(57)【要約】【課題】従来よりも転動疲労寿命に優れると共に、強度にも優れた軸受用鋼部品を提供する。【解決手段】Ｃ：0.60〜1.50mass％、Si：0.1〜1.0mass％、Mn：0.1〜1.5mass％およびCr：0.1〜2.0mass％を含み、残部Fe及び不可避的不純物の成分組成とし焼入れ熱処理前の組織はベイナイト及び球状炭化物からなる組織とし、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4.0μｍ以下とする。【選択図】図２
2008202136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：0.60〜1.50mass％、
Si：0.1〜1.0mass％、
Mn：0.1〜1.5mass％および
Cr：0.1〜2.0mass％
を含み、残部Fe及び不可避的不純物の成分組成を有し、焼入れ熱処理前の組織がベイナイト及び球状炭化物からなる組織を有し、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4.0μｍ以下であることを特徴とする軸受用鋼部品。
【請求項２】
前記成分組成として、さらに
Ｓ：0.03mass％以下、
Al：0.1mass％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記載の軸受用鋼部品。
【請求項３】
Ｃ：0.60〜1.50mass％、
Si：0.1〜1.0mass％、
Mn：0.1〜1.5mass％および
Cr：0.1〜2.0mass％
を含み、残部Fe及び不可避的不純物の成分組成を有し、かつ炭化物の形態が球状である鋼を素材として作製した軸受用鋼部品について、少なくとも一部表層に対して、Ａc３点以上Ａc３点＋130℃以下の温度域での加熱と、冷却速度が３〜40℃/sの冷却を施した後、Ａc３点−10℃〜Ａc３点＋10℃の温度間での加熱速度を５℃／s以上とし、Ａc３点以上Ａc３点＋130℃以下の温度域での滞留時間が600秒以下である加熱を行って、焼入れ処理を施すことを特徴とする軸受用鋼部品の製造方法。
【請求項４】
前記素材は、さらに
Ｓ：0.03mass％以下、
Al：0.1mass％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３記載の軸受用鋼部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベアリングの内輪および外輪やベアリングボール等、焼入れ処理が施される軸受用鋼部品とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベアリング等の軸受用部品は、自動車や機械を始めとする種々の産業機器に利用されており、優れた転動疲労寿命が要求される。
転動疲労寿命を向上させる方法としては、例えば、特許文献１に、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施し、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開示されている。但し、その到達旧オーステナイト粒径は最小でも6.2μmであり、転動疲労寿命の向上代は従来材に比べて1.2〜1.5倍程度である。
【０００３】
一方、軸受部品に主として用いられるのは過共析鋼であるが、特許文献１には過共析鋼の転動疲労寿命の向上については言及されていない。しかも、軸受鋼に代表されるように、一般に過共析鋼の場合、旧オーステナイト粒径は通常の焼入れ材でも６〜10μm程度となるため、更なる熱処理最適化による旧オーステナイト粒の一層の微細化を進めなければ、転動疲労寿命の向上は期待できないと考えられる。
【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、上記問題に鑑みなされたものであり、従来よりも転動疲労寿命に優れると共に、強度にも優れた軸受用鋼部品を、その製造方法に併せて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、静的強度の向上には、焼入れ熱処理前の組織を母相ベイナイト中に球状炭化物が分散したものとすることが有効であり、かような組織の鋼を、比較的急速にＡc3点以上の低温域に加熱すると共に、この温度域での滞留時間を短時間に留め、その後焼き入れると、転動疲労寿命に加えて強度が格段に向上することを知見した。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は以下の通りである。
【０００６】
(1) Ｃ：0.60〜1.50mass％、
Si：0.1〜1.0mass％、
Mn：0.1〜1.5mass％および
Cr：0.1〜2.0mass％
を含み、残部Fe及び不可避的不純物の成分組成を有し、焼入れ熱処理前の組織がベイナイト及び球状炭化物からなる組織を有し、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4.0μｍ以下であることを特徴とする軸受用鋼部品。
【０００７】
(2) 前記成分組成として、さらに
Ｓ：0.03mass％以下、
Al：0.1mass％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)記載の軸受用鋼部品。
【０００８】
(3) Ｃ：0.60〜1.50mass％、
Si：0.1〜1.0mass％、
Mn：0.1〜1.5mass％および
Cr：0.1〜2.0mass％
を含み、残部Fe及び不可避的不純物の成分組成を有し、かつ炭化物の形態が球状である鋼を素材として作製した軸受用鋼部品について、少なくとも一部表層に対して、Ａc３点以上Ａc３点＋130℃以下の温度域での加熱と、冷却速度が３〜40℃/sの冷却を施した後、Ａc３点−10℃〜Ａc３点＋10℃の温度間での加熱速度を５℃／s以上とし、Ａc３点以上Ａc３点＋130℃以下の温度域での滞留時間が600秒以下である加熱を行って、焼入れ処理を施すことを特徴とする軸受用鋼部品の製造方法。
【０００９】
(4) 前記素材は、さらに
Ｓ：0.03mass％以下、
Al：0.1mass％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(3)記載の
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、強度と転動疲労寿命に優れた軸受用鋼部品を容易に製造できるため、産業上極めて高い価値を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体的に説明する。
軸受用鋼部品は、通常焼入れ・焼戻しが施されて使用されるが、本発明では焼入れ後の硬化層表層部を有し、この表層部の平均旧オーステナイト粒径を4.0μｍ以下とする。
ここで、焼入れ後の硬化層表層部とは、焼入れが施されてマルテンサイトを有する組織となっている表層部のことを言う。焼入れ深さについては、後述するように表層から全厚の15%以上の範囲がマルテンサイトを有する焼入れ組織となっていればよく、全厚でマルテンサイトを有する組織となっていても構わない。
【００１２】
すなわち、転動疲労寿命の向上には、硬化層表層部の旧オーステナイト粒を微細化することが重要であり、これを4.0μm以下にすることで、従来の軸受部品に比べて転動疲労寿命が大幅に向上する。
【００１３】
次に、上記の硬化層表層部を得るのに必要な要件に関し、まず鋼素材の成分組成から順に説明する。
［鋼組成］
Ｃ：0.60〜1.50mass％
Ｃは、焼入れ後の硬化層の強度を高め、優れた転動疲労寿命を得るために不可欠な元素であり、これが0.60mass％未満では十分な転動疲労寿命が得られない。一方、1.50mass％を超えて含有すると、剪断性や鍛造性等、焼入れ前の加工性が劣化する。従って、Ｃ量は0.60mass％〜1.50mass％とする必要がある。
【００１４】
Si：0.1〜1.0mass％
Siは、転動疲労寿命を向上させるため0.1mass％以上とする必要がある。しかしながら、1.0mass％を超えて添加すると、Ｃと同様、焼入れ前の加工性を劣化させるため、Si量は0.1〜1.0mass％以下とする。
【００１５】
Mn：0.1〜1.5mass％
Mnは、焼入れ性を向上させ、焼入れ後の硬化層部をマルテンサイト組織とするため0.1mass％以上含有させる必要があるが、過剰に添加すると焼入れ前の加工性が劣化するため、その含有量の上限は1.5mass％以下とする。
【００１６】
Cr：0.1〜2.0mass％
Crは、焼入れ性を向上させると共に、ピンニング効果により加熱中のオーステナイトの粒成長を抑制し、旧オーステナイト粒の微細化に寄与する球状炭化物の生成を促進する効果を持つ。この効果を得るには、Crを0.1mass％以上含有させる必要がある。但し、2.0mass％超では効果が飽和するため、Cr量は0.1〜2.0mass％とする。
【００１７】
以上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0.0030mass％まで許容できる。ＳとＮは不可避的不純物としても混入するが、以下の範囲で積極的に添加しても良い。また、Alも以下の範囲で添加しても良い。
【００１８】
Ｓ：0.03mass％以下
Ｓは、Mnと結合しMnSを形成して被削性を向上させるために、添加しても良いが、0.03mass％を超えて添加するとMnSが過剰に生成し、割れの起点となり疲労寿命を著しく低下させるため、その含有量の上限は0.03mass％とする。
【００１９】
Ｎ：0.01mass％以下
Ｎは、窒化物や炭窒化物を形成してオーステナイトの粒成長を抑制するため、添加しても良いが、過剰な添加は加工性を劣化させるため、添加量の上限は0.01mass％以下とする。
【００２０】
Al：0.1mass％以下および
Alは強力な脱酸作用を持ち、鋼の清浄性を向上させる効果を有する元素であるため、添加しても良いが、0.1mass％を超えて添加した場合には、鋼の清浄性が却って劣化し、疲労寿命が低下することから、その含有量は0.1mass％以下とする。
【００２１】
更に、以下の元素を規定量の範囲で含有させることができる。
Cuは、焼入性向上効果を有するため、添加できるが、この効果を得るためには1.0mass％以下で十分である。
【００２２】
Niは、焼入性向上や焼入れ部の靭性向上効果をもつため、1.0mass％以下で添加できる。また、Cu添加時には熱間脆性抑制のためにNiをCu添加量の1/2添加することが好ましい。
【００２３】
Moは、焼入れ性や焼戻し軟化抵抗を増大させるため、好ましくは0.01mass％以上で添加できるが、1.0mass％を超えて添加しても効果が飽和するため、その添加量は1.0mass％以下とすることが好ましい。
【００２４】
Ｗも、焼入れ性向上効果があるため、添加できるが、1.0mass％を超えて添加しても効果が飽和するため添加量は1.0mass％以下とすることが好ましい。
【００２５】
Tiは、窒化物形成によりオーステナイトの粒成長を抑制し、焼入れ後の旧オーステナイト粒を微細化する効果があるため、添加できるが、0.01mass％を超えると靭性劣化を来すため、添加量は0.01mass％以下とすることが好ましい。
【００２６】
Nbは、窒化物や炭窒化物を形成してオーステナイトの粒成長を抑制する効果を持つため、添加できるが、Nb量が0.5mass％を超えると効果が飽和するため、添加量の上限は0.5mass％とすることが好ましい。
【００２７】
Ｖも、窒化物や炭窒化物を形成してオーステナイトの粒成長を抑制する効果を持つため、添加できるが、Ｖ量が1.0mass％を超えると効果が飽和するため、添加量の上限は1.0mass％とすることが好ましい。
【００２８】
Ｂは、焼入れ性向上効果があるため、添加できるが、含有量が0.01mass％を超えると効果が飽和するため、上限は0.01mass％とすることが好ましい。
【００２９】
Sbは、組織変化の遅延を通して疲労の進行を抑制する作用を有するため、添加できる。しかしながら、含有量が0.0050mass％を超えると靭性が劣化するため、Sbを添加する際は、その添加量は0.0050mass％以下とすることが好ましい。
【００３０】
［鋼組織］
また、上記した成分組成になる発明鋼において、高い強度を具備すると共に、旧オーステナイト粒が4.0μｍ以下に微細化し優れた転動疲労寿命を有する焼入れ表層部を得るための条件について説明する。
軸受用鋼部品は、鋼素材、好ましくは棒鋼或いは線材を、鍛造を始めとする各種成形法によりベアリング内外輪やベアリングボール等、所定の形状に加工した後、表層部に焼入れ処理を施すことで製造される。ここで、上記した硬化層表層部を得るためには、焼入れ熱処理前組織及び焼入れ条件の適正化が必要となる。この点を以下に詳述する。
【００３１】
軸受用部品に用いられる鋼素材は、成形時の加工性を確保するために、球状化焼鈍等により母相をフェライト主体とし、炭化物を球状化した状態で供給する。通常は、加工後そのまま焼入れ処理に供されるが、高い強度と優れた転動疲労寿命を有する硬化層表層部を得るためには、焼入れ前組織を母相ベイナイト中に球状炭化物が分散したものとすることが不可欠であり、そのため、本発明においては焼入れ前に熱処理を行い、前組織の適正化を図ることが肝要である。この焼入れ前組織の適正化について説明するに当り、成分組成が本発明範囲にある鋼に現れる組織を温度変化に関連して述べる。
【００３２】
さて、母相フェライト中に球状炭化物が分散した組織を初期組織とした場合、オーステナイトの生成開始温度であるＡc1点までは組織はフェライトと球状炭化物よりなるが、温度がＡc1点を超えて高温になると、フェライトの一部がオーステナイトに変態し、組織はフェライトとオーステナイト及び球状炭化物の三相となる。更に温度が高温になり、フェライトの存在限界温度であるＡc3点を超えるとフェライトが全てオーステナイトに変態する結果、組織はオーステナイトと球状炭化物の二相となり、次いで温度が炭化物の存在限界であるＡcm点を超えると、組織はオーステナイト単相へと変化する。
【００３３】
本発明では、高い強度と優れた転動疲労寿命を有する硬化層表層部を得るために、焼入れ前組織を適正化する必要があるが、これは以下の検討結果に基づくものである。
【００３４】
表１に成分組成を示す鋼１を熱間圧延後、球状化焼鈍し、フェライト中に球状炭化物が分散した組織を有する40mmφの棒鋼を得た。更に、焼入れ前組織を変える目的で、球状化焼鈍後の棒鋼を、Ａc3点＋70℃に相当する880℃で30分間の加熱後、冷却速度を変えて冷却し、組織がフェライトおよび／またはパーライトと球状炭化物とからなる棒鋼、ベイナイトと球状炭化物とからなる棒鋼、及びマルテンサイトと球状炭化物とからなる棒鋼を得た。
また、Ａcm点以上の温度に相当する980℃で30分間加熱後焼入れることで、組織がマルテンサイト単相からなる棒鋼を得た。
【００３５】
次いで、これら棒鋼の直径の1/4の部分より12.1mmφ×22.2mm長さの疲労試験片及び6.1mmφ×9.2mm長さの破壊強度試験片を、試験片長さ方向が棒鋼の長さ方向に平行となるように採取し、これらを焼入れ処理に供した。焼入れ処理は、これらの試験片を平均加熱速度15℃/sでＡc3点＋50℃に相当する860℃まで昇温し、860℃で５分間保持後に焼入れを施した。その後、170℃で30分の焼戻しを施した後、疲労試験片については12mmφ×22mm長さに、破壊強度試験片については６mmφ×９mm長さに仕上加工し、転動疲労寿命並びに破壊強度を評価した。
【００３６】
なお、転動疲労寿命の評価は、ラジアル型疲労試験機を用い、ヘルツ応力5880MPa(600kgf/mm2)、回転速度46400cpmで20本試験を行い、Ｂ10寿命を求めた。ここで、Ｂ10寿命とは、累積破損確率10%における寿命を指す。
【００３７】
破壊強度については、図１に示すように、横置きにした６mmφ×９mmの円筒状試験片を当て板を介して徐々に圧下していき、試験片が破壊した際の荷重を破壊強度とし、10本の試験結果より平均値、最小値および最大値を求めた。
【００３８】
更に、試験前の疲労試験片を用いて旧オーステナイト粒径を測定した。測定に際しては、界面活性剤を含むピクリン酸系の腐食液で疲労試験片の長手方向断面をエッチングし、表層直下における旧オーステナイト粒を光学顕微鏡を用いて1000倍で４視野観察し、切断法により旧オーステナイト粒径を求めた。具体的には、各視野において630μmの線分が旧オーステナイト粒界と交差した数(Ｎ)を測定し、各視野における旧オーステナイト粒の平均径(μm)＝630／(0.89×Ｎ)を求め、これの４視野分の平均値を算出した。
【００３９】
図２〜４に、上記した方法で求めた焼入れ熱処理前組織毎の旧オーステナイト粒径、転動疲労寿命及び破壊強度を示す。
図２から、焼入れ熱処理前組織がマルテンサイト単相の場合、焼入れ処理時の加熱の際に球状炭化物によるピンニング作用が働かないため、オーステナイトの粒成長が抑制されず、最終的に得られる旧オーステナイト粒径が20μm程度まで粗大化していることがわかる。
そのために、図３に示すように、転動疲労寿命Ｂ10が5×106回程度と短くなっている。焼入れ熱処理前組織がフェライトと球状炭化物の場合とフェライトとパーライト及び球状炭化物からなる場合、球状炭化物によるピンニング作用により旧オーステナイト粒径は６〜８μm程度まで低下し、１×10７〜２×10７回程度の転動疲労寿命Ｂ10が得られるものの、図４に示すように、破壊強度が65〜75kNと低い。
【００４０】
更に、焼入れ熱処理前組織がマルテンサイトと球状炭化物の場合には、旧オーステナイト粒径は３μm程度と十分微細化し、5×10７回と優れたＢ10寿命が得られるが、破壊強度は75〜80kNと低い。
これらに対して、焼入れ熱処理前組織がベイナイトと球状炭化物の場合には、旧オーステナイト粒径が３μm程度と十分微細化し、6×10７回と優れたＢ10寿命が得られると共に、破壊強度も90〜95kNと高くなっている。
これらの結果より、高い強度と優れた転動疲労寿命を有する焼入れ後の硬化層表層部を得るには、焼入れ熱処理前組織をベイナイト中に球状炭化物が分散したものとすることが不可欠といえる。
【００４１】
ここで、焼入れ熱処理前組織がフェライトと球状炭化物の場合や、フェライトとパーライト及び球状炭化物からなる場合に比べて、ベイナイトと球状炭化物にて旧オーステナイト粒が微細化するのは、焼入れ処理の加熱時に、オーステナイトの変態核が多数生成するためと思われる。即ち、加熱温度がＡc3点を超えオーステナイト変態が生じる際、母相がベイナイトの場合にはフェライトやパーライトの場合とは異なり、結晶粒界に加えてパケット境界やブロック境界等、結晶粒内も核生成サイトとして働き、加熱時のオーステナイト粒が微細化する結果、焼入れ後の旧オーステナイト粒も微細化することが考えられる。
【００４２】
また、焼入れ熱処理前組織がベイナイトと球状炭化物の場合の破壊強度は、フェライトとパーライト及び球状炭化物からなる場合及びマルテンサイトと球状炭化物の場合に比べて、焼入れ熱処理前組織がフェライトと球状炭化物の場合で高いが、これは焼入れ後のマルテンサイトにおける硬さのばらつきに起因していると考えられ、このマルテンサイト硬さのばらつきは、焼入れ前組織におけるＣ量の不均一性が影響を及ぼすものと推察される。
【００４３】
この点を更に説明すると、焼入れ処理の加熱の際に、温度がＡc3点を超えると、組織はオーステナイトと球状炭化物との二相となり、球状炭化物の一部が溶解してＣが周囲のオーステナイト中に排出され、これが他のオーステナイトに徐々に拡散しオーステナイト全体のＣ量が高まる。しかしながら、本発明にあっては、加熱速度が速く、加えてＡc3点以上での滞留時間が短いため、全てのオーステナイトのＣ量が完全に等しくなる程にはＣが拡散する時間がなく、オーステナイトのＣ量に差がある状態で焼入れられる結果、マルテンサイトの硬さにばらつきが生じるのである。
【００４４】
そして、マルテンサイトの硬さにばらつきがあると、破壊試験の際、硬さの低いマルテンサイトに応力集中が生じ、これが破壊起点となることによって、破壊強度の低下を招くと考えられる。
これを避けるには、焼入れ熱処理前のオーステナイトのＣ量を均一にする必要がある。この点、焼入れ熱処理前組織がベイナイトと球状炭化物であると、球状炭化物以外にベイナイト中に存在する炭化物もＣの供給源として働くため、他の焼入れ熱処理前組織よりもオーステナイトのＣ量が均一となり、破壊強度が上昇するものと推察される。
【００４５】
次に、焼入れ熱処理前組織を上記のように調整するための熱処理条件について述べる。
まず、加熱温度に関しては、オーステナイトからの変態によって組織を調整するため、オーステナイトと球状炭化物の二相となるＡc3点以上とする必要がある。一方、加熱温度が高くなると、球状炭化物が過度に溶解してしまい、焼入れ加熱時のオーステナイトの粒成長を抑制するピンニング効果が低下するため、加熱温度の上限はＡc3点＋130℃とする必要がある。
【００４６】
加熱時の保持時間については、フェライトが全てオーステナイトに変態し組織がオーステナイトと球状炭化物の二相になればよいため、下限は特に設けなくてよい。また、加熱時の相分率等の組織は主として加熱温度によって決まるため、上限も特に限定する必要はないが、保持時間が徒に長いとオーステナイトが粗大化する結果、焼入れ前組織中のベイナイトも粗大化し、続く焼入れ処理でのオーステナイトの微細化に好ましくないため、保持時間は５時間以内とすることが望ましい。
【００４７】
加熱後の冷却速度は、オーステナイトを全てベイナイトに変態させる点より限定される。本発明で規定する成分組成を有する鋼では、冷却速度が３℃/ｓ未満ではフェライト変態やパーライト変態も生じ、一方、冷却速度が40℃/sを超えるとマルテンサイト変態を生じるようになり、何れの場合も焼入れ前組織がベイナイトと球状炭化物とすることが難しくなるため、加熱後の冷却速度は３〜40℃/sの範囲とする必要がある。
【００４８】
尚、この焼入れ熱処理前組織調整のための熱処理は複数回行っても良い。更に、この熱処理前に他の熱処理を施しても、特段本発明の効果が失われることはない。従って、例えば、所定形状の製品に成形するための加工工程間で軟化焼鈍を施したり、温間鍛造のために加熱を行うことも差し支えない。
【００４９】
その後、焼入れ処理を施す。この焼入れ処理の条件について述べる。平均旧オーステナイト粒径が4.0μｍ以下である硬化層表層部を得るためには、焼入れ処理時の加熱条件を、加熱速度Ａc3点−10℃〜Ａc3点＋10℃の温度間で平均５℃/s以上とし、加熱温度をＡc3点以上Ａc3点＋130℃以下とし、かつＡc3点以上での滞留時間を600秒以下とする必要がある。
【００５０】
すなわち、加熱温度がＡc3点に満たないと、オーステナイトへの変態が完了しないため、マルテンサイトを有する焼入れ組織を得ることができない。これに対して、加熱温度がＡc3点+130℃超では、球状化炭化物が過度に溶解し、球状炭化物によるピンニング効果が低下し、オーステナイトが粒成長する結果、焼入れ後の旧オーステナイト粒径が4.0μｍ超となってしまう。
【００５１】
また、焼入れ時の加熱において、加熱速度をＡc3点−10℃〜Ａc3点＋10℃の温度間で平均５℃/s以上とする必要があるのは、この温度域での加熱速度が５℃/sに満たない場合、オーステナイトへ変態する際の核生成頻度の減少等により、オーステナイト粒が粗大化し、焼入れ後の旧オーステナイト粒径が4.0μｍ超となってしまうからである。
【００５２】
更に、Ａc3点以上での滞留時間が600秒以下となる、加熱条件を調整する必要がある。この温度域での滞留時間が600秒超となると、球状化炭化物によるピンニング効果が働く場合であっても、オーステナイトの粒成長に十分な時間を与えることとなり、焼入れ後の旧オーステナイト粒径が4.0μｍ超となってしまう。
【００５３】
以上説明した条件にて焼入れ処理を施すことにより、平均旧オーステナイト粒径が4.0μｍ以下である硬化層表層部が得られる。
尚、硬化層表層部の厚さに関しては、軸受部品が負荷により破壊する場合、表層から厚み方向に全厚の15％までの領域の何れかで破壊を生じるため、表層から全厚の15％以上の範囲がマルテンサイトを有する焼入れ組織となっていればよい。
【００５４】
本発明においては、焼入れ処理の後に焼戻し処理を行うこともできる。但し、焼戻し処理を行う場合、焼戻し温度が高過ぎると、硬化層表層部が軟化して転動疲労寿命及び破壊強度が低下するため、焼戻しを行う場合は、200℃以下とすることが好ましい。
上記の条件で焼入れ処理、さらに焼戻し処理が施された後は、必要に応じて仕上研磨処理等が施され軸受用部品となる。
【実施例】
【００５５】
表１に成分組成を示す鋼２〜５を熱間圧延後に球状化焼鈍し、フェライト中に球状炭化物が分散した組織を有する30mmφの棒鋼を得た。これに種々の条件で焼入れ前組織調整のための熱処理を施し、これら棒鋼の直径の1/4の部分より12.1mmφ×22.2mm長さの疲労試験片及び6.1mmφ×9.2mm長さの破壊強度試験片を、試験片長さ方向が棒鋼の長さ方向に平行となるよう採取し、焼入れ処理に供した。
【００５６】
焼入れ処理では、熱処理条件の影響を明らかにするために、加熱速度と加熱温度及び加熱時間を変化させた。次いで、数水準の温度で30分の焼戻しを施した後、疲労試験片については12mmφ×22mm長さに、破壊強度試験片については６mmφ×９mm長さに仕上加工し、前記した方法で転動疲労寿命と破壊強度を評価した。また、旧オーステナイト粒径も前記した方法で測定した。
【００５７】
表２に、上記した熱処理条件と旧オーステナイト粒径、転動疲労寿命及び破壊強度の評価結果を示す。同表から、本発明の条件で熱処理を施して焼入れ前組織をベイナイトと球状炭化物としたものを、本発明の条件で焼入れ処理に供した発明例では、旧オーステナイト粒径が4.0μm以下となり、優れた転動疲労寿命と破壊強度が得られることが判る。これに対し、焼入れ熱処理前組織調整のための熱処理条件や焼入れ条件が本発明から外れた比較例では、旧オーステナイト粒径が4.0μm超えとなり、転動疲労寿命に劣るものや、破壊強度に劣るものしか得られない。
【００５８】
【表１】
2008202136.tif 000003
【００５９】
【表２】
2008202136.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】破壊強度の測定方法を示す図である。
【図２】焼入れ熱処理前組織毎の旧オーステナイト粒径を示す図である。
【図３】焼入れ熱処理前組織毎の転動疲労寿命を示す図である。
【図４】焼入れ熱処理前組織毎の破壊強度を示す図である。
【図１】
2008202136.tif 000005
【図２】
2008202136.tif 000006
【図３】
2008202136.tif 000007
【図４】
2008202136.tif 000008