(57)【要約】【課題】従来よりも転動疲労寿命を向上させた軸受用鋼部品を提供する。【解決手段】Ｃ：0.6〜1.5mass％、Si：0.1〜1.0mass％、Mn：0.1〜1.5mass％およびCr：0.05〜2.0mass％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物の成分組成を有し、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3.5μｍ以下であり、かつ旧オーステナイト粒の最大径が旧オーステナイト粒の平均径の2.7倍以下である旧オーステナイト粒径分布とする。【選択図】図１
2007297677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：0.6〜1.5mass％、
Si：0.1〜1.0mass％、
Mn：0.1〜1.5mass％および
Cr：0.05〜2.0mass％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物の成分組成を有し、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3.5μｍ以下であり、かつ旧オーステナイト粒の最大径が旧オーステナイト粒の平均径の2.7倍以下である旧オーステナイト粒径分布を有することを特徴とする疲労特性に優れた軸受用鋼部品。
【請求項２】
前記成分組成は、さらに
Ｓ：0.03mass％以下、
Al：0.1mass％以下、
Cu：1.0mass％以下、
Ni：1.0mass％以下、
Mo：1.0mass％以下、
Ｗ：1. 0mass％以下、
Ti：0.01 mass％以下、
Nb：0.5 mass％以下、
Ｂ：0.01 mass％以下、
Sb：0.0050 mass％以下および
Ｎ：0.01 mass％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】
前記硬化層表層部の硬さがＨｖ700以上である請求項１または２に記載の軸受用鋼部品。
【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などの、焼入れ処理を施して用いる軸受用鋼部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベアリングなどの軸受用鋼部品は、自動車および各種機械などに利用されており、優れた転動疲労特性が要求される。
転動疲労寿命を向上させる方法として、例えば、特許文献１には、JIS  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行い、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記載されており、その到達旧オーステナイト粒径は最小粒径のもので6.2μｍであり、転動疲労寿命は従来材に比較して1.2〜1.5倍程度である。
【０００３】
一方、過共析鋼については、特許文献１には記載がないが、過共析鋼の場合は通常焼入れ材でも旧オーステナイト粒径は6〜10μｍを呈するのが一般的であるが、熱処理の更なる最適化による旧オーステナイト粒径の微細化を行わなければ、転動疲労寿命の向上は期待できないとされる。
【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、上記の現状に鑑み開発されたものであり、従来よりも転動疲労寿命を向上させた軸受用鋼部品を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、焼入れ後の硬化層表層部の旧オーステナイト粒径を微細化した種々の鋼について、転動疲労特性の評価を行った結果、旧オーステナイト粒の平均径が6.0μｍ程度の鋼に対し、旧オーステナイト粒の平均径が2.7μｍの鋼では、後述する転動疲労寿命における10％累積破損確率（以下、Ｂ１０寿命と示す）が約３倍以上向上するという知見を得た。しかし、旧オーステナイト粒の平均径が6.0μｍ程度と同じ平均径を有する鋼群における、転動疲労寿命における累積破損確率の最高値と最低値との比は２倍程度であるのに対して、旧オーステナイト粒の平均径が2.7μｍ程度と同じ平均径を有する鋼群における、累積破損確率の最高値と最低値との比は７倍程度と大幅にばらついていた。そこで、旧オーステナイト粒の平均径を2.7μｍに微細化した鋼で観察された、転動寿命のばらつきを低減、つまり低い寿命を改善することによって、更にＢ１０寿命が向上することを想定し、このばらつきの発生原因について鋭意検討を行った。
【０００６】
まず、寿命が長かったもの短かったもので旧オーステナイト粒径を測定したところ、旧オーステナイト粒の平均径が2.7μｍ以下の鋼では、旧オーステナイト粒の平均径では差がないものの、旧オーステナイト粒径の最大径を見比べると、疲労寿命が短いものほど大きい径のものが存在していることがわかった。一方、旧オーステナイト粒径が6.0μｍの鋼では、平均径、最大径ともに差はなかった。そこで、旧オーステナイト粒径のばらつきが小さい鋼を作製して疲労寿命を調査したところ、低寿命が改善し、転動疲労寿命の最高値と最低値との比が３倍以下に納まり、Ｂ１０寿命が大幅に向上することが判明した。
【０００７】
本発明は、以上の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨構成は次のとおりである。
(1) Ｃ：0.6〜1.5mass％、
Si：0.1〜1.0mass％、
Mn：0.1〜1.5mass％および
Cr：0.05〜2.0mass％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物の成分組成を有し、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3.5μｍ以下であり、かつ旧オーステナイト粒の最大径が旧オーステナイト粒の平均径の2.7倍以下である旧オーステナイト粒径分布を有することを特徴とする疲労特性に優れた軸受用鋼部品。
【０００８】
(2) 前記成分組成は、さらに
Ｓ：0.03mass％以下、
Al：0.1mass％以下、
Cu：1.0mass％以下、
Ni：1.0mass％以下、
Mo：1.0mass％以下、
Ｗ：1. 0mass％以下、
Ti：0.01 mass％以下、
Nb：0.5 mass％以下、
Ｂ：0.01 mass％以下、
Sb：0.0050 mass％以下および
Ｎ：0.01 mass％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。
【０００９】
(3) 前記硬化層表層部の硬さがＨｖ700以上である前記(1)または(2)に記載の軸受用鋼部品。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、焼入れ後の硬化層の表層部における旧オーステナイト粒平均径が3.5μｍ以下である鋼において、該硬化層表層部の旧オーステナイト粒径の最大値が旧オーステナイト粒径の平均値の2.7倍以下である、旧オーステナイト粒径分布に制御すれば、転動疲労寿命のばらつきが抑制され、特にＢ１０寿命を格段に上することができるため、工業的に非常に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の軸受用鋼部品は、鋼素材、棒鋼あるいは線材を、成型工程（鍛造や切削加工など）を経てベアリングの内および外輪、軸受ボール、軸受ころ、そしてニードルなどの軸受用鋼部品の形状に加工した後、焼入れを施して製造される。
ここで、本発明の軸受用鋼部品を得るためには、鋼素材の組成および組織、焼入れ硬化層表層部の旧オーステナイト粒径分布、焼入れ条件、そして焼入れ後の組織の適正化が必要である。
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１２】
［鋼組成］
まず、成分組成から順に説明する。
Ｃ：0.6〜1.5mass％
Ｃは、焼入れ部において部品の疲労寿命を得るために必要となる硬度確保のための有効な元素であり、0.6mass％未満では焼入れ部で十分な硬度および疲労強度が得られない。一方、1.5mass％を超えて添加すると、焼入れ前の加工性（剪断性、鍛造性）を劣化させる。よって、Ｃ含有量の範囲は、0.6〜1.5mass％である。
【００１３】
Si：0.1〜1.0mass％
Siは、転動疲労寿命を向上するために0.1mass％以上で含有させる。一方、1.0mass％を超えて含有させると、Ｃと同様、焼入れ前の加工性（剪断性、鍛造性）を劣化させる。よって、Siの含有量は、0.1〜1.0mass％の範囲である。
【００１４】
Mn：0.1〜1.5mass％
Mnは、焼入れ性を向上するために、0.1mass％以上で含有させる。一方、過剰に含有させると焼入れ前の加工性（剪断性、鍛造性）を劣化させるため、その含有量の上限は1.5mass％とする。
【００１５】
Cr：0.05〜2.0mass％
Crは、焼入れ性の向上および炭化物の球状化を促進し、焼入れ前の硬度の低下並びに加工性の向上に効果があるため、0.05mass％以上で含有させる。一方、2.0mass％を超えて含有させても効果が飽和してしまうため、0.05〜2.0mass％の範囲で含有させる。
【００１６】
以上で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0.0150mass％までを許容できる。また、ＳおよびＮは不可避的不純物としても混入するが、後述するとおり、積極的に添加してもよい。
【００１７】
さらに、以上の基本成分組成に加えて、以下の元素をそれぞれ以下に説明する範囲で含有させてもよい。
Ｓ：0.03mass％以下
Ｓは、Mnと結合して、MnSを形成して被削性を向上するために添加しても良いが、0.03mass％を超えて添加すると、MnSが転動疲労試験中の割れ起点となり転動疲労性を著しく低下するため、その含有量の上限は0.03mass％とすることが好ましい。疲労特性の観点からは，できるだけ低減しておくことが好ましい。
【００１８】
Al：0.1mass％以下
Alは、強力な脱酸作用を持ち、鋼の洗浄化を向上させる効果を有する成分であるため、添加しても良いが、0.1mass％を超えて添加した場合には、鋼の清浄化がむしろ劣化し、転動疲労性が低下することから、その含有量を0.1mass％以下とすることが好ましい。
【００１９】
Cu：1.0mass％以下
Cuは、焼入れ性向上により焼入れ部の硬度向上効果があるため、添加しても良いが、この効果を得るためには1.0mass％以下で十分である。
【００２０】
Ni：1.0mass％以下
Niは、焼入れ性の増大や焼入れ部の靭性を向上させるために1.0mass％を上限に添加しても良い。また、Ｃｕ添加時には、熱間脆性制御のために、NiをCu添加量の1／２添加することが好ましい。
【００２１】
Mo：1.0mass％以下
Moは、焼入れ性や焼戻し軟化抵抗の向上に有効であるために好ましくは0.01mass％以上で添加してもよいが、過剰に添加すると加工性が悪くなるため1.0mass％以下とすることが好ましい。
【００２２】
Ｗ：1.0mass％以下
Ｗは、焼入れ性の向上効果があるために、添加してもよいが、加工性が悪くなるため1.0mass％以下とすることが好ましい。
【００２３】
Ti：0.01 mass％以下
Tiは、窒化物形成によるオーステナイト粒成長制御効果があるため、添加してもよいが、0.01 mass％を超えると、転動疲労特性が劣化するため、0.01 mass％以下とすることが好ましい。
【００２４】
Nb：0.5 mass％以下
Nbは、窒化物もしくは炭窒化物の形成によるオーステナイト粒成長制御効果があるため、添加してもよいが、その含有量が0.5 mass％を超えると、効果は飽和することから、0.5 mass％以下とすることが好ましい。
【００２５】
Ｂ：0.01 mass％以下
Ｂは、焼入れ性向上効果があり、添加しても良いが、その含有量が0.01 mass％を超えるとその効果は飽和するため、0.01 mass％以下とすることが好ましい。
【００２６】
Sb：0.0050 mass％以下
Sbは、転動疲労試験中のミクロ組織変化（白色層生成）の遅延に対して効果があり、転動疲労特性の劣化を防止する作用を有するので、添加してもよい。しかし、その含有量が0.0050 mass％を超えると、靭性が劣化するため、0.0050 mass％以下とすることが好ましい。
【００２７】
Ｎ：0.01 mass％以下
Ｎは、窒化物や炭窒化物を形成し、オーステナイト粒微細化に効果があり、添加してもよいが、過剰添加は鋼の加工性を劣化させるため0.01 mass％以下とすることが好ましい。
【００２８】
［鋼組織］
次に、軸受用鋼部品は、焼入れ前に鋼素材から切削、研削、鍛造等の加工によって成型されることから、焼入れ前の鋼素材の組織は、球状化処理により、母相はフェライト組織で、かつ炭化物は球状化されている必要がある。この炭化物は、加工性および焼入れ処理中のオーステナイト粒成長制御効果を考慮して、アスペクト比（炭化物の長径／短径の比）を平均値で３以下とすることが有利である。
【００２９】
また、加熱中のオーステナイト粒の粒成長を抑制する効果を均一に働かせるために、鋼中炭化物の単位面積あたりの個数を1.15個／μｍ２以上とすることが好ましい。
【００３０】
［硬化層表層部の旧オーステナイト粒径］
軸受用鋼部品は、転動疲労特性が要求されるために、焼入れおよび焼戻しが施されている。本発明では、特に転動疲労特性にとって重要である焼入れ後の硬化層表層部において、旧オーステナイト粒径が平均3.5μｍ以下で、かつ硬化層表層部の旧オーステナイト粒の最大径が旧オーステナイト粒の平均径の2.7倍以下である、旧オーステナイト粒径分布を有することが肝要である。なお、ここで言う焼入れ後の硬化層表層部の旧オーステナイト粒径は、具体的には部品表面より深さ0.1μｍ位置での組織観察結果である。
【００３１】
なお、硬化層表層部の組織は、マルテンサイトと球状化炭化物の溶け残り（残留炭化物）が存在している。ただし、焼入れの深さに関しては表層部分のみでは無く、内部まで完全に焼入れされていても問題はない。
【００３２】
まず、図１に、硬化層表層部の旧オーステナイト粒の平均径とＢ１０寿命との関係を示すように、該平均径を3.5μｍ以下にすることによってＢ１０寿命の大幅な改善をはかることができる。ここに、図１に結果を示した実験は、炭化物のアスペクト比1.3、炭化物密度1.05の鋼に焼入れ処理を行い、平均オーステナイト粒径を2.3〜6.1μｍに変化させたサンプルについて、NTN(株)製のラジアル型転動疲労試験機を用いて、ヘルツ応力5880MPa（600ｋｇｆ／ｍｍ2）、応力負荷回数46400cpmで、20本の転動疲労試験を行い、得られた転動疲労寿命の累積破損確率を調査した。
Ｂ10寿命は、旧オーステナイト粒平均径を4.0μm以下とすることで、大幅に向上する傾向を示す。さらに、旧オーステナイト粒平均径を3.5μm以下とすることで、旧オーステナイト粒平均径4.0μm超の場合の1.5倍以上にＢ10寿命が向上する。
【００３３】
次に、図２に、転動疲労特性に及ぼす旧オーステナイト粒径のばらつきの影響を調査した結果について示す。なお、試験条件および評価手法は図１の場合と同様である。
すなわち、旧オーステナイト粒の平均径が2.3μｍおよび4.1μｍの鋼群において転動疲労試験を行って累積破損確率を求めたところ、平均旧オーステナイト粒径4.1μｍの鋼に比べ、平均旧オーステナイト粒径が2.3μｍの鋼ではばらつきが大きく、旧オーステナイト粒の平均径が4.1μｍの鋼群では累積破損確率の最高値と最低値との比が2倍程度であるのに対し、平均旧オーステナイト粒の平均径が2.3μｍの鋼群では7倍であった。
【００３４】
この原因を調査すべく、図2に示した結果を得るのに使用した疲労試験後のサンプルにおいて、転動軌道部付近（転送軌道部直下では試験後にオーステナイト粒がうまく腐食できないことから、転送軌道端部から0.5ｍｍ横にずれた位置で観察を実施）の旧オーステナイト粒径を測定し、その測定結果を、硬化層表層部の旧オーステナイト粒の最大径が旧オーステナイト粒の平均径の2.7倍以下である場合と、同2.7倍超えの場合とに分離して、図３に表示し直した。
【００３５】
図３に示すように、旧オーステナイト粒の平均径が4.1μｍの場合、旧オーステナイト粒の最大径が旧オーステナイト粒の平均径の2.7倍以下でも2.7倍を超えていても、疲労寿命のばらつきは2倍程度であり、Ｂ１０寿命はほぼ同じであった。一方、旧オーステナイト粒の平均径が2.3μｍの場合は、低い転動疲労寿命の側では、旧オーステナイト粒の最大径が旧オーステナイト粒の平均径の2.7倍超えであり、高い転動疲労寿命側では、この値が2.7倍以下であった。これの原因は未解明であるが、平均旧オーステナイト粒径が小さくなるほど、粗大な旧オーステナイト粒径に対する転動疲労破壊の感受性が大きくなるためと推定される。
【００３６】
次に、焼入れ表層部の旧オーステナイト粒径の最大径が旧オーステナイト粒径の平均値2.7倍以上である、旧オーステナイト粒径分布を有する鋼を製造する方法について述べる。本発明では、下記の方法を具体的に行なったが、他の方法でも達成可能であれば、特に下記の方法に限定するものではない。
【００３７】
まず、旧オーステナイト粒径分布を均一化するには、(i)焼入れに先立ち、球状化炭化物を高密度に分散させた組織とする。すなわち、旧オーステナイト粒のばらつきを低減するには、炭化物の粗密の部分的な発生を少なくし、粒成長挙動を均一にする必要がある。具体的には、炭化物密度を1.15個／μｍ２以上にすれば、炭化物の部分的な粗密も少なくなり、オーステナイト粒成長が均一に推移して粒の微細化が達成できる。
さらに、(ii)焼入れの前に、冷間加工を最適な加工率で行い、焼入れ加熱時のオーステナイト核生成サイトを均一に導入することによって、微細かつ均一にオーステナイト粒が生成するようにする。
なお、以上の(i)＋(ii)の効果は、複数回焼入れしても引き継がれる。
【００３８】
さらに、炭化物を微細に分散させる方法としては、熱間圧延（もしくは鍛造）において550〜650℃の温度範囲にて加工率15％以上で仕上げ加工を行い、パーライト組織中の板状炭化物を破壊、そして分断させる。次いで球状化焼鈍は、鋼の成分によって最適温度が異なるが、微細炭化物を分散させるために、ＡC3点（α→γ変態点）〜ＡC3点＋70℃でかつ短時間（0.5〜4ｈ）保持することが好ましい。この球状化焼鈍後は、冷間加工を加工率20％以上で行う。ここで言う冷間加工は、冷間鍛造や線材の引き抜き、冷間圧延など発熱以外の特別な加熱なしに加工を行うことであり、その加工率とは引抜きでは減面率、圧延では圧下率のことを指す。なお、冷間鍛造では複雑な変形を強いることが多いから、鍛造前の素材に対しビッカース硬さで50ポイント以上の硬度上昇があった場合に、加工率20％以上として扱う。その後の焼入れおよび焼戻し条件に関しては、後述する。
【００３９】
［硬化層表層部の硬さ］
焼入れ後の硬化層表層部の硬さは、ビッカース硬さ（HV）で700以上とすることが好ましい。本発明で所期する効果は、硬さが同じ材料であれば同様の効果を示すが、700 HV未満では軸受用鋼部品として要求されている、転動疲労寿命を十分に満たさない、おそれがある。
【００４０】
［焼入れ条件］
本発明では、焼入れによる硬化層の表層部における旧オーステナイト粒の平均径を3.5μｍ以下とする必要があることから、焼入れ条件の最適化が非常に重要な意味を持つ。焼入れ回数に関してはＮ回焼入れ（Ｎ＝１以上）を実施すれば良いが、Ｎ回目（最後）の焼入れ処理における条件を、
加熱温度：Ａｃ3点以上〜Ａｃ3＋130℃以下、
加熱速度：Ａｃ3点−20℃〜Ａｃ3点の温度間で平均0.5℃／ｓ以上および
Ａｃ3点以上の滞留時間：500秒以下
とする必要がある。
【００４１】
ここで、Ａｃ3点とは、加熱時にフェライトもしくはベイナイトやマルテンサイトからオーステナイトへの変態が終了する温度のことである。加熱温度が、このＡｃ3点に満たないと、オーステナイトへの逆変態が完了しないために、完全なマルテンサイトの焼入れ組織とすることができず、十分な硬度も得られない。逆に、加熱温度がＡｃ3＋130℃超では、球状化炭化物の溶け込みが進み、オーステナイトの粒成長制御効果が無くなり、粒成長が急速に促進するため、焼入れ後の旧オーステナイト粒径分布が本発明範囲から外れたり、平均粒径が3.5μｍ超となる、おそれがある。
【００４２】
焼入れ処理の加熱速度については、（Ａｃ3点−10℃）〜Ａｃ3点の温度間で平均0.5℃／ｓ以上とする必要がある。この温度域で0.5℃／ｓより加熱速度が遅くなれば、オーストナイトへの核生成駆動力の減少などの影響で、オーステナイト粒径が微細化せず、焼入れ組織の旧オーステナイト粒径が3.5μｍ超となる、おそれがある。
【００４３】
さらに、Ａｃ3点以上の滞留時間が500秒以下となるように、加熱条件を調整する必要がある。Ａｃ３点以上の滞留時間が500秒超となると、粒成長に十分な時間となり、焼入れ後の組織の旧オーステナイト粒径が3.5μｍ超となる、おそれがある。
【００４４】
なお、上記条件による焼入れ処理は、1回のみでも複数回でもよい。複数回の焼入れを行う場合には、この加熱速度条件は、最終の焼入れ処理時にのみ（Ｎ回焼入れ処理を施す場合には、Ｎ回目のみ）適用すればよい。最終の焼入れ処理に先立って行う焼入れ処理（Ｎ回焼入れ処理を施す場合には、1回目〜Ｎ−1回目までの焼入れ処理）では、焼入れ後の組織がベイナイトもしくはマルテンサイト組織（単相でも複合でも良い）と、残留球状炭化物とであれば良く、最終焼入れ工程に限定されるような熱処理は特に必要としない。
【００４５】
但し、残留球状炭化物が溶解してしまうような高温で加熱を行うと、最終焼入れ時に球状炭化物によるオーステナイト粒成長制御作用が消失してしまい、オーステナイト粒が粗大化・不均一化するといった問題や、母相への炭素の溶け込み量が最適地より高くなり転動疲労特性を低下するといった、弊害が出るため、最終焼入れ以前の焼入れ処理時においては、球状化炭化物がオーステナイトに溶け込みオーステナイト単相となる温度以下とする必要がある。
【００４６】
焼入れ回数に関しては、複数回について上記の焼入れ条件を適用しても良いが、工業面・コスト面から考えれば、２回までとするのが好適である。
以上説明した条件にて焼入れ処理を施すことにより、旧オーステナイト粒平均径が3.5μｍ以下である硬化層表層部が得られる。
【００４７】
［焼戻し条件］
本発明においては、焼入れ処理の後に焼戻し処理を行ってもよい。但し、焼戻し処理を行う場合、焼戻し温度が高すぎると、硬化層表層部が軟化して、疲労強度が低下してしまい、表層部の旧オーステナイト粒径を微細化した効果が減少してしまうため、焼戻しを行う場合、温度は200℃以下とする。また、時間は２時間以下とするのが好ましい。
【００４８】
上記の条件で、焼入れ処理および焼戻し処理が施された後は、必要に応じてショットピーニングなどの表面処理、仕上げの表面研磨処理などが施されて、軸受用鋼部品に仕上げても問題ない。
【実施例】
【００４９】
表１に示す各種組成の鋼塊（100ｋｇ）を、1250℃で20ｈソーキングを行った後、仕上げ温度1000℃で20ｍｍφに熱間鍛造して丸棒とした。この素材を、1000℃で1時間加熱し、圧延温度800℃もしくは600℃で20％の減面率にて熱間圧延し、17.9ｍｍφの棒鋼とした。この棒鋼に、780℃で1ｈ保持する球状化焼鈍を行い、炭化物密度が通常の鋼と密度の高い（1.3個／μｍ２程度）の鋼を用意した。転動疲労用の試験片は、冷間引抜きを行わなかった素材、および14.5ｍｍφへ冷間引抜きを行った素材の中心部分より12.2ｍｍφの円柱状試験片を粗加工にて作製し、表２に記載の熱処理条件で焼入れ処理を行った後、焼戻しを170℃で２時間行い、12ｍｍφ×22ｍｍ長さの円柱状試験片に仕上げ、これを転動疲労試験に供した。
【００５０】
ここで、転動疲労特性評価は、ＮＴＮ株式会社製のラジアル型転動疲労試験機を用いて、試験片が剥離するまでの転動疲労寿命を調査した。疲労試験は、ヘルツ応力5880MPa（600ｋｇｆ／ｍｍ２）、応力負荷回数46400ｃｐｍで20本試験を行い、上述した10％累積破損確率での寿命（Ｂ１０寿命）を求めた。
【００５１】
試験片の焼入れ表層部でのビッカース硬さ並びに、表層部での旧オーステナイト粒径を調査するために、疲労試験後、転送軌道から0.5ｍｍ離れた位置で切断し、試験片円周が観察できるように、樹脂埋め込み、そして研磨を実施した。この面（以下、Ｃ断面という）で表層から0.1ｍｍ内部のビッカース硬さを荷重2.94Ｎ（300ｇｆ）、測定位置は円周方向に90°間隔、各位置で4点測定し、計12点の測定値を平均した。
【００５２】
また、表層部の旧オーステナイト粒径は、旧オーステナイト粒界現出液（JFEスチール(株)製  ガンマＲ液（商標））を用いて腐食を行い、ＳＥＭを用いて表層から0.1ｍｍ内部を90°間隔、各位置4枚ずつ、5000倍で撮影した後、画像解析装置で個々のオーステナイト粒の面積を測定し、面積から円相当径（２×（面積／π）１／２）を求めて、全視野トータルでの平均オーステナイト粒径、最大オーステナイト粒径を求めた。これを、全転動疲労試験サンプルにおいて行い、平均値は全サンプルでの旧オーステナイト粒から算出し、旧オーステナイト粒の最大径／旧オーステナイト粒の平均径の比については、全サンプル中で最も大きかった旧オーステナイト粒径から算出した。
【００５３】
以上の測定並びに評価結果を、表２に示す。旧オーステナイト粒の最大径／旧オーステナイト粒の平均径の比が2.7倍以下で、かつオーステナイト粒の平均径が3.5μｍ以下である鋼では、低寿命が改善され、疲労ばらつき（長寿命材／低寿命）が３倍以下に抑えられ、疲労寿命特性、特にＢ１０寿命に優れた特性が得られる。
【００５４】
【表１】
2007297677.tif 000003
【００５５】
【表２】
2007297677.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】硬化層表層部の旧オーステナイト粒の平均径とＢ１０寿命との関係を示す図である。
【図２】転動疲労特性に及ぼす旧オーステナイト粒径のばらつきの影響を示す図である。
【図３】転動疲労特性に及ぼす旧オーステナイト粒径の影響を旧オーステナイト粒の最大径と平均径との比で整理した結果を示す図である。
【図１】
2007297677.tif 000005
【図２】
2007297677.tif 000006
【図３】
2007297677.tif 000007