JP3391345B2 - 転がり軸受 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
- F16C35/08—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles
- F16C35/12—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles with ball or roller bearings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/36—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for balls; for rollers
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
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- Rolling Contact Bearings (AREA)
Description
【0001】<技術分野>
本発明は、転がり軸受に関し、特に、磁気ディスクドラ
イブ装置(HDD)のスピンドル用等のように、大きさ
が非常に小さく、回転精度が要求されるような転がり軸
受として好適なものに関する。
イブ装置(HDD)のスピンドル用等のように、大きさ
が非常に小さく、回転精度が要求されるような転がり軸
受として好適なものに関する。
【0002】<背景技術>
転がり軸受の内輪、外輪、および転動体は、使用状態に
おいて高い面圧下で繰り返し剪断応力を受ける。このよ
うな厳しい使用状態に耐えて必要とされる転がり疲労寿
命を得るために、従来は、鉄鋼材料としてSUJ2等の
高炭素クロム軸受鋼を用い、成形後に焼入れ・焼き戻し
処理を行うことにより、内輪、外輪、および転動体の表
面硬さをHRC58〜64としている。一方、コンピュ
ータの記憶装置として使用するHDDに対しては、小型
化、高速化、および低コスト化の要求が近年益々高まっ
ている。このうち、HDDを小型化するために、磁気デ
ィスクの小型化および高密度化が進められている。ま
た、磁気ディスクを高速で回転させるために、スピンド
ル用転がり軸受の回転精度の向上が求められている。こ
こで、転がり軸受の回転精度を向上させるためには、特
に内輪および外輪の軌道面において、精度特性に最も有
害な残留オーステナイトを極力少なくする必要がある。
そのため、従来は、SUJ2で成形した内輪および外輪
に焼入れを施した後にサブゼロ処理を施したり、焼き戻
し温度を高くしたりしている。しかしながら、焼入れ後
のサブゼロ処理によって残留オーステナイト量を減少さ
せることはできるが、その含有率を0体積%にすること
は難しい。また、高温焼き戻しにより残留オーステナイ
ト量を0体積%にすることは可能であるが、高温焼き戻
しを行うと表面硬さがHRC57程度と低くなるため、
十分な転がり疲れ寿命が得られなくなる恐れがある。
したがって、鉄鋼材料としてSUJ2を用いて内輪およ
び外輪を作製した場合には、転がり疲れ寿命と回転精度
の両方に優れた転がり軸受が得られないという問題があ
る。
おいて高い面圧下で繰り返し剪断応力を受ける。このよ
うな厳しい使用状態に耐えて必要とされる転がり疲労寿
命を得るために、従来は、鉄鋼材料としてSUJ2等の
高炭素クロム軸受鋼を用い、成形後に焼入れ・焼き戻し
処理を行うことにより、内輪、外輪、および転動体の表
面硬さをHRC58〜64としている。一方、コンピュ
ータの記憶装置として使用するHDDに対しては、小型
化、高速化、および低コスト化の要求が近年益々高まっ
ている。このうち、HDDを小型化するために、磁気デ
ィスクの小型化および高密度化が進められている。ま
た、磁気ディスクを高速で回転させるために、スピンド
ル用転がり軸受の回転精度の向上が求められている。こ
こで、転がり軸受の回転精度を向上させるためには、特
に内輪および外輪の軌道面において、精度特性に最も有
害な残留オーステナイトを極力少なくする必要がある。
そのため、従来は、SUJ2で成形した内輪および外輪
に焼入れを施した後にサブゼロ処理を施したり、焼き戻
し温度を高くしたりしている。しかしながら、焼入れ後
のサブゼロ処理によって残留オーステナイト量を減少さ
せることはできるが、その含有率を0体積%にすること
は難しい。また、高温焼き戻しにより残留オーステナイ
ト量を0体積%にすることは可能であるが、高温焼き戻
しを行うと表面硬さがHRC57程度と低くなるため、
十分な転がり疲れ寿命が得られなくなる恐れがある。
したがって、鉄鋼材料としてSUJ2を用いて内輪およ
び外輪を作製した場合には、転がり疲れ寿命と回転精度
の両方に優れた転がり軸受が得られないという問題があ
る。
【0003】残留オーステナイト量が0体積%となるよ
うに高温で焼き戻しを行っても、表面硬度を高くできる
鉄鋼材料としては、航空機用等として使用されている高
速度鋼M50等がある。この高速度鋼M50は、Cr、
Mo、およびVを多量に含んだ析出硬化型の合金鋼であ
って、焼き戻し後の成形体に10μmを超える巨大な炭
化物が存在するため音響特性の点で問題がある。また、
巨大な炭化物が素材の段階から存在するため加工性が悪
く、生産性の点でも問題がある。
うに高温で焼き戻しを行っても、表面硬度を高くできる
鉄鋼材料としては、航空機用等として使用されている高
速度鋼M50等がある。この高速度鋼M50は、Cr、
Mo、およびVを多量に含んだ析出硬化型の合金鋼であ
って、焼き戻し後の成形体に10μmを超える巨大な炭
化物が存在するため音響特性の点で問題がある。また、
巨大な炭化物が素材の段階から存在するため加工性が悪
く、生産性の点でも問題がある。
【0004】また、浸炭などの表面硬化処理を行うこと
により、残留オーステナイト量を0体積%としても表面
硬さを高くすることができる鉄鋼材料についての開発も
進められている。しかしながら、HDDスピンドル用転
がり軸受の内輪および外輪のように、厚さが1mm程度
である小さな成形体に対して表面硬化処理を行う場合に
は、処理条件や取り代の設定が困難である。また、加工
費が嵩むためコストが高くなる。
により、残留オーステナイト量を0体積%としても表面
硬さを高くすることができる鉄鋼材料についての開発も
進められている。しかしながら、HDDスピンドル用転
がり軸受の内輪および外輪のように、厚さが1mm程度
である小さな成形体に対して表面硬化処理を行う場合に
は、処理条件や取り代の設定が困難である。また、加工
費が嵩むためコストが高くなる。
【0005】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであり、HDDスピンドル用とし
て好適な、転がり疲れ寿命と回転精度の両方に優れた転
がり軸受を安価に提供することを課題とする。一方、近
年、精密機器に使用する転がり軸受においては、軸受内
部から発生するガスを抑えるために、潤滑剤の使用量を
極力減らす傾向にあり、潤滑不良による摩耗の問題が生
じている。その対策として、内外輪と転動体の凝集力を
低くする、或いは接触面積を小さくするため、セラミッ
クス製の転動体を使用することが検討されている。しか
しながら、セラミックス製の転動体を使用すると、内外
輪と転動体との接触応力が高くなるため、軸受の耐衝撃
性が低下する恐れがある。本発明のもう一つの課題は、
セラミックス製の転動体を使用した転がり軸受の耐衝撃
性を高くすることである。
着目してなされたものであり、HDDスピンドル用とし
て好適な、転がり疲れ寿命と回転精度の両方に優れた転
がり軸受を安価に提供することを課題とする。一方、近
年、精密機器に使用する転がり軸受においては、軸受内
部から発生するガスを抑えるために、潤滑剤の使用量を
極力減らす傾向にあり、潤滑不良による摩耗の問題が生
じている。その対策として、内外輪と転動体の凝集力を
低くする、或いは接触面積を小さくするため、セラミッ
クス製の転動体を使用することが検討されている。しか
しながら、セラミックス製の転動体を使用すると、内外
輪と転動体との接触応力が高くなるため、軸受の耐衝撃
性が低下する恐れがある。本発明のもう一つの課題は、
セラミックス製の転動体を使用した転がり軸受の耐衝撃
性を高くすることである。
【0006】<発明の開示>
上記課題を達成するために、本発明は、内輪、外輪、お
よび転動体の少なくともいずれかは、合金成分として、
Cを0.80〜1.20重量%、Siを0.60重量%
以下、Mnを0.25重量%以下、Crを1.00〜
1.50重量%、Moを0.60〜1.50重量%の範
囲内で含み、残部Fe及び不可避的不純部からなる鉄鋼
材料(鋼材)で形成された後に、焼入れ・焼き戻しが
施されて、残留オーステナイト量が0体積%に、表面硬
さがHRC(スケールCの場合のロックウェル硬さ)6
2以上になっていることを特徴とする転がり軸受を提供
する。
よび転動体の少なくともいずれかは、合金成分として、
Cを0.80〜1.20重量%、Siを0.60重量%
以下、Mnを0.25重量%以下、Crを1.00〜
1.50重量%、Moを0.60〜1.50重量%の範
囲内で含み、残部Fe及び不可避的不純部からなる鉄鋼
材料(鋼材)で形成された後に、焼入れ・焼き戻しが
施されて、残留オーステナイト量が0体積%に、表面硬
さがHRC(スケールCの場合のロックウェル硬さ)6
2以上になっていることを特徴とする転がり軸受を提供
する。
【0007】この転がり軸受においては、内輪、外輪、
および転動体の少なくともいずれか一つを形成する鉄鋼
材料の組成について、前述のように、C、Si、Mn、
Cr、およびMoの含有範囲を限定する。各数値限定の
臨界的意義について以下に述べる。 〔C:0.80〜1.20重量%〕 Cは、焼入れ・焼き戻し処理により素地をマルテンサイ
ト化して鋼に硬さを付与する元素であり、Cの含有量が
0.80未満であるとHRC62以上が確保できない場
合がある。Cの含有量が1.20重量%を超えると、C
による硬さの向上硬化が飽和するばかりでなく、残留オ
ーステナイト量が生成し易くなる。 〔Si:0.60重量%以下〕 Siは製鋼時の脱酸剤として必要な元素であり、焼戻し
軟化抵抗を高めて、熱処理後の機械的強度や転がり疲労
寿命を向上させる効果もある。Siの含有率が0.60
重量%を超えると、残留オーステナイトの分解を妨げる
作用が生じるとともに、被切削性が低下する。Siの含
有率が0.10重量%未満であると、脱酸効果が十分で
なくなる恐れがあるため、Siの含有率は0.10重量
%以上であることが好ましい。 〔Mn:0.25重量%以下〕 Mnは、Siと同様に、製鋼時の脱酸剤として必要な元
素であり、焼入れ性を向上させて、熱処理後の機械的強
度や転がり疲労寿命を向上させる効果もある。Mnの含
有率が0.25重量%を超えると、残留オーステナイト
が生成し易くなるとともに、被切削性が低下する。Mn
の含有率が0.15重量%未満であると脱酸効果が十分
でなくなる恐れがあるため、Mnの含有率は0.15重
量%以上であることが好ましい。 〔Cr:1.00〜1.50重量%〕 Crは焼入れ性を向上させて、熱処理後の機械的強度や
転がり疲労寿命を向上させる効果がある。また、Cと結
びついて炭化物を形成し、セメンタイトを球状化する作
用がある。Crの含有量が1.00重量%未満であると
これらの作用が実質的に発揮されない。Crの含有率が
1.50重量%を超えると、これらの効果は飽和する。 〔Mo:0.60〜1.50重量%〕 Moは焼入れ性を向上させ、焼戻し軟化抵抗を高める元
素であり、熱処理後の機械的強度や転がり疲労寿命を向
上させる効果がある。焼き戻し温度を高くして残留オー
ステナイト量を0体積%としながら表面硬度をHRC6
2以上とするためには、Moの含有率を0.60重量%
以上とする必要があり、0.80重量%以上とすること
が好ましい。Moの含有率が1.50重量%を超える
と、前記効果が飽和するばかりでなく被切削性が低下す
る。また、Moは高価であるため、多量に含有させると
コスト高となる。
および転動体の少なくともいずれか一つを形成する鉄鋼
材料の組成について、前述のように、C、Si、Mn、
Cr、およびMoの含有範囲を限定する。各数値限定の
臨界的意義について以下に述べる。 〔C:0.80〜1.20重量%〕 Cは、焼入れ・焼き戻し処理により素地をマルテンサイ
ト化して鋼に硬さを付与する元素であり、Cの含有量が
0.80未満であるとHRC62以上が確保できない場
合がある。Cの含有量が1.20重量%を超えると、C
による硬さの向上硬化が飽和するばかりでなく、残留オ
ーステナイト量が生成し易くなる。 〔Si:0.60重量%以下〕 Siは製鋼時の脱酸剤として必要な元素であり、焼戻し
軟化抵抗を高めて、熱処理後の機械的強度や転がり疲労
寿命を向上させる効果もある。Siの含有率が0.60
重量%を超えると、残留オーステナイトの分解を妨げる
作用が生じるとともに、被切削性が低下する。Siの含
有率が0.10重量%未満であると、脱酸効果が十分で
なくなる恐れがあるため、Siの含有率は0.10重量
%以上であることが好ましい。 〔Mn:0.25重量%以下〕 Mnは、Siと同様に、製鋼時の脱酸剤として必要な元
素であり、焼入れ性を向上させて、熱処理後の機械的強
度や転がり疲労寿命を向上させる効果もある。Mnの含
有率が0.25重量%を超えると、残留オーステナイト
が生成し易くなるとともに、被切削性が低下する。Mn
の含有率が0.15重量%未満であると脱酸効果が十分
でなくなる恐れがあるため、Mnの含有率は0.15重
量%以上であることが好ましい。 〔Cr:1.00〜1.50重量%〕 Crは焼入れ性を向上させて、熱処理後の機械的強度や
転がり疲労寿命を向上させる効果がある。また、Cと結
びついて炭化物を形成し、セメンタイトを球状化する作
用がある。Crの含有量が1.00重量%未満であると
これらの作用が実質的に発揮されない。Crの含有率が
1.50重量%を超えると、これらの効果は飽和する。 〔Mo:0.60〜1.50重量%〕 Moは焼入れ性を向上させ、焼戻し軟化抵抗を高める元
素であり、熱処理後の機械的強度や転がり疲労寿命を向
上させる効果がある。焼き戻し温度を高くして残留オー
ステナイト量を0体積%としながら表面硬度をHRC6
2以上とするためには、Moの含有率を0.60重量%
以上とする必要があり、0.80重量%以上とすること
が好ましい。Moの含有率が1.50重量%を超える
と、前記効果が飽和するばかりでなく被切削性が低下す
る。また、Moは高価であるため、多量に含有させると
コスト高となる。
【0008】以上のような鉄鋼材料の特定により、残留
オーステナイト量が0体積%となるように高温で焼き戻
しを行っても、表面硬度をHRC62以上と高くするこ
とができる。また、この鉄鋼材料を用いると、高速度鋼
M50のような巨大な炭化物の存在がなく、浸炭などの
表面硬化処理を行う必要もないため、加工費を低く抑え
ることができる。
オーステナイト量が0体積%となるように高温で焼き戻
しを行っても、表面硬度をHRC62以上と高くするこ
とができる。また、この鉄鋼材料を用いると、高速度鋼
M50のような巨大な炭化物の存在がなく、浸炭などの
表面硬化処理を行う必要もないため、加工費を低く抑え
ることができる。
【0009】また、表面硬さがHRC62未満である
と、十分な転がり疲労寿命が得られないとともに、HD
Dスピンドル用の転がり軸受として十分な耐衝撃性が得
られない。本発明はまた、内輪および外輪の少なくとも
いずれかは、合金成分として、Cを0.80〜1.20
重量%、Siを0.60重量%以下、Mnを0.25重
量%以下、Crを1.00〜1.50重量%、Moを
0.60〜1.50重量%の範囲内で含み、残部Fe及
び不可避的不純部からなる鉄鋼材料(鋼材)で形成さ
れた後に、焼入れ・焼き戻しが施されて、残留オーステ
ナイト量が0体積%に、表面硬さがHRC62以上にな
っており、転動体は、合金成分として、Cを0.3〜
0.6重量%、Siを0.3〜1.5重量%、Mnを
0.3〜1.7重量%、Crを0.5〜2.5重量%、
Moを0.6〜3.0重量%の範囲内で含み、且つOの
含有率が9ppm以上であり、残部Fe及び不可避的不
純部からなる鉄鋼材料で形成され、浸炭窒化処理が施さ
れた後に焼入れ・焼き戻しが施されて、残留オーステナ
イト量が0体積%に、表面硬さがHRC62以上になっ
ていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
と、十分な転がり疲労寿命が得られないとともに、HD
Dスピンドル用の転がり軸受として十分な耐衝撃性が得
られない。本発明はまた、内輪および外輪の少なくとも
いずれかは、合金成分として、Cを0.80〜1.20
重量%、Siを0.60重量%以下、Mnを0.25重
量%以下、Crを1.00〜1.50重量%、Moを
0.60〜1.50重量%の範囲内で含み、残部Fe及
び不可避的不純部からなる鉄鋼材料(鋼材)で形成さ
れた後に、焼入れ・焼き戻しが施されて、残留オーステ
ナイト量が0体積%に、表面硬さがHRC62以上にな
っており、転動体は、合金成分として、Cを0.3〜
0.6重量%、Siを0.3〜1.5重量%、Mnを
0.3〜1.7重量%、Crを0.5〜2.5重量%、
Moを0.6〜3.0重量%の範囲内で含み、且つOの
含有率が9ppm以上であり、残部Fe及び不可避的不
純部からなる鉄鋼材料で形成され、浸炭窒化処理が施さ
れた後に焼入れ・焼き戻しが施されて、残留オーステナ
イト量が0体積%に、表面硬さがHRC62以上になっ
ていることを特徴とする転がり軸受を提供する。
【0010】この転がり軸受によれば、内輪および/ま
たは外輪が鋼材で形成されているため、上述のよう
に、表面硬化処理を行うことなく、残留オーステナイト
量0体積%および表面硬度HRC62以上が達成され
る。また、転動体も、残留オーステナイト量が0体積
%、表面硬さがHRC62以上となっているため、この
転がり軸受は、転がり疲れ寿命と回転精度の両方に優れ
たものとなる。
たは外輪が鋼材で形成されているため、上述のよう
に、表面硬化処理を行うことなく、残留オーステナイト
量0体積%および表面硬度HRC62以上が達成され
る。また、転動体も、残留オーステナイト量が0体積
%、表面硬さがHRC62以上となっているため、この
転がり軸受は、転がり疲れ寿命と回転精度の両方に優れ
たものとなる。
【0011】これに加えて、転動体を、鋼材よりも炭
素の含有率が少なく、Mnの含有率が多く、酸素の含有
率が低い鉄鋼材料(鋼材)で形成され、且つ浸炭窒化
処理が施されたものとすることによって、例えば100
00rpm〜15000rpm程度の高速回転であって
も振動の発生が抑えられるため、高速回転での音響寿命
が長くなる。なお、このような効果を得るためには、浸
炭窒化処理により、転動体の表面炭素濃度は0.8〜
1.2重量%、表面窒素濃度は0.2〜0.6重量%と
なっていることが好ましい。また、残留オーステナイト
量を0体積%にして表面硬さをHRC62以上とするた
めには、鋼材中のMo含有率を0.6重量%以上、好ま
しくは0.8重量%以上とする必要がある。
素の含有率が少なく、Mnの含有率が多く、酸素の含有
率が低い鉄鋼材料(鋼材)で形成され、且つ浸炭窒化
処理が施されたものとすることによって、例えば100
00rpm〜15000rpm程度の高速回転であって
も振動の発生が抑えられるため、高速回転での音響寿命
が長くなる。なお、このような効果を得るためには、浸
炭窒化処理により、転動体の表面炭素濃度は0.8〜
1.2重量%、表面窒素濃度は0.2〜0.6重量%と
なっていることが好ましい。また、残留オーステナイト
量を0体積%にして表面硬さをHRC62以上とするた
めには、鋼材中のMo含有率を0.6重量%以上、好ま
しくは0.8重量%以上とする必要がある。
【0012】また、転動体は熱処理に伴う変形量が少な
いため、内輪や外輪に対して浸炭窒化処理を行うより
も、転動体に対して浸炭窒化処理を行った方が、処理条
件の設定等が容易であるとともにコストも低く抑えるこ
とができる。本発明の転がり軸受の実施態様としては、
内輪および外輪の少なくともいずれかは、合金成分とし
て、Cを0.80〜1.20重量%、Siを0.60重
量%以下、Mnを0.25重量%以下、Crを1.00
〜1.50重量%、Moを0.60〜1.50重量%の
範囲内で含み、残部Fe及び不可避的不純部からなる鉄
鋼材料(鋼材)で形成された後に、焼入れ・焼き戻し
が施されて、残留オーステナイト量が0体積%に、表面
硬さがHRC62以上になっており、転動体は、マルテ
ンサイト系ステンレス鋼で形成され、焼入れ・焼き戻し
が施され後に窒化処理が施されて表面に厚さ3μm以上
の窒化層が形成され、その後に仕上げ加工されて表面粗
さが0.1μmRa以下になっているものが挙げられ
る。
いため、内輪や外輪に対して浸炭窒化処理を行うより
も、転動体に対して浸炭窒化処理を行った方が、処理条
件の設定等が容易であるとともにコストも低く抑えるこ
とができる。本発明の転がり軸受の実施態様としては、
内輪および外輪の少なくともいずれかは、合金成分とし
て、Cを0.80〜1.20重量%、Siを0.60重
量%以下、Mnを0.25重量%以下、Crを1.00
〜1.50重量%、Moを0.60〜1.50重量%の
範囲内で含み、残部Fe及び不可避的不純部からなる鉄
鋼材料(鋼材)で形成された後に、焼入れ・焼き戻し
が施されて、残留オーステナイト量が0体積%に、表面
硬さがHRC62以上になっており、転動体は、マルテ
ンサイト系ステンレス鋼で形成され、焼入れ・焼き戻し
が施され後に窒化処理が施されて表面に厚さ3μm以上
の窒化層が形成され、その後に仕上げ加工されて表面粗
さが0.1μmRa以下になっているものが挙げられ
る。
【0013】この転がり軸受によれば、内輪および/ま
たは外輪が鋼材で形成されているため、上述のよう
に、表面硬化処理を行うことなく、残留オーステナイト
量0体積%および表面硬度HRC62以上が達成され
る。その結果、十分な転がり疲労寿命と、HDDスピン
ドル用の転がり軸受として十分な耐衝撃性が得られる。
また、転動体が、マルテンサイト系ステンレス鋼で形成
され、焼入れ・焼き戻しが施され後に窒化処理が施され
て表面に厚さ3μm以上の窒化層が形成され、その後に
仕上げ加工されて表面粗さが0.1μmRa以下になっ
ているため、耐熱性および耐摩耗性が高くなる。
たは外輪が鋼材で形成されているため、上述のよう
に、表面硬化処理を行うことなく、残留オーステナイト
量0体積%および表面硬度HRC62以上が達成され
る。その結果、十分な転がり疲労寿命と、HDDスピン
ドル用の転がり軸受として十分な耐衝撃性が得られる。
また、転動体が、マルテンサイト系ステンレス鋼で形成
され、焼入れ・焼き戻しが施され後に窒化処理が施され
て表面に厚さ3μm以上の窒化層が形成され、その後に
仕上げ加工されて表面粗さが0.1μmRa以下になっ
ているため、耐熱性および耐摩耗性が高くなる。
【0014】なお、転動体の母材としてマルテンサイト
系ステンレス鋼を使用することにより、窒化処理時の母
材の軟化が防止される。また、音響特性等の点から、1
3Cr系のマルテンサイト系ステンレス鋼を使用するこ
とが好ましい。仕上げ加工後に窒化層が転動体表面に均
一に存在するようにするためには、窒化層の厚さが3μ
m以上となるように窒化処理を行う必要がある。
系ステンレス鋼を使用することにより、窒化処理時の母
材の軟化が防止される。また、音響特性等の点から、1
3Cr系のマルテンサイト系ステンレス鋼を使用するこ
とが好ましい。仕上げ加工後に窒化層が転動体表面に均
一に存在するようにするためには、窒化層の厚さが3μ
m以上となるように窒化処理を行う必要がある。
【0015】本発明の転がり軸受の実施態様としては、
内輪および外輪の少なくともいずれかは、合金成分とし
て、Cを0.80〜1.20重量%、Siを0.60重
量%以下、Mnを0.25重量%以下、Crを1.00
〜1.50重量%、Moを0.60〜1.50重量%の
範囲内で含み、残部Fe及び不可避的不純部からなる鉄
鋼材料(鋼材)で形成された後に、焼入れ・焼き戻し
が施されて、残留オーステナイト量が0体積%に、表面
硬さがHRC62以上になっており、転動体はセラミッ
クス(例えば、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、ジルコ
ニア、窒化アルミナ等)で形成されているものが挙げら
れる。
内輪および外輪の少なくともいずれかは、合金成分とし
て、Cを0.80〜1.20重量%、Siを0.60重
量%以下、Mnを0.25重量%以下、Crを1.00
〜1.50重量%、Moを0.60〜1.50重量%の
範囲内で含み、残部Fe及び不可避的不純部からなる鉄
鋼材料(鋼材)で形成された後に、焼入れ・焼き戻し
が施されて、残留オーステナイト量が0体積%に、表面
硬さがHRC62以上になっており、転動体はセラミッ
クス(例えば、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、ジルコ
ニア、窒化アルミナ等)で形成されているものが挙げら
れる。
【0016】この転がり軸受によれば、内輪および/ま
たは外輪が鋼材で形成されているため、上述のよう
に、表面硬化処理を行うことなく、残留オーステナイト
量0体積%および表面硬度HRC62以上が達成され
る。その結果、セラミックス製の転動体を備えているに
も関わらず、従来の転がり軸受(例えば内外輪および転
動体が全てSUJ2製であるもの)と同等以上の耐衝撃
性が得られる。 <発明を実施するための最良の形態> 以下、本発明の実施形態を具体的な実験例により説明す
る。 [第1実施形態] 先ず、内径5mm外径13mm幅4mmであって、玉の
直径が2mmである玉軸受を、以下のようにして作製し
た。内輪および外輪については、下記の表1に示す記号
A〜Vの各組成の鉄鋼材料を用いて所定形状の成形体を
形成した後、各成形体に860℃で焼入れを行い、続い
て240℃で2時間の焼き戻しを施すことにより作製し
た。熱処理後の表面硬さ(HRC)および残留オーステ
ナイト量(γR )を表1に併せて示す。転動体として
は、全て、従来から用いられているSUJ2製ボールを
用いた。
たは外輪が鋼材で形成されているため、上述のよう
に、表面硬化処理を行うことなく、残留オーステナイト
量0体積%および表面硬度HRC62以上が達成され
る。その結果、セラミックス製の転動体を備えているに
も関わらず、従来の転がり軸受(例えば内外輪および転
動体が全てSUJ2製であるもの)と同等以上の耐衝撃
性が得られる。 <発明を実施するための最良の形態> 以下、本発明の実施形態を具体的な実験例により説明す
る。 [第1実施形態] 先ず、内径5mm外径13mm幅4mmであって、玉の
直径が2mmである玉軸受を、以下のようにして作製し
た。内輪および外輪については、下記の表1に示す記号
A〜Vの各組成の鉄鋼材料を用いて所定形状の成形体を
形成した後、各成形体に860℃で焼入れを行い、続い
て240℃で2時間の焼き戻しを施すことにより作製し
た。熱処理後の表面硬さ(HRC)および残留オーステ
ナイト量(γR )を表1に併せて示す。転動体として
は、全て、従来から用いられているSUJ2製ボールを
用いた。
【0017】内輪および外輪の熱処理条件は、次のよう
な熱処理実験を行って決定した。すなわち、表1の記号
A〜Pの各鋼材からなる成形体に対して860℃で焼入
れを行った後に、焼き戻しを180℃〜240℃の各温
度で行い、各成形体の残留オーステナイト値を測定し
た。その結果を図2のグラフに示す。このグラフから分
かるように、焼入れを860℃で行った場合の焼き戻し
温度を230℃以下とすれば、記号A〜Pの各鋼材から
なる成形体の全ての残留オーステナイト値が0となる。
ここでは、これら全ての成形体の残留オーステナイト値
が確実に0となるように、焼き戻し温度を240℃に設
定した。また、この熱処理条件によれば、表面硬さはH
RC62以上となる。なお、この熱処理条件は一例を示
しているだけであり、本発明で行われる熱処理条件はこ
れに限定されない。
な熱処理実験を行って決定した。すなわち、表1の記号
A〜Pの各鋼材からなる成形体に対して860℃で焼入
れを行った後に、焼き戻しを180℃〜240℃の各温
度で行い、各成形体の残留オーステナイト値を測定し
た。その結果を図2のグラフに示す。このグラフから分
かるように、焼入れを860℃で行った場合の焼き戻し
温度を230℃以下とすれば、記号A〜Pの各鋼材から
なる成形体の全ての残留オーステナイト値が0となる。
ここでは、これら全ての成形体の残留オーステナイト値
が確実に0となるように、焼き戻し温度を240℃に設
定した。また、この熱処理条件によれば、表面硬さはH
RC62以上となる。なお、この熱処理条件は一例を示
しているだけであり、本発明で行われる熱処理条件はこ
れに限定されない。
【0018】次に、この玉軸受を、図1に示すHDDス
ピンドルモータユニットに予圧を加えた状態で組み込ん
で、玉軸受の耐衝撃性を調べる試験を行った。図1のH
DDスピンドルモータユニットは、磁気ディスクを搭載
して回転するハブ1と、このハブ1に上端が固定された
軸2と、軸方向に配置された二つの玉軸受3と、これら
の玉軸受3を介して軸2を回転可能に支持するハウジン
グ4とを備えている。この二つの玉軸受3として、前述
のようにして作製された各玉軸受を用い、同じものを二
つ組み合わせてハウジング4と軸2との間に組み込ん
だ。
ピンドルモータユニットに予圧を加えた状態で組み込ん
で、玉軸受の耐衝撃性を調べる試験を行った。図1のH
DDスピンドルモータユニットは、磁気ディスクを搭載
して回転するハブ1と、このハブ1に上端が固定された
軸2と、軸方向に配置された二つの玉軸受3と、これら
の玉軸受3を介して軸2を回転可能に支持するハウジン
グ4とを備えている。この二つの玉軸受3として、前述
のようにして作製された各玉軸受を用い、同じものを二
つ組み合わせてハウジング4と軸2との間に組み込ん
だ。
【0019】このモータユニットを所定の落下距離で落
下させることにより、玉軸受3に30kgfの衝撃荷重
を加えて、落下前後における音響特性の劣化度合を測定
した。具体的には、落下前後にこのモータユニットのア
キシアル振動(加速度G値)を測定し、落下後のG値が
落下前のG値より5以上高くなった場合には音響特性に
劣化が認められた(耐衝撃性が悪い:×)と判断し、そ
れ以外の場合には音響特性に劣化が認められなかった
(耐衝撃性が良い:○)と判断した。落下に伴う音響特
性の劣化は、落下により玉軸受の軌道面が変形するため
に生じるものであり、耐衝撃性が良いということは、軌
道面の変形抵抗が十分に高く、回転精度の低下が生じ難
いことを示す。これらの結果も表1に併せて示す。
下させることにより、玉軸受3に30kgfの衝撃荷重
を加えて、落下前後における音響特性の劣化度合を測定
した。具体的には、落下前後にこのモータユニットのア
キシアル振動(加速度G値)を測定し、落下後のG値が
落下前のG値より5以上高くなった場合には音響特性に
劣化が認められた(耐衝撃性が悪い:×)と判断し、そ
れ以外の場合には音響特性に劣化が認められなかった
(耐衝撃性が良い:○)と判断した。落下に伴う音響特
性の劣化は、落下により玉軸受の軌道面が変形するため
に生じるものであり、耐衝撃性が良いということは、軌
道面の変形抵抗が十分に高く、回転精度の低下が生じ難
いことを示す。これらの結果も表1に併せて示す。
【0020】
【表1】
【0021】この結果から分かるように、内輪および外
輪を形成する鉄鋼材料の組成が、 C:0.80〜1.20重量% Si:0.60重量%以下 Mn:0.25重量%以下 Cr:1.00〜1.50重量% Mo:0.60〜1.50重量% を全て満たす記号A〜Pの玉軸受は、内輪および外輪の
熱処理後の残留オーステナイト量が0体積%以下で、表
面硬さはHRC62以上であるため、耐衝撃性に優れて
いた。
輪を形成する鉄鋼材料の組成が、 C:0.80〜1.20重量% Si:0.60重量%以下 Mn:0.25重量%以下 Cr:1.00〜1.50重量% Mo:0.60〜1.50重量% を全て満たす記号A〜Pの玉軸受は、内輪および外輪の
熱処理後の残留オーステナイト量が0体積%以下で、表
面硬さはHRC62以上であるため、耐衝撃性に優れて
いた。
【0022】これに対して記号Rの玉軸受は、内輪およ
び外輪を形成する鉄鋼材料のCの含有率が本発明の範囲
より低いため、内輪および外輪の熱処理後の残留オース
テナイト量は0体積%であるが、表面硬さはHRC6
0.7と小さくなった。その結果、耐衝撃性が悪かっ
た。記号Sの玉軸受は、内輪および外輪を形成する鉄鋼
材料のSiの含有率が本発明の範囲より高いため、内輪
および外輪の熱処理後の表面硬さはHRC62.7であ
ったが、240℃の高温焼き戻しによっても残留オース
テナイトが完全には分解されなかった。その結果、耐衝
撃性が悪かった。
び外輪を形成する鉄鋼材料のCの含有率が本発明の範囲
より低いため、内輪および外輪の熱処理後の残留オース
テナイト量は0体積%であるが、表面硬さはHRC6
0.7と小さくなった。その結果、耐衝撃性が悪かっ
た。記号Sの玉軸受は、内輪および外輪を形成する鉄鋼
材料のSiの含有率が本発明の範囲より高いため、内輪
および外輪の熱処理後の表面硬さはHRC62.7であ
ったが、240℃の高温焼き戻しによっても残留オース
テナイトが完全には分解されなかった。その結果、耐衝
撃性が悪かった。
【0023】記号Tの玉軸受は、内輪および外輪を形成
する鉄鋼材料のCrの含有率が本発明の範囲より低いた
め、内輪および外輪の熱処理後の残留オーステナイト量
は0体積%であるが、表面硬さはHRC60.5と小さ
くなった。その結果、耐衝撃性が悪かった。記号Uの玉
軸受は、内輪および外輪を形成する鉄鋼材料のMoの含
有率が本発明の範囲より低いため、内輪および外輪の熱
処理後の残留オーステナイト量は0体積%であるが、表
面硬さはHRC60.2と小さくなった。その結果、耐
衝撃性が悪かった。
する鉄鋼材料のCrの含有率が本発明の範囲より低いた
め、内輪および外輪の熱処理後の残留オーステナイト量
は0体積%であるが、表面硬さはHRC60.5と小さ
くなった。その結果、耐衝撃性が悪かった。記号Uの玉
軸受は、内輪および外輪を形成する鉄鋼材料のMoの含
有率が本発明の範囲より低いため、内輪および外輪の熱
処理後の残留オーステナイト量は0体積%であるが、表
面硬さはHRC60.2と小さくなった。その結果、耐
衝撃性が悪かった。
【0024】記号Vの玉軸受は、内輪および外輪を形成
する鉄鋼材料としてSUJ2鋼に相当する組成を使用し
ている。この鋼は、Moの含有率が本発明の範囲より低
く、Crの含有率が本発明の範囲より高いため、内輪お
よび外輪の熱処理後の残留オーステナイト量は0体積で
あるが、表面硬さはHRC57.0と小さくなった。そ
の結果、記号Vの玉軸受は耐衝撃性が悪かった。
する鉄鋼材料としてSUJ2鋼に相当する組成を使用し
ている。この鋼は、Moの含有率が本発明の範囲より低
く、Crの含有率が本発明の範囲より高いため、内輪お
よび外輪の熱処理後の残留オーステナイト量は0体積で
あるが、表面硬さはHRC57.0と小さくなった。そ
の結果、記号Vの玉軸受は耐衝撃性が悪かった。
【0025】このように、本発明の実施例に相当する記
号A〜Pの玉軸受では、内輪および外輪を形成する鉄鋼
材料の組成が前記範囲内であるため、高温焼き戻しで内
輪および外輪の残留オーステナイト量を0体積%にしな
がら、浸炭等の表面硬化処理を行わなくても内輪および
外輪の表面硬さをHRC62以上にすることができる。
その結果、回転精度と転がり疲れ寿命の両方に優れた転
がり軸受が安価に得られる。
号A〜Pの玉軸受では、内輪および外輪を形成する鉄鋼
材料の組成が前記範囲内であるため、高温焼き戻しで内
輪および外輪の残留オーステナイト量を0体積%にしな
がら、浸炭等の表面硬化処理を行わなくても内輪および
外輪の表面硬さをHRC62以上にすることができる。
その結果、回転精度と転がり疲れ寿命の両方に優れた転
がり軸受が安価に得られる。
【0026】なお、この第1実施形態では、内輪および
外輪についてのみ、残留オーステナイト量0体積%且つ
表面硬さHRC62以上としているが、本発明の転がり
軸受はこれに限定されない。すなわち、転がり疲れ寿命
と回転精度の両方に優れた転がり軸受を得るためには、
内輪、外輪、および転動体の少なくともいずれか一つ
が、前記範囲の組成の鉄鋼材料で形成されていて、焼入
れ・焼き戻しにより残留オーステナイト量0体積%且つ
表面硬さHRC62以上となっていればよい。 [第2実施形態] 先ず、内径5mm外径13mm幅4mmであって、玉の
直径が2mmである玉軸受を、以下のようにして作製し
た。内輪および外輪については、表1に示すA〜Pおよ
びVの鉄鋼材料を用いて所定形状の成形体を形成した
後、各成形体に860℃で焼入れを行い、続いて240
℃で2時間の焼き戻しを施すことにより作製した。熱処
理後の表面硬さ(HRC)および残留オーステナイト量
(γR )も表1に示す通りである。
外輪についてのみ、残留オーステナイト量0体積%且つ
表面硬さHRC62以上としているが、本発明の転がり
軸受はこれに限定されない。すなわち、転がり疲れ寿命
と回転精度の両方に優れた転がり軸受を得るためには、
内輪、外輪、および転動体の少なくともいずれか一つ
が、前記範囲の組成の鉄鋼材料で形成されていて、焼入
れ・焼き戻しにより残留オーステナイト量0体積%且つ
表面硬さHRC62以上となっていればよい。 [第2実施形態] 先ず、内径5mm外径13mm幅4mmであって、玉の
直径が2mmである玉軸受を、以下のようにして作製し
た。内輪および外輪については、表1に示すA〜Pおよ
びVの鉄鋼材料を用いて所定形状の成形体を形成した
後、各成形体に860℃で焼入れを行い、続いて240
℃で2時間の焼き戻しを施すことにより作製した。熱処
理後の表面硬さ(HRC)および残留オーステナイト量
(γR )も表1に示す通りである。
【0027】転動体については、下記の表2に示すXお
よびYの鉄鋼材料と、表1に示すAの鉄鋼材料を用い
て、直径が2mmの玉を形成した。その後、材料Xで形
成した玉には、870℃〜900℃で1〜5時間浸炭窒
化を行った後、840℃〜860℃で焼入れを行い、続
いて270℃〜350℃で1.5〜3.0時間焼き戻し
を施した。材料Yおよび材料Aで形成した玉には、86
0℃で焼入れを行い、続いて240℃で1.5〜3.0
時間焼き戻しを施した。なお、材料YはJIS鋼種SU
J2鋼に相当する。
よびYの鉄鋼材料と、表1に示すAの鉄鋼材料を用い
て、直径が2mmの玉を形成した。その後、材料Xで形
成した玉には、870℃〜900℃で1〜5時間浸炭窒
化を行った後、840℃〜860℃で焼入れを行い、続
いて270℃〜350℃で1.5〜3.0時間焼き戻し
を施した。材料Yおよび材料Aで形成した玉には、86
0℃で焼入れを行い、続いて240℃で1.5〜3.0
時間焼き戻しを施した。なお、材料YはJIS鋼種SU
J2鋼に相当する。
【0028】材料Xおよび材料Yで形成した玉の熱処理
後の表面硬さ(HRC)および残留オーステナイト量
(γR )を表2に示す。また、材料Aで形成した玉の熱
処理後の表面硬さ(HRC)および残留オーステナイト
量(γR )は、表1に示す値と同じであった。また、材
料Xで形成した玉の熱処理後の表面炭素濃度は0.9重
量%であり、表面窒素濃度は0.3重量%であった。
後の表面硬さ(HRC)および残留オーステナイト量
(γR )を表2に示す。また、材料Aで形成した玉の熱
処理後の表面硬さ(HRC)および残留オーステナイト
量(γR )は、表1に示す値と同じであった。また、材
料Xで形成した玉の熱処理後の表面炭素濃度は0.9重
量%であり、表面窒素濃度は0.3重量%であった。
【0029】
【表2】
【0030】これらの内輪、外輪、および転動体を下記
の表3に示す組合せで組み立てて、No.1〜No.1
9の玉軸受を得た。各軸受とも、内輪と外輪は同じ材料
で同じ熱処理をして作製されたものを使用した。これら
の玉軸受を下記の条件で回転させて、高速回転時の音響
寿命試験を行った。 <回転条件> 回転数:10000rpm アキシャル荷重:2kgf 雰囲気温度:70℃ 潤滑材:鉱油系グリース 回転時間:3000時間 各玉軸受について、回転開始直前と回転終了直後にアン
デロメータによる振動測定を行う。すなわち、軸受をア
ンデロメータに取り付けて所定条件で内輪を回転させ、
外輪にスラスト荷重を加えて静止させた状態でコンバー
タの触針を外輪に接触させて、外輪に生じる半径方向の
振動速度の実効値に比例する値(アンデロン値)を測定
する。
の表3に示す組合せで組み立てて、No.1〜No.1
9の玉軸受を得た。各軸受とも、内輪と外輪は同じ材料
で同じ熱処理をして作製されたものを使用した。これら
の玉軸受を下記の条件で回転させて、高速回転時の音響
寿命試験を行った。 <回転条件> 回転数:10000rpm アキシャル荷重:2kgf 雰囲気温度:70℃ 潤滑材:鉱油系グリース 回転時間:3000時間 各玉軸受について、回転開始直前と回転終了直後にアン
デロメータによる振動測定を行う。すなわち、軸受をア
ンデロメータに取り付けて所定条件で内輪を回転させ、
外輪にスラスト荷重を加えて静止させた状態でコンバー
タの触針を外輪に接触させて、外輪に生じる半径方向の
振動速度の実効値に比例する値(アンデロン値)を測定
する。
【0031】音響寿命の判定については、試験終了直後
のアンデロン値から試験開始直前のアンデロン値を引い
た値をアンデロン上昇値として算出し、その値が2.5
以下であれば音響寿命が長い(○)と判断し、2.6以
上5.0以下であれば音響寿命がやや短い(△)と判断
し、5.1以上であれば音響寿命が短い(×)と判断し
た。その結果を下記の表3に併せて示す。
のアンデロン値から試験開始直前のアンデロン値を引い
た値をアンデロン上昇値として算出し、その値が2.5
以下であれば音響寿命が長い(○)と判断し、2.6以
上5.0以下であれば音響寿命がやや短い(△)と判断
し、5.1以上であれば音響寿命が短い(×)と判断し
た。その結果を下記の表3に併せて示す。
【0032】
【表3】
【0033】この結果から分かるように、玉(転動体)
を形成する鉄鋼材料の組成が、 C:0.3〜0.6重量% Si:0.3〜1.5重量% Mn:0.3〜1.7重量% Cr:0.5〜2.5重量% Mo:0.60〜3.0重量% Oの含有率:9ppm以下 を全て満たし、浸炭窒化により表面に窒素が存在する記
号Xの玉を使用した No.1〜 No.16の玉軸受は、高速
回転時の音響寿命が長いものであった。
を形成する鉄鋼材料の組成が、 C:0.3〜0.6重量% Si:0.3〜1.5重量% Mn:0.3〜1.7重量% Cr:0.5〜2.5重量% Mo:0.60〜3.0重量% Oの含有率:9ppm以下 を全て満たし、浸炭窒化により表面に窒素が存在する記
号Xの玉を使用した No.1〜 No.16の玉軸受は、高速
回転時の音響寿命が長いものであった。
【0034】これに対して No.17および No.18の玉
軸受は、Moを含有していない鉄鋼材料を用い浸炭窒化
をしないで得られた記号Yの玉(表面硬さHRC57)
を使用しているため、高速回転時の音響寿命が短いもの
であった。また、 No.19の玉軸受は、記号Aの玉(M
oを1.0重量%含有する鉄鋼材料を用いたため表面硬
さはHRC62.5となっているが、浸炭窒化をしない
で得られた玉)を使用しているため、高速回転時の音響
寿命がやや短いものであった。なお、 No.19の玉軸受
は、回転速度が7000rpm以下である場合には十分
に長い音響寿命が得られる。 [第3実施形態] 先ず、内径5mm外径13mm幅4mmであって、玉の
直径が2mmである玉軸受を、以下のようにして作製し
た。内輪および外輪については、表1に示すA〜Vの鉄
鋼材料を用いて所定形状の成形体を形成した後、各成形
体に860℃で焼入れを行い、続いて、240℃で2時
間の焼き戻しを施すことにより作製した。熱処理後の表
面硬さ(HRC)および残留オーステナイト量(γR )
も表1に示す通りである。
軸受は、Moを含有していない鉄鋼材料を用い浸炭窒化
をしないで得られた記号Yの玉(表面硬さHRC57)
を使用しているため、高速回転時の音響寿命が短いもの
であった。また、 No.19の玉軸受は、記号Aの玉(M
oを1.0重量%含有する鉄鋼材料を用いたため表面硬
さはHRC62.5となっているが、浸炭窒化をしない
で得られた玉)を使用しているため、高速回転時の音響
寿命がやや短いものであった。なお、 No.19の玉軸受
は、回転速度が7000rpm以下である場合には十分
に長い音響寿命が得られる。 [第3実施形態] 先ず、内径5mm外径13mm幅4mmであって、玉の
直径が2mmである玉軸受を、以下のようにして作製し
た。内輪および外輪については、表1に示すA〜Vの鉄
鋼材料を用いて所定形状の成形体を形成した後、各成形
体に860℃で焼入れを行い、続いて、240℃で2時
間の焼き戻しを施すことにより作製した。熱処理後の表
面硬さ(HRC)および残留オーステナイト量(γR )
も表1に示す通りである。
【0035】転動体については、合金成分の含有率が表
4に示す値であるaおよびbの鉄鋼材料を用いて、直径
が2mmより大きい粗球を形成した後、これに対して1
000℃〜1100℃で焼入れを行い、続いて430℃
〜550℃で2〜4時間焼き戻しを施した。次に、所定
の寸法となるまでこの粗球を研磨した後、410〜46
0℃で24〜48時間のガス窒化処理を施した。次に、
仕上げ加工を行うことにより、表面に厚さ15μmの窒
化層が形成されて、表面粗さが0.1μmRa以下であ
る直径2mmの玉を得た。
4に示す値であるaおよびbの鉄鋼材料を用いて、直径
が2mmより大きい粗球を形成した後、これに対して1
000℃〜1100℃で焼入れを行い、続いて430℃
〜550℃で2〜4時間焼き戻しを施した。次に、所定
の寸法となるまでこの粗球を研磨した後、410〜46
0℃で24〜48時間のガス窒化処理を施した。次に、
仕上げ加工を行うことにより、表面に厚さ15μmの窒
化層が形成されて、表面粗さが0.1μmRa以下であ
る直径2mmの玉を得た。
【0036】
【表4】
【0037】これらの内輪、外輪、および転動体を下記
の表5に示す組合せで組み立てて、 No.3−1〜 No.3
−21の玉軸受を得た。各軸受とも、内輪と外輪は同じ
材料で同じ熱処理をして作製されたものを使用した。こ
れらの玉軸受を、図1に示すHDDスピンドルモータユ
ニットに予圧を加えた状態で組み込んで、第1実施形態
と同じ方法で、玉軸受の耐衝撃性を調べる試験を行っ
た。その結果を表5に示す。
の表5に示す組合せで組み立てて、 No.3−1〜 No.3
−21の玉軸受を得た。各軸受とも、内輪と外輪は同じ
材料で同じ熱処理をして作製されたものを使用した。こ
れらの玉軸受を、図1に示すHDDスピンドルモータユ
ニットに予圧を加えた状態で組み込んで、第1実施形態
と同じ方法で、玉軸受の耐衝撃性を調べる試験を行っ
た。その結果を表5に示す。
【0038】
【表5】
【0039】この表から分かるように、No. 3−1〜3
−16の玉軸受は、内輪および外輪が第1実施形態の記
号A〜Pの玉軸受と同じであるため耐衝撃性に優れてい
た。これに対して、No. 3−17〜3−21の玉軸受
は、内輪および外輪が第1実施形態の記号R〜Vの玉軸
受と同じであるため耐衝撃性が悪かった。すなわち、内
輪および外輪を第1実施形態の記号A〜Pと同じ構成に
すれば、転動体として、マルテンサイト系ステンレス鋼
で形成され、焼入れ・焼き戻しが施され後に窒化処理が
施されて表面に厚さ3μm以上の窒化層が形成され、表
面粗さが0.1μmRa以下になっているものを用いて
も、SUJ2製の転動体を用いた第1実施形態と同様
に、優れた耐衝撃性が得られる。 [第4実施形態] 先ず、内径5mm外径13mm幅4mmであって、玉の
直径が2mmである玉軸受を、以下のようにして作製し
た。内輪および外輪については、表1に示すAおよびV
(SUJ2)の鉄鋼材料を用いて所定形状の成形体を形
成した後、各成形体に860℃で焼入れを行い、続い
て、240℃で2時間の焼き戻しを施すことにより作製
した。熱処理後の表面硬さ(HRC)および残留オース
テナイト量(γR )も表1に示す通りである。転動体に
ついては、表6に示すように、セラミックス(窒化珪
素:Si3 N4 )またはSUJ2で形成した。
−16の玉軸受は、内輪および外輪が第1実施形態の記
号A〜Pの玉軸受と同じであるため耐衝撃性に優れてい
た。これに対して、No. 3−17〜3−21の玉軸受
は、内輪および外輪が第1実施形態の記号R〜Vの玉軸
受と同じであるため耐衝撃性が悪かった。すなわち、内
輪および外輪を第1実施形態の記号A〜Pと同じ構成に
すれば、転動体として、マルテンサイト系ステンレス鋼
で形成され、焼入れ・焼き戻しが施され後に窒化処理が
施されて表面に厚さ3μm以上の窒化層が形成され、表
面粗さが0.1μmRa以下になっているものを用いて
も、SUJ2製の転動体を用いた第1実施形態と同様
に、優れた耐衝撃性が得られる。 [第4実施形態] 先ず、内径5mm外径13mm幅4mmであって、玉の
直径が2mmである玉軸受を、以下のようにして作製し
た。内輪および外輪については、表1に示すAおよびV
(SUJ2)の鉄鋼材料を用いて所定形状の成形体を形
成した後、各成形体に860℃で焼入れを行い、続い
て、240℃で2時間の焼き戻しを施すことにより作製
した。熱処理後の表面硬さ(HRC)および残留オース
テナイト量(γR )も表1に示す通りである。転動体に
ついては、表6に示すように、セラミックス(窒化珪
素:Si3 N4 )またはSUJ2で形成した。
【0040】次に、各玉軸受の耐衝撃性を調べる試験を
行った。すなわち、各玉軸受に対して衝撃荷重を段階的
に増加させながら負荷した後に、各玉軸受の音響レベル
を測定することを繰り返し、音響レベルが急激に上昇し
た時の荷重を耐衝撃荷重とした。その結果から、従来例
であるNo. 4−3(内外輪、転動体ともにSUJ2製)
の耐衝撃荷重を1とした相対値を算出した。その結果を
表6に示す。
行った。すなわち、各玉軸受に対して衝撃荷重を段階的
に増加させながら負荷した後に、各玉軸受の音響レベル
を測定することを繰り返し、音響レベルが急激に上昇し
た時の荷重を耐衝撃荷重とした。その結果から、従来例
であるNo. 4−3(内外輪、転動体ともにSUJ2製)
の耐衝撃荷重を1とした相対値を算出した。その結果を
表6に示す。
【0041】
【表6】
【0042】この表から分かるように、転動体がセラミ
ックス製である場合には、内外輪がSUJ2製である
(No. 4−2)と、耐衝撃性は従来例(No. 4−3)よ
り低下するが、内外輪を第1実施形態の記号Aの玉軸受
と同じ構成(No. 4−1)にすれば、耐衝撃性を従来例
(No. 4−3)と同等以上にすることができる。 <産業上の利用可能性> 以上説明したように、本発明によれば、内輪、外輪、お
よび転動体の少なくともいずれかを、前記特定の鉄鋼材
料(鋼材)で形成することにより、転がり疲れ寿命と
回転精度の両方に優れた転がり軸受を安価に提供するこ
とができる。
ックス製である場合には、内外輪がSUJ2製である
(No. 4−2)と、耐衝撃性は従来例(No. 4−3)よ
り低下するが、内外輪を第1実施形態の記号Aの玉軸受
と同じ構成(No. 4−1)にすれば、耐衝撃性を従来例
(No. 4−3)と同等以上にすることができる。 <産業上の利用可能性> 以上説明したように、本発明によれば、内輪、外輪、お
よび転動体の少なくともいずれかを、前記特定の鉄鋼材
料(鋼材)で形成することにより、転がり疲れ寿命と
回転精度の両方に優れた転がり軸受を安価に提供するこ
とができる。
【0043】また、内輪および外輪の少なくともいずれ
かを前記特定の鉄鋼材料(鋼材)で形成し、転動体と
して、別の特定の鉄鋼材料(鋼材)で形成されて浸炭
窒化処理されたものを使用することにより、転がり疲れ
寿命と回転精度の両方に優れた転がり軸受を安価に提供
することができるとともに、高速回転時の音響寿命を長
くすることができる。
かを前記特定の鉄鋼材料(鋼材)で形成し、転動体と
して、別の特定の鉄鋼材料(鋼材)で形成されて浸炭
窒化処理されたものを使用することにより、転がり疲れ
寿命と回転精度の両方に優れた転がり軸受を安価に提供
することができるとともに、高速回転時の音響寿命を長
くすることができる。
【0044】また、内輪および外輪の少なくともいずれ
かを前記特定の鉄鋼材料(鋼材)で形成することによ
り、セラミックス製転動体またはマルテンサイト系ステ
ンレス鋼製で窒化処理された転動体を使用した場合で
も、転がり疲れ寿命と回転精度の両方に優れた転がり軸
受を安価に提供することができる。 [図面の簡単な説明] 図1は、本発明の実施形態で作製した転がり軸受を組み
込んで耐衝撃試験を行った、HDDスピンドルモータユ
ニットを示す断面図である。図2は、実施形態におい
て、内輪および外輪の熱処理条件を決定するために行っ
た、熱処理実験の結果を示すグラフである。
かを前記特定の鉄鋼材料(鋼材)で形成することによ
り、セラミックス製転動体またはマルテンサイト系ステ
ンレス鋼製で窒化処理された転動体を使用した場合で
も、転がり疲れ寿命と回転精度の両方に優れた転がり軸
受を安価に提供することができる。 [図面の簡単な説明] 図1は、本発明の実施形態で作製した転がり軸受を組み
込んで耐衝撃試験を行った、HDDスピンドルモータユ
ニットを示す断面図である。図2は、実施形態におい
て、内輪および外輪の熱処理条件を決定するために行っ
た、熱処理実験の結果を示すグラフである。
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(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C22C 38/00 301
C22C 38/22
F16C 33/32
F16C 33/62
Claims (4)
- 【請求項1】 内輪、外輪、および転動体の少なくとも
いずれか一つは、合金成分として、Cを0.80〜1.
20重量%、Siを0.60重量%以下、Mnを0.2
5重量%以下、Crを1.00〜1.50重量%、Mo
を0.60〜1.50重量%の範囲内で含み、残部Fe
及び不可避的不純部からなる鉄鋼材料で形成された後
に、焼入れ・焼き戻しが施されて、残留オーステナイト
量が0体積%に、表面硬さがHRC62以上になってい
ることを特徴とする転がり軸受。 - 【請求項2】 内輪および外輪の少なくともいずれか
は、合金成分として、Cを0.80〜1.20重量%、
Siを0.60重量%以下、Mnを0.25重量%以
下、Crを1.00〜1.50重量%、Moを0.60
〜1.50重量%の範囲内で含み、残部Fe及び不可避
的不純部からなる鉄鋼材料で形成された後に、焼入れ・
焼き戻しが施されて、残留オーステナイト量が0体積%
に、表面硬さがHRC62以上になっており、転動体
は、合金成分として、Cを0.3〜0.6重量%、Si
を0.3〜1.5重量%、Moを0.3〜1.7重量
%、Crを0.5〜2.5重量%、Moを0.6〜3.
0重量%の範囲内で含み、且つOの含有率が9ppm以
下であり、残部Fe及び不可避的不純部からなる鉄鋼材
料で形成され、浸炭窒化処理が施された後に焼入れ・焼
き戻しが施されて、残留オーステナイト量が0体積%
に、表面硬さがHRC62以上になっていることを特徴
とする転がり軸受。 - 【請求項3】 内輪および外輪の少なくともいずれか
は、合金成分として、Cを0.80〜1.20重量%、
Siを0.60重量%以下、Mnを0.25重量%以
下、Crを1.00〜1.50重量%、Moを0.60
〜1.50重量%の範囲内で含み、残部Fe及び不可避
的不純部からなる鉄鋼材料で形成された後に、焼入れ・
焼き戻しが施されて、残留オーステナイト量が0体積%
に、表面硬さがHRC62以上になっており、転動体
は、マルテンサイト系ステンレス鋼で形成され、焼入れ
・焼き戻しが施され後に窒化処理が施されて表面に厚さ
3μm以上の窒化層が形成され、その後に仕上げ加工さ
れて表面粗さが0.1μmRa以下になっていることを
特徴とする転がり軸受。 - 【請求項4】 内輪および外輪の少なくともいずれか
は、合金成分として、Cを0.80〜1.20重量%、
Siを0.60重量%以下、Mnを0.25重量%以
下、Crを1.00〜1.50重量%、Moを0.60
〜1.50重量%の範囲内で含み、残部Fe及び不可避
的不純部からなる鉄鋼材料で形成された後に、焼入れ・
焼き戻しが施されて、残留オーステナイト量が0体積%
に、表面硬さがHRC62以上になっており、転動体は
セラミックスで形成されていることを特徴とする転がり
軸受。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15628898 | 1998-06-04 | ||
JP10-156288 | 1998-06-04 | ||
JP10-268367 | 1998-09-22 | ||
JP26836798 | 1998-09-22 | ||
PCT/JP1999/002944 WO1999063125A1 (fr) | 1998-06-04 | 1999-06-02 | Palier a roulement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3391345B2 true JP3391345B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=26484096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000552315A Expired - Fee Related JP3391345B2 (ja) | 1998-06-04 | 1999-06-02 | 転がり軸受 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3391345B2 (ja) |
WO (1) | WO1999063125A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9913658D0 (en) * | 1999-06-11 | 1999-08-11 | Rhp Bearings Ltd | Improvements in rolling element bearings |
JP4423754B2 (ja) * | 2000-06-22 | 2010-03-03 | 日本精工株式会社 | 転動軸の製造方法 |
JP2004092738A (ja) | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Nsk Ltd | 転がり軸受及びモータ |
DE102006059050A1 (de) * | 2006-12-14 | 2008-06-19 | Schaeffler Kg | Verfahren zur Wärmebehandlung von Wälzlagerbauteilen aus durchgehärtetem, bainitischem Wälzlagerstahl |
JP2010001949A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Ntn Corp | ボールねじ支持用転がり軸受 |
JP5260159B2 (ja) * | 2008-06-20 | 2013-08-14 | Ntn株式会社 | 風力発電装置用転がり軸受 |
JP5260158B2 (ja) * | 2008-06-20 | 2013-08-14 | Ntn株式会社 | 工作機械用転がり軸受 |
DE102012202902A1 (de) * | 2012-02-27 | 2013-08-29 | Aktiebolaget Skf | Verfahren zur Herstellung einer Elektromotoranordnung und Elektromotoranordnung eines Elektrofahrzeugs |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2614653B2 (ja) * | 1989-03-14 | 1997-05-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 熱処理歪の少ない浸炭部品の製造方法 |
JP3458970B2 (ja) * | 1994-03-15 | 2003-10-20 | 日立金属株式会社 | 軸受鋼および軸受部材 |
JP3452225B2 (ja) * | 1995-04-27 | 2003-09-29 | 日立金属株式会社 | 軸受鋼、耐熱性および靭性に優れた軸受部材ならびにその製造方法 |
JP3588935B2 (ja) * | 1995-10-19 | 2004-11-17 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受その他の転動装置 |
-
1999
- 1999-06-02 WO PCT/JP1999/002944 patent/WO1999063125A1/ja active Application Filing
- 1999-06-02 JP JP2000552315A patent/JP3391345B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
WO1999063125A1 (fr) | 1999-12-09 |
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