JP2001289251A - Rolling bearing and method of manufacturing the same - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing with superior-durability to the vibration, the impact load or the high-speed continuous operation, and superior other various characteristics at a low cost. SOLUTION: In this rolling bearing composed of an inner ring 1, an outer ring 2 and plural rolling elements 3, for example, at least the inner ring 1 and the outer ring 2 are made of bearing steel, a hardness in 2% Da (Da: diameter of rolling element) depth under a raceway surface is HRC 62 or more, and an amount of residual austenite to a surface and a core part is not over 2 vol.%. Whereby the characteristic such as the durability to the vibration, the impact load or the high-speed continuous operation can be improved at a low cost.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、転がり軸受に係
り、特に、ハードディスクドライブ装置（以下ＨＤＤと
略す）やビデオテープレコーダー（以下、ＶＴＲと略
す）、ディジタルオーディオテープレコーダー（以下、
ＤＡＴと略す）等の情報機器における回転支持部分に用
いるのに好適な転がり軸受、ＨＤＤ等の構成部品の一部
であるスイングアームの揺動運動部分に用いるのに好適
な転がり軸受、あるいはファンモータ，クリーナモー
タ，車両のターボチャージャー等のように、静粛性が要
求される機器に用いるのに好適な転がり軸受に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rolling bearing and, more particularly, to a hard disk drive (hereinafter abbreviated as HDD), a video tape recorder (hereinafter abbreviated as VTR), and a digital audio tape recorder (hereinafter abbreviated as "VTR").
Rolling bearing suitable for use in a rotary support portion of information equipment such as DAT), a rolling bearing suitable for use in a swinging motion portion of a swing arm which is a part of a component such as an HDD, or a fan motor The present invention relates to a rolling bearing suitable for use in equipment requiring quietness, such as a motor, a cleaner motor, and a turbocharger of a vehicle.

【０００２】[0002]

【従来の技術】転がり軸受は、軌道輪と転動体との間で
転がり運動をして接触応力を繰り返し受けるため、これ
らの材料には硬くて負荷に耐え、転がり疲労寿命が長
く、滑りに対する耐摩耗性が良好であること等が要求さ
れる。そこで、一般的にはこれらの材料として、軸受鋼
であれば日本工業規格のＳＵＪ２が、ステンレス鋼であ
れば日本工業規格のＳＵＳ４４０Ｃあるいは１３Ｃｒ系
のマルテンサイト系ステンレス鋼が、さらに肌焼鋼であ
れば同じく日本工業規格のＳＣＲ４２０相当の鋼材を焼
入れあるいは浸炭または浸炭窒化処理したもの等が使用
されており、転がり疲労寿命を確保するべく焼入・焼戻
しが施されてＨＲＣ５８〜６４の硬度とされている。2. Description of the Related Art Rolling bearings undergo rolling motion between a bearing ring and a rolling element and repeatedly receive contact stress. Therefore, these materials are hard and can withstand loads, have a long rolling fatigue life, and are resistant to sliding. Good abrasion is required. Therefore, in general, as these materials, if the bearing steel is SUJ2 of Japanese Industrial Standards, stainless steel is SUS440C or 13Cr type martensitic stainless steel of Japanese Industrial Standards for stainless steel, and case hardening steel. For example, a steel material equivalent to SCR420 of the Japanese Industrial Standard is quenched or carburized or carbonitrided, and quenching and tempering are performed to secure the rolling fatigue life, and the hardness is HRC 58 to 64. I have.

【０００３】特にＨＤＤやＶＴＲ等の情報機器あるいは
ファンモータ等に使用される玉軸受の場合も、その軸受
材料には高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２またはマル
テンサイト系ステンレスであるＳＵＳ４４０Ｃや０．７
Ｃ−１３Ｃｒステンレス等の材料が使用されることが多
く、必要とされる硬さや耐摩耗性を得るために焼入・焼
戻しが施され、軌道輪の硬さは上記と同じくＨＲＣ５８
〜６４（Ｈｖ６５１〜７９３）とされている。しかし
て、この場合は、トルクや音響，騒音の低減等に対する
要求が非常に厳しいため、極めて高精度に仕上げ加工が
施されている。[0003] Particularly in the case of ball bearings used for information equipment such as HDDs and VTRs or fan motors, the bearing material is made of SUJ2 which is a high carbon chromium bearing steel or SUS440C or 0.7 which is a martensitic stainless steel.
In many cases, a material such as C-13Cr stainless steel is used, and quenching and tempering are performed to obtain required hardness and abrasion resistance.
６４64 (Hv651 to 793). However, in this case, since the demands for the reduction of torque, sound, noise, and the like are extremely severe, the finish processing is performed with extremely high precision.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
情報機器の小型化による可搬性の向上や高性能化等に伴
い、様々な問題が浮き彫りになってきている。すなわ
ち、機器の小型化に伴ない搬送中の落下や振動にさら
される機会が増え、またＨＤＤの高性能化に伴なって
内蔵スピンドルモータの回転数が飛躍的に大きくなって
いることから、機器に組み込まれた玉軸受がわずかでは
あるが損傷を受けたり、軸受耐久性が不十分であったり
すると、機器全体の性能や耐久性を劣化させる原因とな
り得ることが分かってきた。例えば機器に落下衝撃が加
えられた場合や、あるいは軸受が高速で回転作動して温
度上昇した後に静置されたような場合に、特に小型の玉
軸受は接触楕円が小さいこともあって、軌道面が微小な
永久変形をきたし、その結果音響劣化や回転トルクむら
が発生して、玉軸受を組み込んだ機器の性能が劣化する
のである。However, in recent years,
Various problems have been highlighted with improvements in portability and high performance due to miniaturization of information devices. In other words, the number of opportunities for exposure to drop and vibration during transportation has increased with the downsizing of the equipment, and the number of revolutions of the built-in spindle motor has increased dramatically with the advancement of HDD performance. It has been found that if the ball bearings incorporated in the vehicle are slightly damaged, or if the bearing durability is insufficient, the performance and durability of the entire device may be deteriorated. For example, when a drop impact is applied to the equipment, or when the bearing rotates and operates at high speed and then stands still after the temperature rises, especially small ball bearings may have a small contact ellipse. The surface undergoes minute permanent deformation, and as a result, acoustic deterioration and rotational torque unevenness occur, and the performance of the device incorporating the ball bearing deteriorates.

【０００５】このような問題は、特開平７−１０３２４
１号や特開平８−３１２６５１号に記載されているよう
に、鋼中に内在する残留オーステナイトの降伏応力が低
く、且つ残留オーステナイトが熱的に不安定であるため
に発生すると考えられている。そこで玉軸受に必要な硬
さを保持しながら、且つ残留オーステナイトを低減化す
るために、ＳＵＪ２であれば焼入後にサブゼロ処理する
か、または２２０〜２４０℃程度の比較的高い温度で焼
戻しするなどして、可能な限り残留オーステナイトを低
減化したりもしくは完全に消失させて、上記要因による
音響劣化を防止するような対策が施されている。[0005] Such a problem is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-10324.
As described in No. 1 and JP-A-8-312651, it is considered that the residual austenite contained in the steel has a low yield stress and the residual austenite is thermally unstable and is generated. Therefore, in order to maintain the required hardness of the ball bearing and reduce the retained austenite, SUJ2 may be subjected to sub-zero treatment after quenching, or tempered at a relatively high temperature of about 220 to 240 ° C. Then, measures are taken to reduce or completely eliminate retained austenite as much as possible to prevent acoustic degradation due to the above factors.

【０００６】しかし、情報機器の可搬性がより高まって
きたこともあって、落下衝撃に対する耐久性への要求は
さらに厳しくなりつつあり、今まで以上の対策が必要と
なってきた。一方、可搬性が高まったことによって振動
に曝される機会も増え、その結果、転がり軸受の転動体
と内輪あるいは外輪との接触面において微小な振動や揺
動によるフレッチングが発生し、音響劣化するという問
題も浮き彫りになってきている。しかるに、前記特開平
７一１０３２４１号，特開平８一３１２６５１号は、落
下衝撃または高温静置による音響劣化に主眼を置いたも
のであって、振動や揺動によるフレッチングに関しては
まったく考慮なされていない。また、実際問題として、
ＨＤＤやＶＴＲ等の情報機器その他静粛性が求められる
機器に使用される比較的小型の転がり軸受においては、
潤滑面での対策がなされているだけで、材料面ではこれ
といった対策は実施されていなかった。[0006] However, due to the increased portability of information equipment, the demand for durability against drop impacts is becoming more stringent, and further measures have been required. On the other hand, the increased portability also increases the chances of being exposed to vibration, and as a result, fretting occurs due to minute vibrations and swings at the contact surface between the rolling element of the rolling bearing and the inner ring or the outer ring, causing acoustic deterioration. The problem has also been highlighted. However, JP-A-7-103241 and JP-A-8-312651 focus on acoustic degradation due to a drop impact or high-temperature standing, and do not consider fretting due to vibration or swing at all. . Also, in practice,
In relatively small rolling bearings used for information devices such as HDDs and VTRs and other devices that require quietness,
Only measures were taken on the lubrication side, but no such measures were taken on the material side.

【０００７】そこで、本願発明者らは、上記問題点を改
善するために、まず、従来の転がり軸受の落下衝撃によ
る音響劣化について詳細に調査を行なった。その結果、
音響劣化の主要因が内輪あるいは外輪の転動***置に生
成するブリネル圧痕に起因するものであり、内輪及び外
輪の落下衝撃による耐久性を高めることが最も効果的で
あるとの結論を得た。[0007] In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors first conducted a detailed investigation on the acoustic deterioration of a conventional rolling bearing due to a drop impact. as a result,
It was concluded that the main cause of the sound deterioration is due to the Brinell indentation generated at the rolling element position of the inner ring or the outer ring, and it is most effective to increase the durability of the inner ring and the outer ring due to the impact of falling.

【０００８】また一方、本願発明者らは、機器の微小振
動や揺動による音響劣化の要因についても詳細に調査
し、この場合には、その主原因が転動体の著しい損傷に
よるものであることを突き止めた。すなわち、ＳＵＪ２
等の一般軸受鋼からなる従来の転動体は、図１に示すよ
うに、内輪、外輪との接触部において振動や揺動による
著しいフレッチング摩耗痕（図１の横縞模様）が生じ、
転動体精度が著しく劣化することによって音響劣化を招
くのである。On the other hand, the inventors of the present application have also investigated in detail the factors of acoustic deterioration due to minute vibrations and fluctuations of the equipment, and in this case, the main cause is that the rolling elements are significantly damaged. Ascertained. That is, SUJ2
As shown in FIG. 1, a conventional rolling element made of a general bearing steel such as that shown in FIG. 1 has remarkable fretting wear marks (horizontal stripe pattern in FIG. 1) due to vibration and swing at a contact portion with an inner ring and an outer ring.
A significant deterioration in the accuracy of the rolling elements causes acoustic deterioration.

【０００９】このフレッチングという問題に対して、最
近では窒化ケイ素等のセラミックスボールの適用可否が
検討されている。セラミックスボールは摺動性が良好で
あることに加えて、非常に硬度も高いため、極めて損傷
を受けにくい。それゆえ、転動体をセラミックスボール
にすることで、フレッチング耐久性に関しては鋼球に比
較して格段に向上するのである。さらに、転動体にセラ
ミックスボールを使用すると、高速連続運転時の音響耐
久性においても非常に優れている。In order to solve the problem of fretting, the possibility of using ceramic balls such as silicon nitride has recently been studied. Ceramic balls are very hard to be damaged because they have high hardness in addition to good slidability. Therefore, when the rolling elements are made of ceramic balls, the fretting durability is significantly improved as compared with steel balls. Further, when ceramic balls are used for the rolling elements, the acoustic durability during high-speed continuous operation is very excellent.

【００１０】しかしながら、セラミックスボールはコス
トが非常に高いばかりか、一般に、弾性係数が鋼と比較
して著しく大きい。そのため、従来の転がり軸受の転動
体のみをセラミックスとした場合には、鋼球に比較して
大きな接触面圧を受け、その結果衝撃荷重によって軌道
輪に前記圧痕の形成が起こり易くなって音響劣化しやす
いという不利な点もある。また、線膨張係数が鋼球に比
べて著しく小さいため、定位置予圧の場合に、機器が動
作した際の温度上昇により与圧抜けが生じて剛性が低下
するといった問題点も有している。However, ceramic balls are not only very expensive, but also generally have a significantly higher elastic modulus than steel. Therefore, when only the rolling element of the conventional rolling bearing is made of ceramics, it receives a large contact surface pressure as compared with a steel ball, and as a result, the above-mentioned indentations are easily formed on the raceway ring due to an impact load, and the sound is deteriorated. There is also a disadvantage that it is easy to do. In addition, since the coefficient of linear expansion is significantly smaller than that of steel balls, there is also a problem that in the case of fixed-position preload, pressure loss occurs due to a rise in temperature when the device operates and rigidity decreases.

【００１１】そこで、本発明は、前記諸問題を解決すべ
く開発されたものであり、振動や衝撃荷重あるいは高速
連続運転に対する耐久性及びその他の諸特性に優れた玉
軸受を安価に提供することを目的とするものである。The present invention has been developed to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a ball bearing excellent in durability against vibration, impact load, high-speed continuous operation and other characteristics and at low cost. It is intended for.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】初めに、本願発明をなす
に至った経緯を説明する。本願発明者らは、落下衝撃に
よる音響劣化の主要因が、内輪あるいは外輪の転動***
置に形成されるブリネル圧痕にあることを明らかにし
た。そこで、本願発明者らは内輪及び外輪の衝撃荷重に
対する耐久性を高めることを目的に鋭意検討を行なっ
た。その結果、焼入れ硬化処理に引き続いて、表面層を
ショットピーニングなどの機械的硬化方法により強加工
し、さらにその後、所望の温度で焼戻しを行ない、表面
から芯部に至るまで残留オーステナイトを２ｖｏｌ％以
下まで低減することによって、耐落下衝撃性を飛躍的に
高め得ることを突き止めた。First, the circumstances that led to the present invention will be described. The inventors of the present application have clarified that the main cause of acoustic deterioration due to a drop impact is a Brinell indentation formed at the rolling element position of the inner ring or the outer ring. Accordingly, the inventors of the present application have conducted intensive studies for the purpose of increasing the durability of the inner ring and the outer ring against an impact load. As a result, following the quenching and hardening treatment, the surface layer is strongly worked by a mechanical hardening method such as shot peening, and then tempered at a desired temperature to reduce residual austenite from the surface to the core by 2 vol% or less. It has been found that by reducing the resistance to drop, the drop impact resistance can be dramatically improved.

【００１３】ショットピーニング加工は、従来、表面硬
度を高め且つ残留圧縮応力を付与し、疲れ寿命等を改善
することを目的に実施されるのが一般的であって、その
具体例として、特許２９２１１１２号，特許２９４９７
９４号等がある。しかし、これらの発明にあっては、軌
道輪の表面硬さ及び残留圧縮応力を共に高めて転がり寿
命を改善することに主眼を置いており、静粛性に対する
考慮が全くなされていない。Conventionally, shot peening is generally carried out for the purpose of increasing the surface hardness, imparting a residual compressive stress, and improving the fatigue life and the like. No., Patent 29497
No. 94 and the like. However, in these inventions, the main purpose is to improve the rolling life by increasing both the surface hardness and the residual compressive stress of the bearing ring, and no consideration is given to quietness.

【００１４】また、特開平５−１９５０６９号及び特開
平５−１９５０７０号には、前記発明と同様にショット
ピーニング加工により軌道輪の表面硬さ及び残留圧縮応
力を高め、さらに靭性，表面硬さ又は残留圧縮応力を考
慮して、表面の残留オーチステナイト量を前者では０〜
１０ｖｏｌ％、後者では１０〜３０ｖｏｌ％と規定する
ことで、転がり軸受の疲れ寿命を改善する発明がなされ
ている。しかし、これらの発明もやはり前記発明と同
様、転がり寿命を改善することに主眼を置いており、静
粛性に対する考慮が全くなされていない。Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-195069 and 5-195070 disclose that the surface hardness and residual compressive stress of a bearing ring are increased by shot peening as in the above-mentioned invention, and further, the toughness, surface hardness or Considering the residual compressive stress, the amount of residual austenite on the surface is set to 0 for the former.
An invention has been made to improve the fatigue life of a rolling bearing by specifying 10 vol% and 10-30 vol% in the latter. However, these inventions also focus on improving the rolling life similarly to the above-mentioned inventions, and no consideration is given to quietness.

【００１５】これに対して、本願発明者らは、まずショ
ットピーニング加工による残留オーステナイトの誘起変
態作用（加工誘起マルテンサイト組織になる）に着目
し、静粛性が要求される転がり軸受の耐久性を高めるこ
とができないか鋭意検討した。そして、ショットピーニ
ングにより軌道輪の表面層を強加工し且つ残留オーステ
ナイトの低減化を図り、さらにその後、所定の温度で焼
戻しを行ない、表面から芯部に至るまで残留オーステナ
イトを２ｖｏｌ％以下とすることで、飛躍的に落下衝撃
あるいは高温静置に対する音響耐久性を高めることが可
能であることを見極め、請求項１記載の本願発明をなす
に至った。On the other hand, the present inventors first focused on the induced transformation of retained austenite by the shot peening process (to form a work-induced martensite structure), and increased the durability of the rolling bearing for which quietness was required. We studied diligently if we could not increase it. Then, the surface layer of the bearing ring is strongly worked by shot peening to reduce the residual austenite, and thereafter, tempering is performed at a predetermined temperature to reduce the residual austenite from the surface to the core to 2 vol% or less. Then, it was found that the acoustic durability against drop impact or high-temperature standing can be remarkably improved, and the present invention according to claim 1 was achieved.

【００１６】さらに、本願発明者らは、上記落下衝撃や
高温放置による音響劣化を防止することにとどまらず、
振動や揺動によるフレッチング損傷による音響劣化につ
いても詳細に検討を行なった。そして、その主要因が転
動体損傷であることをつきとめた。転動体損傷は、転動
体にセラミックスボールを使用することで、飛躍的に改
善できるのであるが、大幅なコストアップを招くのに加
えて、線膨張係数、弾性係数等の物性の違いにより、か
えって、予圧抜けによる剛性の低下あるいは落下衝撃の
際の耐久性低下など、鋼球の場合より不利になる場合も
ある。Further, the present inventors are not limited to preventing the above-mentioned acoustic shock caused by drop impact and high-temperature storage.
The acoustic degradation due to fretting damage due to vibration and oscillation was also studied in detail. They also found that the main cause was damage to rolling elements. Rolling element damage can be dramatically improved by using ceramic balls for the rolling elements, but in addition to causing a significant increase in cost, rather than due to differences in physical properties such as linear expansion coefficient and elastic coefficient. In some cases, it is disadvantageous compared to the case of steel balls, such as a decrease in rigidity due to a loss of preload or a decrease in durability at the time of a drop impact.

【００１７】そこで本願発明者らは、鋼製転動体の表面
に摺動性に優れる適当な改質層を形成させることによっ
て、極めて静粛性が要求される玉軸受に関し、軸受性能
を飛躍的に高めることができないか鋭意検討した。表面
改質法には、蒸着やめっき等があるが、これらにより得
た改質被膜は、摺動性には優れるが、転動体の表面に均
一な改質層を形成させるのは非常に困難である。さら
に、母材と被膜との界面強度が不足するため、容易に被
膜の剥離，脱落が生じる可能性があり、高いせん断応力
を受ける転動部材としては信頼性に欠けるという問題が
あり好ましくない。そこで、本願発明者らは、鋼製部品
の他の表面改質法の一つである窒化処理の適用可否を検
討した。窒化処理は、塩浴窒化，ガス窒化，イオン窒化
処理など、摺動性の要求される機械部品の表面処理法と
して古くから利用されており、一般に、所望の形状に加
工された製品を５００〜６００℃程度の温度に保持し、
表面から窒素を拡散浸透させ硬化させる方法である。Therefore, the present inventors have formed a suitable modified layer having excellent slidability on the surface of a rolling element made of steel, thereby greatly improving the bearing performance of a ball bearing requiring extremely quietness. We studied diligently if we could not increase it. The surface modification method includes vapor deposition and plating. The modified coating obtained by these methods has excellent slidability, but it is very difficult to form a uniform modified layer on the surface of the rolling element. It is. Furthermore, since the interface strength between the base material and the coating film is insufficient, the coating film may easily peel off or fall off, and there is a problem that the rolling member receiving high shear stress lacks reliability, which is not preferable. Therefore, the inventors of the present application have examined the applicability of nitriding, which is one of the other surface modification methods for steel parts. Nitriding treatment has been used for a long time as a surface treatment method for mechanical parts requiring slidability, such as salt bath nitriding, gas nitriding, and ion nitriding treatment. Hold at a temperature of about 600 ° C,
This is a method of diffusing and permeating nitrogen from the surface to cure.

【００１８】表面に形成された窒化層は、デポジットし
た改質層と異なり拡散浸透させたものであるため、より
高い界面強度を有するものと考えられる。しかし、高い
せん断応力を受ける転動部品の場合、窒化層よりも一層
深いところで大きなせん断応力を受けるためその適用は
容易ではなく、これまで、基本的には軸受以外の各種機
械部品に摺動性を付与することを目的に実施されている
にすぎない。Since the nitrided layer formed on the surface is diffused and infiltrated unlike the modified layer deposited, it is considered that the nitrided layer has higher interface strength. However, rolling parts that are subject to high shear stress are not easily applied because they receive a large shear stress deeper than the nitrided layer. It is merely implemented for the purpose of providing

【００１９】転がり軸受その他の転動部品に対する具体
的な適用例としては、特開平６−３４１４４２号，特開
平１０−１３１９７０号などがある。特開平６−３４１
４４２号では、機械部品の少なくとも一つを塩浴窒化し
て、その表面に硬さがＨｖ６５４〜Ｈｖ８３０で、厚さ
が５〜２０μｍの化合物層を形成することにより、耐食
性に優れ、洗濯機用のローラークラッチに好適に使用で
きる転がり軸受を提案している。特開平１０−１３１９
７０号では、前記特開平６一３４１４４２号と同様に、
一般軸受鋼からなる構成部品の少なくとも一つに窒化処
理を施して耐食性改善を図るとともに、さらに、表面層
における窒化物の平均粒子径を１μｍ以下に限定するこ
とによって耐焼付性を向上させ、自動車のエンジンのウ
オーターポンプ等の補機に好適に使用できる転がり軸受
を提案している。Specific examples of application to rolling bearings and other rolling parts include JP-A-6-341442 and JP-A-10-131970. JP-A-6-341
According to No. 442, at least one of the machine parts is subjected to salt bath nitriding to form a compound layer having a hardness of Hv 654 to Hv 830 and a thickness of 5 to 20 μm on its surface, thereby providing excellent corrosion resistance and Rolling bearings that can be suitably used for roller clutches of US Pat. JP-A-10-1319
No. 70, as in the above-mentioned JP-A-6-341442,
At least one of the components made of general bearing steel is subjected to a nitriding treatment to improve the corrosion resistance, and further, the seizure resistance is improved by limiting the average particle diameter of the nitride in the surface layer to 1 μm or less. Proposed a rolling bearing that can be suitably used for an auxiliary machine such as a water pump of an engine.

【００２０】しかし、これらは耐食性や耐焼付性に主眼
を置いたものであり、転がり軸受において必要不可欠で
あるせん断応力に対する芯部硬度などの考慮がほとんど
なされていないうえ、ＨＤＤ等の情報機器用玉軸受に特
有の問題及びその解決方法にも触れられていない。した
がって、情報機器用玉軸受として適用するには極めて不
十分な内容となっている。特に、特開平１０−１３１９
７０号にあっては、窒化層の深さに関する言及がない。
表面に関しても、窒化処理したままの所謂研削仕上げが
施されていないものと推察されることから、静粛性の要
求される情報機器用の玉軸受としては到底使用できな
い。However, these are focused on corrosion resistance and seizure resistance, and little consideration is given to the core hardness against shear stress, which is indispensable for rolling bearings. No mention is made of the problems specific to ball bearings and their solutions. Therefore, the content is extremely insufficient to be applied as a ball bearing for information equipment. In particular, JP-A-10-1319
No. 70 does not mention the depth of the nitrided layer.
It is presumed that the surface is not subjected to the so-called grinding finish as it is after the nitriding treatment, so that it cannot be used at all as a ball bearing for information equipment requiring quietness.

【００２１】そこで、本願発明者らは、窒化処理技術を
転がり軸受の転動体に応用し、セラミックスボールを使
用した転がり軸受（以下、ハイブリッド軸受と記載す
る）同様、音響耐久性，耐フレッチング性を高め、しか
もハイブリッド軸受の短所である、耐衝撃性，予圧抜け
などの問題を解決できないか鋭意検討を行なった。その
結果、所定の軸受用鋼を母材とし、転動体の表面層に硬
さが好ましくはＨｖ１１００以上の窒化層を設け、さら
に、窒化層下地の硬度及び窒化層厚さ等の最適化を図る
ことで、極めて静粛性，耐フレッチング性，耐衝撃性等
に優れる情報機器用転がり軸受を提供できることを見極
め、請求項２記載の本願発明をなすに至った。Therefore, the present inventors applied the nitriding technology to the rolling element of a rolling bearing, and achieved the same acoustic durability and fretting resistance as a rolling bearing using ceramic balls (hereinafter referred to as a hybrid bearing). We conducted intensive studies to see if we could solve the problems of impact resistance and preload loss, which are the disadvantages of hybrid bearings. As a result, a predetermined bearing steel is used as a base material, a nitride layer having a hardness of preferably Hv 1100 or more is provided on the surface layer of the rolling element, and further, the hardness of the nitride layer base, the thickness of the nitride layer, and the like are optimized. Accordingly, the present inventor has found that a rolling bearing for information equipment having extremely excellent quietness, fretting resistance, impact resistance, and the like can be provided.

【００２２】ここに、本発明に係る請求項１記載の転が
り軸受は、外輪と内輪及び複数個の転動体から構成され
るか、又は外輪と軸体及び複数個の転動体から構成され
る転がり軸受において、少なくとも前記軌道輪は軸受鋼
から構成されるとともに、軌道面下２％Ｄａ（Ｄａ：転
動体直径）深さにおける硬さがＨＲＣ６２（Ｈｖ７４
１）以上であり、表面及び芯部までの残留オーステナイ
ト量が２ｖｏｌ％を超えないことを特徴とする。Here, the rolling bearing according to claim 1 of the present invention is a rolling bearing composed of an outer ring, an inner ring and a plurality of rolling elements, or a rolling element composed of an outer ring, a shaft and a plurality of rolling elements. In the bearing, at least the bearing ring is made of bearing steel, and the hardness at a depth of 2% Da (Da: rolling element diameter) below the raceway surface is HRC62 (Hv74).
1) or more, characterized in that the amount of retained austenite up to the surface and the core does not exceed 2 vol%.

【００２３】また、本発明に係る請求項２記載の転がり
軸受は、請求項１記載の発明である転がり軸受におい
て、その転動体がセラミックス製、または５重量％以上
Ｃｒを含有する鋼製で且つその表面に少なくとも硬さＨ
ｖ９００以上の窒化層を有することを特徴とする。さら
に、請求項３記載の発明は、請求項１記載の転がり軸受
の製造方法に係り、少なくとも軌道輪に焼入れ硬化処理
を施す工程と、引き続いて機械的表面硬化処理を行う工
程と、その後焼戻しを施す工程と、さらに研削仕上げ加
工を施す工程とを備えたことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the rolling bearing according to the first aspect, the rolling element is made of ceramics or steel containing 5% by weight or more of Cr and The surface has at least hardness H
It has a nitrided layer of v900 or more. Further, the invention according to claim 3 relates to the method of manufacturing a rolling bearing according to claim 1, wherein at least a step of performing a quenching and hardening treatment on the bearing ring, a step of subsequently performing a mechanical surface hardening treatment, and then tempering. And a step of further performing a grinding finish process.

【００２４】以下、本発明の転がり軸受の構成部材にお
ける数値限定の臨界的意義について説明する。 ［軌道輪：材料及び製造方法について］本発明の転がり
軸受において、軌道輪の母材となる軸受用鋼としては、
完成品硬度がＨＲＣ５８以上を満足できるものであれ
ば、ＳＵＪ２、ＳＵＪ３等の高炭素クロム軸受鋼をはじ
め、クロム鋼やクロム・モリブデン鋼等の肌焼き鋼を浸
炭あるいは浸炭窒化したもの、さらには、前記高炭素ク
ロム軸受鋼を浸炭窒化したものであっても良い。The critical significance of limiting the numerical values of the components of the rolling bearing according to the present invention will be described below. [Rolling Ring: Material and Manufacturing Method] In the rolling bearing of the present invention, as a bearing steel serving as a base material of the bearing ring,
If the hardness of the finished product can satisfy HRC 58 or more, it can be obtained by carburizing or carbonitriding case hardening steels such as chromium steel and chromium-molybdenum steel, such as high carbon chromium bearing steels such as SUJ2 and SUJ3. The high carbon chromium bearing steel may be carbonitrided.

【００２５】以下、高炭素クロム軸受鋼を使用した場合
の、軌道輪の製造方法について説明する。本発明の軌道
輪は、上記軸受鋼を用いて所定の形状に加工された後、
焼入れ硬化処理、好ましくはサブゼロ処理される。引続
いて、機械的表面硬化処理としてのショットピーニング
加工が施されて形成される。ショットピーニングは表面
層を強加工することに加え、残留オーステナイトを加工
誘起マルテンサイト組織に変える誘起変態に寄与し、こ
の作用で落下衝撃に対する耐久性を飛躍的に向上させる
効果がある。なお、機械的表面硬化処理としては、ショ
ットピーニングと同様の作用が得られるものであれば、
例えば、水ジェットを利用したウオーターピーニング加
工も利用できる。Hereinafter, a method of manufacturing a bearing ring when high carbon chromium bearing steel is used will be described. The bearing ring of the present invention is processed into a predetermined shape using the bearing steel,
A quench hardening treatment, preferably a sub-zero treatment. Subsequently, a shot peening process is performed as a mechanical surface hardening process to form the film. Shot peening contributes to the induced transformation that transforms retained austenite into a work-induced martensite structure, in addition to strongly processing the surface layer, and has the effect of dramatically improving the durability against drop impact by this action. In addition, as the mechanical surface hardening treatment, as long as the same action as shot peening can be obtained,
For example, water peening using a water jet can be used.

【００２６】こうしたピーニング加工を施した後、２２
０〜３２０℃程度の温度で焼戻しを行なう。これは以下
の理由による。ピーニング加工を行なった後は、残留オ
ーステナイトが加工誘起変態して表面硬度が上昇するの
に加え、極めて高い残留圧縮応力が付与されることにな
る。これをそのまま研削仕上げ加工すると、部分的に研
削取りしろが異なることに起因して応力バランスが崩れ
る結果、真円度等の要求精度が達成できなくなったり、
或いは軸受が高温静置された際に、特に転動体との接触
位置において残留圧縮応力が開放されることによる音響
劣化が生じる場合がある。After the peening process, 22
Tempering is performed at a temperature of about 0 to 320 ° C. This is for the following reason. After peening, the retained austenite undergoes work-induced transformation to increase the surface hardness and also imparts an extremely high residual compressive stress. If this is finished as it is, the stress balance will be lost due to the partial difference in grinding margin, and the required accuracy such as roundness may not be achieved,
Alternatively, when the bearing is allowed to stand at a high temperature, acoustic degradation may occur due to release of the residual compressive stress, particularly at a contact position with the rolling element.

【００２７】また、ピーニング加工を行なった後は、表
面層の残留オーステナイト量が加工誘起変態により著し
く低下するのであるが、その効果が不十分な場合は、ま
だ多量の残留オーステナイトが含まれたままとなる。さ
らに芯部の残留オーステナイト量に至ってはほとんど変
化しない。転がり軸受の場合、表面からかなり深い位置
まで接触応力を受けるのであって、表面層のみの残留オ
ーステナイトを低減するだけでは、落下衝撃あるいは高
温放置に対する音響劣化防止効果が小さい。したがっ
て、ショットピーニング加工した後に、引続き温度２２
０℃以上で焼戻しを行ない、表面から芯部に至まで残留
オーステナイトを２ｖｏｌ％以下、好ましくは１ｖｏｌ
％以下、できれば０％まで低減する必要がある。もっと
も、必要以上に焼戻温度をあげて硬さを低下させると、
落下衝撃に対する耐久性が次第に低下するから、焼戻温
度の上限は３２０℃とする。かくして、焼戻しを温度２
２０〜３２０℃の範囲で行ない、転動面下２％Ｄａ深さ
における硬さが少なくともＨＲＣ６２以上を満足するも
のとしている。より好ましい形態としては、転動面下２
％Ｄａ深さにおける窒素濃度を０．１％以上とすると良
い。After peening, the amount of retained austenite in the surface layer is significantly reduced due to the transformation induced by the work. If the effect is insufficient, a large amount of retained austenite is still contained. Becomes Further, the amount of retained austenite in the core hardly changes. In the case of a rolling bearing, contact stress is applied from a surface to a considerably deep position. Therefore, merely reducing the residual austenite of only the surface layer has a small effect of preventing sound deterioration due to a drop impact or high temperature storage. Therefore, after the shot peening, the temperature is
Tempering is performed at 0 ° C. or more, and the residual austenite is 2 vol% or less, preferably 1 vol, from the surface to the core.
%, Preferably 0%. However, if the tempering temperature is raised more than necessary to lower the hardness,
Since the durability against drop impact gradually decreases, the upper limit of the tempering temperature is set to 320 ° C. Thus, tempering is performed at temperature 2.
The test is performed in the range of 20 to 320 ° C., and the hardness at a depth of 2% Da below the rolling surface satisfies at least HRC62 or more. As a more preferable form, 2 below the rolling surface
The nitrogen concentration at a depth of% Da is preferably 0.1% or more.

【００２８】上記焼戻処理後に、研削仕上げ加工を施
す。なお、以上の工程は高炭素クロム軸受鋼を焼入れ硬
化した場合を例示したものであるが、高炭素クロム軸受
鋼を浸炭窒化処理した後に同様の処理を施すと、浸透し
た窒素の効果によりさらに耐久性が向上する。 ［転動体：材料について］転動体に窒化ケイ素やジルコ
ニア等のセラミックス球を使用すると、フレッチング耐
久性、高速連続運転時の音響耐久性等が格段に向上する
から、特に、これらの特性が要求される場合には、セラ
ミックス球が好適に使用できる。ただし、前記したよう
にセラミックスはコストが著しく高いばかりか、セラミ
ックスの線膨張係数は鋼と比較して著しく小さいため、
転がり軸受が定位置予圧で使用される場合には、予圧抜
けによる剛性の低下が問題となる。また、弾性係数に関
しても、鋼と比較するとセラミックスの方が著しく大き
いため、同じ落下衝撃が加わった際により大きな接触応
力を受けることになり、ブリネル圧痕が形成されやすい
から鋼球に比較して不利である。After the tempering process, a grinding finish process is performed. The above process is an example of the case where the high carbon chromium bearing steel is quenched and hardened. However, if the same treatment is performed after the carbonitriding of the high carbon chromium bearing steel, the effect of the permeated nitrogen is further increased. The performance is improved. [Rolling element: Material] When ceramic balls such as silicon nitride and zirconia are used for the rolling element, fretting durability, acoustic durability during high-speed continuous operation, and the like are remarkably improved. In this case, ceramic spheres can be suitably used. However, as described above, not only is the cost of ceramics extremely high, but the coefficient of linear expansion of ceramics is significantly smaller than that of steel,
When the rolling bearing is used at a fixed position preload, a reduction in rigidity due to a loss of the preload becomes a problem. Also, regarding the elastic modulus, ceramics are significantly larger than steel, so that they receive greater contact stress when the same drop impact is applied, and Brinell indentations are easily formed, which is disadvantageous compared to steel balls. It is.

【００２９】本発明の転がり軸受にあっては、勿論セラ
ミックス製の転動体を用いてもよい。しかし、特に好ま
しいのは、転動体が所定の鋼から構成され、かつその表
面に摺動性に優れる窒化層を付与したものであり、以
下、その場合の詳細について説明する。転動体の母材と
なる軸受用鋼としては、Ｃｒを少なくとも５重量％（以
下、同１）以上、好ましくは８％以上含有する高Ｃｒ鋼
が良く、静粛性の観点からさらに好ましくは、炭素とＣ
ｒ含有量との関係が、Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４
１を満たす鋼である。この条件を満足すると、窒化の際
表面に生成する窒化層が、微細なＣｒ窒化物等の析出な
どによって非常に高硬度となる結果、摺動性，耐フレッ
チング性等が極めて向上する。一方、上記関係式を満足
しないと、凝固過程で長径１０μｍを超える粗大な共晶
炭化物が生成して素材の線引き時に断線の問題が生じた
り、仕上げ加工の際にこれら共晶炭化物が仕上げ加工精
度を阻害して目標精度が得られなくなるなどの問題が生
じる場合がある。含有する炭化物の大きさは５μｍ以下
が良い。In the rolling bearing of the present invention, a rolling element made of ceramics may of course be used. However, it is particularly preferable that the rolling element is made of a predetermined steel and that a surface of the rolling element is provided with a nitrided layer having excellent slidability. Hereinafter, details of such a case will be described. As a bearing steel as a base material of the rolling element, a high Cr steel containing at least 5% by weight (hereinafter, referred to as 1), preferably 8% or more of Cr is preferable, and from the viewpoint of quietness, more preferably carbon is used. And C
The relationship with the r content is as follows: C% ≦ −0.05Cr% + 1.4
Steel that satisfies 1. When this condition is satisfied, the nitrided layer formed on the surface during nitriding becomes extremely high in hardness due to precipitation of fine Cr nitrides and the like, and as a result, slidability, fretting resistance and the like are extremely improved. On the other hand, if the above relational expression is not satisfied, coarse eutectic carbides having a major axis of more than 10 μm are generated during the solidification process, causing a problem of wire breakage during drawing of the material, or these eutectic carbides are subjected to finishing precision In some cases, a problem may occur such that the target accuracy cannot be obtained due to obstruction. The size of the contained carbide is preferably 5 μm or less.

【００３０】また、窒化処理によって転動体芯部は非常
に高い温度で焼戻しを受けることになり幾分軟化する。
この芯部の軟化を抑えるために、炭素と窒素との総含有
量を０．４５％以上とする。より好ましくは、０．０５
％以上窒素を合金化したものを使用すると、より軟化を
抑えることができ、さらに炭化物の微細化にも寄与す
る。また、上記成分に加えてＭｏ，Ｖ，Ｗ，Ｎｂ，Ａ
ｌ，Ｓｉ等の窒化物形成元素を複合的に添加すると、こ
れらの微細な窒化物が析出して、より耐久性が向上する
ため、コストが許される範囲で添加してもよい。 ［転動体：製造方法及び完成品品質について］続いて、
転動体の製造方法について説明する。In addition, the core of the rolling element undergoes tempering at a very high temperature due to the nitriding treatment, and is somewhat softened.
In order to suppress the softening of the core, the total content of carbon and nitrogen is set to 0.45% or more. More preferably, 0.05
%, Nitrogen can be further suppressed from softening, and further contributes to finer carbide. Further, in addition to the above components, Mo, V, W, Nb, A
When a nitride-forming element such as l or Si is added in a complex manner, these fine nitrides are precipitated and the durability is further improved. [Rolling element: Manufacturing method and finished product quality]
A method for manufacturing a rolling element will be described.

【００３１】まず、冷間で引抜加工された線材を用い、
ヘッダーによる冷間加工あるいは切削加工とフラッシン
グ等により素球を製作し、これを焼入れした後、サブゼ
ロ処理，焼戻しを行ない、荒研削加工を行う。次いで、
後述の半加工球を作製するのであるが、その際取り扱い
上の表面キズ発生の防止対策として、予めバレルあるい
はボールピーニング等の機械的硬化加工により表面硬度
を高めておくと良い。これらの機械的硬化方法は、鋼中
の残留オーステナイトをマルテンサイトへ誘起変態させ
ることにも寄与し、振動体起因の耐衝撃性低下を抑制す
る作用もある。First, using a wire drawn cold,
Elementary balls are manufactured by cold working or cutting with a header and flashing, and after quenching, sub-zero treatment and tempering are performed to perform rough grinding. Then
A semi-processed sphere described later is produced. At this time, it is preferable to increase the surface hardness in advance by mechanical hardening such as barrel or ball peening as a measure for preventing surface scratches during handling. These mechanical hardening methods also contribute to inducing transformation of retained austenite in steel to martensite, and also have an effect of suppressing a drop in impact resistance due to a vibrating body.

【００３２】その後、目標寸法、すなわち完成品寸法に
設定取りしろを加算した寸法まで研削加工を行なう（以
下、これを半加工球と称する）。設定取りしろとは、具
体的には目標とする精度まで仕上げ加工を行なう際の必
要取りしろを指すが、もちろん窒化処理による膨縮量も
含めたものを指す。この半加工球の精度は、真球度３．
０μｍ以下、好ましくは１．０μｍ以下であることが好
ましい。その理由は次の通りである。Thereafter, grinding is performed to a target size, that is, a size obtained by adding a set margin to the size of the finished product (hereinafter, this is referred to as a semi-processed ball). The set allowance specifically refers to a necessary allowance for performing finishing processing to a target accuracy, but of course includes an amount of expansion and contraction due to nitriding. The accuracy of the semi-finished sphere is a sphericity of 3.
It is preferably 0 μm or less, more preferably 1.0 μm or less. The reason is as follows.

【００３３】窒化層は、一般には処理物の形状にならっ
た形で生成する。そのため、真球度３．０μｍを超える
転動体に窒化層を設けると、それを仕上げ加工するとき
に不均一に研削されることになって窒化層厚さが不均一
となる。と同時に、窒化処理によって生じた内部応力の
バランスもくずれ、精度を出すために研削に長時間を要
したり、場合によっては目標精度が達成できなくなるの
である。The nitride layer is generally formed in a shape following the shape of the processed object. Therefore, if a nitride layer is provided on a rolling element having a sphericity of more than 3.0 μm, the nitride layer is non-uniformly ground when the rolling element is finished, and the thickness of the nitride layer becomes non-uniform. At the same time, the balance of the internal stress generated by the nitriding process is lost, so that it takes a long time for grinding to obtain the accuracy, or in some cases, the target accuracy cannot be achieved.

【００３４】窒化処理として、一般的にはガス窒化，塩
浴窒化，イオン窒化等があげられるが、イオン窒化は量
産性に欠け、且つ処理物の形状等の影響も強く受けて球
体表面に均一な窒化層を形成させることができない。ま
た、一般のガス窒化、塩浴窒化は処理温度が４８０〜６
００℃と比較的高く、その際、芯部は焼戻し作用により
軟化する。ところが、転がり軸受の転動体は荷重が加わ
ると深さ方向に大きなせん断応力を受けることになるか
ら、これに対処するには窒化層の下地の硬度も極めて重
要である。にもかかわらず、一般の窒化方法では窒化処
理温度が高いから、母材に十分な耐熱性がなくて芯部が
著しく軟化した場合には、表面の窒化層を支える下地の
強度が不足して、転がり軸受が高い接触応力を受けた際
に表面窒化層の破損を招くことがある。そこで、芯部硬
度をＨＲＣ５７以上確保しておくことが好ましい。As the nitriding treatment, gas nitriding, salt bath nitriding, ion nitriding and the like can be generally mentioned. However, ion nitriding lacks mass productivity and is strongly affected by the shape of the treated material and the like, so that it is uniformly formed on the spherical surface. It is not possible to form a proper nitrided layer. In general gas nitriding and salt bath nitriding, the treatment temperature is 480-6.
The temperature is relatively high at 00 ° C. At that time, the core is softened by the tempering action. However, the rolling element of the rolling bearing receives a large shear stress in the depth direction when a load is applied. Therefore, to cope with this, the hardness of the nitride layer is very important. Nevertheless, in the general nitriding method, since the nitriding temperature is high, if the core material is not sufficiently heat-resistant and the core is significantly softened, the strength of the base supporting the nitride layer on the surface is insufficient. When the rolling bearing receives a high contact stress, the surface nitrided layer may be damaged. Therefore, it is preferable to secure the core hardness of HRC 57 or more.

【００３５】また、窒化処理温度が高いと、窒化処理後
において真球度、直径相互差等が大きく低下し、やはり
前述のように鋼球の精度及び諸機能において不具合を生
じる。したがって、窒化処理温度は好ましくは４５０℃
以下、さらに好ましくは４２０℃以下とする。また、窒
化層は処理温度が低いほど緻密であり、粗悪なポーラス
層は生成しない。そのため、ラップ仕上げ後の表面粗さ
やウェービネス等も向上する傾向にある。When the nitriding temperature is high, the sphericity, the difference between diameters, and the like are greatly reduced after the nitriding treatment, and the accuracy and functions of the steel ball also suffer as described above. Therefore, the nitriding temperature is preferably 450 ° C.
Hereinafter, the temperature is more preferably set to 420 ° C. or lower. In addition, the lower the processing temperature, the denser the nitride layer, and a poor porous layer is not generated. Therefore, the surface roughness and the waviness after lapping tend to be improved.

【００３６】本発明の転がり軸受の場合、具体的には次
に記載した窒化方法が好適に利用できる。一般のガス窒
化の場合は、処理温度を低くすると、アンモニアガスの
反応性が低下する。加えて、Ｃｒを多量に含有する鋼の
場合には、表面層に緻密なＣｒ酸化層が形成されてお
り、これが窒化を阻害し均一な窒化層を形成できなくな
る場合がある。また、塩浴窒化の場合は、基本的には塩
浴の融点が高いため、処理温度を下げることには限界が
ある。In the case of the rolling bearing of the present invention, specifically, the following nitriding method can be suitably used. In the case of general gas nitriding, if the processing temperature is lowered, the reactivity of the ammonia gas decreases. In addition, in the case of steel containing a large amount of Cr, a dense Cr oxide layer is formed on the surface layer, and this may hinder nitridation, making it impossible to form a uniform nitrided layer. Further, in the case of salt bath nitriding, since the melting point of the salt bath is basically high, there is a limit to lowering the treatment temperature.

【００３７】そこで、本発明の窒化プロセスとしては、
例えば、Ｎｖ窒化プロセス（大同ほくさん株式会社の商
品名）が好適に使用できる。この処理は、窒化処理の前
処理として、例えばＮＦ₃（三フッ化窒素）等のフッ素
系ガスを用いて２５０〜４００℃程度でフッ化処理を行
なうプロセスと、ＮＨ₃ガスによる窒化処理を行なうプ
ロセスとからなっている。フッ化処理により、窒化反応
を阻害するＣｒ酸化層が除去されて表面層にごく薄いフ
ッ化層が形成され、表面が極めて活性化する。そのた
め、その後の窒化処理を４００℃程度の低い温度で行っ
ても、非常に均一な窒化層を形成させることが可能とな
るのである。その結果、表面に生成した窒化層は非常に
緻密なものであって、かつ窒化処理後に転動体の精度が
劣化することも抑えられ、その後の仕上げ加工が比較的
容易に行えるというメリットもある。Therefore, the nitriding process of the present invention includes:
For example, an Nv nitriding process (trade name of Daido Hokusan Co., Ltd.) can be suitably used. In this treatment, as a pretreatment of the nitriding treatment, for example, a process of performing a fluoridation treatment at about 250 to 400 ° C. using a fluorine-based gas such as NF ₃ (nitrogen trifluoride) and a nitriding treatment with an NH ₃ gas are performed. Process. By the fluoridation treatment, the Cr oxide layer that inhibits the nitridation reaction is removed, a very thin fluorinated layer is formed on the surface layer, and the surface is extremely activated. Therefore, even if the subsequent nitriding treatment is performed at a low temperature of about 400 ° C., a very uniform nitrided layer can be formed. As a result, the nitrided layer formed on the surface is very dense, and the accuracy of the rolling elements after the nitriding treatment is suppressed from deteriorating, so that there is an advantage that the subsequent finishing can be performed relatively easily.

【００３８】もっとも、上記プロセスはあくまで例示で
あって、塩浴窒化であっても、塩浴の組成によってはそ
の融点を４２０〜４３０℃とすることは一応可能である
ので、処理温度が４５０〜４８０℃程度の低温塩浴窒化
であっても良い。その結果、表面層にはＨｖ９００以
上、好ましくはＨｖｌｌ００以上の窒化層が形成され
る。当該窒化層には（Ｆｅ、Ｃｒ）_2-4Ｎ、ＣｒＮ、Ｃ
ｒ₂Ｎ等の微細な窒化物が多量に析出して、耐久性が飛
躍的に向上する。特に好ましくは、Ｈｖ１２００〜１４
００程度とするのが良い。なお、Ｈｖ９００未満では表
面硬度不十分のため、転がり軸受の静粛性，耐フレッチ
ング性を高めることができない。However, the above process is merely an example, and the melting temperature of the salt bath can be set to 420 to 430 ° C. depending on the composition of the salt bath. Low-temperature salt bath nitriding at about 480 ° C. may be used. As a result, a nitride layer of Hv900 or more, preferably Hv110 or more is formed on the surface layer. (Fe, Cr) _2-4 N, CrN, C
A large amount of fine nitride such as r ₂ N precipitates, and the durability is dramatically improved. Particularly preferably, Hv 1200 to 14
It is good to be about 00. If the Hv is less than 900, the surface hardness is insufficient, so that the quietness and fretting resistance of the rolling bearing cannot be improved.

【００３９】また、転動体の窒化層厚さが転動体直径Ｄ
ａの１．５％未満では、落下衝撃の際にこの転動体に起
因する音響劣化が生じる場合がある。一方、窒化層厚さ
が転動体直径Ｄａの６％を超えると、窒化層が厚すぎて
処理時間が長くなりコストアップするのみならず、処理
後のボール品質が粗悪なものとなって仕上げ加工に苦労
したり、目標精度が達成できなくなったりする。したが
って、転動体の窒化層の厚さは、転動体直径Ｄａの１．
５％〜６％とするのが好ましい。Further, the thickness of the nitride layer of the rolling element is equal to the rolling element diameter D.
If the value of a is less than 1.5%, the sound may be deteriorated due to the rolling elements at the time of a drop impact. On the other hand, if the thickness of the nitrided layer exceeds 6% of the diameter of the rolling element Da, the nitrided layer is too thick, which increases the processing time and increases the cost. Or the target accuracy cannot be achieved. Therefore, the thickness of the nitride layer of the rolling element is equal to 1.1 of the rolling element diameter Da.
The content is preferably set to 5% to 6%.

【００４０】[0040]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図２は、本発明の転がり軸受の一
実施形態の断面図である。この転がり軸受は、外径面に
軌道溝１ａを有する内輪１と、内径面に軌道溝２ａを有
する外輪２との間に、複数個の転動体３を備えて構成さ
れており、転動体３は、保持器４により円周等配に保持
されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of the rolling bearing of the present invention. This rolling bearing comprises a plurality of rolling elements 3 between an inner ring 1 having a raceway groove 1a on an outer diameter surface and an outer ring 2 having a raceway groove 2a on an inner diameter surface. Are held at equal intervals by the holder 4.

【００４１】このＪＩＳ呼び番号６９５の玉軸受を実施
例及び比較例の試験体として、軸受の静粛性及び各種耐
久性の評価を行った。軸受に組み込まれる転動体３は、
ＳＵＪ２製，セラミックス製，窒化球の３種類とし、す
べて等級３以上までラップ加工されたものを使用し、保
持器４はプラスチック保持器とし、潤滑には内部防錆油
及び鉱油系グリースを使用した。Using the ball bearing having the JIS call number 695 as a test body of Examples and Comparative Examples, the quietness and various durability of the bearing were evaluated. The rolling element 3 incorporated in the bearing is
Made of SUJ2, ceramics, and nitrided spheres, all of which were wrapped to grade 3 or higher were used, cage 4 was a plastic cage, and internal rust preventive oil and mineral oil grease were used for lubrication. .

【００４２】試験体軸受の製作： （実施例の軌道輪）まず、軌道輪である内輪１，外輪２
にはＳＵＪ２を用い、切削加工により所定形状，寸法に
加工した。その後、次の二通りに分けて熱処理を施し
た。 （１）８２０〜８６０℃で油焼入れし、引続いて−９０
℃で２０分間のサブゼロ処理を行った。Manufacture of Test Bearings: (Track Ring of Example) First, the inner ring 1 and the outer ring 2 which are the track rings
Was processed into a predetermined shape and dimensions by cutting using SUJ2. Thereafter, heat treatment was performed in the following two ways. (1) Oil quenching at 820 to 860 ° C, followed by -90
A sub-zero treatment at 20 ° C. for 20 minutes was performed.

【００４３】（２）８２０〜８６０℃で浸炭窒化焼入れ
し、引続いて−９０℃で２０分間のサブゼロ処理を行な
った。次に、以下の条件でショットピーニング加工を行
なった。ショットピーニング加工には、直圧式ノズル型
ショットピーニング装置を用いた。ショット粒として平
均粒径０．３ｍｍ、平均硬さＨＲＣ６０の鋼球を使用
し、ショット投射速度５０〜１２０ｍ／ｓ、カバレージ
は１００〜３００％の条件で行なった。(2) Carbonitriding and quenching at 820 to 860 ° C., followed by a subzero treatment at −90 ° C. for 20 minutes. Next, shot peening was performed under the following conditions. For the shot peening, a direct pressure nozzle type shot peening apparatus was used. Steel balls having an average particle size of 0.3 mm and an average hardness of HRC60 were used as shot particles, and the shot projection speed was 50 to 120 m / s, and the coverage was 100 to 300%.

【００４４】さらに引続いて、（１）の場合には２２０
〜２４０℃、（２）の場合には２６０〜２８０℃で、そ
れぞれ２時間焼戻しを行なった。 （比較例の軌道輪）実施例と同様に製作した軌道輪に対
して、次の条件に分けて熱処理を施した。 条件１；８２０〜８６０℃で油焼入れし、１６０〜１８
０℃で焼戻しを行なった。Subsequently, in the case of (1), 220
Tempering was performed at 240 to 240 ° C. and 260 to 280 ° C. in the case of (2), respectively, for 2 hours. (Rolling Ring of Comparative Example) The orbital ring manufactured in the same manner as in the example was subjected to a heat treatment under the following conditions. Condition 1: Oil quenching at 820 to 860 ° C, 160 to 18
Tempering was performed at 0 ° C.

【００４５】条件２；８２０〜８６０℃で油焼入れした
後、−９０℃で２０分間サブゼロ処理し、その後１６０
〜１８０℃で２時間焼戻しを行なった。 条件３；８２０〜８６０℃で油焼入れした後、−９０℃
で２０分間サブゼロ処理し、その後２２０〜２４０℃で
２時間焼戻しを行なった。 条件４；８２０〜８６０℃で油焼入れ、あるいは−９０
℃で２０分間のサブゼロ処理後にショットピーニングを
行ない、その後１６０〜３２０℃の範囲内の種々の温度
で焼戻しを行ない、硬さ，残留オーステナイトを種々異
なるように調整した。Condition 2: After oil quenching at 820-860 ° C., sub-zero treatment was performed at −90 ° C. for 20 minutes, and then 160 ° C.
Tempering was performed at ~ 180 ° C for 2 hours. Condition 3: After oil quenching at 820 to 860 ° C, -90 ° C
For 20 minutes, and then tempered at 220 to 240 ° C. for 2 hours. Condition 4: oil quenching at 820 to 860 ° C, or -90
After the sub-zero treatment at 20 ° C for 20 minutes, shot peening was performed, and thereafter, tempering was performed at various temperatures in the range of 160 to 320 ° C, and the hardness and the retained austenite were adjusted to be different.

【００４６】（実施例，比較例の転動体）転動体には、
実施例，比較例とも、従来と同じＳＵＪ２製の球、Ｓｉ
₃Ｎ₄セラミックス製の球を使用した。実施例の転動体に
は、その他に、本願発明の最も好ましい形態である窒化
球も使用した。当該窒化球の材料には、炭素と窒素の総
含有量が０．５５〜０．７５％、クロム含有量が１２〜
１３．５％のマルチンサイト系ステンレス鋼を使用し
た。この材料を用いてまず素球を作製し、これに焼入
れ，サブゼロ処理，焼戻しを施した。次いで粗研削加工
を行なった後、ボールピーニング加工を行ない、引き続
いて真球度１．０μｍ以下まで仕上げ加工してから、窒
化処理，仕上加工（ラップ仕上げ）を行なった。(Rolling Elements of Examples and Comparative Examples)
In both the examples and comparative examples, the same SUJ2 spheres and Si
₃ was used N ₄ ceramic spheres. In addition to the rolling elements of the examples, nitride balls which are the most preferable form of the present invention were used. The material of the nitride sphere has a total content of carbon and nitrogen of 0.55 to 0.75% and a chromium content of 12 to
13.5% martensitic stainless steel was used. First, elementary balls were manufactured using this material, and then quenched, sub-zero treated, and tempered. Next, after performing rough grinding, ball peening was performed, followed by finishing to a sphericity of 1.0 μm or less, followed by nitriding and finishing (lap finishing).

【００４７】その窒化処理については、４１０〜４４０
℃×２４〜４８時間のＮｖ窒化プロセス（前出）により
行なった。その結果得られた窒化層の表面硬さはＨｖ１
２００〜１４００程度であり、窒化層厚さは転動体直径
Ｄａの２〜５％、芯部硬さはＨＲＣ５９．７であった。
なお、表面硬さは、荷重１００ｇで転動体表面を直接ビ
ッカース硬度計により測定した。芯部硬さは、ボールを
熱可塑性樹脂に包埋して切断して窒化層が完全になくな
る断面が得られるまで研磨して芯部のビッカース硬度を
荷重１００ｇで測定した値を、ロックウェルＣ度に換算
した。また、窒化層厚さは、前記樹脂包埋転動体を適当
な断面径まで研磨してから、マーブル試薬でエッチング
を行ない、観察面の転動体断面径およびその断面径にお
けるエッチング面に明瞭に観察される窒化層厚さをそれ
ぞれ顕微鏡で測定して、幾何学的に真の窒化層厚さを算
出することで求めた。図３は、このようにして測定され
た窒化球転動体の断面図の一例を示したものであり、緻
密な窒化層が均一に形成されていることが観察される。Regarding the nitriding process,
C. x 24 to 48 hours by the Nv nitridation process (described above). The surface hardness of the resulting nitrided layer is Hv1
The thickness was about 200 to 1400, the thickness of the nitrided layer was 2 to 5% of the rolling element diameter Da, and the core hardness was HRC 59.7.
In addition, the surface hardness was measured with a Vickers hardness tester directly on the rolling element surface under a load of 100 g. The core hardness was determined by measuring the Vickers hardness of the core at a load of 100 g by grinding the ball in a thermoplastic resin and cutting the ball until a cross section where the nitride layer was completely eliminated was obtained. Converted to degrees. In addition, the thickness of the nitrided layer is determined by polishing the resin-embedded rolling element to an appropriate cross-sectional diameter and then etching with a marble reagent to clearly observe the cross-sectional diameter of the rolling element on the observation surface and the etched surface at the cross-sectional diameter. The thickness of each nitrided layer was measured by a microscope, and the true thickness of the nitrided layer was geometrically calculated. FIG. 3 shows an example of a cross-sectional view of the nitrided ball rolling element measured as described above, and it is observed that a dense nitrided layer is uniformly formed.

【００４８】試験方法：上述のようにして形成した軌道
輪，転動体を用いて軸受を組み立て、得られた軸受完成
品の品質及び耐久性を評価した。 （軸受完成品品質）；転動面下２％Ｄａ深さにおける硬
さ（荷重１００ｇでビッカース硬度測定後、ロックウェ
ル硬度に換算）、及び表面と芯部との残留オーステナイ
ト量をＸ線回折により測定した。また、浸炭窒化したも
のについては、上記測定結果に加えて、転動面下２％Ｄ
ａ深さにおける窒素濃度をＥＰＭＡにより測定した。Test method: A bearing was assembled using the bearing rings and rolling elements formed as described above, and the quality and durability of the obtained finished bearing product were evaluated. (Bearing finished product quality); Hardness at a depth of 2% Da below the rolling surface (converted to Rockwell hardness after measuring Vickers hardness at a load of 100 g), and the amount of retained austenite between the surface and the core by X-ray diffraction It was measured. For carbonitrided steel, in addition to the above measurement results, 2% D
a The nitrogen concentration at the depth was measured by EPMA.

【００４９】（耐久性評価）；音響耐久性，フレッチン
グ耐久性，耐衝撃性及び高温静置耐久性等について評価
した。まず、試験体玉軸受を予圧１１．７６Ｎ（１．２
ｋｇｆ）、回転数１８００ｒｐｍで作動させたときのア
キシャル振動加速度（Ｇ値）を測定することで初期音評
価を行なってから、以下の各種評価試験に供した。(Evaluation of durability): Acoustic durability, fretting durability, impact resistance, high-temperature standing durability, and the like were evaluated. First, the test piece ball bearing was loaded with a preload of 11.76 N (1.2
kgf), the initial sound evaluation was performed by measuring the axial vibration acceleration (G value) when operated at a rotation speed of 1800 rpm, and then subjected to the following various evaluation tests.

【００５０】音響耐久性評価は、予圧１１．７６Ｎ、
回転数７２００ｒｐｍ、温度８０℃で１０００時間回転
作動させた後、再度、アキシャル振動加速度（Ｇ値）を
測定し、初期値からの音響劣化量を求め、比較例Ｂ−１
を１としたときの比で示した。したがって、その比の数
値が小さいほど音響耐久性に優れている。 フレッチング耐久性評価は、下記条件で揺動試験を行
なって初期値からの音響劣化量を求め、比較例Ｂ−１を
１としたときの比で示した。したがって、音響耐久性の
評価結果と同様、その比の数値が小さいほどフレッチン
グ耐久性に優れている。The evaluation of the acoustic durability was performed with a preload of 11.76 N,
After rotating for 1000 hours at a rotation speed of 7200 rpm and a temperature of 80 ° C., the axial vibration acceleration (G value) was measured again to determine the amount of sound deterioration from the initial value, and Comparative Example B-1
Is set to 1 and the ratio is shown. Therefore, the smaller the numerical value of the ratio, the better the acoustic durability. For the evaluation of fretting durability, a swing test was performed under the following conditions to determine the amount of acoustic deterioration from an initial value, and the ratio was set as a ratio when Comparative Example B-1 was set to 1. Therefore, similarly to the evaluation result of the acoustic durability, the smaller the numerical value of the ratio, the more excellent the fretting durability.

【００５１】 予圧 ： １１．７６Ｎ 揺動条件 ： ２°、２７Ｈｚ 揺動回数 ： １０万回 耐衝撃性評価は、玉軸受に１１．７６Ｎの予圧をかけ
た状態で、アキシャル方向に３０ｃｍ〜ｌｍ程度の高さ
から落下試験を行ない、試験前に対するＧ値上昇量を測
定することで行なった。なお、軸受は外輪回転で、ハブ
を含めた総重量は３５ｇとし、ハブに取り付けた加速度
ピックアップにより、落下時の加速度を測定した。試験
前に比較してＧ値が５ｍＧ増加した加速度を求め、比較
例Ｂ−１との加速度比により評価した。したがって、そ
の比の数値が大きいほど、耐衝撃性に優れている。Preload: 11.76 N Oscillation condition: 2 °, 27 Hz Oscillation frequency: 100,000 times The impact resistance was evaluated in a state where a preload of 11.76 N was applied to the ball bearing in an axial direction of about 30 cm to lm. The drop test was performed from the height of the sample, and the amount of increase in the G value before the test was measured. The bearing was rotated at the outer ring, the total weight including the hub was 35 g, and the acceleration when dropped was measured by an acceleration pickup attached to the hub. The acceleration at which the G value increased by 5 mG compared to before the test was determined, and evaluated by the acceleration ratio with Comparative Example B-1. Therefore, the larger the value of the ratio, the better the impact resistance.

【００５２】高温静置耐久性は、玉軸受に１１．７６
Ｎの予圧をかけた状態で、１００℃に１５０時間保持し
た後、再度、アキシャル振動加速度（Ｇ値）を測定し、
初期値からの音響劣化量を求め、比較例Ｂ−１を１とし
たときの比で示した。したがって、その比の数値が小さ
いほど高温放置耐久性に優れている。 試験結果：試験の結果を表１に示す。The high temperature standing durability is 11.76 for ball bearings.
After holding at 100 ° C. for 150 hours under a preload of N, the axial vibration acceleration (G value) was measured again,
The amount of sound deterioration from the initial value was determined, and the ratio was shown as a ratio when Comparative Example B-1 was set to 1. Therefore, the smaller the numerical value of the ratio, the better the high-temperature storage durability. Test results: Table 1 shows the test results.

【００５３】なお、表中には、軸受完成品品質として、
転動面下２％Ｄａ深さにおける硬さ（荷重１００ｇでビ
ッカース硬度測定後、ロックウェル硬度に換算）、及び
表面と芯部の残留オーステナイト量をＸ線回折により測
定した値を記載した。また、浸炭窒化したものについて
は、上記測定結果に加えて、転動面下２％Ｄａ深さにお
ける窒素濃度をＥＰＭＡにより測定した結果も示した。In the table, the finished product quality is
The hardness at a depth of 2% Da below the rolling surface (converted to Rockwell hardness after measuring Vickers hardness under a load of 100 g) and the amount of retained austenite on the surface and the core were measured by X-ray diffraction. In addition, for the carbonitrided steel, in addition to the above measurement results, the results obtained by measuring the nitrogen concentration at a depth of 2% Da below the rolling surface by EPMA are also shown.

【００５４】[0054]

【表１】 [Table 1]

【００５５】表１の試料Ｎｏ．Ａ−１〜Ａ−４は、軌道
輪がショットピーニング加工を施したもの、転動体がＳ
ＵＪ２鋼球である場合の実施例である。Ａ−５〜Ａ−７
は、ショットピーニングを施した軌道輪にＳｉ₃Ｎ₄セラ
ミックス球を組み合わせた場合の実施例である。Ａ−８
〜Ａ−１０は、ショットピーニングを施した軌道輪に本
願発明の最も好ましい形態である窒化球を組み合わせた
場合の実施例である。Sample No. 1 in Table 1 A-1 to A-4 are those in which the raceway ring has been subjected to shot peening, and the rolling elements are S
This is an example in the case of a UJ2 steel ball. A-5 to A-7
Is an example in which a shot peened race is combined with a Si ₃ N ₄ ceramic ball. A-8
A to A-10 are examples in which a nitrided sphere, which is the most preferred embodiment of the present invention, is combined with a shot ring that has been subjected to shot peening.

【００５６】これに対して、試料Ｎｏ．Ｂ−１〜Ｂ−３
は転動体が従来と同じＳＵＪ２の場合の比較例である
が、転動体がＳＵＪ２の場合の実施例Ａ−１〜Ａ−４と
比較すると、すべての評価項目で実施例の方が優れてお
り、特に、落下衝撃に対する耐久性（耐衝撃性）につい
ては実施例の方がかなり勝っている。また、比較例Ｂ−
４〜Ｂ−７は、軌道輪にショットピーニングを施したも
のであるが、表面あるいは芯部の残留オーステナイト量
が実施例に比較して多いか、または転動面下２％Ｄａ深
さにおける硬さＨＲＣ６２以上が満足されていない。そ
のため、Ａ−１〜Ａ−４の実施例と比較すると、やはり
耐衝撃性が劣る。On the other hand, the sample No. B-1 to B-3
Is a comparative example in the case where the rolling element is SUJ2 which is the same as the conventional one. However, when compared with Examples A-1 to A-4 where the rolling element is SUJ2, the example is superior in all the evaluation items. In particular, the embodiment is considerably superior in the durability against drop impact (impact resistance). Comparative Example B-
In Nos. 4 to B-7, the orbital rings were subjected to shot peening, but the amount of retained austenite on the surface or the core was larger than that in the examples, or the hardness at a depth of 2% Da below the rolling surface was reduced. HRC62 or higher is not satisfied. Therefore, the impact resistance is also inferior as compared with the examples of A-1 to A-4.

【００５７】また、比較例Ｂ−８〜Ｂ−９は、転動体が
Ｓｉ₃Ｎ₄セラミックス球の場合の比較例であるが、窒化
珪素の弾性係数が鋼球よりも大きいため、比較例Ｂ−１
〜Ｂ一７と比較しても、落下衝撃に対する耐久性が劣っ
ている。これに対して、転動体がＳｉ₃Ｎ₄セラミックス
球である実施例Ａ−５〜Ａ−７は、ショットピーニング
と焼戻しによる組合わせ効果によって軌道輪の耐衝撃性
が飛躍的に向上したため、転動体が鋼球の場合の比較例
Ｂ−１と比較しても、落下衝撃に対する耐久性が向上し
た。また、この場合には、Ｓｉ₃Ｎ₄セラミックスの摺動
性が極めて優れることから、音響耐久性、耐フレッチン
グ性に関しても格段に優れている。また、比較例Ｂ−８
〜Ｂ−９の場合、Ｓｉ₃Ｎ₄４セラミックスの線膨張係数
が鋼と比較すると著しく小さいということから、予圧抜
けによる剛性が低下するといった問題点も有しており、
特に、定位置予圧で使用される場合には軸受周りでの対
策を講じる必要がある。Comparative Examples B-8 to B-9 are comparative examples in which the rolling elements are Si ₃ N ₄ ceramic spheres. However, since the elastic coefficient of silicon nitride is larger than that of steel balls, Comparative Examples B-8 to B-9 are comparative examples. -1
Also, the durability against drop impact is inferior to that of B-17. On the other hand, in Examples A-5 to A-7 in which the rolling elements were Si ₃ N ₄ ceramic spheres, the impact resistance of the bearing ring was dramatically improved by the combined effect of shot peening and tempering. Compared with Comparative Example B-1 in which the moving body was a steel ball, the durability against drop impact was improved. Further, in this case, the slidability of the Si ₃ N ₄ ceramic is extremely excellent, so that the acoustic durability and the fretting resistance are also remarkably excellent. Comparative Example B-8
In the case of B-9, since the linear expansion coefficient of Si ₃ N ₄ 4 ceramics is much smaller than that of steel, there is also a problem that the rigidity is reduced due to the loss of preload.
In particular, when used at a fixed position preload, it is necessary to take measures around the bearing.

【００５８】実施例Ａ一８〜Ａ−１０は本願発明におけ
る最も好ましい形態例であるが、転動体が基本的には鋼
をベースとした窒化鋼球とされたため、予圧抜けによる
剛性低下という問題は解決できる。また、表１からも明
らかなように、窒化層が摺動性に優れ、転動体の損傷が
極めて抑制されることから、音響耐久性、耐フレッチン
グ性に関しても格段に優れている。また、衝撃荷重が大
きくなってくると、転動体にも損傷が見られる場合があ
るが、本実施例Ａ一８〜Ａ−１０の窒化球の場合、落下
衝撃に対する耐久性はＳＵＪ２鋼球より優れるため、耐
衝撃性の点でも非常に有利である。Embodiments A-18 to A-10 are the most preferable embodiments of the present invention, but since the rolling elements are basically steel-based nitrided steel balls, there is a problem that rigidity is reduced due to preload loss. Can be solved. Further, as is clear from Table 1, the nitrided layer has excellent slidability and the damage of the rolling elements is extremely suppressed, so that the acoustic durability and the fretting resistance are also excellent. When the impact load increases, the rolling elements may be damaged. However, in the case of the nitrided spheres of Examples A-18 to A-10, the durability against the drop impact is higher than that of the SUJ2 steel ball. Because it is excellent, it is very advantageous also in terms of impact resistance.

【００５９】落下衝撃に対する耐久性である耐衝撃性に
関しては、特に、軌道輪を浸炭窒化したものでその効果
が大きかった。ここで、ショットピーニングを行なうこ
とによって耐衝撃性が向上する要因としては、やはり残
留オーステナイトが加工誘起変態によって減少した影響
が大きいと考えられるが、残留オーステナイトを０とし
たものでも、ショットピーニングの有無によって耐衝撃
性が大きく異なる。これは、ショットピーニングによる
強加工の影響で転位密度が増し、その雰囲気場に炭素や
窒素等の侵入型元素が集まってきて転位を固着させる効
果、いわゆる歪み時効による効果により、降伏応力が上
昇するためと考えられる。Regarding the impact resistance, which is the durability against the drop impact, the effect was particularly great when the raceway was carbonitrided. Here, the reason why the impact resistance is improved by performing shot peening is considered to be largely due to the fact that the retained austenite is reduced due to the work-induced transformation. The impact resistance varies greatly depending on the type. This is because the dislocation density increases due to the influence of the strong processing by shot peening, and the interstitial elements such as carbon and nitrogen gather in the atmosphere to fix the dislocations, and the yield stress increases due to the effect of so-called strain aging. It is thought to be.

【００６０】しかし、ショットピーニングを行なったも
のでも、その程度によっては残留オーステナイトを完全
に分解させることにならないばかりか、芯部の残留オー
ステナイトは全く分解しないので、残留オーステナイト
量に対する考慮がなされない場合には落下衝撃に対する
耐久性を向上させる効果が小さい。すなわち、ショット
ピーニングと最適な温度における焼戻しとを組合わせ、
表面から芯部に至るまで残留オーステナイトをほぼ０と
した場合に限り、耐衝撃性を大きく改善できるのであ
る。すなわち、表面も芯部も残留オーステナイトを小さ
くすることで降伏点が上昇し、結果として落下衝撃に対
する耐久性が向上する。また耐圧痕性も増す。However, even if shot peening is performed, depending on the degree, not only the residual austenite is not completely decomposed, but also the residual austenite in the core is not decomposed at all. The effect of improving the durability against drop impact is small. That is, combining shot peening and tempering at the optimal temperature,
Only when the retained austenite is substantially zero from the surface to the core, the impact resistance can be greatly improved. That is, the yield point is raised by reducing the retained austenite on both the surface and the core, and as a result, the durability against drop impact is improved. Also, the indentation resistance increases.

【００６１】ただし、焼戻し温度が必要以上に高い場合
には、次第に軟化してきて耐衝撃性は低下する。したが
って、ＨＲＣ６２以上を満足できる範囲で焼戻しを実施
する方が良い。また、浸炭窒化処理することにより好ま
しい結果が得られるのは、固溶窒素が転位をより固着さ
せるのに加え、炭窒化物がより効果的に転位のピン止め
に作用するためではないかと考えられる。しかして、本
願発明者らが詳細に検討を行なったところ、軌道輪にお
いて、転動体径Ｄａの２％深さにおける窒素濃度を少な
くとも０．１重量％以上（最表面においては、それより
若干大きい）確保しないと、その効果は非常に小さかっ
た。より好ましくは、転動体径Ｄａの２％深さにおける
窒素濃度を少なくとも０．３重量％以上とするのが良
い。However, if the tempering temperature is higher than necessary, the temperature gradually softens and the impact resistance decreases. Therefore, it is better to perform tempering in a range that can satisfy HRC 62 or more. Further, it is considered that the reason why a preferable result is obtained by the carbonitriding treatment is that, in addition to the solid solution nitrogen fixing the dislocations more, the carbonitride acts more effectively on the pinning of the dislocations. . The inventors of the present application have studied in detail that the raceway ring has a nitrogen concentration of at least 0.1% by weight or more at a depth of 2% of the rolling element diameter Da. If not secured, the effect was very small. More preferably, the nitrogen concentration at a depth of 2% of the rolling element diameter Da is at least 0.3% by weight or more.

【００６２】図４は、表面あるいは芯部の残留オーステ
ナイト量と落下衝撃に対する音響耐久性（即ち耐衝撃
性）との関係を示したものである。この結果から、ショ
ットピーニング加工により耐衝撃性が向上していること
が確認できる。しかし、ショットピーニング加工後にお
いてまだ多量の残留オーステナイトを含有している場合
にはその効果が小さい。ショットピーニング加工後に焼
戻しを行なうことによって、表面から芯部に至るまで、
残留オーステナイトを２％以下とした場合に耐衝撃性向
上効果が大きいことが明らかである。FIG. 4 shows the relationship between the amount of retained austenite on the surface or the core and the acoustic durability against drop impact (ie, impact resistance). From this result, it can be confirmed that the shot peening process has improved the impact resistance. However, if the shot peening process still contains a large amount of retained austenite, the effect is small. By performing tempering after shot peening, from the surface to the core,
It is apparent that the effect of improving the impact resistance is large when the retained austenite is 2% or less.

【００６３】図５は、表面及び芯部の残留オーステナイ
ト量が共に１％以下であるものについて、硬さと落下衝
撃に対する音響耐久性（耐衝撃性）との関係を示したも
のである。硬さがＨＲＣ６２以上を満足したもので特に
耐衝撃性に効果があることがわかる。これは言い換えれ
ば前記したショットピーニングの効果でもある。また、
ショットピーニング加工を施したものであっても、硬さ
がＨＲＣ６２以上を満足しないものは、実施例に比較し
て劣っている。また、本願発明の特に好ましい形態であ
る窒化球と組合わせた実施例においては、転動体に起因
する音響劣化が抑制されたことで、特に耐衝撃性が優れ
ていることが確認できる。FIG. 5 shows the relationship between hardness and acoustic durability against drop impact (impact resistance) when the amount of retained austenite on the surface and the core is 1% or less. It can be seen that those having a hardness of HRC 62 or more are particularly effective in impact resistance. In other words, this is also the effect of the shot peening described above. Also,
Even those subjected to the shot peening process, those whose hardness does not satisfy HRC 62 or more are inferior to the examples. Further, in the example in which the nitride ball is combined with the nitride ball, which is a particularly preferred embodiment of the present invention, it can be confirmed that the acoustic deterioration caused by the rolling elements is suppressed, and thus the impact resistance is particularly excellent.

【００６４】なお、本発明は、外輪と内輪及び複数個の
転動体から構成される転がり軸受のみならず、外輪と軸
体及び複数個の転動体から構成される転がり軸受即ち軸
体が直接に転動体と接して内輪として機能するように構
成される転がり軸受にも、好適に適用することができ
る。The present invention is applicable not only to a rolling bearing composed of an outer ring, an inner ring and a plurality of rolling elements, but also to a rolling bearing composed of an outer ring, a shaft and a plurality of rolling elements. The present invention can also be suitably applied to a rolling bearing configured to function as an inner ring in contact with a rolling element.

【００６５】[0065]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の転がり軸
受は、軌道輪に対してピーニング加工による強加工と最
適な温度での焼戻しを行なうことにより、飛躍的に落下
衝撃あるいは高温静置に対する耐久性を高め、これに摺
動性に優れる転動体を組み合わせることにより、さらに
フレッチング耐久性，音響耐久性をも一般軸受よりも高
めることができるという多大なる効果を奏する。As described above, the rolling bearing according to the present invention performs a drastic processing by peening and tempering at the optimum temperature on the raceway to dramatically reduce the impact of dropping or standing at high temperatures. By increasing the durability and combining it with a rolling element having excellent slidability, there is a great effect that the fretting durability and the acoustic durability can be further increased as compared with a general bearing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】転動体表面のフレッチング摩耗痕の説明図であ
る。FIG. 1 is an explanatory diagram of fretting wear marks on the rolling element surface.

【図２】本発明の転がり軸受の一実施形態を示す縦断面
図で、（ａ）は転動体が窒化球のもの、（ｂ）は転動体
がＳＵＪ２製またはセラミックス製である。FIGS. 2A and 2B are longitudinal sectional views showing one embodiment of the rolling bearing of the present invention, in which FIG. 2A shows a rolling element made of nitride sphere, and FIG. 2B shows a rolling element made of SUJ2 or ceramics.

【図３】図２（ａ）の窒化球転動体の拡大断面図であ
る。FIG. 3 is an enlarged sectional view of the nitride ball rolling element of FIG. 2 (a).

【図４】転動体の表面及び芯部の残留オーステナイト量
と耐衝撃性との関係を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of retained austenite on the surface and the core of a rolling element and impact resistance.

【図５】転動体の表面及び芯部の残留オーステナイト量
が共に１％以下であるものについて、硬さと耐衝撃性と
の関係を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between hardness and impact resistance when the amount of retained austenite on the surface and the core of the rolling element is 1% or less.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 内輪 ２ 外輪 ３ 転動体 ４ 保持器 Reference Signs List 1 inner ring 2 outer ring 3 rolling element 4 cage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大堀 學 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA32 AA42 AA52 AA62 BA01 BA53 BA54 DA02 DA03 DA05 EA03 EA44 FA01 FA31 GA53  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor: Manabu Ohori, 1-5-50 Kugenuma Shinmei, Fujisawa-shi, Kanagawa F-term in NSK Ltd. (reference) 3J101 AA02 AA32 AA42 AA52 AA62 BA01 BA53 BA54 DA02 DA03 DA05 EA03 EA44 FA01 FA31 GA53

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 外輪と内輪及び複数個の転動体から構成
されるか、又は外輪と軸体及び複数個の転動体から構成
される転がり軸受において、少なくとも前記軌道輪は軸
受鋼から構成されるとともに、軌道面下２％Ｄａ（Ｄ
ａ：転動体直径）深さにおける硬さがＨＲＣ６２以上で
あり、表面及び芯部までの残留オーステナイト量が２ｖ
ｏｌ％を超えないことを特徴とする転がり軸受。1. A rolling bearing comprising an outer ring and an inner ring and a plurality of rolling elements, or a rolling bearing comprising an outer ring, a shaft and a plurality of rolling elements, wherein at least the race is made of bearing steel. With 2% Da (D
a: rolling element diameter) hardness at depth is HRC62 or more, and residual austenite amount to surface and core is 2 v
Rolling bearings, characterized in that they do not exceed ol%. 【請求項２】 前記転動体がセラミックス製、または５
重量％以上のＣｒを含有する鋼製で且つその表面に少な
くとも硬さＨｖ９００以上の窒化層を有することを特徴
とする請求項１記載の転がり軸受。2. The rolling element is made of ceramic, or
2. The rolling bearing according to claim 1, wherein the rolling bearing is made of steel containing at least Cr by weight and has a nitrided layer having a hardness of at least Hv900 on its surface. 【請求項３】 請求項１記載の転がり軸受の製造方法で
あって、少なくとも軌道輪に焼入れ硬化処理を施す工程
と、引き続いて機械的表面硬化処理を行う工程と、その
後焼戻しを施す工程と、さらに研削仕上げ加工を施す工
程とを備えたことを特徴とする転がり軸受の製造方法。3. The method for manufacturing a rolling bearing according to claim 1, wherein a step of quenching and hardening at least the bearing ring, a step of subsequently performing a mechanical surface hardening treatment, and a step of subsequently performing tempering; A method of manufacturing a rolling bearing, further comprising a step of performing a grinding finish process.