JP7777968B2 - Rolling parts and rolling bearings - Google Patents
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Description
本発明は、転動部品及び転がり軸受に関する。より特定的には、本発明は、水素利用機器用の転動部材及び転がり軸受に関する。 The present invention relates to rolling components and rolling bearings. More specifically, the present invention relates to rolling components and rolling bearings for hydrogen-utilizing equipment.
特許文献1(特許第3990212号公報)には、転動部品が記載されている。特許文献1に記載の転動部品は、JIS規格に定められている高炭素クロム軸受鋼であるSUJ2製である。特許文献1に記載の軸受部品は、浸窒処理、焼入れ及び焼戻しが行われる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、鋼中にセメンタイト等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. 3990212) describes a rolling component. The rolling component described in Patent Document 1 is made of SUJ2, a high-carbon chromium bearing steel specified in the JIS standard. The bearing component described in Patent Document 1 is formed by nitriding, quenching, and tempering. The bearing component described in Patent Document 1 has high wear resistance due to the dispersion of cementite and other materials in the steel.
特許文献2(特開2000-234145号公報)には、転動部品が記載されている。特許文献2に記載の転動部品は、鋼製であり、表面における鋼中の残留オーステナイト量が多くなっている。そのため、特許文献2に記載の転動部品は、異物が混入しやすい環境下で用いられる際の圧痕起点型剥離の発生が抑制されている。 Patent Document 2 (JP 2000-234145 A) describes a rolling part. The rolling part described in Patent Document 2 is made of steel, and the amount of retained austenite in the steel is high on the surface. As a result, the rolling part described in Patent Document 2 is less likely to develop indentation-initiated flaking when used in an environment where foreign matter is likely to be mixed in.
しかしながら、特許文献1に記載の転動部品及び特許文献2に記載の転動部品は、過酷な使用環境下、特に水素に曝される環境下での耐久性に改善の余地がある。より具体的には、特許文献1に記載の転動部品及び特許文献2に記載の転動部品では、残留オーステナイトの分解に伴う寸法変化、表面からの水素侵入に伴う水素脆性に起因して、過酷な使用環境下での耐久性が不十分となるおそれがある。 However, the rolling parts described in Patent Document 1 and Patent Document 2 leave room for improvement in terms of durability under harsh usage environments, particularly environments exposed to hydrogen. More specifically, the rolling parts described in Patent Document 1 and Patent Document 2 may have insufficient durability under harsh usage environments due to dimensional changes associated with the decomposition of retained austenite and hydrogen embrittlement associated with hydrogen penetration from the surface.
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、残留オーステナイトの分解に伴う寸法変化及び表面からの水素侵入に伴う水素脆性の発生を抑制可能な転動部品を提供するものである。 The present invention was made in consideration of the problems with the prior art described above. More specifically, the present invention provides a rolling component that can suppress dimensional changes associated with the decomposition of retained austenite and hydrogen embrittlement associated with hydrogen penetration from the surface.
本発明の第1態様に係る転動部品は、表面を有し、鋼製である。転動部品は、表面からの深さが20μmまでの領域である表層部を備えている。転動部品は、水素利用機器用である。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、0.01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、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を含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなる。表層部における鋼中の窒素濃度は、0.2質量パーセント以上である。表層部における鋼中には、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出している。表面からの距離が50μmの位置での鋼の硬さは、64HRC以上である。表面からの距離が50μmの位置での鋼中の残留オーステナイト量は、20体積パーセント未満である。 A rolling element according to a first aspect of the present invention has a surface and is made of steel. The rolling element has a surface layer portion that is a region extending from the surface to a depth of 20 μm. The rolling element is for use in hydrogen-utilizing equipment. 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, 0.01 to 0.50 mass percent molybdenum, and 0.01 to 0.50 mass percent vanadium, with the balance consisting of iron and inevitable impurities. The nitrogen concentration in the steel in the surface layer portion is 0.2 mass percent or greater. Precipitates primarily composed of chromium or vanadium are present in the steel in the surface layer portion. The hardness of the steel at a distance of 50 μm from the surface is 64 HRC or greater. The amount of retained austenite in the steel at a distance of 50 μm from the surface is less than 20 volume percent.
本発明の第2態様に係る転動部品は、表面を有し、鋼製である。転動部品は、表面からの深さが20μmまでの領域である表層部を備えている。転動部品は、水素利用機器用である。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、0.01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、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を含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなる。表層部における鋼中の窒素濃度は、0.2質量パーセント以上である。表層部における鋼中には、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出している。表層部における鋼中の上位面積率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、1.3μm以下である。表面からの距離が50μmの位置での鋼の硬さは、64HRC以上である。表面からの距離が50μmの位置での鋼中の残留オーステナイト量は、25体積パーセント未満である。 A rolling element according to a second aspect of the present invention has a surface and is made of steel. The rolling element has a surface layer portion that is a region up to 20 μm deep from the surface. The rolling element is for use in hydrogen-utilizing equipment. 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, 0.01 to 0.50 mass percent molybdenum, and 0.01 to 0.50 mass percent vanadium, with the balance consisting of iron and inevitable impurities. The nitrogen concentration in the steel in the surface layer portion is 0.2 mass percent or more. Precipitates primarily composed of chromium or vanadium are precipitated in the steel in the surface layer portion. The average grain size of martensite block grains at the top 50 percent area ratio in the surface layer is 1.3 μm or less. The hardness of the steel at a position 50 μm from the surface is 64 HRC or greater. The amount of retained austenite in the steel at a position 50 μm from the surface is less than 25 volume percent.
上記の転動部品では、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モリブデンと、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を含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなっていてもよい。 In the above rolling part, the steel may contain 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 molybdenum, and 0.20 to 0.30 percent by mass of vanadium, with the remainder consisting of iron and unavoidable impurities.
上記の転動部品では、析出物の最大粒径は、1.0μm以下であってもよい。上記の転動部品では、析出物の平均面積率が、2.0パーセント以上であってもよい。上記の転動部品では、表面からの距離が50μmの位置での鋼の硬さが、65.5HRC以上であってもよい。 In the above rolling component, the maximum particle size of the precipitates may be 1.0 μm or less. In the above rolling component, the average area ratio of the precipitates may be 2.0 percent or more. In the above rolling component, the hardness of the steel at a position 50 μm from the surface may be 65.5 HRC or more.
本発明に係る転がり軸受は、内輪と、外輪と、転動体とを備えている。転がり軸受は、水素利用機器用である。内輪、外輪及び転動体の少なくともいずれかは、上記の転動部品である。 The rolling bearing according to the present invention comprises an inner ring, an outer ring, and rolling elements. The rolling bearing is for use in hydrogen-utilizing equipment. At least one of the inner ring, outer ring, and rolling elements is a rolling component as described above.
本発明の転動部品及び転がり軸受によると、残留オーステナイトの分解に伴う寸法変化及び表面からの水素侵入に伴う水素脆性の発生を抑制可能である。 The rolling components and rolling bearings of the present invention can suppress dimensional changes associated with the decomposition of retained austenite and hydrogen embrittlement associated with hydrogen penetration from the surface.
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。以下の図面では、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. In the following drawings, the same or corresponding parts will be designated by the same reference symbols, and overlapping descriptions will not be repeated.
以下に、実施形態に係る転がり軸受(以下「転がり軸受100」とする)の構成を説明する。転がり軸受100は、例えば、深溝玉軸受である。但し、転がり軸受100は、これに限られるものではない。転がり軸受100は、例えば、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受又は自動調心ころ軸受であってもよい。 The configuration of a rolling bearing according to an embodiment (hereinafter referred to as "rolling bearing 100") will be described below. The rolling bearing 100 is, for example, a deep groove ball bearing. However, the rolling bearing 100 is not limited to this. The rolling bearing 100 may also be, for example, an angular contact ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, or a self-aligning roller bearing.
転がり軸受100は、水素利用機器用である。水素利用機器は、例えば水素ステーション向けのボール弁又は圧縮機である。なお、圧縮機の方式は特に限定されない。例えば、圧縮機は、往復式(レシプロ)、回転式(スクリュ)、遠心式又は軸流式のいずれであってもよい。水素利用機器は、燃料電池車向けの高圧水素減圧弁又は水素循環ポンプであってもよい。転がり軸受100は、水素に曝される用途に用いられるものであればよい。 The rolling bearing 100 is for use in hydrogen-utilizing equipment. The hydrogen-utilizing equipment is, for example, a ball valve or compressor for a hydrogen station. The type of compressor is not particularly limited. For example, the compressor may be of a reciprocating type (reciprocating), rotary type (screw), centrifugal type, or axial type. The hydrogen-utilizing equipment may also be a high-pressure hydrogen pressure reducing valve or hydrogen circulation pump for a fuel cell vehicle. The rolling bearing 100 may be used in any application where it is exposed to hydrogen.
図1は、転がり軸受100の断面図である。図1に示されるように、転がり軸受100は、中心軸Aを有している。図1には、中心軸Aに平行であり、かつ中心軸Aを通る断面が示されている。転がり軸受100は、内輪10と、外輪20と、複数の転動体30と、保持器40とを有している。内輪10及び外輪20は、リング状である。転動体30は、玉である(球状である)。 Figure 1 is a cross-sectional view of a rolling bearing 100. As shown in Figure 1, the rolling bearing 100 has a central axis A. Figure 1 shows a cross section parallel to and passing through the central axis A. The rolling bearing 100 has an inner ring 10, an outer ring 20, multiple rolling elements 30, and a cage 40. The inner ring 10 and the outer ring 20 are ring-shaped. The rolling elements 30 are balls (spherical).
中心軸Aに沿う方向を、軸方向とする。中心軸Aを通り、かつ中心軸Aに直交する方向を、径方向とする。中心軸Aを中心とする円周に沿う方向を、周方向とする。 The direction along the central axis A is the axial direction. The direction passing through the central axis A and perpendicular to the central axis A is the radial direction. The direction along the circumference of a circle centered on the central axis A is the circumferential direction.
内輪10は、第1端面10aと、第2端面10bと、内周面10cと、外周面10dとを有している。第1端面10a、第2端面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。第1端面10a及び第2端面10bは、軸方向における内輪10の端面である。第2端面10bは、第1端面10aの反対面である。 The inner ring 10 has a first end face 10a, a second end face 10b, an inner peripheral surface 10c, and an outer peripheral surface 10d. The first end face 10a, the second end face 10b, the inner peripheral surface 10c, and the outer peripheral surface 10d form the surface of the inner ring 10. The first end face 10a and the second end face 10b are the end faces of the inner ring 10 in the axial direction. The second end face 10b is the surface opposite the first end face 10a.
内周面10cは、周方向に沿って延在している。内周面10cは、中心軸A側を向いている。図示されていないが、内輪10は、内周面10cにおいて、軸に嵌め合わされる。内周面10cは、軸方向における一方端において第1端面10aに連なっており、軸方向における他方端において第2端面10bに連なっている。 The inner peripheral surface 10c extends in the circumferential direction. The inner peripheral surface 10c faces the central axis A. Although not shown, the inner ring 10 is fitted to a shaft at the inner peripheral surface 10c. The inner peripheral surface 10c is continuous with the first end face 10a at one axial end and with the second end face 10b at the other axial end.
外周面10dは、周方向に沿って延在している。外周面10dは、中心軸Aとは反対側を向いている。つまり、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において第1端面10aに連なっており、軸方向における他方端において第2端面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. The outer peripheral surface 10d is connected to the first end surface 10a at one axial end and to the second end surface 10b at the other axial end.
外周面10dは、軌道面10daを有している。軌道面10daは、転動体30に接触する外周面10dの部分である。軌道面10daは、周方向に沿って延在している。軌道面10daは、軸方向における外周面10dの中央部に位置している。断面視において、軌道面10daは、内周面10c側に向かって窪む部分円弧形状である。 The outer peripheral surface 10d has a raceway surface 10da. The raceway surface 10da is the portion of the outer peripheral surface 10d that contacts the rolling elements 30. The raceway surface 10da extends in the circumferential direction. The raceway surface 10da is located in the center of the outer peripheral surface 10d in the axial direction. In a cross-sectional view, the raceway surface 10da has a partial arc shape that is recessed toward the inner peripheral surface 10c.
外輪20は、第1端面20aと、第2端面20bと、内周面20cと、外周面20dとを有している。第1端面20a、第2端面20b、内周面20c及び外周面20dは、外輪20の表面を構成している。外輪20は、内周面20cが外周面10dと間隔を空けて対向している状態で、内輪10の径方向外側に配置されている。 The outer ring 20 has a first end face 20a, a second end face 20b, an inner peripheral surface 20c, and an outer peripheral surface 20d. The first end face 20a, the second end face 20b, the inner peripheral surface 20c, and the outer peripheral surface 20d form the surface of the outer ring 20. The outer ring 20 is disposed radially outward of the inner ring 10, with the inner peripheral surface 20c facing the outer peripheral surface 10d at a distance.
第1端面20a及び第2端面20bは、軸方向における外輪20の端面である。第2端面20bは、第1端面20aの反対面である。 The first end face 20a and the second end face 20b are end faces of the outer ring 20 in the axial direction. The second end face 20b is the opposite face to the first end face 20a.
内周面20cは、周方向に沿って延在している。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において第1端面20aに連なっており、軸方向における他方端において第2端面20bに連なっている。 The inner peripheral surface 20c extends in the circumferential direction. The inner peripheral surface 20c faces the central axis A. The inner peripheral surface 20c is connected to the first end face 20a at one axial end and to the second end face 20b at the other axial end.
内周面20cは、軌道面20caを有している。軌道面20caは、転動体30に接触する内周面20cの部分である。軌道面20caは、周方向に沿って延在している。軌道面20caは、軸方向における内周面20cの中央部に位置している。断面視において、軌道面20caは、外周面20d側に向かって窪む部分円弧形状である。 The inner peripheral surface 20c has a raceway surface 20ca. The raceway surface 20ca is the portion of the inner peripheral surface 20c that contacts the rolling elements 30. The raceway surface 20ca extends in the circumferential direction. The raceway surface 20ca is located in the center of the inner peripheral surface 20c in the axial direction. In a cross-sectional view, the raceway surface 20ca has a partial arc shape that is recessed toward the outer peripheral surface 20d.
外周面20dは、周方向に沿って延在している。外周面20dは、中心軸Aとは反対側を向いている。つまり、外周面20dは、径方向における内周面20cの反対面である。図示されていないが、外輪20は、外周面20dにおいてハウジングに嵌め合わされる。外周面20dは、軸方向における一方端において第1端面20aに連なっており、軸方向における他方端において第2端面20bに連なっている。 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. Although not shown, the outer ring 20 is fitted into the housing at the outer peripheral surface 20d. The outer peripheral surface 20d is continuous with the first end surface 20a at one axial end and with the second end surface 20b at the other axial end.
転動体30は、外周面10dと内周面20cとの間、より具体的には、軌道面10daと軌道面20caとの間に配置されている。複数の転動体30は、周方向に沿って並んでいる。転動体30は、表面30aを有している。保持器40は、複数の転動体30を保持している。保持器40は、隣り合う2つの転動体30の間の周方向における距離が一定範囲内となるように、複数の転動体30を保持している。 The rolling elements 30 are arranged between the outer peripheral surface 10d and the inner peripheral surface 20c, more specifically, between the raceway surface 10da and the raceway surface 20ca. The multiple rolling elements 30 are lined up in the circumferential direction. Each rolling element 30 has a surface 30a. The cage 40 holds the multiple rolling elements 30. The cage 40 holds the multiple rolling elements 30 so that the circumferential distance between two adjacent rolling elements 30 is within a certain range.
内輪10、外輪20及び転動体30は、鋼製である。より具体的には、内輪10、外輪20及び転動体30は、表1に示される組成(「第1組成」とする)の鋼により形成されている。 The inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 are made of steel. More specifically, the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 are formed from steel having the composition shown in Table 1 (referred to as the "first composition").
炭素は、焼入れ後における転動部品(内輪10、外輪20及び転動体30)の表面における鋼の硬さに影響を与える。鋼中の炭素の含有量が0.70質量パーセント未満である場合、転動部品の表面において、十分な硬さを確保することが困難である。鋼中の炭素の含有量が0.70質量パーセント未満である場合、浸炭処理等により転動部品の表面における炭素含有量を補う必要があり、生産効率の低下及び製造コスト増加の要因となる。他方で、鋼中の炭素の含有量が1.10質量パーセントを超える場合、焼入れ時の割れ(焼割れ)が発生するおそれがある。そのため、第1組成の鋼では、炭素の含有量が0.70質量パーセント以上1.10質量パーセント以下とされている。 Carbon affects the hardness of the steel on the surface of the rolling components (inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30) after quenching. If the carbon content in the steel is less than 0.70 mass percent, it is difficult to ensure sufficient hardness on the surface of the rolling components. If the carbon content in the steel is less than 0.70 mass percent, it is necessary to supplement the carbon content on the surface of the rolling components through carburizing or other treatments, which reduces production efficiency and increases manufacturing costs. On the other hand, if the carbon content in the steel exceeds 1.10 mass percent, there is a risk of cracks (quench cracks) occurring during quenching. For this reason, the carbon content in the steel of the first composition is set to be 0.70 mass percent or more and 1.10 mass percent or less.
シリコンは、鋼の精錬時の脱酸及び浸窒処理前の加工性確保のために加えられている。鋼中のシリコンの含有量が0.15質量パーセント未満である場合、焼戻し軟化抵抗が不十分となる。その結果、焼入れ後の焼戻し又は転がり軸受100の使用時の温度上昇により、転動部品の表面における硬さが低下するおそれがある。また、この場合、転動部品を加工する際の加工性が不十分となる。 Silicon is added to ensure workability before deoxidation and nitriding during steel refining. If the silicon content in the steel is less than 0.15 mass percent, tempering softening resistance will be insufficient. As a result, the hardness of the surface of the rolling component may decrease due to tempering after quenching or due to temperature increases during use of the rolling bearing 100. In this case, the workability of the rolling component will also be insufficient.
鋼中のシリコンの含有量が0.35質量パーセントを超える場合、鋼が硬くなり過ぎ、転動部品を加工する際の加工性がかえって低下する。また、この場合、鋼の材料コストが上昇してしまう。そのため、第1組成の鋼では、シリコンの含有量が0.15質量パーセント以上0.35質量パーセント以下とされている。 If the silicon content in the steel exceeds 0.35 mass percent, the steel becomes too hard, and its workability when processing rolling components decreases. This also increases the material cost of the steel. Therefore, the silicon content of steel with the first composition is set to 0.15 mass percent or more and 0.35 mass percent or less.
マンガンは、鋼の焼入れ性及び硬さを確保するために加えられている。鋼中のマンガンの含有量が0.30質量パーセント未満である場合、鋼の焼入れ性を確保することが困難である。鋼中のマンガンの含有量が0.60質量パーセントを超える場合、不純物であるマンガン系の非金属介在物が増加してしまう。そのため、第1組成の鋼では、マンガンの含有量が0.30質量パーセント以上0.60質量パーセント以下とされている。 Manganese is added to ensure the hardenability and hardness of the steel. If the manganese content in the steel is less than 0.30 mass percent, it is difficult to ensure the hardenability of the steel. If the manganese content in the steel exceeds 0.60 mass percent, the amount of manganese-based non-metallic inclusions, which are impurities, increases. For this reason, the manganese content in the steel of the first composition is set to 0.30 mass percent or more and 0.60 mass percent or less.
クロムは、鋼の焼入れ性の確保するため及び浸窒処理に伴って微細な析出物(窒化物、炭窒化物)を形成させるために加えられている。鋼中のクロムの含有量が1.30質量パーセント未満である場合、鋼の焼入れ性を確保すること及び微細な析出物を十分形成することが困難である。鋼中のクロムの含有量が1.60質量パーセントを超える場合、鋼の材料コストが上昇してしまう。そのため、第1組成の鋼では、クロムの含有量が1.30質量パーセント以上1.60質量パーセント以下とされている。 Chromium is added to ensure the hardenability of the steel and to form fine precipitates (nitrides, carbonitrides) during nitriding. If the chromium content in the steel is less than 1.30 mass percent, it is difficult to ensure the hardenability of the steel and to form sufficient fine precipitates. If the chromium content in the steel exceeds 1.60 mass percent, the material cost of the steel increases. Therefore, the chromium content in the first composition steel is set to 1.30 mass percent or more and 1.60 mass percent or less.
モリブデンは、鋼の焼入れ性を確保するため及び浸窒処理に伴って微細な析出物を形成させるために加えられている。モリブデンは、炭素に対して強い親和性があるため、浸窒処理の際に鋼中に未固溶炭化物として析出している。このモリブデンの未固溶炭化物が焼入れ時に析出核となるため、モリブデンは、焼入れ後の析出物の量を増加させる。 Molybdenum is added to ensure the hardenability of steel and to form fine precipitates during nitriding. Molybdenum has a strong affinity for carbon, so it precipitates in the steel as undissolved carbides during nitriding. These undissolved molybdenum carbides act as precipitation nuclei during quenching, so molybdenum increases the amount of precipitates after quenching.
鋼中のモリブデンの含有量が0.01質量パーセント未満である場合、鋼の焼入れ性を確保すること及び微細な析出物を十分に形成することが困難である。鋼中のモリブデンの含有量が0.50質量パーセントを超える場合、鋼の材料コストが上昇してしまう。そのため、第1組成の鋼では、モリブデンの含有量が0.01質量パーセント以上0.50質量パーセント以下とされている。 If the molybdenum content in the steel is less than 0.01 mass percent, it is difficult to ensure the hardenability of the steel and to form sufficient fine precipitates. If the molybdenum content in the steel exceeds 0.50 mass percent, the material cost of the steel increases. Therefore, the molybdenum content in the steel of the first composition is set to 0.01 mass percent or more and 0.50 mass percent or less.
バナジウムは、鋼の焼入れ性を確保するため及び浸窒処理に伴って微細な析出物を形成させるために加えられている。鋼中のバナジウムの含有量が0.01質量パーセント未満である場合、鋼の焼入れ性を確保すること及び微細な析出物を十分に形成することが困難である。鋼中のバナジウムの含有量が0.50質量パーセントを超える場合、鋼の材料コストが上昇してしまう。そのため、第1組成の鋼では、バナジウムの含有量が0.01質量パーセント以上0.50質量パーセント以下とされている。 Vanadium is added to ensure the hardenability of the steel and to form fine precipitates during nitriding. If the vanadium content in the steel is less than 0.01 percent by mass, it is difficult to ensure the hardenability of the steel and to form sufficient fine precipitates. If the vanadium content in the steel exceeds 0.50 percent by mass, the material cost of the steel increases. Therefore, the vanadium content in the first composition steel is set to 0.01 percent by mass or more and 0.50 percent by mass or less.
内輪10、外輪20及び転動体30は、表2に示される組成(「第2組成」とする)の鋼により形成されていてもよい。なお、内輪10、外輪20及び転動体30の全てが第1組成又は第2組成の鋼により形成されている必要はなく、内輪10、外輪20及び転動体30の少なくともいずれかが第1組成又は第2組成の鋼により形成されていればよい。 The inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 may be formed from steel of the composition shown in Table 2 (referred to as the "second composition"). Note that it is not necessary for all of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 to be formed from steel of the first or second composition; it is sufficient if at least one of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 is formed from steel of the first or second composition.
図1に示されるように、内輪10、外輪20及び転動体30は、表層部50を有している。内輪10では、内輪10の表面からの深さが20μmまでの領域が、表層部50である。外輪20では、外輪20の表面からの深さが20μmまでの領域が、表層部50である。転動体30では、表面30aからの深さが20μmまでの領域が表層部50である。なお、内輪10では表層部50が少なくとも軌道面10daに形成されていればよく、外輪20では表層部50が軌道面20caに形成されていればよい。 As shown in FIG. 1, the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 have surface layer portions 50. In the inner ring 10, the surface layer portion 50 is the region extending from the surface of the inner ring 10 to a depth of 20 μm. In the outer ring 20, the surface layer portion 50 is the region extending from the surface of the outer ring 20 to a depth of 20 μm. In the rolling elements 30, the surface layer portion 50 is the region extending from the surface 30a to a depth of 20 μm. Note that in the inner ring 10, the surface layer portion 50 needs to be formed on at least the raceway surface 10da, and in the outer ring 20, the surface layer portion 50 needs to be formed on the raceway surface 20ca.
また、表層部50は、内輪10の表面、外輪20の表面及び転動体30の表面の全てに形成されている必要はなく、内輪10の表面、外輪20の表面及び転動体30の表面の少なくともいずれかに形成されていればよい。 Furthermore, the surface layer 50 does not need to be formed on all of the surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30; it is sufficient if it is formed on at least one of the surfaces of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30.
表層部50は、浸窒処理により形成される部分である。表層部50における鋼中の窒素濃度は、0.2質量パーセント以上である。表層部50における鋼中の窒素濃度は、電子線マイクロアナライザ(EPMA:Electron Probe Micro Analyzer)により測定される。なお、表層部50における鋼中の窒素濃度は、例えば0.5質量パーセント以下である。 The surface layer 50 is formed by nitriding. The nitrogen concentration in the steel in the surface layer 50 is 0.2 mass percent or more. The nitrogen concentration in the steel in the surface layer 50 is measured using an electron probe micro analyzer (EPMA). The nitrogen concentration in the steel in the surface layer 50 is, for example, 0.5 mass percent or less.
表層部50における鋼中には、析出物が析出している。析出物は、クロム又はバナジウムを主成分としている。析出物は、クロム又はバナジウムを主成分とする窒化物である。析出物は、クロム又はバナジウムを主成分とする炭窒化物であってもよい。析出物は、上記の窒化物及び炭窒化物が混在していてもよい。 Precipitates are present in the steel in the surface layer 50. The precipitates are primarily composed of chromium or vanadium. The precipitates are nitrides primarily composed of chromium or vanadium. The precipitates may also be carbonitrides primarily composed of chromium or vanadium. The precipitates may also be a mixture of the above nitrides and carbonitrides.
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。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 nitride whose main component is chromium (vanadium) is a nitride of chromium (vanadium) or a nitride in which some of the chromium (vanadium) sites are substituted with an alloying element other than chromium (vanadium). A carbonitride whose main component is chromium (vanadium) is a carbide of chromium (vanadium) in which some of the carbon sites are substituted with nitrogen. The chromium (vanadium) sites of a carbonitride whose main component is chromium (vanadium) may be substituted with an alloying element other than chromium (vanadium).
析出物の最大粒径は、好ましくは、1.0μm以下である。析出物の平均面積率は、好ましくは、2.0パーセント以上である。 The maximum particle size of the precipitates is preferably 1.0 μm or less. The average area ratio of the precipitates is preferably 2.0 percent or more.
析出物の平均面積率は、電界放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM:Field Emission Scanning Electron Microscope)を用いて倍率5000倍で表層部50の断面画像を取得するとともに、当該断面画像を二値化し、二値化された当該断面画像に対して画像処理を行うことにより算出される。表層部50の断面画像は、3視野以上で取得され、平均面積率は、それら複数の断面画像から得られた析出物の面積率の平均値である。 The average area ratio of precipitates is calculated by acquiring a cross-sectional image of the surface layer portion 50 at a magnification of 5000x using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), binarizing the cross-sectional image, and performing image processing on the binarized cross-sectional image. Cross-sectional images of the surface layer portion 50 are acquired from three or more fields of view, and the average area ratio is the average value of the area ratios of precipitates obtained from these multiple cross-sectional images.
各々の析出物の粒径は、上記と同様の方法を用いて各々の析出物の面積を取得するとともに、当該面積をπで除した値の平方根に2を乗じることにより得られる。そして、得られた析出物の粒径のうちで最大のものが、析出物の粒径の最大値とされる。 The particle size of each precipitate is obtained by obtaining the area of each precipitate using the same method as above, and then dividing that area by π and multiplying the square root of the result by 2. The largest particle size among the obtained precipitates is then considered to be the maximum particle size of the precipitate.
内輪10の表面からの深さが50μmとなる位置、外輪20の表面からの深さが50μmとなる位置及び転動体30の表面(表面30a)からの深さが50μmとなる位置における鋼の硬さは、64HRC以上である。内輪10の表面、外輪20の表面及び転動体30の表面(表面30a)からの深さが50μmとなる位置における鋼の硬さは、65.5HRC以上であってもよい。 The hardness of the steel at a position 50 μm deep from the surface of the inner ring 10, a position 50 μm deep from the surface of the outer ring 20, and a position 50 μm deep from the surface (surface 30a) of the rolling element 30 is 64 HRC or more. The hardness of the steel at a position 50 μm deep from the surface of the inner ring 10, the surface of the outer ring 20, and the surface (surface 30a) of the rolling element 30 may be 65.5 HRC or more.
内輪10の表面からの深さが50μmとなる位置、外輪20の表面からの深さが50μmとなる位置及び転動体30の表面(表面30a)からの深さが50μmとなる位置における鋼の硬さは、JIS規格(JIS Z 2245:2016)に規定されているロックウェル硬さ試験法により測定される。 The hardness of the steel at a position 50 μm deep from the surface of the inner ring 10, a position 50 μm deep from the surface of the outer ring 20, and a position 50 μm deep from the surface (surface 30a) of the rolling element 30 is measured using the Rockwell hardness test method specified in the JIS standard (JIS Z 2245:2016).
表層部50における鋼は、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 50 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 Backscattered Diffraction) analysis.
表層部50における鋼は、上位面積率が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1.3μm以下であることが好ましい。表層部50の鋼中において、上位面積率が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、1.6μm以下であることが好ましい。 In the steel of the surface layer 50, it is preferable that the average grain size of the martensite block grains at an upper area ratio of 50 percent is 1.3 μm or less. In the steel of the surface layer 50, it is preferable that the average grain size of the martensite block grains at an upper area ratio of 30 percent is 1.6 μm or less.
上位面積率が50パーセント(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、以下の方法により測定される。第1に、表層部50を含む断面において、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、倍率1500倍において観察される領域である。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 when the upper area ratio is 50 percent (30 percent) is measured using the following method. First, a cross-section including the surface layer 50 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 observed at a magnification of 1500x. Second, the area of each martensite block grain included in the observation field is analyzed using the crystal orientation data obtained using 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50パーセント(30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、上位面積率が50パーセント(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 50 percent (30 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 with a top area ratio of 50 percent (30 percent).
内輪10の表面からの深さが50μmの位置、外輪20の表面からの深さが50μmの位置及び転動体30の表面(表面30a)からの深さが50μmの位置における鋼中の残留オーステナイト量は、例えば20体積パーセント未満である。内輪10の表面からの深さが50μmの位置、外輪20の表面からの深さが50μmの位置及び転動体30の表面(表面30a)からの深さが50μmの位置における鋼中の残留オーステナイト量は、25体積パーセント未満であってもよい。 The amount of retained austenite in the steel at a position 50 μm deep from the surface of the inner ring 10, a position 50 μm deep from the surface of the outer ring 20, and a position 50 μm deep from the surface (surface 30a) of the rolling elements 30 is, for example, less than 20 volume percent. The amount of retained austenite in the steel at a position 50 μm deep from the surface of the inner ring 10, a position 50 μm deep from the surface of the outer ring 20, and a position 50 μm deep from the surface (surface 30a) of the rolling elements 30 may be less than 25 volume percent.
内輪10の表面からの深さが50μmの位置、外輪20の表面からの深さが50μmの位置及び転動体30の表面(表面30a)からの深さが50μmの位置における鋼中の残留オーステナイト量は、X線回折法により測定される。より具体的には、内輪10の表面からの深さが50μmの位置、外輪20の表面からの深さが50μmの位置及び転動体30の表面(表面30a)からの深さが50μmの位置における鋼中の残留オーステナイト量は、株式会社リガク製のMSF-3Mを用いて測定される。 The amount of retained austenite in the steel at a position 50 μm deep from the surface of the inner ring 10, a position 50 μm deep from the surface of the outer ring 20, and a position 50 μm deep from the surface (surface 30a) of the rolling elements 30 is measured using X-ray diffraction. More specifically, the amount of retained austenite in the steel at a position 50 μm deep from the surface of the inner ring 10, a position 50 μm deep from the surface of the outer ring 20, and a position 50 μm deep from the surface (surface 30a) of the rolling elements 30 is measured using an MSF-3M manufactured by Rigaku Corporation.
上記においては、実施形態に係る転動部材が転がり軸受100の構成要素である場合について説明をしたが、実施形態に係る転動部材は、滑り軸受であってもよい。 In the above, we have described the case where the rolling member according to the embodiment is a component of the rolling bearing 100, but the rolling member according to the embodiment may also be a sliding bearing.
<実施形態に係る転動部材の適用例>
実施形態に係る転動部材は、ボール弁200に用いられる。図2は、ボール弁200の拡大断面図である。図2に示されるように、ボール弁200は、ボディ210と、シートリテーナ220と、ボール230と、ステム231及びステム232と、滑り軸受240とを有している。
<Application examples of rolling members according to embodiments>
The rolling member according to the embodiment is used in a ball valve 200. Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view of the ball valve 200. As shown in Fig. 2, the ball valve 200 includes a body 210, a seat retainer 220, a ball 230, stems 231 and 232, and a plain bearing 240.
シートリテーナ220は、ボディ210の内部に配置されている。シートリテーナ220には、内部空間220aと、流路220b及び流路220cとが形成されている。流路220b及び流路220cは、内部空間220aに接続されている。ボール230は、内部空間220aに配置されている。内部空間220aの壁面は、シール部220aaにおいてボール230の表面に接触している。 The seat retainer 220 is disposed inside the body 210. The seat retainer 220 has an internal space 220a and flow paths 220b and 220c. Flow paths 220b and 220c are connected to the internal space 220a. The ball 230 is disposed in the internal space 220a. The wall surface of the internal space 220a contacts the surface of the ball 230 at the seal portion 220aa.
ステム231及びステム232は、それぞれ、ボール230の上端及び下端に接続されている。ステム231及びステム232が中心軸回りに回転することにより、ボール230に形成されている貫通穴(図示せず)を介して、流路220b及び流路220cが接続される。ステム231及びステム232は、ボディ210及びシートリテーナ220に形成されている貫通穴に通されている。なお、流路220b、流路220c及びボール230に形成されている貫通穴には、水素が流れる。 Stems 231 and 232 are connected to the upper and lower ends of ball 230, respectively. As stems 231 and 232 rotate around their central axis, flow paths 220b and 220c are connected via a through hole (not shown) formed in ball 230. Stems 231 and 232 are passed through through holes formed in body 210 and seat retainer 220. Hydrogen flows through flow paths 220b, 220c, and the through holes formed in ball 230.
滑り軸受240は、筒状になっており、外周面においてボディ210に取り付けられている。滑り軸受240は、ステム231(ステム232)を回転可能に軸支している。滑り軸受240は、実施形態に係る転動部材である。すなわち、滑り軸受240は、第1組成又は第2組成の鋼製であり、かつ接触面に表層部50が形成されている。 The plain bearing 240 is cylindrical and is attached to the body 210 at its outer circumferential surface. The plain bearing 240 rotatably supports the stem 231 (stem 232). The plain bearing 240 is a rolling member according to the embodiment. That is, the plain bearing 240 is made of steel of the first composition or the second composition, and a surface layer 50 is formed on the contact surface.
<実施形態に係る転がり軸受の適用例>
図3は、水素循環ポンプ300の断面図である。水素循環ポンプ300は、モータハウジング310と、ポンプハウジング320と、回転軸331及び回転軸332と、モータステータ341及びモータロータ342と、ギア351及びギア352と、ロータ361及びロータ362と、転がり軸受371、転がり軸受372、転がり軸受373、転がり軸受374、転がり軸受375及び転がり軸受376とを有している。
<Application examples of rolling bearings according to embodiments>
3 is a cross-sectional view of the hydrogen circulation pump 300. The hydrogen circulation pump 300 includes a motor housing 310, a pump housing 320, rotating shafts 331 and 332, a motor stator 341 and a motor rotor 342, gears 351 and 352, rotors 361 and 362, and rolling bearings 371, 372, 373, 374, 375, and 376.
モータハウジング310は、ポンプハウジング320に取り付けられている。回転軸331の一方端側はモータハウジング310内に配置されており、回転軸331の他方端側はポンプハウジング320内に配置されている。回転軸331の一方端及び他方端は、それぞれ、モータハウジング310内に配置されている転がり軸受371及びポンプハウジング320内に配置されている転がり軸受372により回転可能に軸支されている。回転軸331は、一方端と他方端との間において、ポンプハウジング320内に配置されている転がり軸受373及び転がり軸受374により回転可能に軸支されている。 The motor housing 310 is attached to the pump housing 320. One end of the rotating shaft 331 is disposed within the motor housing 310, and the other end of the rotating shaft 331 is disposed within the pump housing 320. One end and the other end of the rotating shaft 331 are rotatably supported by a rolling bearing 371 disposed within the motor housing 310 and a rolling bearing 372 disposed within the pump housing 320, respectively. Between one end and the other end, the rotating shaft 331 is rotatably supported by a rolling bearing 373 and a rolling bearing 374 disposed within the pump housing 320.
回転軸332は、ポンプハウジング320内に配置されている。回転軸332の一方端は、ポンプハウジング320内に配置されている転がり軸受375により回転可能に軸支されている。回転軸332は、一方端から離れた位置において、ポンプハウジング320内に配置されている転がり軸受376により回転可能に軸支されている。 The rotating shaft 332 is disposed within the pump housing 320. One end of the rotating shaft 332 is rotatably supported by a rolling bearing 375 disposed within the pump housing 320. The rotating shaft 332 is rotatably supported at a position away from the one end by a rolling bearing 376 disposed within the pump housing 320.
モータステータ341は、モータハウジング310内に配置されている。モータロータ342は、モータステータ341と対向するように回転軸331に取り付けられている。モータステータ341及びモータロータ342により、回転軸331は回転される。回転軸331及び回転軸332には、それぞれ、ギア351及びギア352が取り付けられている。ギア351及びギア352により、回転軸331の回転が、回転軸332に伝達される。なお、ギア351は転がり軸受373と転がり軸受374との間にあり、ギア352は転がり軸受375と転がり軸受376との間にある。 Motor stator 341 is disposed within motor housing 310. Motor rotor 342 is attached to rotating shaft 331 so as to face motor stator 341. Rotating shaft 331 is rotated by motor stator 341 and motor rotor 342. Gears 351 and 352 are attached to rotating shaft 331 and rotating shaft 332, respectively. The rotation of rotating shaft 331 is transmitted to rotating shaft 332 by gears 351 and 352. Gear 351 is located between rolling bearing 373 and rolling bearing 374, and gear 352 is located between rolling bearing 375 and rolling bearing 376.
ポンプハウジング320内には、ポンプ室320aが形成されている。ポンプ室320a内には、ロータ361及びロータ362が配置されている。ロータ361及びロータ362は、それぞれ、回転軸331及び回転軸332に取り付けられている。回転軸331の回転に伴ってロータ361が回転するとともに、回転軸332の回転に伴ってロータ362が回転することにより、ポンプ室320a内に水素が吸入され、ポンプ室320a内から水素が吐出される。 A pump chamber 320a is formed within the pump housing 320. Rotors 361 and 362 are disposed within the pump chamber 320a. Rotors 361 and 362 are attached to rotating shafts 331 and 332, respectively. Rotor 361 rotates with the rotation of rotating shaft 331, and rotor 362 rotates with the rotation of rotating shaft 332, causing hydrogen to be drawn into and discharged from pump chamber 320a.
転がり軸受371、転がり軸受372、転がり軸受373及び転がり軸受375は、深溝玉軸受である。転がり軸受374及び転がり軸受375は、複列アンギュラ玉軸受である。転がり軸受371、転がり軸受372、転がり軸受373、転がり軸受374、転がり軸受375及び転がり軸受376は、実施形態に係る転がり軸受である。すなわち、転がり軸受371、転がり軸受372、転がり軸受373、転がり軸受374、転がり軸受375及び転がり軸受376では、軌道部材及び転動体が第1組成又は第2組成の鋼製であり、接触面に表層部50が形成されている。 Rolling bearings 371, 372, 373, and 375 are deep groove ball bearings. Rolling bearings 374 and 375 are double-row angular contact ball bearings. Rolling bearings 371, 372, 373, 374, 375, and 376 are rolling bearings according to an embodiment. That is, in rolling bearings 371, 372, 373, 374, 375, and 376, the raceway members and rolling elements are made of steel of the first composition or the second composition, and surface layer 50 is formed on the contact surfaces.
(実施形態に係る転がり軸受の製造方法)
以下に、転がり軸受100の製造方法を説明する。
(Method for manufacturing rolling bearing according to embodiment)
A method for manufacturing the rolling bearing 100 will be described below.
図4は、転がり軸受100の製造方法を示す工程図である。図4に示されるように、転がり軸受100の製造方法は、準備工程S1と、浸窒処理工程S2と、第1焼入れ工程S3と、第1焼戻し工程S4と、第2焼入れ工程S5と、第2焼戻し工程S6と、後処理工程S7と、組み立て工程S8とを有している。 Figure 4 is a process diagram showing the manufacturing method of rolling bearing 100. As shown in Figure 4, the manufacturing method of rolling bearing 100 includes a preparation process S1, a nitriding process S2, a first quenching process S3, a first tempering process S4, a second quenching process S5, a second tempering process S6, a post-treatment process S7, and an assembly process S8.
準備工程S1においては、加工対象部材が準備される。加工対象部材としては、内輪10及び外輪20を形成しようとする場合はリング状の部材が準備され、転動体30を形成しようとする場合は球状の部材が準備される。この加工対象部材は、第1組成又は第2組成の鋼により形成されている。 In the preparation step S1, a workpiece to be processed is prepared. As the workpiece, a ring-shaped member is prepared if the inner ring 10 and outer ring 20 are to be formed, and a spherical member is prepared if the rolling element 30 is to be formed. This workpiece is formed from steel of the first composition or the second composition.
浸窒処理工程S2においては、加工対象部材の表面に対する浸窒処理が行われる。この浸窒処理は、窒素源となるガス(例えばアンモニアガス)を含む雰囲気ガス中において、加工対象部材をA1変態点以上の温度で所定時間保持することにより行われる。第1焼入れ工程S3においては、加工対象部材に対する焼入れが行われる。この焼入れは、加工対象部材をA1変態点以上の温度で所定時間保持した後に加工対象部材をMs変態点以下の温度まで冷却することにより行われる。 In the nitriding treatment step S2, the surface of the workpiece is subjected to a nitriding treatment. This nitriding treatment is carried out by holding the workpiece at a temperature equal to or higher than the A1 transformation point for a predetermined time in an atmospheric gas containing a nitrogen source gas (e.g., ammonia gas). In the first quenching step S3, the workpiece is quenched. This quenching is carried out by holding the workpiece at a temperature equal to or higher than the A1 transformation point for a predetermined time and then cooling the workpiece to a temperature equal to or lower than the Ms transformation point.
第1焼戻し工程S4においては、加工対象部材に対する焼戻しが行われる。この焼戻しは、加工対象部材をA1変態点未満の温度で所定時間保持することにより行われる。 In the first tempering step S4, the workpiece is tempered by holding the workpiece at a temperature below the A1 transformation point for a predetermined period of time.
第2焼入れ工程S5においては、加工対象部材に対する焼入れが行われる。この焼入れは、加工対象部材をA1変態点以上の温度で所定時間保持した後に加工対象部材をMs変態点以下の温度まで冷却することにより行われる。 In the second quenching step S5, the workpiece is quenched by holding the workpiece at a temperature equal to or higher than the A1 transformation point for a predetermined time and then cooling the workpiece to a temperature equal to or lower than the Ms transformation point.
第2焼戻し工程S6においては、加工対象部材に対する焼戻しが行われる。この焼戻しは、加工対象部材をA1変態点未満の温度で所定時間加熱保持することにより行われる。 In the second tempering step S6, the workpiece is tempered by heating and holding the workpiece at a temperature below the A1 transformation point for a predetermined period of time.
後処理工程S7においては、加工対象部材に対する仕上げ加工(研削・研磨)及び洗浄が行われる。これにより、内輪10、外輪20及び転動体30が形成される。組み立て工程S8においては、内輪10、外輪20及び転動体30が、保持器40とともに組み立てられる。以上により、図1に示される構造の転がり軸受100が製造される。 In the post-processing step S7, the workpiece is subjected to finishing (grinding and polishing) and cleaning. This results in the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30. In the assembly step S8, the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 are assembled together with the cage 40. This completes the manufacturing of the rolling bearing 100 shown in Figure 1.
第2焼入れ工程S5における保持温度は、浸窒処理工程S2及び第1焼入れ工程S3における保持温度よりも低い。浸窒処理工程S2及び第1焼入れ工程S3における保持温度は、例えば850℃である。第2焼入れ工程S5における保持温度は、例えば810℃である。第1焼戻し工程S4及び第2焼戻し工程S6における保持温度及び保持時間は、例えば、それぞれ180℃及び2時間である。 The holding temperature in the second quenching step S5 is lower than the holding temperatures in the nitriding step S2 and the first quenching step S3. The holding temperatures in the nitriding step S2 and the first quenching step S3 are, for example, 850°C. The holding temperature in the second quenching step S5 is, for example, 810°C. The holding temperature and holding time in the first tempering step S4 and the second tempering step S6 are, for example, 180°C and 2 hours, respectively.
図5は、転がり軸受100の製造方法の変形例を示す工程図である。図5に示されるように、転がり軸受100の製造方法は、第1焼戻し工程S4を有していなくてもよく、第2焼入れ工程S5に代えてサブゼロ処理工程S9を有していてもよい。サブゼロ処理工程S9においては、加工対象部材を例えば-100℃以上室温以下の温度まで冷却することにより行われる。 Figure 5 is a process diagram showing a modified example of the manufacturing method for rolling bearing 100. As shown in Figure 5, the manufacturing method for rolling bearing 100 does not necessarily have to include the first tempering step S4, and may instead include a sub-zero treatment step S9 instead of the second quenching step S5. The sub-zero treatment step S9 is performed by cooling the workpiece to a temperature of, for example, -100°C or higher and room temperature or lower.
(実施形態に係る転がり軸受の効果)
以下に、転がり軸受100の効果を説明する。
(Effects of the rolling bearing according to the embodiment)
The effects of the rolling bearing 100 will be described below.
転がり軸受100では、内輪10、外輪20及び転動体30が第1組成又は第2組成の鋼で形成されているため、表層部50における鋼中に微細な析出物が析出する。これにより、内輪10の表面、外輪20の表面及び転動体30の表面における鋼の硬さを確保することができる(より具体的には、内輪10の表面からの深さが50μmの位置、外輪20の表面からの深さが50μmの位置及び転動体30の表面からの深さが50μmの位置における鋼の硬さが64HRC以上とすることができる)とともに、それらの析出物が応力集中源となる(亀裂発生の起点となる)ことを抑制することができる。 In the rolling bearing 100, the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 are formed from steel of the first composition or the second composition, so fine precipitates are precipitated in the steel in the surface layer 50. This ensures the hardness of the steel on the surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 (more specifically, the hardness of the steel at a position 50 μm deep from the surface of the inner ring 10, the outer ring 20, and the rolling elements 30 can be made 64 HRC or higher), and also prevents these precipitates from becoming a source of stress concentration (a starting point for crack initiation).
転がり軸受100では、表層部50における鋼中に微細な析出物が析出し、内輪10の表面、外輪20の表面及び転動体30の表面における鋼の硬さが確保されているため、内輪10の表面、外輪20の表面及び転動体30の表面に金属新生面が形成されることが抑制される。そのため、転がり軸受100では、内輪10の表面、外輪20の表面及び転動体30の表面に水素が発生しにくい。 In the rolling bearing 100, fine precipitates are formed in the steel in the surface layer 50, ensuring the hardness of the steel on the surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30. This prevents new metal surfaces from forming on the surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30. Therefore, in the rolling bearing 100, hydrogen is less likely to be generated on the surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30.
転がり軸受100では、表層部50における鋼中に析出している微細な析出物の近傍が水素のトラップサイトになるため、表層部50への水素侵入量が低下する。そのため、転がり軸受100では、水素脆性に起因した早期剥離損傷が生じにくい。 In the rolling bearing 100, the areas near the fine precipitates that have precipitated in the steel in the surface layer 50 become hydrogen trapping sites, reducing the amount of hydrogen that penetrates into the surface layer 50. As a result, the rolling bearing 100 is less susceptible to early spalling damage caused by hydrogen embrittlement.
転がり軸受100では、内輪10の表面からの深さが50μmの位置、外輪20の表面からの深さが50μmの位置及び転動体30の表面からの深さが50μmの位置における鋼中の残留オーステナイト量が20体積パーセント未満(又は25体積パーセント未満)とされているため、使用時の温度上昇に伴う残留オーステナイトの分解による内輪10、外輪20及び転動体30の寸法変化を抑制することができる。 In the rolling bearing 100, the amount of retained austenite in the steel at a position 50 μm deep from the surface of the inner ring 10, a position 50 μm deep from the surface of the outer ring 20, and a position 50 μm deep from the surface of the rolling elements 30 is less than 20 volume percent (or less than 25 volume percent). This makes it possible to suppress dimensional changes in the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30 due to decomposition of retained austenite as the temperature rises during use.
表層部50の鋼中において、上位面積率50パーセントでの平均粒径が1.3μm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場合には、表層部50の高靭性化により、内輪10、外輪20及び転動体30の表面近傍における剪断抵抗が改善される。そのため、この場合、転がり軸受100の耐久性をさらに改善することができる。 When the martensite block grains in the steel of the surface layer 50 are refined so that the average grain size at the top 50 percent of the surface area is 1.3 μm or less, the increased toughness of the surface layer 50 improves the shear resistance near the surfaces of the inner ring 10, outer ring 20, and rolling elements 30. Therefore, in this case, the durability of the rolling bearing 100 can be further improved.
(実施例)
軌道輪のサンプルとして、サンプル1からサンプル4が準備された。サンプル1及びサンプル2は表3に示される組成の鋼により形成され、サンプル3及びサンプル4は表4に示される組成の鋼により形成された。表3に示される鋼の組成は、第1組成(第2組成)に対応しており、表4に示される組成はJIS規格に定められている高炭素クロム軸受鋼であるSUJ2の組成に対応している。
(Example)
Samples 1 to 4 were prepared as bearing ring samples. Samples 1 and 2 were made of steel having the compositions shown in Table 3, and Samples 3 and 4 were made of steel having the compositions shown in Table 4. The steel compositions shown in Table 3 correspond to the first composition (second composition), and the composition shown in Table 4 corresponds to the composition of SUJ2, a high-carbon chromium bearing steel specified in the JIS standard.
サンプル1に対しては、浸窒処理工程S2、第1焼入れ工程S3、サブゼロ処理工程S9及び第2焼戻し工程S6が行われた。サンプル2に対しては、浸窒処理工程S2、第1焼入れ工程S3、第1焼戻し工程S4、第2焼入れ工程S5及び第2焼戻し工程S6が行われた。サンプル3に対しては、浸窒処理工程S2、第1焼入れ工程S3及び第2焼戻し工程S6が行われた。サンプル4に対しては、第1焼入れ工程S3及び第1焼戻し工程S4が行われた。 Sample 1 underwent the nitriding treatment process S2, the first quenching process S3, the subzero treatment process S9, and the second tempering process S6. Sample 2 underwent the nitriding treatment process S2, the first quenching process S3, the first tempering process S4, the second quenching process S5, and the second tempering process S6. Sample 3 underwent the nitriding treatment process S2, the first quenching process S3, and the second tempering process S6. Sample 4 underwent the first quenching process S3 and the first tempering process S4.
図6は、サンプル1の軌道面付近における断面SEM像である。図6中において浮き出している粒子が、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物である。図7は、サンプル3の軌道面付近における断面SEM像である。図7中において浮き出している粒子がクロムを主成分とする析出物であり、図7中において灰色の楕円状の粒子がセメンタイトの粒子である。 Figure 6 is a cross-sectional SEM image of the vicinity of the raceway surface of Sample 1. The particles protruding in Figure 6 are precipitates primarily composed of chromium or vanadium. Figure 7 is a cross-sectional SEM image of the vicinity of the raceway surface of Sample 3. The particles protruding in Figure 7 are precipitates primarily composed of chromium, and the gray oval particles in Figure 7 are cementite particles.
図6、図7及び表5に示されるように、サンプル1及びサンプル2では、軌道面からの深さが20μmまでの領域に、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が微細(最大粒径が1.0μm以下)かつ高密度(平均面積率が2.0パーセント以上)に析出していた。サンプル3では、軌道面からの深さが20μmまでの領域に、クロムを主成分とする析出物が析出していたが、当該析出物は粗大化されており、当該析出物の面積率は小さかった。サンプル4では、軌道面からの深さが20μmまでの領域に、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出していなかった。 As shown in Figures 6, 7 and Table 5, in Samples 1 and 2, fine (maximum particle size 1.0 μm or less) and dense (average area ratio 2.0 percent or more) precipitates primarily composed of chromium or vanadium were found in the region up to 20 μm deep from the raceway surface. In Sample 3, precipitates primarily composed of chromium were found in the region up to 20 μm deep from the raceway surface, but these precipitates were coarse and the area ratio of these precipitates was small. In Sample 4, precipitates primarily composed of chromium or vanadium were not found in the region up to 20 μm deep from the raceway surface.
表5に示されるように、サンプル1及びサンプル2では、軌道面からの深さが20μmまでの領域における鋼中の窒素濃度が、0.2質量パーセント以上0.5質量パーセント以下であった。サンプル3では、軌道面からの深さが20μmまでの領域における鋼中の窒素濃度が、0.3質量パーセント以上0.5質量パーセント以下であった。サンプル4では、軌道面からの深さが20μmまでの領域における鋼中に、窒素が含まれていなかった。 As shown in Table 5, in Samples 1 and 2, the nitrogen concentration in the steel in the region up to 20 μm deep from the raceway surface was 0.2 mass percent or more and 0.5 mass percent or less. In Sample 3, the nitrogen concentration in the steel in the region up to 20 μm deep from the raceway surface was 0.3 mass percent or more and 0.5 mass percent or less. In Sample 4, no nitrogen was contained in the steel in the region up to 20 μm deep from the raceway surface.
サンプル1では軌道面からの深さが50μmとなる位置における鋼中の残留オーステナイト量が20体積パーセント未満になっており、サンプル2では軌道面からの深さが50μmとなる位置における鋼中の残留オーステナイト量が25体積パーセント未満となっていた。サンプル3では軌道面からの深さが50μmとなる位置における鋼中の残留オーステナイト量が25体積パーセントを超えており、サンプル4では軌道面からの深さが50μmとなる位置における鋼中の残留オーステナイト量が20体積パーセント未満となっていた。 In Sample 1, the amount of retained austenite in the steel at a depth of 50 μm from the raceway surface was less than 20 volume percent, and in Sample 2, the amount of retained austenite in the steel at a depth of 50 μm from the raceway surface was less than 25 volume percent. In Sample 3, the amount of retained austenite in the steel at a depth of 50 μm from the raceway surface exceeded 25 volume percent, and in Sample 4, the amount of retained austenite in the steel at a depth of 50 μm from the raceway surface was less than 20 volume percent.
サンプル1及びサンプル2では、軌道面からの深さが50μmとなる位置における鋼の硬さが64HRC以上になっていた。サンプル3及びサンプル4では、軌道面からの深さが50μmとなる位置における鋼の硬さが64HRC未満になっていた。このことから、サンプル1及びサンプル2では、軌道面からの深さが20μmまでの領域において、鋼中にクロム又はバナジウムを主成分とする析出物が微細かつ高密度に析出しているため、軌道面近傍における鋼の硬さが確保され、軌道面における水素発生及び軌道面からの水素侵入が抑制されることが明らかになった。また、サンプル1及びサンプル2では、軌道面近傍における鋼中の残留オーステナイト量が20体積パーセント未満又は25体積パーセント未満になっていることにより残留オーステナイトの分解に伴う寸法の経時変化が抑制されていることが明らかになった。 In Samples 1 and 2, the hardness of the steel at a depth of 50 μm from the raceway surface was 64 HRC or higher. In Samples 3 and 4, the hardness of the steel at a depth of 50 μm from the raceway surface was less than 64 HRC. This demonstrates that in Samples 1 and 2, fine, dense precipitates primarily composed of chromium or vanadium are present in the steel in the region up to 20 μm deep from the raceway surface, ensuring the hardness of the steel near the raceway surface and suppressing hydrogen generation at and penetration from the raceway surface. Furthermore, in Samples 1 and 2, the amount of retained austenite in the steel near the raceway surface was less than 20 volume percent or less than 25 volume percent, demonstrating that dimensional changes over time due to the decomposition of retained austenite were suppressed.
サンプル1及びサンプル2では、軌道面近傍における(軌道面からの深さが50μmとなる位置における)周方向の圧縮残留応力が、サンプル4と比較して大きくなっていた。また、サンプル1及びサンプル2では、軌道面の耐圧痕形成能が、サンプル3及びサンプル4と比較して優れていた。 In Samples 1 and 2, the circumferential compressive residual stress near the raceway surface (at a position 50 μm deep from the raceway surface) was greater than in Sample 4. Furthermore, in Samples 1 and 2, the raceway surface resistance to indentation was superior to Samples 3 and 4.
図8は、サンプル1の軌道面付近における断面のEBSDによる相マップである。図9は、サンプル2の軌道面付近における断面のEBSDによる相マップである。図10は、サンプル3の軌道面付近における断面のEBSDによる相マップである。図11は、サンプル4の軌道面付近における断面のEBSDによる相マップである。図8から図11中では、マルテンサイトブロック粒が、白色の領域により示されている。 Figure 8 is an EBSD phase map of a cross section near the raceway plane of Sample 1. Figure 9 is an EBSD phase map of a cross section near the raceway plane of Sample 2. Figure 10 is an EBSD phase map of a cross section near the raceway plane of Sample 3. Figure 11 is an EBSD phase map of a cross section near the raceway plane of Sample 4. In Figures 8 to 11, martensite block grains are indicated by the white areas.
図12は、サンプル1からサンプル4の軌道面からの深さが20μmまでの領域における鋼中のマルテンサイトブロック粒の平均粒径を示すグラフである。図12の縦軸は、軌道面からの深さが20μmまでの領域における鋼中のマルテンサイトブロック粒の平均粒径(単位:μm)である。図8から図12に示されるように、サンプル1及びサンプル2では、軌道面からの深さが20μmまでの領域における鋼中の上位面積率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1.3μm以下になっており、軌道面からの深さが20μmまでの領域における鋼中の上位面積率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1.5μm以下になっていた。 Figure 12 is a graph showing the average grain size of martensite block grains in the steel in the region up to 20 μm deep from the raceway surface for Samples 1 to 4. The vertical axis of Figure 12 represents the average grain size (unit: μm) of martensite block grains in the steel in the region up to 20 μm deep from the raceway surface. As shown in Figures 8 to 12, in Samples 1 and 2, the average grain size of martensite block grains in the steel at an upper area fraction of 50 percent in the region up to 20 μm deep from the raceway surface was 1.3 μm or less, and the average grain size of martensite block grains in the steel at an upper area fraction of 30 percent in the region up to 20 μm deep from the raceway surface was 1.5 μm or less.
他方で、サンプル3及びサンプル4では、軌道面からの深さが20μmまでの領域における鋼中の上位面積率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1.3μmを超えており、軌道面からの深さが20μmまでの領域における鋼中の上位面積率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1.5μm以下を超えていた。このことから、サンプル1及びサンプル2では、軌道面からの深さが20μmまでの領域において、鋼中にクロム又はバナジウムを主成分とする析出物が微細かつ高密度に析出している結果、マルテンサイトブロック粒が微細化され、軌道面近傍における剪断抵抗が改善されること、ひいては軌道面の耐久性が改善されることが明らかになった。 On the other hand, in Samples 3 and 4, the average grain size of the martensite block grains at an upper area ratio of 50 percent in the steel in the region up to 20 μm deep from the raceway surface exceeded 1.3 μm, and the average grain size of the martensite block grains at an upper area ratio of 30 percent in the steel in the region up to 20 μm deep from the raceway surface exceeded 1.5 μm. This demonstrates that in Samples 1 and 2, fine, high-density precipitates primarily composed of chromium or vanadium are precipitated in the steel in the region up to 20 μm deep from the raceway surface, resulting in finer martensite block grains, improved shear resistance near the raceway surface, and ultimately improved raceway durability.
<水素侵入特性>
サンプル1及びサンプル4の表層部への水素侵入特性を、以下の方法により評価した。この評価では、第1に、上記の使用前のサンプル1及びサンプル4を室温から400℃まで加熱することにより、使用前のサンプル1及びサンプル4からの水素放出量が測定された。第2に、水素環境下で50時間使用された後のサンプル1及びサンプル4を室温から400°まで加熱することにより、水素環境下で50時間使用された後のサンプル1及びサンプル4からの水素放出量が測定された。
<Hydrogen penetration characteristics>
The hydrogen penetration characteristics of the surface layer portions of Sample 1 and Sample 4 were evaluated by the following method. In this evaluation, first, Sample 1 and Sample 4 before use were heated from room temperature to 400° C., and the amount of hydrogen released from Sample 1 and Sample 4 before use was measured. Second, Sample 1 and Sample 4 after use for 50 hours in a hydrogen environment were heated from room temperature to 400° C., and the amount of hydrogen released from Sample 1 and Sample 4 after use for 50 hours in a hydrogen environment was measured.
サンプル4では、使用前後での水素放出量の比(すなわち、使用後の水素放出量を使用前の水素放出量で除した値)が、3.0以上になっていた。他方で、サンプル1では、使用前後での水素放出量の比が、0.9以上1.2以下の範囲内にあった。この比較から、接触面に表層部50が形成されることにより表層部50への水素侵入が抑制され、水素脆性に起因した早期剥離が抑制されることが、実験的に明らかにされた。 For sample 4, the ratio of the amount of hydrogen released before and after use (i.e., the amount of hydrogen released after use divided by the amount of hydrogen released before use) was 3.0 or greater. On the other hand, for sample 1, the ratio of the amount of hydrogen released before and after use was within the range of 0.9 to 1.2. This comparison experimentally demonstrated that the formation of surface layer 50 on the contact surface suppresses hydrogen penetration into surface layer 50, thereby suppressing early peeling due to hydrogen embrittlement.
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.
100 転がり軸受、10 内輪、10a 第1端面、10b 第2端面、10c 内周面、10d 外周面、10da 軌道面、20 外輪、20a 第1端面、20b 第2端面、20c 内周面、20ca 軌道面、20d 外周面、30 転動体、30a 表面、40 保持器、50 表層部、A 中心軸、371,372,373,374,375,376 転がり軸受、200 ボール弁、210 ボディ、220 シートリテーナ、220a 内部空間、220aa シール部、220b 流路、220c 流路、230 ボール、231,232 ステム、240 滑り軸受、300 水素循環ポンプ、310 モータハウジング、320 ポンプハウジング、320a ポンプ室、331,332 回転軸、341 モータステータ、342 モータロータ、351,352 ギア、361,362 ロータ、S1 準備工程、S2 窒処理工程、S3 第1焼入れ工程、S4 第1焼戻し工程、S5 第2焼入れ工程、S6 第2焼戻し工程、S7 後処理工程、S8 組み立て工程、S9 サブゼロ処理工程。 100 rolling bearing, 10 inner ring, 10a first end face, 10b second end face, 10c inner peripheral surface, 10d outer peripheral surface, 10da raceway surface, 20 outer ring, 20a first end face, 20b second end face, 20c inner peripheral surface, 20ca raceway surface, 20d outer peripheral surface, 30 rolling element, 30a surface, 40 cage, 50 surface portion, A central axis, 371, 372, 373, 374, 375, 376 rolling bearing, 200 ball valve, 210 body, 220 seat retainer, 220a internal space, 220aa seal portion, 220b flow path, 220c flow path, 230 ball, 231, 232 stem, 240 sliding bearing, 300 Hydrogen circulation pump, 310 motor housing, 320 pump housing, 320a pump chamber, 331, 332 rotating shaft, 341 motor stator, 342 motor rotor, 351, 352 gear, 361, 362 rotor, S1 preparation process, S2 nitriding process, S3 first quenching process, S4 first tempering process, S5 second quenching process, S6 second tempering process, S7 post-treatment process, S8 assembly process, S9 sub-zero treatment process.
Claims (7)
前記表面からの深さが20μmまでの領域である表層部を備え、
前記転動部品は、水素利用機器用であり、
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モリブデンと、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を含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなり、
前記表層部における前記鋼中の窒素濃度は、0.2質量パーセント以上であり、
前記表層部における前記鋼中には、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出しており、
前記表面からの距離が50μmの位置での前記鋼の硬さは、64HRC以上であり、
前記表面からの距離が50μmの位置での前記鋼中の残留オーステナイト量は、20体積パーセント未満である、転動部品。 A steel rolling element having a surface,
a surface layer portion that is a region having a depth of up to 20 μm from the surface,
The rolling component is for use in hydrogen-utilizing equipment,
The steel contains 0.70 mass percent to 1.10 mass percent carbon, 0.15 mass percent to 0.35 mass percent silicon, 0.30 mass percent to 0.60 mass percent manganese, 1.30 mass percent to 1.60 mass percent chromium, 0.01 mass percent to 0.50 mass percent molybdenum, and 0.01 mass percent to 0.50 mass percent vanadium, with the balance being iron and unavoidable impurities;
The nitrogen concentration in the steel in the surface layer portion is 0.2 mass percent or more,
a precipitate containing chromium or vanadium as a main component is precipitated in the steel in the surface layer portion,
The hardness of the steel at a position 50 μm away from the surface is 64 HRC or more,
The rolling component, wherein the amount of retained austenite in the steel at a position 50 μm away from the surface is less than 20 volume percent.
前記表面からの深さが20μmまでの領域である表層部を備え、
前記転動部品は、水素利用機器用であり、
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モリブデンと、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を含有するとともに、残部が鉄及び不可避不純物からなり、
前記表層部における前記鋼中の窒素濃度は、0.2質量パーセント以上であり、
前記表層部における前記鋼中には、クロム又はバナジウムを主成分とする析出物が析出しており、
前記表層部における前記鋼中の上位面積率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、1.3μm以下であり、
前記表面からの距離が50μmの位置での前記鋼の硬さは64HRC以上であり、
前記表面からの距離が50μmの位置での前記鋼中の残留オーステナイト量は、25体積パーセント未満である、転動部品。 A steel rolling element having a surface,
a surface layer portion that is a region having a depth of up to 20 μm from the surface,
The rolling component is for use in hydrogen-utilizing equipment,
The steel contains 0.70 mass percent to 1.10 mass percent carbon, 0.15 mass percent to 0.35 mass percent silicon, 0.30 mass percent to 0.60 mass percent manganese, 1.30 mass percent to 1.60 mass percent chromium, 0.01 mass percent to 0.50 mass percent molybdenum, and 0.01 mass percent to 0.50 mass percent vanadium, with the balance being iron and unavoidable impurities;
The nitrogen concentration in the steel in the surface layer portion is 0.2 mass percent or more,
a precipitate containing chromium or vanadium as a main component is precipitated in the steel in the surface layer portion,
The average grain size of martensite block grains in the surface layer portion at an upper area ratio of 50% in the steel is 1.3 μm or less,
The hardness of the steel at a position 50 μm away from the surface is 64 HRC or more,
A rolling component, wherein the amount of retained austenite in the steel at a position 50 μm away from the surface is less than 25 volume percent.
内輪と、
外輪と、
転動体とを備え、
前記転がり軸受は、水素利用機器用であり、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体の少なくともいずれかは、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の前記転動部品である、転がり軸受。 A rolling bearing,
With inner circle,
The outer ring and
a rolling element;
The rolling bearing is for use in hydrogen-utilizing equipment,
A rolling bearing, wherein at least one of the inner ring, the outer ring, and the rolling elements is the rolling component according to any one of claims 1 to 6.
Priority Applications (5)
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