(57)【要約】【課題】異物を含んだ潤滑油を用いたさいにも長寿命化を図ることができる転がり、摺動部品およびその製造方法を提供する。【解決手段】Ｃ：０．１〜０．８ｗｔ％、Ｓｉ：０．５ｗｔ％を越えかつ１．５ｗｔ％以下、Ｍｏ：３．０〜６．０ｗｔ％、Ｗ：３．０〜８．０ｗｔ％、Ｖ：０．５〜１０．０ｗｔ％、Ｃｒ：２．０〜８．０ｗｔ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼より所定の形状に形成された加工済み部品素材を、９００〜１２００℃で２時間以上加熱することにより高濃度浸炭処理を施し、ついで１１００〜１２００℃で０．５時間以上加熱した後急冷する焼入処理を施し、さらに焼戻し処理を施す。これにより、転がり、摺動面の表層部にＭＣ型およびＭ６Ｃ型の炭化物を析出させる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．１〜０．８ｗｔ％、Ｓｉ：０．５ｗｔ％を越えかつ１．５ｗｔ％以下、Ｍｏ：３．０〜６．０ｗｔ％、Ｗ：３．０〜８．０ｗｔ％、Ｖ：０．５〜１０．０ｗｔ％、Ｃｒ：２．０〜８．０ｗｔ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼により形成され、浸炭処理が施されて、転がり、摺動面の表層部にＭＣ型およびＭ６Ｃ型の炭化物が析出している転がり、摺動部品。
【請求項２】
前記鋼中のＳｉ含有量が０．７〜１．３ｗｔ％である請求項１の転がり、摺動部品。
【請求項３】
前記鋼中のＳｉ含有量が０．９〜１．１ｗｔ％である請求項１の転がり、摺動部品。
【請求項４】
Ｃ：０．１〜０．８ｗｔ％、Ｓｉ：０．５ｗｔ％を越えかつ１．５ｗｔ％以下、Ｍｏ：３．０〜６．０ｗｔ％、Ｗ：３．０〜８．０ｗｔ％、Ｖ：０．５〜１０．０ｗｔ％、Ｃｒ：２．０〜８．０ｗｔ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼より所定の形状に形成された加工済み部品素材を、９００〜１２００℃で２時間以上加熱することにより高濃度浸炭処理を施し、ついで１１００〜１２００℃で０．５時間以上加熱した後急冷する焼入処理を施し、さらに焼戻し処理を施すことを特徴とする転がり、摺動部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は転がり、摺動部品およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、転がり軸受部品、ローラカムフォロワなどの転がり部品、またはすべり軸受部品、自動車エンジン用ロッカアームのローラ支持軸、自動車エンジン用カムリフタ、一方向クラッチの内外両輪のうちのカム面が形成される部品などの摺動部品、ならびにこれらの部品の製造方法に関する。
【０００２】
なお、この明細書において、「転がり、摺動部品」という語には、純然たる転がり接触、純然たるすべり接触、およびすべり接触を伴う転がり接触を行う部品を意味するものとする。
【０００３】
【従来の技術】
たとえば、転がり軸受の軌道輪および転動体としては、清浄油を用いて使用される場合はもちろんのこと、異物が混入した潤滑油を用いて使用されるにも長寿命であることが要求されるようになってきている。
【０００４】
ところで、細線や薄板の形状で使用される切削工具、刃物、耐摩耗部品などの靭性および耐摩耗性に優れた金属部品として、たとえば、Ｃ：０．３ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．５ｗｔ％以下、Ｃｒ：２．０ｗｔ％以下、Ｍｎ０．５ｗｔ％以下、ＭｏまたはＷの１種または２種をＷｅｑ＝２Ｍｏ＋ＷとしてＷｅｑ：１０．０〜２４．０ｗｔ％、Ｖ：２．０〜１０．０ｗｔ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼より形成され、浸炭処理が施されて、浸炭層にＭＣ型およびＭ６Ｃ型炭化物が析出しているものが知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２２２６４９号公報（特許請求の範囲、段落０００１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載の部品の場合、用いられている鋼中のＳｉ含有量が少ないので析出した炭化物は比較的粗大化しており、転がり、摺動部品として用いた場合、異物が混入した潤滑油を用いて使用されるに寿命が比較的短くなる。
【０００７】
この発明の目的は、上記問題を解決し、異物を含んだ潤滑油を用いたさいにも長寿命化を図ることができる転がり、摺動部品およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
この発明による転がり、摺動部品は、Ｃ：０．１〜０．８ｗｔ％、Ｓｉ：０．５ｗｔ％を越えかつ１．５ｗｔ％以下、Ｍｏ：３．０〜６．０ｗｔ％、Ｗ：３．０〜８．０ｗｔ％、Ｖ：０．５〜１０．０ｗｔ％、Ｃｒ：２．０〜８．０ｗｔ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼により形成され、浸炭処理が施されて、転がり、摺動面の表層部にＭＣ型およびＭ６Ｃ型の炭化物が析出しているものである。
【０００９】
この発明の転がり、摺動部品において、用いられる鋼中の各元素含有量の限定理由は次の通りである。
【００１０】
Ｃ含有量
Ｃは鋼に必須の成分であるが、Ｃ含有量が０．１ｗｔ％未満であると部品としての強度を確保できず、０．８ｗｔ％を越えると材料溶解の際の偏析や、凝固時の粗大炭化物の発生が問題となる。Ｃ含有量は０．１５〜０．３ｗｔ％であることが好ましい。
【００１１】
Ｓｉ含有量
Ｓｉは浸炭時に炭化物を微細化させる性質を有するが、その含有量が０．５ｗｔ％以下であると所定の微細炭化物を得ることができない。また、Ｓｉは浸炭を抑制する元素であるため、その含有量が１．５ｗｔ％を越えると浸炭時に必要な量の炭化物が生成しなくなる。しかも、塑性加工性も低下する。
【００１２】
Ｃｒ含有量
Ｃｒ含有量が２．０ｗｔ％未満であると浸炭時に粗大な炭化物となりやすいＭ３Ｃ型炭化物が析出して分散強化量が小さくなり、８．０ｗｔ％を越えるとＭ７Ｃ３型およびＭ２３Ｃ６型炭化物が過剰に析出するためかえって靭性が低下する。
【００１３】
Ｍｏ、Ｗ、Ｖ含有量
これらの元素の含有量の限定理由は不明な点があるが、上述の通りであると、転がり、摺動面の表層部にＭＣ型およびＭ６Ｃ型の炭化物が析出する。
【００１４】
ここで、表層部とは、転がり、摺動面における寿命に影響を及ぼす深さ部分であり、たとえば内部起点剥離の要因となる最大剪断応力が作用する深さまでの部分である。この深さは、接触条件によって異なるが、多くの転がり、摺動部品おいて０．５ｍｍ程度までである。また、表層部には、ＭＣ型およびＭ６Ｃ型の炭化物のみが析出している。
【００１５】
この発明の転がり、摺動部品によれば、転がり、摺動面の表層部に、Ｍ３Ｃ型の炭化物に比べて硬質であるＭＣ型およびＭ６Ｃ型の微細炭化物が析出しており、ＭＣ型およびＭ６Ｃ型の炭化物はＭ３Ｃ型の炭化物に比べて硬質であるから、オロワン機構による粒子分散強化量における最小臨界粒子径がＭ３Ｃ型の炭化物よりも小さくなるとともに、Ｍ３Ｃ型の炭化物よりもオストワルド成長し難い炭化物で微細分散し易いため、表層部の表面硬さを増大させることができ、その結果潤滑油中に混入した異物により圧痕が生成しなくなるとともに、耐摩耗性が向上し、転がり部品または摺動部品を用いた製品の長寿命化を図ることができる。すなわち、炭化物を従来のＭ３Ｃ型からＭＣ型およびＭ６Ｃ型にすることにより、より微細にかつ多く析出させることができるので、表層部の表面硬さを増大させることが可能となって材料強化につながる。また、当然のことながら清浄な潤滑油を用いた場合の寿命も長くなる。
【００１６】
この発明による転がり、摺動部品において、Ｓｉ含有量は、０．７〜１．３ｗｔ％であることが好ましく、０．９〜１．１ｗｔ％であることが望ましい。
【００１７】
この発明の転がり、摺動部品の製造方法は、Ｃ：０．１〜０．８ｗｔ％、Ｓｉ：０．５ｗｔ％を越えかつ１．５ｗｔ％以下、Ｍｏ：３．０〜６．０ｗｔ％、Ｗ：３．０〜８．０ｗｔ％、Ｖ：０．５〜１０．０ｗｔ％、Ｃｒ：２．０〜８．０ｗｔ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼より所定の形状に形成された加工済み部品素材を、９００〜１２００℃で２時間以上加熱することにより高濃度浸炭処理を施し、ついで１１００〜１２００℃で０．５時間以上加熱した後急冷する焼入処理を施し、さらに焼戻し処理を施すことを特徴とするものである。
【００１８】
この発明による転がり、摺動部品の製造方法において、熱処理条件の限定理由は次の通りである。なお、用いる鋼中の各成分元素の限定理由は、上述した転がり、摺動部品の場合と同じである。ここでも、Ｓｉ含有量は、０．７〜１．３ｗｔ％であることが好ましく、０．９〜１．１ｗｔ％であることが望ましい。また、焼戻し処理温度は、１５０〜３００℃または５００〜６００℃に設定することが好ましいが、５３０〜５７０℃に設定することが望ましい。
【００１９】
高濃度浸炭処理温度
この温度を９００〜１２００℃に限定したのは、表層部にＭＣ型およびＭ６Ｃ型の炭化物のみを析出させるためである。
【００２０】
高濃度浸炭処理時間
この時間を２時間以上に限定したのは、表層部に所望量の炭素を浸炭し、表層部にＭＣ型およびＭ６Ｃ型の炭化物のみを析出させるためである。
【００２１】
焼入処理の加熱温度
この温度を１１００〜１２００℃  に限定したのは、所望の表面硬さを得るためである。
【００２２】
焼入処理の加熱時間
この時間を０．５時間以上に限定したのは、加工済み部品素材の温度を均一にするためである。
【００２３】
この発明の製造方法により製造された転がり、摺動部品によれば、転がり、摺動面の表層部に、Ｍ３Ｃ型の炭化物に比べて硬質であるＭＣ型およびＭ６Ｃ型の微細炭化物が析出しており、ＭＣ型およびＭ６Ｃ型の炭化物はＭ３Ｃ型の炭化物に比べて硬質であるから、オロワン機構による粒子分散強化量における最小臨界粒子径がＭ３Ｃ型の炭化物よりも小さくなるとともに、Ｍ３Ｃ型の炭化物よりもオストワルド成長し難い炭化物で微細分散し易いため、表層部の表面硬さを増大させることができ、その結果潤滑油中に混入した異物により圧痕が生成しなくなるとともに、耐摩耗性が向上し、転がり部品または摺動部品を用いた製品の長寿命化を図ることができる。すなわち、炭化物を従来のＭ３Ｃ型からＭＣ型およびＭ６Ｃ型にすることにより、より微細にかつ多く析出させることができるので、表層部の表面硬さを増大させることが可能となって材料強化につながる。また、当然のことながら清浄な潤滑油を用いた場合の寿命も長くなる。
【００２４】
この発明の転がり、摺動部品の製造方法において、前記高濃度浸炭処理の加熱の後、焼入処理の前に一旦急冷することがある。特に、大型の転がり、摺動部品を製造する場合には、このようにすることが好ましい。小型の転がり、摺動部品を製造する場合には、高濃度浸炭処理の加熱の後の急冷は、特に必要としない。
【００２５】
【発明の実施形態】
以下、この発明の具体的実施例を比較例とともに説明する。
【００２６】
実施例
Ｃ：０．２ｗｔ％、Ｓｉ：０．９ｗｔ％、Ｃｒ：４．４ｗｔ％、Ｍｏ：４．７ｗｔ％、Ｗ６．８ｗｔ％、Ｖ：１．８ｗｔ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を用いて型番６２０６の転がり軸受用の内輪素材を形成した。ついで、この内輪素材に、カーボンポテンシャル１．６％の雰囲気中において９５０℃で８時間加熱する高濃度浸炭を施し、この高濃度浸炭処理に引き続いて１２００℃で６０分間加熱して８０℃に油冷する焼入処理を施し、その後５５０℃で３時間加熱する焼戻し処理を施した。こうして内輪を製造した。
【００２７】
比較例１
Ｃ：１．０１ｗｔ％、Ｓｉ：０．２４ｗｔ％、Ｍｎ：０．３６ｗｔ％、Ｎｉ：０．０４ｗｔ％、Ｃｒ：１．４６ｗｔ％、Ｍｏ：０．０１ｗｔ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を用いて型番６２０６の転がり軸受用の内輪素材を形成した。ついで、この内輪素材に、カーボンポテンシャル０．６％の雰囲気中において８５０℃で０．７時間加熱する浸炭処理を施した後８０℃に油冷し、さらに１６０℃で２時間加熱する焼戻し処理を施した。こうして内輪を製造した。
【００２８】
比較例２
Ｃ：１．０１ｗｔ％、Ｓｉ：０．２４ｗｔ％、Ｍｎ：０．３６ｗｔ％、Ｎｉ：０．０４ｗｔ％、Ｃｒ：１．４６ｗｔ％、Ｍｏ：０．０１ｗｔ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を用いて型番６２０６の転がり軸受用の内輪素材を形成した。ついで、この内輪素材に、カーボンポテンシャル１．３％の雰囲気中において８５０℃で３．５時間加熱する浸炭処理を施した後８０℃に油冷し、さらに１６０℃で２時間加熱する焼戻し処理を施した。こうして内輪を製造した。
【００２９】
比較例３
Ｃ：１．０１ｗｔ％、Ｓｉ：０．２４ｗｔ％、Ｍｎ：０．３６ｗｔ％、Ｎｉ：０．０４ｗｔ％、Ｃｒ：１．４６ｗｔ％、Ｍｏ：０．０１ｗｔ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を用いて型番６２０６の転がり軸受用の内輪素材を形成した。ついで、この内輪素材に、カーボンポテンシャル１．１％の雰囲気中において９５０℃で２時間加熱することにより既存の炭化物をマトリックス中に溶け込ませる処理を施した後８０℃に油冷し、ついでカーボンポテンシャル１．３％の雰囲気中において８５０℃で３．５時間加熱する浸炭処理を施した後８０℃に油冷し、さらに１６０℃で２時間加熱する焼戻し処理を施した。こうして内輪を製造した。
【００３０】
実施例および比較例１〜３の内輪の軌道面の表面から最大せん断応力が作用する深さまでの表層部の硬さ、およびこの表層部における炭化物の面積率は表１に示す通りであった。
【００３１】
【表１】
2004292933.tif 000002
【００３２】
評価試験
実施例および比較例１〜３の内輪を、ＪＩＳ  ＳＵＪ２からなりかつ通常の浸炭窒化処理が施されてなる外輪および玉と組み合わせて型番６２０６Ｃ３の玉軸受を組み立てた。そして、これらの玉軸受を使用し、異物が混入した潤滑油を用いて寿命試験を行った。試験条件は表２に示す通りである。
【００３３】
【表２】
2004292933.tif 000003
【００３４】
なお、表２に示す試験機は、同時に２個の玉軸受の試験を行うことが可能であり、表２中のラジアル荷重は、１個の玉軸受のラジアル荷重を意味する。また、寿命は、試験機に同じ内輪を備えた２個の玉軸受をセットし、いずれかの玉軸受の内輪が破損するまでの時間を計測するという試験を５回繰り返し、破損までの時間の平均をとった。
【００３５】
その結果、比較例１の寿命を１とした場合の寿命比は、実施例：比較例２：比較例３で２０：８：１０であった。