滚动轴承及其制造方法技术

本发明专利技术涉及滚动轴承和滚动轴承零件的制造方法，其在渗碳或碳氮共渗处理之后、淬火/回火处理之前，设置进行随炉缓冷并在620～700℃的温度下按规定时间对滚动轴承零件进行保温的工序，使得采用含有适当量的Cr和Mo的合金钢的滚动轴承零件的接触面中的C+N量为0.9～1.4质量%、碳化物的面积率在10%以下，并使得从该接触面至滚动体直径的1%的深度的硬度为Hv720～Hv832、残留奥氏体含量为20～45容量%、压缩残余应力为50～300MPa，并且从该接触面至滚动体直径的1～3%的深度的旧奥氏体粒径的平均值在20μm以下、旧奥氏体粒径的最大值为平均值的3倍以下、芯部的硬度为Hv400～550。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及滚动轴承，特别涉及用于支承构成风力发电装置、建筑机械、产业用自动装置等的旋转轴等的较大型的滚动轴承。
技术介绍
在构成风力发电装置的发电用风车的主轴和变速机等各种旋转机械装置的旋转轴、建筑机械的车轴、构成建筑机械或产业用自动装置的变速机等各种旋转机械装置的旋转轴的旋转支承部，设置有用于支承上述旋转构件使之能够自由旋转的滚动轴承。如图1所示，该滚动轴承大致包括:外周面具有内圈滚道的内圈I ;内周面具有内圈滚道的外圈2 ；设置在该内圈滚道与外圈滚道之间的滚动体3 ;保持上述滚动体3使之能够自由滚动的保持架4。图示例为深沟球轴承，将滚珠用作滚动体3，但在施加更大径向载荷的情况下，有时也使用将圆锥滚子或圆柱滚子用作滚动体的向心圆锥滚子轴承或向心圆柱滚子轴承。在滚动轴承中，因在承受载荷的状态下长期使用会产生金属疲劳，滚道面或滚动面的表面会发生剥离。更具体而 言，已知有以构成合金钢的氧化物、硫化物、氮化物、碳化物等非金属夹杂物为起点产生疲劳断裂导致剥离的内部起点型剥离、以因润滑油中混入异物而在滚道面产生的压痕为起点产生疲劳断裂导致剥离的压痕起点型剥离。进而，在使用条件严格的部分用途中，已知还有构成滚动轴承的合金钢基体本身的金属组织由马氏体组织变化为被称为白色组织的微细铁氧体颗粒，以该组织变化部位为起点产生疲劳断裂导致剥离的组织变化型剥离。这样的组织变化型剥离的成因尚未完全搞清楚，但现阶段被认为是由于润滑剂分解而产生的氢渗入钢中，引发氢蚀致脆，由此加速组织变化的产生，从而导致剥离。作为应对上述由氢引起的组织变化的对策，如引用文献I和2所示，提出了使用润滑脂代替润滑油作为封入轴承的润滑剂，通过改善该润滑脂，实现滚动轴承的长寿命化的方案。然而，根据滚动轴承的用途，也存在不使用润滑脂而是使用润滑油作为润滑剂的情况。特别是在比较大型的滚动轴承中，多使用润滑油而不是润滑脂。这样，在使用润滑油作为润滑剂的滚动轴承中，无法应用基于润滑脂改善的针对组织变化型剥离的对策。此外，如引用文献3所示，提出了使用对添加有大量Cr和Mo的钢进行渗碳或碳氮共渗处理的合金钢，以延缓由氢引起的组织变化型剥离的方案。然而，当Cr或Mo等的添加量增加，则合金钢本身的成本提高，且韧性也容易降低。因此，在合金钢成本直接关系到产品成本、且要求具有高韧性的较大型的滚动轴承中，存在无法应用该技术的问题。对此，本专利技术人如引用文献4所示，提出了将合金钢中的Cr和Mo调节为适当量，并对该合金钢进行渗碳处理或碳氮共渗处理，并进行淬火处理和回火处理，由此，通过限定内圈、外圈或滚动体中的从距离运转时与对象面接触的表面，即内圈的内圈滚道、外圈的外圈滚道以及滚动体的滚动面为滚动体的直径的1%的深度中的C+N浓度、硬度、残留奥氏体含量，来提高耐氢蚀致脆性，以延缓由氢引起的组织变化，并利用表层部的碳化物以及碳氮化物或残留奥氏体来捕捉氢，由此有效地抑制组织变化的产生的方案。在该专利技术中，尽管通过抑制芯部的硬度、提高韧性同时实现了对组织变化产生的抑制和高韧性，但对该特性的进一步的提闻仍有需求。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开2002-327758号公报专利文献2:日本特开2003-106338号公报专利文献3:日本特开2005-314794号公报专利文献4:日本特开2010-196107号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术就是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种使用润滑油作为润滑剂的较大型的滚动轴承，其不仅能够更充分地抑制组织变化的产生，而且具备高韧性，由此，即使在严酷的使用条件下，也能够实现长寿命化。解决课题的手段本专利技术涉及具有内圈、外圈和设在该内圈与外圈之间并能够自由滚动的滚动体的滚动轴承。 特别是，本专利技术的滚动轴承的特征在于，上述内圈、外圈和滚动体中的至少一个由分别含有0.10 0.30质量％的C、0.2 0.5质量％的S1、0.2 1.2质量％的Mn、2.6 4.5质量％的Cr、0.1 0.4质量％的Mo、0.20质量％以下的N1、0.20质量％以下的Cu、0.020质量％以下的S、0.020质量％以下的P、12质量ppm以下的0，其余为Fe和不可避免的杂质的合金钢制成，上述内圈、外圈和滚动体中的至少其中一个的表面实施了渗碳处理或碳氮共渗处理，运转时与对象面接触的接触面表面中的C+N量为0.9 1.4质量％，该接触面表面中的碳化物的面积率在10%以下，从该接触面表面至上述滚动体的直径的1%的深度的硬度为Hv720 Hv832，残留奥氏体含量为20 45容量％，压缩残余应力为50 300MPa，从该接触面表面至上述滚动体直径的1% 3%的深度的旧奥氏体粒径的平均值在20 ii m以下，且旧奥氏体粒径的最大值为上述平均值的3倍以下，芯部的硬度为Hv400 550。优选为，上述内圈、外圈和滚动体中的至少其中一个除上述特征以外，任意截面的每320mm2的面积中所存在的直径10 y m以上的氧化物类夹杂物的数量在10个以下。此外，优选为从上述接触面表面至上述滚动体的直径的1%的深度的C+N量为0.7 1.3质量％。进而优选为以最大轮廓波峰高度Rp评价表面粗糙度时，上述接触面表面的表面粗糙度在1.4 u m以下。本专利技术特别适用于上述滚动体的直径在30mm以上的滚动轴承。即，本专利技术的滚动轴承适于用作支承构成风力发电装置的发电用风车的主轴的大型滚动轴承。还适于用作支承构成风力发电装置或建筑机械的变速机等由齿轮传递动力的机构且所作用的转矩的方向偶然变化的旋转轴的滚动轴承。且还适于用作支承建筑机械的车轴等旋转方向频繁变化的旋转轴的滚动轴承。此外，在本专利技术中，某一滚动轴承零件是否由本专利技术构成需要在考虑轴承的名称、型号及使用条件的前提下决定。即，只要本专利技术可应用于最易产生剥离的滚动轴承零件就已足够。但本专利技术也能应用于其它部件或所有部件。此外，本专利技术涉及滚动轴承零件的制造方法，该滚动轴承零件包括具有内圈、外圈和设在该内圈与外圈之间并能够自由滚动的滚动体的滚动轴承中的上述内圈、外圈和滚动体中的至少其中之一。特别是，本专利技术的制造方法的特征在于，作为构成上述滚动轴承零件的合金钢，采用分别含有0.10 0.30质量％的C、0.2 0.5质量％的S1、0.2 1.2质量％的Mn、2.6 4.5质量％的Cr、0.1 0.4质量％的Mo、0.20质量％以下的N1、0.20质量％以下的Cu、0.020质量％以下的S、0.020质量％以下的P、12质量ppm以下的0，其余为Fe和不可避免的杂质的合金钢，对上述滚动轴承零件实施在900 980°C的温度下按规定时间保温的渗碳处理或碳氮共渗处理，在渗碳处理或碳氮共渗处理之后，进行随炉缓冷，在620 700°C的温度下按规定时间保温，并且通过进行淬火处理和回火处理，使得上述滚动轴承零件的运转时与对象面接触的接触面表面中的C+N量为0.9 1.4质量％、该接触面表面中的碳化物的面积率在10%以下，并且使得从该接触面表面至上述滚动体的直径的1%的深度的残留奥氏体含量为20 45容量％。此外，优选为在上述渗碳处理或碳氮共渗处理中，炉内的CP值为0.8 1.7。专利技术的效果在本专利技术中，在内圈、外圈和滚动体中的至少其中之一的滚动轴承零件的制造工艺中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：山田纮树，宇山英幸，堤雅子，森藤祐介，
申请(专利权)人：日本精工株式会社，
类型：
国别省市：