(57)【要約】【課題】実用上問題がない被削性を確保しつつ、良好な製造効率を実現し、さらに製造コストを抑制することができる転がり摺動部材の製造方法を提供する。【解決手段】まず、高炭素鋼からなる素材を熱間鍛造して中間素材を作製する。ついで、この熱間鍛造済み中間素材に対し、焼準処理を施して、パーライト粒子間に存在するセメンタイトの最大厚さが１．５μｍ以下に設定された実質的にパーライト単相の金属組織からなる焼準処理済み中間素材を作製する。そして、この焼準処理済み中間素材に対し、旋削処理を施し、さらに、焼入れ焼戻し、仕上げ処理等を行うようにした。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材との間で相対的に転がり接触若しくは滑り接触または両接触を含む接触をする、熱処理硬化された高炭素鋼製の転がり摺動部材を製造する方法であって、
高炭素鋼からなる素材を熱間鍛造して中間素材を作製し、
この熱間鍛造済み中間素材に対し、焼準処理を施して、パーライト粒子間に存在するセメンタイトの最大厚さが１．５μｍ以下に設定された実質的にパーライト単相の金属組織からなる焼準処理済み中間素材を作製し、
この焼準処理済み中間素材に対し、旋削処理を施すことを特徴とする転がり摺動部材の製造方法。
【請求項２】
前記焼準処理として、７５０〜８３０℃で加熱保持したのち、１０℃／ｓｅｃ以下の速度で冷却する処理を行う請求項１記載の転がり摺動部材の製造方法。
【請求項３】
前記熱間鍛造済み中間素材は、パーライト粒子間に存在するセメンタイトの最大厚さが１０μｍ以下に設定されている請求項１または２記載の転がり摺動部材の製造方法。
【請求項４】
前記熱間鍛造済み中間素材は、パーライトの粒径が５０μｍ以下に設定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり摺動部材の製造方法。
【請求項５】
前記焼準処理済み中間素材は、その表面硬さがＨＲＣ３０以下に設定されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の転がり摺動部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、軸受の軌道輪やカムフォロアローラ、一方向クラッチのカム面部材のように相手部材との間で転がり接触若しくは滑り接触または両接触が生ずる転がり摺動部材を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、転がり軸受の軌道輪等は、軸受鋼からなる素材に対し、鍛造、熱処理、旋削、焼入れ焼戻し、切削、研磨等の仕上げの各処理を施して形成している。そして、熱処理としては、▲１▼軸受鋼からなる素材の金属組織のムラをなくすためにオーステナイト化温度で加熱する焼準処理（焼きならし処理）を行った後に、素材を柔らかくして加工しやすくするために再結晶化温度で加熱する焼鈍処理（焼きなまし処理）を行ったり、▲２▼場合によっては焼準処理を行わずに焼鈍処理を行ったりしている（非特許文献１参照）。このような焼鈍処理により、軸受鋼からなる素材の金属組織は、フェライト地に硬いセメンタイト粒子が微細均一分散化されて、被削性が良好になる。
【０００３】
【非特許文献１】
瀬戸浩蔵著「第９巻　軸受用鋼」（社）日本鉄鋼協会、１９９９年１２月２７日　ｐ．５９−６２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焼鈍処理は、通常、７００〜８００℃で加熱保持した後炉冷するために５〜３０時間という長時間を要するので、製造効率が悪いとともに、製造コストが高くつくという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、実用上問題がない被削性を確保しつつ、良好な製造効率を実現し、さらに製造コストを抑制することができる転がり摺動部材の製造方法の提供をその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の転がり摺動部材の製造方法は、相手部材との間で相対的に転がり接触若しくは滑り接触または両接触を含む接触をする、熱処理硬化された高炭素鋼製の転がり摺動部材を製造する方法であって、高炭素鋼からなる素材を熱間鍛造して中間素材を作製し、この熱間鍛造済み中間素材に対し、焼準処理を施して、パーライト粒子間に存在するセメンタイトの最大厚さが１．５μｍ以下に設定された実質的にパーライト単相の金属組織からなる焼準処理済み中間素材を作製し、この焼準処理済み中間素材に対し、旋削処理を施すことを特徴している（請求項１）。
上記の構成によれば、旋削処理の対象の金属組織を実質的にパーライト単相となるように焼準処理を行っているので、被削性が実用上問題とならない焼準処理済み中間素材が得られる。そのため、長時間を要する焼鈍処理が不要となり、製造効率が良好になるとともに、製造コストを低く抑えることができる。また、炭素量が０．５重量％（以下「％」と略す）を超え、硬い初析セメンタイトが多い高炭素鋼を処理対象とし、焼鈍時間が特に長かったので、上記の製造方法によると、その改善効果が特に高い。
ここで、「実質的にパーライト単相」とは、パーライト粒子間に存在するセメンタイトの最大厚さが１．５μｍ以下に設定され、４００倍の光学顕微鏡観察によればパーライト粒子のみからなるよう観察されることによる。
【０００７】
上記の転がり摺動部材の製造方法において、前記焼準処理として、７５０〜８３０℃で加熱保持したのち、１０℃／ｓｅｃ以下の速度で冷却する処理を行うことが好ましい（請求項２）。このような処理によれば、実質的にパーライト単相の金属組織に確実になる。なお、上記の加熱保持の時間は、通常の転がり軸受の軌道輪では、０．５〜２時間程度が好ましい。
【０００８】
上記の転がり摺動部材の製造方法において、前記熱間鍛造済み中間素材として、パーライト粒子間に存在するセメンタイトの最大厚さが１０μｍ以下に設定されているものを用いることが好ましい（請求項３）。上記の構成によれば、上記した焼準処理によりパーライト粒子間に存在するセメンタイトを実質上消滅させてパーライト単相とすることができる。
【０００９】
上記の転がり摺動部材の製造方法において、前記熱間鍛造済み中間素材として、パーライトの粒径が５０μｍ以下に設定されているものを用いることが好ましい（請求項４）。上記の構成によれば、上記した焼準処理によりパーライト粒子間に存在するセメンタイトを実質上消滅させてパーライト単相とすることができる。
【００１０】
上記の転がり摺動部材の製造方法において、前記焼準処理済み中間素材の硬さがＨＲＣ３０以下であることが好ましい（請求項５）。上記の構成によれば、より実用上問題がない被削性を確保できるので、より一層精度良く旋削処理を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は、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を示す工程図である。本製造方法によれば、まず、軸受鋼（ＳＵＪ２、組成：炭素１．０１％、珪素０．２４％、マンガン０．３６％、ニッケル０．０４％、１．４６％、モリブデン０．０１％、残部は鉄）からなる素材を準備し、この素材に対し、８００〜１２００℃程度の熱間鍛造を施して、表面硬さがＨＲＣ４０程度の熱間鍛造済み中間素材を作製する。
図２は、得られた熱間鍛造済み中間素材の金属組織を約４００倍の光学顕微鏡で観察したものを模式的に示す断面図である。この金属組織は、パーライト粒子１と、その粒子１間に存在する初析セメンタイト２とから構成されている。そして、初析セメンタイト２の最大厚さ（粒子１間の最大直線距離）は１０μｍ以下に設定されていることが好ましく、より好ましくは８μｍ以下である。初析セメンタイトの最大厚さが小さいと、後述する焼準処理によって実質的にパーライト単相とすることができ、その結果として良好な被削性を実現できるからである。また、パーライト粒子１の平均粒径（最大径と最小径との和の１／２）は、被削性に悪影響を及ぼすパーライト粒子１中のセメンタイト層が薄くなるようにすべく、５０μｍ以下に設定されていることが好ましく、より好ましくは４０μｍ以下である。
【００１２】
つぎに、得られた熱間鍛造済み中間素材に対し、図３に示すように、７５０〜８３０℃で０．５〜２時間加熱保持したのち、１０℃／ｓｅｃ以下の速度で空冷する焼準処理を施して、硬さがＨＲＣ３０以下、好ましくはＨＲＣ２５以下の焼準処理済み中間素材を作製する。このような焼準処理により、初析セメンタイトが溶けて小さくなるとともに、再度析出するセメンタイトが大きく成長せず、さらに別の組織が出てくることもないので、実質的にパーライト単相となった金属組織を有するものとなる。なお、より好適な加熱保持温度は、より良好なパーライト単相を得るという観点から、７６０〜８２０℃である。また、通常の転がり軸受の場合の加熱保持時間は、より均質なパーライト単相を得るという観点から、０．７５〜１．５時間である。また、より好適な空冷速度は、より良好なマルテンサイトを得るという観点から、７℃／ｓｅｃ以下である。
図４は、得られた焼準処理済み中間素材の金属組織を約４００倍の光学顕微鏡で観察したものを模式的に示す断面図である。この金属組織は、実質的にパーライト粒子３からなる。このように、焼準処理済み中間素材は、熱間鍛造後には存在していた非常に硬い初析セメンタイトが実質上消滅してパーライト単相となった金属組織をしているので、従来の焼鈍処理によって得られた焼鈍処理済み中間素材に劣らない被削性を備えたものとなる。パーライト粒子３の平均粒径（最大径と最小径との和の１／２）は、６０μｍ以下に設定されていることが好ましく、より好ましくは５０μｍ以下である。
図５は、得られた焼準処理済み中間素材の金属組織を約１０００倍の電子顕微鏡で観察したものを模式的に示す断面図である。より高倍率で観察を行うと、焼準処理済み中間素材の金属組織は、パーライト粒子３と、その粒子３間に介在する最大厚さが１．５μｍ以下のセメンタイト４とからなるが、非常に硬いセメンタイト４が実質的に存在しない程度といえる。
【００１３】
つづいて、得られた焼準処理済み中間素材に対し、各種の旋削バイトを用いて旋削処理を施し、所定形状に加工する。ここで、上記した焼準処理済み中間素材は、上述したとおり、実用上問題がない被削性を備えているので、旋削バイトの寿命を損なうことなく、所定形状に加工することができる。
【００１４】
その後、常法に従って、焼入れ焼戻しを行い、さらに切削、研磨等の仕上げ処理を行う。このようにして、目的とする転がり摺動部材を得ることができる。
【００１５】
このようにして得られた転がり摺動部材は、焼鈍処理を行わず、加熱保持および冷却を特定の条件に規定した焼準処理を行ったのちに旋削処理を行っているので、製造効率が良好であるとともに、製造コストが多くかからず、安価なものとなっている。具体的には、従来熱間鍛造後の焼鈍処理に５〜３０時間も要していたが、本実施形態によれば多くとも２時間程度の焼準処理で済ますことができ、その結果として４０％程度コストを低減することができる。
【００１６】
上記した転がり摺動部材は、転がり接触若しくは滑り接触または両接触を含む接触によって寿命に至る各種の部品、例えば、軸受の軌道輪や転動体として用いることができる。
【００１７】
なお、上記ではＳＵＪ２を用いたが、これに限定するものではなく、その他の軸受鋼（ＳＵＪ３等）や工具鋼等の高炭素鋼を用いてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の転がり摺動部材の製造方法によれば、長時間を要する焼鈍処理を行わず、旋削処理の対象の金属組織が実質的にパーライト単相となるように焼準処理を行っているので、実用上問題がない被削性を確保しつつ、良好な製造効率を実現し、さらに製造コストを低く抑えることができる。
【００１９】
上記の製造方法において、前記焼準処理として７５０〜８３０℃で加熱保持したのち、１０℃／ｓｅｃ以下の速度で冷却する処理を行う場合には、確実に、実質的にパーライト単相の金属組織となる。また、前記熱間鍛造済み中間素材として、パーライト粒子間に存在するセメンタイトの最大厚さが１０μｍ以下に設定されているもの、あるいはパーライトの粒径が５０μｍ以下に設定されているものを用いる場合には、上記した焼準処理によりパーライト粒子間に存在するセメンタイトを実質上消滅させてパーライト単相とすることができる。さらに、前記焼準処理済み中間素材として、その表面硬さがＨＲＣ３０以下であるものを用いる場合には、より実用上問題がない被削性を確保できるので、より一層精度良く旋削処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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の手順を示す工程図である。
【図２】約４００倍の光学顕微鏡で観察した熱間鍛造済み中間素材の金属組織を模式的に示す断面図である。
【図３】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おける焼準処理条件を示す説明図である。
【図４】約４００倍の光学顕微鏡で観察した焼準処理済み中間素材の金属組織を模式的に示す断面図である。
【図５】約１０００倍の電子顕微鏡で観察した焼準処理済み中間素材の金属組織を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
３　　パーライト粒子
４　　セメンタイト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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