(57)【要約】【課題】耐荷重性及び耐衝撃性を向上させて寿命延長を図ることのできる転がり軸受とその製造方法を提供する。【解決手段】内輪１、外輪２及び円錐ころ３のうち少なくとも一つの素材が鍛造後に浸炭処理を施された鋼材からなる転がり軸受の製造方法であって、Ａ１点以上の相変態を伴う焼鈍またはＡ１点以下の焼鈍もしくは両者を組み合せた焼鈍を施してから前記鋼材に浸炭処理を施して製造される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪及び転動体のうち少なくとも一つの素材が鍛造後に浸炭処理を施された鋼材からなる転がり軸受の製造方法であって、Ａ１点以下の焼鈍またはＡ１点以上の相変態を１回以上含む焼鈍を施してから前記鋼材に浸炭処理を施して製造されることを特徴とする転がり軸受の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法にて製造された転がり軸受であって、前記内輪、外輪及び転動体のうち少なくとも一つの芯部における結晶粒の極値統計法にて算出した最大粒径が１００μｍ以下であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
請求項１記載の方法にて製造された転がり軸受であって、前記内輪、外輪及び転動体のうち少なくとも一つの芯部における疲労強度を芯部平均硬度で除した値が１．３以上であり、かつ介在物に依存しない場合の内部起点割れの発生確率が全体の３０％以下であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項４】
請求項１記載の方法にて製造された転がり軸受であって、前記内輪、外輪及び転動体のうち少なくとも一つの素材がＣ：０．１〜０．５５質量％、Ｃｒ：０．３〜２．０質量％、Ｓｉ：０．１〜０．６質量％、Ｍｎ：０．３〜２．０質量％、Ｎｉ：５質量％以下、Ｏ：０．１２ｐｐｍ以下を含有するとともに、２質量％以下のＭｏと１．０質量％以下のＮｂのうち少なくとも一方を含有する鋼からなり、かつ、９×Ｃ（質量％）≦Ｎｉ（質量％）であることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば圧延機のバックアップロール用軸受として用いられる転がり軸受とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の熱間圧延工程で使用される圧延機の圧延ロールは、生産性の面からより小径であること、より高荷重に耐えられることが求められる。このため、圧延ロールの後側に配置されるバックアップロールとしては、圧延ロールに加わる荷重や衝撃を受け止め圧延ロールの変形を抑えるために、圧延ロールよりロール径の大きいものが使用され、このような圧延機のバックアップロールを支持する転がり軸受（以下「バックアップロール用軸受」という）に要求される性能としては、より大きな荷重に耐えられること、より大きな衝撃力に耐えられることなどが挙げられる。
【０００３】
バックアップロール用軸受などの大型転がり軸受は、その軌道輪や転動体の素材として浸炭鋼が用いられ、これに浸炭または浸炭窒化などの処理を主に気相中で行なって軌道輪や転動体が製造されている。また、その際には、大型の軸受であるために、焼入れ性の良好な鋼種が選択され、これに浸炭または浸炭窒化を施し、次いで焼鈍を施した後、焼入れ及び焼戻しを施すことによって、ＨＲＣ６０以上の表面硬度とＨＲＣ３０〜４８の芯部硬度を得ている。
【０００４】
また、年々過酷化して使用環境に対して、浸炭層深さを制御することによって、端部での割れの発生を抑制した転がり軸受（例えば、特許文献１参照）や、酸化物系介在物などの非金属系介在物の大きさと量を規定することにより内部損傷を抑制して軸受の長寿命化を図る技術（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３１４４２７号公報
【特許文献２】特開２００４−８４８６９号公報
【特許文献３】特開平６−１４５８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バックアップロール用軸受などの大型の転がり軸受では、非金属系介在物によらない破壊の形態も有しており、単に材料の清浄度を向上させるだけでは転がり軸受の転がり疲労寿命が不足するという問題がある。また、単に硬さを向上させるだけでは、芯部の靭性が不足して破壊を起こすおそれもある。
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、耐荷重性及び耐衝撃性を向上させて寿命延長を図ることのできる転がり軸受とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のうち請求項１の発明に係る転がり軸受の製造方法は、内輪、外輪及び転動体のうち少なくとも一つの素材が鍛造後に浸炭処理を施された鋼材からなる転がり軸受の製造方法であって、Ａ１点以下の焼鈍またはＡ１点以上の相変態を１回以上含む焼鈍を施してから前記鋼材に浸炭処理を施して製造されることを特徴とする。
本発明のうち請求項２の発明に係る転がり軸受は、請求項１記載の方法にて製造された転がり軸受であって、前記内輪、外輪及び転動体のうち少なくとも一つの芯部における結晶粒の極値統計法にて算出した最大粒径が１００μｍ以下であることを特徴とする。
【０００７】
本発明のうち請求項３の発明に係る転がり軸受は、請求項１記載の方法にて製造された転がり軸受であって、前記内輪、外輪及び転動体のうち少なくとも一つの芯部における疲労強度を芯部平均硬度で除した値が１．３以上で、介在物に依存しない場合の内部起点割れの発生確率が全体の３０％以下であることを特徴とする。
本発明のうち請求項４の発明に係る転がり軸受は、請求項１記載の方法にて製造された転がり軸受であって、前記内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つの素材がＣ：０．１〜０．５５質量％、Ｃｒ：０．３〜２．０質量％、Ｓｉ：０．１〜０．６質量％、Ｍｎ：０．３〜２．０質量％、Ｎｉ：５質量％以下、Ｏ：０．１２ｐｐｍ以下を含有するとともに、２質量％以下のＭｏと１．０質量％以下のＮｂのうち少なくとも一方を含有する鋼からなり、かつ、９×Ｃ（質量％）≦Ｎｉ（質量％）であることを特徴とする。
【０００８】
上述した問題点を材料面から解決する手段としては、合金元素の調整と結晶粒微細化が有効である。
まず、合金元素の調整について説明する。軸受は焼入れにより硬化させて使用されるため、基地組織はマルテンサイト組織となる。マルテンサイトの硬さは、固溶Ｃ量に依存して上昇することが知られている。但し、マルテンサイトの靭性は、固溶Ｃ量に依存して低下することも知られている。一方で、鉄鋼材料へのＮｉ添加は衝撃的な破壊に対して有効であることが知られている。すなわち、素材のＣ量に応じてＮｉを添加することで、硬度と靭性を兼ね備えた軸受とすることができる。
【０００９】
次に、結晶粒微細化による効果について説明する。
マルテンサイトは、旧オーステナイト粒界が応力の集中源となりやすく、これを起点として破壊に至ることが知られている。応力集中の程度は結晶粒径の−１／２乗に反比例して小さくなることが報告されており、結晶粒微細化は靭性の向上に有効である。
結晶粒を微細化する手段としては、まず、析出物粒子によるピンニングが挙げられる。鉄鋼材料におけるピン止め粒子としては、ＡｌＮやＮｂ（ＣＮ）、ＴｉＮなどが挙げられる。この中で、ＡｌＮによるピン止めが有効に作用する温度範囲は９６０℃以下であり、近年の高温浸炭による浸炭時間短縮の観点からは不十分と考えられる。
【００１０】
ＴｉＮに関しては、非常に強いピン止め効果を有するものの、被削性が劣化するという問題点があり、また、軸受の転がり疲労に関しては有害な非金属系介在物となる可能性がある。
Ｎｂは０．１μｍ以下の微細な炭窒化物として析出し、その固溶温度も１０５０℃以上であることから、後述する本発明の浸炭温度範囲に関して十分に対応することが可能である。
【００１１】
また、結晶粒を微細化する手段としては、次に、焼鈍法の工夫が挙げられる。大型の転がり軸受に使用される鋼材には、焼入れ性を確保する目的で、例えばＮｉ、Ｍｏなどの合金元素が多量に添加されている。したがって、多くの鋼種について、Ａ１変態点以上から冷却した場合、芯部組織はベイナイト組織となる。このベイナイト組織は、マルテンサイト組織と同様に、旧オーステナイト粒内にパケット、ブロック、ラスといった下部組織を有しているが、焼入れの場合よりも冷却速度が緩やかであるため、ベイナイトブロックが成長しやすい。このため、ベイナイト組織を出発材として高温中に長時間曝されると、ベイナイトブロックが原因となって巨大な粗大粒が発生しやすい。これを回避するためには、変態点以下の温度で保持することが有効である。これは、冷却されたままのベイナイトブロック界面は特定の結晶方位の相対角度を有しているため、ランダムな結晶方位を有している旧オーステナイト粒界に比べて核生成サイトに成り難いが、焼鈍を施すことで組織の回復が起こり、ブロック界面の結晶方位がランダムとなるため、核生成サイトとしては旧オーステナイト粒界と同等の能力を有するようになるためである。したがって、冷却後焼鈍を施した場合、旧オーステナイト粒界のみならず粒内からも結晶粒の核生成が起こり、結晶粒の微細化が達成されることになる。
【００１２】
また、徐冷により粗大なベイナイト組織とするのではなく、ファン冷却などによりベイナイト組織のブロックを微細化したり、焼鈍前の組織をマルテンサイト組織とすることも有効である。
本発明では、焼鈍法を工夫することによりピン止め効果を発揮する元素を添加したものと同等の性能を発揮する、あるいはこの手法にピン止め粒子の添加を加えることにより結晶粒を微細化し、芯部の疲労強度を向上することによって、軸受寿命を向上させることができる。
【００１３】
本発明において、炭素等の含有量を上記のように設定した理由は、以下の通りである。
Ｃ：０．１〜０．５５質量％について
炭素は、芯部の疲労強度を確保するための必須元素である。基本的にＣ量の上昇に伴い疲労強度が上昇するが、それに反比例して靭性が劣化するので、上限を０．５５質量％、好ましくは０．３０質量％、より好ましくは０．２０質量％とすることが望ましい。また、十分な疲労強度及び実用的な浸炭処理条件で表面のＣ量が転がり疲労に対して良好な特性を確保できるまで上昇可能とするために、下限を０．１質量％とした。
【００１４】
Ｃｒ：０．３〜２質量％について
Ｃｒは焼入れ性および焼戻し軟化抵抗性を向上させる元素であり、この効果を付与するためには、０．３質量％以上の添加が必要である。しかし、添加量の上昇に伴って被削性が劣化するため、上限を２質量％、好ましくは１．４質量％とした。
Ｓｉ：０．１〜０．６質量％について
ＳｉはＣｒと全く同じ理由により上下限値を上記のように決定した。
【００１５】
Ｍｎ：０．３〜２．０質量％について
ＭｎはＣｒと全く同じ理由により上下限値を上記のように決定した。
Ｎｉ：５質量％以下について
Ｎｉは焼入れ性を向上させ、また、衝撃的な変形に対して鉄鋼材料の変形応力を添加によって低下させる効果があるため、靭性の向上に有効な元素であり、衝撃的な荷重が付与される用途には、好ましくは２．０質量％以上を添加することが望ましい。しかし、Ｎｉを多量に添加するとコストの上昇を招くため、上限を５質量％、好ましくは４．０質量％とすることが望ましい。
【００１６】
Ｏ：１２ｐｐｍ以下について
Ｏは転がり疲労に対して有害な酸化系介在物を形成するため、その上限を１２ｐｐｍとした。
Ｍｏ：２質量％以下について
ＭｏはＣｒ、Ｓｉ、Ｍｎと同様に焼入れ性および焼戻し軟化抵抗性を向上させる元素であり、さらに、微細な炭化物を生成して、耐摩耗性の向上に寄与するため添加が望ましい。しかし、被削性の劣化とコストの上昇が懸念されるため、上限を２質量％、好ましくは０．４質量％とした。
【００１７】
Ｎｂ：１．０質量％以下について
Ｎｂは微細な炭窒化物を生成し、結晶粒の粗大化を抑制する効果がある。長時間の浸炭処理が行われ、靭性が必要な用途には、Ｎｂを添加することが望ましい。ただし、多量の添加は微細化効果の飽和およびコストの上昇を招くため、上限を１質量％とすることが好ましい。
【００１８】
また、本発明において、ＮｉとＣとの含有量比を９×Ｃ（質量％）≦Ｎｉ（質量％）にした理由は、Ｃは強度を上昇させる働きと靭性を劣化させる働きを持っているのに対し、Ｎｉは靭性を向上させる働きを持っているため、良好な疲労強度／靭性バランスを有するために、Ｎｉ／Ｃ比を９以上とした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、焼鈍法を工夫することによりピン止め効果を発揮する元素を添加したものと同等の性能を発揮する、あるいはこの手法にピン止め粒子の添加を加えることにより結晶粒を微細化し、芯部の疲労強度が向上することによって、軸受寿命を向上させることができる。また、バックアップロール用軸受などの大型の転がり軸受に好適に適用でき、特に、外径が１２０ｍｍ以上の転がり軸受に好適に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受を図１に示す。同図に示される転がり軸受は内輪１と、この内輪１の外周に設けられた外輪２とを備えており、内輪１の外周面に形成された転動体軌道面１ａと外輪２の内周面に形成された転動体軌道面２ａとの間には、複数個の円錐ころ３が転動体として設けられている。これらの円錐ころ３は内輪１または外輪２の回転運動に伴って転動体軌道面１ａ，２ａ上を転動するようになっており、内輪１と外輪２との間には、円錐ころ３を内輪１及び外輪２の円周方向にほぼ等間隔で保持する保持器４が設けられている。
【００２１】
内輪１、外輪２及び転動体３のうち少なくとも一つは耐荷重性及び耐衝撃性に優れた鋼材から形成されており、このような鋼材を得るためには、所望の形状に鍛造された鋼材に、Ａ１点以上の相変態を伴う焼鈍またはＡ１点以下の焼鈍もしくはＡ１点以上の相変態を１回以上伴う複数回の焼鈍を施してから浸炭処理を施すことが有効である。
本発明の実施例と比較例を表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１の実施例１〜４は、浸炭処理を施す鉄鋼材料として表２に示す組成の合金鋼Ａを用い、この合金鋼Ａに図２に示す熱処理パターン１、すなわち焼ならし温度：７５０〜９００℃、焼ならし時間：１〜３時間、冷却：徐冷または空冷の条件で焼ならしを施し、次いで焼鈍温度：５００〜７００℃、焼鈍時間：１〜３時間の条件で軟化焼鈍を施し、軟化焼鈍後に浸炭温度：８５０〜１０００℃、浸炭時間：３〜１００時間の条件で浸炭を施し、さらに浸炭後に焼鈍温度：６００〜７００℃、焼鈍時間：１〜５時間の条件で２回の焼鈍を施した後、焼入れ温度：８００〜９００℃、焼入れ時間：０．５〜２時間、焼戻し温度：１５０〜３００℃、焼戻し時間：１〜３時間の条件で焼入れ及び焼戻しを施して得られた浸炭鋼の芯部最大粒径、芯部疲労限界強度／硬度、介在物無し内部起点割れ発生確率、耐久寿命比をそれぞれ示している。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
表１の実施例５〜８は、浸炭処理を施す鉄鋼材料として表２に示す組成の合金鋼Ａを用い、この合金鋼Ａに図２に示す熱処理パターン２、すなわち焼ならし温度：７５０〜９００℃、焼ならし時間：１〜３時間、冷却：急冷の条件で焼ならしを施し、次いで焼鈍温度：５００〜７００℃、焼鈍時間：１〜３時間の条件で軟化焼鈍を施し、軟化焼鈍後に浸炭温度：８５０〜１０００℃、浸炭時間：３〜１００時間の条件で浸炭を施し、さらに浸炭後に焼鈍温度：６００〜７００℃、焼鈍時間：１〜５時間の条件で２回の焼鈍を施した後、焼入れ温度：８００〜９００℃、焼入れ時間：０．５〜１時間、焼戻し温度：１５０〜３００℃、焼戻し時間：１〜３時間の条件で焼入れ及び焼戻しを施して得られた浸炭鋼の芯部最大粒径、芯部疲労限界強度／硬度、介在物無し内部起点割れ発生確率、耐久寿命比をそれぞれ示している。
【００２６】
表１の実施例９〜１０は、浸炭処理を施す鉄鋼材料として表２に示す組成の合金鋼Ａを用い、この合金鋼Ａに図２に示す熱処理パターン３、すなわち焼ならし温度：７５０〜９００℃、焼ならし時間：１〜３時間、冷却：徐冷または空冷の条件で２回の焼ならしを施し、次いで焼鈍温度：５００〜７００℃、焼鈍時間：１〜３時間の条件で軟化焼鈍を施し、軟化焼鈍後に浸炭温度：８５０〜１０００℃、浸炭時間：３〜１００時間の条件で浸炭を施し、さらに浸炭後に焼鈍温度：６００〜７００℃、焼鈍時間：１〜５時間の条件で２回の焼鈍を施した後、焼入れ温度：８００〜９００℃、焼入れ時間：０．５〜１時間、焼戻し温度：１５０〜３００℃、焼戻し時間：１〜３時間の条件で焼入れ及び焼戻しを施して得られた浸炭鋼の芯部最大粒径、芯部疲労限界強度／硬度、介在物無し内部起点割れ発生確率、耐久寿命比をそれぞれ示している。
【００２７】
表１の実施例１１〜１４は、浸炭処理を施す鉄鋼材料として表２に示す組成の合金鋼Ｂを用い、この合金鋼Ｂに前述した熱処理パターン１を施して得られた浸炭鋼の芯部最大粒径、芯部疲労限界強度／硬度、介在物無し内部起点割れ発生確率、耐久寿命比をそれぞれ示している。
表１の実施例１５〜１８は、浸炭処理を施す鉄鋼材料として表２に示す組成の合金鋼Ｂを用い、この合金鋼Ｂに前述した熱処理パターン２を施して得られた浸炭鋼の芯部最大粒径、芯部疲労限界強度／硬度、介在物無し内部起点割れ発生確率、耐久寿命比をそれぞれ示している。
表１の実施例１９〜２２は、浸炭処理を施す鉄鋼材料として表２に示す組成の合金鋼Ｂを用い、この合金鋼Ｂに前述した熱処理パターン３を施して得られた浸炭鋼の芯部最大粒径、芯部疲労限界強度／硬度、介在物無し内部起点割れ発生確率、耐久寿命比をそれぞれ示している。
【００２８】
表１の実施例２３は、浸炭処理を施す鉄鋼材料として表２に示す組成の合金鋼Ｂを用い、この合金鋼Ｂに図２に示す熱処理パターン４、すなわち焼鈍温度：５００〜７００℃、焼鈍時間：１〜３時間の条件で軟化焼鈍を施し、次いで浸炭温度：８５０〜１０００℃、浸炭時間：３〜１００時間の条件で浸炭を施し、さらに浸炭後に焼鈍温度：６００〜７００℃、焼鈍時間：１〜５時間の条件で２回の焼鈍を施した後、焼入れ温度：８００〜９００℃、焼入れ時間：０．５〜１時間、焼戻し温度：１５０〜３００℃、焼戻し時間：１〜３時間の条件で焼入れ及び焼戻しを施して得られた浸炭鋼の芯部最大粒径、芯部疲労限界強度／硬度、介在物無し内部起点割れ発生確率、耐久寿命比をそれぞれ示している。
【００２９】
表１の比較例１及び２は、浸炭処理を施す鉄鋼材料として表２に示す組成の合金鋼Ａを用い、この合金鋼Ａに前述した熱処理パターン３を施して得られた浸炭鋼の芯部最大粒径、芯部疲労限界強度／硬度、介在物無し内部起点割れ発生確率、耐久寿命比をそれぞれ示している。
表１の比較例３は、浸炭処理を施す鉄鋼材料として表２に示す組成の合金鋼Ａを用い、この合金鋼Ａに前述した熱処理パターン３を施して得られた浸炭鋼の芯部最大粒径、芯部疲労限界強度、硬度、芯部疲労限界強度／硬度、介在物無し内部起点割れ発生確率、耐久寿命比をそれぞれ示している。
【００３０】
ここで、表１に示した芯部旧オーステナイト最大粒径の数値は、熱処理パターン１〜４のいずれかで熱処理が施された合金鋼から試験片をそれぞれ作製し、作製された各試験片を鏡面研磨した後に粒界腐食溶液を用いて旧オーステナイト粒界を現出させ、1観察範囲：４ｍｍ２、全被検面積：３２ｍｍ２の条件で顕微鏡観察したときの各視野における旧オーステナイト粒子最大面積の平方根より極値統計を行い、１０００００ｍｍ２の予測面積で換算したとき予測される旧オーステナイト最大粒径の計算値（μｍ）である。
【００３１】
また、表１に示した芯部疲労限界強度（ＭＰａ）／硬度（Ｈｖ）の数値は、熱処理パターン１〜４のいずれかで熱処理が施された合金鋼から転がり軸受をそれぞれ作製し、作製された各転がり軸受に回転トルクを与えながら曲げモーメント荷重を負荷し（回転曲げ試験）、転がり軸受に損傷が発生したときの曲げモーメント荷重値を、熱処理パターン１〜４のいずれかで熱処理が施された合金鋼から試験片をそれぞれ作製し、作製された各試験片の芯部硬度をビッカース硬度計により測定したときの平均値で除した値である。
【００３２】
さらに、表１に示した介在物無し内部起点割れ発生確率の数値は、表２に示す組成の合金鋼から試験片をそれぞれ作製し、作製された試験片に対して有効硬化層深さが１ｍｍとなるような時間にて浸炭処理を施し、次いで熱処理パターン１〜４のいずれかを施した後、ノッチ部を研磨加工してシャルピー衝撃試験を行い、そのときに発生した内部起点割れの確率を求めた値である。
【００３３】
さらにまた、表１に示した耐久寿命比の数値は、熱処理パターン１〜４のいずれかで熱処理が施された合金鋼から転がり軸受（軸受品番：ＮＵ２２８）をそれぞれ作製し、作製された各転がり軸受に対してラジアル荷重：Ｐ／Ｃ＝０．６、回転数１０００ｍｉｎ−１、潤滑油：Ｒｏ６８の条件で寿命回転試験を行い、転がり軸受に損傷が発生するまでの時間を測定した結果を比較例１の寿命を１として指標化した値である。
なお、上述した熱処理パターン１〜４における軟化焼鈍、浸炭及び浸炭後の焼鈍は、冷却条件として徐冷または空冷で行った。
【００３４】
実施例１〜２３と比較例１〜３とを比較すると、比較例１〜３は芯部組織の最大粒径が２００μｍを上回る値となるのに対し、実施例１〜２３は芯部組織の最大粒径が１００μｍを下回る値となる。そして、芯部組織の最大粒径が１００μｍを下回る値になると、図３〜図６に示すように、芯部疲労限界強度／硬度が１．３を上回る値になると共に内部起点割れ発生確率が３０％以下の値となり、さらに耐久寿命比が１を上回る値となる。
【００３５】
したがって、実施例１〜２３のように、転がり軸受の軌道輪や転動体の素材として用いられる鋼材に浸炭処理を施す際に、Ａ１点以下の焼鈍またはＡ１点以上の相変態を１回以上含む焼鈍を施してから浸炭処理を施すことにより、結晶粒の粗大化が抑制されるので、転がり軸受の耐衝撃性及び耐荷重性が向上し、その結果、転がり軸受の寿命延長を図ることができる。
【００３６】
特に、実施例９，１０，１９〜２２のように、Ａ１点以上の相変態を２回以上含む焼鈍を施してから浸炭処理を施すことにより、芯部組織の最大粒径が６０μｍを下回る値になると共に芯部疲労限界強度／硬度が１．５を上回る値となるので、耐衝撃性及び耐荷重性により優れた転がり軸受を製造することができる。
また、実施例１１〜２３のように、１．０質量％以下のＮｂを添加することにより、芯部組織の最大粒径が７０μｍを下回る値になると共に芯部疲労限界強度／硬度が１．５を上回る値となるので、耐衝撃性及び耐荷重性により優れた転がり軸受を製造することができる。
【００３７】
また、図３及び図４に示すように、Ｎｂを添加した鋼種Ｂでは全ての熱処理パターンにおいて最大粒径が小さく、芯部疲労限界強度／硬度も高いという良好な結果が得られた。一方、Ｎｂを添加しない鋼種Ａに関しては、焼ならし処理を１回行うヒートパターン１，２を適用すれば結晶粒が微細化し、芯部疲労限界強度／硬度が向上した。ただし、ヒートパターン３を適用した場合には、特に低温で処理を行なうと芯部疲労限界強度／硬度が低下した。組織観察の結果、これは微細な結晶粒組織の中に極端に粗大な結晶粒が生成しており、これを起点とした破壊が生じて強度が低下したと考えられる。すなわち、ピン止めのためのＮｂを添加していない鋼種Ａにおいては、浸炭前に結晶粒を微細化しすぎると、それに伴って粒成長の駆動力が大きくなるので、相対的にピン止めが不足し、初期の微細化処理が逆効果になったと考えられる。
【００３８】
以上の結果から、Ｎｂを添加することにより、浸炭前の状態が異なっても微細粒組織となり、良好な疲労強度が得られること、また、Ｎｂを添加しなくとも浸炭前の粒径を焼ならしにより適切に調整すれば、Ｎｂ添加と同等の効果が得られることが明らかとなった。
なお、図１に示した第１の実施形態では、本発明を円錐ころ軸受に適用した場合を例示したが、これに限られるものではなく、例えば円筒ころ軸受、玉軸受などの転がり軸受全般に本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る転がり軸受を示す断面図である。
【図２】転がり軸受の軌道輪や転動体の素材として用いられる鋼材の熱処理パターンを説明するための説明図である。
【図３】図２に示す熱処理パターンで浸炭処理が施された鋼材の芯部組織の最大結晶粒径と芯部疲労限界強度／硬度との相関関係を示す図である。
【図４】図２に示す熱処理パターンで浸炭処理が施された鋼材の芯部組織の最大結晶粒径と内部起点割れ発生確率との相関関係を示す図である。
【図５】図２に示す熱処理パターンで浸炭処理が施された鋼材の芯部組織の最大結晶粒径と耐久寿命比との相関関係を示す図である。
【図６】図２に示す熱処理パターンで浸炭処理が施された鋼材の芯部疲労限界強度／硬度と耐久寿命比との相関関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  内輪
２  外輪
３  円錐ころ
４  保持器
【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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【図６】
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