JP2001050282A - 転がり軸受 - Google Patents
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Abstract
がり軸受を提供する。 【解決手段】恒温変態処理工程により、軸受の少なくと
も固定側軌道輪の組織を下部ベイナイト組織とし、硬さ
をHRC=54〜64、残留オーステナイト量を5%以
下、全2次炭化物面積に対する長さが0.8μm以上の
炭化物の面積率を20%以下とした。
Description
する。
素材として、軸受鋼の一種であるSUJ2が多く用いら
れ、また、大形の転がり軸受には、焼き入れ性を向上さ
せたSUJ3やSUJ5が用いられている。転がり軸受
の長寿命化を図るためには、軌道面の摩耗やピッチング
と呼ばれる軌道面の表面剥離を抑制することが必要であ
る。このため、軸受鋼に焼き入れ焼戻し処理を施して、
組織を焼戻しマルテンサイト組織とすることにより、硬
さと靭性のバランス調整が行われている。また、長寿命
化を図る別の方法として、ショットピーニング処理によ
って軌道面の表面に圧縮残留応力を付与することが一部
行われている。このショットピーニング処理をさらに活
用するために、例えば特開平5−195069公報で
は、焼き入れ時に残留する未変態の残留オーステナイト
に注目して、表面部はショットピーニング処理によって
マルテンサイト変態させて硬さを確保し、内部は上記オ
ーステナイトをそのまま残留させて延性を確保すること
も行われている。
自動車エンジン補機用軸受等では、使用条件が過酷にな
ってきており、従来方法では防止することが困難な早期
剥離現象が顕在化してきた。この早期剥離現象は、白層
と呼ばれる組織変化によって、極短時間で軌道面が剥離
する現象であり、高振動、高衝撃荷重によって、軌道面
に高いせん断応力が局所的に負荷されるために起こる現
象である。このような白層の発生を抑制するために、潤
滑に用いるグリースの基油粘度を高めることが提案され
ているが、潤滑方法が限定される問題がある。また、材
料組織を、局所的な変形の起こりにくい安定な組織にす
ることが提案されている。例えば、残留オーステナイト
は分解して白層の発生を助長するため、サブゼロ処理等
によって低減させることが提案されている。しかし、こ
の場合でも、白層の発生を効果的に抑制することができ
ない。
明は、白層の発生を効果的に抑制することができる転が
り軸受を提供することを目的とする。
のこの発明の転がり軸受は、軌道輪および転動体が鋼か
らなる転がり軸受において、少なくとも固定側軌道輪の
組織を、恒温変態により下部ベイナイト組織とし、か
つ、硬さをHRC=54〜64、残留オーステナイト量
を5%以下、全2次炭化物面積に対する0.8μm以上
の長さの炭化物の面積率を20%以下としたことを特徴
とするものである。上記構成の転がり軸受は、少なくと
も固定側軌道輪を恒温変態による下部ベイナイト組織と
しているので、残留オーステナイト量を低減でき、か
つ、均一微細分散した炭化物が作用応力を分散するの
で、白層の発生を効果的に抑制することができる。すな
わち、この発明は、通常の焼き入れ焼戻しによる、従来
の焼戻しマルテンサイト組織に比べ、炭化物がより均一
微細に分布した下部ベイナイト組織にすることにより、
白層発生の原因である高いせん断応力を効果的に分散で
きること、および、この下部ベイナイト組織を恒温変態
によって得ることにより、残留オーステナイト量を低減
することができることを見出し、かかる知見に基づいて
完成させたものである。なお、硬さをHRC=54〜6
4にした理由は、54未満では摩耗、変形が生じやす
く、64を超えると延靭性が劣化して、剥離が起こり易
いためである。残留オーステナイト量を5%以下とした
のは、上記のように転動中に分解して白層の発生を助長
させないためである。0.8μm以上の2次炭化物の面
積率を20%以下としたのは、20%を超えると作用応
力の分散効果が小さくなるためである。
あるのが好ましい(請求項2)。このSUJ2の場合に
は、優れた白層発生防止効果を付与することができ、さ
らに、機械的性質を効果的に向上させることができる。
ただし、この発明はこれに限定されるものではない。 [実施例1]実施例1として、SUJ2を用いて製作した
ワークを、840℃で40分間のオーステナイト化処理
後に、230℃、1時間の条件で恒温変態処理し、軸受
の固定側軌道輪を得た。 [実施例2]実施例2として、恒温変態処理の保持時間を
4時間とした以外は、実施例1と同じ条件で処理して、
軸受の固定側軌道輪を得た。 [実施例3]実施例3として、SUJ2を用いて製作した
ワークを、840℃で40分間のオーステナイト化処理
後に、恒温変態処理の保持温度を260℃とし、保持時
間を1時間として、軸受の固定側軌道輪を得た。 [実施例4]実施例4として、恒温変態処理の保持時間を
4時間とした以外は、実施例3と同じ条件で処理して、
軸受の固定側軌道輪を得た。 [実施例5]実施例5として、SUJ2を用いて製作した
ワークを、840℃で40分間のオーステナイト化処理
後に、恒温変態処理の保持温度を290℃とし、保持時
間を1時間として、軸受の固定側軌道輪を得た。 [実施例6]実施例6として、恒温変態処理の保持時間を
4時間とした以外は、実施例5と同じ条件で処理して、
軸受の固定側軌道輪を得た。上記実施例1〜6における
恒温変態処理は、変態処理温度に加熱保持したソルトバ
スに浸漬して行った。表1には、上記恒温変態処理した
実施例1〜6について、硬さと残留オーステナイト量を
測定した結果を示している。
例1〜6の材料組織は2次炭化物が微細分散した下部ベ
イナイト組織であることが確認された。表1に明らかな
ように、実施例1〜6の残留オーステナイト量は5%未
満に低減されることが分かる。また、この恒温変態処理
後の硬さを、耐摩耗性の観点から転がり軸受に必要とさ
れるHRC=54〜64の範囲にすることができた。さ
らに、実施例1〜6のいずれについても、全2次炭化物
面積に対する0.8μm以上の炭化物の面積率は20%
以下であった。
て、引張り試験および衝撃試験を行い機械的性質を比較
した(表2参照)。供試片1は、SUJ2を用いて製作
した引張り試験片および衝撃試験片を、840℃で40
分間のオーステナイト化処理後に、恒温変態処理を行
い、硬さをHRC=59に調整し、残留オーステナイト
量を5%以下、全2次炭化物面積に対する0.8μm以
上の炭化物の面積率を20%以下にしたものである。供
試片2は、SUJ2を用いて製作した引張り試験片およ
び衝撃試験片を、通常の焼き入れ焼戻し処理を行う従来
方法により同一硬さ(HRC=59)に調整したもので
ある。
伸び、絞り、衝撃値のいずれの機械的性質も供試片2に
対して優れており、上記恒温変態処理によって、SUJ
2の機械的性質が改善されることが分かる。
なるワークに、840℃で40分間のオーステナイト化
処理をした後、恒温変態処理を施し、硬さをHRC=5
8.9、残留オーステナイト量を0.5%、全2次炭化
物面積に対する長さが0.8μm以上の炭化物の面積率
を15%に調整した固定側軌道輪を得た。 [比較例]比較例として、SUJ2からなるワークに従来
の焼き入れ焼戻し処理を施し、硬さをHRC=62.
6、残留オーステナイト量が11.6%、全2次炭化物
面積に対する長さが0.8μm以上の炭化物の面積率が
25%の固定側軌道輪を得た。実施例7と比較例に、従
来の焼き入れ焼戻し処理を施したSUJ2からなる転動
体および回転側軌道輪を組み合わせて転がり軸受を作製
し、加振耐久試験機を用いて耐白層剥離寿命を評価し
た。その結果を表3に示す。
転がり軸受では白層剥離発生までの寿命時間が48〜1
02時間であるのに対して、実施例7を用いた転がり軸
受では1000時間を超える耐剥離寿命が確認された。
したがって、SUJ2は、恒温変態処理によって、所要
の硬さと、優れた機械的性質と、白層発生防止機能とを
付与できる素材であることが分かる。上記結果から、転
がり軸受の寿命改善は、少なくとも固定側軌道輪の組織
を、恒温変態処理により得られる下部ベイナイト組織に
し、硬さをHRC=54〜64、残留オーステナイト量
を5%以下、全2次炭化物面積に対する0.8μm以上
の長さの炭化物の面積率を20%以下にすることによ
り、達成できることを確認した。なお、転動体や回転側
軌道輪にも、上記恒温変態処理を適用して、硬さをHR
C=54〜64、残留オーステナイト量を5%以下、全
2次炭化物面積に対する0.8μm以上の長さの炭化物
の面積率を20%以下としても良い。また、材料はSU
J2のみに限定されるものではなく、上記恒温変態処理
を適用して、硬さをHRC=54〜64、残留オーステ
ナイト量を5%以下、全2次炭化物面積に対する0.8
μm以上の長さの炭化物の面積率を20%以下とできる
ものであれば、種々の鋼を使用することができる。
受によれば、恒温変態による下部ベイナイト組織を用
い、軸受として必要な硬さと、低い残留オーステナイト
量と、良好な靭性とを得たものであるので、作用応力を
分散でき、白層の発生を抑制することができる。このた
め、高振動、高衝撃応力条件においても長期に亘って安
定して使用することができる。
変態処理により、機械的性質がより効果的に改善され、
かつ、優れた白層発生防止機能を発揮することができ
る。このため、高振動、高衝撃応力条件においてより好
適な長寿命の軸受を提供することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】軌道輪および転動体が鋼からなる転がり軸
受において、 少なくとも固定側軌道輪の組織を、恒温変態により下部
ベイナイト組織とし、かつ、硬さをHRC=54〜6
4、残留オーステナイト量を5%以下、全2次炭化物面
積に対する0.8μm以上の長さの炭化物の面積率を2
0%以下としたことを特徴とする転がり軸受。 - 【請求項2】上記鋼が、SUJ2である請求項1記載の
転がり軸受。
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