(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022171155
(43)【公開日】2022-11-11
(54)【発明の名称】転がり軸受
(51)【国際特許分類】
F16C 33/62 20060101AFI20221104BHJP
F16C 33/32 20060101ALI20221104BHJP
F16C 33/34 20060101ALI20221104BHJP
F16C 19/36 20060101ALI20221104BHJP
F16C 23/08 20060101ALI20221104BHJP
【ＦＩ】
F16C33/62
F16C33/32
F16C33/34
F16C19/36
F16C23/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021077618
(22)【出願日】2021-04-30
(71)【出願人】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山本 直太
(72)【発明者】
【氏名】山田 昌弘
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 美有
(72)【発明者】
【氏名】三輪 則暁
(72)【発明者】
【氏名】大木 力
【テーマコード（参考）】
3J012
3J701
【Ｆターム（参考）】
3J012AB01
3J012FB07
3J701AA02
3J701AA12
3J701AA15
3J701AA16
3J701AA25
3J701AA32
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3J701AA54
3J701AA62
3J701BA01
3J701BA10
3J701BA53
3J701BA54
3J701BA70
3J701BA79
3J701EA01
3J701EA02
3J701EA41
3J701FA31
3J701GA11
3J701XB03
3J701XB33
3J701XB34
3J701XB41
3J701XB50
3J701XE03
3J701XE12
3J701XE14
3J701XE30
(57)【要約】
【課題】油膜切れが発生しやすい条件下での水素脆性に対する耐久性が改善された転がり軸受を提供する。
【解決手段】転がり軸受は、内輪と、外輪と、転動体とを備える。転がり軸受は、内輪が外輪に対して正逆回転される又は内輪が静止状態から外輪に対して回転される機械構造に取り付けられる。内輪、外輪及び転動体の少なくともいずれかは、鋼製であり、かつ表面からの距離が２０μｍまでの領域である表層部を有している。鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．５０質量パーセント以下のバナジウムと、０．５０質量パーセント以下のモリブデンとを含み、かつ残部が鉄及び不可避不純物である。
【選択図】図２
【解決手段】転がり軸受は、内輪と、外輪と、転動体とを備える。転がり軸受は、内輪が外輪に対して正逆回転される又は内輪が静止状態から外輪に対して回転される機械構造に取り付けられる。内輪、外輪及び転動体の少なくともいずれかは、鋼製であり、かつ表面からの距離が２０μｍまでの領域である表層部を有している。鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．５０質量パーセント以下のバナジウムと、０．５０質量パーセント以下のモリブデンとを含み、かつ残部が鉄及び不可避不純物である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内輪と、外輪と、転動体とを備え、前記内輪が前記外輪に対して正逆回転される又は前記内輪が静止状態から前記外輪に対して回転される機械構造に取り付けられる転がり軸受であって、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体の少なくともいずれかは、鋼製であり、かつ表面からの距離が２０μｍまでの領域である表層部を有し、
前記鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．５０質量パーセント以下のバナジウムと、０．５０質量パーセント以下のモリブデンとを含み、かつ残部が鉄及び不可避不純物であり、
前記表層部の前記鋼は、マルテンサイトブロック粒と、析出物とを有し、
前記析出物は、クロム若しくはバナジウムを主成分とする窒化物又はクロム若しくはバナジウムを主成分とする炭窒化物であり、
前記表層部の前記鋼中において、比較面積率が３０パーセントでの前記マルテンサイトブロック粒の平均粒径は、２．０μｍ以下である、転がり軸受。
前記内輪、前記外輪及び前記転動体の少なくともいずれかは、鋼製であり、かつ表面からの距離が２０μｍまでの領域である表層部を有し、
前記鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．５０質量パーセント以下のバナジウムと、０．５０質量パーセント以下のモリブデンとを含み、かつ残部が鉄及び不可避不純物であり、
前記表層部の前記鋼は、マルテンサイトブロック粒と、析出物とを有し、
前記析出物は、クロム若しくはバナジウムを主成分とする窒化物又はクロム若しくはバナジウムを主成分とする炭窒化物であり、
前記表層部の前記鋼中において、比較面積率が３０パーセントでの前記マルテンサイトブロック粒の平均粒径は、２．０μｍ以下である、転がり軸受。
【請求項2】
前記転がり軸受は、油膜パラメータが１．２未満となる条件で使用される、請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項3】
前記転がり軸受は、ｄｎ値が２０００００以下となる条件で使用される、請求項１又は請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項4】
前記転がり軸受は、円錐ころ軸受である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項5】
前記転がり軸受は、自動調心ころ軸受である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項6】
前記表面には、ダイヤモンドライクカーボン被膜又は酸化鉄被膜が形成されている、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項7】
前記鋼は、０．９０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のシリコンと、０．４０質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のマンガンと、１．４０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のバナジウムと、０．１０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のモリブデンとを含み、かつ残部が鉄及び不可避不純物である、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項8】
前記表層部の前記鋼中における前記析出物の面積率は、２．０パーセント以上である、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項9】
前記表層部の前記鋼中において、前記析出物の最大粒径は、０．５μｍ以下である、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項10】
前記表層部の前記鋼は、セメンタイトをさらに有し、
前記表層部の前記鋼中において、前記セメンタイトの最大粒径は、１．５μｍ以下である、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の転がり軸受。
前記表層部の前記鋼中において、前記セメンタイトの最大粒径は、１．５μｍ以下である、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項11】
前記表層部の前記鋼中における窒素濃度は、０．１５質量パーセント以上である、請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項12】
前記表面からの距離が５０μｍとなる位置において、前記鋼中の残留オーステナイトの体積比は、１５パーセント以上である、請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項13】
前記表面からの距離が５０μｍとなる位置において、前記鋼の硬さは、５８ＨＲＣ以上である、請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項14】
前記表面からの距離が５０μｍとなる位置において、前記鋼中の残留オーステナイトの体積比は、２５パーセント以上３５パーセント以下であり、
前記表面からの距離が５０μｍとなる位置において、前記鋼の硬さは、５８ＨＲＣ以上６４ＨＲＣ以下である、請求項１～請求項１３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
前記表面からの距離が５０μｍとなる位置において、前記鋼の硬さは、５８ＨＲＣ以上６４ＨＲＣ以下である、請求項１～請求項１３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、転がり軸受に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１（特許第５４８９１１１号公報）には、軸受部品が記載されている。特許文献１に記載の軸受部品は、鋼製の加工対象部材に対して、浸窒、焼入れ及び焼戻しを行うことにより形成されている。特許文献１に記載の軸受部品では、表層部の鋼中にセメンタイトが分散されているため、高い耐摩耗性を有している。
【0003】
特許文献２（特許第６０２３４２２号公報）には、軸受部品が記載されている。特許文献２に記載の軸受部品は、鋼製の加工対象部材に対して、浸窒、焼入れ及び焼戻しを行うことにより形成されている。特許文献２に記載の軸受部品では、表層部の鋼中における残留オーステナイト量が大きいため、異物混入潤滑下における圧痕起点型剥離に対する耐久性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５４８９１１１号公報
【特許文献2】特許第６０２３４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者らが鋭意検討したところ、特許文献１に記載の軸受部品及び特許文献２に記載の軸受部品は、耐久性にさらに改善の余地がある。特に、特許文献１に記載の軸受部品及び特許文献２に記載の軸受部品を用いた転がり軸受は、一方の軌道輪が他方の軌道輪に対して正逆回転する又は一方の軌道輪が静止状態から他方の軌道輪に対して回転され、油膜切れが生じやすい条件下で使用される場合の耐久性に改善の余地がある。油膜切れが生じやすい条件下では、水素脆性に起因した早期剥離が生じやすい。本発明は、油膜切れが発生しやすい条件下での水素脆性に対する耐久性が改善された転がり軸受を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の転がり軸受は、内輪と、外輪と、転動体とを備える。転がり軸受は、内輪が外輪に対して正逆回転される又は内輪が静止状態から外輪に対して回転される機械構造に取り付けられる。内輪、外輪及び転動体の少なくともいずれかは、鋼製であり、かつ、表面からの距離が２０μｍまでの領域である表層部を有している。鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコンと、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガンと、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．５０質量パーセント以下のバナジウムと、０．５０質量パーセント以下のモリブデンとを含み、かつ残部が鉄及び不可避不純物である。表層部の鋼は、マルテンサイトブロック粒と、析出物とを有する。析出物は、クロム若しくはバナジウムを主成分とする窒化物又はクロム若しくはバナジウムを主成分とする炭窒化物である。表層部の鋼中において、比較面積率が３０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、２．０μｍ以下である。
【0007】
上記転がり軸受は、油膜パラメータが１．２未満となる条件で使用されてもよい。上記転がり軸受は、ｄｎ値が２０００００以下となる条件で使用されてもよい。
【0008】
上記転がり軸受は、円錐ころ軸受であってもよい。上記転がり軸受は、自動調心ころ軸受であってもよい。上記転がり軸受では、表面にダイヤモンドライクカーボン被膜又は酸化鉄被膜が形成されていてもよい。
【0009】
上記転がり軸受では、鋼が、０．９０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素と、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のシリコンと、０．４０質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のマンガンと、１．４０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロムと、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のバナジウムと、０．１０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のモリブデンとを含み、かつ残部が鉄及び不可避不純物であってもよい。
【0010】
上記転がり軸受では、表層部の鋼中における析出物の面積率が、２．０パーセント以上であってもよい。
【0011】
上記転がり軸受では、表層部の鋼中において、析出物の最大粒径が、０．５μｍ以下であってもよい。
【0012】
上記転がり軸受では、表層部の鋼が、セメンタイトをさらに有していてもよい。表層部の鋼中において、セメンタイトの最大粒径は、１．５μｍ以下であってもよい。
【0013】
上記転がり軸受では、表層部の鋼中における窒素濃度が、０．１５質量パーセント以上であってもよい。
【0014】
上記転がり軸受では、表面からの距離が５０μｍとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比が、１５パーセント以上であってもよい。
【0015】
上記転がり軸受では、表面からの距離が５０μｍとなる位置において、鋼の硬さが、５８ＨＲＣ以上であってもよい。
【0016】
上記転がり軸受では、表面からの距離が５０μｍとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比が、２５パーセント以上３５パーセント以下であってもよい。表面からの距離が５０μｍとなる位置において、鋼の硬さが、５８ＨＲＣ以上６４ＨＲＣ以下であってもよい。
【発明の効果】
【0017】
本発明の転がり軸受によると、油膜切れが発生しやすい条件下での水素脆性に対する耐久性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】内輪１０の断面図である。
【図3】内輪１０の製造方法を示す工程図である。
【図4】転がり軸受１００の断面図である。
【図5】転がり軸受１００Ａの断面図である。
【図6】アスクル装置２００の断面図である。
【図7】サンプル１の軌道盤の軌道面近傍における窒素濃度及び炭素濃度の測定結果を示すグラフである。
【図8】サンプル２の軌道盤の軌道面近傍における窒素濃度及び炭素濃度の測定結果を示すグラフである。
【図9】サンプル１の軌道盤の表層部におけるＳＥＭ画像である。
【図10】サンプル２の軌道盤の表層部におけるＳＥＭ画像である。
【図11】サンプル１の軌道盤の表層部におけるＥＢＳＤの相マップである。
【図12】サンプル２の軌道盤の表層部におけるＥＢＳＤの相マップである。
【図13】サンプル３の軌道盤の表層部におけるＥＢＳＤの相マップである。
【図14】サンプル１～サンプル３の軌道盤の表層部におけるマルテンサイトブロック粒の平均粒径を示す棒グラフである。
【図15】転動疲労寿命試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。ここでは、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。
【0020】
実施形態に係る軸受部品は、例えば、転がり軸受の内輪１０である。以下においては、内輪１０を実施形態に係る軸受部品の例として説明する。但し、実施形態に係る軸受部品は、これに限られない。実施形態に係る軸受部品は、転がり軸受の外輪又は転がり軸受の転動体であってもよい。
【0021】
（内輪１０の構成）
図１は、内輪１０の断面図である。図１に示されるように、内輪１０は、リング状である。内輪１０の中心軸を、中心軸Ａとする。内輪１０は、幅面１０ａと、幅面１０ｂと、内周面１０ｃと、外周面１０ｄとを有している。幅面１０ａ、幅面１０ｂ、内周面１０ｃ及び外周面１０ｄは、内輪１０の表面を構成している。
図１は、内輪１０の断面図である。図１に示されるように、内輪１０は、リング状である。内輪１０の中心軸を、中心軸Ａとする。内輪１０は、幅面１０ａと、幅面１０ｂと、内周面１０ｃと、外周面１０ｄとを有している。幅面１０ａ、幅面１０ｂ、内周面１０ｃ及び外周面１０ｄは、内輪１０の表面を構成している。
【0022】
以下においては、中心軸Ａの方向を、軸方向とする。また、以下においては、軸方向に沿って見た際に中心軸Ａを中心とする円周に沿う方向を、周方向とする。さらに、以下においては、軸方向に直交する方向を、径方向とする。
【0023】
幅面１０ａ及び幅面１０ｂは、軸方向における内輪１０の端面である。幅面１０ｂは、軸方向における幅面１０ａの反対面である。
【0024】
内周面１０ｃは、周方向に延在している。内周面１０ｃは、中心軸Ａ側を向いている。内周面１０ｃは、軸方向における一方端で幅面１０ａに連なっており、軸方向における他方端で幅面１０ｂに連なっている。内輪１０は、内周面１０ｃにおいて、軸（図示せず）に嵌め合わされる。
【0025】
外周面１０ｄは、周方向に延在している。外周面１０ｄは、中心軸Ａとは反対側を向いている。すなわち、外周面１０ｄは、径方向における内周面１０ｃの反対面である。外周面１０ｄは、軸方向における一方端で幅面１０ａに連なっており、軸方向における他方端で幅面１０ｂに連なっている。
【0026】
外周面１０ｄは、軌道面１０ｄａを有している。軌道面１０ｄａは、周方向に延在している。外周面１０ｄは、軌道面１０ｄａにおいて、内周面１０ｃ側に窪んでいる。断面視において、軌道面１０ｄａは、部分円形状である。軌道面１０ｄａは、軸方向において外周面１０ｄの中央にある。軌道面１０ｄａは、転動体（図１中において図示せず）に接触する外周面１０ｄの一部である。
【0027】
内輪１０は、鋼製である。より具体的には、内輪１０は、焼入れ及び焼戻しが行われている鋼製である。内輪１０を構成している鋼は、０．７０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素、０．１５質量パーセント以上０．３５質量パーセント以下のシリコン、０．３０質量パーセント以上０．６０質量パーセント以下のマンガン、１．３０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロム、０．５０質量パーセント以下のバナジウム及び０．５０質量パーセント以下のモリブデンを含んでいる。なお、この鋼では、モリブデンの含有量は０．０１質量パーセント以上であり、バナジウムの含有量は０．０１質量パーセント以上である。
【0028】
内輪１０を構成している鋼中の炭素が０．７０質量パーセント以上であるのは、硬さを改善するためである。内輪１０を構成している鋼中の炭素が１．１０質量パーセント以下であるのは、焼割れを抑制するためである。
【0029】
内輪１０を構成している鋼中のシリコンが０．１５質量パーセント以上であるのは、焼戻し軟化抵抗を高めるため及び加工性を改善するためである。内輪１０を構成している鋼中のシリコンが０．３５質量パーセント以下であるのは、シリコン量が過剰となると加工性がかえって低下するためである。
【0030】
内輪１０を構成している鋼中のマンガンが０．３０質量パーセント以上であるのは、焼入れ性確保のためである。内輪１０を構成している鋼中のマンガンが０．６０質量パーセント以下であるのは、マンガン量が過剰となると鋼中にマンガン系の非金属介在物が増加するためである。
【0031】
内輪１０を構成している鋼中のクロムが１．３０質量パーセント以上であるのは、焼入れ性を確保するため並びに窒化物及び炭窒化物を形成させるためである。内輪１０を構成している鋼中のクロムが１．６０質量パーセント以下であるのは、粗大な析出物が形成されることを抑制するためである。
【0032】
内輪１０を構成している鋼中にバナジウムが含まれているのは、窒化物及び炭窒化物を微細化するためである。内輪１０を構成している鋼中のバナジウムが０．５０質量パーセント以下であるのは、バナジウム添加に伴うコスト増大を抑制するためである。
【0033】
内輪１０を構成している鋼中にモリブデンが含まれているのは、窒化物及び炭窒化物を微細化するため並びに焼入れ性の改善のためである。内輪１０を構成している鋼中のモリブデンが０．５０質量パーセント以下であるのは、モリブデン添加に伴うコスト増大を抑制するためである。
【0034】
内輪１０を構成している鋼は、０．９０質量パーセント以上１．１０質量パーセント以下の炭素、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のシリコン、０．４０質量パーセント以上０．５０質量パーセント以下のマンガン、１．４０質量パーセント以上１．６０質量パーセント以下のクロム、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のバナジウム、０．１０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下のモリブデンを含んでいてもよい。なお、内輪１０を構成している鋼の残部は、鉄及び不可避不純物である。
【0035】
図２は、図１中のＩＩにおける拡大図である。図２に示されるように、内輪１０では、表面からの距離が２０μｍまでの領域が、表層部１１になっている。内輪１０の表面に対しては、例えば、浸窒処理が行われている。その結果、表層部１１の鋼中における窒素濃度は、例えば、０．１５質量パーセント以上になっている。表層部１１の鋼中における窒素濃度は、０．２０質量パーセント以上０．３０質量パーセント以下であることが好ましい。表層部１１の鋼中における窒素濃度は、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）を用いて測定される。
【0036】
表層部１１の鋼中には、析出物が分散している。析出物は、クロム若しくはバナジウムを主成分とする窒化物又はクロム若しくはバナジウムを主成分とする炭窒化物である。
【0037】
クロム（バナジウム）を主成分とする窒化物は、クロム（バナジウム）の窒化物又は当該窒化物中のクロム（バナジウム）のサイトの一部がクロム（バナジウム）以外の合金元素により置換されているものである。
【0038】
クロム（バナジウム）を主成分とする炭窒化物は、クロム（バナジウム）の炭化物中の炭素のサイトの一部が窒素により置換されているものである。クロム（バナジウム）を主成分とする炭窒化物のクロム（バナジウム）のサイトは、クロム（バナジウム）以外の合金元素により置換されていてもよい。
【0039】
表層部１１の鋼中において、析出物の面積率は、２．０パーセント以下であることが好ましい。表層部１１の鋼中において、析出物の最大粒径は、０．５μｍ以下であることが好ましい。
【0040】
表層部１１の鋼中における析出物の面積率及び最大粒径は、以下の方法により測定される。第１に、表層部１１を含む内輪１０の断面において、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）を用いて断面画像（以下「ＳＥＭ画像」とする）が取得される。このＳＥＭ画像を取得する際の倍率は、１５０００倍とされる。
【0041】
第２に、取得されたＳＥＭ画像に対して、画像処理が行われる。より具体的には、ＳＥＭ画像中において析出物は白色に見えるため、ＳＥＭ画像中において白色になっている部分の各々の面積及び合計の面積を、画像処理により算出する。
【0042】
ＳＥＭ画像中において白色になっている部分の合計面積は、表層部１１の鋼中における析出物の面積率と見做される。ＳＥＭ画像中において白色になっている各々の部分の面積の最大値をπ／４で除した値の平方根が、表層部１１の鋼中における析出物の最大粒径と見做される。
【0043】
表層部１１の鋼中には、セメンタイト（Ｆｅ３Ｃ）がさらに分散していてもよい。セメンタイト中の鉄のサイトの一部は合金元素により置換されていてもよく、セメンタイト中の炭素のサイトの一部は窒素により置換されていてもよい。表層部１１の鋼中におけるセメンタイトの最大粒径は、１．５μｍ以下であることが好ましい。
【0044】
表層部１１の鋼中におけるセメンタイトの最大粒径は、以下の方法により測定される。第１に、表層部１１を含む内輪１０の断面において、ＳＥＭ画像が取得される。このＳＥＭ画像を取得する際の倍率は、１５０００倍とされる。第２に、取得されたＳＥＭ画像に対して、画像処理が行われる。より具体的には、ＳＥＭ画像中においてセメンタイトは楕円状の灰色に見えるため、ＳＥＭ画像中において楕円状の灰色になっている部分の各々の面積を、画像処理により算出する。そして、ＳＥＭ画像中において楕円状の灰色になっている各々の部分の面積の最大値をπ／４で除した値の平方根が、表層部１１の鋼中におけるセメンタイトの最大粒径と見做される。
【0045】
内輪１０の表面からの距離が５０μｍとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比は、１５パーセント以上であることが好ましい。内輪１０の表面からの距離が５０μｍとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比は、２５パーセント以上３５パーセント以下であることがさらに好ましい。
【0046】
鋼中の残留オーステナイトの体積比は、Ｘ線回折法により測定される。すなわち、オーステナイトのＸ線回折における回折ピークの積分強度とオーステナイト以外の相のＸ線回折における回折ピークの積分強度とを比較することにより、鋼中の残留オーステナイトの体積比が算出される。
【0047】
内輪１０の表面からの距離が５０μｍとなる位置において、鋼の硬さは、５８ＨＲＣ以上であることが好ましい。内輪１０の表面からの距離が５０μｍとなる位置において、鋼の硬さは、５８ＨＲＣ以上６４ＨＲＣ以下であることがさらに好ましい。鋼の硬さは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｚ ２２４５：２０１６）に定められたロックウェル硬さ試験法にしたがって測定される。
【0048】
表層部１１の鋼は、マルテンサイトブロック粒を有している。隣り合う２つのマルテンサイトブロック粒は、粒界において、結晶方位の差が１５°以上になっている。このことを別の観点から言えば、結晶方位にずれがある箇所が存在していても、結晶方位の差が１５°未満である場合、当該箇所は、マルテンサイトブロック粒の結晶粒界とは見做されない。マルテンサイトブロック粒の粒界は、ＥＢＳＤ（Electron Back Scattered Diffraction）法により決定される。
【0049】
表層部１１の鋼中において、比較面積率が３０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、２．０μｍ以下である。表層部１１の鋼中において、比較面積率が５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、１．５μｍ以下であることが好ましい。
【0050】
比較面積率が３０パーセント（５０パーセント）でのマルテンサイトブロック粒の平均粒径は、以下の方法により測定される。第１に、表層部１１を含む内輪１０の断面において、断面観察が行われる。この際、ＥＢＳＤ法により、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒が特定される。この観察視野は、５０μｍ×４５μｍの領域とされる。第２に、ＥＢＳＤ法により得られた結晶方位データから、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の各々の面積が解析される。
【0051】
第３に、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の各々の面積を、面積が大きいものから順に加算していく。この加算は、観察視野に含まれているマルテンサイトブロック粒の合計面積の３０パーセント（５０パーセント）に達するまで行われる。上記の加算の対象になったマルテンサイトブロック粒の各々について、円相当径が算出される。この円相当径は、マルテンサイトブロック粒の面積をπ／４で除した値の平方根である。上記の加算の対象になったマルテンサイトブロック粒の円相当径の平均値が、比較面積率が３０パーセント（５０パーセント）でのマルテンサイトブロック粒の平均粒径と見做される。
【0052】
（内輪１０の製造方法）
図３は、内輪１０の製造方法を示す工程図である。図３に示されるように、内輪１０の製造方法は、準備工程Ｓ１と、浸窒工程Ｓ２と、焼入れ工程Ｓ３と、焼戻し工程Ｓ４と、後処理工程Ｓ５とを有している。浸窒工程Ｓ２は、準備工程Ｓ１の後に行われる。焼入れ工程Ｓ３は、浸窒工程Ｓ２の後に行われる。焼戻し工程Ｓ４は、焼入れ工程Ｓ３の後に行われる。後処理工程Ｓ５は、焼戻し工程Ｓ４の後に行われる。
図３は、内輪１０の製造方法を示す工程図である。図３に示されるように、内輪１０の製造方法は、準備工程Ｓ１と、浸窒工程Ｓ２と、焼入れ工程Ｓ３と、焼戻し工程Ｓ４と、後処理工程Ｓ５とを有している。浸窒工程Ｓ２は、準備工程Ｓ１の後に行われる。焼入れ工程Ｓ３は、浸窒工程Ｓ２の後に行われる。焼戻し工程Ｓ４は、焼入れ工程Ｓ３の後に行われる。後処理工程Ｓ５は、焼戻し工程Ｓ４の後に行われる。
【0053】
準備工程Ｓ１では、加工対象部材が準備される。加工対象部材は、内輪１０と同じ鋼で形成されているリング状の部材である。
【0054】
浸窒工程Ｓ２では、加工対象部材の表面に対して、浸窒処理が行われる。浸窒処理は、加工対象部材を、窒素源（例えば、アンモニア）を含む雰囲気中において、加工対象部材を構成している鋼のＡ１変態点以上の温度で保持することにより行われる。
【0055】
焼入れ工程Ｓ３では、加工対象部材に対して、焼入れが行われる。焼入れは、加工対象部材を、加工対象部材を構成している鋼のＡ１変態点以上の温度で保持し、その後に加工対象部材を構成している鋼のＭＳ変態点以下の温度まで急冷することにより行われる。焼入れ工程Ｓ３における加熱保持の温度は、浸窒工程Ｓ２における加熱保持の温度以下であることが好ましい。焼入れ工程Ｓ３は、２回行われてもよい。２回目の焼入れ工程Ｓ３における加熱保持温度は、１回目の焼入れ工程Ｓ３における加熱保持温度よりも低いことが好ましい。これにより、加工対象部材の表層部に、析出物が微細かつ多量に分散される。
【0056】
焼戻し工程Ｓ４では、加工対象部材に対する焼戻しが行われる。焼戻しは、加工対象部材を、加工対象部材を構成している鋼のＡ１変態点未満の温度で保持することにより行われる。後処理工程Ｓ５では、加工対象部材の表面に対する機械加工（研削、研磨）及び洗浄等が行われる。以上により、図１及び図２に示される構造の内輪１０が形成される。
【0057】
なお、表層部１１の鋼中に析出物が微細かつ多量に分散されることにより、マルテンサイトブロック粒が大きくなりにくくなるため、表層部１１の鋼中において、比較面積率３０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、２．０μｍ以下になる。
【0058】
（内輪１０の効果）
内輪１０では、表層部１１の鋼中において、比較面積率３０パーセントでの平均粒径が２．０μｍ以下となるようにマルテンサイトブロック粒が微細化されている。その結果、内輪１０では、表層部１１が高靭性化により、転動体と接触する内輪１０の表面（具体的には、軌道面１０ｄａ）の剪断抵抗が改善されている。このように、内輪１０によると、耐久性が改善されている。
内輪１０では、表層部１１の鋼中において、比較面積率３０パーセントでの平均粒径が２．０μｍ以下となるようにマルテンサイトブロック粒が微細化されている。その結果、内輪１０では、表層部１１が高靭性化により、転動体と接触する内輪１０の表面（具体的には、軌道面１０ｄａ）の剪断抵抗が改善されている。このように、内輪１０によると、耐久性が改善されている。
【0059】
表層部１１の鋼中における析出物の面積率が２．０パーセント以上になっている場合、すなわち、表層部１１の鋼中に析出物が高密度で分散している場合、転動体と接触する内輪１０の表面（具体的には、軌道面１０ｄａ）の剪断抵抗が改善されることにより、耐久性がさらに改善される。
【0060】
表層部１１の鋼中における析出物の最大粒径が０．５μｍである場合、表層部１１の鋼中に析出物が高密度かつ微細に分散しているため、耐摩耗性及び靱性が改善されることになり、内輪１０の耐久性がさらに改善される。表層部１１の鋼中におけるセメンタイトの最大粒径が１．５μｍ以下である場合、セメンタイトの微細な分散により、内輪１０の耐摩耗性及び靱性がさらに改善される。
【0061】
内輪１０の表面からの距離が５０μｍとなる位置における鋼中の残留オーステナイトの体積比が１５パーセント以上（２５パーセント以上３５パーセント以下）である場合、異物混入環境下での圧痕起点型剥離に対する耐久性が改善される。内輪１０の表面からの距離が５０μｍとなる位置における鋼の硬さが５８ＨＲＣ以上（５８ＨＲＣ以上６４ＨＲＣ以下）である場合、内輪１０の耐摩耗性がさらに改善される。
【0062】
（実施形態に係る転がり軸受）
以下に、実施形態に係る転がり軸受（「転がり軸受１００」とする）を説明する。
以下に、実施形態に係る転がり軸受（「転がり軸受１００」とする）を説明する。
【0063】
図４は、転がり軸受１００の断面図である。図４に示されるように、転がり軸受１００は、深溝玉軸受である。但し、転がり軸受１００は、これに限られない。転がり軸受１００は、例えば、スラスト玉軸受であってもよい。転がり軸受１００は、内輪１０と、外輪２０と、転動体３０と、保持器４０とを有している。
【0064】
外輪２０は、幅面２０ａと、幅面２０ｂと、内周面２０ｃと、外周面２０ｄとを有している。外輪２０の表面は、幅面２０ａ、幅面２０ｂ、内周面２０ｃ及び外周面２０ｄにより構成されている。
【0065】
幅面２０ａ及び幅面２０ｂは、軸方向における外輪２０の端面である。幅面２０ｂは、軸方向における幅面２０ａの反対面である。
【0066】
内周面２０ｃは、周方向に延在している。内周面２０ｃは、中心軸Ａ側を向いている。内周面２０ｃは、軸方向における一方端で幅面２０ａに連なっており、軸方向における他方端で幅面２０ｂに連なっている。外輪２０は、内周面２０ｃが外周面１０ｄと対向するように配置されている。
【0067】
内周面２０ｃは、軌道面２０ｃａを有している。軌道面２０ｃａは、周方向に延在している。内周面２０ｃは、軌道面２０ｃａにおいて、外周面２０ｄ側に窪んでいる。断面視において、軌道面２０ｃａは、部分円形状である。軌道面２０ｃａは、軸方向において内周面２０ｃの中央にある。軌道面２０ｃａは、転動体３０に接触する内周面２０ｃの一部である。
【0068】
外周面２０ｄは、周方向に延在している。外周面２０ｄは、中心軸Ａとは反対側を向いている。すなわち、外周面２０ｄは、径方向における内周面２０ｃの反対面である。外周面２０ｄは、軸方向における一方端で幅面２０ａに連なっており、軸方向における他方端で幅面２０ｂに連なっている。外輪２０は、外周面２０ｄにおいて、ハウジング（図示せず）に嵌め合わされる。
【0069】
転動体３０は、球状である。転動体３０は、外周面１０ｄ（軌道面１０ｄａ）と内周面２０ｃ（軌道面２０ｃａ）との間に配置されている。保持器４０は、リング状であり、外周面１０ｄと内周面２０ｃとの間に配置されている。保持器４０は、周方向において隣り合う２つの転動体３０の間隔が一定範囲内となるように、転動体３０を保持している。
【0070】
外輪２０及び転動体３０は、内輪１０と同一の鋼で形成されていてもよい。また、外輪２０の表層部（外輪２０の表面からの距離が２０μｍまでの領域）及び転動体３０の表層部（転動体３０の表面からの距離が２０μｍまでの領域）は、表層部１１と同一の構成になっていてもよい。
【0071】
（変形例）
変形例に係る転がり軸受１００（以下「転がり軸受１００Ａ」とする）を説明する。
変形例に係る転がり軸受１００（以下「転がり軸受１００Ａ」とする）を説明する。
【0072】
図５は、転がり軸受１００Ａの断面図である。図５に示されるように、転がり軸受１００Ａは、円錐ころ軸受である。なお、転がり軸受１００Ａは、自動調心ころ軸受であってもよい。転がり軸受１００Ａは、内輪１１０と、外輪１２０と、転動体１３０と、保持器１４０とを有している。
【0073】
内輪１１０は、幅面１１０ａと、幅面１１０ｂと、内周面１１０ｃと、外周面１１０ｄとを有している。幅面１１０ａ、幅面１１０ｂ、内周面１１０ｃ及び外周面１１０ｄは、内輪１１０の表面を構成している。内輪１１０の内径は、好ましくは、６０ｍｍ以上である。
【0074】
幅面１１０ａ及び幅面１１０ｂは、軸方向における内輪１１０の端面である。幅面１１０ｂは、軸方向における幅面１１０ａの反対面である。
【0075】
内周面１１０ｃは、周方向に延在している。内周面１１０ｃは、中心軸Ａ側を向いている。内周面１１０ｃは、軸方向における一方端で幅面１１０ａに連なっており、軸方向における他方端で幅面１１０ｂに連なっている。
【0076】
外周面１１０ｄは、周方向に延在している。外周面１１０ｄは、中心軸Ａとは反対側を向いている。すなわち、外周面１１０ｄは、径方向における内周面１１０ｃの反対面である。外周面１１０ｄは、軸方向における一方端で幅面１１０ａに連なっており、軸方向における他方端で幅面１１０ｂに連なっている。外周面１１０ｄは、軌道面１１０ｄａを有している。軌道面１１０ｄａは、周方向に延在している。軌道面１１０ｄａは、転動体１３０に接触する外周面１１０ｄの一部である。
【0077】
外輪１２０は、幅面１２０ａと、幅面１２０ｂと、内周面１２０ｃと、外周面１２０ｄとを有している。外輪１２０の表面は、幅面１２０ａ、幅面１２０ｂ、内周面１２０ｃ及び外周面１２０ｄにより構成されている。
【0078】
幅面１２０ａ及び幅面１２０ｂは、軸方向における外輪１２０の端面である。幅面１２０ｂは、軸方向における幅面１２０ａの反対面である。
【0079】
内周面１２０ｃは、周方向に延在している。内周面１２０ｃは、中心軸Ａ側を向いている。内周面１２０ｃは、軸方向における一方端で幅面１２０ａに連なっており、軸方向における他方端で幅面１２０ｂに連なっている。外輪１２０は、内周面１２０ｃが外周面１０ｄと対向するように配置されている。内周面１２０ｃは、軌道面１２０ｃａを有している。軌道面１２０ｃａは、周方向に延在している。軌道面１２０ｃａは、転動体１３０に接触する内周面１２０ｃの一部である。
【0080】
外周面１２０ｄは、周方向に延在している。外周面１２０ｄは、中心軸Ａとは反対側を向いている。すなわち、外周面１２０ｄは、径方向における内周面１２０ｃの反対面である。外周面１２０ｄは、軸方向における一方端で幅面１２０ａに連なっており、軸方向における他方端で幅面１２０ｂに連なっている。
【0081】
転動体１３０は、円錐ころである。転動体１３０は、外周面１１０ｄ（軌道面１１０ｄａ）と内周面１２０ｃ（軌道面１２０ｃａ）との間に配置されている。保持器１４０は、リング状であり、外周面１１０ｄと内周面１２０ｃとの間に配置されている。保持器１４０は、周方向において隣り合う２つの転動体１３０の間隔が一定範囲内となるように、転動体１３０を保持している。
【0082】
内輪１１０、外輪１２０及び転動体１３０は、内輪１０と同一の鋼で形成されていてもよい。内輪１１０の表層部（内輪１１０の表面からの距離が２０μｍまでの領域）、外輪１２０の表層部（外輪１２０の表面からの距離が２０μｍまでの領域）及び転動体１３０の表層部（転動体１３０の表面からの距離が２０μｍまでの領域）は、表層部１１と同一の構成になっていてもよい。内輪１１０、外輪１２０及び転動体１３０の表面には、ダイヤモンドライクカーボン被膜を形成する、酸化鉄（Ｆｅ３Ｏ４）被膜を形成する（黒染め処理を行う）等の表面改質が行われていてもよい。
【0083】
転がり軸受１００Ａは、例えば、アスクル装置２００に用いられる。アスクル装置２００は、例えば、ホイールローダのアスクル装置である。アスクル装置２００は、ダンプトラックのアスクル装置であってもよい。
【0084】
【0085】
ディファレンシャル機構２１０は、本体ケース２２０の内部に配置されている。ディファレンシャル機構２１０は、ギアケース２１１ａ及びギアケース２１１ｂと、スパイダ２１２と、ピニオンギア２１３と、サイドギア２１４ａ及びサイドギア２１４ｂと、回転軸２１５ａ及び回転軸２１５ｂと、リングギア２１６とを有している。
【0086】
ギアケース２１１ａ及びギアケース２１１ｂは、それぞれ回転軸２１５ａ及び回転軸２１５ｂに取り付けられている。本体ケース２２０は、隔壁２２１ａ及び隔壁２２１ｂを有している。ギアケース２１１ａ及びギアケース２１１ｂは、転がり軸受１００Ａにより回転可能に本体ケース２２０に支持されている。より具体的には、内輪１１０はギアケース２１１ａ（ギアケース２１１ｂ）に取り付けられており、外輪１２０は隔壁２２１ａ（隔壁２２１ｂ）に取り付けられている。
【0087】
スパイダ２１２は、ギアケース２１１ａ及びギアケース２１１ｂにより画される空間内に配置されている。ピニオンギア２１３は、回転可能にスパイダ２１２に取り付けられている。サイドギア２１４ａ及びサイドギア２１４ｂは、ピニオンギア２１３に噛み合っている。サイドギア２１４ａ及びサイドギア２１４ｂは、それぞれ回転軸２１５ａ及び回転軸２１５ｂに取り付けられている。リングギア２１６は、ギアケース２１１ａに取り付けられている。リングギア２１６は、ベベルギアである。
【0088】
回転軸２３０は、先端にピニオンギア２３１を有している。ピニオンギア２３１は、リングギア２１６に噛み合っている。回転軸２３０は、転がり軸受により、本体ケース２２０内において回転可能に支持されている。回転軸２３０が回転されることにより、回転軸２３０の回転がピニオンギア２３１、リングギア２１６及びギアケース２１１ａを介して回転軸２１５ａに伝達され、回転軸２１５ａを回転させる。また、回転軸２１５ａの回転は、サイドギア２１４ａ、ピニオンギア２１３及びサイドギア２１４ｂを介して回転軸２１５ｂに伝達され、回転軸２１５ｂをギアケース２１１ｂとともに回転させる。
【0089】
回転軸２３０の回転方向が変わることにより、回転軸２１５ａ及び回転軸２１５ｂ（ギアケース２１１ａ及びギアケース２１１ｂ）の回転方向が変化する。そのため、転がり軸受１００Ａでは、内輪１１０が外輪１２０に対して正逆回転することになる。また、アスクル装置２００では、回転軸２３０の回転及び停止が繰り返されるため、転がり軸受１００Ａでは、内輪１１０が静止状態から外輪１２０に対して回転される。
【0090】
上記のように、転がり軸受１００Ａは、内輪１１０の外輪１２０に対する正逆回転及び内輪１１０の静止状態からの外輪１２０の対する回転が繰り返されるため、油膜切れが発生しやすい条件下で使用される。より具体的には、転がり軸受１００Ａは、油膜パラメータ（Λ）が１．２未満になる条件又はｄｎ値（ｍｍ単位で示される内輪１１０の内径にｒｐｍ単位で示される内輪１１０の回転数を乗じた値）が２０００００以下になる条件で使用される。
【0091】
油膜切れが発生しやすい条件では、内輪１１０の表面（軌道面１１０ｄａ）及び外輪１２０の表面（軌道面１２０ｃａ）と転動体１３０の表面とが互いに金属接触し、摩耗により内輪１１０の表面、外輪１２０の表面及び転動体１３０の表面に新生面が形成されやすくなる。新生面では潤滑油中から水素が発生しやすく、この水素が新生面から侵入することにより、内輪１１０の表面、外輪１２０の表面及び転動体１３０の表面に水素脆性を生じさせる。
【0092】
しかしながら、内輪１１０の表層部、外輪１２０の表層部及び転動体１３０の表層部の鋼中に析出物が高密度で分散しているため、油膜切れが発生しやすい条件下でも摩耗が進展しにくい。また、内輪１１０の表層部、外輪１２０の表層部及び転動体１３０の表層部の鋼中に分散している析出物が水素原子のトラップサイトになるため、内輪１１０の表層部、外輪１２０の表層部及び転動体１３０の表層部における水素侵入量が小さくなる。そのため、転がり軸受１００Ａによると、水素脆性に起因した早期剥離現象の発生を抑制することができる。
【0093】
また、転がり軸受１００Ａでは、内輪１１０、外輪１２０及び転動体１３０の表面の距離が５０μｍとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比が１５パーセント以上（２５パーセント以上３５パーセント以下）になっているため、異物混入環境下での圧痕起点型剥離に対する耐久性が改善される。
【0094】
（転動疲労寿命試験）
実施形態に係る軸受部品の効果を確認するために、転動疲労寿命試験を行った。転動疲労寿命試験には、サンプル１、サンプル２及びサンプル３が用いられた。サンプル１～サンプル３は、ＪＩＳ規格に定められている５１１０６型番のスラスト玉軸受である。
実施形態に係る軸受部品の効果を確認するために、転動疲労寿命試験を行った。転動疲労寿命試験には、サンプル１、サンプル２及びサンプル３が用いられた。サンプル１～サンプル３は、ＪＩＳ規格に定められている５１１０６型番のスラスト玉軸受である。
【0095】
サンプル１では、軌道盤（内輪及び外輪）が、第１鋼材により形成された。サンプル２及びサンプル３では、軌道盤が、第２鋼材により形成された。第１鋼材及び第２鋼材の組成は、表１に示されている。表１に示されるように、第１鋼材及び第２鋼材の成分は、モリブデン及びバナジウムの含有量を除いて、ほぼ同一である。なお、第２鋼材は、ＪＩＳ規格に定められている高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２に対応している。
【0096】
【表1】
【0097】
図７は、サンプル１の軌道盤の軌道面近傍における窒素濃度及び炭素濃度の測定結果を示すグラフである。図８は、サンプル２の軌道盤の軌道面近傍における窒素濃度及び炭素濃度の測定結果を示すグラフである。図７及び図８の横軸は、軌道面からの距離（単位：ｍｍ）であり、図７及び図８の縦軸は、炭素又は窒素の濃度（単位：質量パーセント）である。図７及び図８に示されるように、サンプル１及びサンプル２では、軌道盤の表面に対して浸窒処理が行われた。この浸窒処理が行われる際の加熱保持温度は、８５０℃とされた。他方で、サンプル３では、軌道盤の表面に対して、浸窒処理が行われなかった。
【0098】
表２には、サンプル１～サンプル３の軌道盤の表層部（軌道面からの距離が２０μｍまでの領域）における窒素濃度が示されている。表２に示されるように、サンプル１及びサンプル２の軌道盤の表層部の鋼中では、窒素濃度が０．３パーセント以上０．５パーセント以下であった。サンプル３の軌道盤の表層部の鋼中では、窒素濃度が０．０パーセントであった。
【0099】
【表2】
【0100】
サンプル１～サンプル３の軌道盤に対しては、焼入れ及び焼戻しが行われた。焼入れの際の加熱保持温度は、８５０℃とされた。焼戻しの際の加熱保持温度は、１８０℃とされた。焼戻しの際の加熱保持時間は、２時間とされた。
【0101】
図９は、サンプル１の軌道盤の表層部におけるＳＥＭ画像である。図１０は、サンプル２の軌道盤の表層部におけるＳＥＭ画像である。図９及び図１０のＳＥＭ画像中において、白色の部分が析出物であり、楕円状の灰色の部分がセメンタイトである。
【0102】
表３に示されるように、サンプル１の軌道盤の表層部の鋼中では、析出物の面積率は、２．７パーセントであった。表３に示されるように、サンプル２の表層部の鋼中では、析出物の面積率は、１．６パーセントであった。すなわち、サンプル１の軌道盤の表層部では、サンプル２の軌道盤の表層部と比較して、析出物が高密度に分散していた。この比較から、０．５質量パーセント以下のバナジウム及びモリブデンを添加することにより、軌道盤の表層部の鋼中において析出物が高密度に分散されることが明らかになった。
【0103】
サンプル１の軌道盤の表層部では、析出物の最大粒径が、０．５μｍであった。サンプル２の軌道盤の表層部では、析出物の最大粒径が、１．１μｍであった。すなわち、サンプル１の軌道盤の表層部では、サンプル２の軌道盤の表層部と比較して、析出物が微細に分散していた。この比較から、０．５質量パーセント以下のバナジウム及びモリブデンを添加することにより、軌道盤の表層部の鋼中において析出物が高密度かつ微細に分散されることが明らかになった。
【0104】
【表3】
【0105】
表４に示されるように、サンプル１及びサンプル２の軌道盤の表層部では、セメンタイトの最大粒径が、１．５μｍ以下であった。サンプル３の軌道盤の表層部では、セメンタイトの最大粒径が、１．５μｍを超えていた。
【0106】
【表4】
【0107】
表５に示されるように、サンプル１及びサンプル２では、軌道面からの距離が５０μｍとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比が、１５パーセント以上であった。サンプル３では、軌道面からの距離が５０μｍとなる位置において、鋼中の残留オーステナイトの体積比が、１５パーセント未満であった。サンプル１～サンプル３では、軌道面からの距離が５０μｍとなる位置において、鋼の硬さが、５８ＨＲＣ以上であった。
【0108】
【表5】
【0109】
図１１は、サンプル１の軌道盤の表層部におけるＥＢＳＤの相マップである。図１２は、サンプル２の軌道盤の表層部におけるＥＢＳＤの相マップである。図１３は、サンプル３の軌道盤の表層部におけるＥＢＳＤの相マップである。図１１～図１３中において、マルテンサイトブロック粒は、白色になっている。図１４は、サンプル１～サンプル３の軌道盤の表層部におけるマルテンサイトブロック粒の平均粒径を示す棒グラフである。図１４のグラフの縦軸は、マルテンサイトブロック粒の平均粒径（単位：μｍ）である。
【0110】
図１１～図１４に示されるように、サンプル１の軌道盤の表層部では、比較面積率が３０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、２．０μｍ以下であった。他方で、サンプル２及びサンプル２の軌道盤の表層部では、比較面積率が３０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、２．０μｍを超えていた。
【0111】
サンプル１の軌道盤の表層部では、比較面積率が５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、１．５μｍ以下であった。他方で、サンプル２及びサンプル２の軌道盤の表層部では、比較面積率が５０パーセントでのマルテンサイトブロック粒の平均粒径が、１．５μｍを超えていた。
【0112】
図１５は、転動疲労寿命試験の結果を示すグラフである。なお、図１５のグラフの横軸は寿命（単位：時間）を示しており、図１５のグラフの縦軸は累積破損確率（単位：パーセント）を示している。転動疲労寿命試験は、表６に示されている条件で行われた。すなわち、転動体と軌道盤との最大接触面圧は２．３ＧＰａとされ、軌道盤は０回転／分と２５００回転／分との間で急速な加減速が行われ、潤滑液はポリグリコール油に純水を加えたものが用いられた。
【0113】
【表6】
【0114】
図１５及び表７に示されるように、サンプル１は、サンプル２よりも優れた転動疲労寿命を示した。より具体的には、サンプル１のＬ１０寿命（累積破損確率が１０パーセントにとなる寿命）はサンプル３のＬ１０寿命の２．７倍であり、サンプル２のＬ１０寿命はサンプル３のＬ１０寿命の２．１倍であった。
【0115】
上記のとおり、サンプル１の軌道盤の表層部において、比較面積率が３０パーセントでのマルテンサイト粒の平均粒径が２．０μｍ以下であった。他方で、サンプル２及びサンプル３の軌道盤の表層部において、比較面積率が３０パーセントでのマルテンサイト粒の平均粒径が２．０μｍを超えていた。この比較から、実施形態に係る軸受部品によると耐久性が改善されることが明らかになった。
【0116】
【表7】
【0117】
また、上記のとおり、サンプル１の軌道盤の表層部では、サンプル１の軌道盤の表層部では、サンプル２の軌道盤の表層部よりも析出物が微細かつ高密度に分散していた。この比較から、表層部における析出物の面積率及び最大粒径をそれぞれ２．０パーセント以上及び０．５μｍ以下とすることにより、実施形態に係る軸受部品の耐久性がさらに改善されることが明らかになった。
【0118】
また、サンプル２のＬ１０寿命は、サンプル３のＬ１０寿命よりも長かった。上記のとおり、サンプル２の軌道盤の表層部ではセメンタイトの最大粒径が１．５μｍ以下であった一方で、サンプル３の軌道盤の表層部ではセメンタイトの最大粒径が１．５μｍを超えていた。また、サンプル２の軌道盤では軌道面からの距離が５０μｍとなる位置における残留オーステナイトの体積比が１５パーセント以上になっている一方で、サンプル３の軌道盤では軌道面からの距離が５０μｍとなる位置における残留オーステナイトの体積比が１５パーセント未満になっていた。
【0119】
この比較から、軸受部品の表層部においてセメンタイトの最大粒径を１．５μｍ以下にすること及び軸受部品の表面からの距離が５０μｍとなる位置において残留オーステナイトの体積比を１５パーセント以上とすることにより、軸受部品の耐久性が改善されることが明らかになった。
【0120】
＜水素侵入特性＞
サンプル１及びサンプル３の軌道部材（内輪及び外輪）の表層部への水素侵入特性を、以下の方法により評価した。この評価では、第１に、上記の転動疲労寿命試験に供される前のサンプル１及びサンプル３の軌道部材を室温から４００℃まで加熱することにより、転動疲労寿命試験に供される前のサンプル１及びサンプル３の軌道部材からの水素放出量が測定された。第２に、転動疲労寿命試験に５０時間供された後のサンプル１及びサンプル３の軌道部材を室温から４００℃まで加熱することにより、転動疲労寿命試験に５０時間供された後のサンプル１及びサンプル３の軌道部材からの水素放出量が測定された。
サンプル１及びサンプル３の軌道部材（内輪及び外輪）の表層部への水素侵入特性を、以下の方法により評価した。この評価では、第１に、上記の転動疲労寿命試験に供される前のサンプル１及びサンプル３の軌道部材を室温から４００℃まで加熱することにより、転動疲労寿命試験に供される前のサンプル１及びサンプル３の軌道部材からの水素放出量が測定された。第２に、転動疲労寿命試験に５０時間供された後のサンプル１及びサンプル３の軌道部材を室温から４００℃まで加熱することにより、転動疲労寿命試験に５０時間供された後のサンプル１及びサンプル３の軌道部材からの水素放出量が測定された。
【0121】
サンプル３では、転動疲労寿命試験の前後での水素放出量の比（すなわち、転動疲労寿命試験に供された後の水素放出量を転動疲労寿命試験に供される前の水素放出量で除した値）が、３．２になっていた。他方で、サンプル１では、転動疲労寿命試験の前後での水素放出量の比が、０．９になっていた。この比較から、接触面に表層部１１が形成されることにより表層部１１への水素侵入が抑制され、水素脆性に起因した早期剥離が抑制されることが、実験的に明らかにされた。
【0122】
以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上記の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、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及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0123】
本実施形態は、軸受部品及びそれを有する転がり軸受に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【0124】
１０ 内輪、１０ａ，１０ｂ 幅面、１０ｃ 内周面、１０ｄ 外周面、１０ｄａ 軌道面、１１ 表層部、２０ 外輪、２０ａ，２０ｂ 幅面、２０ｃ 内周面、２０ｃａ 軌道面、２０ｄ 外周面、３０ 転動体、４０ 保持器、１００ 転がり軸受、Ａ 中心軸、Ｓ１ 準備工程、Ｓ２ 浸窒工程、Ｓ３ 焼入れ工程、Ｓ４ 焼戻し工程、Ｓ５ 後処理工程、１００Ａ 転がり軸受、１１０ 内輪、１１０ａ，１１０ｂ 幅面、１１０ｃ 内周面、１１０ｄ 外周面、１１０ｄａ 軌道面、１２０ 外輪、１２０ａ，１２０ｂ 幅面、１２０ｃ 内周面、１２０ｃａ 軌道面、１２０ｄ 外周面、１３０ 転動体、１４０ 保持器、２００ アスクル装置、２１０ ディファレンシャル機構、２１１ａ，２１１ｂ ギアケース、２１２ スパイダ、２１３ ピニオンギア、２１４ａ，２１４ｂ サイドギア、２１５ａ，２１５ｂ 回転軸、２１６ リングギア、２２０ 本体ケース、２２１ａ，２２１ｂ 隔壁、２３０ 回転軸、２３１ ピニオンギア。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
