(57)【要約】【課題】十分な耐久性を有する製紙機械用転がり軸受、製紙機械用軸受部品および耐久性に優れた製紙機械を提供する。【解決手段】製紙機械用転がり軸受である自動調心ころ軸受を構成する外輪１１、内輪１２およびころ１３は、０．７〜１．２％の炭素と、０．１〜１．１％の珪素と、０．２５〜１．５％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、外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびころ転走面１３Ａを含む領域には、外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂおよびころ窒素富化層１３Ｂがそれぞれ形成されている。さらに、外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂおよびころ窒素富化層１３Ｂは、ベイナイト組織を含み、残留オーステナイト量が５体積％以下に抑制されている。【選択図】図４
2009235448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙機械に含まれる製紙ロールを、前記製紙ロールに隣接して配置される部材に対して回転自在に支持する製紙機械用転がり軸受を構成する製紙機械用軸受部品であって、
０．７質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上１．１質量％以下の珪素と、０．２５質量％以上１．５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、
表面を含む領域には、内部よりも窒素濃度が高い層である窒素富化層が形成され、
前記窒素富化層は、ベイナイト組織を含み、残留オーステナイト量が５体積％以下に抑制されている、製紙機械用軸受部品。
【請求項２】
製紙機械に含まれる製紙ロールを、前記製紙ロールに隣接して配置される部材に対して回転自在に支持する製紙機械用転がり軸受を構成する製紙機械用軸受部品であって、
０．７質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上１．１質量％以下の珪素と、０．２５質量％以上１．５質量％以下のマンガンとを含有し、さらに２．０質量％以下のクロム、０．５質量％以下のモリブデンおよび０．５質量％以下のニッケルからなる群から選択される少なくとも一種以上の元素を含み、残部鉄および不純物からなる鋼から構成され、
表面を含む領域には、内部よりも窒素濃度が高い層である窒素富化層が形成され、
前記窒素富化層は、ベイナイト組織を含み、残留オーステナイト量が５体積％以下に抑制されている、製紙機械用軸受部品。
【請求項３】
前記窒素富化層は、０．８質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上０．８質量％以下の窒素とを含んでいる、請求項１または２に記載の製紙機械用軸受部品。
【請求項４】
軌道部材と、
前記軌道部材に接触し、円環状の軌道上に配置される複数の転動体とを備え、
前記軌道部材および前記転動体の少なくともいずれか一方は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製紙機械用軸受部品である、製紙機械用転がり軸受。
【請求項５】
請求項４に記載の製紙機械用転がり軸受を備えた、製紙機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は製紙機械用軸受部品、製紙機械用転がり軸受および製紙機械に関し、より特定的には、製紙機械に含まれる製紙ロールを、当該製紙ロールに隣接して配置される部材に対して回転自在に支持する製紙機械用転がり軸受、これを構成する製紙機械用軸受部品および当該製紙機械用転がり軸受を備えた製紙機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続紙抄紙機などの製紙機械を構成するヒートロール、ドライヤロールなどの製紙用ロールは、高温に加熱された状態で運転される。そのため、製紙用ロールを支持する製紙機械用転がり軸受は、１００℃以上２００℃以下程度の温度域である準高温環境下で使用されることとなる。その結果、製紙機械用転がり軸受を構成する製紙機械用軸受部品が鋼からなる場合、準高温に曝されることにより軟化し、十分な耐久性が確保されないという問題が生じ得る。
【０００３】
また、製紙機械用転がり軸受により支持される製紙用ロールが加熱されることにより膨張するため、製紙機械用転がり軸受には大きな嵌合応力が作用する。一方、準高温環境下で使用されるだけでなく、水蒸気が軸受の内部に侵入し得るため、製紙機械用転がり軸受は不十分な潤滑環境下で使用される場合も多い。その結果、製紙機械用軸受部品には剥離や亀裂が発生しやすく、これが上記大きな嵌合応力のもと、急速に伝播して製紙機械用軸受部品に割れが発生するという問題がある。そのため、製紙機械用軸受部品には、高い靭性も要求される。
【０００４】
これに対し、製紙機械用軸受部品を構成する鋼に、３質量％を超えるクロムやモリブデンなどの合金元素を多量に含んだ耐熱性に優れた鋼を採用すれば製紙機械用軸受部品の軟化が抑制され、十分な耐久性が確保されるとも考えられる。しかし、クロムを多量に添加した鋼からなる軸受部品は、加工や熱処理が難しく、製造コストが大幅に上昇するという問題がある。さらに、近年、クロムなどの金属の価格が高騰している。このような状況を考慮すると、製紙機械用軸受部品を構成する鋼としては、クロムなどの合金元素の添加量が抑制された鋼が採用されることが好ましい。
【０００５】
また、製紙機械用転がり軸受においては、寸法精度の向上、特に使用中の寸法変化量の低減も重要である。そのため、これを構成する製紙機械用軸受部品に対しても、寸法安定性の向上が要求される。
【０００６】
合金元素の添加量が抑制された鋼の準高温環境における硬度低下を抑制しつつ靭性を確保し、かつ寸法安定性を向上させる方法として、鋼の組織をベイナイト化する方法が知られている。ベイナイト組織は準高温環境において安定であるだけでなく高い靭性を有するため、ベイナイト組織を含む機械部品は、準高温環境における硬度の低下が抑制されつつ高い靭性が確保され、かつ寸法安定性が向上する。このベイナイト組織は、上記準高温環境における硬度低下の抑制、靭性の向上、寸法安定性の向上の他にも優れた特性を有しており、これを利用した機械部品が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−５０２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記ベイナイト組織は、準高温環境における硬度低下が小さいものの、焼入硬化により形成されるマルテンサイト組織に比べて硬度レベルが低いため、製紙機械用軸受部品への適用は難しいという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、準高温環境における硬度低下の抑制および硬度レベルの向上を達成しつつ高い靭性を確保することにより十分な耐久性を備えるとともに、寸法安定性を向上させた製紙機械用転がり軸受、これを構成する製紙機械用軸受部品および当該製紙機械用転がり軸受を備えることにより耐久性に優れた製紙機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の局面における製紙機械用軸受部品は、製紙機械に含まれる製紙ロールを、当該製紙ロールに隣接して配置される部材に対して回転自在に支持する製紙機械用転がり軸受を構成する製紙機械用軸受部品である。この製紙機械用軸受部品は、０．７質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上１．１質量％以下の珪素と、０．２５質量％以上１．５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。表面を含む領域には、内部よりも窒素濃度が高い層である窒素富化層が形成されている。そして、窒素富化層は、ベイナイト組織を含み、残留オーステナイト量が５体積％以下に抑制されている。
【００１０】
上述のように、鋼をベイナイト変態させることにより形成されるベイナイト組織は、焼入硬化により形成されるマルテンサイト組織に比べて硬度レベルが低い。したがって、当該ベイナイト組織を製紙機械用軸受部品に適用するためには、ベイナイト組織の硬度レベルを向上させる必要がある。
【００１１】
一方、鋼の表面処理方法として、鋼をＡ１点以上の温度において窒化することにより表面付近に窒素を侵入させた窒素富化層（鉄中に窒素を侵入させて固溶体を形成させた層）を形成する方法が知られている。ここで、鋼に窒化処理を実施した場合、鋼への窒素の侵入に起因して、硬度レベルの上昇だけでなく、鋼の組織中に含まれる残留オーステナイト量が多くなるという効果が生じる。残留オーステナイトを組織中に含む機械部品においては、使用中に当該残留オーステナイトがマルテンサイトに変態し、機械部品の表面に圧縮応力が生成する場合がある。この場合、機械部品の表層部における亀裂の発生および伝播が抑制され、機械部品の耐久性が向上するという効果を奏する。しかしながら、残留オーステナイトのマルテンサイトへの変態は体積変化を伴うため、窒化が実施された機械部品は寸法安定性が低下するという問題を生じる。そのため、窒化による鋼の表面処理は、残留オーステナイトを積極的に利用可能な機械部品、すなわち寸法安定性よりもむしろ圧縮応力の生成等の効果が重視される機械部品を構成する鋼の熱処理に適用されている。その結果、寸法安定性も重要である製紙機械用軸受部品にベイナイト組織を採用した場合、硬度レベルを向上させる手段として、窒素富化層の形成は採用されなかった。
【００１２】
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明者は、製紙機械用軸受部品の準高温環境における硬度低下の抑制、高い靭性の確保および寸法安定性の向上とともに、硬度レベルの向上を達成可能な構成について詳細に検討した。その結果、製紙機械用軸受部品に窒素富化層を形成した上で、残留オーステナイト量が５体積％以下となるようにベイナイト変態させることにより、十分な硬度レベルを製紙機械用軸受部品に付与しつつ準高温環境における硬度低下を抑制し、かつ高い靭性を確保して十分な耐久性を付与するとともに、寸法安定性の向上をも達成できることを見出した。
【００１３】
本発明の一の局面における製紙機械用軸受部品においては、適切な成分組成の鋼からなる製紙機械用軸受部品の表面を含む領域に窒素富化層が形成され、当該窒素富化層はベイナイト組織を含んでいる。すなわち、当該製紙機械用軸受部品においては、表層部に形成されたベイナイト組織の窒素濃度が高められている。上述のように、ベイナイト組織は製紙機械用軸受部品が使用される環境である準高温環境において安定であり、かつ靭性に優れる。そのため、本発明の一の局面における製紙機械用軸受部品においては、準高温環境における硬度の低下が抑制されているとともに高い靭性が確保される。また、当該ベイナイト組織の窒素濃度が高められていることにより、ベイナイト組織の硬度レベルが向上している。さらに、窒素富化層の残留オーステナイト量が５体積％以下に抑制されることにより、寸法安定性が向上している。その結果、本発明の一の局面における製紙機械用軸受部品によれば、準高温環境における硬度低下の抑制および硬度レベルの向上を達成するとともに靭性を向上させることにより、十分な耐久性を確保し、かつ寸法安定性を向上させることが可能な製紙機械用軸受部品を提供することができる。以下、鋼の成分範囲を上記の範囲に限定した理由について説明する。
【００１４】
炭素：０．７質量％以上１．２質量％以下
製紙機械用軸受部品を構成する鋼において、炭素が０．７質量％未満では、硬度や剛性が不十分となるおそれがある。一方、炭素が１．２質量％を超えると、鋼中に大型の鉄の炭化物が形成され、製紙機械用軸受部品の耐久性に悪影響を与えるおそれがある。したがって、炭素は０．７質量％以上１．２質量％以下とする必要がある。
【００１５】
珪素：０．１質量％以上１．１質量％以下
製紙機械用軸受部品を構成する鋼において、珪素が０．１質量％未満では、耐久性が低下するおそれがある。一方、珪素が１．１質量％を超えると、素材の硬度が上昇し、冷間加工性が低下するという問題が発生し得る。したがって、珪素は０．１質量％以上１．１質量％以下とする必要がある。
【００１６】
マンガン：０．２５質量％以上１．５質量％以下
製紙機械用軸受部品を構成する鋼において、マンガンが０．２５質量％未満では、耐久性が低下するおそれがある。一方、マンガンが１．５質量％を超えると、素材の硬度が上昇し冷間加工性が低下するという問題が発生し得る。したがって、マンガンは０．２５質量％以上１．５質量％以下とする必要がある。
【００１７】
本発明の他の局面における製紙機械用軸受部品は、製紙機械に含まれる製紙ロールを、当該製紙ロールに隣接して配置される部材に対して回転自在に支持する製紙機械用転がり軸受を構成する製紙機械用軸受部品である。この製紙機械用軸受部品は、０．７質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上１．１質量％以下の珪素と、０．２５質量％以上１．５質量％以下のマンガンとを含有し、さらに２．０質量％以下のクロム、０．５質量％以下のモリブデンおよび０．５質量％以下のニッケルからなる群から選択される少なくとも一種以上の元素を含み、残部鉄および不純物からなる鋼から構成されている。表面を含む領域には、内部よりも窒素濃度が高い層である窒素富化層が形成されている。そして、窒素富化層は、ベイナイト組織を含み、残留オーステナイト量が５体積％以下に抑制されている。
【００１８】
本発明の他の局面における製紙機械用軸受部品は、基本的には上記本発明の一の局面における製紙機械用軸受部品と同様の構成を有し、同様の作用効果を奏する。しかし、本発明の他の局面における製紙機械用軸受部品では、製紙機械用軸受部品の使用環境等を考慮し、製紙機械用軸受部品を構成する鋼が、さらに２．０質量％以下のクロム、０．５質量％以下のモリブデンおよび０．５質量％以下のニッケルからなる群から選択される少なくとも一種以上の元素を含む点で、上記本発明の一の局面における製紙機械用軸受部品とは異なっている。
【００１９】
本発明の他の局面における製紙機械用軸受部品によれば、製紙機械用軸受部品を構成する鋼が、２．０質量％以下のクロム、０．５質量％以下のモリブデンおよび０．５質量％以下のニッケルからなる群から選択される少なくとも一種以上の元素を含むことにより、合金元素の添加量を抑制しつつ、硬度レベルをさらに向上させるとともに、準高温環境における硬度低下を一層抑制することができる。これにより、より苛酷な環境において使用可能な製紙機械用軸受部品を提供することができる。なお、硬度レベルの向上および準高温環境における硬度低下の抑制をより確実なものとするためには、クロム含有量は０．８質量％以上、モリブデン含有量は０．１質量％以上、ニッケルは０．１質量％以上とすることが望ましい。
【００２０】
ここで、上記一の局面および他の局面における製紙機械用軸受部品においては、窒素富化層の残留オーステナイト量は２体積％以下であることが好ましい。これにより、製紙機械用軸受部品の寸法安定性が一層向上する。また、一般に、製紙機械用軸受部品においては、当該部品の表層部、具体的には表面を含む厚み０．１５ｍｍ程度の領域の強度が重要になる場合が多い。そのため、上記一の局面および他の局面における製紙機械用軸受部品においては、窒素富化層の厚みは０．１５ｍｍ以上であることが好ましい。さらに、上記窒素富化層は、硬度レベルを向上させる観点から、ベイナイト組織と、マルテンサイト組織と、５体積％以下の残留オーステナイトからなっていることが好ましく、寸法安定性を向上させる観点から、ベイナイト組織が８０％体積以上を占めていることが好ましい。
【００２１】
上記製紙機械用軸受部品において好ましくは、窒素富化層は、０．８質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上０．８質量％以下の窒素とを含んでいる。
【００２２】
炭素の含有量は、鋼の硬度に大きな影響を及ぼす。そして、製紙機械用軸受部品を構成する鋼の硬度は、当該部品の耐久性を支配する重要な要因の１つである。鋼中の炭素含有量が０．８質量％未満では、製紙機械用軸受部品の使用環境によっては表層部の硬度が不十分となるおそれがある。そのため、窒素富化層における炭素含有量は０．８質量％以上であることが好ましい。また、鋼中の炭素含有量が１．２質量％を超えると、鋼中に大型の鉄の炭化物が形成され、製紙機械用軸受部品の耐久性に悪影響を与えるおそれがある。そのため、窒素富化層における炭素含有量は、１．２質量％以下であることが好ましい。
【００２３】
一方、窒素富化層における窒素含有量が０．１質量％未満では、ベイナイト組織の硬度レベルを向上させる効果が小さくなる。そのため、窒素富化層における窒素含有量は０．１質量％以上であることが好ましい。また、鋼中の窒素含有量が０．８質量％を超えると、鋼中にボイドが形成され、当該鋼からなる製紙機械用軸受部品の耐久性を低下させるおそれがある。そのため、窒素富化層における窒素含有量は、０．８質量％以下とすることが好ましい。
【００２４】
本発明に従った製紙機械用転がり軸受は、軌道部材と、軌道部材に接触し、円環状の軌道上に配置される複数の転動体とを備えている。そして、軌道部材および転動体の少なくともいずれか一方は、上記本発明の製紙機械用軸受部品である。上記製紙機械用軸受部品を軌道部材および転動体の少なくともいずれか一方として備えていることにより、本発明の製紙機械用転がり軸受によれば、準高温環境における硬度低下の抑制および硬度レベルの向上を達成しつつ高い靭性を確保することにより十分な耐久性を備えるとともに、寸法安定性を向上させた製紙機械用転がり軸受を提供することができる。
【００２５】
本発明に従った製紙機械は、上記本発明の製紙機械用転がり軸受を備えている。準高温環境における硬度低下の抑制および硬度レベルの向上を達成しつつ高い靭性を確保することにより十分な耐久性を備えるとともに、寸法安定性を向上させた本発明の製紙機械用転がり軸受を備えていることにより、本発明の製紙機械によれば、耐久性に優れた製紙機械を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明から明らかなように、本発明の製紙機械用軸受部品、製紙機械用転がり軸受および製紙機械によれば、準高温環境における硬度低下の抑制および硬度レベルの向上を達成しつつ高い靭性を確保することにより十分な耐久性を備えるとともに、寸法安定性を向上させた製紙機械用転がり軸受、これを構成する製紙機械用軸受部品および当該製紙機械用転がり軸受を備えることにより耐久性に優れた製紙機械を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
図１は、本発明の一実施の形態における製紙機械の概略を示す図である。また、図２は、本発明の一実施の形態における製紙機械用転がり軸受としての自動調心ころ軸受（製紙ロール支持用転がり軸受）を備えた製紙機械におけるドライヤロールの支持構造を示す概略断面図である。また、図３は、図２の自動調心ころ軸受の付近を示す概略断面図である。また、図４は、図２および図３の自動調心ころ軸受の要部を拡大して示す概略部分断面図である。図１〜図４を参照して、本発明の一実施の形態における自動調心ころ軸受を備えた製紙機械、当該製紙機械におけるドライヤロールの支持構造および自動調心ころ軸受について説明する。
【００２９】
図１を参照して、製紙機械１は、たとえばパルプ繊維を網の上で絡み合わせることによりパルプをシート状に成形するワイヤ部２と、当該パルプをプレスロールの間を通して脱水するプレス部３と、加熱されたドライヤロールに成形されたパルプを押し付けて乾燥させて紙の状態とするドライヤ部４と、紙の表面に薬品を塗布するサイズプレス部５と、カレンダロールの間に紙を通して表面を平滑にするカレンダ部６と、巻き取りロールに紙を巻き取る巻き取り部７とを備えている。そして、図１および２を参照して、製紙機械１のドライヤ部４に含まれるドライヤロール７０は、中空の円筒形状を有するロール本体部７１と、ロール本体部７１の端面からロール本体部７１の軸方向に沿って突出するロールネック７２と、ロール本体部７１および一方のロールネック７２を軸方向に貫通する蒸気管７３と、ロール本体部７１の内部の水を汲み上げる汲み上げ車７４と、汲み上げ車７４に接続され、他方のロールネック７２を貫通する排水管７５とを備えている。また、図２および図３を参照して、ロールネック７２の外周面にはスリーブ７７を介して自動調心ころ軸受１０の内輪１２が嵌めこまれるとともに、外輪１１が図示しないロールスタンドに接続されたハウジング７６の内周面に嵌めこまれて固定されている。
【００３０】
自動調心ころ軸受１０は、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に保持された樽状の形状を有する複数のころ１３とを備えている。
【００３１】
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が、外輪転走面１１Ａ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、複数のころ１３は、外輪転走面１１Ａと内輪転走面１２Ａとに接触し、かつ保持器１４に保持されて周方向に所定のピッチで配置されることにより２列の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、自動調心ころ軸受１０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。
【００３２】
また、外輪転走面１１Ａは、軸受中心を中心とする球面となっている。そのため、外輪１１および内輪１２は、ころ１３の転走方向に垂直な断面において、軸受中心を中心として角度をなすことができる。
【００３３】
次に、本実施の形態における製紙機械および製紙機械に含まれるドライヤロールの動作について説明する。図１を参照して、木材チップや古紙から取り出されたパルプは、製紙機械１のワイヤ部２においてパルプ繊維同士が絡み合わされることによりシート状に成形される。当該シート状のパルプは、プレス部３においてプレスロールの間を通過して脱水され、ドライヤ部４において加熱されたドライヤロールに押し付けられて乾燥されることにより紙の状態とされる。
【００３４】
図１および２を参照して、脱水されたシート状のパルプは、ドライヤ部４に含まれるドライヤロール７０のロール本体部７１の外周面に押し付けられる。このとき、蒸気管７３には、高温の蒸気が供給され、当該蒸気は、蒸気管７３に形成された蒸気噴出穴７３Ａからロール本体部７１の内部に噴出する。この蒸気によりロール本体部７１が加熱され、外周面に押し付けられたシート状のパルプが乾燥される。また、ドライヤロール７０がロール本体部７１の周方向に回転することにより、シート状のパルプを連続的に乾燥させることができる。さらに、図３を参照して、上述のように、外輪１１および内輪１２は、ころ１３の転走方向に垂直な断面において、軸受中心を中心として角度をなすことができるため、ロールネック７２が撓んだ場合でも、ハウジング７６に接続された図示しないスタンドは、自動調心ころ軸受１０を介してドライヤロール７０を安定して回転自在に保持することができる。つまり、自動調心ころ軸受１０は、製紙機械１に含まれる製紙ロールであるドライヤロール７０を、ドライヤロール７０に隣接して配置される部材であるハウジング７６に対して回転自在に支持する製紙機械用転がり軸受である。
【００３５】
その後、図１を参照して、乾燥された紙は、サイズプレス部５において表面に薬品が塗布され、カレンダ部６においてカレンダロールの間を通過することにより表面が平滑にされた後、巻き取り部７において巻き取りロールに巻き取られる。
【００３６】
ここで、図３および図４を参照して、製紙機械用軸受部品としての外輪１１、内輪１２およびころ１３は、０．７質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上１．１質量％以下の珪素と、０．２５質量％以上１．５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４を参照して、外輪１１、内輪１２およびころ１３の表面である外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびころ転走面１３Ａを含む領域には、内部１１Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃよりも窒素濃度が高い層である外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂおよびころ窒素富化層１３Ｂがそれぞれ形成されている。さらに、外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂおよびころ窒素富化層１３Ｂは、ベイナイト組織を含み、残留オーステナイト量が５体積％以下に抑制されている。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。
【００３７】
本実施の形態における製紙機械用軸受部品である外輪１１、内輪１２およびころ１３においては、上記適切な成分組成を有する鋼からなるとともに、表面に形成された外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびころ転走面１３Ａを含む領域に、それぞれ外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂおよびころ窒素富化層１３Ｂが形成されている。そして、外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂおよびころ窒素富化層１３Ｂは、ベイナイト組織を含んでいる。すなわち、外輪１１、内輪１２およびころ１３においては、表層部に形成されたベイナイト組織の窒素濃度が、外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂおよびころ窒素富化層１３Ｂにより高められている。そのため、外輪１１、内輪１２およびころ１３においては、準高温環境における表層部の硬度の低下が抑制されるとともに、硬度レベルが向上している。また、外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂおよびころ窒素富化層１３Ｂがベイナイト組織を含んでいることにより、高い靭性が確保されている。さらに、外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂおよびころ窒素富化層１３Ｂの残留オーステナイト量が５体積％以下に抑制されることにより、寸法安定性が向上している。その結果、外輪１１、内輪１２およびころ１３は、準高温環境における硬度低下の抑制および硬度レベルの向上を達成するとともに靭性を向上させることにより、十分な耐久性を確保し、かつ寸法安定性を向上させた製紙機械用軸受部品となっている。
【００３８】
また、本実施の形態の製紙機械用転がり軸受としての自動調心ころ軸受１０は、準高温環境における硬度低下の抑制および硬度レベルの向上を達成しつつ高い靭性を確保することにより、十分な耐久性を備えるとともに、寸法安定性を向上させた製紙機械用転がり軸受となっている。さらに、本実施の形態の製紙機械１は、上記自動調心ころ軸受１０を備えることにより、耐久性に優れた製紙機械となっている。
【００３９】
ここで、上記外輪１１、内輪１２およびころ１３は、上記鋼に代えて、０．７質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上１．１質量％以下の珪素と、０．２５質量％以上１．５質量％以下のマンガンとを含有し、さらに２．０質量％以下のクロム、０．５質量％以下のモリブデンおよび０．５質量％以下のニッケルからなる群から選択される少なくとも一種以上の元素を含み、残部鉄および不純物からなる鋼から構成されていてもよい。これにより、合金元素の添加量を抑制しつつ、硬度レベルをさらに向上させるとともに、準高温環境における硬度低下を一層抑制することで、より苛酷な環境において使用可能な製紙機械用軸受部品を提供することができる。
【００４０】
さらに、外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂおよびころ窒素富化層１３Ｂは、０．８質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上０．８質量％以下の窒素とを含んでいることが好ましい。これにより、表層部、特に外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよびころ転走面１３Ａにおける硬度を十分に確保しつつ、過剰な炭素による大型の炭化物の形成や過剰な窒素によるボイドの形成を抑制し、外輪１１、内輪１２およびころ１３の耐久性を向上させることができる。
【００４１】
次に、本実施の形態における製紙機械用軸受部品、製紙機械用転がり軸受およびこれを備えた製紙機械の製造方法について説明する。図５は、本発明の一実施の形態における製紙機械用軸受部品、製紙機械用転がり軸受およびこれを備えた製紙機械の製造方法の概略を示す図である。
【００４２】
図５を参照して、本実施の形態における製紙機械用軸受部品、製紙機械用転がり軸受およびこれを備えた製紙機械の製造方法では、まず、工程（Ｓ１００）として、鋼材準備工程が実施される。具体的には、この工程（Ｓ１００）では、０．７質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上１．１質量％以下の珪素と、０．２５質量％以上１．５質量％以下のマンガンとを含有し、さらに２．０質量％以下のクロム、０．５質量％以下のモリブデンおよび０．５質量％以下のニッケルからなる群から選択される少なくとも一種以上の元素を含み、残部鉄および不純物からなる鋼、たとえばＪＩＳ規格ＳＵＪ２、ＳＵＪ３、ＳＵＪ５などの高炭素クロム軸受鋼からなる棒鋼、鋼線などが準備される。なお、工程（Ｓ１００）においては、０．７質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上１．１質量％以下の珪素と、０．２５質量％以上１．５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なる棒鋼、鋼線などが準備されてもよい。
【００４３】
次に、工程（Ｓ２００）として、成形工程が実施される。具体的には、工程（Ｓ２００）では、工程（Ｓ１００）において準備された鋼材に対して、切断、鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、当該鋼材が製紙機械用軸受部品としての外輪１１、内輪１２、ころ１３などの概略形状に成形される。この工程（Ｓ１００）および（Ｓ２００）は、鋼からなり、製紙機械用軸受部品の概略形状に成形加工された鋼部材を準備する鋼部材準備工程を構成する。
【００４４】
次に、工程（Ｓ３００）として実施される窒化工程、および工程（Ｓ４００）として実施されるベイナイト変態工程を含む熱処理工程が実施される。この熱処理工程の詳細については後述する。
【００４５】
次に、工程（Ｓ５００）として、熱処理工程が実施された鋼部材に対して、仕上げ加工などが施される仕上げ工程が実施される。具体的には、たとえば、熱処理工程が実施された鋼部材の外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａ、ころ転走面１３Ａなどに対する研磨加工が実施される。これにより、本実施の形態における製紙機械用軸受部品は完成し、本実施の形態における製紙機械用軸受部品の製造方法は完了する。
【００４６】
さらに、工程（Ｓ６００）として、製紙機械用転がり軸受および製紙機械が組立てられる組立て工程が実施される。具体的には、上述の工程により製造された本実施の形態における製紙機械用軸受部品である、外輪１１、内輪１２、ころ１３と保持器１４とが組合わされて、自動調心ころ軸受１０が組立てられる。これにより、本実施の形態における製紙機械用転がり軸受が完成する。さらに、当該自動調心ころ軸受１０を、図３を参照して、スリーブ７７とハウジング７６との間に組み込むことにより、本実施の形態における製紙機械１の支持構造が完成する。
【００４７】
次に、上記熱処理工程の詳細について説明する。図６は、本発明の一実施の形態における製紙機械用軸受部品の製造方法に含まれる熱処理工程の詳細を説明するための図である。図６において、横方向は時間を示しており右に行くほど時間が経過していることを示している。また、図６において、縦方向は温度を示しており上に行くほど温度が高いことを示している。
【００４８】
図５を参照して、本実施の形態における熱処理工程においては、まず、被処理物としての鋼部材が窒化処理される窒化工程（工程（Ｓ３００））が実施される。具体的には、図６を参照して、たとえば鋼部材が一酸化炭素と水素とを含む浸炭ガスとアンモニアガスとの混合雰囲気中でＡ１変態点以上の温度である温度Ｔ１に加熱され、時間ｔ１の間保持されることにより、鋼部材の表層部における脱炭が抑制されつつ、あるいは鋼部材の表層部に炭素が侵入しつつ、鋼部材の表層部に窒素が侵入する。これにより、鋼部材の表面を含む領域に、当該表面を含む領域以外の領域である内部領域に比べて窒素濃度の高い窒化層が形成される。この窒化層は、上記本実施の形態における外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂ、ころ窒素富化層１３Ｂに相当する。
【００４９】
次に、図６を参照して、窒化処理が終了した鋼部材が、Ａ１点以上の温度から窒素富化層のＭＳ点以上ＭＳ点よりも５０℃高い温度以下の温度である温度Ｔ２に冷却される冷却工程が実施される。具体的には、窒化処理が実施された鋼部材が、たとえばソルト浴に浸漬され、温度Ｔ２に冷却される。この冷却工程における鋼部材の冷却は、鋼部材がパーライト変態しない冷却速度で実施される。鋼部材がパーライト変態しない冷却速度は、たとえば鋼部材を構成する鋼のＣＣＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｃｏｏｌｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；連続冷却変態）線図を考慮して決定することができる。
【００５０】
次に、図６を参照して、鋼部材が温度Ｔ２に保持されるベイナイト変態工程（工程（Ｓ４００））が実施される。具体的には、工程（Ｓ４００）では、冷却工程において温度Ｔ２に冷却された鋼部材が、温度Ｔ２に時間ｔ２の間保持されることにより、当該鋼部材に形成された窒素富化層（外輪窒素富化層１１Ｂ、内輪窒素富化層１２Ｂ、ころ窒素富化層１３Ｂ）がベイナイト変態し、ベイナイト組織が形成される。その後、鋼部材が窒素富化層のＭＳ点以下の温度に、たとえば空冷されることにより、本実施の形態における熱処理工程は完了する。ここで、温度Ｔ１、Ｔ２および時間ｔ１、ｔ２は、鋼部材の組成や当該熱処理工程が適用される製紙機械用軸受部品の使用環境等に合わせて決定することができるが、たとえば温度Ｔ１は８００℃以上９５０℃以下、Ｔ２は１８０℃以上２５０℃以下、時間ｔ１は０．５時間以上６時間以下、時間ｔ２は０．５時間以上６時間以下とすることができる。
【００５１】
以上の熱処理工程を含む製造方法により、上記実施の形態における自動調心ころ軸受１０を構成する外輪１１、内輪１２、ころ１３を製造することができる。
【００５２】
ここで、Ａ１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。また、Ｍｓ点とはオーステナイト化した鋼が冷却される際に、マルテンサイト化を開始する温度に相当する点をいう。
【００５３】
また、窒素富化層をベイナイト変態させる工程において鋼が保持される上記温度（以下、ベイナイト変態温度という）がＭＳ点よりも５０℃高い温度を超えると、鋼の硬度が低くなり、製紙機械用軸受部品として使用した場合の耐久性が低下するおそれがある。そのため、ベイナイト変態温度はＭＳ点よりも５０℃高い温度以下とする必要があり、３０℃高い温度以下とすることが望ましい。一方、鋼がＭＳ点以下の温度に冷却されると、当該鋼はマルテンサイト変態する。そのため、ベイナイト変態温度はＭＳ点よりも高いことが必要であるが、温度制御の精度等を考慮し、ＭＳ点よりも１０℃高い温度以上とすることが好ましい。
【００５４】
さらに、窒素富化層の残留オーステナイト量が５体積％以下となるように窒素富化層をベイナイト変態させるためには、Ａ１点以上の温度に加熱した鋼をベイナイト変態温度に十分な時間保持する必要がある。当該保持時間は、ベイナイト変態温度および鋼の成分組成などの条件により変化するため、当該条件に合わせて設定する必要があるが、上記成分組成の鋼において、残留オーステナイト量を５体積％以下とするためには、６０分間以上とすることが好ましく、１２０分間以上とすることにより、残留オーステナイト量を、より好ましい範囲である２体積％以下に低減することができる。また、ベイナイト変態温度に鋼が保持される際、当該鋼の温度は、上記温度の範囲において変動してもよいが、残留オーステナイト量を容易に制御したい場合、一定の温度とすることが望ましい。さらに、窒素富化層が形成された後、Ａ１点からベイナイト変態温度までの冷却速度は、強度の低いパーライトの生成を抑制する観点から、パーライト変態を抑制可能な冷却速度とすることが好ましく、具体的にはＡ１点から５００℃までの冷却速度を２００℃／秒以上とすることが好ましい。
【００５５】
また、上記窒素富化層を形成する工程において鋼に対して実施される窒化は、鋼からの炭素の離脱（脱炭）を抑制しつつ窒素を侵入させる窒素富化処理であってもよいし、鋼に対して窒素とともに炭素を侵入させる浸炭窒化処理であってもよい。より具体的には、非処理物である鋼の炭素含有量が所望の表面硬度を確保するために十分な場合、たとえば鋼の炭素含有量が１質量％以上である場合、脱炭を抑制しつつ窒素を侵入させる窒素富化処理とし、鋼の炭素含有量が１質量％未満である場合、窒素富化と同時に浸炭を実施する浸炭窒化処理を採用することができる。
【００５６】
上記実施の形態においては、本発明の製紙機械用転がり軸受の一例として、ドライヤロールを支持する自動調心ころ軸受について説明したが、本発明の製紙機械用転がり軸受はこれらに限られない。たとえば、本発明の製紙機械用転がり軸受は、パルプからの搾水のためのプレスロールを支持する自動調心ころ軸受、カレンダロール用加熱ロールを支持する自動調心ころ軸受などであってもよい。
【００５７】
また、本発明の製紙機械用軸受部品を構成する鋼としては、具体的には、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２、ＳＵＪ３、ＳＵＪ５などの高炭素クロム軸受鋼、ＪＩＳ規格ＳＫ９５、ＳＫ８５などの炭素工具鋼、ＪＩＳ規格ＳＫＳ８１、ＳＫＳ９４などの合金工具鋼などの鋼、あるいはこれらの鋼に対してニッケルを０．５質量％以下の範囲で添加したもの、これらの鋼からクロムを除去したものなどが挙げられ、特に高炭素クロム軸受鋼を採用することが好ましい。
【実施例１】
【００５８】
以下、本発明の実施例１について説明する。上記実施の形態における熱処理工程により熱処理を行なったサンプルを作製し、当該サンプルの材料特性および耐久性を調査する実験を行なった。実験の手順は以下のとおりである。
【００５９】
まず、サンプルの作製方法について説明する。サンプルの作製においては、まず、０．７質量％以上１．２質量％以下の炭素と、０．１質量％以上１．１質量％以下の珪素と、０．２５質量％以上１．５質量％以下のマンガンとを含有し、さらに２．０質量％以下のクロムを含み、残部鉄および不純物からなる鋼であるＪＩＳ規格ＳＵＪ２からなる鋼材を準備し、後述する各試験項目に応じたサンプルの形状に対応する鋼部材に成形した。その後、当該鋼部材に対して以下の４通りの熱処理を実施した上で、仕上げ加工を実施することによりサンプルを作製した。熱処理は、本発明の製紙機械用軸受部品と同様の構成を有するサンプルを作製する実施例の熱処理と、本発明の範囲外のサンプルを作製する比較例Ａ〜Ｃの熱処理とを実施した。
【００６０】
（実施例）
図６に基づいて説明した上記実施の形態における熱処理工程により当該鋼部材を熱処理した。ここで、図６を参照して、窒化工程は、雰囲気のカーボンポテンシャル（ＣＰ）値を１．０５、未分解アンモニアの濃度を０．２５体積％に制御したＲＸガスおよびアンモニアの混合ガス雰囲気の炉内に鋼部材を挿入して加熱することにより行なった。温度Ｔ１は８５０℃、時間ｔ１は９０分間とした。その後、ベイナイト変態工程は、窒化処理が実施された鋼部材を焼入ソルト浴中に浸漬し、一定温度で保持することにより実施した。このとき、温度Ｔ２は２５０℃、時間ｔ２は４時間とした。これにより、鋼部材の表面における窒素濃度は０．４質量％程度、窒素の侵入深さは０．４ｍｍ程度となり、窒素が侵入した表層部はベイナイト組織となっていた。この鋼部材に仕上げ加工を実施することにより、サンプルを完成させた（窒化＋ベイナイト変態；実施例）。
【００６１】
（比較例Ａ）
上記実施例と同様にＪＩＳ規格ＳＵＪ２の鋼材から鋼部材を作製し、同様の条件で窒化工程を実施した。その後、当該鋼部材を１００℃に保持された焼入油中に浸漬し、Ａ１点以上の温度からＭＳ点以下の温度に冷却することにより、焼入を実施した。さらに、当該鋼部材を１８０℃に加熱して１２０分間保持することにより焼戻を実施した後、２５０℃に加熱して１２０分間保持することにより高温焼戻を実施した。これにより、上記実施例と同様に、鋼部材の表面における窒素濃度は０．４質量％程度、窒素の侵入深さは０．４ｍｍ程度となっていた。この鋼部材に仕上げ加工を実施することにより、サンプルを完成させた（窒化＋焼入＋高温焼戻；比較例Ａ）。
【００６２】
（比較例Ｂ）
上記実施例と同様にＪＩＳ規格ＳＵＪ２の鋼材から鋼部材を作製した。そして、ＣＰ値が０．８５に調整されたＲＸガス雰囲気の炉内に当該鋼部材を挿入して８５０℃に加熱し、３０分間保持した。このとき、ＲＸガスにはアンモニアガスを添加しなかったため、鋼部材には窒素は侵入していない。その後、実施例と同様に２５０℃に保持した焼入ソルト浴中に浸漬して４時間保持することにより、鋼部材の表層部をベイナイト変態させた。この鋼部材に仕上げ加工を実施することにより、サンプルを完成させた（ベイナイト変態；比較例Ｂ）。
【００６３】
（比較例Ｃ）
上記実施例と同様にＪＩＳ規格ＳＵＪ２の鋼材から鋼部材を作製した。そして、ＣＰ値が０．８５に調整されたＲＸガス雰囲気の炉内に当該鋼部材を挿入して８５０℃に加熱し、３０分間保持した。その後、当該鋼部材を１００℃に保持された焼入油中に浸漬し、Ａ１点以上の温度からＭＳ点以下の温度に冷却することにより、焼入を実施した。さらに、当該鋼部材を１８０℃に加熱して１２０分間保持することにより焼戻を実施した後、２５０℃に加熱して１２０分間保持することにより高温焼戻を実施した。この鋼部材に仕上げ加工を実施することにより、サンプルを完成させた（焼入＋高温焼戻；比較例Ｃ）。
【００６４】
次に、材料特性および耐久性の調査方法について説明する。材料特性および耐久性の調査は、（１）硬度、（２）残留オーステナイト量、（３）寸法安定性、（４）割れ強度、（５）割れ疲労強度、（６）試験片の転動疲労寿命、（７）玉軸受の転動疲労寿命（清浄油）、（８）玉軸受の転動疲労寿命（異物混入油）、（９）玉軸受の転動疲労寿命（準高温清浄油、嵌合応力１００ＭＰａ）、（１０）玉軸受の転動疲労寿命（準高温清浄油、嵌合応力２５０ＭＰａ）、（１１）シャルピー衝撃値、（１２）破壊靱性値（ＫＩＣ）の１２項目について実施した。以下、各項目の調査方法について説明する。
【００６５】
（１）硬度
直径φ１２ｍｍ、長さＬ２２ｍｍの円筒型の試験片（以下φ１２試験片という）およびＪＩＳ規格６２０６型番玉軸受の内輪および外輪を作製し、その硬度を測定した。測定位置は、φ１２試験片、玉軸受の内輪および外輪ともに、その端面とし、当該測定位置をロックウェル硬度計により測定した。
【００６６】
（２）残留オーステナイト量
（１）と同様のφ１２試験片および６２０６型番玉軸受の内輪および外輪の作製において、仕上げ加工を省略し、その端面から深さ０．１５ｍｍの位置（仕上げ加工後の表面に相当する位置）における残留オーステナイト量を測定した。残留オーステナイト量の測定は、マルテンサイト（２１１）面に対応するＸ線の回折強度と、オーステナイト（２００）面に対応するＸ線の回折強度とに基づき算出した。
【００６７】
（３）寸法安定性
ＪＩＳ規格６２０６型番玉軸受の外輪を作製し、当初の外径と、２３０℃に加熱し、２時間保持した後の外径との比を算出することにより評価した。
【００６８】
（４）割れ強度
外径φ２４ｍｍ、内径φ１８．５ｍｍ、厚みｔ７ｍｍのリング状の試験片を作製し、アムスラー型試験機により当該試験片を径方向に圧縮し、破壊した時点における応力値を割れ強度として記録した。そして、比較例Ａに対する強度の比を割れ強度比として評価した。
【００６９】
（５）割れ疲労強度
（４）と同様の外径φ２４ｍｍ、内径φ１８．５ｍｍ、厚みｔ７ｍｍのリング状の試験片を作製し、油圧加振機（島津製作所製  サーボパルサー）により、径方向に５０Ｈｚの繰返し速度で内周面に８００〜１５００ＭＰａの応力が負荷される条件で試験片に繰返し応力を負荷した。そして、試験片が破壊した応力の繰り返し数と荷重とを記録し、これを複数回実施した上で、試験結果を統計的に処理し、試験片が１０８回の応力負荷の繰り返しで破壊すると予測される応力値（１０８回強度）を算出した。そして、これを比較例Ｃの１０８回強度との比で評価した。
【００７０】
（６）試験片の転動疲労寿命
φ１２試験片の転動疲労寿命試験は、点接触転動寿命試験機を用いて行なわれた。図７は、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。また、図８は、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７および図８を参照して、点接触転動寿命試験機について説明する。
【００７１】
図７および図８を参照して、点接触転動寿命試験機９０は、駆動ローラ９２と、案内ローラ９３と、鋼球９４とを備えている。そして、φ１２試験片９１は、駆動ローラ９２によって駆動され、鋼球９４と接触して回転する。鋼球９４は、案内ローラ９３にガイドされて、φ１２試験片９１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９０を運転し、５個のφ１２試験片９１を用いて、各φ１２試験片９１について２箇所ずつ試験を実施することにより試験回数を１０回とし、φ１２試験片９１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。鋼球９４の直径は１９．０５ｍｍ、鋼球９４とφ１２試験片９１との接触応力Ｐｍａｘは５．８８ＧＰａ、応力の負荷速度は４６２４０回／分、潤滑油はタービン油ＶＧ６８とした。得られた寿命を統計的に解析し、累積破損確率が１０％となる転動疲労寿命（Ｌ１０寿命）を算出した。そして、比較例Ｃの転動疲労寿命に対する比で転動疲労寿命を評価した。
【００７２】
（７）玉軸受の転動疲労寿命（清浄油）
ＪＩＳ規格６２０６型番の玉軸受を作製し、荷重：６．８６ｋＮ、嵌合応力：１００ＭＰａ、潤滑：タービン油ＶＧ６８の循環給油、温度６０℃の条件下で、外輪を固定し、内輪を３０００ｒｐｍの回転速度で回転させた。潤滑油には異物を混入しない清浄油を用いた。そして、剥離が発生するまでの荷重の負荷回数（寿命）を調査して統計的に解析し、Ｌ１０寿命を算出した。そして、比較例ＣのＬ１０寿命に対する比で転動疲労寿命を評価した。
【００７３】
（８）玉軸受の転動疲労寿命（異物混入油）
潤滑を、硬さ８００ＨＶ、粒径１００〜１８０μｍのＪＩＳ規格のＳＫＨ材（高速度工具鋼）の粉末を１Ｌ（リットル）あたり０．４ｇ混入させた。タービン油ＶＧ６８の油浴潤滑とする点を除き、（７）と同様の条件下でＪＩＳ規格６２０６型番の玉軸受のＬ１０寿命を調査した。そして、比較例ＣのＬ１０寿命に対する比で転動疲労寿命を評価した。
【００７４】
（９）玉軸受の転動疲労寿命（準高温清浄油、嵌合応力１００ＭＰａ）
潤滑を高温用エーテル油により行なう点、内輪の回転速度を２０００ｒｐｍとする点および試験温度を２００℃とする点を除き、（７）と同様の条件下でＪＩＳ規格６２０６型番の玉軸受のＬ１０寿命を調査した。そして、比較例ＣのＬ１０寿命に対する比で転動疲労寿命を評価した。
【００７５】
（１０）玉軸受の転動疲労寿命（準高温清浄油、嵌合応力２５０ＭＰａ）
嵌合応力を２５０ＭＰａとする点を除き、（９）と同様の条件下でＪＩＳ規格６２０６型番の玉軸受のＬ１０寿命を調査した。そして、比較例ＣのＬ１０寿命に対する比で転動疲労寿命を評価した。
【００７６】
（１１）シャルピー衝撃値
ＪＩＳ規格Ｚ２２４２に従い、ノッチ深さ２ｍｍ、ノッチ底半径１ｍｍのＵノッチを形成した試験片を用いてシャルピー衝撃試験を実施した。そして、比較例Ｃの衝撃値に対する比でシャルピー衝撃値を評価した。
【００７７】
（１２）破壊靱性値（ＫＩＣ）
ＪＩＳ規格Ｇ０５６４に従い、平面ひずみ破壊靱性試験を実施した。破壊靱性値（ＫＩＣ）は以下の式により算出した。
【００７８】
【数１】
2009235448.tif 000003
【００７９】
そして、比較例Ａの破壊靱性値に対する比で破壊靱性値を評価した。
次に、試験結果について説明する。上記（１）〜（１２）の試験結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
2009235448.tif 000004
【００８１】
（１）硬度
表１を参照して、実施例および比較例Ａの硬度はいずれも６１ＨＲＣ以上となっており、製紙機械用軸受部品としても十分に使用可能な硬度レベルとなっている。一方、比較例ＢおよびＣの硬度はいずれも５９ＨＲＣ以下となっており、実施例および比較例Ａに比べて明確に低硬度となっている。また、実施例および比較例Ｂの測定結果から、窒素を侵入させることにより、ベイナイト組織の硬度レベルが明確に向上することが確認される。
【００８２】
（２）残留オーステナイト量
表１に示すように、実施例および比較例Ａ〜Ｃのいずれにおいても、残留オーステナイト量は１％未満となっている。これは、実施例および比較例Ａ〜Ｃのいずれにおいても、ベイナイト変態あるいは高温焼戻が２５０℃という高温で実施されているため、残留オーステナイトの分解がほぼ完了しているためであると考えられる。
【００８３】
（３）寸法安定性
表１に示すように、実施例および比較例Ａ〜Ｃのいずれにおいても、寸法変化量は０に近い値となっている。このことから、実施例および比較例Ａ〜Ｃと同様の構成を有する製紙機械用軸受部品は、準高温環境において使用された場合でも、十分な寸法安定性が確保されているといえる。
【００８４】
（４）割れ強度
表１を参照して、割れ強度は高いほうから、比較例Ｂ、実施例、比較例Ｃ、比較例Ａの順となっており、かつ比較例Ａが実施例および他の比較例に比べて明確に低くなっている。また、窒化処理を行なった場合、鋼の静的な割れ強度は低下する傾向が確認される。しかし、上記結果から、窒化処理を実施した場合でも、その後に鋼をベイナイト変態させることにより、割れ強度を大幅に改善できることが分かった。
【００８５】
（５）割れ疲労強度
表１を参照して、窒化処理を行なったものは、窒化処理を行なわなかったものに比べて割れ疲労強度が高くなる傾向にあり、かつベイナイト変態処理を行なったものは焼入後に高温焼戻を行なったものに比べて割れ疲労強度が高くなる傾向にある。そして、窒化処理とベイナイト変態処理とを組み合わせた実施例の割れ強度が最も高くなっており、特に窒化処理を実施しなかった比較例ＢおよびＣに比べて格段に高い割れ疲労強度が得られている。
【００８６】
（６）試験片の転動疲労寿命
表１を参照して、窒化処理を行なったものは、窒化処理を行なわなかったものに比べて転動疲労寿命が向上する傾向にあり、かつベイナイト変態処理を行なったものは焼入後に高温焼戻を行なったものに比べて転動疲労寿命が向上する傾向にある。そして、窒化処理とベイナイト変態処理とを組み合わせた実施例の転動疲労寿命が最も長くなっており、窒化処理を実施することなく焼入を実施し、高温焼戻を行なった比較例Ｃの３倍を超える転動疲労寿命となっていた。
【００８７】
（７）玉軸受の転動疲労寿命（清浄油）
表１を参照して、玉軸受による転動寿命試験においても、上記（６）と同様の傾向が確認された。そして、窒化処理とベイナイト変態処理とを組み合わせた実施例の転動疲労寿命は、窒化処理を実施することなく焼入を実施し、高温焼戻を行なった比較例Ｃの２．７倍となっていた。
【００８８】
（８）玉軸受の転動疲労寿命（異物混入油）
表１を参照して、硬質の異物が侵入する環境下においても、上記（６）および（７）と同様の傾向が確認された。そして、窒化処理とベイナイト変態処理とを組み合わせた実施例の転動疲労寿命は、窒化処理を実施することなく焼入を実施し、高温焼戻を行なった比較例Ｃの２．８倍となっていた。
【００８９】
（９）玉軸受の転動疲労寿命（準高温清浄油、嵌合応力１００ＭＰａ）
表１を参照して、準高温環境下においても、上記（６）〜（８）と同様の傾向が確認された。そして、窒化処理とベイナイト変態処理とを組み合わせた実施例の転動疲労寿命は、窒化処理を実施することなく焼入を実施し、高温焼戻を行なった比較例Ｃの２．１倍となっていた。
【００９０】
（１０）玉軸受の転動疲労寿命（準高温清浄油、嵌合応力２５０ＭＰａ）
表１を参照して、嵌合応力を２５０ＭＰａに増加させた場合でも、上記（９）と同様の傾向が確認された。そして、窒化処理とベイナイト変態処理とを組み合わせた実施例の転動疲労寿命は、窒化処理を実施することなく焼入を実施し、高温焼戻を行なった比較例Ｃの２．７倍となっていた。また、（９）に比べて嵌合応力が増加することにより、ベイナイト変態処理を行なったものと焼入後に高温焼戻を行なったものとの差が大きくなっている。このことから、実施例と同様の構成を有する軸受部品は、大きな嵌合応力の下で使用される場合が多い製紙機械用転がり軸受を構成する製紙機械用軸受部品として、特に好適であることが確認された。
【００９１】
（１１）シャルピー衝撃値
表１を参照して、ベイナイト変態処理を行なったものは、焼入後に高温焼戻を行なったものに比べて衝撃値が高くなる傾向が確認された。
【００９２】
（１２）破壊靱性値（ＫＩＣ）
表１を参照して、窒化処理を行なった場合、鋼の静的な割れ強度はやや低下する傾向があるが、これは、窒化処理を行なうことにより、硬度が上昇していることも一因となっていると考えられる。そして、実施例は、比較例Ａの１．２倍の靭性値を有していた。
【００９３】
以上の実験結果より、本発明の実施例によれば、高い寸法安定性および靭性を確保しつつ、常温環境だけでなく準高温環境、異物混入環境、および高い嵌合応力が作用する環境においても耐久性に優れた製紙機械用軸受部品を提供できることが確認された。
【００９４】
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】
【００９５】
本発明の製紙機械用軸受部品、製紙機械用転がり軸受および製紙機械は、製紙機械に含まれる製紙ロールを、当該製紙ロールに隣接して配置される部材に対して回転自在に支持する製紙機械用転がり軸受、これを構成する製紙機械用軸受部品および当該製紙機械用転がり軸受を備えた製紙機械に、特に有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施の形態における製紙機械の概略を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態における自動調心ころ軸受を備えた製紙機械におけるドライヤロールの支持構造を示す概略断面図である。
【図３】図２の自動調心ころ軸受の付近を示す概略断面図である。
【図４】図２および図３の自動調心ころ軸受の要部を拡大して示す概略部分断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態における製紙機械用軸受部品、製紙機械用転がり軸受およびこれを備えた製紙機械の製造方法の概略を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態における製紙機械用軸受部品の製造方法に含まれる熱処理工程の詳細を説明するための図である。
【図７】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８】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。
【符号の説明】
【００９７】
１  製紙機械、２  ワイヤ部、３  プレス部、４  ドライヤ部、５  サイズプレス部、６  カレンダ部、７  巻き取り部、１０  自動調心ころ軸受、１１  外輪、１１Ａ  外輪転走面、１１Ｂ  外輪窒素富化層、１１Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃ  内部、１２  内輪、１２Ａ  内輪転走面、１２Ｂ  内輪窒素富化層、１３  ころ、１３Ａ  ころ転走面、１３Ｂ  ころ窒素富化層、１４  保持器、７０  ドライヤロール、７１  ロール本体部、７２  ロールネック、７３  蒸気管、７３Ａ  蒸気噴出穴、７４  汲み上げ車、７５  排水管、７６  ハウジング、７７  スリーブ、９０  点接触転動寿命試験機、９１  φ１２試験片、９２  駆動ローラ、９３  案内ローラ、９４  鋼球。
【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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【図７】
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【図８】
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