滚动轴承制造技术

滚动轴承零件的合金元素的含量，以质量％计，含有Ｃ为０．６％以上但在１．３％以下；Ｓｉ为０．３％以上但在３．０％以下；Ｍｎ为０．２％以上但在１．５％以下；Ｐ为０．０３％以下；Ｓ为０．０３％以下；Ｃｒ为０．３％以上但在５．０％以下；Ｎｉ为０．１％以上但在３．０％以下；Ａｌ为０．０５０％以下；Ｔｉ为０．００３％以下；Ｏ为０．００１５％以下；Ｎ为０．０１５％以下，剩余部由Ｆｅ和不可避免的杂质组成，由此钢材构成，具有氮富集层，奥氏体结晶粒的粒度号数在超过１０号的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种被用于减速器、主动小齿轮、变速器等的滚动轴承，更具体地说，是涉及一种滚动疲劳特性长寿命，并且，具有高度的耐裂纹强度和耐长期尺寸变化的滚动轴承。
技术介绍
作为对于轴承零件的滚动疲劳赋予长寿命的热处理方法，有在淬火加热时的气氛RX气体中，再添加氨气等，对该轴承零件的表层部实施碳氮共渗处理的方法(例如特开平8-4774号公报、特开平11-101247号公报)。通过采用此碳氮共渗处理，能够使表层部硬化，此外使显微组织中生成残留奥氏体，从而能够使滚动疲劳寿命提高。因为碳氮共渗处理为了扩散处理，需要长时间保持于高温，所以使组织粗大化等，难以实现裂纹强度的提高，而有改善的余地。另外，对由残留奥氏体的增加所致的长期尺寸变化率的增大，也有改善的余地。另一方面，对于滚动疲劳，为了确保长寿命，使裂纹强度提高，防止长期尺寸变化率的增大，可以通过钢的合金设计而实行。但是，若利用钢的合金设计，则会发生原材料成本变高等的问题点。在今后的轴承零件中，为了伴随使用环境的高载荷化、高温化，要求具有即使在比现有还大的载荷条件下，且更高温也能够使用的特性，为此就需要滚动疲劳特性为长寿命，具有高度的裂纹强度和尺寸稳定性的轴承零件。
技术实现思路
本专利技术其目的在于，提供一种具有高度的耐裂纹强度和尺寸稳定性，在高温环境下滚动疲劳寿命也优异的滚动轴承。本专利技术的滚动轴承，是具有内圈、外圈和多个的滚动体的滚动轴承，其中，内圈、外圈和滚动体之中至少任意一个构件，是具有内圈、外圈和滚动体的高温用滚动轴承的零件，其由如下的钢材构成合金元素的含量以质量％计，含有C(碳)为0.6％以上但在1.3％以下；Si(硅)为0.3％以上但在3.0％以下；Mn(锰)为0.2％以上但在1.5％以下；P(磷)为0.03％以下；S(硫)为0.03％以下；Cr(铬)为0.3％以上但在5.0％以下；Ni(镍)为0.1％以下但在3.0％以下；Al(铝)为0.050％以下；Ti(钛)为0.003％以下；O(氧)为0.0015％以下；N(氮)为0.015％以下，剩余部由Fe(铁)和不可避免的杂质组成，并且，具有氮富集层，奥氏体结晶粒的粒度号数为超过10号的范围。本专利技术者们，锐意研究的结果发现了，能够取得在异物混入环境下和高温环境下，具有优异的滚动疲劳寿命的廉价的高温用滚动轴承构件，其组成元素的组合及其各含量。以下，说明各化学成分的限定理由。(1)C的含量(0.6％以上但在1.3％以下)C是作为滚动轴承用于确保强度所必须的元素，因为为了维持指定的热处理后的硬度而需要含有0.6％以上，所以将C含量的下限限定于0.6％。另外，在本专利技术中，如后述碳化物对滚动疲劳寿命发挥着重要的作用，但是在C含量超过1.3％而含有时，因为大型的碳化物生成，判明产生滚动疲劳寿命的降低，所以将C含量的上限限定于1.3％。(2)Si的含量(0.3％以下但在3.0％以下)因为Si有着抑制在高温域的软化，改善滚动轴承的耐热性的作用，所以优选添加。但是，因为当Si含量低于0.3％该效果无法取得，所以将Si含量的下限限定于0.3％。另外，伴随Si含量的增加而耐热性提高，但是因为超过3.0％而大量含有时，不但其效果饱和，而且还产生热加工性和切割性的降低，所以将Si含量的上限限定于3.0％。(3)Mn的含量(0.2％以上但在1.5％以下)Mn不但是在制造钢时用于脱氧的元素，而且是改善淬火性的元素，因为为了取得效果而需要添加0.2％以上，所以将Mn含量的下限限定于0.2％。但是，若超过1.5％而大量含有，则因为切割性大幅度降低，所以将Mn含量的上限限定于1.5％。(4)P的含量(0.03％以下)因为P在钢的奥氏体晶界偏析，导致韧性和滚动疲劳寿命的降低，所以将0.03％作为含量的上限。(5)S的含量(0.03％以下)因为S破坏钢的热加工性，在钢中形成非金属夹杂物而使韧性和滚动疲劳性寿命降低，所以将0.03％作为S含量的上限。另外，因为S如所述持有有害的一面，但另一方面也有使切割加工性提高的效果，所以，优选尽可能少，但允许含量达到0.005％。(6)Cr的含量(0.3％以上但在5.0％以下)Cr在本专利技术中是起着重要的作用的元素，用于淬火性的改善、基于碳化物的硬度确保和寿命改善而被添加。因为为了得到指定的碳化物而需要0.3％以上的添加，所以将Cr含量的下限限定于0.3％。但是，若超过5.0％而大量含有，则因为大型的碳化物生成而产生滚动疲劳寿命的降低，所以将Cr含量的上限限定于5.0％。(7)Al的含量(0.050％以下)Al作为钢的制造时的脱氧剂而被使用，但是因为生成硬质的氧化物系夹杂物使滚动疲劳寿命降低，所以优选其减少。还有，若Al超过0.050％被大量含有，则因为确认有显著的滚动疲劳寿命的降低，所以将Al含量的上限限定于0.050％。还有，因为使Al含量低于0.005％会造成钢的制造成本的上升，所以优选Al含量的下限限定于0.005％。(8)Ti的含量(0.003％以下)，O的含量(0.0015％以下)，N的含量(0.015％以下)因为Ti、O和N作为在钢中形成氧化物、氮化物的非金属夹杂物，成为疲劳破坏的起点而使滚动疲劳寿命降低，所以将Ti0.003％，O0.0015％，N0.015％作为各元素的上限。(9)Ni的含量(0.1％以上但在3.0％以下)Ni在本专利技术中是起着重要的作有的元素，特别是具有抑制在高温环境下被使用时的滚动疲劳过程中的组织的变化，还有抑制在高温域的硬度的降低，从而提高滚动疲劳寿命的效果。另外，Ni不但改善韧性，改善在异物环境下的寿命，而且也有助于耐腐蚀性的改善。为此，因为需要使Ni含有0.1％以上，所以将Ni含量的下限限定于0.1％。但是，若超过3.0％而大量含有Ni，则在淬火处理时有大量的残留奥氏体生成，而将无法取得指定的硬度，另外钢材成本上升，所以将Ni含量的上限限定于3.0％。上述钢材，也可以以质量％计，再含有0.05％以上但低于0.25％的Mo，和0.05％以上但在1.0％以下的V的至少一种。由此，能够进一步使异物混入环境下和高温环境下的滚动疲劳寿命提高，且能够使回火处理后的硬度提高。以下，说明上述化学成分的限定理由。(10)Mo的含量(0.05％以上但低于0.25％)Mo不但改善钢的淬火性，而且通过固溶于碳化物中而有防止回火处理时的软化的效果。特别是，因为Mo被发现有改善在高温域的滚动疲劳的作用而被添加。但是，若大量使Mo含有达0.25％以上，则不但钢材成本上升，而且在为了使切割加工容易的软化处理时，因为硬度不降低切割性大幅度劣化，所以将Mo含量限定于低于0.25％。另外，因为当Mo含量低于0.05％，对碳化物形成无效，所以将Mo含量的下限限定于0.05％。(11)V的含量(0.05％以上但在1.0％以下)V与碳结合而析出细微的碳化物，不但具有促进结晶粒的细微化从而改善强度、韧性的效果，而且通过V的含有，显示出改善钢的耐热性，抑制高温回火后的软化，改善滚动疲劳寿命，使寿命的偏差减少的作用。因为取得该效果的V的含量为0.05％以上，所以将V含量的下限限定于0.05％。但是，若超过1.0％而大量的含有V，则因为切割性、热加工性降低，所以将V含量的上限限定于1.0％。其次，氮富集层是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚动轴承，具有内圈、外圈和多个的滚动体，其中，所述外圈、内圈和滚动体之中的至少任一个构件，由如下的钢材构成：该钢材合金元素的含量，以质量％计，含有Ｃ为０．６％以上但在１．３％以下；Ｓｉ为０．３％以上但在３．０％以下；Ｍｎ为０．２％以上但在１．５％以下；Ｐ为０．０３％以下；Ｓ为０．０３％以下；Ｃｒ为０．３％以上但在５．０％以下；Ｎｉ为０．１％以上但在３．０％以下；Ａｌ为０．０５０％以下；Ｔｉ为０．００３％以下；Ｏ为０．００１５％以下；Ｎ为０．０１５％以下，剩余部由Ｆｅ和不可避免的杂质组成，并且，具有氮富集层，奥氏体晶粒的粒度编号在超过１０号的范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：木大力，前田喜久男，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]