JPH0364431A - 転がり軸受 - Google Patents

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、農業磯波、建設機械及び鉄鋼機械等
に使用される転動部材用鋼及びこの転動部材用鋼を用い
て作成された外輪、内輪及び転動体からなる転がり軸受
に係り、特に、トランスミンションやエンジン用として
求められる長寿命な転動部材用鋼及び転がり軸受に関す
る。

〔従来の技術］ 内輪、外輪及び転動体からなる転がり軸受は、高面圧下
で繰り返しせん断心力を受けるという厳しい使われ方を
するため、そのせん断心力に耐えて転がり疲労寿命（以
下、寿命、と言う）を確保する必要がある。

そこで、従来は、内輪、外輪または転動体である転動部
材用材料に高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）を用いて、
それに焼入れ・焼戻しをしてロソクウェル硬さをＨＲＣ
５８〜６４とすることにより上記寿命の向上を図ってい
た。

また、肌焼鋼を用いることにより寿命を向上する従来例
も存在する。この従来例では、接触面圧に起因する内部
せん断心力分布に合わせて、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鋼５ＣＲ４２０Ｈ，Ｓ
ＣＭ４２０Ｈ，５ＡＥ８６’２０Ｈ５ＡＥ４３２０Ｈ等
を用い、これに浸炭又は浸炭窒化処理→焼入れ→焼戻し
→を施ずことにより、内外輪及び転動体の表面部硬さが
ＨＲＣ５８〜６４であり、かつその芯部硬さが１（ＲＣ
３０〜４８になるようにして必要とされる寿命を確保し
てきた。

ところで、転がり軸受を使用する機械の高負荷化、高速
化が進んで軸受の使用条件が過酷になり、転がり軸受が
準高温下で使用されるようになると、次のような問題が
生していた。

その第１として、転がり軸受の使用温度の上昇によって
軸受の硬さが低下することにより、塑性変形が生し寿命
が低下する。第２として、高温下の使用では、軸受の外
輪、内輪及び転動体における油膜が切れる虞があり、こ
の結果、境界潤滑が生じ易くなり、軸受部材の摩耗が促
進される。さらに、第３の問題として、軸受部材には残
留オーステナイトが多少残存しているため、高温下でこ
の残留オーステナイトがマルテンサイトに変態し、この
結果、寸法変化が生じいわゆる寸法安定性を害する。

そこで、従来は、準高湛下で使用される転がり軸受の寸
法安定性を優先して解決するために、高炭素クロム軸受
鋼（ＳＵＪ２）に高温テンパーを施し、残留オーステナ
イトを予めマルテンサイト化することにより寸法安定性
を向上した５ＵＪ２の高温テンパー品が提供されている
。

このＳ　Ｕ　、Ｊ　２の高温テンパー品以外に、高温用
の転動部材用材料としては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖを含有した
高温軸受用高速度鋼であるＭ２Ｏの如くの析出硬化型鋼
が提供されている。

このＭ２Ｏは、高温焼戻しが施されることより、合金炭
化物を析出させて転がり軸受の高温使用時の強度を有す
るようにしたものである。

この他、使用温度が準高温〜高温に達する虞のある転が
り軸受の寿命向上のために、例えは、特開昭５２−１３
０４１５号に記載の耐摩耗浸炭鋼、及び特開昭５７−１
６４９７７号の表面硬化鋼を転動部材用材料として用い
ることもできる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記５ＵＪ２の高温テンパー品では、寸法安定性を向上
できる反面、高温テンパーによって硬さが低下して塑性
変形等により寿命が低下する。また、耐摩耗性も十分で
はないため、軸受の高温使用時の境界潤滑下で摩耗が著
しく進行する虞がある。

また、上記析出硬化型のＭ２Ｏでは、Ｃ濃度が高く素材
の段階でＣｒ、Ｍｏ、Ｖの巨大炭化物が存在するため前
処理の加工性が悪く、また、巨大炭化物の存在は炭化物
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言う
課題があると共に前加工の段階での加工性が悪いという
課題あった。

そこで、高温での溶体化処理（約１１００’Ｃ）を行い
、巨大な炭化物を７トリツクスに溶は込ました後に炭化
物を微細化する特別の熱処理を必要とする。しかし、こ
れでは特別の熱処理設備が必要であると共に、熱処理生
産性が低下すると言う課題がある。

また、上記特開昭５２−１３０４］５号に記載の耐摩耗
浸炭鋼では、Ｍｏ、Ｃｒの含有量が多く、この結果、炭
化物が大きくなる虞がある。

さらに、上記特開昭５７−１６４９７７号の表面硬化鋼
では、炭素の含有量が多いため同様に炭化物が大きくな
る虞があると共に、残留オーステナイトも多くこの結果
、寸法安定性も低下することになる。

そこで、この発明は上記種々の課題を解決するために、
高温下でも軟化を来すことなく、しかモ高温下の寸法安
定、耐摩耗性に優れ、さらには、特別の熱処理を施さな
くても微細な炭化物を生成可能な転動部材用鋼を提供す
ることを第１の目的とし、同時にこの転動部材用鋼を用
いて転がり軸受を形成することにより高温下で使用され
ても長寿命の転がり軸受を提供することを第２の目的と
する。

（課題を解決するための手段〕 上記第１の目的を達成するために、請求項（１）記載の
転動部材用鋼は、Ｃ：　０．２〜０．６重量％、Ｓｉ：
ｏ、５〜２．０重量％、Ｃｒ：５．Ｏ〜８．０重量％、
Ｍｏ：３．０重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、○
：１２ｐｐｍ以下、残部Ｆｅ及び不可避の不純物からな
ること、を特徴とするものである。

同しく上記第１の目的を達成するために、請求項（２）
記載の転動部材用鋼は、Ｃ：　０．２〜０．６重量％、
Ｓｉ：０．５〜２．０重景％１Ｃｒ　：　５．０〜８．
０重量％、Ｍｏ：３．０重量％以下、Ｍｎ：１．６重量
％以下、○：１２ｐｐｍ以下、Ｖ　：　０．１〜１．０
重量％、残部Ｆｅ及び不可避の不純物からなること、を
特徴とするものである。

さらに、上記第２の目的を達成するために、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：　０．２〜０．６重量％、Ｓｉ：０
．５〜２．０重景％１Ｃｒ：５．Ｏ〜８．０重量％、Ｍ
ｏ：３．０重里％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、０：
１２ｐｐｍ以下、残部Ｆｅ及び不可避の不純物の合金鋼
からなり、該合金鋼には浸炭又は浸炭窒化熱処理が施こ
され、次いで、焼入れ、高温焼戻しがなされてなること
、を特徴とするものである。

またさらに、同しく上記第２の目的を達成するために、
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：０．２〜０．６　重量％
、Ｓｉ：０．５〜２．０重量％、Ｃｒ＋５．０〜８．０
重量％、Ｍｏ：３．Ｏ重量％以下、Ｍｎ＋１．６重量％
以下、０　：　１２ｐｐｍ以下、■＝０．１〜１．０重
量％、残部Ｆｅ及び不可避の不純物の合金鋼からなり、
該合金鋼には浸炭又は浸炭窒化熱処理が施こされ、次い
で、焼入れ、高温焼戻しがなされてなること、を特徴と
するものである。

〔作用〕

本発明は、低炭素鋼にＳｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ等を添加し
たことを内容とする。Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ。

■の添加によって焼戻し軟化抵抗性が向上し、よって高
温テンパーによる硬さの低下を抑制し、従って高温下で
の軟化を遅滞させることが可能となる。

また、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖは高温でテンパーすると合金炭化
物の析出硬化により高温下で高い硬度を得ることができ
る。従って、寸法安定性に悪影響を及ぼす残留オーステ
ナイトを低減するために高温テンパーを行っても硬さの
低下を防くことができる。

また、本発明に係わる転動部材用鋼は、７トリツクスが
低中炭素鋼であるため、素材の段階では巨大な炭化物が
発生しにくい。よって、巨大な炭化物の溶体化処理のた
めの？！ｉ雑な熱処理を必要としないし、特別の、例え
ばソルトハスのような高温処理設備も必要としない。

この低中炭素鋼に浸炭熱処理または浸炭窒化熱処理を施
して焼入れ、焼戻しを行う過程で微細な炭化物が表層部
に形成される。炭化物が微細であると応力集中が少ない
ためフレーキングが発生しにくく、その結果寿命が向上
する。また、表層部における微細な炭化物の存在により
耐摩耗性が向上する。

次に、本発明にお＆Ｊる各金子１九素の作用及び含有量
の臨界的意義について説明する。

Ｃ：　０．２〜０．６重量％ Ｃは焼入れ、焼戻し後の硬さを向上するために０ 必要な元素である。この場合、浸炭または浸炭窒化によ
り表面の炭素濃度を上げるため、上記数値は芯部におけ
るＣの含有量となる。

Ｃの含有量が０．６重量％を越えると素材の段階で巨大
な炭化物が発生ずるため、靭性が低下し、破壊強度も低
下する。また、Ｃの含有量が高いと残留オーステナイト
量が大きくなり、高温下で寸法変化が生し、寸法安定性
が阻害される。

一方、０．２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。

Ｓｉ：０．５〜２．０重量％ 鋼中のＳｉは、固溶強化及び焼戻し軟化抵抗の向上に有
効である。その効果を発揮するため、含有量を０．５重
量％以上入れることが必要である。

しかし、含有量が多くなると機械的強度の低下を招く。

また、Ｓｉは浸炭阻害性のある元素である事等から上限
を２．０重量％とした。

Ｃｒ　：　５．Ｏ〜８．０重量％ Ｃｒは焼戻し軟化抵抗性の向上を示す元素である。また
、高温で焼戻しすることにより微細な炭化物を形成して
析出硬化を示す。よって以上のことから、高温焼戻しを
行っても十分な硬さが得られる。

また、浸炭または浸炭窒化の際表層部に硬くて微細なＣ
ｒ炭化物を析出するため、耐摩耗性が向上する。

これらの効果を発揮させ、必要な表面硬さ（望ましくは
、ＨＲＣ６２〜７０）を確保するためにＣｒ含有量の下
限を５．０重量％とした。

一方、Ｃｒ含有量の上限が８．０重量％を越えると、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
りで応力集中が生し寿命の低下を来す虞があるため、Ｃ
ｒの含有量の上限を上記値にした。

Ｍｏ：３．Ｏ重量％以下 Ｍｏは前記Ｃｒと同様に焼戻し軟化抵抗に有効な元素で
あると共に、表層部に炭化物を形成するために必要な元
素である。また、焼入れ性を向上する元素でもある。

しかしながら、Ｍｏを３．０重量％以上含有させ１ ２ ても上記効果はそれほど上がらず逆に素材の段階で巨大
な炭化物が形成して寿命を低下させる虞があるため、Ｍ
Ｏの含有量の条件を３．０重量％とした。

Ｍｎ：］、６６重量％以 下中の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、その含有量が多いと非金属介在物が多く生し易
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の含有量の」−限を上記値とし
た。

０：１２ｐｐｍ Ｏは酸化物系非金属介在物（特に、Ａｆｆｉｚ０３）の
発生元素として寿命を低下させるために、その含有量を
極力低下させる必要があり、そこで含有量の」１限を１
２ｐｐｍ以下とした。望ましくは９ｐｐｍ以下にするこ
とが良い。

Ｖ　：　０．１〜１．０重量％ ■は焼戻し軟化抵抗性の向上に顕著な効果を有すると共
に、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摩耗性が良好となるため添加され
る（請求項（２）（４）記載の発明）。

その効果は、■含有量が０．１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１．０重量％を越えると、結晶粒
界にＶの炭化物が析出して、加工性及び種々の機械的性
質を劣化させるばかりでなく、■は高価でありコスト的
にも不利となるため、含有量の上限を上記値に限定した
。

本発明では、上記各種元素の信子可避の不純物元素が含
有される。この不可避の不純物元素としてはＴｉ、　　
Ｓ、　　Ｐが例えば挙げられる。

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。望ましくはその含
有量を４０ｐｐｍ以下３ ４ にする。

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、望ましく
は含有量を２００ｐｐｍ以下とする。

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含有量を極力低下さセ
る必要があり、ａｏｐｐｍ以下とすることが望ましいも
のである。

本発明において、内輪、外輪及び転動体の少なくとも一
つの表層部には、浸炭又は浸炭窒化処理焼入れ２焼戻し
の処理によって、微細な球状炭化物が生ずる。

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
ｒ　３Ｃ６＋　ＭＯ２Ｃ，ＶＣ，Ｖ４Ｃ３及びＦｅ５Ｃ
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、０．５〜１．０μｍ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、２０〜５０ｖｏ１％であることが望ましい。

軸受の長寿命化を達成する上で表面硬さは、ＨＲＣ６２
〜７０を有することが望ましいが、炭化物の存在量が２
０ＶＯＩ％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、５０ｖｏ１％を越えて存在すると、
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。

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、表面硬さがＨＲＣ６２〜７０の高硬度の軸
受を得ることができる。

上゛配本発明において、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５ １に とにより、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、高温焼戻しをすることにより、表層
部に前記微細な球状炭化物を析出できると共に、残留オ
ーステナイト量を３ｖｏ１％以下にすることができる。

残留オーステナイトは、高温下でマルテンサイトに変態
し、この時寸法変化が生しるため、表層部における残留
オーステナイト量を３ｖｏ１％以下以下にすることが望
ましい。

ところで、本発明に係わる転動部材用鋼に高温焼戻しを
施すことにより、残留オーステナイトをマルテンサイト
化して、表層部における残留オステナイト量３ｖｏｌ　
％以下にすることができる。

この時の焼戻し温度は、焼戻し温度が低いと残留オース
テナイトをマルテンサイト化することが不十分であると
の観点から、２５０〜５５０°Ｃ程度、好ましくは４０
０〜４５０°Ｃであることが望ましい。

尚、上記浸炭または浸炭窒化熱処理において、Ａ１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２０〜５０νｏ１％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表に示す組成の合金鋼を浸炭処理し、次いで均
熱処理、焼入れ、焼戻しを行うことにより、試験片１〜
９を作成した。

（以下、余白） ７ ８ 第 １ 表 表中、○、　　ｓ、　　ｐの含有量はｐｐｍで示し、そ
の他は重量％で示す。

この各試験片の熱処理条件は第２表に示される。

このうち、試験片１の熱処理条件について説明すると次
の通りである。。

浸炭処理のうち直接焼入れ（ダイレクトクエンチング）
は、Ｒｘガス＋エンリッチガスの雰囲気で約１０時間、
９８０　’Ｃ浸炭熱処理を行い、その後この状態から油
焼入れを行い、更に５００　’ＣＸ２時間×３回の高温
焼戻しを行う。

試験片３，５については浸炭を行うことなく焼入れを行
い、その他の試験片については、浸炭条件或いは焼戻し
温度を変えた熱処理を行った。

尚、浸炭に代えて浸炭窒化を行う際には、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％で浸炭窒化熱処理を行い、
その後前記浸炭処理の場合と同様な処理を行うことがで
きる。

次に上記各試験片について、表面硬さ（ＨＲＣ）の測定
と残留オーステナイト量の測定さらには炭化物の大きさ
の測定を行った。この結果を第２表に示す。

０ また、各試験片を用いて転がりスラスト軸受の内輪及び
外輪のいずれにでも適用できる円盤状試験片を作成し、
この夫々のスラスト軸受の軌道輪である円盤状試験片に
ついて、応力繰り返し数（ｃｙｃｌｅ　）で示される寿
命（Ｌ＋ｏ）を測定した。

この寿命の測定に際し、準高温下での寿命特性を見るた
めに、準高温（１５０°Ｃ）下、常温（約２５°Ｃ程度
）下でそれぞれ寿命の測定を行った。この寿命の測定は
次の条件に基づいて行った。

試験機−「特殊鋼便覧（第１版）電気製鋼研究新編、理
工学舎、１９６５年５月２５ 日、第１０頁〜第２１頁」記載のスラ スト試験機 潤滑油−ＦＫＢオイル　Ｒｏ　１５ｏ　（１５０°Ｃ試
験） ＦＫＢオイル　ＲＯ８ｏ　（常温試 試験） 最大面圧−５６０ｋｇ／ｍｍ２（１５０°Ｃ試験）５３
０ｋｇ／ｍ＋ｎ２（常温試験） 応力繰り返し数−３０００ｃｐｍ 各試験片の寿命の値は第２表に示される。

（以下、余白） １ ２ ２３ そして、試験片１〜９の夫々の円盤状試験片を複数用い
て、高温（１５０°Ｃ）下、応力繰り返し数と繰り返し
応力によって円盤状試験片にフレーキングが生じて該円
盤状試験片が破損する確率との関係を調べた。この結果
を第１図に示す。

また、試験片１〜４について第１図と同様に、常温下の
応力繰り返し数と破損確率との関係を調べた。この結果
は第２図に示される。

尚、第１．２図において、図中の数値は各試験片の番号
を示す。

次に前記各試験片を用いて内径６陥の小型球軸受（６８
６）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−２０８Ｚ、
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３表に示して説明する。

（以下、余白） （フレッチングによる摩耗Ｎ） 内外輪溝のフレッチングによる摩耗量のグラフを第３図
に示す。第３図の摩耗量は同し試験片で構成された軸受
８個の摩耗量を平均したものである。

次に各試験片について前記各試験結果の分析を行う。

４ ５ 試験片１ば請求項（１）及び（３）記載の発明の実施例
に相当するものであり、第２表に示されるように、微細
な炭化物が表層部に析出していると共に焼戻し軟化抵抗
性を向上する各種元素が含有されているために、高温テ
ンパーを行っても表面硬さも■（ＲＣ６２，７のように
高い値となっている。また、高温テンパーにより残留オ
ーステナイトｉｔも少なくなっている。

そして、硬さもこのよう良好であり、且つ、炭化物も微
細であるため、準高温下（１５０°Ｃ）及び常温下の寿
命試験の結果も良好な稙となっている。従って、第１図
に示すように高温下での応力繰り返し数に対する破損確
率が小さく、このことは第２図に示すように常温下でも
同しである。

また、表層部に微細な球状炭化物が形成されているため
に、第３表に示すように試験片１を用いて転がり軸受を
作成した際、フレッチングの発生個数が一つと少なく、
且つ、第３図に示すように摩耗量も少なくなっている。

従って、試験片１の耐摩耗性は良好である。

試験片２は請求項（２）及び（４）記載の実施例に相当
するものであり、■が０．２重量％添加されている点が
、試験片１と異なる。

この■は微細な炭化物を形成する他、結晶粒の粗大化を
防止するため、さらに炭化物が微細化される。

このため、第２表に示すように、試験片２は試験片１と
同様に高温テンパー後の硬さ（ＨＲＣ）も良好であり、
残留オーステナイト量も少ない。

炭化物がさらに微細化されていることからその分応力の
集中を緩和できるため、準高温下及び常温下におけるＬ
ＩＯ寿命の値も良好である。

さらに第１，２図に示すように応力繰り返し数破損効率
の特性も前記試験１と同様に良好な値となっている。

またさらに、炭化物がより微細化されていることから、
第３表及び第３図に示すように、耐摩耗性の特性も試験
１よりやや良い値となっている。

試験片３は試験片１．２の比較例である高炭素クロム軸
受鋼（ＳＵＪ２）に相当するものである。

６ ７ この試験片３は高温テンパーによって残留オーステナイ
ト量は低減する反面、硬さがＨＲＣ５９，２と低い値と
なっている。また、炭化物を形成するＣｒの含有が本発
明の範囲を下回るため、炭化物の量も少ない。又、高温
焼戻し抵抗性を向」二するＳｉも少なく、その結果、第
２表に示すように、準高温及び常温下におけるＬ＋ｏ寿
命も悪くまた、第１，２図に示すように応力繰り返し数
−破損効率の特性も前記試験片１．　２と比較して大幅
に低下している。

さらに、第３表に示すように、フレシチングの発生個数
が多く、第３図に示すように摩耗量も大幅に多くなる。

試験片４は、試験片１．２の比較例である風貌１ｉ（Ｓ
Ｃｒ４２０）に相当するものである。

この試験片４は焼戻し軟化抵抗性の向上に資するＳｉ、
Ｃｒの含有量が本発明の範囲を下回り、また、Ｃｒの含
有量が少ないことから表層部に発生ずる炭化物量も少な
くなってくる。

よって第２表に示すように、ＨＲＣ硬さの値も上記試験
片１，２に比較して低い値となっており、且つ、準高温
及び常温下におけるり、。寿命も低い値となっている。

また、第１．２図に示すように応力繰り返し数破損効率
の特性も前記試験片１．２に比較して大幅に低下してい
る。

さらに、第３表に示すように、フレンチングの発生個数
が多く、第３図に示すように摩耗量も大幅に多くなる。

試験片５は試験片１．２の比較例である高温軸受用高速
度鋼であるＭ２Ｏに相当するものである。

この試験片３では、炭素含有量が多いため素材の段階で
巨大炭化物が発生するので、１１００’Ｃの温度で焼入
れして巨大炭化物を一旦マトリックスに固溶する溶体化
処理を行っている。このため、熱処理が複雑になる。

また、Ｓｉ、Ｃｒの含有量が本発明の下限より少ないた
め、第２表に示すように、炭化物の大きさも試験片］、
２に比較して大きいため、寿命も低下する。そして第１
図に示すように、応力繰り９ 返し数−破損効率の特性も試験片２に比較して劣化する
。

さらに、第３表に示すように、試験片１，２に比較して
、フレッチングの発生個数が多く、第３図に示すように
摩耗量も大幅に多くなる。

試験片６は請求項（１）及び（３）記載の発明の比較例
に相当するものであり、Ｃｒの含有量が少なくなってい
る。Ｃｒの含有量が少ないと焼戻し軟化抵抗性向上の度
合いが少なく、また、析出する炭化物量が不足する。よ
って、硬さ及び寿命とも第２表に示すように試験片１．
２に比較して低下する。

また、応力繰り返し数−破損効率の特性も試験片１２に
比較して劣化する。

さらに、第３表に示すように、試験片１，２に比較して
、フレッチングの発生個数が多く、第３図に示すように
摩耗量も大幅に多くなる。

試験片７は試験片６と同様に、請求項（１）及び（３）
記載の発明の比較例に相当するものであり、Ｍ。

が含有されていない。

Ｍｏが含有されないと、焼入れ性が低下するとともに焼
戻し軟化抵抗性向」−の度合いも少なくなる。よって、
第２表に示すように、硬度が低下し、寿命も低下する。

また、第１図に示すように、応力繰り返し数−破損効率
の特性も試験片１．２に比較して悪くなり、さらに、第
３表に示すように、試験片１，２に比較して、フレッチ
ングの発生個数が多く、第３図に示すように摩耗量も多
くなる。

試験片８も請求項（１）及び（３）記載の発明の比較例
に相当するものであり、Ｃｒ、Ｍｏの含有量が本発明の
−１−限を越えるものである。Ｃｒ、Ｍｏの含有量が多
くなると、炭化物が巨大化する虞がある。

従って、試験片８の硬度は試験片１．２・と同様に良好
な値となっているが、炭化物が巨大な分応力集中の度合
いが大きくなるため、試験片１．２と比較して寿命が若
干低下する。尚、試験片８は第１図に示すように、応力
繰り返し数−破損効率の特性は良好であり、さらに、第
３表に示すように、フレッチングの発生個数も少なく、
第３図に示すように摩耗量も少ない。本発明の範囲を越
えるＣｒ、Ｍｏの添加はコスｌ〜的に不利となる。

０ １ 試験片９は請求項（２）及び（４）記載の発明の比較例
に相当するものであり、■の含有量が本発明の上限を越
えるものである。

しかし、■の含有量が多くなっても、試験片９の硬度及
び寿命は、第２表に示すように、試験片１．２と比較し
て路間しであり、第１図に示す応力繰り返し数−破損効
率の特性及び第３表及び第３図に示す耐摩耗性の特性に
ついても同様である。

但し、本発明の範囲を越える■の添加量の増加はコスト
の上昇となる。

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Ｚ。とすると、表面からＺ。〜２Ｚｏ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２表にに関して説明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威し
、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
摩耗特性を得ることとが可能となる。

また、前記実施例では、寿命試験を準高温下（１５０°
Ｃ）で行ったが、さらに高温である例えば、２００〜５
００°Ｃ程度の高温においても、前記第２表と同様に良
好な結果を得ることができるものである。

〔発明の効果〕

以上説明した様に請求項（］）記載の発明によれば、高
温下でも軟化を来すことなく、しかも高温下の寸法安定
、耐摩耗性に優れ、さらには、特別の熱処理を施さなく
ても微細な炭化物を生成可能な転動部利用鋼を提供する
ことができる。

２ ３ そして、請求項（２）記載の発明によれば、さらにＶが
添加されているために、より微細な炭化物を生成可能な
転動部材用鋼を提供することができる。

また、請求項（３）記載の発明によれば、請求項（１）
記載の転動部材用鋼を用いて転がり軸受を形成している
ために、準高温〜高温下で使用されても長寿命の転がり
軸受を提供することができる。

またさらに、請求項（４）記載うの発明によれば、炭化
物がより微細化された請求項（２）記載の転動部材用鋼
を用いて転がり軸受を形成しているために、準高温〜高
温下で使用されてもより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】

第１図は、準高温下使用時の転がり軸受におりる応力繰
り返し数−破損確率の関係で示されるスラスト寿命試験
結果を表す特性図、第２図は、常温下使用時の転がり軸
受にお＆、ｌる応力繰り返し数破損確率の関係で示され
るスラスト寿命試験結果を表す特性図、第３図は、内外
輪みぞのフレソチングによる摩耗量を示すグラフである
。 ４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．２〜０．６重量％、Ｓｉ：０．５〜２．
   ０重量％、Ｃｒ：５．０〜８．０重量％、Ｍｏ：３．０
   重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｏ：１２ｐμｍ
   以下、残部Ｆｅ及び不可避の不純物からなること、を特
   徴とする転動部材用鋼。
2. （２）Ｃ：０．２〜０．６重量％、Ｓｉ：０．５〜２．
   ０重量％、Ｃｒ：５．０〜８．０重量％、Ｍｏ：３．０
   重量％以下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｏ：１２ｐｐｍ
   以下、Ｖ：０．１〜１．０重量％、残部Ｆｅ及び不可避
   の不純物からなること、を特徴とする転動部材用鋼。
3. （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
   ：０．２〜０．６重量％、Ｓｉ：０．５〜２．０重量％
   、Ｃｒ：５．０〜８．０重量％、Ｍｏ：３．０重量％以
   下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｏ：１２ｐｐｍ以下、残
   部Ｆｅ及び不可避の不純物の合金鋼からなり、該合金鋼
   には浸炭又は浸炭窒化熱処理が施こされ、次いで、焼入
   れ、高温焼戻しがなされてなること、を特徴とする転が
   り軸受。
4. （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
   ：０．２〜０．６重量％、Ｓｉ：０．５〜２．０重量％
   、Ｃｒ：５．０〜８．０重量％、Ｍｏ：３．０重量％以
   下、Ｍｎ：１．６重量％以下、Ｏ：１２ｐｐｍ以下、Ｖ
   ：０．１〜１．０重量％、残部Ｆｅ及び不可避の不純物
   の合金鋼からなり、該合金鋼には浸炭又は浸炭窒化熱処
   理が施こされ、次いで、焼入れ、高温焼戻しがなされて
   なること、を特徴とする転がり軸受。