JPH02277764A

JPH02277764A - 転がり軸受

Info

Publication number: JPH02277764A
Application number: JP19225889A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Murakami; 保夫村上; Nobuaki Mitamura; 宣晶三田村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1990-11-14
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07110988B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］本発明は、自動車、農業機械、建設機械及び鉄鋼機械等
に使用される転がり軸受に係り、特に、トランスミッシ
ョンやエンジン用として求められる長寿命な転がり軸受
に関する。

［従来の技術〕転がり軸受は高面圧下で繰り返しせん断応力を受けると
いう厳しい使われ方をするため、そのせん断応力に耐え
て転がり疲労寿命（以下、転がり寿命又は寿命、とも言
う）を確保するために、高炭素クロム鋼軸受（ＳＵＪ２
）を用いて、それに焼入れ・焼戻しをしてロックウェル
硬さをＨＲＣ５８〜６４としていた。また、肌焼鋼を用
いた転がり軸受においては、接触面圧に起因する内部せ
ん断部力分布に合わせて、硬さカーブを設定する必要か
ら、焼入性の良好な低炭素肌焼＠５ＣＲ４２０Ｈ，ＳＣ
Ｍ４２０Ｈ，５ＡＥ８６２０Ｈ，５ＡＥ４３２０Ｈ等を
用い、これに浸炭又は浸炭窒化処理、焼入れ、焼戻し、
を施すことにより、内外輪及び転動体の表面部硬さがＨ
ＲＣ５Ｂ〜６４であり、かつその芯部硬さがＨＲＣ３０
〜４８になるようにして必要とされる寿命を確保してき
た。

しかしながら、軸受寿命の延長が望まれている今日では
、より厳しい条件例えば、軸受潤滑油中に混入する異物
により、転動体及び内外輪に…傷が生ずることもあり、
上記従来の軸受硬さでは不十分の場合が生じていた。

そこで、軸受の表面硬さを向上する必要がある。

軸受表面硬さを向上するための従来例として、例えば、
炭化物形成元素を加え、炭化物を数多く析出した析出硬
化型の工具鋼（ＳＫＨ，５ＫＤ）を用いて軸受を製造す
る従来例が存在する（金属便覧、日本金属学会編、改定
３版、第７８０〜７９７頁）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記従来の工具鋼を用いて製造された軸受は、転
勤表面硬さが高くなり、潤滑油中の異物による圧痕が付
きに（くなるという利点がある反面、炭化物を形成する
合金元素の含有量の如何によっては、析出する炭化物が
粗大となるため、炭化物の回りにおいて応力集中が起こ
り、その部分を起点としてフレーキングを生しかえって
寿命が低下すると云う欠点があった。

また、軸受表面の残留オーステナイトｆｆｌを所定の範
囲にすることにより、異物圧痕の縁での応力集中を緩和
して寿命を長くすることができる（特願昭６２−２０９
１６７号）が、例えば自動車用に求められる高面圧状態
では、従来よりもより一層の寿命向上が求められている
。

本発明は、このような従来からの未解決の課題を解決す
る為に、従来の転がり軸受にも増して長寿命な転がり軸
受を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段〕上記目的を達成する為の請求項（１，）記載の転がり軸
受は、内輪、外輪及び転動体からなる転がり軸受におい
て、当該内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つが、Ｃ
：Ｑ、３〜０．６重量％、Ｃｒ：３〜１４重量％、Ｔｉ
：４０ｐｐｍ以下、Ｏ：１２ｐｐｍ以下、Ｐ：２００ｐ
ｐｍ以下、Ｓ：８０ｐｐｍ以下、残部Ｆｅの合金鋼から
なり、該合金鋼に浸炭又は浸炭窒化熱処理が施され、表
層部における微細炭化物量が２０〜５０ｖｏｌ％であり
、且つ当該表層部における残留オーステナイＨＥが１０
〜２５ｖｏｌ％であることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成する為の請求項（２）記載の転が
り軸受は、内輪、外輪及び転動体からなる転がり軸受に
おいて、当該内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つが
、Ｃ：　０．３〜０．６重量％、Ｃｒ：３〜１４重量％
、Ｔｉ：４０ｐｐｍ以下、Ｓｉ；０．９重量％以下、Ｍ
ｏ：０．４〜２゜０重量％、Ｍｎ：２．０重量％以下、
Ｏ：１２ｐｐｍ以下、Ｐ：２００　ｐｐｍ以下、Ｓ：８
０ｐｐｍ以下、残部Ｆｅの合金鋼からなり、該合金鋼に
浸炭又は浸炭窒化熱処理が施され、表層部における微細
炭化物量が２０〜５０ｖｏｌ％であり、且つ当該表層部
における残留オーステナイト量が１０〜２５ｖｏｌ％で
あることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成する為の請求項（３）記載の転が
り軸受は、内輪、外輪及び転動体からなる転がり軸受に
おいて、当該内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つが
、Ｃ：Ｏ，３〜０．６重量％、Ｃｒ：３〜１４重量％、
Ｔｉ：４０ｐｐｍ以下、Ｓｉ：０．９重量％以下、Ｍｎ
：２．０重量％以下、■＝０゜０３〜１重量％、Ｏ：　
１２ｐｐｍ以下、Ｐ：２００ｐｐｍ以下、Ｓ：８０ｐｐ
ｍ以下、残部Ｆｅの合金鋼からなり、該合金鋼に浸炭又
は浸炭窒化熱処理が施され、表層部における微細炭化物
量が２０〜５０ｖｏｌ％であり、且つ当該表層部におけ
る残留オーステナイト量が１０〜２５ｖｏｌ％であるこ
とを特徴とするものである。

さらに、上記目的を達成する為の請求項（４）記載の転
がり軸受は、内輪、外輪及び転動体からなる転がり軸受
において、当該内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つ
が、Ｃ：　０．３〜０．６重量％、Ｃｒ：３〜１４重量
％、Ｔｉ：４０ｐｐｍ以下、Ｓｉ；０．９重量％以下、
Ｍｏ：０．４〜２．０重量％、Ｍｎ　：　２．０重量％
以下、Ｖ　：　０．０３〜１重景重量０：１２ｐｐｍ以
下、Ｐ：２００ｐｐｍ以下、Ｓ：８０ｐｐｍ以下、残部
Ｆｅの合金鋼からなり、該合金鋼に浸炭又は浸炭窒化熱
処理が施され、表層部における微細炭化物量が２０〜５
０ｖｏｌ％であり、且つ当該表層部における残留オース
テナイｔ−ｉがｌＯ〜２５νＯ１％であることを特徴と
するものである。

またさらに、上記目的を達成する為の請求項（５）記載
の転がり軸受は、内輪、外輪及び転動体からなる転がり
軸受において、当該内輪、外輪及び転動体の少なくとも
一つが、Ｃ：　０．３〜０．６重量％、Ｃｒ：３〜１４
重量％、Ｓｉ：０．９重量％以下、Ｍ　ｎ　：　２．０
重量％以下、Ｔｉ：４０ｐｐｍ以下、０：１２ｐｐｍ以
下、Ｐ：２００ｐｐｍ以下、Ｓ：８０ｐｐｍ以下、残部
Ｆｅの合金鋼からなり、該合金鋼に浸炭又は浸炭窒化熱
処理が施され、表層部における微細炭化物量が２０〜５
０ｖｏｌ％であり、且つ当該表層部における残留オース
テナイトｉがｌＯ〜２５ｖｏｌ％であることを特徴とす
るものである。

〔作用］本願発明者らは、不純物含量の少ない合金鋼である。高
清浄度鋼を用いて製造された転がり軸受の長寿命化につ
いて種々の検討を行った結果、軸受表層部における炭化
物の微細化及びその存在量、軸受表層部における残留オ
ーステナイトｉと寿命との関係、Ｓ含有量と鍛造時の割
れ発生率との関係について、種々の知見を得るに至り、
この知見に基づき特許請求の範囲に記載の如くの本発明
に到達したのである。

本発明に用いられる含有元素の作用及びその含有量の臨
界的意義について説明する。

Ｃ、０，３〜０．６重量％Ｃは焼入れ、焼戻し後の硬さを向上する為に必要な元素
である。

炭素の含有濃度が０．６重量％を越えると、芯部での靭
性が低下し、破壊強度が低下する。

一方、０．３重量％未満であると浸炭又は浸炭窒化処理
時間が長くなり熱処理生産性が低下するため、炭素の含
有量を上記の範囲内に限定した。特に、０．３５〜０．
４５重量％であることが好ましい。

Ｃｒ；３〜１４重量％この発明にかかる転がり軸受は、軸受の表層部に硬い炭
化物を形成して軸受表面硬度を向上しようとするもので
ある。この際、Ｃｒは炭化物形成元素として必要であり
、ＣｒはＣと結合して、微細な炭化物を形成する。

Ｃｒ含有量が３重量％未満であると、必要な表面硬さ（
ＨＲＣ６５〜７０）を得るための炭化物量が少なくなる
。一方、１４重重遺を越えて含有されると素材の段階で
巨大炭化物ができてしまい、この炭化物の回りで応力集
中が生じ、寿命の低下を来すため、Ｃｒの含有量を上記
範囲内に限定した。特に、１１．０〜１３．０重量％で
あることが好ましい。

Ｔ　ｉ；　４０　ｐｐｍ以下Ｔｉは、ＴｉＮの形で非金属化合物として出現する。こ
のＴｉＮは硬度が高く、塑性変形能が小さいため、応力
集中源となり、寿命を低下させる結果、Ｔｉ含有量をで
きるだけ低下することが必要である。そこで、Ｔｉの含
有量を上記値に限定した。

Ｓｉ；０．９重量％以下鋼中のＳｔは固溶強化及び焼戻し軟化抵抗の向上に有効
である。しかし、含有量が大きくなると、熱処理による
脱炭が著しくなって、表面硬度が低下するため、含有量
の上限を上記値に限定したものである。したがって、請
求項（２）〜（５）記載の発明では、Ｓｉを含有するこ
とにより、固溶強化及び焼戻し軟化抵抗の向上を達成し
ている。

Ｍ　ｏ　；　０−４〜２−０重量％Ｍｏは前記Ｃｒと同様に、軸受表面に炭化物を形成する
ために必要であり、且つ焼入れ性を向上するので有効で
ある。

Ｍｏによる微細炭化物形成の効果は、前記Ｃｒの含有量
の範囲では、ＭＯが０．４重量％以上含有された時に著
しくなるため、ＭＯ含有量の下限をこの値とした。

一方、Ｍｏの含有量が２．０重量％を越えると、Ｃｒと
同様に、素材の段階で巨大炭化物が形成して、軸受の寿
命を低下させるため、上限を上記値とした。特に、１．
５〜２．０重量％であることが好ましい。

したがって、請求項（２）、（４）及び（５）記載の発
明では、ＭＯを含有することによりモリブデンの炭化物
を発生させて、軸受の表面硬さのより一層の向上を図っ
ている。

Ｍ　ｎ　；　２．　Ｏ重量％以下鋼中のＭｎは、焼入れ性の向上に大きな役割を有し、し
かも廉価であることから含有される。

しかし、その含有量が多くなると非金属介在物が多く生
じ易く、且つ硬度が向上し、鍛造性、被削性等の機械加
工性が低下するため、Ｍｎ含有量の上限を上記値とした
。

したがって、請求項（２）〜（５）記載の発明では、Ｍ
ｎを含有することにより、焼入れ性の向上を図っている
。

Ｖ　、　０．０３〜１重量％ ■は結晶粒界に析出して結晶粒の粗大化を抑制し、その
微細化を図ると共に、鋼中の炭素と結合して、微細な炭
化物を形成する元素であり、その添加によって軸受表層
部の硬さが向上して耐厚耗性が良好となるため添加され
る。

その効果は、■含有量が０．０３重量％以上において顕
著となるため、含有量の下限をこの値とした。

一方、含有量の上限が１重量％を越えると、結晶粒界に
■の炭化物が析出して、加工性及び種々の機械的性質を
劣化させるため、含有量の上限を上記値に限定した。特
に、０．８〜１重量％であることが好ましい。

したがって、請求項（３）及び（４）記載の発明では、
■を含有することにより軸受の表面硬さのより一層の向
上を図っている。

０；１２ｐｐｍ以下Ｏは酸化物系非金属介在物（特に、ＡＩｚＯｉ）発生元
素として転がり疲労寿命を低下させるため、その含を量
を極力低下させる必要があり、そこで上限を１２ｐｐｍ
とした。

Ｐ；２００ｐｐｍ以下Ｐは合金鋼の耐衝撃性を低下させる元素である。

よって、その含有量を低下させる必要があり、上限を２
００ｐｐｍとした。

Ｓ；８０ｐｐｍ以下ＳはＭｎＳなどの硫化物系非金属介在物生成の原因とな
る。ＭｎＳは硬度が低く、塑性変形能が大きいことから
圧延、鍛造などの前加工時割れ発生の起点として作用す
る。したがって、鍛造等の前加工時に割れ発生を防止し
、より強加工を可能にするためＳ含有量を低下させる必
要があり、上限を８０ｐｐｍとした。

前記特許請求の範囲に記載の組成を有する合金鋼を用い
てφ２０×３０Ｍの円柱試料を作成し、据込率８０％で
冷間加工〔鍛造）を行い、割れ発生率を調べた。第２図
に鋼中のＳ含有量と割れ発生率との関係を示す。第２図
から供試材中のＳ含有量が少なくなる程割れ発生率が低
下していることがわかり、Ｓ含有１８０ｐｐｍ以下で割
れ発生率が０％であることが分かる。したがって、Ｓ含
有量を８０ｐｐｍ以下とすれば、より強加工が可能とな
る。

次に、本発明の特徴である残留オーステナイトの作用及
びその存在量の臨界的意義について説明する。

異物混入潤滑下で軸受を使用する場合、異物との繰り返
し接触により内外輪及び転動体の各転勤表面には、凹状
の圧痕が発生する。この圧痕にはエツジ部分が存在する
。

残留オーステナイトは、軟らか（、例えばＨｖ３００ぐ
らい（但し素材の炭素の含有率によっても異なる）であ
り、低炭素マルテンサイトのように単に硬さが低いのと
は異なり、加工誘起変態しながらマルテンサイト化、即
ち硬化する。したがって、軸受表層部に適量存在した残
留オーステナイトは、転勤時に圧痕を通過する相手部材
（例えば、転動体に対する軌道輪）の相対通過回数の所
定数を過ぎると、表面に加わる変形エネルギによりマル
テンサイト化して硬化する。その過程において、潤滑油
中に混入した異物による圧痕のエツジ部に集中する転が
り荷重を緩和して、マイクロクラックの発生を防止して
寿命を向上する。

軸受用素材の異物混入潤滑上試験における寿命は、第１
図のグラフに示される軸受寿命と残留オーステナイトγ
Ｒ（ｖｏｌ％）との関係から明らかなように、応力繰り
返し数で示される寿命ＬＩＯは残留オーステナイト量の
変化に応じて変化する。

すなわち、残留オーステナイト量が４０％以下の範囲で
は量が増すにつれて異物混入潤滑下での寿命は長くなる
。

他方、転勤表面の硬さを向上するために表層部における
炭化物量を２０〜５Ｑｖｏｌ％とすることにより、残留
オーステナイト量が２５ｖｏｌ％を越えるとすると素材
としての機械的強度が低下し実用に耐えない。また、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｖなどの炭化物形成元素を添加しているので
、マトリックスへのＣの固溶が少なく、残留オーステナ
イトが２５ｖｏｌ％を越えるのは困難である。

残留オーステナイト量は１０ｖｏｌ％未満では異物混入
潤滑下での寿命延長効果が少ないため、残留オーステナ
イト量を１０〜２５ｖｏｔ％とした。

第１図において、曲線■及び■はクリーンな潤滑下の寿
命Ｌ＋ｏ及びり、。をそれぞれ示す。また、曲線■及び
■は、異物混入潤滑下の寿命ＬＩＯ及びＬＳＯをそれぞ
れ示す。

尚、第１図の実験条件は以下の通りである。

「特殊鋼便覧（第１版）電気製鋼研究所編、理工学社、
１９６５年、５月２５日、第１Ｏ頁〜２１頁Ａ記載の試
験機を用い、タービン油〔日本石油（株）製ＦＢＫオイ
ルＲＯ６８）に鋼粉（硬さ、ＨＲＣ６６，３、紛擾８０
〜１６０μｍのＦｅ５Ｃ）を３００ｐｐｍの混合比で加
えた潤滑剤を用い、最大面圧５００ｋｇｆ　７ｍｍ２．
応力操り返し速度３０００ｃｐｍで試験した。

次に、軸受表層部に存在する炭化物の作用及びその含有
量の臨界的意義について説明する。

本発明において、内輪ζ外輪及び転動輪の少なくとも一
つの表層部には、浸炭又は浸炭窒化処理。

焼入れ、焼戻しの処理によって、微細な炭化物が生ずる
。

この炭化物は硬く耐摩耗性に優れ、その結果軸受の寿命
を向上する。しかも、その大きさは微細であるため、負
荷荷重に基づく応力集中を来すこともなく軸受の寿命を
向上することができる。

本発明において、炭化物とは、例えば、Ｃｒ７Ｃ３゜Ｃ
ｒ５Ｃｂ、　ＭｏｚＣ，ｖｃ、　ｖ４ｃ３及びＦｅ、Ｃ
又はこれらの複炭化物が挙げられる。

本発明において、炭化物の大きさ（最大直径と最小直径
の和の１／２）は、０，５〜１４０μｍにあることが望
ましい。

本発明において、軸受の表層部における炭化物の存在量
は、２０〜５Ｑｖｏｌ％であるが、この臨界的意義は次
の通りである。

軸受の長寿命化４を達成する上で表面硬さは、ＨＲＣ６
５〜７０を有することが望ましいが、炭化物の存在量が
２０ｖｏｌ％未満であると、上記望ましい硬さを得るこ
とができない。一方、５０ｖｏｌ％を越えて存在すると
ぐ微細な炭化物同士が結合して、炭化物が粗大化して応
力集中が生ずるので好ましくない。そこで、表層部にお
ける炭化物の存在量を上記範囲内としたのである。

微細な炭化物を上記範囲内で軸受の表層部に存在させる
ことにより、表面硬さをＨＲＣ６５〜７０の高硬度の軸
受を得ることができる。

上記本発明において、特許請求の範囲に記載の組成を有
する合金鋼に、浸炭又は浸炭窒化を行うことにより、第
３図に示すように、固溶炭素又は固溶炭素窒素量を０．
６〜０．８重量％（表面の全炭素濃度２．５〜３．８重
量％）にし、これを焼入れ焼戻しをすることにより、表
層部における残留オーステナイト量をｌＯ〜２５ｖｏｌ
％にすることができる。

また、上記熱処理の過程において、Ａ、変態点を越えて
加熱される際に炭化物の核を発生させて、その後の焼入
れ及び焼戻しの過程において微細な球状炭化物を表層部
に析出することができる。しかも、固溶炭素量を０．６
〜０．８重量％（表面の全炭素濃度２．５〜３．８重量
％）にすることにより、表層部の炭化物の存在量を２０
〜５Ｑｖｏｌ％にすることができる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について説明する。

次の第１表に示す試験片の合金畑を浸炭処理し、次いで
均熱処理、焼入れ、焼戻しを行うことにより、供試片１
〜１２を作成した。

（以下、余白）次に、本実施例における熱処理条件について説明する。

浸炭熱処理のうちダイレクト焼入れは、第４図に示すグ
ラフのように、Ｒｘガス＋エンリッチガスの雰囲気で約
３〜５時間、９２０〜９６０°Ｃで熱処理を行ない、そ
の後６８０°ＣＸ１時間の均熱処理を行い、次いで８４
０°ＣＸ１時間の油焼入れを行い、更に１８０　’ＣＸ
　２時間の焼戻しを行った。

更に、浸炭窒化熱処理については、第５図のグラフに示
すように、Ｒｘガス＋エンリッチガス＋アンモニアガス
５％の雰囲気で、約３〜５時間、８３０〜８７０°Ｃで
浸炭窒化熱処理を行ない、その後、上記浸炭処理の場合
と同様な処理を行った。

第４．５図において、均熱処理から焼入れ処理の過程に
おいてＡ１変態点（約７２６°Ｃ）を越える際、炭化物
の核が発生し、その後この核を中心として微細な球状炭
化物が供試片の表面層に析出する。

次いで、各供試片について、表面硬さ（ＨＲＣ）。

表層部に存在する炭化物の存在５１　（ｖｏｌ％）１表
層部に存在する残留オーステナイト量、炭化物の平均粒
度、を測定した。また、前記浸炭熱処理を行った各供試
片を用いて転がり軸受の内輪及び外輪の何方にでも適用
できる円盤状試験片を作成し、この各々の円盤状試験片
について、応力繰り返し数（ｃｙｃｌｅ）で示される転
がり寿命（Ｌ、。）を測定した。これらの結果を前記第
１表に併せて示す。

また、第６図に硬さ（ＨＲＣ）と転がり寿命（Ｌ、。）
との関係及び第７図に残留オーステナイト１（ｖｏｌ％
）と転がり寿命（Ｌｌ。）との関係を示す。

尚、寿命の測定は、下記の条件に基づいた。

軸受寿命試験は、ｒ特殊鋼便覧、（第１版）電気製鋼研
究所編、理工学者、１９６５年５月２５比、第１０頁〜
２１頁ｊ記載のスラスト試験機を用いタービン油〔日本
石油（株）製ＦＢＫオイルＲＯ６８）に鋼粉（硬さ、Ｈ
ＲＣ６６，３、紛擾８０〜１６０μｍのＦｅ＝Ｃ）を３
００　ｐｐｍの混合比で加えた潤滑剤を用い、最大面圧
５００　ｋｇｆ　／　ｍｍ２応力繰り返し速度３０００
ｃｐｍで試験した。そして、表面にフレーキングが生じ
た時点で寿命と判定した。

前記第１表において、供試片１は請求項（１）記載の発
明の実施例に相当するものであり、表層部における表面
炭化物濃度も２２ｖｏｌ％と良好な値であるため、表面
硬さもＨＲＣ６６と良好な値となり、しかも、異物混入
潤滑下であっても良好な転がり寿命を達成することがで
きる。尚、試験片ｌにおいて、Ｓｉ及びＭｎは不可避の
不純物として含有されることを避けられないものである
が、Ｓｔ及びＭｎの含有量を極力低減してその含有量を
０にしても供試片１と同様に良好な表面硬さ及び転がり
寿命を得ることができる。

供試片２，３は請求項（５）記載の発明の実施例であり
、良好な表面硬さ及び転がり寿命を達成することが可能
となる。

供試片４は請求項（２）記載の発明の実施例であり、供
試材５は請求項（３）記載の発明の実施例であり、さら
には供試片６．７は請求項（４）記載の発明の実施例で
あり、前記各供試片と同様に良好な表面硬さ及び転がり
寿命を達成することができる。

供試片８はＣの含有量が本発明範囲を越え、また、Ｃｒ
の含有量が本発明範囲を下回る、ことを特徴とする請求
項（５）記載の発明の比較例（ＳＵＪ−２）である。

この供試片８において、Ｃｒ含有量が少ないため、表層
部Ｃｒ炭化物の生成量が８ｖｏｌ％と低下し、その結果
、表面硬さの向上が不十分でＨＲＣ６２強程度にしか満
たない。よって、Ｌ、。寿命は前記各供試片と対比して
ｌＸｌ０６と小さい値となる。また、Ｃ含有量が多いた
め、深部での靭性が低下し破壊強度が低下する。

供試片９はＣｒの含有量が本発明範囲を下回る、ことを
内容とする、前記供試片８と同様に請求項（５）記載の
発明の比較例である。

この供試片９において、前記供試片８と同様に表層部に
おけるＣｒ炭化物の生成量が１ｌｖｏｌ％と低下し、そ
の結果、表面硬さの向上が不十分でＨＲＣ６４程度にし
かならない。よって、Ｌｌ。寿命も前記各供試片と対比
して３．５Ｘ１０’と小さい値となる。

供試片１０は、Ｍｏの含有量が本発明範囲を越えること
を特徴とする請求項（２）記載の発明の比較例である。

この供試片１０では、ＭＯの含有量が本発明範囲を越え
ても軸受の転勤表面に微細なＭＯ炭化物を形成する効果
には大差がなくてコスト高となるとともに、炭化物が巨
大化して請求項（２）記載の発明の実施例である供試片
４に比較すると転がり寿命が低下する傾向となる。

供試片１１は、■の含有量が本発明の範囲を越えること
を特徴とする請求項（３）記載の発明の比較例である。

この供試片１１では、■の含有量が本発明の範囲を越え
ても結晶粒微細化効果に差がなく、コスト高になると共
に加工性及び種々の機械的性質を劣化するので好ましく
ない。

供試片１２はＭｏ及びＶの含有量が本発明の範囲を越え
ることを特徴とする請求項（４）記載の発明の比較例で
ある。この供試片１２では、Ｍｏ、Ｖの含有量が本発明
の範囲を越えても、軸受の表層部に微細の炭化物を形成
する効果に差は無く、また、■の含有量が本発明の範囲
を越えても結晶粒の微細化効果に差が無く何れの場合で
もコスト的に不利となる。さらに、炭化物が巨大化する
傾向となって転がり寿命も低下して好ましくない。

尚、上記各供試片１〜７について、φ２０×３０Ｍの円
柱試料を各１０個作成し、据込率８０んで冷間加工（鍛
造）を行い、割れ発生率を調べたところ、いずれの供試
片でも割れ発生率は０％であった。

次に、供試片１，２．４〜６，８の各々を用いて、内径
６　ｍｍの小型球軸受（６８６）を試作し、この軸受に
ついて耐摩耗性の試験を行った。試験条件は次の通りで
ある。

予圧・・・２ｋｇｆ、揺動角・・・８°、スピード−２
０１１２、グリース潤滑、評価サイクル−・２Ｘ１０７
回。

温度−・常温、試作数−８個この耐摩耗性試験結果を次の第２，３表に示して説明す
る。

（フレーキングの有無）第２表（フレッチングによる摩耗量）第３表上記第２．３表に示すように、供試片１．２は表面炭化
物濃度がそれぞれ２２，２３ｖｏｌ％のようにいずれも
本発明の範囲内であるため、表面炭化物濃度が８ｖｏｌ
％と本発明の範囲より低い供試片８と比較して、フレッ
チングの発生個数が少なく、かつ摩耗量も少ない値とな
っている。

また、表面炭化物濃度が供試片１．２より更に高い値と
なっている供試片４〜６では、さらにフレッチングの発
生個数及び摩耗量とも少ない値となっている。

次に、前記供試片により試作された内径６ｆｆｌＩＩ＋
の小型球軸受（６８６）の２０個について、圧痕が付き
にく（その結果音響特性が良好であることの確認試験を
、静定格荷重２Ｃ，で圧痕を付け、ＪＩＳ　Ｂ　１５４
８に準じて行った。第８図にこの試験結果を図示する。

第８図から分かるように、供試片１，２．４〜６はいず
れも供試片８に対して、音圧（ｄＢ）の平均値Ｘが低い
値となっている。これは、供試片１゜２．４〜６が供試
片８より表面炭化物濃度が高く転勤表面硬度が高いため
に、圧痕が表面に付きに難いことによるものである。特
に、表面炭化物濃度が供試片１．２より高い供試片４〜
６は音圧レベルがより低い値となっている。

尚、本発明で云う表層部とは、転がり軸受を構成する内
輪、外輪及び転動体の軌道面の接触面にかかる接触圧か
ら計算で求まる。すなわち、最大せん断応力位置（表面
からの深さ）を２．とすると、表面からＺ０〜２Ｚ、の
深さ迄の部分を云う。

オーダとして、例えば表面から０．２〜０．５　ｍ　ｍ
程度の深さとなる。

また、上記第１表に示した転がり寿命試験では、内輪及
び外輪の何方にも適用できる円盤状試験片についての寿
命を示したが、同様の材料で転動体を形成し、これにつ
いて上記転がり寿命試験を行っても同様の結果を得るこ
とができる。

またさらに、耐摩耗性試験及び音響特性試験に際しては
、転がり軸受全体、即ち、内外輪及び転動体を前記供試
片で作成したが、内輪、外輪及び転動体の少なくとも一
つが本発明に係わる合金鋼で構成されれば、前記実施例
と同様に良好な耐摩耗性及び音響特性を得ることが可能
となる。

〔発明の効果］以上説明したように、本発明に係わる転がり軸受によれ
ば、内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つの表層部に
適量の微細炭化物を形成して表面硬さを向上すると共に
、表層部に適量の残留オーステナイトを存在させて異物
が混入した潤滑下でのマイクロクランクの発生を防止す
る。

従って、クリーンな潤滑下で軸受を使用する場合におい
ては、従来の軸受と比べて、より一層の長寿命を有し、
且つ異物混入の潤滑下で軸受を使用する場合は、従来の
軸受に比べて遥かに長寿命となる。

その結果、上記両温滑下で軸受を使用する場合のいずれ
においても、転がり荷重が高い状態での軸受の寿命を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は軸受寿命と残留オーステナイ）ＴＲ（ｖｏｌ％
）との関係を示す特性図、第２図は鋼中のＳ含有量と割
れ発生率との関係を示す特性図、第３図は、固溶炭素又
は固溶炭素窒素量と残留オーステナイト量との関係を示
す特性図、第４，５図は、本発明に係わる転がり軸受を
製造する為の熱処理条件を説明する工程図、第６図は、
供試片の表面硬さ（ＨＲＣ）と応力繰り返し数で示され
る軸受寿命Ｌ１゜との関係を示す特性図、第７図は残留
オーステナイト量と軸受の疲労寿命の応力繰り返し数と
の関係を示す特性図、第８図は各供試片の音響特性を示
す特性図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内輪、外輪及び転動体からなる転がり軸受におい
て、当該内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つが、Ｃ
：０．３〜０．６重量％、Ｃｒ：３〜１４重量％、Ｔｉ
：４０ｐｐｍ以下、Ｏ：１２ｐｐｍ以下、Ｐ：２００ｐ
ｐｍ以下、Ｓ：８０ｐｐｍ以下、残部Ｆｅの合金鋼から
なり、該合金鋼に浸炭又は浸炭窒化熱処理が施され、表
層部における微細炭化物量が２０〜５０ｖｏｌ％であり
、且つ当該表層部における残留オーステナイト量が１０
〜２５ｖｏｌ％であることを特徴とする転がり軸受。
（２）内輪、外輪及び転動体からなる転がり軸受におい
て、当該内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つが、Ｃ
：０．３〜０．６重量％、Ｃｒ：３〜１４重量％、Ｔｉ
：４０ｐｐｍ以下、Ｓｉ：０．９重量％以下、Ｍｏ：０
．４〜２．０重量％、Ｍｎ：２．０重量％以下、Ｏ：１
２ｐｐｍ以下、Ｐ：２００ｐｐｍ以下、Ｓ：８０ｐｐｍ
以下、残部Ｆｅの合金鋼からなり、該合金鋼に浸炭又は
浸炭窒化熱処理が施され、表層部における微細炭化物量
が２０〜５０ｖｏｌ％であり、且つ当該表層部における
残留オーステナイト量が１０〜２５ｖｏｌ％であること
を特徴とする転がり軸受。
（３）内輪、外輪及び転動体からなる転がり軸受におい
て、当該内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つが、Ｃ
：０．３〜０．６重量％、Ｃｒ：３〜１４重量％、Ｔｉ
：４０ｐｐｍ以下、Ｓｉ：０．９重量％以下、Ｍｎ：２
．０重量％以下、Ｖ：０．０３〜１重量％、Ｏ：１２ｐ
ｐｍ以下、Ｐ：２００ｐｐｍ以下、Ｓ：８０ｐｐｍ以下
、残部Ｆｅの合金鋼からなり、該合金鋼に浸炭又は浸炭
窒化熱処理が施され、表層部における微細炭化物量が２
０〜５０ｖｏｌ％であり、且つ当該表層部における残留
オーステナイト量が１０〜２５ｖｏｌ％であることを特
徴とする転がり軸受。
（４）内輪、外輪及び転動体からなる転がり軸受におい
て、当該内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つが、Ｃ
：０．３〜０．６重量％、Ｃｒ：３〜１４重量％、Ｔｉ
：４０ｐｐｍ以下、Ｓｉ：０．９重量％以下、Ｍｏ：０
．４〜２．０重量％、Ｍｎ：２．０重量％以下、Ｖ：０
．０３〜１重量％、Ｏ：１２ｐｐｍ以下、Ｐ：２００ｐ
ｐｍ以下、Ｓ：８０ｐｐｍ以下、残部Ｆｅの合金鋼から
なり、該合金鋼に浸炭又は浸炭窒化熱処理が施され、表
層部における微細炭化物量が２０〜５０ｖｏｌ％であり
、且つ当該表層部における残留オーステナイト量が１０
〜２５ｖｏｌ％であることを特徴とする転がり軸受。
（５）内輪、外輪及び転動体からなる転がり軸受におい
て、当該内輪、外輪及び転動体の少なくとも一つが、Ｃ
：０．３〜０．６重量％、Ｃｒ：３〜１４重量％、Ｓｉ
：０．９重量％以下、Ｍｎ：２．０重量％以下、Ｔｉ：
４０ｐｐｍ以下、Ｏ：１２ｐｐｍ以下、Ｐ：２００ｐｐ
ｍ以下、Ｓ：８０ｐｐｍ以下、残部Ｆｅの合金鋼からな
り、該合金鋼に浸炭又は浸炭窒化熱処理が施され、表層
部における微細炭化物量が２０〜５０ｖｏｌ％であり、
且つ当該表層部における残留オーステナイト量が１０〜
２５ｖｏｌ％であることを特徴とする転がり軸受。