JP6023422B2 - Machine part, rolling bearing, and method of manufacturing machine part - Google Patents
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Description
本発明は機械部品、転がり軸受および機械部品の製造方法に関し、より特定的には、耐久性の向上と寸法安定性の向上とを両立することが可能な機械部品、転がり軸受および機械部品の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a machine part, a rolling bearing, and a method of manufacturing a machine part. More specifically, the present invention relates to a machine part, a rolling bearing, and a machine part that can achieve both improved durability and improved dimensional stability. It is about the method.
転がり軸受などの鋼からなる機械部品の耐久性を向上させる対策として、焼入処理に先立って部品の表層部に炭素および窒素を導入する浸炭窒化処理が知られている（たとえば、特許文献１参照）。この浸炭窒化処理により、たとえば転がり軸受の転動疲労寿命、特に転がり軸受内に硬質の異物が侵入する環境（異物侵入環境）における寿命が向上することが知られている。 As a measure for improving the durability of mechanical parts made of steel such as rolling bearings, carbonitriding is known in which carbon and nitrogen are introduced into the surface layer of the parts prior to quenching (see, for example, Patent Document 1). ). It is known that this carbonitriding treatment improves, for example, the rolling fatigue life of a rolling bearing, in particular, the life in an environment (foreign material intrusion environment) where a hard foreign material enters the rolling bearing.
しかしながら、近年の機械部品への耐久性向上の要求を考慮すると、従来の浸炭窒化処理では、用途によってはその耐久性は十分とはいえない場合がある。また、浸炭窒化処理の採用によって、経年寸法変化率が大きくなり、機械部品の寸法安定性が低下することが問題となる場合もある。 However, considering the recent demands for improving the durability of machine parts, the conventional carbonitriding treatment may not be sufficiently durable depending on the application. In addition, the adoption of carbonitriding may increase the rate of dimensional change over time and cause a problem in that the dimensional stability of mechanical parts decreases.
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、耐久性の向上と寸法安定性の向上とを両立することが可能な機械部品、転がり軸受および機械部品の製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to manufacture mechanical parts, rolling bearings and mechanical parts capable of achieving both improvement in durability and improvement in dimensional stability. Is to provide a method.
本発明の一の局面に従った機械部品は、０．６０質量％以上１．５０質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上２．５０質量％以下の珪素と、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のマンガンと、０．２０質量％以上２．００質量％以下のクロムとを含有し、残部不純物からなる鋼からなり、表面から深さ２０μｍまでの領域である表層部のうち他の部品と接触する接触面を含む部分における窒素濃度が０．３質量％以上であり、機械部品全体の平均残留オーステナイト量が８体積％以上２０体積％以下である。接触面から深さが５０μｍである領域における残留オーステナイト量は２０体積％以上である。 The mechanical component according to one aspect of the present invention includes 0.60% by mass or more and 1.50% by mass or less of carbon, 0.15% by mass or more and 2.50% by mass or less of silicon, and 0.30% by mass. The surface layer part which is a region from the surface to a depth of 20 μm, which is made of steel containing the remaining impurities and containing manganese of 1.50% by mass or less and 0.20% by mass or more and 2.00% by mass or less of chromium. Among them, the nitrogen concentration in the portion including the contact surface that comes into contact with other parts is 0.3% by mass or more, and the average retained austenite amount of the entire machine parts is 8% by volume or more and 20% by volume or less. The amount of retained austenite in the region having a depth of 50 μm from the contact surface is 20% by volume or more.
また、本発明の他の局面に従った機械部品は、０．６０質量％以上１．５０質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上２．５０質量％以下の珪素と、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のマンガンと、０．２０質量％以上２．００質量％以下のクロムとを含有し、さらに０．５質量％以下のニッケルおよび０．２質量％以下のモリブデンの少なくともいずれか一方を含有し、残部不純物からなる鋼からなり、表面から深さ２０μｍまでの領域である表層部のうち他の部品と接触する接触面を含む部分における窒素濃度が０．３質量％以上であり、機械部品全体の平均残留オーステナイト量が８体積％以上２０体積％以下である。接触面から深さが５０μｍである領域における残留オーステナイト量は２０体積％以上である。 In addition, the mechanical component according to another aspect of the present invention includes 0.60% by mass or more and 1.50% by mass or less of carbon, 0.15% by mass or more and 2.50% by mass or less of silicon, and 0.30% by mass. Containing not less than 0.5% by mass of manganese and not more than 0.20% by mass but not more than 2.00% by mass of chromium, and further not more than 0.5% by mass of nickel and not more than 0.2% by mass of molybdenum. The nitrogen concentration in the portion including the contact surface that comes into contact with other components in the surface layer portion, which is made of steel consisting of the remaining impurities and is made of the remaining impurities and is 20 μm deep from the surface, is 0.3 mass. %, And the average retained austenite amount of the entire machine part is 8% by volume or more and 20% by volume or less. The amount of retained austenite in the region having a depth of 50 μm from the contact surface is 20% by volume or more.
本発明者は、他の部品と接触しつつ使用される機械部品において、耐久性の向上と寸法安定性の向上とを両立する方策について検討を行なった。その結果、以下のような知見を得て、本発明に想到した。 The present inventor has studied a method for achieving both improvement in durability and improvement in dimensional stability in a machine part used in contact with other parts. As a result, the following knowledge was obtained and the present invention was conceived.
機械部品において、転がり軸受の転走面のように他の部品と接触する表面（接触面）およびその直下では、亀裂などの損傷が発生し易い。そのため、当該接触面に浸炭窒化処理を施すことにより、耐久性の向上を図ることができる。このとき、本発明者の検討によると、接触面である表面から深さ２０μｍまでの領域における平均窒素濃度（本願明細書、特許請求の範囲および要約書において「表層部」とは表面から深さ２０μｍまでの領域をいい、「表層部における窒素濃度」とは表層部における平均窒素濃度をいう）を０．３質量％以上にすることにより、接触面の耐久性が向上する。一方、焼入硬化された鋼の窒素濃度が上昇すると、残留オーステナイト量が増加し、これが機械部品の使用中に分解することにより経年変化率が大きくなる。 In a machine part, damage such as a crack is likely to occur on a surface (contact surface) that comes into contact with other parts such as a rolling surface of a rolling bearing and directly below the surface. Therefore, durability can be improved by performing carbonitriding on the contact surface. At this time, according to the study of the present inventor, the average nitrogen concentration in the region from the surface that is the contact surface to a depth of 20 μm (in the present specification, claims, and abstract, “surface layer portion” means the depth from the surface). The area up to 20 μm is referred to, and the “nitrogen concentration in the surface layer portion” means 0.3% by mass or more by improving the durability of the contact surface. On the other hand, when the nitrogen concentration of quench-hardened steel increases, the amount of retained austenite increases, and this deteriorates during use of the machine part, so that the aging rate increases.
ここで、接触面の耐久性については、表層部、すなわち表面から２０μｍ以内のごく薄い層における窒素濃度が支配的である。これに対し、経年変化率に対しては、機械部品全体における残留オーステナイト量が影響する。そこで、表層部の窒素濃度を増加させつつ、機械部品全体の残留オーステナイト量を低減することにより耐久性の向上と寸法安定性の向上とを両立させることを検討したところ、接触面下の表層部における窒素濃度を０．３質量％以上とし、かつ全体の平均残留オーステナイト量を２０体積％以下とすることにより、耐久性の向上と寸法安定性の向上とを両立可能であることが明らかとなった。このような表層部の窒素濃度と全体の残留オーステナイト量との組み合わせは、たとえば通常の浸炭窒化処理に比べて高い濃度の窒素を部品表面に導入した上で、通常の温度よりも高い温度で焼戻処理を実施することにより達成することができる。 Here, regarding the durability of the contact surface, the nitrogen concentration in the surface layer portion, that is, a very thin layer within 20 μm from the surface is dominant. On the other hand, the amount of retained austenite in the entire machine part affects the aging rate. Therefore, when the nitrogen concentration in the surface layer portion was increased and the amount of retained austenite in the entire machine part was reduced, it was examined to achieve both improvement in durability and improvement in dimensional stability. It has become clear that both improvement in durability and improvement in dimensional stability can be achieved by setting the nitrogen concentration at 0.3% by mass or more and the total amount of retained austenite to 20% by volume or less. It was. Such a combination of the nitrogen concentration in the surface layer portion and the total amount of retained austenite is obtained by introducing a higher concentration of nitrogen into the surface of the component than in a normal carbonitriding process and then firing at a temperature higher than the normal temperature. This can be achieved by performing a return process.
本発明の機械部品においては、接触面下の表層部における窒素濃度を０．３質量％以上とし、かつ全体の平均残留オーステナイト量を２０体積％以下としている。その結果、本発明の機械部品によれば、耐久性の向上と寸法安定性の向上とを両立することが可能な機械部品を提供することができる。 In the mechanical component of the present invention, the nitrogen concentration in the surface layer portion below the contact surface is 0.3% by mass or more, and the total average retained austenite amount is 20% by volume or less. As a result, according to the mechanical component of the present invention, it is possible to provide a mechanical component capable of achieving both improvement in durability and improvement in dimensional stability.
ここで、本発明の機械部品を構成する鋼の成分組成を上記範囲に設定した理由について説明する。 Here, the reason why the component composition of the steel constituting the machine part of the present invention is set in the above range will be described.
炭素：０．６０質量％以上１．５０質量％以下
炭素含有量は、焼入硬化後における機械部品の接触面の硬度に大きな影響を与える。鋼の炭素含有量が０．６０質量％未満では、焼入硬化後における接触面に十分な硬度を付与することが困難となる。あるいは、浸炭処理などで表面の炭素量を補う必要が生じ、生産効率の低下、製造コストの上昇の原因となる。一方、炭素含有量が１．５０質量％を超えると、焼入硬化の際の割れの発生（焼割れ）が懸念される。そのため、炭素含有量は０．６０質量％以上１．５０質量％以下とした。
Carbon: 0.60% by mass or more and 1.50% by mass or less The carbon content greatly affects the hardness of the contact surface of the machine part after quench hardening. When the carbon content of the steel is less than 0.60% by mass, it becomes difficult to impart sufficient hardness to the contact surface after quench hardening. Or it becomes necessary to supplement the amount of carbon on the surface by carburizing or the like, which causes a decrease in production efficiency and an increase in manufacturing cost. On the other hand, if the carbon content exceeds 1.50% by mass, there is a concern about the occurrence of cracks (quenching) during quench hardening. Therefore, the carbon content is set to 0.60 mass% or more and 1.50 mass% or less.
珪素：０．１５質量％以上２．５０質量％以下
珪素は、鋼の焼戻軟化抵抗の向上に寄与する。鋼の珪素含有量が０．１５質量％未満では、焼戻軟化抵抗が不十分となり、焼入硬化後の焼戻や、機械部品の使用中における温度上昇により接触面の硬度が大幅に低下する可能性がある。一方、珪素含有量が２．５０質量％を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、素材を機械部品に成形する際の冷間加工における加工性が低下する。そのため、珪素含有量は０．１５質量％以上２．５０質量％以下とした。
Silicon: 0.15 mass% or more and 2.50 mass% or less Silicon contributes to the improvement of the temper softening resistance of steel. When the silicon content of the steel is less than 0.15% by mass, the temper softening resistance is insufficient, and the hardness of the contact surface is greatly reduced by tempering after quench hardening and temperature rise during use of machine parts. there is a possibility. On the other hand, if the silicon content exceeds 2.50% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working when the material is formed into a machine part decreases. Therefore, the silicon content is set to 0.15% by mass or more and 2.50% by mass or less.
マンガン：０．３０質量％以上１．５０質量％以下
マンガンは、鋼の焼入性の向上に寄与する。マンガン含有量が０．３０質量％未満では、この効果が十分に得られない。一方、マンガン含有量が１．５０質量％を超えると、焼入前の素材の硬度が高くなり、冷間加工における加工性が低下する。そのため、マンガン含有量は０．３０質量％以上１．５０質量％以下とした。
Manganese: 0.30 mass% or more and 1.50 mass% or less Manganese contributes to the improvement of the hardenability of steel. If the manganese content is less than 0.30% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the manganese content exceeds 1.50% by mass, the hardness of the material before quenching increases, and the workability in cold working decreases. Therefore, manganese content was made into 0.30 mass% or more and 1.50 mass% or less.
クロム：０．２０質量％以上２．００質量％以下
クロムは、鋼の焼入性の向上に寄与する。クロム含有量が０．２０質量％未満では、この効果が十分に得られない。一方、クロム含有量が２．００質量％を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、クロム含有量は０．２０質量％以上２．００質量％以下とした。
Chromium: 0.20 mass% or more and 2.00 mass% or less Chromium contributes to the improvement of hardenability of steel. If the chromium content is less than 0.20% by mass, this effect cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the chromium content exceeds 2.00% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, the chromium content is set to 0.20% by mass or more and 2.00% by mass or less.
ニッケル：０．５質量％以下
ニッケルも、鋼の焼入性の向上に寄与する。ニッケルは、本発明の機械部品を構成する鋼において必須の成分ではないが、大型の機械部品など、機械部品を構成する鋼に高い焼入性が求められる場合に添加することができる。しかし、ニッケル含有量が０．５質量％を超えると、焼入後における残留オーステナイト量が多くなり、寸法安定性が低下する。そのため、機械部品を構成する鋼に０．５質量％以下の範囲で添加することが好ましい。
Nickel: 0.5 mass% or less Nickel also contributes to the improvement of hardenability of steel. Nickel is not an essential component in the steel constituting the machine part of the present invention, but can be added when high hardenability is required for steel constituting the machine part, such as a large machine part. However, if the nickel content exceeds 0.5% by mass, the amount of retained austenite after quenching increases and the dimensional stability decreases. Therefore, it is preferable to add to the steel which comprises a machine part in 0.5 mass% or less.
モリブデン：０．２質量％以下
モリブデンも、鋼の焼入性の向上に寄与する。しかし、モリブデン含有量が０．２質量％を超えると、素材コストが高くなるという問題が生じる。そのため、機械部品を構成する鋼に０．２質量％以下の範囲で添加することが好ましい。
Molybdenum: 0.2% by mass or less Molybdenum also contributes to improving the hardenability of the steel. However, when the molybdenum content exceeds 0.2% by mass, there arises a problem that the material cost increases. Therefore, it is preferable to add to the steel which comprises a machine part in 0.2 mass% or less.
上記機械部品においては、接触面下の上記表層部には、接触面に垂直な断面において直径０．５μｍ以下の炭窒化物が１００μｍ２あたり５個以上存在していてもよい。 In the mechanical component, five or more carbon nitrides having a diameter of 0.5 μm or less per 100 μm 2 may exist in the surface layer portion below the contact surface in a cross section perpendicular to the contact surface.
直径０．５μｍ以下という微細な炭窒化物が１００μｍ２あたり５個以上の割合で表層部に存在することで表層部が強化されることにより、表層部の耐久性が一層向上し、耐久性に優れた機械部品が得られる。ここで、炭窒化物とは、鉄の炭化物または当該炭化物の炭素の一部が窒素に置き換わったものであり、Ｆｅ−Ｃ系の化合物およびＦｅ−Ｃ−Ｎ系の化合物を含む。また、この炭窒化物は、クロムなど、鋼に含まれる合金元素を含んでいてもよい。 The surface layer portion is strengthened by the presence of fine carbonitrides having a diameter of 0.5 μm or less in the surface layer portion at a ratio of 5 or more per 100 μm 2 , thereby further improving the durability of the surface layer portion. Excellent machine parts can be obtained. Here, the carbonitride is iron carbide or a part of carbon of the carbide replaced with nitrogen, and includes Fe-C compounds and Fe-CN compounds. Moreover, this carbonitride may contain the alloy elements contained in steel, such as chromium.
上記機械部品においては、接触面から深さが５０μｍである領域における残留オーステナイト量は２０体積％以上であってもよい。このようにすることにより、接触面の耐久性、特に異物混入環境における接触面の耐久性を向上させることができる。 In the mechanical part, the amount of retained austenite in a region having a depth of 50 μm from the contact surface may be 20% by volume or more. By doing in this way, durability of a contact surface, especially the durability of the contact surface in a foreign material mixing environment can be improved.
上記機械部品は、軸受を構成する部品であってもよい。接触面の耐久性が向上し、かつ寸法安定性に優れた本発明の機械部品は、転がり軸受などの軸受を構成する部品として好適である。 The machine part may be a part constituting a bearing. The mechanical component of the present invention having improved contact surface durability and excellent dimensional stability is suitable as a component constituting a bearing such as a rolling bearing.
上記機械部品は、転がり軸受の内輪であって、上記接触面とは異なる面である内径表面における窒素濃度が０．０５質量％以下であってもよい。残留オーステナイトの分解による寸法変化は、部品寸法の膨張として現れる場合が多い。一方、転がり軸受の内輪は、その内径面が軸などの外周面に嵌め込まれて使用される場合が多い。そのため、内径が膨張すると、内輪の軸に対する嵌め込み状態が不安定になるおそれがある。これに対し、内径面における窒素濃度を０．０５質量％以下にまで低減することで、上記問題の発生を抑制することができる。 The mechanical component may be an inner ring of a rolling bearing, and a nitrogen concentration on an inner diameter surface that is a surface different from the contact surface may be 0.05% by mass or less. The dimensional change due to the decomposition of residual austenite often appears as an expansion of the part dimensions. On the other hand, the inner ring of a rolling bearing is often used with its inner surface fitted into an outer peripheral surface such as a shaft. For this reason, when the inner diameter expands, the fitted state of the inner ring with respect to the shaft may become unstable. On the other hand, the occurrence of the above problem can be suppressed by reducing the nitrogen concentration on the inner diameter surface to 0.05% by mass or less.
本発明に従った転がり軸受は、軌道部材と、軌道部材に接触して配置される複数の転動体とを備えている。そして、軌道部材および転動体の少なくともいずれか一方は、上記本発明の機械部品である。本発明の転がり軸受によれば、上記本発明の機械部品を構成部品として備えていることにより、耐久性の向上と寸法安定性の向上とを両立することが可能な転がり軸受を提供することができる。 The rolling bearing according to the present invention includes a race member and a plurality of rolling elements arranged in contact with the race member. And at least any one of a track member and a rolling element is a machine part of the above-mentioned present invention. According to the rolling bearing of the present invention, by providing the mechanical component of the present invention as a component, it is possible to provide a rolling bearing capable of achieving both improved durability and improved dimensional stability. it can.
本発明の一の局面に従った機械部品の製造方法は、０．６０質量％以上１．５０質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上２．５０質量％以下の珪素と、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のマンガンと、０．２０質量％以上２．００質量％以下のクロムとを含有し、残部不純物からなる鋼を成形することにより成形部材を作製する工程と、成形部材を浸炭窒化処理する工程と、浸炭窒化処理された成形部材を焼入硬化処理する工程と、焼入硬化処理された成形部材を１８０度以上２４０度以下の焼戻温度で焼戻処理する工程と、焼戻処理された成形部材を加工することにより他の部品と接触する面である接触面を形成する工程とを備えている。成形部材を浸炭窒化処理する工程では、接触面を形成する工程において表面から深さ２０μｍまでの領域である表層部のうち接触面を含む部分における窒素濃度が０．３質量％以上となるように成形部材が浸炭窒化処理される。成形部材を焼戻処理する工程では、成形部材全体の平均残留オーステナイト量が８体積％以上２０体積％以下となるように成形部材が焼戻処理される。接触面から深さが５０μｍである領域における残留オーステナイト量が２０体積％以上となるように成形部材を浸炭窒化処理する工程、成形部材を焼入硬化処理する工程、成形部材を焼戻処理する工程および接触面を形成する工程が実施される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a mechanical component, including 0.60% by mass or more and 1.50% by mass or less of carbon, 0.15% by mass or more and 2.50% by mass or less of silicon; A step of producing a molded member by molding steel containing 30% by mass or more and 1.50% by mass or less of manganese and 0.20% by mass or more and 2.00% by mass or less of chromium, and the remaining impurities. , Carbonitriding the molded member, quench-hardening the carbonitrided molded member, and tempering the quenched and hardened molded member at a tempering temperature of 180 to 240 degrees. And a step of forming a contact surface that is a surface in contact with another component by processing the tempered molded member. In the step of carbonitriding the molded member, in the step of forming the contact surface , the nitrogen concentration in the portion including the contact surface in the surface layer portion that is a region from the surface to a depth of 20 μm is 0.3 mass% or more. The formed member is carbonitrided. In the step of tempering the molded member, the molded member is tempered so that the average retained austenite amount of the entire molded member is 8% by volume or more and 20% by volume or less. A step of carbonitriding the molded member, a step of quench-hardening the molded member, and a step of tempering the molded member so that the amount of retained austenite in the region having a depth of 50 μm from the contact surface is 20% by volume or more. And a step of forming a contact surface is performed.
また、本発明の他の局面に従った機械部品の製造方法は、０．６０質量％以上１．５０質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上２．５０質量％以下の珪素と、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のマンガンと、０．２０質量％以上２．００質量％以下のクロムとを含有し、さらに０．５質量％以下のニッケルおよび０．２質量％以下のモリブデンの少なくともいずれか一方を含有し、残部不純物からなる鋼を成形することにより成形部材を作製する工程と、成形部材を浸炭窒化処理する工程と、浸炭窒化処理された成形部材を焼入硬化処理する工程と、焼入硬化処理された成形部材を１８０度以上２４０度以下の焼戻温度で焼戻処理する工程と、焼戻処理された成形部材を加工することにより他の部品と接触する面である接触面を形成する工程とを備えている。成形部材を浸炭窒化処理する工程では、接触面を形成する工程において表面から深さ２０μｍまでの領域である表層部のうち接触面を含む部分における窒素濃度が０．３質量％以上となるように成形部材が浸炭窒化処理される。成形部材を焼戻処理する工程では、成形部材全体の平均残留オーステナイト量が８体積％以上２０体積％以下となるように成形部材が焼戻処理される。接触面から深さが５０μｍである領域における残留オーステナイト量が２０体積％以上となるように成形部材を浸炭窒化処理する工程、成形部材を焼入硬化処理する工程、成形部材を焼戻処理する工程および接触面を形成する工程が実施される。そして、表層部の上記部分には、接触面に垂直な断面において直径０．５μｍ以下の炭窒化物が１００μｍ２あたり５個以上存在するように、成形部材を浸炭窒化処理する工程、成形部材を焼入硬化処理する工程、成形部材を焼戻処理する工程および接触面を形成する工程が実施される。 Further, a method for manufacturing a mechanical component according to another aspect of the present invention includes 0.60% by mass or more and 1.50% by mass or less of carbon, 0.15% by mass or more and 2.50% by mass or less of silicon, Containing 0.30% by mass or more and 1.50% by mass or less of manganese and 0.20% by mass or more and 2.00% by mass or less of chromium, and further containing 0.5% by mass or less of nickel and 0.2% by mass A step of forming a molded member by forming steel containing at least one of the following molybdenum and the remaining impurities, a step of carbonitriding the molded member, and quenching the carbonitrided molded member A step of hardening treatment, a step of tempering the molded member subjected to quench hardening at a tempering temperature of 180 ° C. or higher and 240 ° C. or lower, and a contact with other parts by processing the tempered molded member. Forming contact surface And a that process. In the step of carbonitriding the molded member, in the step of forming the contact surface , the nitrogen concentration in the portion including the contact surface in the surface layer portion that is a region from the surface to a depth of 20 μm is 0.3 mass% or more. The formed member is carbonitrided. In the step of tempering the molded member, the molded member is tempered so that the average retained austenite amount of the entire molded member is 8% by volume or more and 20% by volume or less. A step of carbonitriding the molded member, a step of quench-hardening the molded member, and a step of tempering the molded member so that the amount of retained austenite in the region having a depth of 50 μm from the contact surface is 20% by volume or more. And a step of forming a contact surface is performed. Then, the step of carbonitriding the molded member so that five or more carbonitrides having a diameter of 0.5 μm or less exist in 100 μm 2 in the cross section perpendicular to the contact surface is formed on the surface layer portion. A step of quench hardening, a step of tempering the molded member, and a step of forming a contact surface are performed.
本発明の一の局面および他の局面における機械部品の製造方法によれば、それぞれ接触面下の表層部に接触面に垂直な断面において直径０．５μｍ以下の炭窒化物が１００μｍ２あたり５個以上存在する上記一の局面および他の局面における機械部品を製造することができる。 According to the method of manufacturing a machine component in one aspect and the other aspect of the present invention, 5 carbonitrides having a diameter of 0.5 μm or less per 100 μm 2 in a cross section perpendicular to the contact surface in the surface layer portion below the contact surface, respectively. The machine part in the above-described one aspect and other aspects can be manufactured.
上記機械部品の製造方法においては、成形部材を焼入硬化処理する工程では、接触面下の表層部となるべき領域が、焼入温度から６００℃までの温度範囲において平均２０℃／ｓｅｃ以上、かつ焼入温度から４００℃までの温度範囲において平均３０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却されることにより、成形部材が焼入硬化されてもよい。これにより、浸炭窒化処理によって焼入性が低下した表層部となるべき領域が、確実に焼入硬化される。 In the method of manufacturing a mechanical part, in the step of quench-hardening the molded member, the region to be the surface layer portion below the contact surface is an average of 20 ° C./sec or more in the temperature range from the quenching temperature to 600 ° C., In addition, the molded member may be hardened by being cooled at an average cooling rate of 30 ° C./sec or more in a temperature range from the quenching temperature to 400 ° C. Thereby, the region which should become the surface layer portion in which the hardenability is reduced by the carbonitriding process is surely hardened by hardening.
以上の説明から明らかなように、本発明の機械部品、転がり軸受および機械部品の製造方法によれば、耐久性の向上と寸法安定性の向上とを両立することが可能な機械部品、転がり軸受および機械部品の製造方法を提供することができる。 As is apparent from the above description, according to the machine part, the rolling bearing and the method for manufacturing the machine part of the present invention, the machine part and the rolling bearing capable of achieving both improvement in durability and improvement in dimensional stability. In addition, a method for manufacturing a machine part can be provided.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
まず、図１および図２を参照して、機械部品である軸受部品を備えた機械要素としての転がり軸受を例に、本発明の一実施の形態について説明する。深溝玉軸受１は、軸受部品である第１軌道部材としての外輪１１と、軸受部品である第２軌道部材としての内輪１２と、軸受部品である複数の転動体としての玉１３と、保持器１４とを備えている。外輪１１には、円環状の第１転走面しての外輪転走面１１Ａが形成されている。内輪１２には、外輪転走面１１Ａに対向する円環状の第２転走面としての内輪転走面１２Ａが形成されている。また、複数の玉１３には、転動体転走面としての玉転動面１３Ａ（玉１３の表面）が形成されている。外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉転動面１３Ａは、これらの軸受部品の接触面である。そして、当該玉１３は、外輪転走面１１Ａおよび内輪転走面１２Ａの各々に玉転動面１３Ａにおいて接触し、円環状の保持器１４により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、深溝玉軸受１の外輪１１および内輪１２は、互いに相対的に回転可能となっている。 First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, an embodiment of the present invention will be described by taking a rolling bearing as a machine element provided with a bearing component which is a mechanical component as an example. The deep groove ball bearing 1 includes an outer ring 11 as a first race member as a bearing component, an inner ring 12 as a second race member as a bearing component, balls 13 as a plurality of rolling elements as bearing components, and a cage. 14. The outer ring 11 is formed with an outer ring rolling surface 11A as an annular first rolling surface. The inner ring 12 is formed with an inner ring rolling surface 12A as an annular second rolling surface facing the outer ring rolling surface 11A. Further, the balls 13 are formed with ball rolling surfaces 13A (the surfaces of the balls 13) as rolling elements rolling surfaces. The outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A are contact surfaces of these bearing components. The balls 13 are in contact with each of the outer ring rolling surface 11A and the inner ring rolling surface 12A on the ball rolling surface 13A, and are arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by an annular retainer 14. It is rotatably held on an annular track. With the above configuration, the outer ring 11 and the inner ring 12 of the deep groove ball bearing 1 are rotatable relative to each other.
図２を参照して、軸受部品である外輪１１、内輪１２および玉１３は、０．６０質量％以上１．５０質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上２．５０質量％以下の珪素と、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のマンガンと、０．２０質量％以上２．００質量％以下のクロムとを含有し、残部不純物からなる焼入硬化された鋼、たとえばＪＩＳ規格高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２からなっている。そして、接触面としての外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉転動面１３Ａを含む領域には、内部１１Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃに比べて窒素濃度が高い窒素富化層１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄが、それぞれ形成されている。窒素富化層１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄの表面である接触面としての外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉転動面１３Ａからの距離が２０μｍ以内である表層部１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂにおける平均窒素濃度は、０．３質量％以上となっている。さらに、外輪１１全体、内輪１２全体および玉１３全体のそれぞれにおける残留オーステナイト量は、２０体積％以下となっている。 Referring to FIG. 2, the outer ring 11, the inner ring 12, and the ball 13 that are bearing parts have carbon of 0.60% by mass to 1.50% by mass and 0.15% by mass to 2.50% by mass. Quenched and hardened steel containing silicon, 0.30% by mass to 1.50% by mass manganese, and 0.20% by mass to 2.00% by mass chromium, with the remaining impurities being, for example, It consists of SUJ2, which is a JIS standard high carbon chromium bearing steel. In the region including the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A as contact surfaces, nitrogen enriched layers 11D, 12D, having a higher nitrogen concentration than the inner 11C, 12C, 13C, 13D is formed respectively. In the surface layer portions 11B, 12B, and 13B whose distances from the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A as contact surfaces that are the surfaces of the nitrogen-enriched layers 11D, 12D, and 13D are within 20 μm. The average nitrogen concentration is 0.3% by mass or more. Furthermore, the amount of retained austenite in the entire outer ring 11, the entire inner ring 12, and the entire ball 13 is 20% by volume or less.
本実施の形態における軸受部品である外輪１１、内輪１２および玉１３は、接触面下の表層部１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂにおける窒素濃度が０．３質量％以上となっており、かつ外輪１１全体、内輪１２全体および玉１３全体のそれぞれにおける平均残留オーステナイト量が２０体積％以下となっている。その結果、外輪１１、内輪１２および玉１３は、耐久性の向上と寸法安定性の向上とを両立することが可能な機械部品となっている。 In the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 which are bearing parts in the present embodiment, the nitrogen concentration in the surface layer portions 11B, 12B and 13B below the contact surface is 0.3 mass% or more, and the entire outer ring 11 is The average retained austenite amount in each of the entire inner ring 12 and the entire ball 13 is 20% by volume or less. As a result, the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13 are mechanical parts capable of achieving both improvement in durability and improvement in dimensional stability.
なお、外輪１１、内輪１２および玉１３を構成する鋼は、さらに０．５質量％以下のニッケルおよび０．２質量％以下のモリブデンの少なくともいずれか一方を含有していてもよい。これにより、鋼の焼入性が向上し、大型の転がり軸受の軸受部品を得ることができる。 In addition, the steel which comprises the outer ring | wheel 11, the inner ring | wheel 12, and the ball | bowl 13 may contain at least any one of 0.5 mass% or less nickel and 0.2 mass% or less molybdenum. Thereby, the hardenability of steel improves and the bearing component of a large-sized rolling bearing can be obtained.
また、外輪１１、内輪１２および玉１３においては、接触面（外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉転動面１３Ａ）下の表層部１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂには、接触面に垂直な断面において直径０．５μｍ以下の炭窒化物が１００μｍ２あたり５個以上存在していることが好ましい。このように微細な炭窒化物が表層部１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂに多数存在することにより、表層部１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂの耐久性が一層向上し、耐久性に優れた外輪１１、内輪１２および玉１３が得られる。上記炭化物は上記領域に１０個以上存在していることがより好ましい。なお、上記炭化物の存在量（数）は、たとえば上記領域を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、観察結果を画像解析処理することにより確認することができる。 In the outer ring 11, the inner ring 12, and the ball 13, the surface layer portions 11B, 12B, and 13B below the contact surfaces (the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A) are perpendicular to the contact surface. In a simple cross section, it is preferable that 5 or more carbonitrides having a diameter of 0.5 μm or less are present per 100 μm 2 . The presence of many fine carbonitrides in the surface layer portions 11B, 12B, and 13B as described above further improves the durability of the surface layer portions 11B, 12B, and 13B, and the outer ring 11, the inner ring 12, and the balls that are excellent in durability. 13 is obtained. More preferably, 10 or more of the carbides are present in the region. The abundance (number) of the carbides can be confirmed by, for example, observing the region with a scanning electron microscope (SEM) and subjecting the observation result to image analysis processing.
さらに、外輪１１、内輪１２および玉１３においては、接触面（外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉転動面１３Ａ）から深さが５０μｍである領域における残留オーステナイト量は２０体積％以上であることが好ましい。これにより、接触面である外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉転動面１３Ａの耐久性、特に異物混入環境における接触面の耐久性を向上させることができる。 Furthermore, in the outer ring 11, the inner ring 12 and the ball 13, the amount of retained austenite in the region having a depth of 50 μm from the contact surface (the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A and the ball rolling surface 13A) is 20% by volume. The above is preferable. Thereby, the durability of the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A, and the ball rolling surface 13A, which are contact surfaces, in particular, the durability of the contact surface in a foreign matter mixed environment can be improved.
また、図１を参照して、上記内輪１２の内径表面１２Ｅにおける窒素濃度は、０．０５質量％以下とすることができる。これにより、内輪１２の軸などの部材に対する嵌め込み状態が安定する。 Referring to FIG. 1, the nitrogen concentration on the inner diameter surface 12E of the inner ring 12 can be 0.05% by mass or less. Thereby, the fitting state with respect to members, such as the axis | shaft of the inner ring | wheel 12, is stabilized.
次に、図３〜図５を参照して、他の実施の形態における軸受部品（機械部品）を備えた転がり軸受について説明する。スラストニードルころ軸受２は、上記深溝玉軸受１と基本的には同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、スラストニードルころ軸受２は、軌道部材および転動体の構成において、深溝玉軸受１とは異なっている。すなわち、スラストニードルころ軸受２は、円盤状の形状を有し、互いに一方の主面が対向するように配置された軌道部材としての一対の軌道輪２１と、転動体としての複数のニードルころ２３と、円環状の保持器２４とを備えている。複数のニードルころ２３は、ニードルころ２３の外周面であるころ転動接触面２３Ａにおいて、一対の軌道輪２１の互いに対向する一方の主面に形成された軌道輪転走面２１Ａに接触し、かつ保持器２４により周方向に所定のピッチで配置されることにより円環状の軌道上に転動自在に保持されている。以上の構成により、スラストニードルころ軸受２の一対の軌道輪２１は、互いに相対的に回転可能となっている。 Next, with reference to FIGS. 3-5, the rolling bearing provided with the bearing component (mechanical component) in other embodiment is demonstrated. The thrust needle roller bearing 2 has basically the same configuration as the deep groove ball bearing 1 and has the same effects. However, the thrust needle roller bearing 2 is different from the deep groove ball bearing 1 in the configuration of the raceway member and the rolling element. That is, the thrust needle roller bearing 2 has a disk-like shape, and a pair of race rings 21 as race members disposed so that one main surfaces thereof face each other, and a plurality of needle rollers 23 as rolling elements. And an annular retainer 24. The plurality of needle rollers 23 are in contact with a raceway rolling surface 21A formed on one main surface of the pair of raceways 21 facing each other on a roller rolling contact surface 23A that is an outer peripheral surface of the needle roller 23, and By being arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction by the cage 24, the cage 24 is held so as to roll on an annular track. With the above configuration, the pair of race rings 21 of the thrust needle roller bearing 2 can rotate relative to each other.
そして、スラストニードルころ軸受２の軌道輪２１は、深溝玉軸受の外輪１１および内輪１２に、スラストニードルころ軸受２のニードルころ２３は深溝玉軸受の玉１３にそれぞれ相当し、同様の素材からなるとともに、同様の窒素濃度および残留オーステナイト量の窒素富化層２１Ｄ，２３Ｄ、内部２１Ｃ，２３Ｃ、表層部２１Ｂ，２３Ｂ、軌道輪転走面２１Ａおよび転動接触面２３Ａを有している。これにより、軌道輪２１およびニードルころ２３は、耐久性の向上と寸法安定性の向上とを両立することが可能な機械部品となっている。 The bearing ring 21 of the thrust needle roller bearing 2 corresponds to the outer ring 11 and the inner ring 12 of the deep groove ball bearing, and the needle roller 23 of the thrust needle roller bearing 2 corresponds to the ball 13 of the deep groove ball bearing, and is made of the same material. In addition, it has nitrogen-enriched layers 21D and 23D, inner portions 21C and 23C, surface layer portions 21B and 23B, raceway rolling surfaces 21A, and rolling contact surfaces 23A having the same nitrogen concentration and residual austenite amount. Thereby, the track ring 21 and the needle roller 23 are mechanical parts capable of achieving both improvement in durability and improvement in dimensional stability.
次に、上記実施の形態における軸受部品および転がり軸受の製造方法について説明する。図６を参照して、まず、工程（Ｓ１０）として鋼材準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、０．６０質量％以上１．５０質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上２．５０質量％以下の珪素と、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のマンガンと、０．２０質量％以上２．００質量％以下のクロムとを含有し、残部不純物からなる鋼、または０．６０質量％以上１．５０質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上２．５０質量％以下の珪素と、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のマンガンと、０．２０質量％以上２．００質量％以下のクロムとを含有し、さらに０．５質量％以下のニッケルおよび０．２質量％以下のモリブデンの少なくともいずれか一方を含有し、残部不純物からなる鋼、たとえばＪＩＳ規格ＳＵＪ２、ＳＵＪ３、ＳＵＪ４、ＳＵＪ５などの高炭素クロム軸受鋼からなる鋼材が準備される。具体的には、たとえば上記成分組成を有する棒鋼や鋼線などが準備される。 Next, a method for manufacturing the bearing component and the rolling bearing in the above embodiment will be described. With reference to FIG. 6, first, a steel material preparation step is performed as a step (S10). In this step (S10), 0.60 mass% or more and 1.50 mass% or less of carbon, 0.15 mass% or more and 2.50 mass% or less of silicon, and 0.30 mass% or more and 1.50 mass% or less. Steel containing the following manganese and 0.20% by mass or more and 2.00% by mass or less of chromium, the balance being impurities, or 0.60% by mass or more and 1.50% by mass or less of carbon; Containing not less than 0.5% by mass and not more than 2.50% by mass of silicon, not less than 0.30% by mass and not more than 1.50% by mass of manganese, and not less than 0.20% by mass and not more than 2.00% by mass of chromium; . Steel containing at least one of nickel of not more than 5% by mass and molybdenum of not more than 0.2% by mass and consisting of the remaining impurities, for example, high-carbon chromium bearing steel such as JIS standard SUJ2, SUJ3, SUJ4, SUJ5 Steel is semi-finished It is. Specifically, for example, a steel bar or a steel wire having the above composition is prepared.
次に、工程（Ｓ２０）として成形工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、たとえば工程（Ｓ１０）において準備された棒鋼や鋼線などに対して鍛造、旋削などの加工が実施されることにより、図１〜図５に示される外輪１１、内輪１２、玉１３、軌道輪２１、ニードルころ２３などの形状に成形された成形部材が作製される。 Next, a forming step is performed as a step (S20). In this step (S20), the outer ring 11 and the inner ring 12 shown in FIGS. 1 to 5 are performed by performing processing such as forging and turning on the steel bars and steel wires prepared in step (S10), for example. , Molded members formed into shapes such as balls 13, races 21, and needle rollers 23 are produced.
次に、工程（Ｓ３０）として浸炭窒化工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において作製された成形部材が浸炭窒化処理される。この浸炭窒化処理は、たとえば以下のように実施することができる。まず、上記成形部材が７８０℃以上８２０℃以下程度の温度域で、３０分間以上９０分間以下の時間予熱される。次に、予熱された成形部材が、エンリッチガスとしてのプロパンガスやブタンガスが添加されることによりカーボンポテンシャルが調整されたＲＸガスなどの吸熱型ガスに、さらにアンモニアガスが導入された雰囲気中において加熱されて浸炭窒化処理される。浸炭窒化処理の温度は、たとえば８２０℃以上８８０℃以下とすることができる。また、浸炭窒化処理の時間は、成形部材に形成すべき窒素富化層の窒素濃度に合わせて設定することができ、たとえば４時間以上７時間以下とすることができる。これにより、成形部材の脱炭を抑制しつつ窒素富化層を形成することができる。 Next, a carbonitriding step is performed as a step (S30). In this step (S30), the formed member produced in step (S20) is carbonitrided. This carbonitriding process can be performed as follows, for example. First, the molded member is preheated in a temperature range of about 780 ° C. to 820 ° C. for a period of 30 minutes to 90 minutes. Next, the preheated molded member is heated in an atmosphere in which ammonia gas is further introduced into an endothermic gas such as RX gas whose carbon potential is adjusted by adding propane gas or butane gas as an enriched gas. And carbonitrided. The temperature of the carbonitriding process can be set to 820 ° C. or higher and 880 ° C. or lower, for example. The carbonitriding time can be set according to the nitrogen concentration of the nitrogen-enriched layer to be formed on the molded member, and can be set to 4 hours or more and 7 hours or less, for example. Thereby, a nitrogen rich layer can be formed, suppressing decarburization of a forming member.
次に、工程（Ｓ４０）として焼入工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）において浸炭窒化処理されることにより窒素富化層が形成された成形部材が、所定の焼入温度から急冷されることにより焼入処理される。この焼入温度は、たとえば８２０℃以上８８０℃以下とすることができ、８５０℃以上８８０℃以下とすることが好ましい。焼入処理は、たとえば所定の温度に保持された冷却材としての焼入油中に成形部材を浸漬することにより実施することができる。また、この工程（Ｓ４０）では、成形部材において接触面下の表層部となるべき領域が、焼入温度から６００℃までの温度範囲において平均２０℃／ｓｅｃ以上、かつ焼入温度から４００℃までの温度範囲において平均３０℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で冷却されることが好ましい。これにより、工程（Ｓ３０）の浸炭窒化処理によって焼入性が低下した表層部となるべき領域を確実に焼入硬化することができる。 Next, a quenching process is implemented as process (S40). In this step (S40), the molded member on which the nitrogen-enriched layer is formed by the carbonitriding process in step (S30) is quenched by being rapidly cooled from a predetermined quenching temperature. This quenching temperature can be, for example, 820 ° C. or higher and 880 ° C. or lower, and preferably 850 ° C. or higher and 880 ° C. or lower. The quenching treatment can be carried out, for example, by immersing the molded member in quenching oil as a coolant maintained at a predetermined temperature. In this step (S40), the region to be the surface layer portion below the contact surface in the molded member is an average of 20 ° C./sec or more in the temperature range from the quenching temperature to 600 ° C., and from the quenching temperature to 400 ° C. In this temperature range, it is preferable to cool at an average cooling rate of 30 ° C./sec or more. Thereby, the area | region which should become the surface layer part which hardenability fell by the carbonitriding process of a process (S30) can be hardened and hardened reliably.
次に、工程（Ｓ５０）として焼戻工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、工程（Ｓ４０）において焼入処理された成形部材が焼戻処理される。具体的には、たとえば１８０℃以上２４０℃以下の温度域に加熱された雰囲気中において成形部材が０．５時間以上３時間以下の時間保持されることにより、焼戻処理が実施される。さらに、焼戻温度は、１８０℃以上２１０℃以下とされてもよい。 Next, a tempering step is performed as a step (S50). In this step (S50), the molded member quenched in the step (S40) is tempered. Specifically, for example, the tempering treatment is performed by holding the molded member for 0.5 hours to 3 hours in an atmosphere heated to a temperature range of 180 ° C. or higher and 240 ° C. or lower. Furthermore, the tempering temperature may be 180 ° C. or higher and 210 ° C. or lower.
次に、工程（Ｓ６０）として仕上げ加工工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、工程（Ｓ５０）において焼戻処理された成形部材を加工することにより他の部品と接触する面である接触面が、すなわち深溝玉軸受１の外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉転動面１３Ａ、ならびにスラストニードルころ軸受２の軌道輪転走面２１Ａおよび転動接触面２３Ａが形成される。仕上げ加工としては、たとえば研削加工を実施することができる。以上の工程により、本実施の形態における軸受部品である外輪１１、内輪１２、玉１３、軌道輪２１、ニードルころ２３などが完成する。 Next, a finishing process is performed as a process (S60). In this step (S60), the contact surface that is a surface that comes into contact with other components by processing the molded member that has been tempered in step (S50), that is, the outer ring rolling surface 11A of the deep groove ball bearing 1, The ring rolling surface 12A and the ball rolling surface 13A, and the raceway rolling surface 21A and the rolling contact surface 23A of the thrust needle roller bearing 2 are formed. As the finishing process, for example, a grinding process can be performed. The outer ring 11, inner ring 12, ball 13, race ring 21, needle roller 23, etc., which are bearing parts in the present embodiment, are completed through the above steps.
さらに、工程（Ｓ７０）として組立工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、工程（Ｓ１０）〜（Ｓ６０）において作製された外輪１１、内輪１２、玉１３、軌道輪２１、ニードルころ２３と、別途準備された保持器１４，２４などとが組合わされて、上記実施の形態における深溝玉軸受１やスラストニードルころ軸受２が組立てられる。これにより、本実施の形態における転がり軸受の製造方法が完了する。 Furthermore, an assembly process is performed as a process (S70). In this step (S70), the outer ring 11, the inner ring 12, the ball 13, the race ring 21, the needle roller 23 produced in steps (S10) to (S60) and the cages 14 and 24 prepared separately are assembled. Together, the deep groove ball bearing 1 and the thrust needle roller bearing 2 in the above embodiment are assembled. Thereby, the manufacturing method of the rolling bearing in this Embodiment is completed.
ここで、上記工程（Ｓ３０）では、後続の工程（Ｓ６０）における仕上げ加工によって接触面下の表層部１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，２１Ｂ，２３Ｂにおける窒素濃度が０．３質量％以上となるように成形部材が浸炭窒化処理される。つまり、工程（Ｓ６０）での取り代などを考慮して、接触面完成後における表層部の窒素濃度を０．３質量％以上とすることが可能なように窒素量を調整した窒素富化層１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄ，２１Ｄ，２３Ｄが形成される。 Here, in the said process (S30), it shape | molds so that the nitrogen concentration in surface layer part 11B, 12B, 13B, 21B, 23B under a contact surface may be 0.3 mass% or more by the finishing process in a subsequent process (S60). The member is carbonitrided. That is, in consideration of the allowance in the step (S60), etc., the nitrogen enriched layer in which the nitrogen amount is adjusted so that the nitrogen concentration in the surface layer portion after completion of the contact surface can be 0.3% by mass or more. 11D, 12D, 13D, 21D, and 23D are formed.
さらに、上記工程（Ｓ５０）では、成形部材全体の平均残留オーステナイト量が２０体積％以下となるように成形部材が焼戻処理される。 Further, in the step (S50), the molded member is tempered so that the average retained austenite amount of the entire molded member is 20% by volume or less.
また、完成品において、接触面である深溝玉軸受１の外輪転走面１１Ａ、内輪転走面１２Ａおよび玉転動面１３Ａ、ならびにスラストニードルころ軸受２の軌道輪転走面２１Ａおよび転動接触面２３Ａから深さが５０μｍである領域における残留オーステナイト量を２０体積％以上とするためには、たとえば工程（Ｓ３０）において形成される窒素濃度分布、工程（Ｓ４０）における焼入温度、工程（Ｓ５０）における焼戻温度、工程（Ｓ６０）における取り代などを調整することができる。 Further, in the finished product, the outer ring rolling surface 11A, the inner ring rolling surface 12A and the ball rolling surface 13A of the deep groove ball bearing 1 which are contact surfaces, and the raceway rolling surface 21A and the rolling contact surface of the thrust needle roller bearing 2 are contacted. In order to set the amount of retained austenite in the region having a depth of 50 μm from 23A to 20% by volume or more, for example, the nitrogen concentration distribution formed in the step (S30), the quenching temperature in the step (S40), and the step (S50) It is possible to adjust the tempering temperature and the machining allowance in the step (S60).
さらに、内輪１２の内径表面１２Ｅにおける窒素濃度を０．０５質量％以下とするためには、たとえば内径表面１２Ｅを治具やコーディング層にて覆ったうえで、工程（Ｓ３０）を実施すればよい。 Furthermore, in order to make the nitrogen concentration on the inner surface 12E of the inner ring 12 0.05 mass% or less, for example, the step (S30) may be performed after the inner surface 12E is covered with a jig or a coding layer. .
また、接触面に垂直な断面において、表層部１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，２１Ｂ，２３Ｂに直径０．５μｍ以下の炭窒化物が１００μｍ２あたり５個以上存在する状態とするためには、たとえば工程（Ｓ４０）における焼入温度、工程（Ｓ５０）における焼戻温度などを調整することができる。 In order to obtain a state in which five or more carbon nitrides having a diameter of 0.5 μm or less exist in 100 μm 2 in the surface layer portions 11B, 12B, 13B, 21B, and 23B in a cross section perpendicular to the contact surface, for example, a process ( The quenching temperature in S40) and the tempering temperature in the step (S50) can be adjusted.
転がり軸受の軌道輪の耐久性に及ぼす表層部の窒素濃度の影響を調査する実験を行なった。具体的には、軌道輪（内輪）の転走面に圧痕を形成した状態で転動疲労寿命試験を実施した。実験の手順は以下の通りである。 An experiment was conducted to investigate the influence of nitrogen concentration in the surface layer on the durability of the bearing ring of a rolling bearing. Specifically, a rolling fatigue life test was performed in a state where indentations were formed on the rolling surface of the race (inner ring). The experimental procedure is as follows.
試験は、ＪＩＳ規格６２０６型番の深溝玉軸受（内径３０ｍｍ、外径６２ｍｍ、幅１６ｍｍ、転動体９個、ＳＵＪ２製）により実施した。まず、上記実施の形態と同様の手順により内輪を作製した。このとき、浸炭窒化処理時の雰囲気における未分解アンモニア分圧、水素分圧、炭素の活量、熱処理時間、焼入温度を調整することにより、内輪表面付近に侵入する窒素の濃度分布を制御した。また、比較のため、浸炭窒化を実施しない内輪も作製した。その結果、図７〜図１０の４通りの窒素濃度分圧を有する内輪が得られた。ここで、図７〜図１０において、横軸は表面（転走面）からの距離を示しており、縦軸は窒素濃度を示している。 The test was conducted using a deep groove ball bearing of JIS standard 6206 model number (inner diameter 30 mm, outer diameter 62 mm, width 16 mm, 9 rolling elements, manufactured by SUJ2). First, an inner ring was produced by the same procedure as in the above embodiment. At this time, the concentration distribution of nitrogen penetrating near the inner ring surface was controlled by adjusting the undecomposed ammonia partial pressure, hydrogen partial pressure, carbon activity, heat treatment time, and quenching temperature in the atmosphere during the carbonitriding process. . For comparison, an inner ring without carbonitriding was also produced. As a result, inner rings having four nitrogen concentration partial pressures as shown in FIGS. 7 to 10 were obtained. Here, in FIGS. 7-10, the horizontal axis has shown the distance from the surface (rolling surface), and the vertical axis | shaft has shown nitrogen concentration.
次に、得られた内輪に圧痕を形成した。ここで、実際の使用環境を模擬した転がり軸受寿命の評価方法として、異物混入潤滑下での寿命試験が実施される場合がある。この試験方法は、転がり軸受の潤滑油中にガスアトマイズにて作製された粒径１００〜１８０μｍの粒子（硬度８００ＨＶ程度）を混入させて運転し、その破損寿命を評価するものである。粒径を１００〜１８０μｍとしている理由は、実際の使用環境において最大で１００μｍ程度の粒径を持つ硬質異物が混入する場合があるためである。図１１に、この異物混入潤滑下での寿命試験により破損した軌道輪の表面形状（圧痕形状）を示す。図１１において、横軸は表面（転走面）に沿った基準点からの距離、縦軸は高さを示している。横軸の基準点から０．３ｍｍ付近までが当初の転走面、０．３ｍｍ〜１．１ｍｍ付近までが圧痕、１．１ｍｍ以上の領域が剥離部に対応する。図１１から、上記硬質の異物によって形成される圧痕は１５〜２０μｍ程度の深さであることが分かる。 Next, indentations were formed on the obtained inner ring. Here, as a method for evaluating the life of a rolling bearing that simulates an actual use environment, a life test under lubrication mixed with foreign matter may be performed. This test method operates by mixing particles having a particle diameter of 100 to 180 μm (hardness of about 800 HV) produced by gas atomization into the lubricating oil of a rolling bearing and evaluating the failure life. The reason why the particle size is 100 to 180 μm is that hard foreign substances having a particle size of about 100 μm at the maximum may be mixed in an actual use environment. FIG. 11 shows the surface shape (indentation shape) of the raceway ring damaged by the life test under the foreign matter mixed lubrication. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the distance from the reference point along the surface (rolling surface), and the vertical axis indicates the height. From the reference point on the horizontal axis to the vicinity of 0.3 mm, the initial rolling surface corresponds to the indentation from 0.3 mm to 1.1 mm, and the region of 1.1 mm or more corresponds to the peeled portion. From FIG. 11, it can be seen that the indentation formed by the hard foreign matter has a depth of about 15 to 20 μm.
また、圧痕の盛上がり部の形状およびミクロ組織が、寿命を決める大きな要因となる。圧痕の盛り上がり部の形状は、圧痕深さまでの材料のミクロ組織で決まると考えられる。また、窒素濃度によって鋼のミクロ組織は変化する。これらのことから、硬質の異物が侵入する環境下での寿命は、表面の窒素濃度だけではなく、表面から圧痕深さまでの窒素濃度に左右されると考えられる。 In addition, the shape and microstructure of the raised portion of the indentation are major factors that determine the life. The shape of the raised portion of the indentation is considered to be determined by the microstructure of the material up to the depth of the indentation. Moreover, the microstructure of steel changes with the nitrogen concentration. From these facts, it is considered that the lifetime in an environment where hard foreign matter intrudes depends not only on the surface nitrogen concentration but also on the nitrogen concentration from the surface to the indentation depth.
そして、上述のように圧痕深さは最大で約２０μｍになる。このことから、本願明細書等では、表面から深さ２０μｍまでの領域を表層部とし、表層部における平均窒素濃度を「表層部の窒素濃度」と定義している。この表層部の窒素濃度は、具体的には、表面に垂直な断面についてＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｉｓ）により深さ方向に線分析を行ない、表面から２０μｍ深さまでの平均値を算出することにより、調査することができる。 As described above, the indentation depth is about 20 μm at the maximum. Therefore, in the present specification and the like, the region from the surface to a depth of 20 μm is defined as the surface layer portion, and the average nitrogen concentration in the surface layer portion is defined as “the nitrogen concentration in the surface layer portion”. Specifically, the nitrogen concentration of the surface layer portion is subjected to line analysis in the depth direction by EPMA (Electron Probe Micro Analysis) for a cross section perpendicular to the surface, and an average value from the surface to a depth of 20 μm is calculated. Can be investigated.
以上の検討結果を踏まえて、内輪には、転走面の溝底部中央に円すい形ダイヤモンドのロックウェル硬さ測定用圧子（頂角１２０°の円錐の頂点に曲率０．２ｍｍの球面を持つ圧子）を荷重１９６Ｎで押し付けて圧痕を形成した。形成した圧痕の形状を三次元表面形状装置で測定したところ、圧痕周縁部の盛り上がり形状が圧痕中心を対称軸として軸方向、円周方向に対しほぼ対称形状であることが確認された。図１２に代表的な圧痕形状を示す。付与した圧痕は内輪１個当り３０個であり、周方向に等間隔に（すなわち中心角１２°ごとに）形成した。 Based on the above examination results, the inner ring has an indenter for measuring the Rockwell hardness of a conical diamond at the center of the groove bottom of the rolling surface (an indenter having a spherical surface with a curvature of 0.2 mm at the apex of a cone having an apex angle of 120 °). ) Was pressed with a load of 196 N to form an indentation. When the shape of the formed indentation was measured with a three-dimensional surface shape apparatus, it was confirmed that the raised shape at the periphery of the indentation was substantially symmetrical with respect to the axial direction and the circumferential direction with the center of the indentation as the axis of symmetry. FIG. 12 shows a typical indentation shape. The applied indentations were 30 per inner ring, and were formed at equal intervals in the circumferential direction (that is, every 12 ° of the central angle).
このようにして作製された内輪に、浸炭窒化処理を施さず、かつ圧痕を形成しない通常の外輪のほか、転動体、保持器等を組み合わせて軸受を組立てた。そして、得られた軸受を寿命試験に供した。試験結果を図１３に示す。 The bearings were assembled by combining rolling elements, cages and the like in addition to the normal outer ring that was not subjected to carbonitriding and formed no indentation on the inner ring thus produced. The obtained bearing was subjected to a life test. The test results are shown in FIG.
図１３において、横軸は寿命（試験開始から剥離が発生するまでの時間）、縦軸は累積破損確率である。また、図１３の凡例において、「焼入温度−焼戻温度−表層窒素濃度」が表示されている。たとえば、８５０℃−１８０℃−Ｎ０．４％の表示は、焼入温度が８５０℃、焼戻温度が１８０℃、表層部の窒素濃度が０．４質量％であることを示している。図１３を参照して、表層部の窒素濃度が上昇するに従って、寿命が長くなっていることが分かる。ここで、表層部の窒素濃度と累積破損確率が１０％となる時間（Ｌ１０寿命）との関係を図１４に示す。図１４に示すように、表層部の窒素濃度の上昇に伴ってＬ１０寿命も長くなっているものの、窒素濃度の上昇に従ってＬ１０寿命の向上は飽和する傾向にあり、窒素濃度０．３質量％以上では、寿命の向上は緩やかとなっている。このことから、表層部の窒素濃度を０．３質量％以上とすることが、長寿命化に有効であることが分かる。 In FIG. 13, the horizontal axis represents the life (time from the start of the test to the occurrence of peeling), and the vertical axis represents the cumulative failure probability. In the legend of FIG. 13, “quenching temperature−tempering temperature−surface layer nitrogen concentration” is displayed. For example, the display of 850 ° C.-180 ° C.-N 0.4% indicates that the quenching temperature is 850 ° C., the tempering temperature is 180 ° C., and the nitrogen concentration in the surface layer portion is 0.4 mass%. Referring to FIG. 13, it can be seen that the lifetime increases as the nitrogen concentration in the surface layer increases. Here, FIG. 14 shows the relationship between the nitrogen concentration in the surface layer portion and the time (L10 life) when the cumulative failure probability is 10%. As shown in FIG. 14, although the L10 life becomes longer as the nitrogen concentration in the surface layer increases, the improvement in the L10 life tends to saturate as the nitrogen concentration increases, and the nitrogen concentration is 0.3 mass% or more. Then, the improvement of lifespan is moderate. From this, it can be seen that setting the nitrogen concentration in the surface layer portion to 0.3 mass% or more is effective for extending the life.
経年寸法変化に及ぼす残留オーステナイト量の影響を調査する実験を行なった。ＳＵＪ２を素材として、外径φ６０ｍｍ、内径φ５４ｍｍ、幅ｔ１５ｍｍのリング状試験片を、焼入温度、焼戻温度、および表層部の窒素濃度を変化させて作製した。この試験片に対して、２３０℃に加熱して２時間保持する熱処理を実施し、当該熱処理前後での外径の寸法差を熱処理前の外径で除して経年寸法変化率を算出した。試験結果を表１に示す。一方、上記試験片の残留オーステナイト量の分布を図１５に示す。この図１５の残留オーステナイト量の分布から試験片内の平均値を算出するとともに、先に算出した対応する試験片の経年寸法変化率との関係を調査した。試験片全体の平均残留オーステナイト量と経年寸法変化率との関係を図１６に示す。 Experiments were conducted to investigate the effect of retained austenite amount on the aging change. Using SUJ2 as a material, a ring-shaped test piece having an outer diameter of φ60 mm, an inner diameter of φ54 mm, and a width of t15 mm was produced by changing the quenching temperature, the tempering temperature, and the nitrogen concentration in the surface layer portion. The test piece was heat-treated at 230 ° C. and held for 2 hours, and the dimensional change rate over time was calculated by dividing the dimensional difference of the outer diameter before and after the heat treatment by the outer diameter before the heat treatment. The test results are shown in Table 1. On the other hand, the distribution of the retained austenite amount of the test piece is shown in FIG. While calculating the average value in a test piece from distribution of the amount of retained austenite of this FIG. 15, the relationship with the aged dimensional change rate of the corresponding test piece calculated previously was investigated. FIG. 16 shows the relationship between the average retained austenite amount of the entire test piece and the aging change rate.
表１および図１６を参照して、焼戻温度を２１０℃にまで上昇させて試験片全体の平均残留オーステナイト量を低減することにより、経年寸法変化率を低減できることが確認される。そして、平均残留オーステナイト量を２０体積％以下、好ましくは１５体積％以下とすることが経年寸法変化率低減の観点からは有効で、特に１１体積％以下とすることにより、経年寸法変化率を１００×１０−５未満にまで低減できることが分かる。 With reference to Table 1 and FIG. 16, it is confirmed that the aging rate of dimensional change can be reduced by raising the tempering temperature to 210 ° C. and reducing the average amount of retained austenite of the entire test piece. An average retained austenite amount of 20% by volume or less, preferably 15% by volume or less is effective from the viewpoint of reducing the aging rate of dimensional change. In particular, by setting it to 11% by volume or less, the aging rate of dimensional change is 100%. It turns out that it can reduce to less than x10 < -5 >.
接触面下の表層部における炭窒化物の分布状態を調査する実験を行なった。上記実施の形態の場合と同様の手順において、浸炭窒化処理の際の炭素の活量を調整して、炭化物の固溶による消失を抑制した条件でＳＵＪ２からなる試験片を作製した。この製造条件は、上記実施例１において長寿命が確認された試験片の製造条件に対応する。具体的には、焼入温度は８５０℃、焼戻温度は１８０℃、表層部の窒素濃度は０．３質量％である（実施例Ａ）。一方、比較のため、表面付近に脱炭が生じる条件で同様に試験片を作製した（比較例）。比較例および実施例Ａの試験片における表面付近の炭素濃度および窒素濃度の分布を、それぞれ図１７および図１８に示す。 An experiment was conducted to investigate the distribution of carbonitrides in the surface layer below the contact surface. In the same procedure as in the above embodiment, the carbon activity during the carbonitriding process was adjusted to produce a test piece made of SUJ2 under the condition that the disappearance due to the solid solution of the carbide was suppressed. This manufacturing condition corresponds to the manufacturing condition of the test piece whose long life was confirmed in Example 1 above. Specifically, the quenching temperature is 850 ° C., the tempering temperature is 180 ° C., and the nitrogen concentration in the surface layer portion is 0.3% by mass (Example A). On the other hand, for comparison, a test piece was similarly prepared under conditions where decarburization occurred near the surface (Comparative Example). FIG. 17 and FIG. 18 show the carbon concentration and nitrogen concentration distribution in the vicinity of the surface of the test pieces of the comparative example and the example A, respectively.
図１７および図１８を参照して、比較例の試験片では表面付近の炭素濃度が低下し、脱炭が確認されるのに対し、実施例Ａの試験片では表面付近の炭素濃度は内部とほぼ同等のレベルが維持されている。比較例の表層部のＳＥＭ写真および実施例Ａの表層部のＳＥＭ写真を、それぞれ図１９および図２０に示す。また、焼入温度を８８０℃、焼戻温度を２１０℃、表層部の窒素濃度を０．３質量％とした試験片（実施例Ｂ）の表層部のＳＥＭ写真を図２１および図２２に示す。 With reference to FIG. 17 and FIG. 18, in the test piece of the comparative example, the carbon concentration near the surface decreases and decarburization is confirmed, whereas in the test piece of Example A, the carbon concentration near the surface Almost the same level is maintained. The SEM photograph of the surface layer part of the comparative example and the SEM photograph of the surface layer part of Example A are shown in FIGS. 19 and 20, respectively. 21 and 22 show SEM photographs of the surface layer portion of the test piece (Example B) in which the quenching temperature is 880 ° C., the tempering temperature is 210 ° C., and the nitrogen concentration of the surface layer portion is 0.3 mass%. .
ここで、上記実施例１において長寿命が確認された製造条件に対応する実施例Ａおよび実施例Ｂについて、表層部のＳＥＭ写真（表面に垂直な断面のＳＥＭ写真）に基づいて、析出強化に寄与すると考えられる直径０．５μｍ以下の炭窒化物の個数を算出した。表２に算出結果を示す。 Here, for Example A and Example B corresponding to the manufacturing conditions for which long life was confirmed in Example 1 above, precipitation strengthening was performed based on the SEM photograph of the surface layer portion (SEM photograph of the cross section perpendicular to the surface). The number of carbonitrides having a diameter of 0.5 μm or less that is considered to contribute was calculated. Table 2 shows the calculation results.
１００μｍ２内の領域に存在する炭窒化物の個数を各試験片について３回（３箇所）調査し、その平均値を算出した。表２に示すように、長寿命が確認された実施例ＡおよびＢにおいては、直径０．５μｍ以下の炭窒化物が１００μｍ２内に５個以上存在していることが確認された。 The number of carbonitrides present in the region within 100 μm 2 was investigated three times (three places) for each test piece, and the average value was calculated. As shown in Table 2, in Examples A and B in which long life was confirmed, it was confirmed that 5 or more carbonitrides having a diameter of 0.5 μm or less were present in 100 μm 2 .
上記実施の形態および実施例においては、本発明の機械部品の一例として転がり軸受の構成部品について説明したが、本発明の機械部品はこれに限られず、自在継手の構成部品、歯車など、他の部品と接触する接触面を有する種々の機械部品に適用することができる。 In the embodiments and examples described above, the components of the rolling bearing have been described as an example of the mechanical component of the present invention. However, the mechanical component of the present invention is not limited to this, and other components such as a universal joint component, a gear, etc. It can be applied to various machine parts having contact surfaces that come into contact with the parts.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明の機械部品、転がり軸受および機械部品の製造方法は、耐久性の向上と寸法安定性の向上とを両立することが求められる機械部品、転がり軸受および機械部品の製造方法に、特に有利に適用され得る。 The manufacturing method of a mechanical part, rolling bearing and mechanical part of the present invention is particularly advantageous for a manufacturing method of a mechanical part, rolling bearing and mechanical part which is required to achieve both improvement in durability and improvement in dimensional stability. Can be applied.
１ 深溝玉軸受、２ スラストニードルころ軸受、１１ 外輪、１１Ａ 外輪転走面、１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，２１Ｂ，２３Ｂ 表層部、１１Ｃ，１２Ｃ，１３Ｃ，２１Ｃ，２３Ｃ 内部、１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄ，２１Ｄ，２３Ｄ 窒素富化層、１２ 内輪、１２Ａ 内輪転走面、１２Ｅ 内径表面、１３ 玉、１３Ａ 玉転動面、１４，２４ 保持器、２１ 軌道輪、２１Ａ 軌道輪転走面、２３Ａ 転動接触面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Deep groove ball bearing, 2 Thrust needle roller bearing, 11 Outer ring, 11A Outer ring rolling surface, 11B, 12B, 13B, 21B, 23B Surface layer part, 11C, 12C, 13C, 21C, 23C Inside, 11D, 12D, 13D, 21D , 23D Nitrogen-enriched layer, 12 inner ring, 12A inner ring rolling surface, 12E inner diameter surface, 13 balls, 13A ball rolling surface, 14, 24 cage, 21 bearing ring, 21A bearing ring rolling surface, 23A rolling contact surface .
Claims (8)
０．６０質量％以上１．５０質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上２．５０質量％以下の珪素と、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のマンガンと、０．２０質量％以上２．００質量％以下のクロムとを含有し、残部不純物からなる鋼からなり、
表面から深さ２０μｍまでの領域である表層部のうち他の部品と接触する接触面を含む部分における窒素濃度が０．３質量％以上であり、
前記機械部品全体の平均残留オーステナイト量が８体積％以上２０体積％以下であり、
前記接触面から深さが５０μｍである領域における残留オーステナイト量は２０体積％以上である、機械部品。 Machine parts,
0.60% by mass or more and 1.50% by mass or less of carbon, 0.15% by mass or more and 2.50% by mass or less of silicon, 0.30% by mass or more and 1.50% by mass or less of manganese, Containing 20% by mass or more and 2.00% by mass or less of chromium, and made of steel consisting of the remaining impurities,
The nitrogen concentration in the portion including the contact surface that comes into contact with other components in the surface layer portion that is a region from the surface to a depth of 20 μm is 0.3% by mass or more,
Wherein Ri machine parts average retained austenite amount of the total 8 vol% to 20 vol% der less,
A machine part in which the amount of retained austenite in a region having a depth of 50 μm from the contact surface is 20% by volume or more .
０．６０質量％以上１．５０質量％以下の炭素と、０．１５質量％以上２．５０質量％以下の珪素と、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のマンガンと、０．２０質量％以上２．００質量％以下のクロムとを含有し、さらに０．５質量％以下のニッケルおよび０．２質量％以下のモリブデンの少なくともいずれか一方を含有し、残部不純物からなる鋼からなり、
表面から深さ２０μｍまでの領域である表層部のうち他の部品と接触する接触面を含む部分における窒素濃度が０．３質量％以上であり、
前記機械部品全体の平均残留オーステナイト量が８体積％以上２０体積％以下であり、
前記接触面から深さが５０μｍである領域における残留オーステナイト量は２０体積％以上である、機械部品。 Machine parts,
0.60% by mass or more and 1.50% by mass or less of carbon, 0.15% by mass or more and 2.50% by mass or less of silicon, 0.30% by mass or more and 1.50% by mass or less of manganese, From 20% by mass to 2.00% by mass of chromium, and further containing at least one of 0.5% by mass or less of nickel and 0.2% by mass or less of molybdenum. Become
The nitrogen concentration in the portion including the contact surface that comes into contact with other components in the surface layer portion that is a region from the surface to a depth of 20 μm is 0.3% by mass or more,
Wherein Ri machine parts average retained austenite amount of the total 8 vol% to 20 vol% der less,
A machine part in which the amount of retained austenite in a region having a depth of 50 μm from the contact surface is 20% by volume or more .
前記軌道部材に接触して配置される複数の転動体とを備え、
前記軌道部材および前記転動体の少なくともいずれか一方は、請求項４に記載の機械部品である、転がり軸受。 A track member;
A plurality of rolling elements arranged in contact with the raceway member,
The rolling bearing according to claim 4 , wherein at least one of the race member and the rolling element is a mechanical component according to claim 4 .
前記成形部材を浸炭窒化処理する工程と、
浸炭窒化処理された前記成形部材を焼入硬化処理する工程と、
焼入硬化処理された前記成形部材を１８０度以上２４０度以下の焼戻温度で焼戻処理する工程と、
焼戻処理された前記成形部材を加工することにより他の部品と接触する面である接触面を形成する工程とを備え、
前記成形部材を浸炭窒化処理する工程では、前記接触面を形成する工程において表面から深さ２０μｍまでの領域である表層部のうち前記接触面を含む部分における窒素濃度が０．３質量％以上となるように前記成形部材が浸炭窒化処理され、
前記成形部材を焼戻処理する工程では、前記成形部材全体の平均残留オーステナイト量が８体積％以上２０体積％以下となるように前記成形部材が焼戻処理され、
前記接触面から深さが５０μｍである領域における残留オーステナイト量が２０体積％以上となるように前記成形部材を浸炭窒化処理する工程、前記成形部材を焼入硬化処理する工程、前記成形部材を焼戻処理する工程および前記接触面を形成する工程が実施され、
前記表層部の前記部分には、前記接触面に垂直な断面において直径０．５μｍ以下の炭窒化物が１００μｍ２あたり５個以上存在するように、前記成形部材を浸炭窒化処理する工程、前記成形部材を焼入硬化処理する工程、前記成形部材を焼戻処理する工程および前記接触面を形成する工程が実施される、機械部品の製造方法。 0.60% by mass or more and 1.50% by mass or less of carbon, 0.15% by mass or more and 2.50% by mass or less of silicon, 0.30% by mass or more and 1.50% by mass or less of manganese, Containing 20% by mass or more and 2.00% by mass or less of chromium, and forming a molded member by molding steel composed of the remaining impurities;
Carbonitriding the molded member; and
A step of quench hardening the carbonitrided molded member;
A step of tempering the molded member subjected to quench hardening at a tempering temperature of not less than 180 degrees and not more than 240 degrees ;
Forming a contact surface that is a surface in contact with another component by processing the molded member that has been tempered,
In the step of carbonitriding the molded member, the nitrogen concentration in the portion including the contact surface in the surface layer portion that is a region from the surface to a depth of 20 μm in the step of forming the contact surface is 0.3% by mass or more. The molded member is carbonitrided so that
In the step of tempering the molded member, the molded member is tempered so that the average retained austenite amount of the entire molded member is 8% by volume or more and 20% by volume or less,
A step of carbonitriding the molded member so that the amount of retained austenite in a region having a depth of 50 μm from the contact surface is 20% by volume or more, a step of quenching and curing the molded member, and baking the molded member A step of returning and a step of forming the contact surface are performed,
The said portion of the surface layer portion, wherein as the following carbonitrides diameter 0.5μm in a cross section perpendicular to the contact surface occurs more than 5 per 100 [mu] m 2, the step of carbonitriding the molding member, the molding A method of manufacturing a machine part, wherein a step of quenching and hardening a member, a step of tempering the molded member, and a step of forming the contact surface are performed.
前記成形部材を浸炭窒化処理する工程と、
浸炭窒化処理された前記成形部材を焼入硬化処理する工程と、
焼入硬化処理された前記成形部材を１８０度以上２４０度以下の焼戻温度で焼戻処理する工程と、
焼戻処理された前記成形部材を加工することにより他の部品と接触する面である接触面を形成する工程とを備え、
前記成形部材を浸炭窒化処理する工程では、前記接触面を形成する工程において表面から深さ２０μｍまでの領域である表層部のうち前記接触面を含む部分における窒素濃度が０．３質量％以上となるように前記成形部材が浸炭窒化処理され、
前記成形部材を焼戻処理する工程では、前記成形部材全体の平均残留オーステナイト量が８体積％以上２０体積％以下となるように前記成形部材が焼戻処理され、
前記接触面から深さが５０μｍである領域における残留オーステナイト量が２０体積％以上となるように前記成形部材を浸炭窒化処理する工程、前記成形部材を焼入硬化処理する工程、前記成形部材を焼戻処理する工程および前記接触面を形成する工程が実施され、
前記表層部の前記部分には、前記接触面に垂直な断面において直径０．５μｍ以下の炭窒化物が１００μｍ２あたり５個以上存在するように、前記成形部材を浸炭窒化処理する工程、前記成形部材を焼入硬化処理する工程、前記成形部材を焼戻処理する工程および前記接触面を形成する工程が実施される、機械部品の製造方法。 0.60% by mass or more and 1.50% by mass or less of carbon, 0.15% by mass or more and 2.50% by mass or less of silicon, 0.30% by mass or more and 1.50% by mass or less of manganese, Steel containing 20% by mass or more and 2.00% by mass or less of chromium, and further containing at least one of nickel of 0.5% by mass or less and molybdenum of 0.2% by mass or less, and the balance impurities. Producing a molded member by molding; and
Carbonitriding the molded member; and
A step of quench hardening the carbonitrided molded member;
A step of tempering the molded member subjected to quench hardening at a tempering temperature of not less than 180 degrees and not more than 240 degrees ;
Forming a contact surface that is a surface in contact with another component by processing the molded member that has been tempered,
In the step of carbonitriding the molded member, the nitrogen concentration in the portion including the contact surface in the surface layer portion that is a region from the surface to a depth of 20 μm in the step of forming the contact surface is 0.3% by mass or more. The molded member is carbonitrided so that
In the step of tempering the molded member, the molded member is tempered so that the average retained austenite amount of the entire molded member is 8% by volume or more and 20% by volume or less,
A step of carbonitriding the molded member so that the amount of retained austenite in a region having a depth of 50 μm from the contact surface is 20% by volume or more, a step of quenching and curing the molded member, and baking the molded member A step of returning and a step of forming the contact surface are performed,
The said portion of the surface layer portion, wherein as the following carbonitrides diameter 0.5μm in a cross section perpendicular to the contact surface occurs more than 5 per 100 [mu] m 2, the step of carbonitriding the molding member, the molding A method of manufacturing a machine part, wherein a step of quenching and hardening a member, a step of tempering the molded member, and a step of forming the contact surface are performed.
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