(57)【要約】【課題】熱処理による変形が小さい転がり軸受用保持器の製造方法を提供する。また、耐摩耗性に優れた転がり軸受用保持器を提供する。【解決手段】所定の形状に成形した鋼材にガス軟窒化処理を施した後に、６８０℃以上７５０℃以下の温度から急冷する焼入れを施した。そして、その後に−８０℃以下でサブゼロ処理を施した。得られた転がり軸受用保持器は、表面から深さ５０μｍまでの部分である表層部の硬さがＨｖ６５０以上であり、表面から深さ１μｍまでの部分である最表層部の窒素濃度が１質量％以上であった。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の形状に成形した鋼材に窒化処理を施した後に、６８０℃以上７５０℃以下の温度から急冷する焼入れを施すことを特徴とする転がり軸受用保持器の製造方法。
【請求項２】
前記焼入れの後にサブゼロ処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の転がり軸受用保持器の製造方法により得られた転がり軸受用保持器であって、表面から深さ５０μｍまでの部分である表層部の硬さがＨｖ６００以上であり、表面から深さ１μｍまでの部分である最表層部の窒素濃度が１質量％以上であることを特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項４】
請求項２に記載の転がり軸受用保持器の製造方法により得られた転がり軸受用保持器であって、表面から深さ５０μｍまでの部分である表層部の硬さがＨｖ６５０以上であり、表面から深さ１μｍまでの部分である最表層部の窒素濃度が１質量％以上であることを特徴とする転がり軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に組み込まれる鋼製の保持器の製造方法に関する。また、本発明は、前記製造方法により製造された保持器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、保持器の設計を最適化してコストダウンや保持器強度の向上を図ることによって、ＳＰＣＣ材に代表される冷間圧延鋼板やＳＰＨＤ材に代表される熱間圧延鋼板から製造されたプレス保持器が使用されるようになっている。ただし、保持器の素材としてＳＰＣＣ材のような低炭素鋼を用いると、転動体を高速回転させた際に転動体との接触部に焼付きが生じて、保持器に破損が生じるおそれがある。
【０００３】
このため、ＳＰＣＣ材製又はＳＰＨＤ材製の保持器には、塩浴窒化処理やガス軟窒化処理に代表される軟窒化処理を施して耐摩耗性を向上させたり（例えば特許文献１を参照）、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施して耐摩耗性及び耐焼付き性を向上させる努力がなされている。
【特許文献１】特開２００１−９０７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述のような窒化処理により形成される化合物層の厚さは、十数μｍ程度であるため、機械的強度が不十分である場合があった。また、浸炭処理や浸炭窒化処理によって変形が生じやすいため、このような方法で製造された保持器を比較的大型の転がり軸受に組み込むことは困難であった。
そこで、本発明は前述のような従来技術が有する問題点を解決し、熱処理による変形が小さい転がり軸受用保持器の製造方法を提供することを課題とする。また、耐摩耗性に優れた転がり軸受用保持器を提供することを併せて課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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の転がり軸受用保持器の製造方法は、所定の形状に成形した鋼材に窒化処理を施した後に、６８０℃以上７５０℃以下の温度から急冷する焼入れを施すことを特徴とする。
第一の熱処理である窒化処理は、オーステナイト変態点以下の比較的低温での処理であるため、熱処理による変形が生じにくい。また、必要な窒素濃度を有する窒素拡散層を得るために適した処理である。なお、窒化処理としては、コスト等の観点から、ガス窒化処理等と比べて短時間での処理が可能であるガス軟窒化処理が好ましい。
第二の熱処理である焼入れは、７５０℃以下に保持する工程において熱応力を低減できるため、熱処理による変形が生じにくい。なお、窒素拡散層を十分にオーステナイト変態させて必要な硬さ及び窒素拡散層深さを得るためには、加熱保持温度は６８０℃以上とする必要がある。
【０００６】
また、本発明に係る請求項２の転がり軸受用保持器の製造方法は、請求項１に記載の転がり軸受用保持器の製造方法において、前記焼入れの後にサブゼロ処理を施すことを特徴とする。
窒素はＭｓ点を大きく低下させる作用を有しているため、焼入れ後は大量の残留オーステナイトが形成される。したがって、十分な焼入れ硬さを得るためには、焼入れ後にサブゼロ処理を施すことが好ましい。
【０００７】
さらに、本発明に係る請求項３の転がり軸受用保持器は、請求項１に記載の転がり軸受用保持器の製造方法により得られた転がり軸受用保持器であって、表面から深さ５０μｍまでの部分である表層部の硬さがＨｖ６００以上であり、表面から深さ１μｍまでの部分である最表層部の窒素濃度が１質量％以上であることを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明に係る請求項４の転がり軸受用保持器は、請求項２に記載の転がり軸受用保持器の製造方法により得られた転がり軸受用保持器であって、表面から深さ５０μｍまでの部分である表層部の硬さがＨｖ６５０以上であり、表面から深さ１μｍまでの部分である最表層部の窒素濃度が１質量％以上であることを特徴とする。
このような本発明の転がり軸受用保持器は、耐摩耗性に優れている。表面から深さ５０μｍまでの部分である表層部の硬さがＨｖ６００未満であると、耐摩耗性が不十分となるおそれがある。より優れた耐摩耗性を得るためには、前記表層部の硬さをＨｖ６５０以上とすることが好ましい。
【０００９】
また、窒素は、窒化物又は炭窒化物を形成して、摩擦摩耗特性を著しく高める作用を有しているほか、オーステナイト変態点を低下させる作用を有しており、低温での焼入れに際して重要な役割を果たす。低温で焼入れを施すことにより、熱応力を低減でき、その結果変形を低減できる。
表面から深さ１μｍまでの部分である最表層部の窒素濃度が１質量％未満であると、７５０℃以下の加熱保持温度での焼入れが困難となり、変形を抑制する作用が十分に発揮されないおそれがある。ただし、７質量％超過であると、Ｍｓ点の過度の低下により、十分な焼入れ硬さが得られないおそれがある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の転がり軸受用保持器の製造方法は、熱処理による変形が小さい。また、本発明の転がり軸受用保持器は、耐摩耗性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る転がり軸受用保持器の製造方法及び転がり軸受用保持器の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１の保持器１はラジアルニードル軸受用保持器であり、鋼材を図１のような形状に成形した後に、下記のような熱処理を施して製造したものである。すなわち、５５０〜５９０℃で１〜３時間ガス軟窒化処理を施した後に、６８０〜７５０℃で加熱保持し、そこから急冷して焼入れを施した。そして、−８０℃以下でサブゼロ処理を施した。このようにして得られた保持器は、表面から深さ５０μｍまでの部分である表層部の硬さがＨｖ６５０以上であり、表面から深さ１μｍまでの部分である最表層部の窒素濃度が１質量％以上であった。
【００１２】
なお、鋼材の種類は特に限定されるものではないが、保持器として必要な機能やプレス成形性等を考慮すると、炭素濃度が０．１質量％以上０．３質量％以下の鋼が好ましい。また、熱処理については、所望により、サブゼロ処理の後に焼戻し処理を施してもよい。さらに、本実施形態においては、転がり軸受用保持器としてラジアルニードル軸受用保持器を例示して説明したが、転がり軸受の種類は特に限定されるものではなく、本発明は様々な種類の転がり軸受用保持器に対して適用することができる。例えば、深溝玉軸受，アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，自動調心ころ軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状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（図２を参照）等のスラスト形の転がり軸受である。
【００１３】
〔実施例〕
以下に、さらに具体的な実施例を示して本発明を説明する。炭素濃度が０．１５質量％の鋼材を図１のラジアルニードル軸受用保持器と同様の形状に成形し、表１に示すような熱処理を施した。すなわち、第一の熱処理である窒化処理として、ガス窒化処理又はガス軟窒化処理を施した。加熱保持温度は、ガス窒化処理，ガス軟窒化処理ともに５５０〜５９０℃であり、保持時間は、ガス窒化処理の場合は２０〜３０時間で、ガス軟窒化処理の場合は１〜３時間である。
【００１４】
また、第二の熱処理である焼入れとして、表１に示す加熱保持温度から急冷する処理を施した。さらに、実施例及び比較例の一部には、第三の熱処理であるサブゼロ処理を施した。処理温度は表１に示す通りである。さらに、第一〜第三の熱処理をいずれも施さない比較例４を除いては、最後に焼戻し処理を施した。焼戻し温度は１６０〜１８０℃である。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
得られた保持器について、表面から深さ５０μｍまでの部分である表層部の硬さと、表面から深さ１μｍまでの部分である最表層部の窒素濃度とを測定した。硬さは、マイクロビッカース硬さ試験機を用いて測定した。また、窒素濃度は、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて定量分析した。結果を表１に示す。
さらに、保持器をラジアルニードル軸受に組み込んで、下記のような条件で回転試験を行い、保持器の摩耗量を測定した。結果を表１に示す。なお、表１に記した摩耗量の数値は、比較例４の保持器の摩耗量を１とした場合の相対値で示してある。
荷重    ：動定格荷重の４５％（Ｐ／Ｃ＝０．４５）
回転速度：１００００ｍｉｎ-1
試験時間：２００時間
潤滑油  ：自動変速機用潤滑油（ＡＴＦ）
【００１７】
実施例１〜７の保持器は、回転試験による摩耗量が少なかった。特に、実施例３〜７の保持器は、表層部の硬さがＨｖ６５０以上であるため、摩耗量が極めて少なかった。比較例１の保持器は、表層部の硬さが低く且つ最表層部の窒素濃度が低いため、耐摩耗性が不十分であった。比較例２の保持器は、焼入れ時の加熱保持温度が低く表層部の硬さが低かったため、耐摩耗性が不十分であった。比較例３の保持器は、表層部の硬さと最表層部の窒素濃度の値は問題ないが、焼入れ時の加熱保持温度が高く変形が大きかったため、耐摩耗性が若干不十分であった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る転がり軸受用保持器の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】スラストニードル軸受用保持器の部分断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１      保持器
【図１】
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【図２】
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