(57)【要約】【課題】耐久性を確保しつつ製造コストを低減することが可能な転がり接触部品の製造方法を提供する。【解決手段】転がり接触部品（１１，１２，１３）の製造方法は、０．４％〜０．７％の炭素と、０．１５％〜０．３５％の珪素と、０．４％〜１．３％のマンガンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成され、転がり接触部品（１１，１２，１３）の形状に成形された成形体を準備する工程と、成形体を、窒素原子を含む雰囲気中においてＡ１変態点未満の温度に加熱することにより、窒素侵入層（１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ）を形成する工程と、転がり接触部の表面（１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ）を含む領域に高周波焼入れされた窒素侵入層である高窒素硬化層（１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ）を形成する工程と、高窒素硬化層（１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ）の表面に形成された窒化物層を除去する工程とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．４質量％以上０．７質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．４質量％以上１．３質量％以下のマンガンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成され、転がり接触部を有する転がり接触部品の形状に成形された成形体を準備する工程と、
前記成形体を、窒素原子を含む雰囲気中においてＡ１変態点未満の温度に加熱することにより、前記成形体の表面を含む領域に窒素侵入層を形成する工程と、
高周波焼入を実施することにより前記転がり接触部の表面を含む領域に高周波焼入れされた前記窒素侵入層である高窒素硬化層を形成する工程と、
前記高窒素硬化層の表面に形成された窒化物層を除去する工程とを備えた、転がり接触部品の製造方法。
【請求項２】
前記窒素侵入層を形成する工程では、ガス軟窒化により前記窒素侵入層が形成される、請求項１に記載の転がり接触部品の製造方法。
【請求項３】
前記窒化物層を除去する工程では、前記転がり接触部の表面における窒素濃度が０．０２５質量％以上となるように前記窒化物層が除去される、請求項１または２に記載の転がり接触部品の製造方法。
【請求項４】
前記窒化物層を除去する工程では、前記転がり接触部の表面における残留オーステナイト量が７質量％以上となるように前記窒化物層が除去される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり接触部品の製造方法。
【請求項５】
２００℃以下の温度に加熱することにより前記高窒素硬化層に焼戻処理を実施する工程をさらに備えた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の転がり接触部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転がり接触部品の製造方法に関し、より特定的には、耐久性を確保しつつ製造コストを低減することが可能な転がり接触部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の部品など、他の部品と転がり接触しつつ使用される部品には、従来から素材としてＪＩＳ高炭素クロム軸受鋼（以下、「軸受鋼」という）が広く用いられている。しかし、軸受鋼はレアメタルであるＣｒを多く含んでおり、価格が高いだけでなく、レアメタルの供給が不安定になった場合のことを考慮すると、安定的な材料の確保に問題が生じる可能性もある。
【０００３】
一方、上記レアメタルが実質的に含まれないＪＩＳ機械構造用炭素鋼（以下、「炭素鋼」という）を素材として用いれば、上記価格および安定的な材料の確保の問題は解消される。しかし、単に材料を変更するのみでは、転動疲労寿命などの耐久性が低下するという問題が生じる。
【０００４】
耐久性を向上させる熱処理として、Ａ１変態点未満の温度域に加熱して実施する軟窒化処理と、Ａ１変態点以上の温度に加熱して急冷する高周波焼入処理とを実施し、耐久性を向上させる方策が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−９０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
軟窒化処理により部材の表層部に形成される窒化物層は極めて高い硬度を有する。そのため、上記特許文献１において言及されているように、ローラーピッチングに対する耐久性など、硬度や耐摩耗性が重要な環境下における耐久性を向上させることができる。
【０００７】
しかしながら、上記窒化物層は高い硬度を有する一方、脆いという特性も有している。そして、上記窒化物層は、転がり接触部品において最も重要な特性である転動疲労寿命に対して悪影響を与える。そのため、上記特許文献１に記載の熱処理をそのまま採用しても、レアメタルを実質的に含まない鋼材を用いて十分な耐久性を有する転がり接触部品を製造することは困難である。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性を確保しつつ製造コストを低減することが可能な転がり接触部品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従った転がり接触部品の製造方法は、０．４質量％以上０．７質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．４質量％以上１．３質量％以下のマンガンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成され、転がり接触部を有する転がり接触部品の形状に成形された成形体を準備する工程と、この成形体を、窒素原子を含む雰囲気中においてＡ１変態点未満の温度に加熱することにより、成形体の表面を含む領域に窒素侵入層を形成する工程と、高周波焼入を実施することにより転がり接触部の表面を含む領域に高周波焼入れされた窒素侵入層である高窒素硬化層を形成する工程と、高窒素硬化層の表面に形成された窒化物層を除去する工程とを備えている。
【００１０】
本発明の転がり接触部品の製造方法においては、成形体の素材として実質的にレアメタルを含まない鋼が採用される。そのため、素材のコストを低減しつつ、安定的な材料の確保も可能となる。また、本発明の転がり接触部品の製造方法においては、Ａ１変態点未満の温度域で窒素侵入層が形成される。そのため、Ａ１変態点以上の温度域で実施される窒化処理（浸炭窒化処理）に比べて熱処理コストを低減しつつ、窒素侵入層が形成される。さらに、本発明の転がり接触部品の製造方法においては、高周波焼入によって高窒素硬化層が形成されることにより、高い硬度と適切な残留オーステナイト量とが両立する。そして、この高窒素硬化層の表面に形成された脆い窒化物層が除去されることにより、転動疲労寿命などの転がり接触部品において重要な耐久性が向上する。以上のように、本発明の転がり接触部品の製造方法によれば、耐久性を確保しつつ製造コストを低減することが可能な転がり接触部品を製造することができる。
【００１１】
なお、０．４質量％以上０．７質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．４質量％以上１．３質量％以下のマンガンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼としては、たとえばＪＩＳ規格Ｓ３８Ｃ、Ｓ４０Ｃ、Ｓ４３Ｃ、Ｓ４５Ｃ、Ｓ４８Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５３Ｃ、Ｓ５５Ｃ、Ｓ５８ＣおよびＳＡＥ規格１０７０などの鋼を例示することができる。また、窒化物層とは、主に鉄と窒素とからなる化合物層をいう。さらに、Ａ１変態点とは、鋼を加熱した場合に、鋼の組織がフェライトからオーステナイトに変態を開始する温度に相当する点をいう。
【００１２】
上記転がり接触部品の製造方法においては、窒素侵入層を形成する工程では、ガス軟窒化により窒素侵入層が形成されてもよい。ガス軟窒化は、比較的簡易な設備で安価に実施可能であるため、本発明の窒素侵入層の形成方法として好適である。
【００１３】
上記転がり接触部品の製造方法においては、窒化物層を除去する工程では、転がり接触部の表面における窒素濃度が０．０２５質量％以上となるように窒化物層が除去されてもよい。これにより、転がり接触部における高い焼戻軟化抵抗性が確保され、高い耐久性を得ることができる。より具体的には、たとえば転がり接触部品が５００℃にて焼戻処理された場合、高窒素硬化層の表面硬度は、窒素侵入層が形成されていない高周波焼入層に比べて５０ＨＶ以上高くなっていることが好ましい。
【００１４】
上記転がり接触部品の製造方法においては、窒化物層を除去する工程では、転がり接触部の表面における残留オーステナイト量が７質量％以上となるように窒化物層が除去されてもよい。これにより、一層転動疲労寿命に優れた転がり接触部品を製造することができる。
【００１５】
上記転がり接触部品の製造方法においては、２００℃以下の温度に加熱することにより高窒素硬化層に焼戻処理を実施する工程をさらに備えていてもよい。焼戻処理を実施することにより、焼入処理により導入された部品内の歪を低減することができる。そして、焼戻温度を２００℃以下に設定することにより、十分な表面硬度を確保することができる。なお、部品内の歪をより確実に除去する観点から、焼戻温度は、１５０℃以上とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から明らかなように、本発明の転がり接触部品の製造方法によれば、耐久性を確保しつつ製造コストを低減することが可能な転がり接触部品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】深溝玉軸受の構造を示す概略断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す概略部分断面図である。
【図３】転がり接触部品の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図４】点接触転動寿命試験機の主要部の構成を示す概略正面図である。
【図５】点接触転動寿命試験機の主要部の構成を示す概略側面図である。
【図６】線接触転動寿命試験機の主要部の構成を示す概略正面図である。
【図７】線接触転動寿命試験機の主要部の構成を示す概略側面図である。
【図８】軸受寿命試験機の構成を示す概略図である。
【図９】円筒型転動試験機の主要部の構成を示す模式図である。
【図１０】サバン型摩耗試験機の主要部の構成を示す概略正面図である。
【図１１】サバン型摩耗試験機の主要部の構成を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１９】
まず、本実施の形態における転がり接触部品を備えた転がり軸受について説明する。図１を参照して、深溝玉軸受１は、環状の外輪１１と、外輪１１の内側に配置された環状の内輪１２と、外輪１１と内輪１２との間に配置され、円環状の保持器１４に保持された転動体としての複数の玉１３とを備えている。外輪１１の内周面には外輪転走面１１Ａが形成されており、内輪１２の外周面には内輪転走面１２Ａが形成されている。そして、内輪転走面１２Ａと外輪転走面１１Ａとが互いに対向するように、外輪１１と内輪１２とは配置されている。さらに、複数の玉１３は、その表面である玉接触面１３Ａにおいて内輪転走面１２Ａおよび外輪転走面１１Ａに接触し、かつ保持器１４により周方向に所定のピッチで配置されることにより、円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、深溝玉軸受１の外輪１１および内輪１２は、互いに相対的に回転可能となっている。外輪１１、内輪１２および玉１３は、それぞれ転がり接触部としての外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉接触面１３Ａを有する転がり接触部品である。
【００２０】
ここで、転がり接触部品である外輪１１、内輪１２および玉１３は、０．４質量％以上０．７質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．４質量％以上１．３質量％以下のマンガンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成されている。そして、図２を参照して、ある外輪１１、内輪１２および玉１３には、それぞれ表層部に内部１１Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃよりも硬度が高い高周波焼入層である外輪高周波焼入層１１Ｄ、内輪高周波焼入層１２Ｄおよび玉高周波焼入層１３Ｄが形成されている。そして、外輪高周波焼入層１１Ｄ、内輪高周波焼入層１２Ｄおよび玉高周波焼入層１３Ｄの表層部には、それぞれ高周波焼入れされた窒素侵入層である外輪高窒素硬化層１１Ｂ、内輪高窒素硬化層１２Ｂおよび玉高窒素硬化層１３Ｂが形成されている。また、外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉接触面１３Ａにおいては、後述のように窒化処理により形成された窒化物層が除去されているため、窒化物層が残存していない。ここで、上記不純物は、鋼の原料に由来するもの、あるいは製造工程において混入するものなどの不可避的不純物を含む。
【００２１】
ここで、上記外輪１１、内輪１２および玉１３は、以下に説明する本実施の形態における転がり接触部品の製造方法によって製造されていることにより、耐久性が確保されつつ製造コストが低減された転がり接触部品となっている。
【００２２】
図３を参照して、本実施の形態における転がり接触部品としての外輪１１、内輪１２および玉１３の製造方法においては、まず工程（Ｓ１０）として成形部材準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、０．４質量％以上０．７質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上０．３５質量％以下の珪素と、０．４質量％以上１．３質量％以下のマンガンとを含有し、残部鉄および不純物からなる鋼から構成され、外輪１１、内輪１２および玉１３の形状に成形された成形体が準備される。具体的には、たとえば炭素鋼からなる鋼材が準備され、切断、鍛造、切削等の加工が実施されることにより、成形体が作製される。
【００２３】
次に、工程（Ｓ２０）として窒素侵入層形成工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、たとえば工程（Ｓ１０）において準備された成形体に、窒素原子を含むガスを含有する雰囲気中においてＡ１変態点未満の温度に加熱する熱処理、たとえばガス軟窒化処理が実施されることにより、成形体の表面を含む領域に外輪窒素侵入層１１Ｂ、内輪窒素侵入層１２Ｂおよび玉窒素侵入層１３Ｂが形成される（図２参照）。
【００２４】
次に、工程（Ｓ３０）として高周波焼入工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、高周波焼入を実施することにより外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉接触面１３Ａを含む領域に高周波焼入れされた外輪高周波焼入層１１Ｄ、内輪高周波焼入層１２Ｄおよび玉高周波焼入層１３Ｄが形成される。これにより、上記外輪窒素侵入層１１Ｂ、内輪窒素侵入層１２Ｂおよび玉窒素侵入層１３Ｂは、高周波焼入れされた窒素侵入層である外輪高窒素硬化層１１Ｂ、内輪高窒素硬化層１２Ｂおよび玉高窒素硬化層１３Ｂとなる。
【００２５】
次に、工程（Ｓ４０）として焼戻工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、たとえば上記成形体が１５０℃以上２００℃以下の温度域に加熱されることにより、焼戻処理される。これにより、上記工程（Ｓ３０）における高周波焼入によって導入された歪が低減される。
【００２６】
次に、工程（Ｓ５０）として窒化物層除去工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、外輪高窒素硬化層１１Ｂ、内輪高窒素硬化層１２Ｂおよび玉高窒素硬化層１３Ｂの表面に形成された窒化物層が除去される。以上の工程により、本実施の形態における転がり接触部品の製造方法は完了する。
【００２７】
本実施の形態における転がり接触部品の製造方法においては、成形体の素材として実質的にレアメタルを含まない炭素鋼などの鋼が採用される。そのため、素材のコストを低減しつつ、安定的な材料の確保が可能となり、従来、軸受に使用されていたＪＩＳ規格高炭素クロム軸受鋼(ＳＵＪ２等)、ＪＩＳ規格機械構造用合金鋼の肌焼鋼(ＳＣｒ、ＳＣＭ等)と比較して、Ｃｒ、Ｍｏ等レアメタル元素の添加が不要もしくは大幅削減されることから、省資源化技術として極めて重要であるといえる。また、外輪窒素侵入層１１Ｂ、内輪窒素侵入層１２Ｂおよび玉窒素侵入層１３Ｂの形成が、Ａ１変態点未満の温度域での熱処理により達成される。そのため、Ａ１変態点以上の温度域で実施される浸炭窒化処理等の熱処理に比べて熱処理コストを低減しつつ、窒素侵入層を形成することができる。さらに、外輪高窒素硬化層１１Ｂ、内輪高窒素硬化層１２Ｂおよび玉高窒素硬化層１３Ｂが形成されることにより、高い硬度と適切な残留オーステナイト量とが両立する。また、外輪高窒素硬化層１１Ｂ、内輪高窒素硬化層１２Ｂおよび玉高窒素硬化層１３Ｂの形成が高周波焼入により達成されるため、通常の熱処理炉での加熱および急冷により焼入処理が実施される場合に比べて二酸化炭素排出量を低減しつつ、焼入処理設備のランニングコストを低減することができる。そして、工程（Ｓ２０）において表面に形成された脆い窒化物層が工程（Ｓ５０）において除去されることにより、転動疲労寿命が向上する。その結果、本実施の形態における転がり接触部品（外輪１１、内輪１２および玉１３）の製造方法によれば、耐久性を確保しつつ製造コストを低減することが可能な転がり接触部品を製造することができる。
【００２８】
なお、工程（Ｓ５０）においては、外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉接触面１３Ａ以外の領域における窒化物層は、除去しなくてもよい。特に、転動疲労を受けることなく、かつ耐摩耗性が要求される部位が存在する場合、当該部位には窒化物層を残存させることにより、当該部位の耐摩耗性を向上させることができる。一方、ドリルによる穴あけ加工やかしめ加工などの加工を熱処理後に実施すべき部位が存在する場合、工程（Ｓ２０）において当該部位における窒化物層の形成を抑制する処理、たとえばコーティング層の形成や防御板の設置などを実施してもよい。
【実施例】
【００２９】
本発明における転がり接触部品の製造方法の優位性を確認するための実験を行なった。実験手順は以下の通りである。
【００３０】
素材として炭素鋼であるＳ５３Ｃの鋼材を採用した。この鋼材を加工することにより、後述する各種試験片および転がり軸受の部品の形状に成形した。そして、ガス軟窒化により窒素侵入層を形成し、高周波焼入を実施することにより高窒素硬化層を形成した。その後、高窒素硬化層の表面に形成された窒化物層を除去し、各種試験片および転がり軸受を完成させた（実施例）。また、窒化物層を除去する際、取り代を変化させることにより、表面における窒素濃度分布を変化させたものも作製した。一方、比較のため、上記窒素侵入層の形成を省略したものも作製した（比較例）。そして、これらの実施例および比較例の試験片および転がり軸受について以下の試験を実施した。
【００３１】
まず、直径φ１２ｍｍ×長さＬ２２ｍｍの試験片を上記手順で作製し、各種材質特性を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１に示すように、実施例の試験片は、比較例の試験片に比べて表層硬度において５０ＨＶ程度硬度が高く、かつ残留オーステナイト量も多くなっている。また、表層部におけるＸ線回折半価幅も大きくなっており、硬度が高いことが裏付けられている。
【００３４】
次に、以下の試験を行なった。
（１）試験片での転動寿命試験
直径φ１２ｍｍ×長さＬ２２ｍｍの試験片（点接触試験用）および直径φ１２ｍｍ×長さＬ１２ｍｍの試験片（線接触試験用）を上記手順で作製した。このとき、窒素侵入層形成時における成形体の直径を１２．２ｍｍ、１２．５ｍｍおよび１２．８ｍｍの３段階に変化させ、これらをいずれも熱処理後に直径１２ｍｍに仕上ることにより取り代を変化させ、表面における窒素濃度を変化させた。そして、点接触転動寿命試験機および線接触転動寿命試験機を用いて、実施例および比較例の試験片について寿命試験を実施した。
【００３５】
図４および図５を参照して、点接触転動寿命試験機２は、駆動ローラ２２と、案内ローラ２３と、鋼球２４とを備えている。そして、試験片２１は、駆動ローラ２２によって駆動され、鋼球２４と接触して回転する。鋼球２４は、案内ローラ２３にガイドされて、試験片２１との間で高い面圧を及ぼし合いながら転動する。以上のように点接触転動寿命試験機２を運転し、試験片２１に剥離が発生するまでの荷重の負荷回数（寿命）を調査した。試験条件を表２に示す。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
また、図６および図７を参照して、線接触転動寿命試験機３は、円筒状の上部ロール３１と、外周面が上部ロール３１の外周面に対向するように配置された下部ロール３２と、上部ロール３１と下部ロール３２との間に配置された円筒状の駆動ロール３３および支持ロール３４とを備えている。円筒状の相手試験片３５、３５は上部ロール３１および駆動ロール３３の外周面に接触する位置と、下部ロール３２および駆動ロール３３の外周面に接触する位置とのそれぞれに配置される。そして、円筒状の試験片３９は、相手試験片３５、３５の外周面のそれぞれと、支持ロール３４の外周面とに外周面が接触するようにセットされる。
【００３８】
そして、試験片３９と相手試験片３５、３５との間に、設定された所望の接触面圧が作用するように、上部ロール３１と下部ロール３２との間に所定の負荷がかけられる。その後、駆動ロール３３が円周方向に回転すると、駆動ロール３３に接触している相手試験片３５、３５がこれにより駆動されて回転する。その結果、相手試験片３５、３５と支持ロール３４とで保持されている試験片３９が相手試験片３５、３５と線接触しつつ、回転する。このとき、上部ロール３１と駆動ロール３３との間から矢印のように試験片３９に向けて潤滑油が供給される。そして、試験片３９の外周面に剥離が発生して振動が生じると、図示しない振動センサによりこれを感知して駆動ロールを停止させる。そして、駆動ロールが停止するまでに相手試験片３５、３５から受けた応力の繰り返し回数をその試験片３９の転動疲労寿命として評価した。試験条件を表３に示す。
【００３９】
【表３】
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【００４０】
（２）玉軸受による寿命試験
玉軸受（型番６２０６）の内輪を上記手順にて作製し、清浄油潤滑の条件、および異物混入潤滑を模擬した人工圧痕を形成する条件のそれぞれの条件下で実験を行なった。内輪については、上記（１）の場合と同様に、取り代を変化させることにより、表面における窒素量を変化させた。
【００４１】
図８を参照して、転動疲労寿命試験機４は、円盤状の形状を有する駆動プーリ４１と、駆動プーリ４１の中心軸（回転軸）を含む位置に駆動プーリ４１と一体に回転可能に接続され、駆動プーリ４１の回転軸に沿って延びる駆動シャフト４２と、駆動シャフト４２にカップリング４３を介して接続された従動シャフト４８とを備えている。さらに、転動疲労寿命試験機４は、従動シャフト４８の外周面に内輪の内周面が接触するように嵌めこまれた負荷用玉軸受４４と、負荷用玉軸受４４の外輪の外周面に接触し、負荷用玉軸受４４の径方向に延びる負荷棒４６と、ばね押え４７を介し、負荷棒４６に対して軸方向に荷重を負荷可能に配置された負荷用コイルばね４５とを備えている。
【００４２】
そして、試験軸受４９が、内輪の内周面において従動シャフト４８の外周面に接触するように、負荷用玉軸受４４を挟んだ両側に圧入される。そして、駆動プーリ４１の外周面に掛けられた図示しない駆動ベルトが回転することにより駆動プーリ４１が周方向に回転する。この回転が駆動シャフト４２、カップリング４３を介して従動シャフト４８に伝達される。これにより、外輪が転動疲労寿命試験機４のフレームに対して固定された試験軸受４９は、従動シャフト４８と一体に内輪が周方向に回転する。
【００４３】
このとき、負荷用コイルばね４５は、ばね押え４７により圧縮され、その反発力がばね押え４７、負荷棒４６を介して負荷用玉軸受４４を径方向に押すように作用する。その結果、従動シャフト４８は、負荷用玉軸受４４の径方向に荷重を受け、この荷重が試験軸受４９の径方向に負荷される。そして、試験軸受に剥離が発生するまでの時間を寿命とした。試験条件を表４に示す。
【００４４】
【表４】
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【００４５】
（３）ピーリング試験
試験片を上記手順にて作製し、粗面相手の転動試験で潤滑油膜が切れる条件で転動させ、ピーリングの発生量を調査した。試験片については、上記（１）の場合と同様に、取り代を変化させることにより、表面における窒素量を変化させた。
【００４６】
図９を参照して、円筒型転動試験機５には、第１軸５３まわりに回転可能なように円盤状の相手試験片５１がセットされるとともに、第２軸５４まわりに回転可能なように円盤状の試験片５２がセットされる。第１軸５３と第２軸５４とは平行に配置されており、相手試験片５１と試験片５２とは互いに外周面が接触するように、第１軸５３および第２軸５４のそれぞれの一方の端部にセットされる。また、第１軸５３および第２軸５４の他方の端部には、いずれも回転速度計５５とスリップリング５６とが配置されている。
【００４７】
そして、相手試験片５１に潤滑油が滴下されつつ、駆動軸としての第１軸５３が回転する。これにより、相手試験片５１が回転するとともに、試験片５２が相手試験片５１と接触しつつ、相手試験片５１に従動して回転する。以上のように円筒型転動試験機５を運転し、所定の回転数である４．８×１０５回の回転が終了したところで第１軸５３の回転を停止した。そして、試験片５２が円筒型転動試験機５から取り外され、試験片５２の外周面に発生したピーリングの面積が調査され、試験片５２の外周面の面積に対するピーリングの面積の割合（ピーリング面積率）が算出された。そして、当該ピーリング面積率の逆数により、耐ピーリング強度を評価した。試験条件を表５に示す。
【００４８】
【表５】
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【００４９】
（４）スミアリング試験
上記（３）と同じ試験機を用い、試験片にスミアリングが発生する相対回転速度を調査した。試験片については、上記（１）の場合と同様に、取り代を変化させることにより、表面における窒素量を変化させた。試験条件を表６に示す。
【００５０】
【表６】
2013159808.tif 000008
【００５１】
（５）摩耗試験
高温環境下で潤滑条件が悪化した場合の摩耗状態を推定する試験として、摩耗試験を実施した。試験片については、上記（１）の場合と同様に、取り代を変化させることにより、表面における窒素量を変化させた。
【００５２】
図１０および図１１を参照して、サバン型摩耗試験機６は、ロードセル６３とエアスライダ６４とを備えている。平板形状の摩耗試験片６１はエアスライダ６４に保持され、摩耗試験時に負荷される重錘６２による荷重はロードセル６３により検出される。そして、摩耗試験片６１の鏡面研磨された表面と、相手材６５の外周面とを接触させ、相手材６５を回転させる。摩耗試験片６１と相手材６５との接触面には直接潤滑油が供給されず、相手材６５の一部が潤滑油６６に浸漬される。
【００５３】
以上のようにサバン型摩耗試験機６を運転し、相手材を６０分間回転させた後の試験片の摩耗体積を測定した。そして、当該摩耗体積の逆数で各試験片の耐摩耗性を評価した。試験条件を表７に示す。
【００５４】
【表７】
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【００５５】
（６）リング圧壊試験
外径６０ｍｍ、内径４５ｍｍ、幅１５ｍｍのリングを作製し、径方向に圧縮することにより静的な割れ強度を調査した。試験片については、上記（１）の場合と同様に、取り代を変化させることにより、表面における窒素量を変化させた。
【００５６】
（７）ピッチング試験
試験片を上記手順にて作製し、２つの円筒試験片を、高面圧でかつ相対すべりが大きい状況で互いに接触させつつ転動させ、耐ピッチング強度を調べた。試験機には、（３）と同じ試験機（図９参照）を用いた。試験条件を表８に示す。
【００５７】
【表８】
2013159808.tif 000010
【００５８】
表８に示すように、接触面圧を３．７ＧＰａ、すべり率を３３％の一定すべり率とする条件を採用した。なお、試験は黒皮状態、すなわち焼入硬化処理後に表面の研磨を行なうことなく、表面に化合物層が残存した状態で開始したが、厳しいすべり条件のため試験開始後すぐに摩耗によって化合物層が除去されるため、実質的に焼入硬化処理により形成された化合物層が除去された状態でのピッチング強度が評価されている。試験機の動作は、上記（３）と同様であり、試験片表面にピッチングが発生した段階で試験を中止し、ピッチング発生までの負荷回数によりピッチング強度を評価した。
【００５９】
次に、試験結果について表９を参照して説明する。表９において寿命、強度等については、比較例を１とした相対値により表示されている。また、表９において、表面から０．０５ｍｍの位置における窒素濃度を「表層Ｎ量」として表示した。
【００６０】
【表９】
2013159808.tif 000011
【００６１】
表９を参照して、実施例の試験結果は、いずれの試験項目においても比較例を上回っている。このことから、本発明の優位性が確認される。また、表層における窒素量および残留オーステナイト量が増えるに従って、各試験項目の結果が向上している。そのため、表層における窒素量および残留オーステナイト量は上記実験の範囲においては多いほうが好ましいといえる。一方、表層における窒素量が０．０２５質量％以上、かつ残留オーステナイトが７．２体積％以上の場合においても、明確に比較例に対する優位性が認められる。このことから、表層における窒素量が０．０２５質量％以上、残留オーステナイトが７体積％以上となるように、窒素侵入層の形成および窒化物層の除去が実施されることが好ましいといえる。また、実施例は比較例に比べてピーリング強度、スミアリング強度およびピッチング強度、特にすべり率の大きい試験条件でのピッチング強度において優れている。このことから、本発明の転がり接触部品の製造方法は、すべり率が大きい用途で使用される転がり接触部品の製造方法、具体的には、スラストニードルころ軸受などのスラストころ軸受、自在継ぎ手などの製造方法に好適であるといえる。
【００６２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の転がり接触部品の製造方法は、耐久性を確保しつつ製造コストを低減することが求められる転がり接触部品の製造方法に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００６４】
１  深溝玉軸受、２  点接触転動寿命試験機、３  線接触転動寿命試験機、４  転動疲労寿命試験機、５  円筒型転動試験機、６  サバン型摩耗試験機、１１  外輪、１１Ａ  外輪転走面、１１Ｂ  外輪窒素侵入層（外輪高窒素硬化層）、１１Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃ  内部、１１Ｄ  外輪高周波焼入層、１２  内輪、１２Ａ  内輪転走面、１２Ｂ  内輪窒素侵入層（内輪高窒素硬化層）、１２Ｄ  内輪高周波焼入層、１３  玉、１３Ａ  玉接触面、１３Ｂ  玉窒素侵入層（玉高窒素硬化層）、１３Ｄ  玉高周波焼入層、１４  保持器、２１  試験片、２２  駆動ローラ、２３  案内ローラ、２４  鋼球、３１  上部ロール、３２  下部ロール、３３  駆動ロール、３４  支持ロール、３５  相手試験片、３９  試験片、４１  駆動プーリ、４２  駆動シャフト、４３  カップリング、４４  負荷用玉軸受、４６  負荷棒、４８  従動シャフト、４９  試験軸受、５１  相手試験片、５２  試験片、５３  第１軸、５４  第２軸、５５  回転速度計、５６  スリップリング、６１  摩耗試験片、６２  重錘、６３  ロードセル、６４  エアスライダ、６５  相手材、６６  潤滑油。
【図１】
2013159808.tif 000012
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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