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JP7731202B2 - Bearing parts and rolling bearings - Google Patents
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JP7731202B2 - Bearing parts and rolling bearings - Google Patents

Bearing parts and rolling bearings

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JP7731202B2 JP2021002706A JP2021002706A JP7731202B2 JP 7731202 B2 JP7731202 B2 JP 7731202B2 JP 2021002706 A JP2021002706 A JP 2021002706A JP 2021002706 A JP2021002706 A JP 2021002706A JP 7731202 B2 JP7731202 B2 JP 7731202B2
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Description

本発明は、軸受部品及び転がり軸受に関する。 The present invention relates to bearing components and rolling bearings.

特許文献1(特許第5489111号公報)には、軸受部品が記載されている。特許文献1に記載の軸受部品は、鋼製の加工対象部材に対して、浸窒、焼入れ及び焼戻しを行うことにより形成されている。特許文献1に記載の軸受部品では、表層部の鋼中にセメンタイトが分散されているため、高い耐摩耗性を有している。 Patent Document 1 (Japanese Patent No. 5489111) describes a bearing component. The bearing component described in Patent Document 1 is formed by nitriding, quenching, and tempering a steel workpiece. The bearing component described in Patent Document 1 has cementite dispersed in the steel surface layer, resulting in high wear resistance.

特許文献2(特許第6023422号公報)には、軸受部品が記載されている。特許文献2に記載の軸受部品は、鋼製の加工対象部材に対して、浸窒、焼入れ及び焼戻しを行うことにより形成されている。特許文献2に記載の軸受部品では、表層部の鋼中における残留オーステナイト量が大きいため、異物混入潤滑下における圧痕起点型剥離に対する耐久性が高い。 Patent Document 2 (Japanese Patent No. 6023422) describes a bearing component. The bearing component described in Patent Document 2 is formed by subjecting a steel workpiece to nitriding, quenching, and tempering. The bearing component described in Patent Document 2 has a large amount of retained austenite in the steel surface layer, making it highly resistant to indentation-initiated flaking when lubricated with foreign matter.

特許第5489111号公報Patent No. 5489111 特許第6023422号公報Patent No. 6023422

本発明者らが鋭意検討したところ、特許文献1に記載の軸受部品及び特許文献2に記載の軸受部品は、耐久性にさらに改善の余地がある。本発明は、耐久性が改善された軸受部品及び転がり軸受を提供するものである。 After extensive research, the inventors have found that the bearing components described in Patent Document 1 and Patent Document 2 have room for further improvement in durability. The present invention provides bearing components and rolling bearings with improved durability.

本発明の軸受部品は、表面を有し、鋼製である。軸受部品は、表面からの距離が20μmまでの領域である表層部を備える。鋼は、0.70質量パーセント以上1.10質量パーセント以下の炭素と、0.15質量パーセント以上0.35質量パーセント以下のシリコンと、0.30質量パーセント以上0.60質量パーセント以下のマンガンと、1.30質量パーセント以上1.60質量パーセント以下のクロムと、0.50質量パーセント以下のバナジウムと、0.50質量パーセント以下のモリブデンとを含み、かつ残部が鉄及び不可避不純物である。表層部の鋼は、マルテンサイトブロック粒と、析出物とを有する。析出物は、クロム若しくはバナジウムを主成分とする窒化物又はクロム若しくはバナジウムを主成分とする炭窒化物である。表層部の鋼中において、比較面積率が30パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、2.0μm以下である。 The bearing component of the present invention has a surface and is made of steel. The bearing component has a surface layer portion, which is a region up to 20 μm away from the surface. The steel contains 0.70 to 1.10 mass percent carbon, 0.15 to 0.35 mass percent silicon, 0.30 to 0.60 mass percent manganese, 1.30 to 1.60 mass percent chromium, 0.50 to 0.50 mass percent vanadium, and 0.50 to 0.50 mass percent molybdenum, with the balance being iron and unavoidable impurities. The steel in the surface layer portion contains martensite block grains and precipitates. The precipitates are nitrides primarily composed of chromium or vanadium, or carbonitrides primarily composed of chromium or vanadium. In the steel in the surface layer portion, the average grain size of the martensite block grains at a comparative area ratio of 30 percent is 2.0 μm or less.

上記の軸受部品では、鋼が、0.90質量パーセント以上1.10質量パーセント以下の炭素と、0.20質量パーセント以上0.30質量パーセント以下のシリコンと、0.40質量パーセント以上0.50質量パーセント以下のマンガンと、1.40質量パーセント以上1.60質量パーセント以下のクロムと、0.20質量パーセント以上0.30質量パーセント以下のバナジウムと、0.10質量パーセント以上0.30質量パーセント以下のモリブデンとを含み、かつ残部が鉄及び不可避不純物であってもよい。 In the above bearing component, the steel may contain 0.90 to 1.10 mass percent carbon, 0.20 to 0.30 mass percent silicon, 0.40 to 0.50 mass percent manganese, 1.40 to 1.60 mass percent chromium, 0.20 to 0.30 mass percent vanadium, and 0.10 to 0.30 mass percent molybdenum, with the remainder being iron and unavoidable impurities.

上記の軸受部品では、表層部の鋼中における析出物の面積率が、2.0パーセント以上であってもよい。 In the above-mentioned bearing component, the area ratio of precipitates in the steel surface layer may be 2.0 percent or more.

上記の軸受部品では、表層部の鋼中において、析出物の最大粒径が、0.5μm以下であってもよい。 In the above-mentioned bearing component, the maximum particle size of precipitates in the steel surface layer may be 0.5 μm or less.

上記の軸受部品では、表層部の鋼が、セメンタイトをさらに有していてもよい。表層部の鋼中において、セメンタイトの最大粒径は、1.5μm以下であってもよい。 In the above-mentioned bearing component, the steel in the surface layer may further contain cementite. The maximum grain size of the cementite in the steel in the surface layer may be 1.5 μm or less.

上記の軸受部品では、表層部の鋼中における窒素濃度が、0.15質量パーセント以上であってもよい。 In the above-mentioned bearing component, the nitrogen concentration in the steel of the surface layer may be 0.15 mass percent or more.

上記の軸受部品では、表面からの距離が50μmとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比が、15パーセント以上であってもよい。 In the above-mentioned bearing component, the volume ratio of retained austenite in the steel at a position 50 μm away from the surface may be 15 percent or more.

上記の軸受部品では、表面からの距離が50μmとなる位置において、鋼の硬さが、58HRC以上であってもよい。 In the above-mentioned bearing component, the hardness of the steel may be 58 HRC or more at a position 50 μm away from the surface.

上記の軸受部品では、表面からの距離が50μmとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比が、25パーセント以上35パーセント以下であってもよい。表面からの距離が50μmとなる位置において、鋼の硬さが、58HRC以上64HRC以下であってもよい。 In the above-mentioned bearing component, the volume ratio of retained austenite in the steel at a position 50 μm away from the surface may be 25 percent or more and 35 percent or less. At a position 50 μm away from the surface, the hardness of the steel may be 58 HRC or more and 64 HRC or less.

本発明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、転動体とを備える。内輪、外輪及び転動体のうちの少なくともいずれかは、上記の軸受部品である。 The rolling bearing of the present invention comprises an inner ring, an outer ring, and rolling elements. At least one of the inner ring, outer ring, and rolling elements is a bearing component as described above.

本発明の軸受部品及び本発明の転がり軸受によると、耐久性が改善される。 The bearing components and rolling bearings of the present invention provide improved durability.

内輪10の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the inner ring 10. 図1中のIIにおける拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of II in FIG. 内輪10の製造方法を示す工程図である。3A to 3C are process diagrams showing a manufacturing method of the inner ring 10. 転がり軸受100の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing 100. サンプル1の軌道盤の軌道面近傍における窒素濃度及び炭素濃度の測定結果を示すグラフである。10 is a graph showing measurement results of nitrogen concentration and carbon concentration in the vicinity of the raceway surface of the bearing washer of Sample 1. サンプル2の軌道盤の軌道面近傍における窒素濃度及び炭素濃度の測定結果を示すグラフである。10 is a graph showing measurement results of nitrogen concentration and carbon concentration in the vicinity of the raceway surface of the bearing washer of Sample 2. サンプル1の軌道盤の表層部におけるSEM画像である。10 is an SEM image of a surface layer portion of a bearing washer of Sample 1. サンプル2の軌道盤の表層部におけるSEM画像である。10 is an SEM image of a surface layer portion of a bearing washer of Sample 2. サンプル1の軌道盤の表層部におけるEBSDの相マップである。10 is a phase map of EBSD in a surface layer portion of the bearing washer of Sample 1. サンプル2の軌道盤の表層部におけるEBSDの相マップである。10 is a phase map of EBSD in the surface layer portion of the bearing washer of Sample 2. サンプル3の軌道盤の表層部におけるEBSDの相マップである。10 is a phase map of EBSD in the surface layer portion of the bearing washer of Sample 3. サンプル1~サンプル3の軌道盤の表層部におけるマルテンサイトブロック粒の平均粒径を示す棒グラフである。1 is a bar graph showing the average grain size of martensite block grains in the surface layer portions of the bearing washer of Samples 1 to 3. 転動疲労寿命試験の結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of a rolling fatigue life test.

本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。ここでは、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。 Details of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or corresponding parts will be designated by the same reference symbols, and overlapping descriptions will not be repeated.

実施形態に係る軸受部品は、例えば、転がり軸受の内輪10である。以下においては、内輪10を実施形態に係る軸受部品の例として説明する。但し、実施形態に係る軸受部品は、これに限られない。実施形態に係る軸受部品は、転がり軸受の外輪又は転がり軸受の転動体であってもよい。 The bearing component according to the embodiment is, for example, the inner ring 10 of a rolling bearing. In the following, the inner ring 10 will be described as an example of the bearing component according to the embodiment. However, the bearing component according to the embodiment is not limited to this. The bearing component according to the embodiment may also be the outer ring of a rolling bearing or the rolling element of a rolling bearing.

(内輪10の構成)
図1は、内輪10の断面図である。図1に示されるように、内輪10は、リング状である。内輪10の中心軸を、中心軸Aとする。内輪10は、幅面10aと、幅面10bと、内周面10cと、外周面10dとを有している。幅面10a、幅面10b、内周面10c及び外周面10dは、内輪10の表面を構成している。
(Configuration of inner ring 10)
Fig. 1 is a cross-sectional view of an inner ring 10. As shown in Fig. 1, the inner ring 10 is ring-shaped. The central axis of the inner ring 10 is designated as central axis A. The inner ring 10 has a width surface 10a, a width surface 10b, an inner peripheral surface 10c, and an outer peripheral surface 10d. The width surface 10a, the width surface 10b, the inner peripheral surface 10c, and the outer peripheral surface 10d constitute the surface of the inner ring 10.

以下においては、中心軸Aの方向を、軸方向とする。また、以下においては、軸方向に沿って見た際に中心軸Aを中心とする円周に沿う方向を、周方向とする。さらに、以下においては、軸方向に直交する方向を、径方向とする。 In the following, the direction of the central axis A will be referred to as the axial direction. Also, in the following, the direction along the circumference of a circle centered on the central axis A when viewed along the axial direction will be referred to as the circumferential direction. Furthermore, in the following, the direction perpendicular to the axial direction will be referred to as the radial direction.

幅面10a及び幅面10bは、軸方向における内輪10の端面である。幅面10bは、軸方向における幅面10aの反対面である。 Width surface 10a and width surface 10b are the end surfaces of the inner ring 10 in the axial direction. Width surface 10b is the surface opposite width surface 10a in the axial direction.

内周面10cは、周方向に延在している。内周面10cは、中心軸A側を向いている。内周面10cは、軸方向における一方端で幅面10aに連なっており、軸方向における他方端で幅面10bに連なっている。内輪10は、内周面10cにおいて、軸(図示せず)に嵌め合わされる。 The inner peripheral surface 10c extends in the circumferential direction. The inner peripheral surface 10c faces the central axis A. One axial end of the inner peripheral surface 10c is connected to the width surface 10a, and the other axial end is connected to the width surface 10b. The inner ring 10 is fitted onto a shaft (not shown) at the inner peripheral surface 10c.

外周面10dは、周方向に延在している。外周面10dは、中心軸Aとは反対側を向いている。すなわち、外周面10dは、径方向における内周面10cの反対面である。外周面10dは、軸方向における一方端で幅面10aに連なっており、軸方向における他方端で幅面10bに連なっている。 The outer peripheral surface 10d extends in the circumferential direction. The outer peripheral surface 10d faces away from the central axis A. In other words, the outer peripheral surface 10d is the opposite surface of the inner peripheral surface 10c in the radial direction. One axial end of the outer peripheral surface 10d is continuous with the width surface 10a, and the other axial end is continuous with the width surface 10b.

外周面10dは、軌道面10daを有している。軌道面10daは、周方向に延在している。外周面10dは、軌道面10daにおいて、内周面10c側に窪んでいる。断面視において、軌道面10daは、部分円形状である。軌道面10daは、軸方向において外周面10dの中央にある。軌道面10daは、転動体(図1中において図示せず)に接触する外周面10dの一部である。 The outer peripheral surface 10d has a raceway surface 10da. The raceway surface 10da extends in the circumferential direction. The raceway surface 10da of the outer peripheral surface 10d is recessed toward the inner peripheral surface 10c. In a cross-sectional view, the raceway surface 10da has a partially circular shape. The raceway surface 10da is located at the center of the outer peripheral surface 10d in the axial direction. The raceway surface 10da is the part of the outer peripheral surface 10d that contacts the rolling elements (not shown in FIG. 1).

内輪10は、鋼製である。より具体的には、内輪10は、焼入れ及び焼戻しが行われている鋼製である。内輪10を構成している鋼は、0.70質量パーセント以上1.10質量パーセント以下の炭素、0.15質量パーセント以上0.35質量パーセント以下のシリコン、0.30質量パーセント以上0.60質量パーセント以下のマンガン、1.30質量パーセント以上1.60質量パーセント以下のクロム、0.50質量パーセント以下のバナジウム及び0.50質量パーセント以下のモリブデンを含んでいる。なお、この鋼では、モリブデンの含有量は0.01質量パーセント以上であり、バナジウムの含有量は0.01質量パーセント以上である。 The inner ring 10 is made of steel. More specifically, the inner ring 10 is made of steel that has been hardened and tempered. The steel that constitutes the inner ring 10 contains 0.70 to 1.10 percent by mass of carbon, 0.15 to 0.35 percent by mass of silicon, 0.30 to 0.60 percent by mass of manganese, 1.30 to 1.60 percent by mass of chromium, 0.50 to 0.50 percent by mass of vanadium, and 0.50 to 0.50 percent by mass of molybdenum. In this steel, the molybdenum content is 0.01 percent by mass or more, and the vanadium content is 0.01 percent by mass or more.

内輪10を構成している鋼中の炭素が0.70質量パーセント以上であるのは、硬さを改善するためである。内輪10を構成している鋼中の炭素が1.10質量パーセント以下であるのは、焼割れを抑制するためである。 The carbon content of the steel making up the inner ring 10 is 0.70 mass percent or more to improve hardness. The carbon content of the steel making up the inner ring 10 is 1.10 mass percent or less to suppress quench cracking.

内輪10を構成している鋼中のシリコンが0.15質量パーセント以上であるのは、焼戻し軟化抵抗を高めるため及び加工性を改善するためである。内輪10を構成している鋼中のシリコンが0.35質量パーセント以下であるのは、シリコン量が過剰となると加工性がかえって低下するためである。 The silicon content of the steel making up the inner ring 10 is 0.15 mass percent or more in order to increase temper softening resistance and improve workability. The silicon content of the steel making up the inner ring 10 is 0.35 mass percent or less because excessive silicon content actually reduces workability.

内輪10を構成している鋼中のマンガンが0.30質量パーセント以上であるのは、焼入れ性確保のためである。内輪10を構成している鋼中のマンガンが0.60質量パーセント以下であるのは、マンガン量が過剰となると鋼中にマンガン系の非金属介在物が増加するためである。 The manganese content of the steel making up the inner ring 10 is 0.30 mass percent or more to ensure hardenability. The manganese content of the steel making up the inner ring 10 is 0.60 mass percent or less because an excessive amount of manganese increases the amount of manganese-based non-metallic inclusions in the steel.

内輪10を構成している鋼中のクロムが1.30質量パーセント以上であるのは、焼入れ性を確保するため並びに窒化物及び炭窒化物を形成させるためである。内輪10を構成している鋼中のクロムが1.60質量パーセント以下であるのは、粗大な析出物が形成されることを抑制するためである。 The chromium content of the steel making up the inner ring 10 is 1.30 mass percent or more to ensure hardenability and to allow the formation of nitrides and carbonitrides. The chromium content of the steel making up the inner ring 10 is 1.60 mass percent or less to prevent the formation of coarse precipitates.

内輪10を構成している鋼中にバナジウムが含まれているのは、窒化物及び炭窒化物を微細化するためである。内輪10を構成している鋼中のバナジウムが0.50質量パーセント以下であるのは、バナジウム添加に伴うコスト増大を抑制するためである。 Vanadium is included in the steel that makes up the inner ring 10 to refine the nitrides and carbonitrides. The vanadium content of the steel that makes up the inner ring 10 is limited to 0.50 mass percent or less to prevent the increase in cost that would accompany the addition of vanadium.

内輪10を構成している鋼中にモリブデンが含まれているのは、窒化物及び炭窒化物を微細化するため並びに焼入れ性の改善のためである。内輪10を構成している鋼中のモリブデンが0.50質量パーセント以下であるのは、モリブデン添加に伴うコスト増大を抑制するためである。 Molybdenum is included in the steel that makes up the inner ring 10 to refine nitrides and carbonitrides and to improve hardenability. The molybdenum content of the steel that makes up the inner ring 10 is limited to 0.50 mass percent or less to prevent the increase in cost that would accompany the addition of molybdenum.

内輪10を構成している鋼は、0.90質量パーセント以上1.10質量パーセント以下の炭素、0.20質量パーセント以上0.30質量パーセント以下のシリコン、0.40質量パーセント以上0.50質量パーセント以下のマンガン、1.40質量パーセント以上1.60質量パーセント以下のクロム、0.20質量パーセント以上0.30質量パーセント以下のバナジウム、0.10質量パーセント以上0.30質量パーセント以下のモリブデンを含んでいてもよい。なお、内輪10を構成している鋼の残部は、鉄及び不可避不純物である。 The steel constituting the inner ring 10 may contain 0.90 to 1.10 percent by mass carbon, 0.20 to 0.30 percent by mass silicon, 0.40 to 0.50 percent by mass manganese, 1.40 to 1.60 percent by mass chromium, 0.20 to 0.30 percent by mass vanadium, and 0.10 to 0.30 percent by mass molybdenum. The remainder of the steel constituting the inner ring 10 is iron and unavoidable impurities.

図2は、図1中のIIにおける拡大図である。図2に示されるように、内輪10では、表面からの距離が20μmまでの領域が、表層部11になっている。内輪10の表面に対しては、例えば、浸窒処理が行われている。その結果、表層部11の鋼中における窒素濃度は、例えば、0.15質量パーセント以上になっている。表層部11の鋼中における窒素濃度は、0.20質量パーセント以上0.30質量パーセント以下であることが好ましい。表層部11の鋼中における窒素濃度は、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)を用いて測定される。 Figure 2 is an enlarged view of II in Figure 1. As shown in Figure 2, the region of the inner ring 10 up to a distance of 20 μm from the surface constitutes the surface layer 11. The surface of the inner ring 10 has been subjected to, for example, nitriding treatment. As a result, the nitrogen concentration in the steel of the surface layer 11 is, for example, 0.15 mass percent or more. The nitrogen concentration in the steel of the surface layer 11 is preferably 0.20 mass percent or more and 0.30 mass percent or less. The nitrogen concentration in the steel of the surface layer 11 is measured using an EPMA (Electron Probe Micro Analyzer).

表層部11の鋼中には、析出物が分散している。析出物は、クロム若しくはバナジウムを主成分とする窒化物又はクロム若しくはバナジウムを主成分とする炭窒化物である。 Precipitates are dispersed in the steel of the surface layer 11. The precipitates are nitrides containing chromium or vanadium as their main component, or carbonitrides containing chromium or vanadium as their main component.

クロム(バナジウム)を主成分とする窒化物は、クロム(バナジウム)の窒化物又は当該窒化物中のクロム(バナジウム)のサイトの一部がクロム(バナジウム)以外の合金元素により置換されているものである。 A nitride whose main component is chromium (vanadium) is a nitride of chromium (vanadium) or a nitride in which some of the chromium (vanadium) sites have been replaced by an alloying element other than chromium (vanadium).

クロム(バナジウム)を主成分とする炭窒化物は、クロム(バナジウム)の炭化物中の炭素のサイトの一部が窒素により置換されているものである。クロム(バナジウム)を主成分とする炭窒化物のクロム(バナジウム)のサイトは、クロム(バナジウム)以外の合金元素により置換されていてもよい。 A carbonitride whose main component is chromium (vanadium) is a chromium (vanadium) carbide in which some of the carbon sites have been replaced with nitrogen. The chromium (vanadium) sites of a carbonitride whose main component is chromium (vanadium) may be replaced with an alloying element other than chromium (vanadium).

表層部11の鋼中において、析出物の面積率は、2.0パーセント以下であることが好ましい。表層部11の鋼中において、析出物の最大粒径は、0.5μm以下であることが好ましい。 The area ratio of precipitates in the steel of the surface layer 11 is preferably 2.0 percent or less. The maximum particle size of precipitates in the steel of the surface layer 11 is preferably 0.5 μm or less.

表層部11の鋼中における析出物の面積率及び最大粒径は、以下の方法により測定される。第1に、表層部11を含む内輪10の断面において、SEM(Scanning Electron Microscope)を用いて断面画像(以下「SEM画像」とする)が取得される。このSEM画像を取得する際の倍率は、15000倍とされる。 The area ratio and maximum particle size of precipitates in the steel of the surface layer 11 are measured by the following method. First, a cross-sectional image (hereinafter referred to as "SEM image") is obtained using a scanning electron microscope (SEM) at a cross section of the inner ring 10 including the surface layer 11. The magnification used to obtain this SEM image is 15,000x.

第2に、取得されたSEM画像に対して、画像処理が行われる。より具体的には、SEM画像中において析出物は白色に見えるため、SEM画像中において白色になっている部分の各々の面積及び合計の面積を、画像処理により算出する。 Second, the acquired SEM image is subjected to image processing. More specifically, since precipitates appear white in the SEM image, the area of each white area in the SEM image and the total area are calculated through image processing.

SEM画像中において白色になっている部分の合計面積は、表層部11の鋼中における析出物の面積率と見做される。SEM画像中において白色になっている各々の部分の面積の最大値をπ/4で除した値の平方根が、表層部11の鋼中における析出物の最大粒径と見做される。 The total area of the white areas in the SEM image is considered to be the area ratio of precipitates in the steel of the surface layer 11. The square root of the maximum area of each white area in the SEM image divided by π/4 is considered to be the maximum particle size of precipitates in the steel of the surface layer 11.

表層部11の鋼中には、セメンタイト(FeC)がさらに分散していてもよい。セメンタイト中の鉄のサイトの一部は合金元素により置換されていてもよく、セメンタイト中の炭素のサイトの一部は窒素により置換されていてもよい。表層部11の鋼中におけるセメンタイトの最大粒径は、1.5μm以下であることが好ましい。 Cementite ( Fe3C ) may be further dispersed in the steel of the surface layer portion 11. Some of the iron sites in the cementite may be substituted with alloying elements, and some of the carbon sites in the cementite may be substituted with nitrogen. The maximum grain size of cementite in the steel of the surface layer portion 11 is preferably 1.5 µm or less.

表層部11の鋼中におけるセメンタイトの最大粒径は、以下の方法により測定される。第1に、表層部11を含む内輪10の断面において、SEM画像が取得される。このSEM画像を取得する際の倍率は、15000倍とされる。第2に、取得されたSEM画像に対して、画像処理が行われる。より具体的には、SEM画像中においてセメンタイトは楕円状の灰色に見えるため、SEM画像中において楕円状の灰色になっている部分の各々の面積を、画像処理により算出する。そして、SEM画像中において楕円状の灰色になっている各々の部分の面積の最大値をπ/4で除した値の平方根が、表層部11の鋼中におけるセメンタイトの最大粒径と見做される。 The maximum grain size of cementite in the steel of the surface layer 11 is measured by the following method. First, an SEM image is acquired of a cross section of the inner ring 10 including the surface layer 11. The magnification for acquiring this SEM image is 15,000x. Second, the acquired SEM image is subjected to image processing. More specifically, since cementite appears as oval gray areas in the SEM image, the area of each oval gray area in the SEM image is calculated by image processing. The square root of the maximum area of each oval gray area in the SEM image divided by π/4 is then considered to be the maximum grain size of cementite in the steel of the surface layer 11.

内輪10の表面からの距離が50μmとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比は、15パーセント以上であることが好ましい。内輪10の表面からの距離が50μmとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比は、25パーセント以上35パーセント以下であることがさらに好ましい。 At a position 50 μm away from the surface of the inner ring 10, the volume ratio of retained austenite in the steel is preferably 15 percent or more. It is even more preferable that at a position 50 μm away from the surface of the inner ring 10, the volume ratio of retained austenite in the steel is 25 percent or more and 35 percent or less.

鋼中の残留オーステナイトの体積比は、X線回折法により測定される。すなわち、オーステナイトのX線回折における回折ピークの積分強度とオーステナイト以外の相のX線回折における回折ピークの積分強度とを比較することにより、鋼中の残留オーステナイトの体積比が算出される。 The volume ratio of retained austenite in steel is measured by X-ray diffraction. That is, the volume ratio of retained austenite in steel is calculated by comparing the integrated intensity of the diffraction peaks in X-ray diffraction of austenite with the integrated intensity of the diffraction peaks in X-ray diffraction of phases other than austenite.

内輪10の表面からの距離が50μmとなる位置において、鋼の硬さは、58HRC以上であることが好ましい。内輪10の表面からの距離が50μmとなる位置において、鋼の硬さは、58HRC以上64HRC以下であることがさらに好ましい。鋼の硬さは、JIS規格(JIS Z 2245:2016)に定められたロックウェル硬さ試験法にしたがって測定される。 The hardness of the steel at a position 50 μm away from the surface of the inner ring 10 is preferably 58 HRC or greater. It is even more preferable that the hardness of the steel at a position 50 μm away from the surface of the inner ring 10 be 58 HRC or greater and 64 HRC or less. The hardness of the steel is measured in accordance with the Rockwell hardness test method defined in the JIS standard (JIS Z 2245:2016).

表層部11の鋼は、マルテンサイトブロック粒を有している。隣り合う2つのマルテンサイトブロック粒は、粒界において、結晶方位の差が15°以上になっている。このことを別の観点から言えば、結晶方位にずれがある箇所が存在していても、結晶方位の差が15°未満である場合、当該箇所は、マルテンサイトブロック粒の結晶粒界とは見做されない。マルテンサイトブロック粒の粒界は、EBSD(Electron Back Scattered Diffraction)法により決定される。 The steel in the surface layer 11 has martensite block grains. The difference in crystal orientation between two adjacent martensite block grains at the grain boundary is 15° or more. From another perspective, even if there is a location where the crystal orientation is misaligned, if the difference in crystal orientation is less than 15°, that location is not considered to be a martensite block grain boundary. The grain boundaries of martensite block grains are determined using EBSD (Electron Back Scattered Diffraction) analysis.

表層部11の鋼中において、比較面積率が30パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、2.0μm以下である。表層部11の鋼中において、比較面積率が50パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、1.5μm以下であることが好ましい。 In the steel of the surface layer 11, the average grain size of the martensite block grains at a comparative area ratio of 30 percent is 2.0 μm or less. In the steel of the surface layer 11, the average grain size of the martensite block grains at a comparative area ratio of 50 percent is preferably 1.5 μm or less.

比較面積率が30パーセント(50パーセント)でのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、以下の方法により測定される。第1に、表層部11を含む内輪10の断面において、断面観察が行われる。この際、EBSD法により、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒が特定される。この観察視野は、50μm×45μmの領域とされる。第2に、EBSD法により得られた結晶方位データから、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の各々の面積が解析される。 The average grain size of martensite block grains at a comparative area ratio of 30 percent (50 percent) is measured by the following method. First, a cross-section of the inner ring 10, including the surface layer 11, is observed. At this time, the martensite block grains included in the observation field are identified using the EBSD method. This observation field is an area of 50 μm x 45 μm. Second, the area of each martensite block grain included in the observation field is analyzed from the crystal orientation data obtained by the EBSD method.

第3に、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の各々の面積を、面積が大きいものから順に加算していく。この加算は、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の合計面積の30パーセント(50パーセント)に達するまで行われる。上記の加算の対象になったマルテンサイトブロック粒の各々について、円相当径が算出される。この円相当径は、マルテンサイトブロック粒の面積をπ/4で除した値の平方根である。上記の加算の対象になったマルテンサイトブロック粒の円相当径の平均値が、比較面積率が30パーセント(50パーセント)でのマルテンサイトブロック粒の平均粒径と見做される。 Third, the areas of the martensite block grains included in the observation field are added together in descending order of area. This addition is continued until the area reaches 30 percent (50 percent) of the total area of the martensite block grains included in the observation field. The equivalent circle diameter is calculated for each of the martensite block grains that have been added together. This equivalent circle diameter is the square root of the area of the martensite block grain divided by π/4. The average value of the equivalent circle diameters of the martensite block grains that have been added together is considered to be the average diameter of the martensite block grains when the comparison area ratio is 30 percent (50 percent).

(内輪10の製造方法)
図3は、内輪10の製造方法を示す工程図である。図3に示されるように、内輪10の製造方法は、準備工程S1と、浸窒工程S2と、焼入れ工程S3と、焼戻し工程S4と、後処理工程S5とを有している。浸窒工程S2は、準備工程S1の後に行われる。焼入れ工程S3は、浸窒工程S2の後に行われる。焼戻し工程S4は、焼入れ工程S3の後に行われる。後処理工程S5は、焼戻し工程S4の後に行われる。
(Method for manufacturing the inner ring 10)
Fig. 3 is a process diagram showing a method for manufacturing the inner ring 10. As shown in Fig. 3, the method for manufacturing the inner ring 10 includes a preparation step S1, a nitriding step S2, a quenching step S3, a tempering step S4, and a post-treatment step S5. The nitriding step S2 is performed after the preparation step S1. The quenching step S3 is performed after the nitriding step S2. The tempering step S4 is performed after the quenching step S3. The post-treatment step S5 is performed after the tempering step S4.

準備工程S1では、加工対象部材が準備される。加工対象部材は、内輪10と同じ鋼で形成されているリング状の部材である。 In the preparation step S1, the workpiece to be processed is prepared. The workpiece is a ring-shaped member made of the same steel as the inner ring 10.

浸窒工程S2では、加工対象部材の表面に対して、浸窒処理が行われる。浸窒処理は、加工対象部材を、窒素源(例えば、アンモニア)を含む雰囲気中において、加工対象部材を構成している鋼のA変態点以上の温度で保持することにより行われる。 In the nitriding step S2, the surface of the workpiece is subjected to a nitriding treatment by holding the workpiece in an atmosphere containing a nitrogen source (e.g., ammonia) at a temperature equal to or higher than the A1 transformation point of the steel constituting the workpiece.

焼入れ工程S3では、加工対象部材に対して、焼入れが行われる。焼入れは、加工対象部材を、加工対象部材を構成している鋼のA変態点以上の温度で保持し、その後に加工対象部材を構成している鋼のM変態点以下の温度まで急冷することにより行われる。焼入れ工程S3における加熱保持の温度は、浸窒工程S2における加熱保持の温度以下であることが好ましい。焼入れ工程S3は、2回行われてもよい。2回目の焼入れ工程S3における加熱保持温度は、1回目の焼入れ工程S3における加熱保持温度よりも低いことが好ましい。これにより、加工対象部材の表層部に、析出物が微細かつ多量に分散される。 In the quenching step S3, the workpiece is quenched. The quenching is performed by holding the workpiece at a temperature equal to or higher than the A1 transformation point of the steel constituting the workpiece, and then rapidly cooling it to a temperature equal to or lower than the M2S transformation point of the steel constituting the workpiece. The heating temperature in the quenching step S3 is preferably equal to or lower than the heating temperature in the nitriding step S2. The quenching step S3 may be performed twice. The heating temperature in the second quenching step S3 is preferably lower than the heating temperature in the first quenching step S3. This allows fine and abundant precipitates to be dispersed in the surface layer of the workpiece.

焼戻し工程S4では、加工対象部材に対する焼戻しが行われる。焼戻しは、加工対象部材を、加工対象部材を構成している鋼のA変態点未満の温度で保持することにより行われる。後処理工程S5では、加工対象部材の表面に対する機械加工(研削、研磨)及び洗浄等が行われる。以上により、図1及び図2に示される構造の内輪10が形成される。 In the tempering step S4, the workpiece is tempered by holding the workpiece at a temperature below the A1 transformation point of the steel that makes up the workpiece. In the post-treatment step S5, the surface of the workpiece is machined (grinded, polished), cleaned, etc. By performing the above steps, the inner ring 10 having the structure shown in Figures 1 and 2 is formed.

なお、表層部11の鋼中に析出物が微細かつ多量に分散されることにより、マルテンサイトブロック粒が大きくなりにくくなるため、表層部11の鋼中において、比較面積率30パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、2.0μm以下になる。 Finely dispersing a large amount of precipitates in the steel of the surface layer 11 makes it difficult for the martensite block grains to grow large, so the average grain size of the martensite block grains in the steel of the surface layer 11 at a comparative area ratio of 30 percent is 2.0 μm or less.

(内輪10の効果)
内輪10では、表層部11の鋼中において、比較面積率30パーセントでの平均粒径が2.0μm以下となるようにマルテンサイトブロック粒が微細化されている。その結果、内輪10では、表層部11が高靭性化により、転動体と接触する内輪10の表面(具体的には、軌道面10da)の剪断抵抗が改善されている。このように、内輪10によると、耐久性が改善されている。
(Effect of inner ring 10)
In the inner ring 10, the martensite block grains are refined so that the average grain size at a comparative area ratio of 30 percent is 2.0 μm or less in the steel of the surface layer 11. As a result, the toughness of the surface layer 11 of the inner ring 10 is increased, improving the shear resistance of the surface of the inner ring 10 that comes into contact with the rolling elements (specifically, the raceway surface 10da). In this way, the inner ring 10 has improved durability.

表層部11の鋼中における析出物の面積率が2.0パーセント以上になっている場合、すなわち、表層部11の鋼中に析出物が高密度で分散している場合、転動体と接触する内輪10の表面(具体的には、軌道面10da)の剪断抵抗が改善されることにより、耐久性がさらに改善される。 When the area ratio of precipitates in the steel of the surface layer 11 is 2.0 percent or more, i.e., when precipitates are dispersed at high density in the steel of the surface layer 11, the shear resistance of the surface of the inner ring 10 that comes into contact with the rolling elements (specifically, the raceway surface 10da) is improved, thereby further improving durability.

表層部11の鋼中における析出物の最大粒径が0.5μmである場合、表層部11の鋼中に析出物が高密度かつ微細に分散しているため、耐摩耗性及び靱性が改善されることになり、内輪10の耐久性がさらに改善される。表層部11の鋼中におけるセメンタイトの最大粒径が1.5μm以下である場合、セメンタイトの微細な分散により、内輪10の耐摩耗性及び靱性がさらに改善される。 When the maximum grain size of precipitates in the steel of the surface layer 11 is 0.5 μm, the precipitates are densely and finely dispersed in the steel of the surface layer 11, improving the wear resistance and toughness and further improving the durability of the inner ring 10. When the maximum grain size of cementite in the steel of the surface layer 11 is 1.5 μm or less, the fine dispersion of cementite further improves the wear resistance and toughness of the inner ring 10.

内輪10の表面からの距離が50μmとなる位置における鋼中の残留オーステナイトの体積比が15パーセント以上(25パーセント以上35パーセント以下)である場合、異物混入環境下での圧痕起点型剥離に対する耐久性が改善される。内輪10の表面からの距離が50μmとなる位置における鋼の硬さが58HRC以上(58HRC以上64HRC以下)である場合、内輪10の耐摩耗性がさらに改善される。 When the volume ratio of retained austenite in the steel at a position 50 μm from the surface of the inner ring 10 is 15 percent or more (25 percent or more and 35 percent or less), durability against indentation-initiated spalling in an environment containing foreign matter is improved. When the hardness of the steel at a position 50 μm from the surface of the inner ring 10 is 58 HRC or more (58 HRC or more and 64 HRC or less), the wear resistance of the inner ring 10 is further improved.

(実施形態に係る転がり軸受)
以下に、実施形態に係る転がり軸受(「転がり軸受100」とする)を説明する。
(Rolling bearing according to embodiment)
A rolling bearing according to an embodiment (referred to as "rolling bearing 100") will be described below.

図4は、転がり軸受100の断面図である。図4に示されるように、転がり軸受100は、深溝玉軸受である。但し、転がり軸受100は、これに限られない。転がり軸受100は、例えば、スラスト玉軸受であってもよい。転がり軸受100は、内輪10と、外輪20と、転動体30と、保持器40とを有している。 Figure 4 is a cross-sectional view of the rolling bearing 100. As shown in Figure 4, the rolling bearing 100 is a deep groove ball bearing. However, the rolling bearing 100 is not limited to this. The rolling bearing 100 may be, for example, a thrust ball bearing. The rolling bearing 100 has an inner ring 10, an outer ring 20, rolling elements 30, and a cage 40.

外輪20は、幅面20aと、幅面20bと、内周面20cと、外周面20dとを有している。外輪20の表面は、幅面20a、幅面20b、内周面20c及び外周面20dにより構成されている。 The outer ring 20 has a width surface 20a, a width surface 20b, an inner peripheral surface 20c, and an outer peripheral surface 20d. The surface of the outer ring 20 is composed of the width surface 20a, the width surface 20b, the inner peripheral surface 20c, and the outer peripheral surface 20d.

幅面20a及び幅面20bは、軸方向における外輪20の端面である。幅面20bは、軸方向における幅面20aの反対面である。 The width surfaces 20a and 20b are the end surfaces of the outer ring 20 in the axial direction. The width surface 20b is the surface opposite the width surface 20a in the axial direction.

内周面20cは、周方向に延在している。内周面20cは、中心軸A側を向いている。内周面20cは、軸方向における一方端で幅面20aに連なっており、軸方向における他方端で幅面20bに連なっている。外輪20は、内周面20cが外周面10dと対向するように配置されている。 The inner peripheral surface 20c extends in the circumferential direction. The inner peripheral surface 20c faces the central axis A. One axial end of the inner peripheral surface 20c is connected to the width surface 20a, and the other axial end is connected to the width surface 20b. The outer ring 20 is positioned so that the inner peripheral surface 20c faces the outer peripheral surface 10d.

内周面20cは、軌道面20caを有している。軌道面20caは、周方向に延在している。内周面20cは、軌道面20caにおいて、外周面20d側に窪んでいる。断面視において、軌道面20caは、部分円形状である。軌道面20caは、軸方向において内周面20cの中央にある。軌道面20caは、転動体30に接触する内周面20cの一部である。 The inner peripheral surface 20c has a raceway surface 20ca. The raceway surface 20ca extends in the circumferential direction. The raceway surface 20ca of the inner peripheral surface 20c is recessed toward the outer peripheral surface 20d. In a cross-sectional view, the raceway surface 20ca has a partially circular shape. The raceway surface 20ca is located at the center of the inner peripheral surface 20c in the axial direction. The raceway surface 20ca is the part of the inner peripheral surface 20c that contacts the rolling elements 30.

外周面20dは、周方向に延在している。外周面20dは、中心軸Aとは反対側を向いている。すなわち、外周面20dは、径方向における内周面20cの反対面である。外周面20dは、軸方向における一方端で幅面20aに連なっており、軸方向における他方端で幅面20bに連なっている。外輪20は、外周面20dにおいて、ハウジング(図示せず)に嵌め合わされる。 The outer peripheral surface 20d extends in the circumferential direction. The outer peripheral surface 20d faces away from the central axis A. In other words, the outer peripheral surface 20d is the opposite surface of the inner peripheral surface 20c in the radial direction. One axial end of the outer peripheral surface 20d is continuous with the width surface 20a, and the other axial end is continuous with the width surface 20b. The outer ring 20 is fitted into a housing (not shown) at the outer peripheral surface 20d.

転動体30は、球状である。転動体30は、外周面10d(軌道面10da)と内周面20c(軌道面20ca)との間に配置されている。保持器40は、リング状であり、外周面10dと内周面20cとの間に配置されている。保持器40は、周方向において隣り合う2つの転動体30の間隔が一定範囲内となるように、転動体30を保持している。 The rolling elements 30 are spherical. The rolling elements 30 are arranged between the outer peripheral surface 10d (raceway surface 10da) and the inner peripheral surface 20c (raceway surface 20ca). The cage 40 is ring-shaped and arranged between the outer peripheral surface 10d and the inner peripheral surface 20c. The cage 40 holds the rolling elements 30 so that the distance between two adjacent rolling elements 30 in the circumferential direction is within a certain range.

外輪20及び転動体30は、内輪10と同一の鋼で形成されていてもよい。また、外輪20の表層部(外輪20の表面からの距離が20μmまでの領域)及び転動体30の表層部(転動体30の表面からの距離が20μmまでの領域)は、表層部11と同一の構成になっていてもよい。 The outer ring 20 and rolling elements 30 may be made of the same steel as the inner ring 10. In addition, the surface layer of the outer ring 20 (the region up to 20 μm from the surface of the outer ring 20) and the surface layer of the rolling elements 30 (the region up to 20 μm from the surface of the rolling elements 30) may have the same configuration as the surface layer 11.

(転動疲労寿命試験)
実施形態に係る軸受部品の効果を確認するために、転動疲労寿命試験を行った。転動疲労寿命試験には、サンプル1、サンプル2及びサンプル3が用いられた。サンプル1~サンプル3は、JIS規格に定められている51106型番のスラスト玉軸受である。
(Rolling fatigue life test)
In order to confirm the effects of the bearing component according to the embodiment, a rolling fatigue life test was conducted. Samples 1, 2, and 3 were used in the rolling fatigue life test. Samples 1 to 3 are thrust ball bearings of model number 51106 specified in the JIS standard.

サンプル1では、軌道盤(内輪及び外輪)が、第1鋼材により形成された。サンプル2及びサンプル3では、軌道盤が、第2鋼材により形成された。第1鋼材及び第2鋼材の組成は、表1に示されている。表1に示されるように、第1鋼材及び第2鋼材の成分は、モリブデン及びバナジウムの含有量を除いて、ほぼ同一である。なお、第2鋼材は、JIS規格に定められている高炭素クロム軸受鋼であるSUJ2に対応している。 In Sample 1, the races (inner and outer rings) were made from the first steel material. In Samples 2 and 3, the races were made from the second steel material. The compositions of the first and second steel materials are shown in Table 1. As shown in Table 1, the components of the first and second steel materials are almost identical except for the molybdenum and vanadium contents. The second steel material corresponds to SUJ2, a high-carbon chromium bearing steel specified in the JIS standard.

図5は、サンプル1の軌道盤の軌道面近傍における窒素濃度及び炭素濃度の測定結果を示すグラフである。図6は、サンプル2の軌道盤の軌道面近傍における窒素濃度及び炭素濃度の測定結果を示すグラフである。図5及び図6の横軸は、軌道面からの距離(単位:mm)であり、図5及び図6の縦軸は、炭素又は窒素の濃度(単位:質量パーセント)である。図5及び図6に示されるように、サンプル1及びサンプル2では、軌道盤の表面に対して浸窒処理が行われた。この浸窒処理が行われる際の加熱保持温度は、850℃とされた。他方で、サンプル3では、軌道盤の表面に対して、浸窒処理が行われなかった。 Figure 5 is a graph showing the measurement results of nitrogen and carbon concentrations near the raceway surface of the bearing washer for Sample 1. Figure 6 is a graph showing the measurement results of nitrogen and carbon concentrations near the raceway surface of the bearing washer for Sample 2. The horizontal axis of Figures 5 and 6 represents the distance from the raceway surface (unit: mm), and the vertical axis of Figures 5 and 6 represents the carbon or nitrogen concentration (unit: mass percent). As shown in Figures 5 and 6, nitriding was performed on the bearing washer surface for Samples 1 and 2. The heating temperature during this nitriding was 850°C. On the other hand, no nitriding was performed on the bearing washer surface for Sample 3.

表2には、サンプル1~サンプル3の軌道盤の表層部(軌道面からの距離が20μmまでの領域)における窒素濃度が示されている。表2に示されるように、サンプル1及びサンプル2の軌道盤の表層部の鋼中では、窒素濃度が0.3パーセント以上0.5パーセント以下であった。サンプル3の軌道盤の表層部の鋼中では、窒素濃度が0.0パーセントであった。 Table 2 shows the nitrogen concentration in the surface layer (region up to 20 μm from the raceway surface) of the races of Samples 1 to 3. As shown in Table 2, the nitrogen concentration in the steel in the surface layer of the races of Samples 1 and 2 was 0.3 percent or more and 0.5 percent or less. The nitrogen concentration in the steel in the surface layer of the race of Sample 3 was 0.0 percent.

サンプル1~サンプル3の軌道盤に対しては、焼入れ及び焼戻しが行われた。焼入れの際の加熱保持温度は、850℃とされた。焼戻しの際の加熱保持温度は、180℃とされた。焼戻しの際の加熱保持時間は、2時間とされた。 The bearing washer of Samples 1 to 3 was subjected to quenching and tempering. The heating temperature during quenching was 850°C. The heating temperature during tempering was 180°C. The heating time during tempering was 2 hours.

図7は、サンプル1の軌道盤の表層部におけるSEM画像である。図8は、サンプル2の軌道盤の表層部におけるSEM画像である。図7及び図8のSEM画像中において、白色の部分が析出物であり、楕円状の灰色の部分がセメンタイトである。 Figure 7 is an SEM image of the surface layer of the bearing washer for Sample 1. Figure 8 is an SEM image of the surface layer of the bearing washer for Sample 2. In the SEM images of Figures 7 and 8, the white areas are precipitates, and the oval gray areas are cementite.

表3に示されるように、サンプル1の軌道盤の表層部の鋼中では、析出物の面積率は、2.7パーセントであった。表3に示されるように、サンプル2の表層部の鋼中では、析出物の面積率は、1.6パーセントであった。すなわち、サンプル1の軌道盤の表層部では、サンプル2の軌道盤の表層部と比較して、析出物が高密度に分散していた。この比較から、0.5質量パーセント以下のバナジウム及びモリブデンを添加することにより、軌道盤の表層部の鋼中において析出物が高密度に分散されることが明らかになった。 As shown in Table 3, the area ratio of precipitates in the steel surface layer of the washer of Sample 1 was 2.7 percent. As shown in Table 3, the area ratio of precipitates in the steel surface layer of Sample 2 was 1.6 percent. In other words, precipitates were more densely dispersed in the steel surface layer of the washer of Sample 1 than in the steel surface layer of the washer of Sample 2. This comparison reveals that by adding 0.5 mass percent or less of vanadium and molybdenum, precipitates are more densely dispersed in the steel surface layer of the washer.

サンプル1の軌道盤の表層部では、析出物の最大粒径が、0.5μmであった。サンプル2の軌道盤の表層部では、析出物の最大粒径が、1.1μmであった。すなわち、サンプル1の軌道盤の表層部では、サンプル2の軌道盤の表層部と比較して、析出物が微細に分散していた。この比較から、0.5質量パーセント以下のバナジウム及びモリブデンを添加することにより、軌道盤の表層部の鋼中において析出物が高密度かつ微細に分散されることが明らかになった。 In the surface layer of the washer of Sample 1, the maximum particle size of precipitates was 0.5 μm. In the surface layer of the washer of Sample 2, the maximum particle size of precipitates was 1.1 μm. In other words, the precipitates were more finely dispersed in the surface layer of the washer of Sample 1 than in the surface layer of the washer of Sample 2. This comparison reveals that by adding 0.5 mass percent or less of vanadium and molybdenum, precipitates are densely and finely dispersed in the steel in the surface layer of the washer.

表4に示されるように、サンプル1及びサンプル2の軌道盤の表層部では、セメンタイトの最大粒径が、1.5μm以下であった。サンプル3の軌道盤の表層部では、セメンタイトの最大粒径が、1.5μmを超えていた。 As shown in Table 4, the maximum cementite grain size in the surface layer of the races of Samples 1 and 2 was 1.5 μm or less. In the surface layer of the race of Sample 3, the maximum cementite grain size exceeded 1.5 μm.

表5に示されるように、サンプル1及びサンプル2では、軌道面からの距離が50μmとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比が、15パーセント以上であった。サンプル3では、軌道面からの距離が50μmとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比が、15パーセント未満であった。サンプル1~サンプル3では、軌道面からの距離が50μmとなる位置において、鋼の硬さが、58HRC以上であった。 As shown in Table 5, in Samples 1 and 2, the volume ratio of retained austenite in the steel at a position 50 μm away from the raceway surface was 15 percent or more. In Sample 3, the volume ratio of retained austenite in the steel at a position 50 μm away from the raceway surface was less than 15 percent. In Samples 1 to 3, the hardness of the steel at a position 50 μm away from the raceway surface was 58 HRC or more.

図9は、サンプル1の軌道盤の表層部におけるEBSDの相マップである。図10は、サンプル2の軌道盤の表層部におけるEBSDの相マップである。図11は、サンプル3の軌道盤の表層部におけるEBSDの相マップである。図9~図11中において、マルテンサイトブロック粒は、白色になっている。図12は、サンプル1~サンプル3の軌道盤の表層部におけるマルテンサイトブロック粒の平均粒径を示す棒グラフである。図12のグラフの縦軸は、マルテンサイトブロック粒の平均粒径(単位:μm)である。 Figure 9 is a phase map of EBSD in the surface layer of the bearing washer of Sample 1. Figure 10 is a phase map of EBSD in the surface layer of the bearing washer of Sample 2. Figure 11 is a phase map of EBSD in the surface layer of the bearing washer of Sample 3. In Figures 9 to 11, martensite block grains are shown in white. Figure 12 is a bar graph showing the average grain size of martensite block grains in the surface layer of the bearing washer of Samples 1 to 3. The vertical axis of the graph in Figure 12 is the average grain size of martensite block grains (unit: μm).

図9~図12に示されるように、サンプル1の軌道盤の表層部では、比較面積率が30パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、2.0μm以下であった。他方で、サンプル2及びサンプル2の軌道盤の表層部では、比較面積率が30パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、2.0μmを超えていた。 As shown in Figures 9 to 12, in the surface layer portion of the washer of Sample 1, the average grain size of the martensite block grains at a comparative area ratio of 30 percent was 2.0 μm or less. On the other hand, in the surface layer portion of the washer of Sample 2 and Sample 3, the average grain size of the martensite block grains at a comparative area ratio of 30 percent exceeded 2.0 μm.

サンプル1の軌道盤の表層部では、比較面積率が50パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、1.5μm以下であった。他方で、サンプル2及びサンプル2の軌道盤の表層部では、比較面積率が50パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、1.5μmを超えていた。 In the surface layer of the washer of Sample 1, the average grain size of the martensite block grains at a comparative area ratio of 50 percent was 1.5 μm or less. On the other hand, in the surface layer of the washer of Sample 2 and Sample 3, the average grain size of the martensite block grains at a comparative area ratio of 50 percent exceeded 1.5 μm.

図13は、転動疲労寿命試験の結果を示すグラフである。なお、図13のグラフの横軸は寿命(単位:時間)を示しており、図13のグラフの縦軸は累積破損確率(単位:パーセント)を示している。転動疲労寿命試験は、表6に示されている条件で行われた。すなわち、転動体と軌道盤との最大接触面圧は2.3GPaとされ、軌道盤は0回転/分と2500回転/分との間で急速な加減速が行われ、潤滑液はポリグリコール油に純水を加えたものが用いられた。 Figure 13 is a graph showing the results of the rolling fatigue life test. The horizontal axis of the graph in Figure 13 represents life (unit: hours), and the vertical axis of the graph in Figure 13 represents cumulative failure probability (unit: percentage). The rolling fatigue life test was conducted under the conditions shown in Table 6. That is, the maximum contact pressure between the rolling element and the washer was set to 2.3 GPa, the washer was rapidly accelerated and decelerated between 0 rpm and 2500 rpm, and the lubricant used was polyglycol oil mixed with pure water.

図13及び表7に示されるように、サンプル1は、サンプル2よりも優れた転動疲労寿命を示した。より具体的には、サンプル1のL10寿命(累積破損確率が10パーセントにとなる寿命)はサンプル3のL10寿命の2.7倍であり、サンプル2のL10寿命はサンプル3のL10寿命の2.1倍であった。 As shown in Figure 13 and Table 7, Sample 1 exhibited a better rolling contact fatigue life than Sample 2. More specifically, the L10 life (life at which the cumulative failure probability becomes 10 percent) of Sample 1 was 2.7 times that of Sample 3 , and the L10 life of Sample 2 was 2.1 times that of Sample 3 .

上記のとおり、サンプル1の軌道盤の表層部において、比較面積率が30パーセントでのマルテンサイト粒の平均粒径が2.0μm以下であった。他方で、サンプル2及びサンプル3の軌道盤の表層部において、比較面積率が30パーセントでのマルテンサイト粒の平均粒径が2.0μmを超えていた。この比較から、実施形態に係る軸受部品によると耐久性が改善されることが明らかになった。 As described above, in the surface layer portion of the washer of Sample 1, the average grain size of martensite grains was 2.0 μm or less when the comparative area ratio was 30 percent. On the other hand, in the surface layer portions of the washer of Samples 2 and 3, the average grain size of martensite grains was greater than 2.0 μm when the comparative area ratio was 30 percent. This comparison makes it clear that the bearing component according to the embodiment has improved durability.

また、上記のとおり、サンプル1の軌道盤の表層部では、サンプル1の軌道盤の表層部では、サンプル2の軌道盤の表層部よりも析出物が微細かつ高密度に分散していた。この比較から、表層部における析出物の面積率及び最大粒径をそれぞれ2.0パーセント以上及び0.5μm以下とすることにより、実施形態に係る軸受部品の耐久性がさらに改善されることが明らかになった。 Furthermore, as described above, in the surface layer portion of the washer of Sample 1, the precipitates were finer and more densely dispersed than in the surface layer portion of the washer of Sample 2. This comparison reveals that the durability of the bearing component according to the embodiment can be further improved by setting the area ratio and maximum particle size of precipitates in the surface layer portion to 2.0 percent or more and 0.5 μm or less, respectively.

また、サンプル2のL10寿命は、サンプル3のL10寿命よりも長かった。上記のとおり、サンプル2の軌道盤の表層部ではセメンタイトの最大粒径が1.5μm以下であった一方で、サンプル3の軌道盤の表層部ではセメンタイトの最大粒径が1.5μmを超えていた。また、サンプル2の軌道盤では軌道面からの距離が50μmとなる位置における残留オーステナイトの体積比が15パーセント以上になっている一方で、サンプル3の軌道盤では軌道面からの距離が50μmとなる位置における残留オーステナイトの体積比が15パーセント未満になっていた。 Furthermore, the L10 life of Sample 2 was longer than the L10 life of Sample 3. As described above, the maximum grain size of cementite in the surface layer portion of the bearing washer of Sample 2 was 1.5 μm or less, while the maximum grain size of cementite in the surface layer portion of the bearing washer of Sample 3 exceeded 1.5 μm. Furthermore, in the bearing washer of Sample 2, the volume ratio of retained austenite at a position 50 μm away from the raceway surface was 15 percent or more, while in the bearing washer of Sample 3, the volume ratio of retained austenite at a position 50 μm away from the raceway surface was less than 15 percent.

この比較から、軸受部品の表層部においてセメンタイトの最大粒径を1.5μm以下にすること及び軸受部品の表面からの距離が50μmとなる位置において残留オーステナイトの体積比を15パーセント以上とすることにより、軸受部品の耐久性が改善されることが明らかになった。 This comparison revealed that the durability of bearing components can be improved by reducing the maximum grain size of cementite in the surface layer of the bearing component to 1.5 μm or less and by increasing the volume ratio of retained austenite to 15 percent or more at a position 50 μm away from the surface of the bearing component.

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上記の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、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及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。 Although an embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment can be modified in various ways. Furthermore, the scope of the present invention is not limited to the above embodiment. The scope of the present invention is defined by the claims, and is intended to include all modifications that are equivalent in meaning to and within the scope of the claims.

本実施形態は、軸受部品及びそれを有する転がり軸受に特に有利に適用される。 This embodiment is particularly advantageously applicable to bearing components and rolling bearings that include the same.

10 内輪、10a,10b 幅面、10c 内周面、10d 外周面、10da 軌道面、11 表層部、20 外輪、20a,20b 幅面、20c 内周面、20ca 軌道面、20d 外周面、30 転動体、40 保持器、100 転がり軸受、A 中心軸、S1 準備工程、S2 浸窒工程、S3 焼入れ工程、S4 焼戻し工程、S5 後処理工程。 10 inner ring, 10a, 10b width surface, 10c inner peripheral surface, 10d outer peripheral surface, 10da raceway surface, 11 surface layer, 20 outer ring, 20a, 20b width surface, 20c inner peripheral surface, 20ca raceway surface, 20d outer peripheral surface, 30 rolling element, 40 cage, 100 rolling bearing, A center shaft, S1 Preparation process, S2 nitriding process, S3 quenching process, S4 tempering process, S5 post-treatment process.

Claims (4)

表面を有する鋼製の軸受部品であって、
前記表面からの距離が20μmまでの領域である表層部を備え、
前記鋼は、0.70質量パーセント以上1.10質量パーセント以下の炭素と、0.15質量パーセント以上0.35質量パーセント以下のシリコンと、0.30質量パーセント以上0.60質量パーセント以下のマンガンと、1.30質量パーセント以上1.60質量パーセント以下のクロムと、0.01質量パーセント以上0.50質量パーセント以下のバナジウムと、0.01質量パーセント以上0.50質量パーセント以下のモリブデンとを含み、かつ残部が鉄及び不可避不純物であり、
前記表層部の前記鋼は、マルテンサイトブロック粒と、析出物とを有し、
隣り合う2つの前記マルテンサイトブロック粒の間の粒界では、結晶方位が15°以上ずれており、
前記析出物は、クロム若しくはバナジウムを主成分とする窒化物又はクロム若しくはバナジウムを主成分とする炭窒化物であり、
前記表層部の前記鋼中において、比較面積率が30パーセントでの前記マルテンサイトブロック粒の平均粒径は、2.0μm以下であり、
前記表層部の前記鋼中における前記析出物の面積率は、2.0パーセント以上であり、
前記表層部の前記鋼中において、前記析出物の最大粒径は、0.5μm以下であり、
前記表層部の前記鋼は、セメンタイトをさらに有し、
前記表層部の前記鋼中において、前記セメンタイトの最大粒径は、1.5μm以下であり、
前記表層部の前記鋼中における窒素濃度は、0.15質量パーセント以上であり、
前記表面からの距離が50μmとなる位置において、前記鋼中の残留オーステナイトの体積比は、15パーセント以上であり、
前記表面からの距離が50μmとなる位置において、前記鋼の硬さは、58HRC以上である、軸受部品。
A steel bearing component having a surface,
a surface layer portion that is a region up to 20 μm away from the surface,
The steel contains 0.70 to 1.10 percent by mass of carbon, 0.15 to 0.35 percent by mass of silicon, 0.30 to 0.60 percent by mass of manganese, 1.30 to 1.60 percent by mass of chromium, 0.01 to 0.50 percent by mass of vanadium, 0.01 to 0.50 percent by mass of molybdenum, and the balance being iron and inevitable impurities;
The steel of the surface layer portion has martensite block grains and precipitates,
At the grain boundary between two adjacent martensite block grains, the crystal orientation is shifted by 15° or more,
the precipitate is a nitride containing chromium or vanadium as a main component, or a carbonitride containing chromium or vanadium as a main component,
In the steel of the surface layer portion, the average grain size of the martensite block grains at a comparative area ratio of 30% is 2.0 μm or less,
an area ratio of the precipitates in the steel of the surface layer portion is 2.0% or more;
the maximum particle size of the precipitates in the steel of the surface layer portion is 0.5 μm or less,
The steel of the surface layer portion further has cementite,
In the steel of the surface layer portion, the maximum grain size of the cementite is 1.5 μm or less,
The nitrogen concentration in the steel in the surface layer portion is 0.15 mass percent or more,
The volume ratio of retained austenite in the steel at a position 50 μm away from the surface is 15% or more,
A bearing component , wherein the hardness of the steel is 58 HRC or more at a position 50 μm away from the surface .
前記鋼は、0.90質量パーセント以上1.10質量パーセント以下の炭素と、0.20質量パーセント以上0.30質量パーセント以下のシリコンと、0.40質量パーセント以上0.50質量パーセント以下のマンガンと、1.40質量パーセント以上1.60質量パーセント以下のクロムと、0.20質量パーセント以上0.30質量パーセント以下のバナジウムと、0.10質量パーセント以上0.30質量パーセント以下のモリブデンとを含み、かつ残部が鉄及び不可避不純物である、請求項1に記載の軸受部品。 The bearing component according to claim 1, wherein the steel contains 0.90 to 1.10 percent by mass of carbon, 0.20 to 0.30 percent by mass of silicon, 0.40 to 0.50 percent by mass of manganese, 1.40 to 1.60 percent by mass of chromium, 0.20 to 0.30 percent by mass of vanadium, and 0.10 to 0.30 percent by mass of molybdenum, with the remainder being iron and unavoidable impurities. 前記表面からの距離が50μmとなる位置において、前記鋼中の残留オーステナイトの体積比は、25パーセント以上35パーセント以下であり、
前記表面からの距離が50μmとなる位置において、前記鋼の硬さは、58HRC以上64HRC以下である、請求項1又は請求項に記載の軸受部品。
At a position 50 μm away from the surface, the volume ratio of retained austenite in the steel is 25% or more and 35% or less,
3. The bearing component according to claim 1 , wherein the hardness of the steel at a position 50 μm away from the surface is 58 HRC or more and 64 HRC or less.
内輪と、
外輪と、
転動体とを備え、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体のうちの少なくともいずれかは、請求項1~請求項のいずれか1項に記載の前記軸受部品である、転がり軸受。
With inner circle,
The outer ring and
a rolling element;
A rolling bearing, wherein at least one of the inner ring, the outer ring, and the rolling elements is the bearing component according to any one of claims 1 to 3 .
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014152378A (en) 2013-02-13 2014-08-25 Ntn Corp Bearing component
JP2019108576A (en) 2017-12-18 2019-07-04 Ntn株式会社 Bearing parts, and roller bearing
JP2019167551A (en) 2018-03-21 2019-10-03 愛知製鋼株式会社 Steel component excellent in rolling fatigue characteristics
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014152378A (en) 2013-02-13 2014-08-25 Ntn Corp Bearing component
JP2019108576A (en) 2017-12-18 2019-07-04 Ntn株式会社 Bearing parts, and roller bearing
JP2019167551A (en) 2018-03-21 2019-10-03 愛知製鋼株式会社 Steel component excellent in rolling fatigue characteristics
JP2020029615A (en) 2018-08-20 2020-02-27 株式会社不二越 Pinion shaft and method of manufacturing the same

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