(57)【要約】【課題】軸受部材を形成する合金鋼中に侵入する水素による組織変化型はく離を長期にわたり抑え、長寿命の転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪及び外輪の少なくとも１つが、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＭｏを特定量含み、残部が鉄及び不可避的不純物を含有する合金鋼を浸炭処理または浸炭窒化処理して表面に硬化層を形成してなり、かつ、特定の表面硬さを有し、最表面に厚さ０．１μｍ以上のクロム化成被膜が成膜されている転がり軸受。【選択図】図５
2016008327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間に、転動自在に設けられた転動体を備える転がり軸受において、
前記内輪及び前記外輪の少なくとも１つが、
Ｃ  ：０．０８〜０．３８質量％、
Ｓｉ：０．１６〜０．５質量％、
Ｍｎ：０．１８〜１．２質量％、
Ｃｒ：２．５〜４．５質量％、
Ｍｏ：０．０９〜０．４質量％、
を含み、残部が鉄及び不可避的不純物を含有する合金鋼を、浸炭処理または浸炭窒化処理して表面に硬化層を形成してなり、かつ、
表面硬さがＨｖ６５３〜８０４であり、
最表面に厚さ０．１μｍ以上のクロム化成被膜が成膜されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１記載の転がり軸受。
式（１）：［Ｃｒ］−５（［Ｃ］−０．０２［γＲ］）≧−０．３
式中［Ｃｒ］：合金鋼中のＣｒ量（質量％）
［Ｃ］：転動体との接触面の表面から０．０１Ｄ位置でのＣ量（質量％）
［γＲ］：転動体との接触面の表面から０．０１Ｄ位置でのγＲ量（体積％）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素による組織変化を伴うはく離を抑えた長寿命の転がり軸受に関し、特に風力発電装置の主軸や、変速機、建設機械、産業用ロボットを構成する回転軸を支持するために使用される転がり軸受として好適である。
【背景技術】
【０００２】
風力発電装置の主軸や、上記したような各種機械を構成する回転軸を支持するために、各種転がり軸受が使用されており、大きなラジアル荷重が加わる場合には転動体として円錐ころや円筒ころを使用したラジアル円錐ころ軸受やラジアル円筒ころ軸受が使用されることもある。
【０００３】
転がり軸受では、荷重が負荷された状態での長時間の使用により金属疲労が起こり、軌道面や転動面の表面がはく離する場合がある。具体的には、軸受部材を構成する合金鋼中に、酸化物や窒化物等の非金属系介在物を起点として疲労亀裂が生じてはく離に至る内部起点型はく離、潤滑油に異物が混入して軌道面に生じた圧痕を起点として疲労亀裂が生じてはく離に至る圧痕起点型はく離が知られている。
【０００４】
また、使用条件の厳しい一部の用途では、転がり軸受を構成する合金鋼の基地自体の金属組織がマルテンサイト組織から白色組織と呼ばれる微細なフェライト粒に変化し、その組織変化を起点として疲労亀裂が生じてはく離に至る組織変化型はく離も知られている。この組織変化型はく離は、軌道面に形成された潤滑膜が部分的に破断されるような使用条件で、軌道面と転動体とが接触して現れた新生面が触媒となり、新生面と潤滑剤とがトライボケミカル反応を起こすことで発生した水素が合金鋼中の応力集中部に集積することが原因であると考えられている。
【０００５】
特に、転動体にころを用いた転がり軸受や、転動体の直径が３０ｍｍ以上である転がり軸受では、軌道輪と転動体との接触面積が大きいため、潤滑膜が安定して形成されにくい。そのため、局所的に金属接触が生じやすく、上記のトライボケミカル反応により潤滑剤が分解して水素が発生しやすい。
【０００６】
また、歯車で動力を伝達する変速機の軸を支持し、軸に作用するトルクの方向が一時的に変化する用途では、転動体と軌道輪との間に大きな滑りが発生するため、潤滑膜が切れやすい。そのため、局所的に金属接触が生じやすく、上記のトライボケミカル反応により潤滑剤が分解して水素が発生しやすい。
【０００７】
更に、転がり軸受の回転方向が頻繁に変化する用途でも、転動体と軌道輪との間の潤滑膜が切れやすい。そのため、局所的に金属接触が生じやすく、上記のトライボケミカル反応により潤滑剤が分解して水素が発生しやすい。
【０００８】
このような水素によって引き起こされる組織変化に対する対策として、特許文献１〜３のように、転送面に四三酸化鉄の層を形成して（黒染め処理）新生面の生成を防ぐことも行われている。また、特許文献４のように、転送面にリン酸鉄系被膜を成膜して新生面の生成を防ぐことも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−１９０６１５号公報
【特許文献２】特開平１０−１７６７１８号公報
【特許文献３】特開２０１３−９６４４８号公報
【特許文献４】特開２００３−９７５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記のような被膜処理は、金属接触が生じやすく新生面が生成しやすい使用環境では時間の経過とともに摩耗し、比較的早期に被膜が消失することがあった。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、軸受部材を形成する合金鋼中に侵入する水素による組織変化型はく離を長期にわたって抑え、長寿命の転がり軸受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】
【００１２】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、上記課題を解決するには、表面を特定硬さにするとともに、０．１μｍ以上の厚さでクロム化成被膜を成膜することが有効であることが効果的であることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は下記の転がり軸受を提供するものである。
【００１３】
（１）内輪と外輪との間に、転動自在に設けられた転動体を備える転がり軸受において、
前記内輪及び前記外輪の少なくとも１つが、
Ｃ  ：０．０８〜０．３８質量％、
Ｓｉ：０．１６〜０．５質量％、
Ｍｎ：０．１８〜１．２質量％、
Ｃｒ：２．５〜４．５質量％、
Ｍｏ：０．０９〜０．４質量％、
を含み、残部が鉄及び不可避的不純物を含有する合金鋼を、浸炭処理または浸炭窒化処理して表面に硬化層を形成してなり、かつ、
表面硬さがＨｖ６５３〜８０４であり、
最表面に厚さ０．１μｍ以上のクロム化成被膜が成膜されていることを特徴とする転がり軸受。
（２）下記式（１）を満たすことを特徴とする上記（１）記載の転がり軸受。
式（１）：［Ｃｒ］−５（［Ｃ］−０．０２［γＲ］）≧−０．３
式中［Ｃｒ］：合金鋼中のＣｒ量（質量％）
［Ｃ］：転動体との接触面の表面から０．０１Ｄ位置でのＣ量（質量％）
［γＲ］：転動体との接触面の表面から０．０１Ｄ位置でのγＲ量（体積％）
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、各部品を構成する鋼材組成を特定するとともに、表面を特定の硬さとし、更にクロム化成皮膜を成膜して新生面の発生、更には水素の侵入を防ぐことで、水素による組織変化型はく離を抑え、長寿命の転がり軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の転がり軸受を製造する際の熱処理パターンの一例を示す図である。
【図２】本発明の転がり軸受を製造する際の熱処理パターンの他の例を示す図である。
【図３】本発明の転がり軸受を製造する際の熱処理パターンの更に他の例を示す図である。
【図４】実施例の転がり寿命評価試験における、回転様式を説明するための図である。
【図５】実施例で得られた、Ｃｒ量と寿命比との関係を示すグラフである。
【図６】実施例で得られた、３価クロム化成被膜の厚さと寿命比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１７】
本発明の転がり軸受では、内輪及び外輪の少なくとも一方、好ましくは両方を、下記の元素を含み、残部が鉄及び不可避的不純物を含有する合金鋼製とし、更に浸炭処理または浸炭窒化処理により表面に硬化層を形成する。
Ｃ  ：０．０８〜０．３８質量％、
Ｓｉ：０．１６〜０．５質量％、
Ｍｎ：０．１８〜１．２質量％、
Ｃｒ：２．５〜４．５質量％、
Ｍｏ：０．０９〜０．４質量％、
【００１８】
〔Ｃ：０．０８〜０．３８質量％〕
Ｃは焼入れによって合金鋼の基地組織に固溶し、焼入れ性を向上させる元素である。その含有量は、０．０８〜０．３３質量％であり、好ましくは０．１０〜０．３０である。Ｃ含有量が０．０８質量％未満では、芯部における硬さが不足して剛性が低下してしまう。一方、Ｃ含有量が０．３８質量％を超えると、芯部の靭性が低下してしまう。尚、浸炭処理または浸炭窒化処理を行うと、表面が硬く、内部にいくほど硬さが下がるが、本発明では、硬さが下がりきって一定になったところを芯部と定義している。
【００１９】
〔Ｓｉ：０．１６〜０．５質量％〕
Ｓｉは、合金鋼の基地組織に固溶して焼入れ性を向上させる元素である。また、基地組織のマルテンサイトを安定化させるため、水素による組成基変化が遅延されて各部品の寿命を延長させる効果をもたらす。その含有量は、０．１６〜０．５質量％であり、好ましくは０．２〜０．５質量％である。Ｓｉ含有量が０．１６質量％未満では、組織変化を遅延させる効果が十分に得られない。一方、Ｓｉ含有量が０．５質量％を超えると、浸炭性及び浸炭窒化性が低下してしまう場合がある。
【００２０】
〔Ｍｎ：０．１８〜１．２質量％〕
Ｍｎは、合金鋼中の基地組織に固溶して焼入れ性を向上させる元素である。また、基地組織のマルテンサイトを安定化させるため、水素による組成基変化が遅延されて、各部品の寿命を延長させる効果をもたらす。更に、熱処理後の残留オーステナイトを生成しやすくする効果をもたらす。生成した残留オーステナイトは、合金鋼中の水素の拡散及び集積を遅延させるため、組織変化が局所的に生じるのを遅延させ、各部品の寿命を延長させる効果をもたらす。その含有量は０．１８〜１．２質量％であり、好ましくは０．６〜１．２質量％である。Ｍｎ含有量が０．１８質量％未満では、残留オーステナイトを生成しやすくする効果が得られない。一方、Ｍｎ含有量が１．２質量％を超えると、旧オーステナイト粒が粗大したり、残留オーステナイト量が過多になる等して寸法安定性が低下する。
【００２１】
〔Ｃｒ：２．５〜４，５質量％〕
Ｃｒは、合金鋼の基地組織に固溶して焼入れ性を向上させる元素である。また、Ｃと結合して鋼中に炭化物を形成し、耐摩耗性を向上させる効果をもたらす。更に、炭素物と基地組織のマルテンサイトを安定化させるため、水素による組織変化が遅延されて、各部品の寿命を延長させる効果をもたらす。その含有量は２．５〜４．５質量％であり、好ましくは２．６〜４．５質量％である。Ｃｒ含有量が２．５質量％未満では、組織変化を遅延させる効果等が十分に得られない。一方、Ｃｒ含有量が４．５質量％を超えると、各部品の靭性が低下したり、浸炭性及び浸炭窒化性が低下する場合がある。また、素材のコストアップにもなり、焼入れ温度を高くしないと所定の硬さを得られず、生産コストアップにもなる。
【００２２】
〔Ｍｏ：０．０９〜０．４質量％〕
Ｍｏは、合金鋼の基地組織に固溶して焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗性を向上させる元素である。また、炭化物と、基地組織のマルテンサイトとオーステナイトを安定化させるため、水素による組織変化が遅延されて各部品の寿命を延長させる効果をもたらす。その含有量は、０．０９〜０．４質量％であり、好ましくは０．１〜０．４質量％である。Ｍｏ含有量が０．０９質量％未満では、組織変化を遅延させる効果等が十分に得られない。一方、Ｍｏ含有量が０．４質量％を超えると、素材のコストアップを生じたり、被削性が低下したりするため生産性を低下させる。
【００２３】
〔他の合金成分〕
合金鋼は上記各元素を必須成分とするが、ＮｉやＣｕ、Ｓ、Ｐ及びＯ等を含むことができるが、含有量は何れも少ない方が好ましい。
【００２４】
〔表面硬さ：Ｈｖ６５３〜８０４〕
軸受は円滑な転がり運動を実現するため、内輪または外輪と転動体とは微小な領域で接触しており、その接触面には高い面圧が発生している。そのため、接触面の塑性変形の防止と、十分な転動疲労寿命とを確保するために、上記合金鋼に浸炭処理または浸炭窒化処理を行い、焼入れ後の表面硬さをＨｖ（ビッカース硬さ）６５３〜８０４、好ましくはＨｖ６５３〜８００とする。Ｈｖ６５３を下回ると、このような効果が得られず転動疲労寿命の低下をもたらす。一方、Ｈｖ８０４を越えると、各部品の靭性が低下してしまう。このような表面硬さとするには、合金組成の制御とともに、（Ｃ＋Ｎ）量と焼入れ及び焼戻しの条件を制御する。
【００２５】
〔クロム化成被膜〕
クロム化成被膜は、Ｃｒ−Ｏを主体として構成されており、不働態化状態であるため化学的に安定である。そのため、潤滑膜が部分的に破断されるような使用条件下でも潤滑剤とのトライボケミカル反応を起こすことを防ぎ、水素の発生を抑制することができる。また、金属接触により被膜が薄くなっても、ある程度の自己修復能力があるため長時間成膜状態を維持することができる。本発明でクロム化成被膜を成膜する目的は、新生面を生成させないためであり、３価クロムや６価クロム等どのような形態のクロム化成被膜であっても基本的に本発明の効果は得られる。但し、環境保護の目的から、３価クロム化成処理を行うことが好ましい。具体的には、３価クロム塩を基本として構成された酸性溶液に各部品を浸漬することで、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）や水酸化クロム（Ｃｒ（ＯＨ）３）からなる被膜を成膜する。
【００２６】
このクロム化成被膜は、上記したＣｒ含有量が２．５〜４．５質量％である鋼に成膜した方が、通常の軸受鋼（ＪＩＳ−ＳＵＪ２）のようにＣｒ含有量が１．３〜１．６質量％である鋼に成膜した場合よりも、鋼と被膜との間の結合が強固になり、長時間成膜状態を維持できることを見出した。そのため、クロム化成被膜はめっき処理跡に耐食性を確保するために実施されることが一般的であるが、本発明では鋼の表面に直接成膜する。
【００２７】
また、クロム化成被膜の膜厚は、０．１μｍ以上とし、好ましくは０．１〜２．１μｍとし、更に好ましくは０．１〜２．０μｍとする。膜厚が０．１μｍ未満では十分な被膜効果が得られない。一方、被膜が厚くなりすぎると内輪または外輪と、転動体との間に設けれた隙間が小さくなり、円滑な転がり運動が阻害されるおそれがあるため、上限を２．１μｍとすることが好ましい。
【００２８】
〔より好ましい品質〕
寿命延長効果をより高めるために、転動体直径をＤとするとき、軌道面の表面から深さ０．０１Ｄの位置におけるＣ量及び残留オーステナイト量（γＲ量）、並びに鋼中のＣｒ量が、下記式（１）を満足することが好ましい。
式（１）：［Ｃｒ］−５（［Ｃ］−０．０２［γＲ］）≧−０．３
式中［Ｃｒ］：合金鋼中のＣｒ量（質量％）
［Ｃ］：転動体との接触面の表面から０．０１Ｄ位置でのＣ量（質量％）
［γＲ］：転動体との接触面の表面から０．０１Ｄ位置でのγＲ量（体積％）
【００２９】
〔表面から深さ０．０１Ｄの位置〕
転がり軸受では、軌道輪（内輪及び外輪）と転動体との接触応力によって、接触面直下の内部にせん断応力が発生し、このせん断応力によって金属疲労が生じて、接触面表面のはく離に至ることがある。このせん断応力の分布は、軌道輪と転動体との接触応力と接触面積により決定されるため、転動体直径がせん断応力の分布に大きく影響を与える。通常の使用条件では、転動体直径（Ｄ）の約１％程度の深さ（深さ０．０１Ｄ）でせん断応力が大きくなり、その領域を起点としてはく離が生じる。水素による組織変化も同様に、せん断応力が大きくなり、この深さ０．０１Ｄ位置で発生しやすいことが明らかになっている。このような理由から、深さ０．０１Ｄ位置において、式（１）を満足することが好ましい。
【００３０】
〔式（１）の規定〕
炭化物が生成すると、基地組織に固溶しているＣｒが炭化物に取られてしまう。そのため、炭化物周辺とその他の場所とで合金成分の分布が不均一になり、Ｃｒが疎な場所ではクロム化成被膜を強固に結合する効果が得られないことがある。特に、Ｃｒ量が多い合金鋼ではこの現象が顕著に見られる。そこで、鋼材中のＣｒ量と、深さ０，０１Ｄの位置でのＣ量及び残留オーステナイト量（γＲ量）との関係が式（１）を満たすことで、炭化物の生成を抑制して基地組織に合金元素を均一に多く固溶させることができることを見出した。
【００３１】
式（１）の値は、Ｃｒ量が多くなるほど大きくなる。また、Ｃ量が多いと、基地組織に固溶しきれなかったＣがＣｒと結合して炭化物を形成するため、Ｃ量が低いほど式（１）の値は大きくなる。更に、一般的にＣ量を多くしたり、焼入れ温度を高くすることで基地組織への固溶Ｃ量を多くすると、γＲ量が多くなる。そのため、γＲ量が多いと固溶Ｃ量が多くなり、炭化物の生成が少なくなるため、式（１）の値は高くなる。そして、式（１）の値が−０．３以上であるときに、Ｃｒ量、Ｃ量及びγＲ量のバランスが良く、炭化物の生成を抑制して基地組織に合金元素を均一に多く固溶させることができ、寿命の延長効果がより高まる。式（１）のより好ましい値は、１以上である。
【００３２】
〔深さ０．０１Ｄ位置での残留オーステナイト量〕
尚、金属組織中の残留オーステナイトは、合金鋼の基地組織であるマルテンサイトと結晶構造が異っており、その結晶構造により水素の拡散定数を低下させる効果がある。そのため、深さ０．０１Ｄ位置にて水素が局所的に集積するのを遅延させ、この位置での組織変化の発生を遅延させる効果がある。この効果を十分に得るためには、深さ０．０１Ｄ位置での残留オーステナイト量を２０〜４５体積％とすることが好ましい。２０体積％未満％未満では組織変化を遅延させる効果が十分ではなく、４５体積％を超えると各部品の寸法安定性が低下する。また、深さ０．０１Ｄ位置での残留オーステナイト量をこの範囲にするには、合金鋼の成分を制御するとともに、（Ｃ＋Ｎ）量と焼入れ・焼戻し条件とを制御する。
【００３３】
〔深さ０．０１Ｄ位置での圧縮残留応力〕
式（１）を満足することに加えて、深さ０．０１Ｄ位置での圧縮残留応力を５０〜３００ＭＰａとすることがより好ましい。水素が集積しやすいこの位置での圧縮残留応力は、組織変化からの亀裂の発生及びその伝播を抑制する効果はる。この位置での圧縮残留応力が５０ＭＰａ未満では、この組織変化を遅延させる効果が十分に得られない。一方、この位置での圧縮残留応力が３００ＭＰａを超えると、この圧縮残留応力と平衡をとるために材料内部に発生する引張残留応力の値が大きくなり、逆に亀裂の進展を加速する可能性がある。
【００３４】
〔熱処理条件〕
本発明の転がり軸受を製造するにあたり、上記した式（１）、更には深さ０．０１Ｄ位置での圧縮残留応力を満足するには、例えば下記に示す熱処理を行えばよい。
【００３５】
図１に示すように、先ず、８８０〜１０００℃にて所定時間保持する浸炭処理または浸炭窒化処理、好ましくは浸炭窒化処理を行う。浸炭窒化処理によりＮが基地組織に固溶されると、Ｃ含有量が低い場合でも硬さとγＲ量を高く保つことができる。より好ましくは、Ｎ含有量を０．０５〜０．５０質量％とする。８８０℃未満では、ＣやＮの十分な拡散速度を得ることができず、処理時間が長くなるため、生産性を低下させる。一方、１０００℃を越えると、旧オーステナイト粒が粗大化してしまう。炉内のガス濃度については、最適な（Ｃ＋Ｎ）含有量を得るために調整する必要があり、例えばプロパンやブタン等の炭化水素系のガス流量を制御することでＣ濃度を、アンモニアのガス流量を制御することでＮ濃度をそれぞれ調整する。保持時間については、内輪や外輪のサイズに応じて最適な浸炭または浸炭窒化の深さとなるように調整する。
【００３６】
浸炭処理または浸炭窒化処理後に、放冷却する。また、図２に示すように、急冷してもよい。あるいは、図３に示すように、浸炭処理または浸炭窒化処理後に８００〜８８０℃で所定時間保持した後に、急冷してもよい。８００℃未満で保持すると基地組織から析出Ｃによる炭化物が生成する。一方、保持温度が８８０℃を超えると、粗大化した旧オーステナイト粒が次工程の焼入れ処理に影響を及ぼし、組織が粗くなってしまう。尚、保持時間は、内輪や外輪のサイズに応じて最適な浸炭または浸炭窒化の深さとなるように調整する。
【００３７】
次いで、焼入れ処理を行う。その際、内輪や外輪を８２０〜９００℃にて所定時間保持した後、油冷する。焼入れ温度が８２０℃未満では、焼入れ後の硬さが不足する。より好ましくは、基地組織への合金元素を溶け込みやすくするために、８６０℃以上で行う。一方、焼入れ温度が９００℃を超えると、残留オーステナイト量が過剰になったり、旧オーステナイト粒の粗大化が生じたりして、靭性の低下をもたらす。尚、焼入れ時間は、内輪や外輪のサイズに応じて最適な浸炭または浸炭窒化の深さとなるように調整する。
【００３８】
但し、浸炭処理または浸炭窒化処理後に８００〜８８０℃で所定時間保持した場合は、この焼入れ処理を行わなくてもよい。
【００３９】
次いで、焼き戻し処理を行う。その際、内輪や外輪を１６０〜２４０℃にて保持した所定時間後、空冷または炉冷する。焼戻し温度が１６０℃未満では、靭性の低下や。合金鋼の組織が水素に対して敏感になり、水素による組織変化が生じやすくなる。一方、焼入れ温度が２４０℃を超えると、残留オーステナイトが分解されて固溶Ｃが析出されるため、水素による組織変化を遅延させる効果が十分に得られなくなる。尚、焼戻し時間は、内輪や外輪のサイズに応じて最適な浸炭または浸炭窒化の深さとなるように調整する。
【００４０】
尚、本発明において転がり軸受の種類に制限はなく、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、スラスト玉軸受等の玉軸受、円筒ころ軸受や円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受等のころ軸受、あるいはニードル軸受等に適用可能である。また、本発明の転がり軸受には潤滑剤が封入もしくは外部から供給されるが、潤滑剤は潤滑油でもグリースでも構わない。
【実施例】
【００４１】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００４２】
（実施例１〜１４、比較例１〜１３）
本実施例では、玉軸受６３１７の内輪を表１の鋼種からなる鋼材を用いて作製し（但し、鋼種ＨはＪＩＳ−ＳＵＪ２）、外輪及び玉についてはＪＩＳ−ＳＵＪ２で作製した。これは、後述する寿命評価試験では、内輪がはく離しやすいためである。
【００４３】
内輪は、表１の鋼種からなる鋼材を、所定のサイズに切断して熱間ローリング、旋削加工を行った後、表２に示す熱処理を行った。浸炭処理または浸炭窒化処理は、８８０〜１０００℃で、１４時間保持した。また、浸炭工程は、初期からＲＸガスとエンリッチガスの混合ガス雰囲気、浸炭窒化工程は処理からＲＸガスとエンリッチガスとアンモニアガスの混合ガス雰囲気とし、表２のＣ濃度になるようにＣＰ値を調節した。浸炭窒化後の冷却時に保持する場合は、８６０〜８８０℃で１．５時間保持後に油冷した。その後、８００〜９００℃で１．５時間保持してから焼入れを行い、その後１６０〜２４０℃で焼戻しを行った。
【００４４】
熱処理後、研削加工と仕上げ加工を行った後、十分に脱脂及び洗浄を行い、３０℃の３価クロム塩を基本として構成された酸性溶液に２０〜１２０秒間浸漬し、その後洗浄、乾燥工程を行うことで、表面に３価クロム化成被膜を成膜した。最後に、このようにして作製した内輪を用い、外輪、玉及び保持器とともに組み立てて玉軸受６３１７（内径８５ｍｍ、外径１８０ｍｍ、幅４１ｍｍ、玉直径３０．２ｍｍ）を得た。そして、この軸受を下記に示す寿命評価試験に供した。
【００４５】
（寿命評価試験）
ラジアル荷重５３．２Ｎを負荷し、高トラクション油（トランスミッション用合成油）
を供給しながら、図４に示すように１０秒ごとに回転方向を逆転させて連続回転させ、寿命に至るまでの時間を計測した。寿命ははく離発生によるものであり、はく離は全て内輪側に発生しており、はく離部には白色組織が観察された。サンプル数は３であり、その平均値を求めた。結果を表２に示すが、一般的な軸受鋼であるＪＩＳ−ＳＵＪ２製の比較例１の寿命に対する相対値である。また、表２には、用いた鋼種、熱処理条件、表面硬さ、深さ０．０１Ｄ位置の品質（Ｃ量、Ｎ量、残留オーステナイト量、圧縮残留効力）、クロム化成被膜の膜厚を併せて示す。
【００４６】
【表１】
2016008327.tif 000003
【００４７】
【表２】
2016008327.tif 000004
【００４８】
表２及び図６に示すように、実施例１〜１４は、合金組成、熱処理品質、クロム化成被膜の厚さが本発明で規定する範囲内であり、比較例１の標準的なＪＩＳ−ＳＵＪ２製と比較して寿命が実施例１〜９では１０倍以上、実施例１０〜１４では５．５〜６．９倍延びている。
【００４９】
これに対し比較例２〜１３は何れも、実施例に比べて寿命が短くなっており、試験後あの内輪断面の金属組織の観察において、水素による組織変化が観察された。その理由は次のとおりと考えられる。
【００５０】
比較例２、１１、１２は、合金組成が本発明の範囲外、もしくは熱処理品質が本発明の範囲外であるため、寿命が短くなっている。
【００５１】
比較例３〜９は、クロム化成被膜が成膜されていないため、寿命が短くなっている。しかしながら、合金組成及び熱処理品質が本発明の範囲内であるため、水素による組織変化が遅延されて比較例１に比べると寿命が４〜５倍延びている。
【００５２】
比較例１０は、クロム化成被膜の厚さが本発明の範囲外であるため、寿命が短くなっている。
【００５３】
また、クロム化成被膜の耐久性を評価するために、クロム化成皮膜を成膜した実施例１〜７、１１及び比較例２、１３について、合金鋼中のＣｒ量と、寿命比との関係を求めた。図５に示す。鋼種はＡ〜Ｇ、Ｈ、Ｋ、Ｎであり、Ｃｒ量以外は全て本発明の範囲内であるため、寿命比がクロム化成被膜の耐久性を示していると考えられる。そして、図５に示すように、Ｃｒ量が２．５質量％以上で寿命が格段に長くなっている。
【図１】
2016008327.tif 000005
【図２】
2016008327.tif 000006
【図３】
2016008327.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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