滚动构件和滚动轴承的制作方法

1.本发明涉及滚动构件和滚动轴承。


背景技术：

2.以往，滚动轴承的轨道圈、滚动体等滚动构件由jis标准(jis g 4805:2008)规定的高碳铬轴承钢(suj2、suj3等)形成。此外，为了改善滚动构件表面的耐久性，以往在表层部进行了渗氮处理。
3.近年来，滚动轴承的使用环境变得越来越严酷。因此，仅用suj2、suj3等普通的钢材形成滚动构件、并在其表层部实施渗氮处理的情况下，有时不能获得充分的耐久性。
4.专利文献1(日本专利特许第3873741号公报)及专利文献2(日本专利特许第5372316号公报)中记载的滚动轴承中，通过用硅(si)、锰(mn)的添加量多的钢材形成滚动构件，期待伴随滑动接触的环境下和润滑油干涸的情况下的耐磨耗性和耐烧结性的改善。
5.专利文献3(日本专利特开2000-282178号公报)中记载的滚动轴承中，通过在滚动构件所用的钢材中添加较多的铬(cr)以在表面形成钝化膜，从而抑制氢侵入钢中。现有技术文献专利文献
6.专利文献1：日本专利特许第3873741号公报专利文献2：日本专利特许第5372316号公报专利文献3：日本专利特开2000-282178号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
7.但是，考虑到近年来对滚动构件的耐久性提高的要求时，专利文献1～专利文献3记载的滚动轴承的情况下，根据用途有时会有滚动构件的耐久性不足的情况。
8.例如，在专利文献3记载的滚动轴承中，通过在钢材中添加铬，有时钢中的碳化物变得粗大。粗大的碳化物成为应力集中源，有时会成为早期剥离的起点。
9.此外，钝化膜具有抑制氢向钢中扩散的效果，但同时也具有促进氢吸附的效果。专利文献3中记载的滚动轴承是间歇使用的滚动轴承的情况下，在停止时氢散逸，因此藉由钝化膜延缓氢侵入钢中对于防止早期剥离是有效的。但是，专利文献3记载的滚动轴承是连续使用的滚动轴承的情况下，钝化膜上吸附大量的氢，侵入钢中的氢的量增加，结果是容易发生早期剥离。
10.今后，预想无人连续运转的滚动轴承增加，但对于这种用途，包括专利文献3中记载的滚动轴承在内的现有的滚动轴承的耐久性都是不足够的。
11.本发明基于如上所述的现有技术的问题点而完成。更具体而言，本发明提供能够实现更长寿命的滚动构件和滚动轴承。解决技术问题所采用的技术方案
12.本发明的一种形态的滚动构件是由具有接触面的进行了淬火的钢制成的。滚动构件在从接触面到深度20μm为止的区域具备表层部。钢含有0.70质量％以上1.10质量％以下的碳、0.15质量％以上0.35质量％以下的硅、0.30质量％以上0.60质量％以下的锰、1.30质量％以上1.60质量％以下的铬、0.01质量％以上0.50质量％以下的钼、和0.01质量％以上0.50质量％以下的钒，并且残余部分由铁和不可避免的杂质构成。表层部中的氮的含量为0.2质量％以上0.8质量％以下。
13.上述的滚动构件中，钢可以含有0.90质量％以上1.10质量％以下的碳、0.20质量％以上0.30质量％以下的硅、0.40质量％以上0.50质量％以下的锰、1.40质量％以上1.60质量％以下的铬、0.20质量％以上0.30质量％以下的钼、和0.20质量％以上0.30质量％以下的钒，并且残余部分由铁和不可避免的杂质构成。表层部中的氮的含量可以为0.3质量％以上0.5质量％以下。
14.上述的滚动构件中，在与接触面正交的剖面视角下，表层部中可以在每100μm2中存在合计60个以上的粒径为0.50μm以下的析出物、且表层部中的析出物的面积率的合计为1％以上10％以下。距接触面深度为50μm的位置处的残留奥氏体量的体积率可以为20％以上40％以下。距接触面深度为50μm的位置处的硬度可以为653hv以上800hv以下。
15.上述的滚动构件中，在与接触面正交的剖面视角下，表层部中可以在每100μm2中存在合计80个以上的粒径为0.50μm以下的析出物、且表层部中的析出物的面积率的合计为2％以上7％以下。距接触面深度为50μm的位置处的残留奥氏体量的体积率可以为25％以上35％以下。距接触面深度为50μm的位置处的硬度可以为653hv以上800hv以下。
16.本发明的一种形态的滚动轴承具备轨道构件、和与轨道构件接触地配置的滚动体。轨道构件和滚动体中的至少一者是上述的滚动构件。发明效果
17.根据本发明的一种形态的滚动构件和滚动轴承，能够实现长寿命化。附图的简要说明
18.图1是滚动轴承100的剖视图。图2是示出滚动轴承100的制造方法的工序图。图3是示出样品1的内圈和外圈的表层部中的碳和氮的含量的分布图。图4是示出样品2的内圈和外圈的表层部中的碳和氮的含量的分布图。图5是样品1的内圈和外圈的表层部中的代表性的剖面fe-sem图像。图6是样品2的内圈和外圈的表层部中的代表性的剖面fe-sem图像。图7是示出滚动疲劳寿命试验结果的图。图8是内圈210的剖视图。图9是图8中的ix处的放大图。图10是示出内圈210的制造方法的工序图。图11是滚动轴承200的剖视图。图12是示出样品4的垫圈的轨道面附近的氮浓度和碳浓度的测定结果的图。图13是示出样品5的垫圈的轨道面附近的氮浓度和碳浓度的测定结果的图。图14是样品4的垫圈的表层部的sem图像。图15是样品5的垫圈的表层部的sem图像。
图16是样品4的垫圈的表层部的ebsd的相图。图17是样品5的垫圈的表层部的ebsd的相图。图18是样品6的垫圈的表层部的ebsd的相图。图19是示出样品4～样品6的垫圈的表层部中的马氏体块状晶粒的平均粒径的柱状图。图20是示出滚动疲劳寿命试验结果的图。
具体实施方式
19.参照附图对于本发明的实施方式进行详细说明。在以下附图中，对相同或相应部分标以相同参照符号，不重复进行说明。
20.(第一实施方式的滚动轴承的构成)以下，对第一实施方式的滚动轴承(以下记为“滚动轴承100”)的构成进行说明。滚动轴承100例如是带平面座圈的单向推力滚珠轴承。但是，滚动轴承100并不限定于此。
21.滚动轴承100例如用于车辆(燃料电池车、电动汽车等)的变速驱动桥、车辆的传动(无级变速器等)、或车辆的电机(用于驱动装置、用于变速器)。滚动轴承100可以用于燃料电池车的氢减压阀或用于燃料电池车的氢循环器。滚动轴承100也可以用于车辆的电气部件或车辆的辅助机器(交流发电机、汽车空调的电磁离合器、风扇耦合装置、中间皮带轮、电风扇电机、压缩机等)。
22.滚动轴承100可以是轮毂轴承。滚动轴承100可以用于机床(用于主轴等)、风力发电装置(用于增速器等)、铁路车辆(用于车轴、驱动装置、主电机等)、建筑机械(用于车轴等)、造纸机或变速器。但是，滚动轴承100的用途并不限定于此。
23.图1是滚动轴承100的剖视图。如图1所示，滚动轴承100具有中心軸a。图1中示出沿中心轴a的剖面中的滚动轴承100的剖视图。滚动轴承100具有轨道构件(轨道圈或垫圈)和滚动体。滚动轴承100中，轨道构件是内圈(轴承轴圈)10和外圈(轴承座圈)20，滚动体是滚珠30。滚动轴承100还具有保持器40。
24.内圈10具有环状(圆环状)的形状。内圈10具有第一面10a、第二面10b、内周面10c和外周面10d。
25.第一面10a和第二面10b构成沿中心轴a的方向(以下记为“轴向”)上的端面。第二面10b是第一面10a在轴向上的相对面。第一面10a具有轨道面10aa。第一面10a在轨道面10aa中向第二面10b侧凹陷。剖面视角下，轨道面10aa具有局部圆弧形状。轨道面10aa是与滚珠30接触的面，其构成内圈10的接触面。
26.内周面10c是朝向中心轴a侧的面。内周面10c在轴向上的一端与第一面10a相连，在轴向上的另一端与第二面10b相连。
27.外周面10d是朝向与中心轴a相反一侧的面。即、外周面10d是内周面10c在与中心轴a正交的方向(以下记为“径向”)上的相对面。外周面10d在轴向上的一端与第一面10a相连，在轴向上的另一端与第二面10b相连。
28.外圈20具有圆环状的形状。外圈20具有第一面20a、第二面20b、内周面20c和外周面20d。
29.第一面20a和第二面20b构成轴向上的端面。外圈20以第一面20a与第一面10a相向
的方式配置。第二面20b是第一面20a在轴向上的相对面。第一面20a具有轨道面20aa。第一面20a在轨道面20aa中向第二面20b侧凹陷。剖面视角下，轨道面20aa具有局部圆弧形状。轨道面20aa是与滚珠30接触的面，其构成外圈20的接触面。
30.内周面20c是朝向中心轴a侧的面。内周面20c在轴向上的一端与第一面20a相连，在轴向上的另一端与第二面20b相连。
31.外周面20d是朝向与中心轴a相反一侧的面。即、外周面20d是内周面20c在与中心轴a正交的方向(以下记为“径向”)上的相对面。外周面20d在轴向上的一端与第一面20a相连，在轴向上的另一端与第二面20b相连。
32.滚珠30具有球状的形状。滚珠30的数量为多个。滚珠30配置在第一面10a和第一面20a之间。更具体而言，滚珠30配置在轨道面10aa和轨道面20aa之间。滚珠30在其表面与轨道面10aa和轨道面20aa接触。即、滚珠30的表面是接触面。
33.保持器40保持滚珠30。保持器40在沿着以中心轴a为中心的圆周的方向(以下记为“周向”)上以相邻的两个滚珠30的间隔为一定范围的方式保持滚珠30。
34.《轨道构件和滚动体中使用的钢》内圈10、外圈20和滚珠30由表1所示的组成(以下记为“第一组成”)的钢形成。内圈10、外圈20和滚珠30也可以由表2所示的组成(以下记为“第二组成”)的钢形成。对构成内圈10、外圈20和滚珠30的钢进行了淬火。另外，只要内圈10、外圈20和滚珠30中的至少一者由第一组成(第二组成)的钢形成即可。
35.[表1]单位：质量％
[0036]
[表2]单位：质量％
[0037]
碳(c)影响淬火后的接触面(轨道面10aa、轨道面20aa和滚珠30的表面)的硬度。钢中的碳的含量小于0.70质量％的情况下，在接触面难以确保足够的硬度。此外，钢中的碳的含量小于0.70质量％的情况下，需要通过渗碳处理等补充表面中的碳含量，成为生产效率下降和制造成本增加的主要原因。钢中的碳的含量大于1.10质量％的情况下，有可能发生淬火时的裂纹(淬火裂纹)。因此，第一组成的钢中将碳的含量设为0.70质量％以上1.10质量％以下。
[0038]
为了确保炼钢时的脱氧和渗氮处理前的加工性而添加硅。钢中的硅的含量小于0.15质量％的情况下，耐回火软化性不足。其结果是，由于淬火后的回火或滚动轴承100使用时的温度升高，接触面的硬度可能会降低。钢中的硅的含量大于0.35质量％的情况下，钢变得过硬，加工内圈10(外圈20、滚珠30)时所使用的切削工具的工具寿命可能会缩短。此外，该情况下，导致钢的材料成本升高。因此，第一组成的钢中将硅的含量设为0.15质量％
以上0.35质量％以下。
[0039]
为了确保钢的淬火性和硬度而添加锰。钢中的锰的含量小于0.30质量％的情况下，难以确保钢的淬火性和硬度。钢中的锰的含量大于0.60质量％的情况下，钢变得过硬，加工内圈10(外圈20、滚珠30)时所使用的切削工具的工具寿命可能会缩短。此外，该情况下，导致钢的材料成本升高。因此，第一组成的钢中将锰的含量设为0.30质量％以上0.60质量％以下。
[0040]
为了确保钢的淬火性以及通过伴随渗氮处理而形成微细析出物来确保硬度而添加铬。钢中的铬的含量小于1.30质量％的情况下，难以确保钢的淬火性和硬度。钢中的铬的含量大于1.60质量％的情况下，析出物变得粗大，有可能成为疲劳破坏的起点。此外，该情况下，导致钢的材料成本升高。因此，第一组成的钢中将铬的含量设为1.30质量％以上1.60质量％以下。
[0041]
为了确保钢的淬火性以及通过伴随渗氮处理而形成微细析出物来确保硬度而添加钼。另外，钼对碳具有强亲和性，因此在渗氮处理时在钢中作为未固溶碳化物而析出。该钼的未固溶碳化物在淬火时成为析出核，因此钼可增加淬火后的析出物的量。
[0042]
钢中的钼的含量小于0.01质量％的情况下，难以确保钢的淬火性和硬度。钢中的钼的含量大于0.50质量％的情况下，析出物变得粗大，有可能成为疲劳破坏的起点。此外，该情况下，还导致钢的材料成本升高。因此，第一组成的钢中将钼含量设为0.01质量％以上0.50质量％以下。
[0043]
为了确保钢的淬火性以及通过伴随渗氮处理而形成微细析出物来确保硬度而添加钒。钢中的钒的含量小于0.01质量％的情况下，难以确保钢的淬火性和硬度。钢中的钒的含量大于0.50质量％的情况下，析出物变得粗大，有可能成为疲劳破坏的起点。该情况下，还导致钢的材料成本升高。因此，第一组成的钢中将钒含量设为0.01质量％以上0.50质量％以下。
[0044]
《表层部50》如图1所示，内圈10、外圈20和滚珠30在其表面中具有表层部50。表层部50是内圈10、外圈20和滚珠30的从表面到深度20μm为止的区域。另外，表层部50只要至少形成于内圈10、外圈20和滚珠30的接触面即可。另外，表层部50只要形成于内圈10、外圈20和滚珠30中的至少一者即可。
[0045]
表层部50是通过渗氮处理而形成的部分。表层部50中的氮的含量为0.2质量％以上0.8质量％以下。表层部50中的氮的含量小于0.2质量％的情况下，难以确保接触面的耐久性。表层部50中的氮的含量大于0.8质量％的情况下，渗氮处理所需的时间变长、制造成本增加。因此，将表层部50中的氮的含量设为0.2质量％以上0.8质量％以下。表层部50中的氮的含量优选为0.3质量％以上0.5质量％以下。
[0046]
表层部50中的氮的含量可通过电子探针微量分析仪(epma：electron probe micro analyzer)测定。
[0047]
在与接触面正交的剖面视角下，表层部50中优选在每100μm2中存在合计60个以上的粒径为0.50μm以下的析出物。在与接触面正交的剖面视角下，表层部50中更优选在每100μm2中存在合计80个以上的粒径为0.50μm以下的析出物。
[0048]
在与接触面正交的剖面视角下，表层部50中的析出物的面积率的合计优选为1％
以上10％以下。在与接触面正交的剖面视角下，表层部50中的析出物的面积率的合计更优选为2％以上7％以下。
[0049]
表层部50中的析出物例如是碳氮化物和氮化物。碳氮化物包括铁的碳化物、铁的碳化物中的碳被氮取代而成的化合物以及铁的碳化物中的铁被铁以外的合金元素取代而成的化合物。此外，氮化物是铁的氮化物。表层部50中的析出物可以是钢中所含的合金元素的碳化物、碳氮化物或氮化物。
[0050]
表层部50的钢中的析出物可以是以铬或钒为主成分的氮化物或以铬或钒为主成分的碳氮化物。
[0051]
以铬(钒)为主成分的氮化物是铬(钒)的氮化物、或该氮化物中的铬(钒)的一部分位点被铬(钒)以外的合金元素取代的氮化物。
[0052]
以铬(钒)为主成分的碳氮化物是铬(钒)的碳化物中的碳的一部分位点被氮取代的碳氮化物。以铬(钒)为主成分的碳氮化物的铬(钒)的位点可以被铬(钒)以外的合金元素取代。
[0053]
通过使用场发射扫描电子显微镜(fe-sem：field emission scanning electron microscope)以倍率5000倍取得表层部50的剖面图像，并且对该剖面图像进行二值化，对二值化的该剖面图像进行图像处理，从而算出析出物的面积率。另外，表层部50的剖面图像在3个以上的视野中取得，面积率采用该多个剖面图像的平均值。
[0054]
通过使用与上述相同的方法取得各个析出物的面积，并且将该面积除以π而得的值的平方根再乘以2，从而得到各个析出物的粒径。
[0055]
《钢中的残留奥氏体量》构成内圈10、外圈20和滚珠30的钢中的残留奥氏体的体积率在距接触面深度为50μm的位置处优选为20％以上40％以下。藉此，能够改善接触面的耐久性(特别是异物混入环境下的接触面的耐久性)。另外，残留奥氏体的体积率小于25％的情况下，接触面的耐久性有可能不足够。此外，残留奥氏体的体积率大于35％的情况下，有可能发生伴随残留奥氏体分解的老化。
[0056]
构成内圈10、外圈20和滚珠30的钢中的残留奥氏体的体积比在距接触面深度为50μm的位置处更优选为25％以上35％以下。
[0057]
距接触面深度为50μm的位置处的钢中的残留奥氏体量通过x射线衍射法测定。更具体而言，距接触面深度为50μm的位置处的钢中的残留奥氏体量通过使用理学株式会社制造的msf-3m测定。
[0058]
《距接触面深度为50μm的位置处的硬度》内圈10、外圈20和滚珠30的距接触面深度为50μm的位置处的硬度优选为653hv以上800hv以下。距接触面深度为50μm的位置处的硬度小于653hv的情况下，接触面的耐久性有可能不足够。另一方面，距接触面深度为50μm的位置处的硬度大于800hv的情况下，延展性和韧性降低，有可能发生早期损伤。
[0059]
内圈10、外圈20和滚珠30的距接触面深度为50μm的位置处的硬度通过jis标准(jis z 2244:2009)中规定的维氏硬度试验法测定。此外，测定时的负载采用300gf。
[0060]
《表层部50中的马氏体块》表层部50的钢具有马氏体块状晶粒。相邻的两个马氏体块状晶粒在晶界处晶体取
向差为15
°
以上。从另一角度说明该点时，即使存在晶体取向有偏差的部位，晶体取向差小于15
°
的情况下，该部位不视为马氏体块状晶粒的晶体晶界。马氏体块状晶粒的晶界由ebsd(electron back scattered diffraction：电子背散射衍射)法决定。
[0061]
表层部50的钢中，比较面积率为30％时的马氏体块状晶粒的平均粒径为2.0μm以下。表层部50的钢中，比较面积率为50％时的马氏体块状晶粒的平均粒径优选为1.5μm以下。
[0062]
比较面积率为30％(50％)时的马氏体块状晶粒的平均粒径通过以下的方法测定。第一，在包含表层部50的内圈10的剖面中进行剖面观察。此时，通过ebsd法特定观察视野中所包含的马氏体块状晶粒。该观察视野设为50μm
×
35μm的区域。第二，根据由ebsd法得到的晶体取向数据，分析观察视野中所包含的马氏体块状晶粒的各自面积。
[0063]
第三，将观察视野所包含的马氏体块状晶粒的各自面积按照面积从大到小的顺序进行累加。进行该累加直至达到观察视野所包含的马氏体块状晶粒的合计面积的30％(50％)。对于成为上述累加的对象的各马氏体块状晶粒计算出圆当量径。该圆当量径是将马氏体块状晶粒的面积除以π/4而得的值的平方根。成为上述累加的对象的马氏体块状晶粒的圆当量径的平均值被视为比较面积率为30％(50％)时的马氏体块状晶粒的平均粒径。
[0064]
(第一实施方式的滚动轴承的制造方法)以下说明滚动轴承的制造方法。
[0065]
图2是示出滚动轴承100的制造方法的工序图。如图2所示，滚动轴承100的制造方法具有准备工序s1、热处理工序s2、精整工序s3和组装工序s4。热处理工序s2在准备工序s1之后进行。精整工序s3在热处理工序s2之后进行。组装工序s4在精整工序s3之后进行。
[0066]
在准备工序s1中，准备供于热处理工序s2和精整工序s3的加工对象构件。作为该加工对象构件，在想要形成内圈10和外圈20的情况下准备环状的构件，在想要形成滚珠30的情况下准备球状的构件。该加工对象构件由第一组成或第二组成的钢形成。
[0067]
热处理工序s2具有加热工序s21、冷却工序s22和回火工序s23。在加热工序s21中，将加工对象构件在a1相变点以上的温度保持规定时间。此外，在加热工序s21中，还对加工对象构件进行渗氮处理。该渗氮处理通过在包含成为氮源的气体(例如氨气)的气氛气体中进行上述加热保持来实施。
[0068]
冷却工序s22在加热工序s21之后进行。在冷却工序s22中，加工对象构件被冷却到ms相变点以下的温度。该冷却例如通过油冷进行。回火工序s23在冷却工序s22之后进行。在回火工序s23中，将加工对象构件在低于a1相变点的温度保持规定时间。
[0069]
在精整工序s3中，对加工对象构件进行精整加工(磨削
·
研磨)和清洗。藉此，准备内圈10、外圈20和滚珠30。在组装工序s4中，内圈10、外圈20和滚珠30与保持器40一起被组装。通过以上所述，制造图1所示的结构的滚动轴承100。
[0070]
(第一实施方式的滚动轴承的效果)以下说明滚动轴承100的效果。
[0071]
滚动轴承100中，因为在内圈10、外圈20和滚珠30的接触面形成有进行了渗氮处理的表层部50，所以在接触面(及其正下方)不易发生龟裂等损伤。此外，滚动轴承100中，因为内圈10、外圈20和滚珠30由第一组成或第二组成的钢形成，所以通过在表层部50中析出微细的析出物等，能确保接触面(及其正下方)的硬度，并且能够抑制这些析出物成为应力集
中源(成为龟裂发生的起点)。
[0072]
滚动轴承100中，因为在表层部50析出细微的析出物，确保了接触面的硬度，因此可抑制在接触面形成金属新生面。因此，滚动轴承100中，不易在接触面产生氢。此外，滚动轴承100中，因为在表层部50析出细微的析出物，该析出物的附近成为氢的捕获位点，因此表层部50中的氢侵入量降低。因此，滚动轴承100中不易发生由氢脆性引起的早期剥离损伤。如上所述，根据滚动轴承100，能够实现滚动轴承的长寿命化。
[0073]
表层部50的钢中，在马氏体块状晶粒被微细化以达到比较面积率30％时的平均粒径为2.0μm以下的情况下，由于表层部50的高韧性化，可改善接触面(具体是轨道面10da、轨道面20ca和滚珠30的表面)的抗剪切性。因此，在该情况下，能进一步改善滚动轴承100的耐久性。实施例
[0074]
以下说明滚动轴承100的实施例。《样品》作为滚动轴承的样品，准备了样品1、样品2和样品3。样品1、样品2和样品3是内径30mm、外径47mm和宽11mm的jis标准51106型号的单向推力滚珠轴承。
[0075]
样品1的内圈和外圈由表3所示的组成的钢形成。另外，表3所示的组成在第一组成和第二组成的范围内。样品2的内圈和外圈以及样品3的内圈和外圈由表4所示的组成的钢形成。另外，表4所示的组成在jis标准规定的suj2的组成范围内，但在第一组成和第二组成的范围外。另外，样品1、样品2和样品3的滚珠由不锈钢(sus440c)形成。
[0076]
[表3]单位：质量％
[0077]
[表4]单位：质量％
[0078]
对样品1的内圈和外圈以及样品2的内圈和外圈进行了热处理工序s2。对样品3的内圈和外圈没有进行热处理工序s2。更具体而言，对样品3的内圈和外圈进行了淬火和回火，但是没有进行渗氮处理。
[0079]
图3是示出样品1的内圈和外圈的表层部中的碳和氮的含量的分布图。图4是示出样品2的内圈和外圈的表层部中的碳和氮的含量的分布图。图3和图4中，横轴是距表面的距离(单位为mm)，纵轴是碳和氮的含量(单位为质量％)。如图3、图4和表5所示，样品1的内圈和外圈以及样品2的内圈和外圈的表层部中的氮的含量为0.3质量％以上0.5质量％以下。另一方面，如表5所示，样品3的内圈和外圈的表层部中的氮的含量为0质量％(不含氮)。
[0080]
如表5所示，在样品1的内圈和外圈的表层部中，析出物的面积率的合计为2.2％以上7.0％以下。在样品2的内圈和外圈的表层部中，析出物的面积率的合计为1.2％以上
4.0％以下。在样品3的内圈和外圈的表层部中，析出物的面积率的合计为0.07％以上0.24％以下。
[0081]
如表5所示，在样品1的内圈和外圈的表层部中，析出物的数量在每100μm2中合计为66个以上425个以下。在样品2的内圈和外圈的表层部中，析出物的数量在每100μm2中合计为29个以上81个以下。在样品3的内圈和外圈的表层部中，析出物的数量在每100μm2中合计为8个以上50个以下。
[0082]
[表5][表5]
[0083]
图5是样品1的内圈和外圈的表层部中的代表性的剖面fe-sem图像。图6是样品2的内圈和外圈的表层部中的代表性的剖面fe-sem图像。如图5所示，在样品1的内圈和外圈的表层部中，析出物被微细化(几乎所有析出物的粒径在0.5μm以下)。另一方面，如图6所示，在样品2的内圈和外圈的表层部中，析出物没有被微细化(几乎所有析出物的粒径大于0.5μm)。
[0084]
如表6所示，样品1的内圈和外圈的距接触面深度为50μm的位置处的残留奥氏体的体积比为29.8％以上30.8％以下。样品2的内圈和外圈的距接触面深度为50μm的位置处的残留奥氏体的体积比为30.2％以上31.4％以下。样品3的内圈和外圈的距接触面深度为50μm的位置处的残留奥氏体的体积比为9.7％以上11.5％以下。
[0085]
如表6所示，样品1的内圈和外圈的距接触面深度为50μm的位置处的硬度为755hv以上759hv以下。样品2的内圈和外圈的距接触面深度为50μm的位置处的硬度为749hv以上758hv以下。样品3的内圈和外圈的距接触面深度为50μm的位置处的硬度为735hv以上765hv以下。
[0086]
[表6]
[0087]
《滚动疲劳寿命试验》对样品1、样品2和样品3进行了滚动疲劳寿命试验。如表7所示，滚动疲劳寿命试验在下述条件下进行：在最大接触面压为2.3gpa、0转/分钟和2500转/分钟之间进行急加减速，使用聚乙二醇和纯水的混合物进行润滑。
[0088]
图7是示出滚动疲劳寿命试验结果的图。图7中，横轴是寿命(单位为小时)，纵轴是累计破损概率(单位为％)。如图7和表7所示，以l
10
寿命(累计破损概率达到10％的时间)进行比较时，样品2的滚动疲劳寿命比样品3的滚动疲劳寿命长。根据该比较结果，也实验性地示出了通过以使表层部50中的氮的含量达到0.2质量％以上0.8质量％以下的条件进行渗
氮处理可改善滚动疲劳寿命。
[0089]
如图7和表7所示，以l
10
寿命进行比较时，样品1的滚动疲劳寿命比样品2的滚动疲劳寿命长。根据该比较结果，也实验性地示出了通过用第一组成的钢形成内圈10、外圈20和滚珠30中的至少一者，析出物微细地分散在表层部50中，藉此可改善滚动疲劳寿命。
[0090]
[表7] l
10
寿命样品1样品3的2.7倍样品2样品3的2.1倍
[0091]
《氢侵入特性》通过以下的方法评价了样品1和样品3的轨道构件(内圈和外圈)的表层部的氢侵入特性。该评价中，第一，通过将供于上述滚动疲劳寿命试验之前的样品1和样品3的轨道构件从室温加热到400℃，测定了供于滚动疲劳寿命试验之前的样品1和样品3的轨道构件的氢释放量。第二，通过将供于滚动疲劳寿命试验50小时后的样品1和样品3的轨道构件从室温加热到400℃，测定了供于滚动疲劳寿命试验50小时后的样品1和样品3的轨道构件的氢释放量。
[0092]
样品3中，滚动疲劳寿命试验前后的氢释放量的比(即、供于滚动疲劳寿命试验后的氢释放量除以供于滚动疲劳寿命试验前的氢释放量而得的值)为3.2。另一方面，样品1中，滚动疲劳寿命试验前后的氢释放量的比为0.9。根据该比较，实验性地表明了通过在接触面形成表层部50可抑制氢侵入表层部50，并可抑制由氢脆性引起的早期剥离。
[0093]
(第二实施方式)第二实施方式的轴承部件例如是滚动轴承的内圈210。以下，以内圈210作为第二实施方式的轴承部件的示例进行说明。但是，第二实施方式的轴承部件并不限定于此。第二实施方式的轴承部件也可以是滚动轴承的外圈或滚动轴承的滚动体。
[0094]
(内圈210的构成)图8是内圈210的剖视图。如图8所示，内圈210是圆环状。以内圈210的中心轴作为中心轴a1。内圈210具有宽面210a、宽面210b、内周面210c和外周面210d。宽面210a、宽面210b、内周面210c和外周面210d构成内圈210的表面。
[0095]
以下，以中心轴a1的方向作为轴向。此外，以下，以沿着轴向观察时沿着以中心轴a1为中心的圆周的方向作为周向。另外，以下，以与轴向正交的方向作为径向。
[0096]
宽面210a和宽面210b是内圈210在轴向上的端面。宽面210b是宽面210a在轴向上的相对面。
[0097]
内周面210c在周向上延伸。内周面210c朝向中心轴a1侧。内周面210c在轴向上的一端与宽面210a相连，在轴向上的另一端与宽面210b相连。内圈210在内周面210c与轴(未图示)嵌合。
[0098]
外周面210d在周向上延伸。外周面210d朝向与中心轴a1相反一侧。即、外周面210d是内周面210c在径向上的相对面。外周面210d在轴向上的一端与宽面210a相连，在轴向上的另一端与宽面210b相连。
[0099]
外周面210d具有轨道面210da。轨道面210da在周向上延伸。外周面210d在轨道面210da中向内周面210c侧凹陷。在剖面视角下，轨道面210da为局部圆形。轨道面210da在轴
向上位于外周面210d的中央。轨道面210da是与滚动体(图1中未图示)接触的外周面210d的一部分。
[0100]
内圈210是钢制成的。更具体而言，内圈210是进行了淬火和回火的钢制成的。构成内圈210的钢包含0.70质量％以上1.10质量％以下的碳、0.15质量％以上0.35质量％以下的硅、0.30质量％以上0.60质量％以下的锰、1.30质量％以上1.60质量％以下的铬、0.50质量％以下的钒和0.50质量％以下的钼。另外，该钢中钼的含量为0.01质量％以上，钒的含量为0.01质量％以上。
[0101]
构成内圈210的钢中的碳在0.70质量％以上是为了改善硬度。构成内圈210的钢中的碳在1.10质量％以下是为了抑制淬火裂纹。
[0102]
构成内圈210的钢中的硅在0.15质量％以上是为了提高耐回火软化性和改善加工性。构成内圈210的钢中的硅在0.35质量％以下是因为硅量过剩时加工性反而降低。
[0103]
构成内圈210的钢中的锰在0.30质量％以上是为了确保淬火性。构成内圈210的钢中的锰在0.60质量％以下是因为锰量过剩时钢中的锰系非金属夹杂物增加。
[0104]
构成内圈210的钢中的铬在1.30质量％以上是为了确保淬火性以及形成氮化物和碳氮化物。构成内圈210的钢中的铬在1.60质量％以下是为了抑制形成粗大的析出物。
[0105]
构成内圈210的钢中含有钒是为了将氮化物和碳氮化物微细化。构成内圈210的钢中的钒在0.50质量％以下是为了抑制钒添加相伴的成本增加。
[0106]
构成内圈210的钢中含有钼是为了将氮化物和碳氮化物微细化以及改善淬火性。构成内圈210的钢中的钼在0.50质量％以下是为了抑制钼添加相伴的成本增加。
[0107]
构成内圈210的钢可以包含0.90质量％以上1.10质量％以下的碳、0.20质量％以上0.30质量％以下的硅、0.40质量％以上0.50质量％以下的锰、1.40质量％以上1.60质量％以下的铬、0.20质量％以上0.30质量％以下的钒、0.10质量％以上0.30质量％以下的钼。另外，构成内圈210的钢的残余部分是铁和不可避免的杂质。
[0108]
图9是图8中的ix处的放大图。如图9所示，内圈210中，距表面的距离到20μm为止的区域是表层部211。对内圈210的表面进行了例如渗氮处理。其结果是，表层部211的钢中的氮浓度达到例如0.15质量％以上。表层部211的钢中的氮浓度优选为0.20质量％以上0.30质量％以下。表层部211的钢中的氮浓度通过使用epma(electron probe micro analyzer)进行测定。
[0109]
表层部211的钢中分散有析出物。析出物是以铬或钒为主成分的氮化物或者以铬或钒为主成分的碳氮化物。
[0110]
以铬(钒)为主成分的氮化物是铬(钒)的氮化物、或该氮化物中的铬(钒)的一部分位点被铬(钒)以外的合金元素取代的氮化物。
[0111]
以铬(钒)为主成分的碳氮化物是铬(钒)的碳化物中的碳的一部分位点被氮取代的碳氮化物。以铬(钒)为主成分的碳氮化物的铬(钒)的位点可以被铬(钒)以外的合金元素取代。
[0112]
表层部211的钢中，析出物的面积率优选在2.0％以下。表层部211的钢中，析出物的最大粒径优选在0.5μm以下。
[0113]
表层部211的钢中的析出物的面积率和最大粒径通过以下的方法测定。第一，在包含表层部211的内圈210的剖面中，使用sem(scanning electron microscope：扫描电子显
微镜)取得剖面图像(以下记为“sem图像”)。取得该sem图像时的倍率设为15000倍。
[0114]
第二，对取得的sem图像进行图像処理。更具体而言，在sem图像中，析出物显示为白色，因此通过图像处理算出sem图像中呈白色的部分的各自面积和合计面积。
[0115]
sem图像中呈白色的部分的合计面积可视为表层部211的钢中的析出物的面积率。将sem图像中呈白色的各部分的面积的最大值除以π/4而得的值的平方根视为表层部211的钢中的析出物的最大粒径。
[0116]
表层部211的钢中可分散有渗碳体(fe3c)。渗碳体中的铁的位点的一部分可以被合金元素取代，渗碳体中的碳的位点的一部分可以被氮取代。表层部211的钢中的渗碳体的最大粒径优选在1.5μm以下。
[0117]
表层部211的钢中的渗碳体的最大粒径通过以下的方法测定。第一，在包含表层部211的内圈210的剖面中取得sem图像。取得该sem图像时的倍率设为15000倍。第二，对取得的sem图像进行图像処理。更具体而言，在sem图像中，渗碳体显示为椭圆状的灰色，因此通过图像处理算出sem图像中呈椭圆状的灰色部分的各自面积。接着，将sem图像中呈椭圆状的灰色的各部分的面积的最大值除以π/4而得的值的平方根视为表层部211的钢中的渗碳体的最大粒径。
[0118]
在内圈210的距表面的距离为50μm的位置处，钢中的残留奥氏体的体积比优选在15％以上。在内圈210的距表面的距离为50μm的位置处，钢中的残留奥氏体的体积比更优选为25％以上35％以下。
[0119]
钢中的残留奥氏体的体积比通过x射线衍射法测定。即、通过比较奥氏体的x射线衍射中的衍射峰的积分强度和奥氏体以外的相的x射线衍射中的衍射峰的积分强度，算出钢中的残留奥氏体的体积比。
[0120]
在内圈210的距表面的距离为50μm的位置处，钢的硬度优选在58hrc以上。在内圈210的距表面的距离为50μm的位置处，钢的硬度更优选为58hrc以上64hrc以下。钢的硬度根据jis标准(jis z 2245:2016)中规定的洛氏硬度试验方法进行测定。
[0121]
表层部211的钢具有马氏体块状晶粒。相邻的两个马氏体块状晶粒在晶界处晶体取向差为15
°
以上。从另一角度说明该点时，即使存在晶体取向有偏差的部位，晶体取向差小于15
°
的情况下，该部位不视为马氏体块状晶粒的晶体晶界。马氏体块状晶粒的晶界由ebsd(electron back scattered diffraction：电子背散射衍射)法决定。
[0122]
表层部211的钢中，马氏体块状晶粒的最大粒径在5.0μm以下。表层部211的钢中的马氏体块的最大粒径通过以下的方法测定。
[0123]
第一，在包含表层部211的内圈210的剖面中进行剖面观察。此时，通过ebsd法特定观察视野中所包含的马氏体块状晶粒。该观察视野设为50μm
×
35μm的区域。第二，根据由ebsd法得到的晶体取向数据，分析观察视野中所包含的马氏体块状晶粒的各自面积。将观察视野中包含的马氏体块状晶粒的各自面积中的最大值除以π/4而得的值的平方根视为表层部211的钢中的马氏体块的最大粒径。
[0124]
表层部211的钢中，比较面积率为30％时的马氏体块状晶粒的平均粒径优选在2.0μm以下。表层部211的钢中，比较面积率为50％时的马氏体块状晶粒的平均粒径优选在1.5μm以下。
[0125]
比较面积率为30％(50％)时的马氏体块状晶粒的平均粒径通过以下的方法测定。
第一，在包含表层部211的内圈210的剖面中进行剖面观察。此时，通过ebsd法特定观察视野中所包含的马氏体块状晶粒。该观察视野设为50μm
×
35μm的区域。第二，根据由ebsd法得到的晶体取向数据，分析观察视野中所包含的马氏体块状晶粒的各自面积。
[0126]
第三，将观察视野所包含的马氏体块状晶粒的各自面积按照面积从大到小的顺序进行累加。进行该累加直至达到观察视野所包含的马氏体块状晶粒的合计面积的30％(50％)。对于成为上述累加的对象的各马氏体块状晶粒计算出圆当量径。该圆当量径是将马氏体块状晶粒的面积除以π/4而得的值的平方根。成为上述累加的对象的马氏体块状晶粒的圆当量径的平均值被视为比较面积率为30％(50％)时的马氏体块状晶粒的平均粒径。
[0127]
表层部211的钢中，马氏体块状晶粒的{011}面的晶体取向密度的最大值为3.25倍随机(random)以下。表层部211的钢中的马氏体块状晶粒的{011}面的晶体取向密度的最大值通过以下的方法测定。
[0128]
第一，在包含表层部211的内圈210的剖面中进行剖面观察。此时，通过ebsd法特定观察视野中所包含的马氏体块状晶粒。该观察视野设为50μm
×
35μm的区域。第二，根据通过ebsd法获得的晶体取向数据，按照使用了球谐函数的h.j.bunge,mathematische methoden der texturanalyse,akademie-verlag(1969)中记载的方法，分析马氏体块状晶粒的{011}面的晶体取向密度分布。将该晶体取向密度分布内的最高的晶体取向密度的值视为{011}面的晶体取向密度的最大值。
[0129]
表层部211的钢中的马氏体块状晶粒的{011}面的晶体取向密度的最大值越小，则表层部211的钢中的马氏体块状晶粒的{011}面的形成取向的随机性越高。
[0130]
(内圈210的制造方法)图10是示出内圈210的制造方法的工序图。如图10所示，内圈210的制造方法具有准备工序s11、渗氮工序s12、淬火工序s13、回火工序s14和后处理工序s15。渗氮工序s12在准备工序s11之后进行。淬火工序s13在渗氮工序s12之后进行。回火工序s14在淬火工序s13之后进行。后处理工序s15在回火工序s14之后进行。
[0131]
在准备工序s11中准备加工对象构件。加工对象构件是用与内圈210相同的钢形成的圆环状构件。
[0132]
在渗氮工序s12中对加工对象构件的表面进行渗氮处理。通过将加工对象构件在包含氮源(例如氨)的气氛中、在构成加工对象构件的钢的a1相变点以上的温度下保持以进行渗氮处理。
[0133]
在淬火工序s13中，对加工对象构件进行淬火。通过将加工对象构件保持在构成加工对象构件的钢的a1相变点以上的温度下、然后急冷到构成加工对象构件的钢的ms相变点以下的温度以进行淬火。淬火工序s13中的加热保持的温度优选在渗氮工序s12中的加热保持的温度以下。淬火工序s13可以进行两次。第二次的淬火工序s13中的加热保持温度优选比第一次的淬火工序s13中的加热保持温度低。藉此，析出物微细且大量地分散在加工对象构件的表层部中。
[0134]
在回火工序s14中，对加工对象构件进行回火。通过将加工对象构件保持在小于构成加工对象构件的钢的a1相变点的温度下以进行回火。在后处理工序s15中，对加工对象构件的表面进行机械加工(磨削、研磨)和清洗等。通过以上所述，形成图1和图9所示的结构的内圈210。
[0135]
另外，由于析出物微细且大量地分散在表层部211的钢中，因此容易形成马氏体块状晶粒的取向不会偏向于特定取向，所以表层部211的钢中的马氏体块状晶粒的{011}面的晶体取向密度的最大值变小。此外，由于析出物微细且大量地分散在表层部211的钢中，因此马氏体块状晶粒不易变大，所以表层部211的钢中的马氏体块状晶粒的最大粒径在5.0μm以下。
[0136]
(内圈210的效果)内圈210中，在表层部211的钢中，马氏体块状晶粒被微细化，使得最大粒径为5.0μm以下，并且马氏体块状晶粒的形成取向被随机化，使得{011}面的晶体取向密度的最大值为3.25倍随机以下。其结果是，内圈210中，表层部211由于高韧性化，与滚动体接触的内圈210的表面(具体是轨道面210da)的耐剪切性得到改善。因此，根据内圈210，耐久性得到改善。
[0137]
表层部211的钢中的析出物的面积率为2.0％以上的情况下(即、在表层部211的钢中析出物以高密度分散的情况下)，与滚动体接触的内圈210的表面(具体是轨道面210da)的耐剪切性得到改善，藉此耐久性进一步得到改善。
[0138]
表层部211的钢中的析出物的最大粒径为0.5μm的情况下，在表层部211的钢中析出物以高密度微细地分散，因此耐磨耗性和韧性得到改善，内圈210的耐久性进一步得到改善。表层部211的钢中的渗碳体的最大粒径在1.5μm以下的情况下，由于渗碳体的微细分散，内圈210的耐磨耗性和韧性进一步得到改善。
[0139]
表层部211的钢中，马氏体块状晶粒被微细化使得比较面积率30％(50％)时的平均粒径为2.0μm(1.5μm)以下的情况下，表层部211中的韧性得到改善，藉此内圈210的耐久性进一步得到改善。
[0140]
内圈210的距表面的距离为50μm的位置处的钢中的残留奥氏体的体积比为15％以上(25％以上35％以下)的情况下，对异物混入环境下的压痕起点型剥离的耐久性得到改善。内圈210的距表面的距离为50μm的位置处的钢的硬度为58hrc以上(58hrc以上64hrc以下)的情况下，内圈210的耐磨耗性进一步得到改善。
[0141]
(第二实施方式的滚动轴承)以下，对第二实施方式的滚动轴承(以下记为“滚动轴承200”)进行说明。
[0142]
图11是滚动轴承200的剖视图。如图11所示，滚动轴承200是深槽滚珠轴承。但是，滚动轴承200并不限定于此。滚动轴承200例如可以是推力滚珠轴承。滚动轴承200具有内圈210、外圈220、滚动体230和保持器240。
[0143]
外圈220具有宽面220a、宽面220b、内周面220c和外周面220d。外圈220的表面由宽面220a、宽面220b、内周面220c和外周面220d构成。
[0144]
宽面220a和宽面220b是外圈220在轴向上的端面。宽面220b是宽面220a在轴向上的相对面。
[0145]
内周面220c在周向上延伸。内周面220c朝向中心轴a1侧。内周面220c在轴向上的一端与宽面220a相连，在轴向上的另一端与宽面220b相连。外圈220以内周面220c与外周面210d相对的方式配置。
[0146]
内周面220c具有轨道面220ca。轨道面220ca在周向上延伸。内周面220c在轨道面220ca中向外周面220d侧凹陷。在剖面视角下，轨道面220ca为局部圆形。轨道面220ca在轴
向上位于内周面220c的中央。轨道面220ca是与滚动体230接触的内周面220c的一部分。
[0147]
外周面220d在周向上延伸。外周面220d朝向与中心轴a1相反一侧。即、外周面220d是内周面220c在径向上的相对面。外周面220d在轴向上的一端与宽面220a相连，在轴向上的另一端与宽面220b相连。外圈220在外周面220d与轴(未图示)嵌合。
[0148]
滚动体230是球状。滚动体230配置在外周面210d(轨道面210da)和内周面220c(轨道面220ca)之间。保持器240是圆环状，且配置在外周面210d和内周面220c之间。保持器240以周向上相邻的两个滚动体230的间隔在一定范围内的方式保持滚动体230。
[0149]
外圈220和滚动体230可以由与内圈210相同的钢形成。外圈220的表层部(外圈220的距表面的距离到20μm为止的区域)和滚动体230的表层部(滚动体230的距表面的距离到20μm为止的区域)可以是与表层部211相同的构成。
[0150]
(滚动疲劳寿命试验)为了确认第二实施方式的轴承部件的效果，进行了滚动疲劳寿命试验。滚动疲劳寿命试验中使用了样品4、样品5和样品6。样品4～样品6是jis标准中规定的51106型号的推力滚珠轴承。
[0151]
样品4中，垫圈(内圈和外圈)由第一钢材形成。样品5和样品6中，垫圈由第二钢材形成。第一钢材和第二钢材的组成示于表8中。如表8所示，第一钢材和第二钢材的成分除钼和钒的含量外基本相同。另外，第二钢材对应于jis标准中规定的高碳铬轴承钢suj2。
[0152]
[表8]
[0153]
图12是示出样品4的垫圈的轨道面附近的氮浓度和碳浓度的测定结果的图。图13是示出样品5的垫圈的轨道面附近的氮浓度和碳浓度的测定结果的图。图12和图13的横轴是距轨道面的距离(单位：mm)，图12和图13的纵轴是碳或氮的浓度(单位：质量％)。
[0154]
如图12和图13所示，样品4和样品5中对垫圈的表面进行了渗氮处理。进行该渗氮处理时的加热保持温度设为850℃。另一方面，样品6中对垫圈的表面没有进行渗氮处理。
[0155]
表9中示出样品4～样品6的垫圈的表层部(距轨道面的距离到20μm为止的区域)中的氮浓度。如表9所示，在样品4和样品5的垫圈的表层部的钢中，氮浓度为0.3％以上0.5％以下。在样品6的垫圈的表层部的钢中，氮浓度为0.0％。
[0156]
[表9] 表层部的氮浓度(质量％)样品40.3-0.5样品50.3-0.5样品60.0
[0157]
对样品4～样品6的垫圈进行了淬火和回火。淬火时的加热保持温度设为850℃。回火时的加热保持温度设为180℃。回火时的加热保持时间设为2小时。
[0158]
图14是样品4的垫圈的表层部的sem图像。图15是样品5的垫圈的表层部的sem图像。图14和图15的sem图像中，白色部分是析出物，椭圆状的灰色部分是渗碳体。
[0159]
如表10所示，在样品4的垫圈的表层部的钢中，析出物的面积率为2.7％。如表10所
示，在样品5的表层部的钢中，析出物的面积率为1.6％。即、在样品4的垫圈的表层部中，与样品5的垫圈的表层部相比，析出物以高密度分散。根据该比较，表明了通过添加0.5质量％以下的钒和钼，在垫圈的表层部的钢中析出物以高密度分散。
[0160]
在样品4的垫圈的表层部中，析出物的最大粒径为0.5μm。在样品5的垫圈的表层部中，析出物的最大粒径为1.1μm。即、在样品4的垫圈的表层部中，与样品5的垫圈的表层部相比，析出物微细地分散。根据该比较，表明了通过添加0.5质量％以下的钒和钼，在垫圈的表层部的钢中析出物以高密度且微细地分散。
[0161]
[表10] 表层部中析出物的面积率(％)表层部中析出物的最大粒径(μm)样品42.70.5样品51.61.1
[0162]
如表11所示，在样品4和样品5的垫圈的表层部中，渗碳体的最大粒径为1.5μm以下。在样品6的垫圈的表层部中，渗碳体的最大粒径大于1.5μm。
[0163]
[表11] 表层部中渗碳体的最大粒径(μm)样品41.01样品51.11样品62.10
[0164]
如表12所示，在样品4和样品5中，在距轨道面的距离为50μm的位置处，钢中的残留奥氏体的体积比在15％以上。样品6中，在距轨道面的距离为50μm的位置处，钢中的残留奥氏体的体积比小于15％。在样品4～样品6中，在距轨道面的距离为50μm的位置处，钢的硬度在58hrc以上。
[0165]
[表12]
[0166]
图16是样品4的垫圈的表层部的ebsd的相图。此外，图17是样品5的垫圈的表层部的ebsd的相图。此外，图18是样品6的垫圈的表层部的ebsd的相图。在图16～图18中，马氏体块状晶粒呈白色。
[0167]
如图16～图18和表13所示，在样品4的垫圈的表层部中，马氏体块状晶粒的{011}面的晶体取向密度的最大值为3.25倍随机以下。另一方面，在样品4的垫圈的表层部中，马氏体块状晶粒的{011}面的晶体取向密度的最大值大于3.25倍随机。
[0168]
[表13] 马氏体块状晶粒的晶体取向密度的最大值(倍随机)样品43.16样品53.32样品63.82
[0169]
如图16～图18和表14所示，在样品4的垫圈的表层部中，马氏体块状晶粒的最大粒径在5.0μm以下。另一方面，在样品5和样品6的垫圈的表层部中，马氏体块状晶粒的最大粒径大于5.0μm。
[0170]
[表14] 马氏体块状晶粒的最大粒径(μm)样品44.4样品56.6样品65.2
[0171]
图19是示出样品4～样品6的垫圈的表层部中的马氏体块状晶粒的平均粒径的柱状图。图19的图的纵轴是马氏体块状晶粒的平均粒径(单位：μm)。
[0172]
如图19所示，在样品4的垫圈的表层部中，比较面积率为30％时的马氏体块状晶粒的平均粒径在2.0μm以下。另一方面，在样品5和样品5的垫圈的表层部中，比较面积率为30％时的马氏体块状晶粒的平均粒径大于2.0μm。
[0173]
在样品4的垫圈的表层部中，比较面积率为50％时的马氏体块状晶粒的平均粒径在1.5μm以下。另一方面，在样品5和样品5的垫圈的表层部中，比较面积率为50％时的马氏体块状晶粒的平均粒径大于1.5μm。
[0174]
图20是示出滚动疲劳寿命试验结果的图。图20的图的横轴表示寿命(单位：小时)，图13的图纵轴表示累计破损概率(单位：％)。滚动疲劳寿命试验在表15所示的条件下进行。即、滚动体和垫圈之间的最大接触面压设为2.3gpa，垫圈在0转/分钟和2500转/分钟之间进行急速的加减速，润滑液采用将纯水添加到聚乙二醇油中的混合物。
[0175]
[表15]最大接触面压2.3gpa转速在0转/分钟和2500转/分钟之间急速加减速润滑液聚乙二醇+纯水
[0176]
如图20和表16所示，样品4显示出比样品5优异的滚动疲劳寿命。更具体而言，样品4的l
10
寿命(累计破损概率为10％的寿命)是样品6的l
10
寿命的2.7倍，样品5的l
10
寿命是样品6的l
10
寿命的2.1倍。
[0177]
如上所述，在样品4的垫圈的表层部中，马氏体晶粒的{011}面的晶体取向密度的最大值为3.25倍随机以下，并且马氏体晶粒的最大粒径在5.0μm以下。另一方面，在样品5和样品6的垫圈的表层部中，马氏体晶粒的{011}面的晶体取向密度的最大值大于3.25倍随机，并且马氏体晶粒的最大粒径大于5.0μm。根据该比较，表明了根据第二实施方式的轴承部件，耐久性得到改善。
[0178]
[表16] 相对于样品6的l
10
寿命比样品42.7样品52.1样品61.0
[0179]
此外，如上所述，在样品4的垫圈的表层部中，与样品5的垫圈的表层部相比，析出物以高密度微细地分散。根据该比较，表明了通过使表层部中的析出物的面积率和最大粒
径分别为2.0％以上和0.5μm以下，第二实施方式的轴承部件的耐久性进一步得到改善。
[0180]
此外，样品5的l
10
寿命比样品6的l
10
寿命长。如上所述，样品5的垫圈的表层部中渗碳体的最大粒径为1.5μm以下，另一方面，样品6的垫圈的表层部中渗碳体的最大粒径大于1.5μm。此外，在样品5的垫圈中，距轨道面的距离为50μm的位置处的残留奥氏体的体积比为15％以上，另一方面，在样品6的垫圈中，距轨道面的距离为50μm的位置处的残留奥氏体的体积比小于15％。
[0181]
根据该比较，表明了通过使轴承部件的表层部中渗碳体的最大粒径为1.5μm以下和在轴承部件的距表面的距离为50μm的位置处使残留奥氏体的体积比为15％以上，轴承部件的耐久性得到改善。
[0182]
《氢侵入特性》通过以下的方法评价了样品4和样品6的垫圈的表层部的氢侵入特性。该评价中，第一，通过将供于上述滚动疲劳寿命试验之前的样品4和样品6的垫圈从室温加热到400℃，测定了供于滚动疲劳寿命试验之前的样品4和样品6的垫圈的氢释放量。第二，通过将供于滚动疲劳寿命试验50小时后的样品4和样品6的垫圈从室温加热到400℃，测定了供于滚动疲劳寿命试验50小时后的样品4和样品6的垫圈的氢释放量。
[0183]
样品6中，滚动疲劳寿命试验前后的氢释放量的比(即、供于滚动疲劳寿命试验后的氢释放量除以供于滚动疲劳寿命试验前的氢释放量而得的值)为3.2。另一方面，样品4中，滚动疲劳寿命试验前后的氢释放量的比为0.9。根据该比较，实验性地表明了通过在接触面形成表层部211可抑制氢侵入表层部211，并可抑制由氢脆性引起的早期剥离。
[0184]
如上对本发明的实施方式进行了说明，但是上述实施方式可以进行各种变形。此外，本发明的范围不限定于上述实施方式。本发明的范围由权利要求书表示，意在包含与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。产业上利用的可能性
[0185]
上述的实施方式可特别有利地适用于内圈和外圈等轨道构件、滚珠等滚动体以及使用其的滚动轴承。符号说明
[0186]
10内圈、10a第一面、10aa轨道面、10b第二面、10c内周面、10d外周面、20外圈、20a第一面、20aa轨道面、20b第二面、20c内周面、20d外周面、30滚珠、40保持器、50表层部、100滚动轴承、a中心轴、s1准备工序、s2热处理工序、s3精整工序、s4组装工序、s21加热工序、s22冷却工序、s23回火工序、210内圈、210a,210b宽面、210c内周面、210d外周面、210da轨道面、211表层部、220外圈、220a,220b宽面、220c内周面、220ca轨道面、220d外周面、230滚动体、240保持器、200滚动轴承、a1中心轴、s11准备工序、s12渗氮工序、s13淬火工序、s14回火工序、s15后处理工序。

技术特征：
1.一种滚动构件，其为具有接触面的进行了淬火的钢制成的滚动构件，其中，所述滚动构件在从所述接触面到深度20μm为止的区域具备表层部，所述钢含有0.70质量％以上1.10质量％以下的碳、0.15质量％以上0.35质量％以下的硅、0.30质量％以上0.60质量％以下的锰、1.30质量％以上1.60质量％以下的铬、0.01质量％以上0.50质量％以下的钼、和0.01质量％以上0.50质量％以下的钒，并且残余部分由铁和不可避免的杂质构成，所述表层部中的氮的含量为0.2质量％以上0.8质量％以下。2.如权利要求1所述的滚动构件，其中，所述钢含有0.90质量％以上1.10质量％以下的碳、0.20质量％以上0.30质量％以下的硅、0.40质量％以上0.50质量％以下的锰、1.40质量％以上1.60质量％以下的铬、0.20质量％以上0.30质量％以下的钼、和0.20质量％以上0.30质量％以下的钒，并且残余部分由铁和不可避免的杂质构成，所述表层部中的氮的含量为0.3质量％以上0.5质量％以下。3.如权利要求1或2所述的滚动构件，其中，在与所述接触面正交的剖面视角下，所述表层部中在每100μm2中存在合计60个以上的粒径为0.50μm以下的析出物，且所述表层部中的所述析出物的面积率的合计在1％以上10％以下，距所述接触面深度为50μm的位置处的残留奥氏体量的体积率为20％以上40％以下，距所述接触面深度为50μm的位置处的硬度为653hv以上800hv以下。4.如权利要求1或2所述的滚动构件，其中，在与所述接触面正交的剖面视角下，所述表层部中在每100μm2中存在合计80个以上的粒径为0.50μm以下的析出物，且所述表层部中的所述析出物的面积率的合计在2％以上7％以下，距所述接触面深度为50μm的位置处的残留奥氏体量的体积率为25％以上35％以下，距所述接触面深度为50μm的位置处的硬度为653hv以上800hv以下。5.一种滚动轴承，其中，具备轨道构件、和与所述轨道构件接触地配置的滚动体，所述轨道构件和所述滚动体中的至少一者是权利要求1～4中的任一项记载的所述滚动构件。6.一种轴承部件，其为具有表面的钢制成的轴承部件，其中，具备距所述表面的距离到20μm为止的区域、即、表层部，所述钢包含0.70质量％以上1.10质量％以下的碳、0.15质量％以上0.35质量％以下的硅、0.30质量％以上0.60质量％以下的锰、1.30质量％以上1.60质量％以下的铬、0.50质量％以下的钒、和0.50质量％以下的钼，并且残余部分是铁和不可避免的杂质，所述表层部的所述钢具有马氏体块状晶粒和析出物，所述析出物是以铬或钒为主成分的氮化物或者以铬或钒为主成分的碳氮化物，在所述表层部的所述钢中，所述马氏体块的最大粒径为5.0μm以下，在所述表层部的所述钢中，所述马氏体块的{011}面的晶体取向密度的最大值为3.25倍随机以下。7.如权利要求6所述的轴承部件，其中，所述钢包含0.90质量％以上1.10质量％以下的碳、0.20质量％以上0.30质量％以下的硅、0.40质量％以上0.50质量％以下的锰、1.40质
量％以上1.60质量％以下的铬、0.20质量％以上0.30质量％以下的钒、和0.10质量％以上0.30质量％以下的钼，并且残余部分是铁和不可避免的杂质。8.如权利要求6或7所述的轴承部件，其中，所述表层部的所述钢中的所述析出物的面积率为2.0％以上。9.如权利要求6～8中的任一项所述的轴承部件，其中，在所述表层部的所述钢中，所述析出物的最大粒径为0.5μm以下。10.如权利要求6～9中的任一项所述的轴承部件，其中，所述表层部的所述钢还具有渗碳体，在所述表层部的所述钢中，所述渗碳体的最大粒径为1.5μm以下。11.如权利要求6～10中的任一项所述的轴承部件，其中，在所述表层部的所述钢中，比较面积率为30％时的所述马氏体块状晶粒的平均粒径为2.0μm以下。12.如权利要求6～11中的任一项所述的轴承部件，其中，在所述表层部的所述钢中，比较面积率为50％时的所述马氏体块状晶粒的平均粒径为1.5μm以下。13.如权利要求6～12中的任一项所述的轴承部件，其中，所述表层部的所述钢中的氮浓度为0.15质量％以上。14.如权利要求6～13中的任一项所述的轴承部件，其中，在距所述表面的距离为50μm的位置处，所述钢中的残留奥氏体的体积比为15％以上。15.如权利要求6～14中的任一项所述的轴承部件，其中，在距所述表面的距离为50μm的位置处，所述钢的硬度为58hrc以上。16.如权利要求6～15中的任一项所述的轴承部件，其中，在距所述表面的距离为50μm的位置处，所述钢中的残留奥氏体的体积比为25％以上35％以下，在距所述表面的距离为50μm的位置处，所述钢的硬度为58hrc以上64hrc以下。17.一种轴承部件，其为具有表面的钢制成的轴承部件，其中，具备距所述表面的距离到20μm为止的区域、即、表层部，所述钢包含0.70质量％以上1.10质量％以下的碳、0.15质量％以上0.35质量％以下的硅、0.30质量％以上0.60质量％以下的锰、1.30质量％以上1.60质量％以下的铬、0.50质量％以下的钒、和0.50质量％以下的钼，并且残余部分是铁和不可避免的杂质，在所述表层部的所述钢中分散有析出物，所述析出物是以铬或钒为主成分的氮化物或者以铬或钒为主成分的碳氮化物，所述表层部的所述钢中的所述析出物的面积率为2.0％以上。18.一种轴承部件，其为具有表面的钢制成的轴承部件，其中，具备距所述表面的距离到20μm为止的区域、即、表层部，所述钢包含0.70质量％以上1.10质量％以下的碳、0.15质量％以上0.35质量％以下的硅、0.30质量％以上0.60质量％以下的锰、1.30质量％以上1.60质量％以下的铬、0.50质量％以下的钒、和0.50质量％以下的钼，并且残余部分是铁和不可避免的杂质，所述表层部的所述钢具有马氏体块状晶粒和析出物，所述析出物是以铬或钒为主成分的氮化物或者以铬或钒为主成分的碳氮化物，在所述表层部的所述钢中，比较面积率为30％时的所述马氏体块状晶粒的平均粒径为
2.0μm以下。19.一种滚动轴承，其具备内圈、外圈和滚动体，所述内圈、所述外圈和所述滚动体中的至少一者是权利要求6～18中的任一项记载的所述轴承部件。

技术总结
滚动构件是具有接触面的进行了淬火的钢制成的。滚动构件在从接触面到深度20μm为止的区域具备表层部。钢含有0.70质量％以上1.10质量％以下的碳、0.15质量％以上0.35质量％以下的硅、0.30质量％以上0.60质量％以下的锰、1.30质量％以上1.60质量％以下的铬、0.01质量％以上0.50质量％以下的钼、和0.01质量％以上0.50质量％以下的钒，并且残余部分由铁和不可避免的杂质构成。表层部中的氮的含量为0.2质量％以上0.8质量％以下。质量％以上0.8质量％以下。质量％以上0.8质量％以下。


技术研发人员：佐藤美有 三轮则晓 山田昌弘 大木力
受保护的技术使用者：NTN株式会社
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2023/8/14