JPH0810015B2 - ころがり軸受 - Google Patents

ころがり軸受

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JPH0810015B2
JPH0810015B2 JP62310833A JP31083387A JPH0810015B2 JP H0810015 B2 JPH0810015 B2 JP H0810015B2 JP 62310833 A JP62310833 A JP 62310833A JP 31083387 A JP31083387 A JP 31083387A JP H0810015 B2 JPH0810015 B2 JP H0810015B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車、建機、農機、電装などの分野に用
いられるころがり軸受に関し、特にその内輪、外輪また
は転動体が長寿命でかつその製造工程における研削加工
の回数の削減により製造コストの低減が図れるころがり
軸受に関する。
〔従来の技術〕
従来、長寿命軸受の製造には、0.2%程度の炭素を含
有する肌焼鋼例えばSCr 420H、SAE 4320H、SCM 420Hな
どが用いられ、これに浸炭焼入れ処理を施すことによ
り、表面部硬さがHRC 58〜64、芯部硬さがHRC 30〜48で
あるようなものを得ていた。
一般に、浸炭鋼軸受はズブ焼鋼軸受に比べてころがり
疲れ寿命が大きいことが知られている。その理由は次の
ように説明される。すなわち、浸炭をせずに焼入れを行
なった場合は、早く冷却する表面部が先にマルテンサイ
ト化し、その後に遅れて冷却する芯部がマルテンサイト
化するため、マルテンサイト化に伴う膨張によるひずみ
が、表面部においては引張り応力、芯部においては圧縮
応力として円周方向に残留する。このことにより、いわ
ゆる焼割れやころがり疲れ破壊時に見られる表面クラッ
クの発生が促される。一方、浸炭焼入れを行なった場合
には、オーステナイト組織への炭素の拡散が表面から進
行するため、組織中の固溶炭素量は表面部の方が芯部よ
り多くなり、表面部のMs点が芯部に比べて低くなる。そ
の結果、焼入時においては芯部から先にマルテンサイト
変態が生ずるため、表面部に圧力応力、芯部に引張り応
力が円周方向に残留する。したがって、焼割れや表面ク
ラックの発生が防止されるのである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、この浸炭による残留応力は焼入れ後に
於ては表面部と芯部とで平衡状態下にあるため、研削加
工により表面層を除去すると、この平衡状態がくずれて
変形が生じ、真円度が悪くなるという問題点があった。
そして、真円度の修正のために研削回数が多くなり、そ
の結果、真炭鋼軸受はズブ焼鋼軸受に比べて製造コスト
が上昇するという不利を招いていた。
本発明者らは、上記問題点が表面部と芯部との在留応
力差に起因することに鑑み、従来の浸炭鋼軸受の長所で
あるころがり疲れ寿命をさらに向上させ、かつ表面部と
芯部との残留応力差を小さくして研削加工の回数を削減
し、かくして製造コストの低減を図ったものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のころがり軸受は、内輪、外輪及び転動体を有
し、その内輪、外輪、転動体の少なくとも1つが炭素量
0.4〜0.7重量%の転動部品用合金鋼からなり、前記内
輪、外輪及び転動体の少なくとも1つが (イ)表面部の付加炭素量又は付加炭素量と付加窒素量
との合計が0.35〜0.6重量%; (ロ)表面部の固溶炭素量又は固溶炭素量と固溶窒素量
との合計が0.75〜1.1重量% となるよう浸炭又は浸炭窒化され次いで硬化熱処理され
て成り、 (ハ)芯部の硬さがHRC57〜64; (ニ)表面部と芯部の硬さの差が±HRC5以内; (ホ)表面部の残留オーステナイト量が25〜45体積% であることを特徴とする。
なお本発明において、「内輪」及び「外輪」とは「転
動体」と相対的に転動する相手部材を意味し、独立した
部材としていわゆる内輪及び外輪に限定されるものでは
なく、ハウジングやシャフトナット、ネジなど独立した
内輪や外輪と同等に機能する相手部材を広く包含する概
念である。
〔作用〕
本発明者らは、表面部と芯部との残留応力差が、表面
部と芯部との硬さの差に関連していることを見い出し
た。第1図は、表面部と芯部との間に大きな硬さの差を
有する従来の浸炭鋼軸受の外輪における円周方向残留応
力の深さ方向分布と、表面部と芯部との間に硬さの差が
小さい本発明の浸炭鋼軸受のそれとを比較して示すもの
である。図中にC1鋼と表わされる従来の浸炭鋼軸受にお
いては表面部と芯部との間に大きな残留応力差が応じて
いるのに対し、図中にA6鋼と表わされる本発明の浸炭鋼
軸受においては表面部にも芯部にも大きな残留応力は存
在していないことが明確に認められる。ここに、C1鋼は
SCM 420或いはSCM 421に相当するもので、ベースC%が
低いため芯部硬度が上がらず、結果的に表面部と芯部と
の硬さの差(以下ΔHRCとも言う)が大きくなってい
る。本発明の浸炭鋼軸受においては、ベースC%のより
高いものを用いているため、表面部と芯部との硬さの差
が小さいのである。なお、C1鋼及びA6鋼の組成と浸炭焼
き入れ後の硬さを表−1に示す。
第2図は、残留応力差と硬さの差との関係を示すもの
である。研削後の変形を少なくするためには、第1図の
関係に於て残留応力値そのものと表面部と芯部との残留
応力差を共に小さくすることが必要であり、それには横
軸パラメータである硬さの差ΔHRCを5以下とすること
が好ましいことが理解されよう。
本発明においては、炭素含有量(ベースカーボン)が
0.4〜0.7重量%である前記転動部品用合金鋼を用い、こ
れに(イ)表面部の浸炭量又は浸炭窒化量が0.35〜0.6
重量%であり、(ロ)表面部の固溶炭素量又は固溶炭素
量と固溶窒素量の総和が0.75〜1.1重量%となるように
浸炭焼入れ又は浸炭窒化焼入れすることにより、(ハ)
芯部の硬さHRC57〜64、及び(ニ)表面部と芯部の硬さ
の差ΔHRC±5以内に実現される。
一方、炭素は熱処理により鉄原子間に拡散して固溶強
化する働きがあることが知られている。この場合、オー
ステナイト中に固溶する炭素は材料表面部においては、
材料中にもともと含まれていた炭素(ベースカーボン)
と浸炭により表面から侵入する付加的炭素とが拡散する
わけであるが、一般に付加的炭素を併用するとベースカ
ーボンだけで拡散を行なわせる場合にくらべて拡散長が
短くなり、均一な拡散固溶が行なわれる。すなわち浸炭
量が0.35重量%より少ないと、拡散が不十分で固溶強化
が十分になされず、一方、0.6重量%より多いと、残留
オーステナイトが多くなり表面の強度をかえって低下さ
せる。浸炭量が0.35〜0.6重量%のときに、C原子がFe
原子中に均一に拡散し、応力集中の少ない固溶強化(応
力集中の少ないマルテンサイト変態)か行なわれ、L10
が長くなる。
又、表面部に於て付加的炭素量と、転動部品用合金鋼
が最初から含有する炭素量とが、熱処理によって実際に
マトリックスに固溶するいわゆる表面部の固溶炭素量も
L10に関係する。すなわち表面部の固溶炭素量が0.75重
量%より少ないと表面層の強度が不足し、1.1重量%よ
り多くなると、熱処理後の表面部に残留オーステナイト
が多くなり表面層の強度がかえって低下し、その結果L
10を従来技術である浸炭ころがり軸受に比べ低下させ、
かつ不要に浸炭時間を長くすることになる。
本発明においては、前記転動部品用合金鋼を用い、こ
れに(イ)表面部を0.35〜0.6重量%だけ浸炭又は、浸
炭窒化することにより、最初から炭素を含有する合金鋼
を焼入する方法に比べオーステナイト中のC(又はN)
の固溶が均一となるため、焼入れ後の表面層の固溶強化
が均一となり、その結果応力集中源が少なく、ころがり
疲れに対する抵抗性が付与されるとともに、(ロ)表面
部の固溶炭素量又は固溶炭素量と固溶窒素量の総和を0.
75〜1.1重量%とすることにより、残留オーステナイト
が適性で残留オーステナイトの高靭性により歪の蓄積を
緩和する働きを確保しつつ表面の硬さが高いころがり軸
受が得られる。
更に、前記転動部品用合金鋼の成分のうち、Mn、Si、
Ni、Mo及びCrはいずれも焼入性の向上に寄与するが、特
に、Mnは残留オーステナイトを生成し易く、Siは基地の
組織の強度を高め、Crにより耐摩耗性、Moにより靭性、
Niにより耐衝撃性が付与されるのである。
特許請求の範囲第1項および第7項における各数値限
定はそれぞれ以下のような臨界的意義を有する。
前記転動部品用合金鋼中の炭素含有はベースカーボン
としての意義と、かつΔHRC≦5以内にする芯部硬さを
得るためで、これが0.4重量%より小さいと、ΔHRC≦5
以内とすることが出来ず又所望の硬さを得るための浸炭
時間が長くなる他、オーステナイト中に固溶する炭素の
拡散長が長くなり、その結果オーステナイト中の炭素の
固溶状態が不均一となって応力集中源が生成し、ころが
り疲れ寿命L10も低下する。一方、0.7重量%より大きい
場合には、オーステナイト中の固溶炭素量が過多とな
り、その結果焼入れ後の残留オーステナイトが増して表
面硬さが低下する。0.4〜0.7重量%は、芯部の硬さが表
面部の硬さに接近するための適正値であり、同時に後に
説明する様にころがり疲れ寿命L10が従来の浸炭鋼軸受
より長寿命となり、浸炭時間も短くすることができる範
囲であるが、就中0.45〜0.70重量%が最適値である。
マンガンは0.2重量%以上で、焼入性向上成分及び溶
解精練時の脱酸剤としての意義を有する。しかし、1.7
重量%より大きい場合には、残留オーステナイトが増え
て鋼材の被削性及び熱間加工性が低下する。
珪素も0.2重量%以上で、焼入性向上及び脱酸に寄与
する。しかし、Si含有量が1.2重量%より大きい場合に
は、熱処理時に表面が脱炭するとともに、芯部にフェラ
イトが増えてプレス成形性、冷間鍛造性及び機械的性質
が低下する。Si含有量が0.2〜1.2重量%の適性範囲にあ
れば、圧壊値も向上し、ころがり疲れ寿命L10の向上に
も寄与する。
クロムは0.2重量%以上で、焼入性、浸炭性、耐摩耗
性及び機械的性質の向上成分としての意義を有する。し
かし、Cr含有量が1.7重量%より大きい場合には、過剰
浸炭となり残留オーステナイトが増え、また粒状炭化物
が増えて浸炭焼入層がもろくなる。
モリブテンは0.1重量%以上で、焼入性を増進し、強
靭性を付与する。しかし、Mo含有量が0.3重量%より大
きい場合には、過剰浸炭となり浸炭層の残留オーステナ
イトが増える他、それ以上の焼入性向上のためには代わ
りにC、Si、Mn、Crを用いた方が経済的となる。
ニッケルは0.1重量%以上で、焼入性向上作用を呈す
る他、焼入組織の均質化作用により耐衝撃性を向上させ
る。しかし、焼入性向上作用からみるとNi含有量を1.0
重量%以上とすることは不経済であり、代わりにC、S
i、Mn、Crを用いた方が経済的となる。
本発明においては、マンガン、珪素、クロム、モリブ
デン、ニッケルの2種以上を有効に含有することが、こ
ろがり疲れ寿命L10を従来の浸炭鋼軸受と同等の水準に
するために必要である。
ところが、実際の市場におけるころがり軸受の疲労破
損は、乗用車あるいはトラックのトランスミッション、
ガソリンエンジンの回転部、産業機械の動力伝達部など
で極めて多く発生しており、この場合、潤滑油中に入っ
た異物たとえばごみや鉄粉などを軌道面にかみこむこと
により形成された圧痕が原因となっている例がかなりあ
る。
本発明者らは、上記のような異物混入下においてもこ
ろがり疲れ寿命が長い軸受を得るため更に検討を続けた
結果、残留オーステナイトの量が寿命の長短に影響する
ことを見い出したのである。第8図は、後記実施例にお
いて残留オーステイナイト量と異物混合潤滑下での寿命
について試験した結果を示すものであるが、残留オース
テイナイト量25〜45体積%の範囲が極めて寿命が長いと
いう結果を示している。これは次のように理解される。
異物混入下においては、異物による圧痕の縁に生ずる
表面クラックが広がって最終的な疲労破損に至ることが
多い。残留オーステイナイト量が25体積%以上であれ
ば、圧痕がついても、転動体がその上を転がるとき圧痕
の縁が丸められ、その結果応力集中が緩和されてエッジ
ロードの発生が抑制されるのである。一方、残留オース
テナイト量が45体積%を越えると、もともと残留オース
テナイトは強くないのでL10に対し逆効果を生ずる。
残留オーステナイト量は固溶炭素量(又は固溶炭素窒
素量)との密接な関係が有る。それを調べてプロットし
たものが第7図である。第7図からわかるように、L10
を最適にする残留オーステナイト量を25〜45体積%にす
るための固溶炭素量又は固溶炭素量と固溶窒素量の合計
(以下「固溶相当炭素量」と総称して言う)は0.85〜1.
1重量%である。
また、本発明のころがり軸受に用いる転動部品用合金
鋼に含まれる前記2種以上の元素とその量も残留オース
テナイト量に影響する。残留オーステナイト量(γ
とMs点の関係はコイスチネン(D.P.Koistinen)の提唱
する(1)式によって示される。
γ=ea(Ms-Tq)(vol%) ……(1) a=−1.1×10-2 Tq=焼入油温(℃) また、合金鋼に添加する元素と量がMs点に及ぼす影響は
例えば(2)式によって示される。
Ms(℃)=538−317×(%C)−33×(%Mn) −28×(%Cr)−17×(%Ni) −11×(%Si+%Mo+%W) ……(2) %は重量百分率 (1)および(2)式より、好適な添加元素群及びそ
の添加量は、Mn−Cr系ではMn1.2〜1.7重量%及びCr0.2
〜0.6重量%であり、Mn−Cr−Ni系ではMn1.0〜1.5重量
%、Cr0.3〜0.6重量%及びNi0.5〜10重量%であり、Mn
−Cr−Si系ではMn0.5〜1.0重量%、Cr0.3〜0.6重量%及
びSi0.8〜1.2重量%であり、Mn−Si系ではMn1.2〜1.7重
量%及びSi0.8〜1.2重量%である。
上記好適な添加元素量条件及び前記好適な固溶相当炭
素量条件下においては、適正な残留オーステナイト量
(γ)25〜45体積%のほぼ中央値付近のγ量が得ら
れ、特に異物混入下において長寿命である好適なころが
り軸受が提供される。
以上述べた様に本発明は、本発明で定めた組成からな
る転動部品用金鋼を用いて表面部の付加的炭素量0.35〜
0.6重量%、かつ表面部の固溶炭素量0.75〜1.1重量%に
浸炭焼入するため、表面部が適正な量の残留オーステナ
イトを有し、該残留オーステナイトによる高靭性により
歪の蓄積を緩和する働きを備え、かつ均一に固溶強化さ
れたころがり疲れ寿命に望ましい表面硬さを得ることが
でき、加えて芯部の硬さをHRC 57〜64とし表面部と芯部
の固さの差を±HRC 5以内とするため、表面部と芯部の
残留応力と、その差を小さくすることができる。又前記
付加的炭素量の一部を同重量の窒素量に置き換えても、
以上に述べた、表面部での歪の蓄積を緩和する働きを有
するる表面部と、表面部と芯部とにおいて残留応力値そ
のものとその差を小さくすることができる。
〔実施例〕
各種鋼種及び各種熱処理条件を用い熱処理した玉軸受
6206の外輪外径真円度を変形評価のパラメータとして、
熱処理後における値と、更に外輪外径を平面→外径→外
輪溝の順に研削加工をして外輪として完成した後の値を
測定しそれぞれ表−2に記載した。
表−2の各材料と熱処理は、以下に述べる組合せで実
施したものである。
比較例1〜2は、材料にSCr 420Hを用いた従来の標準
的浸炭焼入れをし、比較的3〜5は、いずれも、材料に
軸受鋼(SUJ−2)を用い、比較例3は浸炭焼入れ、比
較例4は、浸炭窒化(マルストレッシング)、比較例5
は、従来の標準的焼入れを施したものである。比較例6
〜12は、本発明の成分である転動部品用合金鋼を用い、
浸炭焼入れをし、実施例1〜6は前記転動部品合金鋼を
用い、本発明の付加的炭素量、表面部の固用炭素量、及
び芯部の硬さ、ΔHRCの本発明範囲を全て満す浸炭焼入
れをおこなったものである。実施例7〜8と該実施例に
対比する比較例13は本発明の成分である前記転動部品用
合金鋼を用い、浸炭処理を浸炭窒化処理に代え、表面部
の付加浸炭量及び固溶浸炭量の一部を窒素に置きかえた
ものである。なお、表−3は表−2に番号で示される熱
処理条件を具体的に説明するものであり、表−4は表−
2に示される鋼種EX3、EX4、EX5及びEX6の成分値を示す
ものである。
表−2に記載の外輪外径真円度値に着目し考察する
と、比較例1〜5と比較例6〜12、実施例1〜6の熱処
理後の値は、同程度であるのに対し、前記研削加工後の
外輪外径真円度は、いずれも比較例1〜5に比し比較例
6〜12、実施例1〜6の値は約1/2の値を示している。
このことは本発明の成分である転動部品溶合金鋼を用い
浸炭焼入れされ、ΔHRC<5の条件を満すころがり軸受
は、従来の標準的浸炭焼入れや軸受鋼を用いた浸炭焼入
れ、浸炭窒化及び、標準的焼入処理したものと比べ、表
面部と芯部の残留応力値及びその差が小さく、又比較例
1〜5の外輪外径真円度水準を、比較例6〜12、実施例
1〜6にするには修正研削を不要とすることを意味し本
発明のころがり軸受は、比較例1〜5に代表される従来
のころがり軸受に比べ、加工コストを低減できることを
証明できるものである。更に、実施例7〜8及び比較例
13に於ても、前記した比較例6〜12、実施例1〜6と同
様の結果が示されていることから、前記本発明の転動部
品用合金鋼を用い、表面部の付加的炭素量の一部を窒素
に置き代えても、本発明の目的を達成できることが認め
られる。
次に前記した外輪外径真円度を評価したものと同じ材
料と熱処理の組合せによる転動部品を用い完成された玉
軸受6206を、日本精工(株)製玉軸受寿命試験機を用い
てころがり耐久寿命試験をおこない、本発明軸受が長寿
命であることを確認した。
軸受寿命試験は、前記玉軸受寿命試験機を用いタービ
ン油〔日本石油製FBKオイルR068〕に鋼粉(かたさHv300
〜500、粒径80〜160μm)を100ppmの混合比で加えた潤
滑剤を用い軸受負荷荷重(ラジアル荷重)600Kgf、軸受
回転数2000rpmで試験した。実用上、ころがり軸受は異
物混入潤滑下においてごみ圧痕がつく場合が多く、従っ
て実用的ころがり疲れ寿命の評価は、異物混入潤滑下に
おける試験によって行なうことが望ましいからである。
はくりは内輪のはくりについてのみ注目し、寿命試験
結果は内輪のころがり疲労はくり寿命について整理し、
10%破損寿命(L10寿命)を表−2に示し、さらにその
結果を第3図〜第5図及び第8図に整理して示した。
比較例1〜2は標準的な浸炭焼入れ処理の例である。
比較例3は通常ズブ焼入れして使用する軸受鋼SUJ2の
熱処理を変えて、浸炭焼入れしたものである。
又比較例4は従来行なわれているマルストレッシング
の例である。
比較例5は従来の軸受鋼標準焼入れの例である。
これに対し、比較例6〜12、実施例1〜6は本発明の
鋼を用い種々の条件で浸炭焼入れした例である。
比較例1〜5の寿命試験結果を比べると、通常の浸炭
鋼の浸炭処理軸受(比較例1〜2)が最も長寿命であり
次いで比較例4のマルストレッシング処理軸受である。
比較例3、5のSUJ2軸受は浸炭焼入れ、標準焼入れ軸
受、ともに短寿命である。
次に本発明の成分である転動部品用合金鋼を用いたこ
ろがり軸受のL10と、表面部基地(マトリックス)中に
固溶させた固溶浸炭(又は+窒化)重量%及び付加浸炭
(又は+窒化)重量%との関係を示す第3図〜第5図に
ついて考察する。これらの図は表−2の結果に基づいて
作成したものでありいずれの図においても、従来の標準
的浸炭焼入及び軸受鋼(SUJ−2)を用いた、浸炭焼入
れ、浸炭窒化(マルストレッシング)、標準焼入れ処理
されたころがり軸受(6206)のそれぞれのL10と併せプ
ロットし比較したものである。
第3図に於ては、従来の浸炭鋼軸受L10水準を上廻る
には、本発明の成分である転動部品用合金鋼に、熱処理
する付加炭素(又は+窒化)重量%が0.35〜0.6%の範
囲でなければならず、第4図に於ても前記と同様の比較
に於て、表面の固溶炭素(又は+窒化)重量%は0.75〜
1.1%であることが必要条件として理解され、更に第5
図に於ては、前記付加炭素(又は窒化)重量%及び表面
の固溶炭素(又は+窒化)重量%の前記適正範囲の両方
を同時に満足しなければ、従来の浸炭鋼軸受のころがり
耐久寿命L10を上廻らないという結果が導き出される。
さらに、第8図によれば、異物混入潤滑下におけるこ
ろがり疲れ寿命を長くするうえで、残留オーステナイト
量を25〜45体積%とすることが極めて好ましいことがわ
かる。
〔発明の効果〕
本発明のころがり軸受は、従来の浸炭鋼軸受に比べ、
その主要構成要素である内輪、外輪又は転動体におい
て、表面部と芯部との残留応力差が著しく小さいため、
研削後の変形が小さく、即ち研削後の真円度が高いとい
う特徴を有する。これにより、従来、真円度の修正のた
めに施していた修正研削を省略でき、或いはその回数を
研削でき、製造コストの低減を図ることができるもので
ある。
更に本発明のころがり軸受は、上記残留応力差を極小
化しながら所定の組成を有する転動部品用合金鋼を用い
特定量の浸炭又は浸炭窒化処理を施すことにより、表面
部で応力集中源が少く従って本発明の軸受のL10(270〜
320Hr)の最大水準値(320Hr)は従来のスブ焼入鋼軸受
のL10(110Hr)の約3倍、従来の浸炭鋼軸受のL10(平
均195Hr)の1.6倍の長寿命化が可能である。
又本発明の転動部品用合金鋼は従来の浸炭鋼と比べ、
ベースカーボンが高いため浸炭に要する時間が1/2〜1/4
に短縮できる。
又本発明の表面部に浸炭する付加的炭素量に代えて浸
炭窒化によってその一部を窒素に置きかえても同様の効
果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の浸炭鋼ころがり軸受(玉軸受6206)と
本発明のころがり軸受(同)の、外輪における円周方向
残留応力の深さ方向分布の代表例を示すものである。 第2図は、玉受軸6206外輪における残留応力差と硬さの
差との関係を示すものである。 第3図は、L10と付加炭素(又は窒化)重量%の関係を 第4図はL10と表面の固溶炭素(又は窒化)重量%の関
係を 第5図はL10と付加炭素(又は窒化)重量%及び表面の
固溶炭素(又は窒化)重量%の関係をそれぞれ示したも
のである。 第6図は、熱処理工程を模式的に示すものである。 第7図は、残留オーステナイト量とマトリックスの固溶
炭素量又は固溶炭素量と固溶窒素量の和の関係を示すも
のである。 第8図は、表面部の残留オーステナイト量とL10の関係
を示したものである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内輪、外輪及び転動体を有するころがり軸
    受において、その内輪、外輪、転動体の少なくとも1つ
    が炭素量0.4〜0.7重量%の転動部品用合金鋼からなり、
    前記内輪、外輪及び転動体の少なくとも1つが (イ)表面部の付加炭素量又は付加炭素量と付加窒素量
    との合計が0.35〜0.6重量%; (ロ)表面部の固溶炭素量又は固溶炭素量と固溶窒素量
    との合計が0.75〜1.1重量% となるよう浸炭又は浸炭窒化され次いで硬化熱処理され
    て成り、 (ハ)芯部の硬さがHRC57〜64; (ニ)表面部と芯部の硬さの差が±HRC5以内; (ホ)表面部の残留オーステナイト量が25〜45体積% であることを特徴とするころがり軸受。
  2. 【請求項2】前記表面部の固溶炭素量又は固溶炭素量と
    固溶窒素量との合計が0.85〜1.1重量%である特許請求
    の範囲第1項記載のころがり軸受。
  3. 【請求項3】前記転動部品用合金鋼が、Mn0.2〜1.7重量
    %、Si0.2〜1.2重量%、Cr0.2〜1.7重量%、Mo0.1〜0.3
    重量%、Ni0.1〜1.0重量%の2種以上、及びC0.4〜0.7
    重量%、残部Feより成る特許請求の範囲第1項または第
    2項記載のころがり軸受。
  4. 【請求項4】前記転動部品用合金鋼が、Mn1.2〜1.7重量
    %、Cr0.2〜0.6重量%、及びC0.4〜0.7重量%、残部Fe
    より成る特許請求の範囲第1項または第2項記載のころ
    がり軸受。
  5. 【請求項5】前記転動部品用合金鋼が、Mn1.0〜1.5重量
    %、Cr0.3〜0.6重量%、Ni0.5〜1.0重量%、及びC0.4〜
    0.7重量%、残部Feより成る特許請求の範囲第1項また
    は第2項記載のころがり軸受。
  6. 【請求項6】前記転動部品用合金鋼が、Mn0.5〜1.0重量
    %、Cr0.3〜0.6重量%、Si0.8〜1.2重量%、及びC0.4〜
    0.7重量%、残部Feより成る特許請求の範囲第1項また
    は第2項記載のころがり軸受。
  7. 【請求項7】前記転動部品用合金鋼が、Mn1.2〜1.7重量
    %、Si0.8〜1.2重量%、及びC0.4〜0.7重量%、残部Fe
    より成る特許請求の範囲第1項または第2項記載のころ
    がり軸受。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8083868B2 (en) 2004-01-20 2011-12-27 Nsk Ltd Rolling bearing

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2224745B (en) * 1988-08-15 1992-08-12 N T N Toyo Bearing Kabushiki K Bearing race member
GB2235212B (en) * 1989-07-25 1993-08-11 Nippon Seiko Kk Rolling bearing
EP0458646B1 (en) * 1990-05-23 1997-09-10 Aichi Steel Works, Ltd. Bearing steel
JP2962817B2 (ja) * 1990-11-28 1999-10-12 日本精工株式会社 転がり軸受
JP2921112B2 (ja) * 1990-11-30 1999-07-19 日本精工株式会社 転がり軸受
JP2581973Y2 (ja) * 1991-10-14 1998-09-24 光洋精工株式会社 カムフォロア
US5577846A (en) * 1992-03-30 1996-11-26 Koyo Seiko, Co., Ltd. Eccentric rolling bearing device
JP3326834B2 (ja) * 1992-11-25 2002-09-24 日本精工株式会社 転がり軸受
JP3326874B2 (ja) * 1993-05-31 2002-09-24 日本精工株式会社 転がり軸受
JP3593668B2 (ja) * 1994-06-21 2004-11-24 Ntn株式会社 転がり軸受
JP3661133B2 (ja) * 1994-08-19 2005-06-15 日本精工株式会社 コンプレッサ用転がり軸受
JP3385742B2 (ja) * 1994-08-25 2003-03-10 日本精工株式会社 転がり軸受及びその製造方法
US5507580A (en) * 1994-12-16 1996-04-16 The Torrington Company Rod end bearing for aircraft use
US5531836A (en) * 1994-12-22 1996-07-02 The Torrington Company Rolling bearing and method of making same
GB2314344B (en) * 1996-06-17 1999-01-13 Nsk Ltd Rolling bearing
JPH1046286A (ja) * 1996-07-26 1998-02-17 Nippon Seiko Kk 転がり軸受
JP3646467B2 (ja) * 1996-07-31 2005-05-11 日本精工株式会社 転がり軸受
JPH11100643A (ja) * 1997-09-25 1999-04-13 Ntn Corp 転がり軸受
JP2000045049A (ja) 1998-07-28 2000-02-15 Nippon Seiko Kk 転がり軸受
JP2000055132A (ja) * 1998-08-07 2000-02-22 Ntn Corp フライホイールダンパ支持構造
US6224266B1 (en) * 1998-09-18 2001-05-01 Ntn Corporation Wheel bearing device
JP2000212721A (ja) * 1998-11-19 2000-08-02 Nsk Ltd 耐摩耗性に優れた転動部材
JP2000161349A (ja) * 1998-11-30 2000-06-13 Ntn Corp 車両用歯車軸支持装置
US6328477B1 (en) * 1998-11-27 2001-12-11 Ntn Corporation Tapered roller bearings and gear shaft support devices
JP2000266064A (ja) * 1999-03-18 2000-09-26 Komatsu Ltd 円筒ころ軸受及び針状ころ軸受用軸部品
US6146471A (en) * 1999-04-08 2000-11-14 Roller Bearing Company Of America Spherical plain bearing and method of manufacturing thereof
RU2169206C2 (ru) * 1999-05-24 2001-06-20 Открытое акционерное общество "ГАЗ" Цементируемая сталь
JP2002340122A (ja) * 2001-05-14 2002-11-27 Nsk Ltd トロイダル型無段変速機
US7104699B2 (en) * 2001-09-28 2006-09-12 Timken Us Corporation Thrust bearing and method of making same
JP4127009B2 (ja) * 2001-10-15 2008-07-30 株式会社ジェイテクト 転がり軸受ユニット
JP3873741B2 (ja) * 2001-12-27 2007-01-24 日本精工株式会社 転がり軸受
EP1489318A4 (en) * 2002-03-27 2008-10-29 Nsk Ltd BALL BEARING FOR NON-STAGE BELT TYPE TRANSMISSION
DE10222266B4 (de) * 2002-05-18 2006-08-10 Schaeffler Kg Verschmutzungsresistente Wälzkörper für Wälzlager
JP2004060797A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Koyo Seiko Co Ltd ローラ部材およびその製造方法
JP4026472B2 (ja) * 2002-10-30 2007-12-26 株式会社ジェイテクト 軸受部品の製造方法
DE10393924B4 (de) * 2002-12-16 2007-08-16 Nsk Ltd. Vierpunktkontakt-Kugellager
DE102007055575B4 (de) * 2007-11-20 2016-06-09 Ab Skf Laufbahnelement einer Wälzlagerung
JP5233305B2 (ja) * 2008-02-12 2013-07-10 日本精工株式会社 ころ軸受及びその製造方法
DE102009032143A1 (de) * 2009-07-08 2011-01-13 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Hubübertragungsbauteils
DE102017216762A1 (de) * 2017-09-21 2019-03-21 Thyssenkrupp Ag Werkstoff und Herstellungsverfahren für Wälzlagerkomponenten
US11078961B2 (en) 2018-04-02 2021-08-03 Nsk Ltd. Intermediary race member of rolling bearing, race, rolling bearing and production method therefor

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2194178A (en) * 1936-06-24 1940-03-19 Electro Metallurg Co Low alloy steel
GB857308A (en) * 1958-02-26 1960-12-29 Timken Roller Bearing Co Carburized bearing member
US3275389A (en) * 1963-12-09 1966-09-27 Smith Ind International Inc Carburized drill bit bearing
US3713905A (en) * 1970-06-16 1973-01-30 Carpenter Technology Corp Deep air-hardened alloy steel article
FR2225847B1 (ja) * 1973-04-10 1976-11-12 Alsthom Cgee
US4023988A (en) * 1976-02-02 1977-05-17 Ford Motor Company Heat treatment for ball bearing steel to improve resistance to rolling contact fatigue
US4191599A (en) * 1978-09-13 1980-03-04 Ford Motor Company Method of heat treating high carbon alloy steel parts to develop surface compressive residual stresses
US4659241A (en) * 1985-02-25 1987-04-21 General Electric Company Rolling element bearing member
JPS62132031A (ja) * 1985-12-03 1987-06-15 Ntn Toyo Bearing Co Ltd 転がり軸受

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8083868B2 (en) 2004-01-20 2011-12-27 Nsk Ltd Rolling bearing

Also Published As

Publication number Publication date
GB2200369A (en) 1988-08-03
GB2200369B (en) 1991-04-24
JPS63303222A (ja) 1988-12-09
US4871268A (en) 1989-10-03
GB8800918D0 (en) 1988-02-17

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