一种采用能确保较高的断裂韧性值且降低了合金元素的添加的钢作为材料，并具有足够的耐磨损性的轴承零件即外圈(21)、内圈(22)、滚子(23)由钢构成，该钢含有0.15～0.3质量％的C、0.15～0.7质量％的Si、0.15～1.0质量％的Mn，且其余部分由铁及杂质构成，在包括滚走面(21A、22A、23A)的区域中形成有富碳层(21B、22B、23B)和富氮层(21D、22D、23D)。此外，包含于富氮层(21D、22D、23D)中的滚走面(21A、22A、23A)的氮浓度处于0.3质量％以上。
【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，尤其涉及一种能使耐磨损性提高的。
技术介绍
近年来，机械的轻量化、紧凑化进步，该机械中使用的滚动轴承的尺寸也变小。因此，处于使滚动轴承内产生的面压力(轨道构件与滚动体之间的接触面压力)变高的倾向。 此外，当因作为该结果而产生的温度上升导致润滑油劣化或低粘度化而不充分地形成油膜时，以滚动体与轨道构件(内圈、外圈)之间的接触面产生金属接触，从而有时在该接触面中产生磨损。特别地，在下式(1)所示的油膜参数Λ的值不足1这样的润滑条件下，磨损会变为较大的问题。A=V(CIX)1Ah(I)在此，符号Iltl是油膜厚度，α工及α 2分别是轨道面及滚动体的表面粗度RMS。在轨道构件的轨道面(滚走面)、滚动体的表面(与轨道构件的接触面)上产生因磨损而引起的凹凸的情况下，由于该凹凸成为应力集中源或脱落的铁粉咬入轨道面，因而可能使滚动轴承的寿命降低。作为上述滚动轴承的磨损变为问题的应用，可列举出例如钢铁的连续铸造设备的导向辊子中使用的自动调心滚子轴承。在连续铸造设备的导向辊子中，因钢水的重量和高热量而产生热膨胀、挠曲。因此，在对导向辊子进行支承的滚动轴承(以下，称为导向辊子用轴承)中，较多地使用能允许内圈的调心且具有较高的轴向载荷负载能力的自动调心滚子轴承。由于导向辊子用轴承在极低速的内圈旋转且高负载载荷的条件下被使用，因此，在不易形成油膜且固定负载区域的外圈的滚走面上产生磨损。特别地，已知因自动调心滚子轴承的滚子的形状为桶状而产生差动滑动，从而在纯滚动部与滑动部之间产生磨损差，并在外圈滚走面上产生两山形状的偏磨损。由于在上述偏磨损的结果中所形成的两个突起部上产生应力集中，因此，有时是提早产生剥离的原因。此外，由于大量地喷洒用于对钢水进行凝固的冷却水，因此，也会产生水和水蒸汽浸入轴承内。对于在这种严酷的润滑条件下所使用的导向辊子用轴承，要求能抑制构成轴承的轴承零件(轨道构件、滚动体等)的磨损。另外，在构成以与轴高度嵌合的方式使用的轴承的轴承零件的钢中采用渗碳钢， 为了防止因拉伸应力而引起的寿命降低、内圈开裂，该渗碳钢被进行渗碳处理，能在表层形成压缩残余应力。在进行完渗碳处理的渗碳钢中，由于硬度比表层的渗碳部的硬度低的芯部的断裂韧性优异，因此，与整体被均勻地硬化的钢(JIS标准SUJ2等)相比，抗开裂的抵抗性较高。即便在导向辊子用轴承中，也可避免因突然的轴承断裂而引起的辊子的脱落，因此，广泛地使用渗碳钢。此外，作为使耐磨损性、异物混入润滑下的轴承寿命提高的方法，还可利用渗碳氮化处理。由于渗碳氮化处理另外也具有抑制母材在高温下的硬度降低的效果，因此，除了钢铁的连续铸造设备用的滚动轴承之外，也可广泛地使用于压延设备用的滚动轴承、制纸机械的干燥滚筒用的滚动轴承等中。然而，对于这些轴承要求更长的寿命，仅通过单单进行渗碳氮化处理，不能确保足够的耐磨损性。包含上述现有技术，为提高轴承零件的耐磨损性，主要提出了以下两个方针。首先，第一方针是表面硬度的提高。表面硬度的提高是能通过例如上述渗碳氮化处理加以实现的。目前，由于对由钢构成的轴承零件进行淬火以提高硬度，因此，耐磨损性也是优异的， 但能通过进行氮化处理进一步提高表面硬度，从而能进一步提高耐磨损性(例如，参照日本专利特开平8-311603号公报(专利文献1))。另一方面，第二方针是高硬度析出物量的增加。由于微细的高硬度析出物大量地存在，从而提高了耐磨损性。钢中的添加元素对高硬度析出物的生成进行较大地影响。具体而言，通过将V(钒)、Al (铝)、Cr (铬)、Ti (钛)、Mo(钼)等添加到钢中，此外，还进行渗碳氮化处理等，从而来生成高硬度析出物(例如，参照日本专利特开平8-49057号公报(专利文献2))。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利特开平8-311603号公报专利文献2 日本专利特开平8-49057号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，在包含上述专利文献1所记载的方案，通过渗碳氮化处理仅提高表面硬度的方案中，存在很难使耐磨损性充分地提高这样的问题。特别地， 在以提高断裂韧性值作为目的而采用碳含有量处于0. 3质量％以下的钢作为材料的情况下，仅通过渗碳氮化处理使耐磨损性充分地提高是困难的。另一方面，通过采纳以下方案 采用大量添加Cr、Mo、V等合金元素的钢并进行渗碳氮化处理，从而能实现较高的耐磨损性。然而，不能认为这种合金元素的资源供给是充分的，可能存在供给的不稳定化、随着该不稳定化而引起的价格的高涨等，因此，较为理想的是极力降低合金元素朝钢的添加。因此，本专利技术的目的在于提供一种采用将碳含有量降低至0. 3质量％以下而能确保较高的断裂韧性值且降低了合金元素的添加的钢作为材料，并具有足够的耐磨损性的。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术的一种情况的轴承零件由钢构成，该钢含有0. 15质量％以上0. 3质量％以下的碳、0. 15质量％以上0.7质量％以下的硅及0. 15质量％以上1.0质量％以下的锰，且其余部分由铁及杂质构成。在包括表面的区域中形成有碳浓度比其他区域的碳浓度高的富碳层和氮浓度比其它区域的氮浓度高且与所述富碳层重叠的富氮层。此外，包含于富氮层中的表面的氮浓度处于0. 3质量％以上。另外，本专利技术的另一种情况的轴承零件由以下钢构成，这种钢含有0. 15质量％以上0.3质量％以下的碳、0. 15质量％以上0.7质量％以下的硅及0. 15质量％以上1. 0质量％以下的锰，此外，还包含从由0. 4质量％以上2. 0质量％以下的铬、0. 15质量％以上 0. 5质量％以下的钼、1. 0质量％以上2. 0质量％以下的镍及0. 1质量％以上1. 0质量％以下的钒构成的组中选择出的至少一种以上的元素，且其余部分由铁及杂质构成。在包括表面的区域中形成有碳浓度比其他区域的碳浓度高的富碳层和氮浓度比其它区域的氮浓度高且与所述富碳层重叠的富氮层。此外，包含于富氮层中的表面的氮浓度处于0.3质量％ 以上。本专利技术人对以下方案进行了详细的研究，该方案采用能确保较高的断裂韧性值且降低了合金元素的添加的钢作为材料并使轴承零件具有足够的耐磨损性。其结果是，发现了以下见解，从而想到了本专利技术。S卩，作为使耐磨损性提高的方法，如上所述，一般有表面硬度的上升和高硬度析出物的生成。在此，磨损量V—般通过以下的式( 来表示。V = K(WL/H》.《2)在此，符号W是载荷，符号L是摩擦距离，符号H是硬度，符号K是常数。即，磨损量与硬度成反比例。然而，很难将由淬火硬化后的钢构成的轴承零件的硬度进一步提高至两倍、三倍。因此，很难通过将轴承零件高硬度化来使耐磨损性大幅提高两倍、三倍。另一方面，为了生成高硬度析出物，需大量地添加V、Cr等合金元素，但如上所述， 从资源供给的观点来看，极力降低这种合金元素的添加是较为理想的。另外，上述合金元素通过渗碳氮化处理等与侵入母材的氮结合而生成氮化物，从而作为高硬度析出物加以析出。因此，当对大量地添加有上述合金元素的钢进行渗碳氮化处理时，处于表面附近的氮浓度升高而氮的侵入深度变浅的倾向。在此，由于通常在高温下进行渗碳氮化处理，因此，因热处理而产生的变形量变大。为了修正因该热处理而引起的变形，需对进行完渗碳氮化处理的轴承零件进行加工余量较大的加工。因本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种轴承零件（２１、２２、２３、３１、３２、３３、３５），其特征在于，所述轴承零件（２１、２２、２３、３１、３２、３３、３５）由钢构成，该钢含有０．１５质量％以上０．３质量％以下的碳、０．１５质量％以上０．７质量％以下的硅及０．１５质量％以上１．０质量％以下的锰，且其余部分由铁及杂质构成，在包括表面（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、３１Ａ、３２Ａ、３３Ａ、３５Ａ）的区域中形成有碳浓度比其他区域（２１Ｃ、２２Ｃ、２３Ｃ、３１Ｃ、３２Ｃ、３３Ｃ、３５Ｃ）的碳浓度高的富碳层（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、３１Ｂ、３２Ｂ、３３Ｂ、３５Ｂ）和氮浓度比其它区域（２１Ｃ、２２Ｃ、２３Ｃ、３１Ｃ、３２Ｃ、３３Ｃ、３５Ｃ）的氮浓度高、且与所述富碳层（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、３１Ｂ、３２Ｂ、３３Ｂ、３５Ｂ）重叠的富氮层（２１Ｄ、２２Ｄ、２３Ｄ、３１Ｄ、３２Ｄ、３３Ｄ、３５Ｄ），包含于所述富氮层（２１Ｄ、２２Ｄ、２３Ｄ、３１Ｄ、３２Ｄ、３３Ｄ、３５Ｄ）中的所述表面（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、３１Ａ、３２Ａ、３３Ａ、３５Ａ）的氮浓度处于０．３质量％以上。
【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：毛利信之，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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