織の旧オーステナイト粒径が3.5μｍ超となる、おそれがある。
【００４６】
なお、上記条件による焼入れ処理は、1回のみでも複数回でもよい。複数回の焼入れを行う場合には、この加熱速度条件は、最終の焼入れ処理時にのみ（Ｎ回焼入れ処理を施す場合には、Ｎ回目のみ）適用すればよい。最終の焼入れ処理に先立って行う焼入れ処理（Ｎ回焼入れ処理を施す場合には、1回目〜Ｎ−1回目までの焼入れ処理）では、焼入れ後の組織がベイナイトもしくはマルテンサイト組織（単相でも複合でも良い）と、残留球状炭化物とであれば良く、最終焼入れ工程に限定されるような熱処理は特に必要としない。
【００４７】
但し、残留球状炭化物が溶解してしまうような高温で加熱を行うと、最終焼入れ時に球状炭化物によるオーステナイト粒成長制御作用が消失してしまい、オーステナイト粒が粗大化・不均一化するといった問題や、母相への炭素の溶け込み量が最適地より高くなり転動疲労特性を低下するといった、弊害が出るため、最終焼入れ以前の焼入れ処理時においては、球状化炭化物がオーステナイトに溶け込みオーステナイト単相となる温度以下とする必要がある。
【００４８】
焼入れ回数に関しては、複数回について上記の焼入れ条件を適用しても良いが、工業面・コスト面から考えれば、２回までとするのが好適である。
以上説明した条件にて焼入れ処理を施すことにより、旧オーステナイト粒平均径が3.5μｍ以下である硬化層表層部が得られる。
なお、最終的な焼入れ後には、焼入れ表層部の組織はマルテンサイトと残留炭化物（球状化炭化物の溶け残り）とし、焼入れの深さに関しては表層部分のみでは無く、内部まで完全に焼入れされていても問題はない。
【００４９】
［焼戻し条件］
本発明においては、焼入れ処理の後に焼戻し処理を行ってもよい。但し、焼戻し処理を行う場合、焼戻し温度が高すぎると、硬化層表層部が軟化して、疲労強度が低下してしまい、表層部の旧オーステナイト粒径を微細化した効果が減少してしまうため、焼戻しを行う場合、温度は200℃以下とする。また、時間は２時間以下とするのが好ましい。
【００５０】
上記の条件で、焼入れ処理および焼戻し処理が施された後は、必要に応じてショットピーニングなどの表面処理、仕上げの表面研磨処理などが施されて、軸受用鋼部品に仕上げても問題ない。
【実施例】
【００５１】
表１に示す各種組成の鋼塊（100ｋｇ）を、1250℃で20ｈソーキングを行った後、仕上げ温度1000℃で20ｍｍφに熱間鍛造して丸棒とした。この素材を、1000℃で1時間加熱し、下記A〜Cの熱処理条件のものは、570〜620℃の間で32％の減面率の圧延を、Dの熱処理条件のものは、700〜800℃の間で32％の減面率の圧延をし、19.5ｍｍφの棒鋼とした。この棒鋼に、下記の球状化焼鈍を行って炭化物の平均粒径を変化させた。
【００５２】
【表１】
2008088478.tif 000003
【００５３】
記
A：790℃で0.1h保持する球状化焼鈍を行い、20℃／hで室温まで冷却。
B：790℃で0.2h保持する球状化焼鈍を行い、20℃／hで室温まで冷却。
C：790℃で１h保持する球状化焼鈍を行い、20℃／hで室温まで冷却。
D：790℃で5h保持する球状化焼鈍を行い、15℃／hで室温まで冷却。
上記の球状化焼鈍を経た素材は、14.5mmφまで冷間引抜き（滅面率23%）を行い、その後疲労試験に供した。
【００５４】
すなわち、素材の中心部分より12.2mmφの円柱状試験片を粗加工し、表2に記載の熱処理条件で焼入れ処理を２回行った後、焼戻しを170℃で２時間行い、12mmφ×22mm長さの円柱状試験片に仕上げ、転動疲労試験に供した。なお、転動疲労特性の評価には、NTN社製のラジアル型転動疲労試験機を用いて、ヘルツ応力5880Mpa（600kgf／mm2）、応力負荷回数46400cpmで試験を行い、試験片に剥離が発生するまでの転動疲労寿命を調査した。試験は、各試料で20本実施し、B10寿命を求めた。
【００５５】
さらに、旧オーステナイト粒径の微細化の効果と炭化物の効果を分離するため、それぞれの鋼で旧オーステナイト粒径4.2μmの素材のB10寿命に対し、粒径を微細化してB10寿命がどの程度向上したかを寿命比として求めた。例えば、鋼記号1で旧オーステナイト粒平均径2.3μｍ、炭化物平均粒径0.24μmの場合の寿命5.7×108回を、旧オーステナイト粒平均径4.1μm、炭化物平均粒径0.24μmの場合の寿命0.98×108回で除して得た、5.8が寿命比である。
【００５６】
さらにまた、寿命比のうち、炭化物最適化範囲を明確にするため、炭化物の平均粒径0.6μmの寿命比を基準にして、それぞれの炭化物粒径の場合に何倍疲労寿命が向上したかを、炭化物による疲労向上値として求めた。
【００５７】
また、試験片の焼入れ表層部でのビッカース硬度、表層部での旧オーステナイト粒径を調査するために、未試験の試験片を用いて、転走軌道相当の位置が観察できるように円周に平行に切断し、樹脂埋め込み・研摩を実施した。この面（以下C断面）で表層から0.1ｍm内部のビッカース硬度を荷重2.94N（300gf）、測定位置は円周方向に90°間隔、各位置で4点測定し、計12点を平均した。表層部の旧オーステナイト粒径は、旧オーステナイト粒界現出液（JFEスチール株式会社製のガンマR液（商標））を用いて腐食を行い、SEMを用いて表層から0.1mm内部を90°間隔、各位置4枚ずつ、5000倍で撮影した後、切断法で定量化を行った。切断法は、SEM像において縦・横を４等分するように３本の線分を引き、その線分が旧オーステナイト粒界と交差した個数（A）を測定定し、
ある視野での旧オーステナイト粒径（μm）＝SEM上の線分総長さ/（0.89×A）
として算出した後、４視野の平均を求めた。
【００５８】
炭化物に関しては、焼入れを行っていない粗加工した疲労試験片を転走軌道相当の位置が観察できるように、円周に平行に切断し、樹脂埋め込み・研磨を実施した。炭化物を現出させるために、ピクラール腐食液を用いて腐食を行い、観察は表層から0.2mm内部（仕上げ加工した疲労試験片の転走面直下0.1mmに相当）において、SEMを用いて90°間隔で各位置4枚ずつ、5000倍で撮影した。炭化物の平均粒径は、画像解析装置を用いて、各炭化物の面積を測定後、円相当径として炭化物直径を計算した後、全炭化物の平均値を求めた。
【００５９】
Ac３点は、引抜き後の素材中心部から直径３mm×長さ10mmの円柱状試験片を加工し、富士電波工機製の熱処理シミュレーター（FORMASTOR）により各サンプルを種々の速度で加熱し、熱膨張と温度を測定し、その加熱速度でのAc３点を測定した。
以上の測定および評価結果を、表２に併記する。
【００６０】
【表２】
2008088478.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】炭化物粒子径とＢ１０寿命との関係を示す図である。
【図２】炭化物粒子径と寿命比との関係を示す図である。
【図１】
2008088478.tif 000005
【図２】
2008088478.tif 000006