JP7679233B2 - 転動部品および軸受の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は転動部品、軸受およびそれらの製造方法に関し、特に構成部材がファイバーフローを含む転動部品、軸受およびそれらの製造方法に関するものである。

軸受を長寿命化するために、たとえば特開２０１９－０９５０４４号公報（特許文献１）では、ファイバーフローと軌道面とのなす角度が１５°以上であり、表面の圧縮残留応力が７００ＭＰａ以上である、軸受を構成する転動部品が提案されている。特開２０１９－０９５０４４号公報では、転動部品の表面に対してバニシング加工等の塑性加工を施すことで表面に十分な圧縮残留応力が付与される。これにより、転動部品内の非金属介在物と転動部品の母材との隙間を小さくし、き裂進展が抑制される。このため非金属介在物を起点とした軸受の表面の剥離が抑制され、軸受が長寿命化される。

一方、軸受の表面の剥離は、上記のような非金属介在物を起点とした介在物起点型剥離の他に、潤滑油中に混入した異物の噛み込みにより表面に発生した圧痕を起点とした表面起点型剥離がある。表面起点型剥離は、介在物起点型剥離よりも短時間で発生することがある。表面起点型剥離の発生を防ぐためには、たとえばシール等を追加することで異物を軸受内部に侵入させない設計とすることが考えられる。その他、表面起点型剥離の発生を防ぐために、たとえば特開２０１６－１０８５９６号公報（特許文献２）には、特殊な熱処理により表面の残留オーステナイト量を多くする技術が提案されている。残留オーステナイト量を多くすれば、異物による表面の圧痕の形状が変形し、圧痕周辺の応力集中が緩和されるためである。

特開２０１９－０９５０４４号公報 特開２０１６－１０８５９６号公報

自動車に用いられるハブ軸受は、複列のアンギュラ玉軸受の構造である。このためハブ軸受は、ファイバーフローが軌道面に対して大きな角度となりやすい。ハブ軸受は、ファイバーフローによる短寿命化を防ぐために残留応力の付与が必要となる場合がある。しかし特開２０１９－０９５０４４号公報のようにバニシング加工により残留応力が付与されれば、残留オーステナイト量が減少する。残留オーステナイト量が減少すれば、異物による表面の圧痕周辺の応力集中を誘発し、表面起点型剥離が起こりやすくなる。特開２０１９－０９５０４４号公報および特開２０１６－１０８５９６号公報のいずれにも、ファイバーフローの軌道面に対する角度が大きくかつ表面に圧縮残留応力が付与され、さらに異物の侵入による表面起点型剥離が抑制された構成については検討されていない。

本開示は以上の課題に鑑みなされたものである。その目的は、ファイバーフローに起因する剥離、介在物起点型剥離および表面起点型剥離のいずれも抑制可能な転動部品、軸受およびそれらの製造方法を提供することである。

本開示に従った転動部品は表面を有する。転動部品にはファイバーフローが含まれる。表面とファイバーフローとのなす角度は１５°以上である。表面から深さ１００μｍ以内の領域において最大圧縮残留応力が７００ＭＰａ以上である。表面の残留オーステナイト量が１１％以上２８％以下である。

本開示に従った軸受は、外輪と、転動体と、内輪とを備える。転動体は外輪の内周面上に配置される。内輪は転動体の内周側に配置される。外輪、転動体および内輪の少なくとも１つは上記転動部品である。転動部品における表面は、外輪の軌道面、内輪の軌道面および転動体の転動面のいずれかである。

本開示に従った表面を有する転動部品の製造方法は、被加工面を有し、ファイバーフローを含む部材が準備される。被加工面に研磨加工が施される。研磨加工が施された後に被加工面に塑性加工が施される。表面とファイバーフローとのなす角度は１５°以上である。表面から深さ１００μｍ以内の領域において最大圧縮残留応力が７００ＭＰａ以上となるように形成される。表面の残留オーステナイト量が１１％以上２８％以下である。上記塑性加工を施す工程においてはバニシング加工がなされる。

本開示に従った軸受の製造方法における軸受は、外輪と、転動体と、内輪とを備える。転動体は外輪の内周面上に配置される。内輪は転動体の内周側に配置される。外輪、転動体および内輪の少なくとも１つは上記転動部品である。転動部品における表面は、外輪の軌道面、内輪の軌道面および転動体の転動面のいずれかである。

本開示に従えば、ファイバーフローに起因する剥離、介在物起点型剥離および表面起点型剥離のいずれも抑制可能な転動部品、軸受およびそれらの製造方法が得られる。

本実施の形態に係るハブ軸受の部分的な構造を示す概略断面図である。 図１中の点線で囲まれた領域ＩＩの概略断面図である。 転動部品の母材と、その母材に存在する非金属介在物との隙間とを示す概略断面図である。 転動部品の製造方法の第１工程を示す概略図である。 転動部品の製造方法の第２工程を示す概略図である。 転動部品の製造方法の第３工程を示す概略図である。 転動部品の製造方法の第４工程を示す概略図である。 転動部品の製造方法の第５工程を示す概略図である。 バニシング加工の前後におけるＳＵＪ２製の転動部品の表面層の残留オーステナイト量を示すグラフである。 バニシング加工の前後におけるＳＣＭ４４５Ｈ製の転動部品の表面層の残留オーステナイト量を示すグラフである。 バニシング加工の前後における浸炭窒化処理がなされたＳＵＪ３製の転動部品の表面層の残留オーステナイト量を示すグラフである。 浸炭窒化処理がなされたＳＵＪ３のバニシング加工の前後における転動部品の表面からの深さと、残留応力との関係を示すグラフである。

以下、図面を用いて本実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態に係るハブ軸受の部分的な構造を示す概略断面図である。図１を参照して、本実施の形態に係る軸受は、自動車用のハブ軸受１０である。ハブ軸受１０は従動輪用のものである。ハブ軸受１０は、２列並びそれぞれの列に複数含まれる転動体１と、内輪２と、外輪３と、ハブ輪４と、保持器５とを主に備えている。転動体１は転動面１ａを有している。内輪２は軌道面２ａを有している。外輪３は複列（図１では２列）の軌道面３ａを有している。外輪３は図示されないボルトにより図示されないナックルと連結される。ハブ輪４は軌道面４ａを有している。２列の複数の転動体１は、軌道面２ａ、軌道面３ａおよび軌道面４ａに挟まれ、保持器５に保持されている。軌道面２ａ，３ａ，４ａには転動体１から高荷重が印加される。このため軌道面２ａ，３ａ，４ａには高周波焼入れ等により表面硬化層が形成される。ハブ輪４は非切削部を有する。外輪３と、内輪２およびハブ輪４との隙間を塞ぐためにシール６が配置される。

ハブ輪４はハブ軸受１０の内輪の一部として機能する。言い換えれば、内輪２とハブ輪４とはいずれも、ハブ軸受１０における転動体１の内周側に配置される内輪である。なお図１のハブ輪４はその一部のみが転動体１の内周側に配置され他の一部は転動体１の外側に配置されるが、この場合のハブ輪４はここでは転動体１の内周側に配置されるとする。ハブ軸受４は、これとは別にハブ軸受１０に設けられる内輪２を締め付けるように加締め加工されている。具体的には、ハブ輪４に加締め部４ｂが形成され、加締め部４ｂにより内輪２は加締められる。上記の加締め加工には揺動加締め法が用いられる。ハブ輪４は段差壁４ｓを有する。内輪２は、段差壁４ｓに押し付けられた状態でハブ輪４に結合される。

ハブ輪４にはハブボルト１１が配置される。ハブ輪４は、図示されないタイヤに連結され回転自在に支持される。図１においては、ハブボルト１１が貫通する孔は車輪取付けフランジ４ｃに設けられる。軽量化のため車輪取付けフランジ４ｃを各ハブボルトごとのアームとする構造を採用してもよい。ハブ輪４は、車輪取付けフランジ４ｃのインボード側の表面４ｄおよび中央部外側の表面４ｄを有し、これらは非切削加工の面とすることにより製造コストが低減される。

自動車の車体荷重は、外輪３→転動体１→内輪２およびハブ輪４を経て車輪に至り地面からの反力とつりあう。

以上のように、ハブ軸受１０は、転動部品としての転動体１、内輪としての内輪２およびハブ輪４、ならびに外輪３を含んでいる。言い換えれば、転動体１、内輪２、外輪３およびハブ輪４の少なくとも１つは上記の転動部品である。図２は、図１中の点線で囲まれた領域ＩＩの概略断面図である。図２の（Ａ）は内輪２にファイバーフローＦＦが形成された状態を示している。図２（Ａ）を参照して、たとえば転動体１の転動面１ａと内輪２の軌道面２ａとが互いに接触する。転動面１ａおよび軌道面２ａのようにそれぞれの転動部品は、互いに他の転動部品と接触する表面を有している。図２には示されないが、転動体１の転動面１ａと外輪３の軌道面３ａとも互いに接触する。つまり転動部品である外輪３も、他の転動部品である転動体１と接触する表面である軌道面３ａを有している。転動体１の転動面１ａとハブ輪４の軌道面４ａとも互いに接触する。つまり転動部品であるハブ輪４も、他の転動部品である転動体１と接触する表面である軌道面４ａを有している。

図２（Ａ）に示すように、転動部品であるたとえば内輪２は、その組織内に、ファイバーフローＦＦを含んでいる。内輪２の表面である軌道面２ａと、内輪２に含まれるファイバーフローＦＦとのなす角度αは１５°以上である。図２の（Ａ）は、内輪２がハブ輪４に、軌道面２ａが軌道輪４ａに置き換えられてもよい。

図２の（Ｂ）は転動体１にファイバーフローＦＦが形成された状態を示している。図２（Ｂ）を参照して、ファイバーフローＦＦは転動体１の側に含まれていてもよい。この場合においても、転動体１の表面である転動面１ａと、転動体１に含まれるファイバーフローＦＦとのなす角度αは１５°以上である。

転動体１の転動面１ａ、内輪２の軌道面２ａ、外輪３の軌道面３ａおよびハブ輪４の軌道面４ａ、ならびに当該表面から垂直方向の深さが１００μｍ以内の領域においては、最大の圧縮残留応力である最大圧縮残留応力は７００ＭＰａ以上である。また転動面１ａおよび軌道面２ａ，３ａ，４ａは、残留オーステナイト量が１１％以上２８％以下である。なおここでは転動面１ａおよび軌道面２ａ，３ａ，４ａを含む表面層における残留オーステナイト量を示している。表面層は、露出している転動面１ａおよび軌道面２ａ，３ａ，４ａに限らず、露出している転動面１ａおよび軌道面２ａ，３ａ，４ａに隣接する転動部品内のごく浅い領域を意味する。

図３は転動部品の母材と、その母材に存在する非金属介在物との隙間とを示す概略断面図である。特に図３（Ａ）は母材の表面に露出するように配置された非金属介在物の態様を示し、図３（Ｂ）は母材の表面から離れた内部における非金属介在物の態様を示している。図３（Ａ），（Ｂ）を参照して、内輪２などの転動部品においては、軌道面２ａなどの表面の側（図３（Ａ）の上側）に存在する非金属介在物４１と、内輪２を構成する母材との隙間４２は、内輪２の軌道面２ａから離れた内部の側に存在する非金属介在物４１と、内輪２を構成する母材との隙間４２よりも小さい。このことは転動体１、外輪３およびハブ輪４についても同様である。図３（Ａ）に示すように、軌道面２ａなどの表面の側における非金属介在物４１と母材との隙間はまったく存在しなくてもよい。

転動体１、内輪２、外輪３およびハブ輪４を構成する材料は鋼であってもよい。当該鋼は、言うまでもなく鉄（Ｆｅ）を主成分とし、上記の元素の他に不可避的不純物を含んでいてもよい。不可避的不純物としては、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、アルミ（Ａｌ）などがある。これらの不可避的不純物元素の量は、それぞれ０．１質量％以下である。転動体１、内輪２、外輪３およびハブ輪４は、酸素含有量がたとえば５ｐｐｍ以上の鋼材により形成される場合がある。

当該鋼は、軸受用材料の一例であるたとえばＪＩＳ規格Ｓ５３Ｃである。Ｓ５３Ｃは、炭素を０．５質量％以上０．５６質量％以下含み、珪素を０．１５質量％以上０．３５質量％以下含み、マンガンを０．６質量％以上０．９質量％以下含む。またＳ５３Ｃは、リンを０．０３質量％以下、硫黄を０．０３５質量％以下、クロムを０．２質量％以下、ニッケルを０．０２質量％以下含む。

次に、以上の構成を有する転動部品、およびそれを含むハブ軸受１０の製造方法について、図４～図９を用いて説明する。なお以下の図４～図９は一例として内輪２の製造工程を示している。ただし転動体１と、転動体１の外周面上に配置される外輪３と、転動体１の内周面上に配置される部分を含むハブ輪４との製造工程についても内輪２の製造工程と同様である。

図４は、転動部品の製造方法の第１工程を示す概略図である。図４を参照して、まず転動部品である転動体１、内輪２、外輪３およびハブ輪４のいずれかを形成するための鋼材１０１が準備される。当該鋼材１０１の材質は上記のとおりである。鋼材１０１はたとえば図の左右方向に延びるファイバーフローＦＦを含んでいる。切削工具１０２により、転動部品形成領域１０３が、鋼材１０１から切り取られる。

図５は、転動部品の製造方法の第２工程を示す概略図である。図５を参照して、内輪２を形成するために中央部に空洞１０４を有する部材が形成される。

図６は、転動部品の製造方法の第３工程を示す概略図である。図６を参照して、内輪２の外周面に対して一般公知の研削などの加工、および焼入れなどの熱処理がなされる。これにより、図に示すようにファイバーフローＦＦを含み、そのファイバーフローＦＦの延びる方向に対して傾斜した外周面すなわち被加工面２Ｂを有する部材が形成される。被加工面２Ｂは、ファイバーフローＦＦとのなす角度が１５°以上となるように形成される。

図７は、転動部品の製造方法の第４工程を示す概略図である。図７を参照して、内輪２の被加工面２Ｂに対して研磨加工が施される。ここではたとえば内輪研削盤による研磨加工がなされることが好ましい。

図７の研磨加工を施す工程の後に、被加工面２Ｂに塑性加工が施される。これにより被加工面２Ｂは内輪の軌道面２ａとなる。

図８は、転動部品の製造方法の第５工程を示す概略図である。特に図８においては上記塑性加工の一例を示している。図８を参照して、塑性加工を施す工程においては、たとえばバニシング加工がなされることが好ましい。バニシング加工においては、たとえばセラミック製の硬球、またはダイヤモンド製の突起形状部などの押し付け部ＣＣが工具とされる。図８では一例として球形の押し付け部ＣＣが図示される。押し付け部ＣＣを図中の矢印Ｒ１の方向に回転させ、内輪２を空洞１０４を貫通する仮想の軸Ｌを中心として矢印Ｒ２の周方向に回転させながら、押し付け部ＣＣが被加工面２Ｂ上を矢印Ｆに示す力で押圧する。この押圧は、押し付け部ＣＣが取り付けられたバニシングツール２５が、押し付け部ＣＣに対して矢印Ｆの力を加えるようになされる。またバニシングツール２５は、押し付け部ＣＣが矢印Ｍの方向に移動するように、被加工面２Ｂ上を送らせる。これにより、被加工面２Ｂ上に存在する微小な凹凸形状などが平坦化される。

なお塑性加工を施す工程の前に、当該部材に浸炭窒化処理が施されてもよい。浸炭窒化処理は、たとえば吸熱型変成ガス（Ｒｘガス）に、容積比率が１．０％の炭素と、容積比率が７％のアンモニアとが混合された、８５０℃以上９６０℃以下の雰囲気のガス炉中でなされる。以上により得られる転動部品は、上記の図２（Ａ），（Ｂ）に示す転動部品と同様の性質を有している。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本開示に従った転動部品（転動体１、内輪２、外輪３、ハブ輪４）は、表面を有している。転動部品にはファイバーフローＦＦが含まれる。表面とファイバーフローＦＦとのなす角度は１５°以上である。表面から深さ１００μｍ以内の領域において最大圧縮残留応力が７００ＭＰａ以上である。表面の残留オーステナイト量が１１％以上２８％以下である。ここで表面から深さ１００μｍ以内の領域とは、表面を含んでいる。

当該転動部品は、表面である内輪２の軌道面２ａなど、およびそこからの深さが１００μｍ以内の領域は、最大圧縮残留応力が７００ＭＰａ以上である。これにより、軌道面の表面に露出した非金属介在物とその周辺の母材との隙間が狭くなりまたは消滅するように埋められ塞がれる。

すなわち特に、図３に示すように、塑性加工により、軌道面２ａなどの表面側の非金属介在物４１と母材との隙間４２は、転動部品の内部側の非金属介在物４１と母材との隙間４２よりも小さくなる。したがって、き裂による転動部品の早期破損の原因が小さくなる（または消滅する）。これにより、転動面１ａおよび軌道面２ａ，３ａ，４ａにおける非金属介在物４１と母材との隙間４２を起点とするき裂の伸展（介在物起点型剥離）が抑制でき、軸受の長寿命化を図ることができる。

また、開口き裂に起因する剥離を抑制する観点からは、上記のようにファイバーフローＦＦと、転動面１ａおよび軌道面２ａ，３ａ，４ａとのなす角度は１５°以下であることが好ましいとされている。また清浄な鋼材を用いるという観点からは、転動部品の酸素含有量は５ｐｐｍ以下であることが好ましいと考えられる。しかし本実施の形態においては、上記角度が１５°以上であっても、上記の塑性加工により、開口き裂に起因する剥離の発生を抑制することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。また本実施の形態においては、転動体１、内輪２、外輪３およびハブ輪４の酸素含有量が５ｐｐｍ以上であってもよい。酸素含有量が５ｐｐｍ以上であっても、上記の塑性加工により、開口き裂に起因する剥離の発生を抑制することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。

また当該転動部品の表面の残留オーステナイト量を１１％以上とすることで、表面に圧痕が生じて、その上を転動体１が転がり接触する際に、圧痕形状が変形し応力集中することを緩和できる。これは残留オーステナイトは、焼入れ後の転動部品の素材を構成する主な組織であるマルテンサイトよりも軟質であり、マルテンサイトよりも変形しやすいためである。このため異物などにより表面に発生した圧痕を起点とした表面起点型剥離を抑制できる。ただしこの効果を得るためには残留オーステナイト量が１１％以上であることが必要である。ただし当該転動部品の表面の残留オーステナイト量を２８％よりも多くすれば、転動部品の寸法安定性が低下する。このため当該残留オーステナイト量を２８％以下とすることで、寸法安定性の低下を抑制しつつ、異物混入等を原因とする表面起点型剥離による短寿命化を抑制できる。なお残留オーステナイト量は、軸受部品の表面の一部を切り出した後、その表面を電解研磨し、Ｘ線回折装置を用いることにより測定できる。また最大圧縮残留応力についても残留オーステナイト量と同様に、軸受部品の表面の一部を切り出した後、その表面を電解研磨し、Ｘ線回折装置を用いることにより測定できる。

本開示に従った軸受は、外輪３と、転動体１と、内輪２とを備える（内輪２は次に述べるハブ輪４を有する場合と有さない場合との双方を含む）。転動体１は外輪３の内周面である軌道面３ａ上に配置される。内輪２は転動体１の内周側に配置される。転動体１、内輪２、外輪３の少なくとも１つは上記転動部品である。上記転動部品における表面は、外輪３の軌道面３ａ、内輪２の軌道面２ａ（軌道輪４ａを含む場合もある）および転動体１の転動面１ａのいずれかである。これにより、当該軸受は上記のような、剥離の発生抑制による寿命向上の効果が得られる。

上記軸受は、自動車用ハブ軸受として用いられ、当該自動車用ハブ軸受は、上記内輪２の少なくとも一部としてのハブ輪４をさらに備えてもよい。この場合、上記の内輪２は、たとえば図１の内輪２とハブ輪４との双方を含む。自動車用軸受を構成する転動部品に対し、バニシング加工等の塑性加工を施すと、表面層の残留オーステナイトが加工誘起変態し、表面層の残留オーステナイト量が少なくなる。表面層の残留オーステナイト量が少ないと、表面層は異物に対して敏感となり、表面起点剥離が発生しやすくなる。

また、自動車用ハブ軸受は、複列のアンギュラ玉軸受の構造であるため、自動車用ハブ軸受は自動車の走行中に泥水が浸入する可能性がある。このため自動車用ハブ軸受は、異物に対する高い耐久性が要求される。

また一般にハブ軸受はファイバーフローが軌道面に対して大きな角度となりやすい。しかし本開示に従った自動車用ハブ軸受１０は、上記のように表面から深さ１００μｍ以内の領域は最大圧縮残留応力が７００ＭＰａ以上であるため、たとえ表面とファイバーフローＦＦとの角度が１５°以上と大きくなっても、非金属介在物４１を起点とした剥離に対して長寿命化できる。また当該自動車用ハブ軸受１０は、残留オーステナイト量が１１％以上２８％以下である転動部品を備える。このためたとえ表面とファイバーフローＦＦとの角度が１５°以上と大きく、開口き裂に起因する剥離が起こりやすい条件であったとしても、表面起点型剥離を抑制し、自動車の走行中に異物が浸入したとしても軸受を長寿命化できる。

本開示に従った製造方法は、表面を有する転動部品の製造方法である。当該製造方法は、被加工面２Ｂを有し、ファイバーフローＦＦを含む部材が準備される。被加工面２Ｂに研磨加工が施される。研磨加工が施された後に被加工面２Ｂに塑性加工が施される。表面（転動面１ａおよび軌道面２ａ，３ａ，４ａ）とファイバーフローＦＦとのなす角度は１５°以上である。表面から深さ１００μｍ以内の領域においては最大圧縮残留応力が７００ＭＰａ以上となるように形成される。表面の残留オーステナイト量が１１％以上２８％以下である。塑性加工を施す工程においてはバニシング加工がなされる。

以上の構成を有するため、本実施の形態の製造方法によれば、剥離しやすい条件下であっても、介在物起点型剥離および表面起点型剥離が抑制でき、軸受を長寿命化できる。

上記の転動部品の製造方法においては、塑性加工を施す工程の前に、部材に浸炭窒化処理を施す工程をさらに備えてもよい。浸炭窒化処理により、転動部品の表面（表面層）の残留オーステナイト量を増加させることができる。具体的には、たとえば当該表面の残留オーステナイト量を１１％以上２８％以下とすることができる。これにより、異物の噛み込みによる圧痕周辺の応力集中を緩和し、表面起点型剥離を抑制することにより、軸受を長寿命化できる。

本開示に従った製造方法に係る軸受は、外輪３と、転動体１と、内輪２とを備える（内輪２は次に述べるハブ輪４を有する場合と有さない場合との双方を含む）。転動体１は外輪３の内周面である軌道面３ａ上に配置される。内輪２は転動体１の内周側に配置される。転動体１、内輪２および外輪３の少なくとも１つは上記転動部品である。上記転動部品における表面は、外輪３の軌道面３ａ、内輪２の軌道面２ａ（軌道輪４ａを含む場合もある）および転動体１の転動面１ａのいずれかである。当該製造方法により得られる軸受は、上記のような剥離の発生抑制による寿命向上の効果が得られる。上記製造方法に係る軸受は自動車用ハブ軸受として用いられ、当該自動車用ハブ軸受は、上記内輪２の少なくとも一部としてのハブ輪４をさらに備えてもよい。

塑性加工（バニシング加工）により、転動部品の表面層の残留オーステナイト量がどのように変化するかについて調査した結果を以下に示す。図９は、バニシング加工の前後におけるＳＵＪ２製の転動部品の表面層の残留オーステナイト量を示すグラフである。図１０は、バニシング加工の前後におけるＳＣＭ４４５Ｈ製の転動部品の表面層の残留オーステナイト量を示すグラフである。図９および図１０の各グラフにおいて、横軸は転動部品の表面からの深さ（単位はμｍ）を示し、縦軸は当該深さにおける残留オーステナイト量（単位は％）を示している。ここで残留オーステナイト量は、当該深さ領域の全体に対する残留オーステナイトの占める体積割合を示している。

図９を参照して、ＳＵＪ２製の転動部品においては、バニシング加工前（グラフ中の「バニシング無」）の表面層の残留オーステナイト量が１２％以上１４％以下程度であれば、バニシング加工後（グラフ中の「バニシング有」）、同一のサンプルにおける表面層の残留オーステナイト量が概ね６％以上８％以下である。これに対し、図１０を参照して、ＳＣＭ４４５製の転動部品においては、バニシング加工前の表面層の残留オーステナイト量が５％以上７％以下程度であれば、バニシング加工後の同一のサンプルにおける表面層の残留オーステナイト量は概ね３％以上５％以下である。このことからバニシング加工前から表面層の残留オーステナイト量が１０％未満であれば、バニシング加工後には表面層に残留オーステナイトがほとんど残らないことがわかる。

ＳＵＪ２が焼入れされた通常品に比べて残留オーステナイト量が多い転動部品の、表面からの深さと残留オーステナイト量との関係を調査した結果を以下に示す。図１１は、バニシング加工の前後における浸炭窒化処理がなされたＳＵＪ３製の転動部品の表面層の残留オーステナイト量を示すグラフである。図１１のグラフにおいて、横軸は転動部品の表面からの深さ（単位はμｍ）を示し、縦軸は当該深さにおける残留オーステナイト量（単位は％）を示している。

図１１を参照して、ＳＵＪ３への浸炭窒化処理を行なうことにより、ＳＵＪ２製の通常焼入れ品に比べて残留オーステナイト量が多いＳＵＪ３製の軸受の転動部品は、バニシング加工後の表面の残留オーステナイト量が１１％以上２８％以下であることが確認できた。

なおここでのＳＵＪ３とは、具体的にはたとえばＳＵＪ２よりマンガンの比率が高い高炭素クロム軸受鋼の一種である。また上記の浸炭窒化処理は、吸熱型変成ガス（Ｒｘガス）に、容積比率が１．０％の炭素と、容積比率が７％のアンモニアとが混合された、８５０℃以上９６０℃以下の雰囲気のガス炉中でなされた。特に図１１においては、バニシング加工後の表面の残留オーステナイト量が１５％以上２３％以下である。なお図１１の浸炭窒化処理がなされた後のＳＵＪ３は、バニシング加工前の初期状態において、表面から深さ５０μｍ程度以内の領域における残留オーステナイト量が３０％程度（２２％以上３３％以下）であった。

図１２は、浸炭窒化処理がなされたＳＵＪ３のバニシング加工の前後における転動部品の表面からの深さと、残留応力との関係を示すグラフである。図１２のグラフにおいて、横軸は転動部品の表面からの深さ（単位はμｍ）を示し、縦軸は当該深さにおける残留応力（単位はＭＰａ）を示している。ここで残留応力は、当該深さ領域の全体に対する残留応力の平均値を示している。

図１２を参照して、実施例２と同様にＳＵＪ３への浸炭窒化処理を行なうことにより、バニシング加工後には、表面から深さ１００μｍ以内の領域において、最大圧縮残留応力が７００ＭＰａ以上となることが確認できた。

以上に述べた実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。

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。

１ 転動体、１ａ 転動面、２ 内輪、２ａ，３ａ，４ａ 軌道面、２Ｂ 被加工面、３ 外輪、４ ハブ輪、４ｂ 加締め部、４ｃ 車輪取付けフランジ、４ｄ 表面、４ｓ 段差壁、５ 保持器、６ シール、１１ ハブボルト、２５ バニシングツール、４１ 非金属介在物、４２ 隙間、１０１ 鋼材、１０２ 切削工具、１０３ 転動部品形成領域、１０４ 空洞、ＣＣ 押し付け部、ＦＦ ファイバーフロー。

Claims (2)

1. 表面を有する転動部品の製造方法であって、
   被加工面を有し、ファイバーフローを含む部材を準備する工程と、
   前記被加工面に研磨加工を施す工程と、
   前記研磨加工を施す工程の後に前記被加工面に塑性加工を施す工程とを備え、
   前記表面と前記ファイバーフローとのなす角度は１５°以上であり、
   前記表面から深さ１００μｍ以内の領域において最大圧縮残留応力が７００ＭＰａ以上となるように形成され、
   前記表面の残留オーステナイト量が１１％以上２８％以下であり、
   前記塑性加工を施す工程においてはバニシング加工がなされ、
   前記塑性加工を施す工程の前に、前記部材に浸炭窒化処理を施す工程をさらに備える、転動部品の製造方法。
2. 外輪と、
   前記外輪の内周面上に配置される転動体と、
   前記転動体の内周側に配置される内輪とを備える軸受の製造方法であり、
   前記外輪、前記転動体および前記内輪の少なくとも１つは請求項１に記載の転動部品であり、
   前記転動部品における表面は、前記外輪の軌道面、前記内輪の軌道面および前記転動体の転動面のいずれかである、軸受の製造方法。

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