(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】P2022171393
(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
【ＦＩ】
F16C33/62
F16C33/32
F16C33/34
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021077999
(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】山田 悠介
(72)【発明者】
【氏名】上野 正典
(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）】
3J701
【Ｆターム（参考）】
3J701AA02
3J701AA12
3J701AA32
3J701AA42
3J701AA52
3J701AA62
3J701BA01
3J701BA10
3J701BA53
3J701BA54
3J701BA70
3J701BA79
3J701EA01
3J701EA02
3J701EA10
3J701FA31
3J701GA11
3J701GA24
3J701XB03
3J701XB33
3J701XB34
3J701XE03
3J701XE11
3J701XE12
3J701XE14
3J701XE30
(57)【要約】
【課題】水素脆性に対する耐久性が改善された、風力発電機用増速機に用いられる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、風力発電機用増速機の構成部材を支持する。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、風力発電機用増速機の構成部材を支持する。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、風力発電機用増速機の構成部材を支持す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、静定格荷重に対する、等価荷重の割合が０．０４以下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、油膜パラメータが０．５以上１０以下となる条件で使用される、請求項１または請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項4】
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３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項5】
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４のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項6】
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５のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項7】
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６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７のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項9】
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８のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項10】
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９のいずれか１項に記載の転がり軸受。
【請求項11】
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１０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１０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。
【0004】
特許文献３（特開２００７－２６３３５７号公報）には、風力発電機用増速機が記載されている。特許文献３に記載の風力発電機用増速機は、遊星歯車装置を備えている。遊星歯車装置では、遊星歯車が軸受を介して遊星軸に回転自在に支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第５４８９１１１号公報
【特許文献2】特許第６０２３４２２号公報
【特許文献3】特開２００７－２６３３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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を、特許文献３に記載の風力発電機用増速機に適用した場合の耐久性に改善の余地がある。具体的には、風力発電機用増速機に使用される転がり軸受には、２０年以上の設計寿命が要求される。そこで、当該転がり軸受としては、負荷容量を大きくするため転動体サイズの大きな軸受が用いられる。一方、風力発電機では気象条件によって発電トルクが変動し、転がり軸受に負荷される荷重も変動する。このとき、転がり軸受に負荷される当該荷重が、転動体が転がるために必要な必要最小限荷重に満たない場合が発生する。このとき、転がり軸受において転動体と軌道面との間に滑りが発生する場合がある。当該滑りにより、転動体と軌道面との間に油膜切れが生じ、金属接触が発生する場合がある。この結果、転動体または軌道面には新生面が発生する。このような新生面から転動体などを構成する鋼材の内部に水素が侵入すると、水素脆性に起因した早期剥離が生じやすい。
【0007】
また、当用途では、主として、増速機において、遊星歯車を支持する円筒ころ軸受、出力軸を支持する円筒ころ軸受が用いられる。遊星歯車を支持する円筒ころ軸受においては、変形し転動体のスキューや片当たりにより比較的滑りが発生しやすい場合がある。また、高速回転する出力軸を支持する円筒ころ軸受においては、高速回転で使用されることから、回転速度やトルク変動（軸受荷重）に追従できず、軸受の転動体と軌道面との間で滑りが発生し摩耗が促進され水素脆性剥離が生じやすい条件となる場合がある。
【0008】
風力発電の場合、風の状況によっては、長い間、回転せずに停止している場合もある。その場合、軸受への給油が停止し、軸受中に潤滑油が殆どない状態になってしまっている。このような、長時間停止状態にあって潤滑油が殆どない状態となっている軸受が、風の状況の変化によって突然に回転することになる。そのため潤滑不良により、金属接触が発生し、水素脆性が発生しやすい状況になることもある。
【0009】
上述の軌道面と転動体の滑りや潤滑状態によって生じる水素脆性はく離は、風力発電設備、機器、それらに使用する軸受の設計段階で予知することが極めて困難であり、また軸受などの構造面での対策も難しい。一方で、耐水素脆性を改善し、風力発電設備の信頼性を向上させたいニーズもあり、軸受に表面処理を施して対応する場合がある。
【0010】
本発明は、風力発電機用増速機に用いられる転がり軸受において、水素脆性に対する耐久性を改善するものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
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、風力発電機用増速機の構成部材を支持する。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。
【0012】
上記転がり軸受は、静定格荷重に対する、等価荷重の割合が０．０４％以下となる条件で使用されてもよい。上記転がり軸受は、油膜パラメータが０．５以上１０以下となる条件で使用されてもよい。
【0013】
上記転がり軸受は、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、四点接触玉軸受などを含む玉軸受など、各種の転がり軸受であってもよい。上記転がり軸受では、表面には浸窒処理が行われていてもよい。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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】
【0022】
本発明の転がり軸受によると、風力発電機用増速機に用いられる転がり軸受において、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】
【0023】
【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】風力発電機用増速機３００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】
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
（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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
（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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
（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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
（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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
（変形例）
以下に、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。
以下に、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。
【0077】
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
転動体１３０は、円筒ころである。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。転動体１３０の外周面は、軌道面１１０ｄａ及び軌道面１２０ｃａに接触する転動面１３０ａである。
【0087】
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。
【0088】
油膜パラメータは、たとえばｈ０／｛１．１×（Ｒａ１
２＋Ｒａ２
２）１／２｝との式により算出される。なお、転動面１３０ａと軌道面１１０ｄａ（軌道面１２０ｃａ）との間の油膜厚さをｈ０、転動面１３０ａの算術平均粗さをＲａ１、軌道面１１０ｄａ（軌道面１２０ｃａ）の算術平均粗さをＲａ２とする。当該油膜パラメータが０．５以上１０以下である場合においても、油膜切れが生じやすくなる可能性がある。
【0089】
転がり軸受１００Ａは、例えば、風力発電機用増速機３００に用いられる。図６は、風力発電機用増速機３００の断面図である。図６に示されるように、風力発電機用増速機３００は、遊星歯車装置３０３と、２次増速装置３０５と、ケーシング３０６とを主に備える。遊星歯車装置３０３は、入力軸３０１の回転を増速して低速軸３０２に伝達する。２次増速装置３０５は、低速軸３０２の回転をさらに増速して出力軸３０４に伝達する。遊星歯車装置３０３および２次増速装置３０５は、共通のケーシング３０６内に設けられている。入力軸３０１は風車（図示せず）の主軸（図示せず）等に接続される。出力軸３０４は発電機（図示せず）に接続される。
【0090】
遊星歯車装置３０３では、旋回自在なキャリア３０７の周方向複数箇所に遊星軸３１０が設けられる。各遊星軸３１０に構成部材としての遊星歯車３０８が転がり軸受３０９を介して回転自在に支持されている。転がり軸受３０９は図５に示した本実施形態に係る転がり軸受１００Ａである。各遊星歯車３０８の転がり軸受３０９は、図示の例では２列に並べて用いているが、１列であってもよい。また、転がり軸受３０９は、３列、４列およびそれ以上の列数で用いられてもよい。キャリア３０７は、遊星歯車装置３０３における入力部となる部材である。キャリア３０７は、上記入力軸３０１と一体の部材として設けられる。キャリア３０７は、別部材を入力軸３０１と一体に結合することで構成してもよい。構成部材としてのキャリア３０７は、入力軸３０１のとの境界部において軸受３１１を介してケーシング３０６に旋回自在に支持されている。
【0091】
キャリア３０７に支持された各遊星歯車３０８は、ケーシング３０６に設けられた内歯のリングギヤ３１２に噛み合う。各遊星歯車３０８は、リングギヤ３１２と同心位置に回転自在に設けられた太陽歯車３１３にも噛み合う。リングギヤ３１２は、ケーシング３０６に直接に形成されたものであっても、ケーシング３０６に固定されたものであってもよい。太陽歯車３１３は、遊星歯車装置３０３における出力部となる部品である。太陽歯車３１３は、上記低速軸３０２に設けられている。構成部材としての低速軸３０２は、軸受３１４，３１５を介してケーシング３０６に回転自在に支持されている。
【0092】
２次増速装置３０５は、ギヤ列により構成されている。図示の例において、２次増速装置３０５では、低速軸３０２に固定されたギヤ３１７が中間軸３２１の小径側ギヤ３１８に噛み合う。中間軸３２１に設けられ大径側ギヤ３１９が出力軸３０４のギヤ３２０に噛み合う。上記ギヤ３１７、小径側ギヤ３１８、大径側ギヤ３１９、ギヤ３２０によりギヤ列が構成される。構成部材としての中間軸３２１および出力軸３０４は、それぞれ軸受３２２，３２３によってケーシング３０６に回転自在に支持されている。
【0093】
転がり軸受３０９および軸受３１１，３１４，３１５、３２２、３２３としては、図５に示した転がり軸受１００Ａを適用してもよいが、他の任意の構成の転がり軸受を用いてもよい。たとえば、転がり軸受３０９などとして、保持器で円筒ころを保持器する形式や、保持器を用いない総ころ型の軸受を用いてもよい。転がり軸受３０９などの外輪は両鍔付きであり、内輪は鍔無しとされている。なお、転がり軸受３０９などにおいて、外輪を鍔無しとし、内輪を両鍔付きとしてもよい。また、転がり軸受３０９などの転動体である円筒ころは中実体であるが、転動体として中空形状の中空ころを用いてもよい。
【0094】
上述した風力発電機用増速機３００の動作を説明する。入力軸３０１が回転すると、入力軸３０１と一体のキャリア３０７が旋回する。この結果、キャリア３０７の複数箇所に支持された遊星歯車３０８が公転移動する。このとき各遊星歯車３０８は、固定のリングギヤ３１２に噛み合いながら公転することで、自転を生じる。このように公転しながら自転する遊星歯車３０８に太陽歯車３１３が噛み合っている。そのため、太陽歯車３１３は入力軸３０１に対して増速されて回転する。遊星歯車装置３０３の出力部となる太陽歯車３１３は、２次増速装置３０５の低速軸３０２に設けられている。このため、太陽歯車３１３の回転が２次増速装置３０５で増速されて出力軸３０４に伝えられる。このように、入力軸３０１に入力される風車主軸（図示せず）の回転が、遊星歯車装置３０３と２次増速装置３０５とで大幅に増幅されて出力軸３０４に伝えられる。この結果、出力軸３０４からは発電が可能な高速回転が得られる。
【0095】
各遊星歯車３０８を支持する転がり軸受３０９の潤滑は、次のように行われる。遊星歯車３０８およびその転がり軸受３０９は、キャリア３０７の旋回により公転してケーシング６の底に位置した時に油浴３１６に浸かることで潤滑油が供給される。なお、遊星歯車３０８および転がり軸受３０９には循環給油により潤滑油が供給されてもよい。
【0096】
ここで、風力発電機においては、風車のメンテナンス、あるいは無風状態の発生などによって長時間の停止が続く場合がある。このとき、転がり軸受３０９では潤滑油の供給が不足する場合がある。特に、風力発電機用増速機３００は、前述のように気象状況により発電トルクが変化し、転がり軸受３０９および他の軸受などに荷重が加わらない状態が発生する。この結果、転がり軸受３０９の転動体と軌道面との間に滑りが生じ、当該転動体と軌道面との間に金属接触が発生する場合がある。
【0097】
特に、使用する等価荷重が静定格荷重の０．０４倍以下の場合、転動体と軌道面との間に滑りが生じ、上述のように転動体と軌道面との間に金属接触が発生する場合がある。なお、上述した静定格荷重とは基本静定格荷重を意味する。さらに、潤滑状態が、増速機用軸受において一般的な使用条件である、油膜パラメータΛが０．５以上１０以下という条件においても、転動体と軌道面との間に金属接触が発生する場合がある。
【0098】
また、上記のような風力発電機用増速機３００に用いられ転がり軸受３０９では、変形によって転動体のスキューまたは片当たりによる滑りが発生し易くなる場合がある。さらに、高速回転する出力軸３０４を支持する軸受３２３は、出力軸３０４の高速回転によるトルク変動などに追従できず、転動体と軌道面との間で滑りが発生する場合がある。この場合も、転動体および軌道面の摩耗が促進され、水素脆性が発生する恐れがある。
【0099】
これらの使用条件で用いられる風力発電機用増速機３００用の転がり軸受３０９および軸受３１１，３１４，３１５、３２２、３２３に、本実施形態に係る転がり軸受１００Ａを適用する。本実施形態に係る転がり軸受１００Ａでは、上述のような組成の鋼材と浸窒処理との組合せにより、硬質かつ微細な析出物が表層組織に多数分散している。つまり、転がり軸受１００Ａでは、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拡散係数が小さくなる。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。
【0100】
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。
【0101】
また、転がり軸受１００Ａでは、高度な浸窒処理が施されているため、耐異物性が強化され、異物混入潤滑条件下でも長寿命を保つことができる。さらに、潤滑環境由来の水素原子の発生が抑制され、応力負荷域への水素原子の到達も遅延される。この点からも、水素脆性に起因した早期剥離現象の発生を抑制できるともに、圧痕起点型の早期損傷に対する耐久性が改善される。
【0102】
本実施形態では、図６に示す増速機について説明したが、本実施の形態に係る増速機は他の任意の構成としてもよい。たとえば、遊星歯車装置を２段等の複数段としたり、平行軸を複数段でなく１段にしたりしてもよい。これらの段数は適宜変更できる。また、遊星歯車装置と平行軸との組合せでなく、遊星歯車装置のみや、平行軸のみにより構成される増速機であってもよい。
【0103】
（転動疲労寿命試験）
実施形態に係る軸受部品の効果（水素脆性の発生を抑制する効果）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（水素脆性の発生を抑制する効果）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。
【0104】
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。
【0105】
【表1】
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
【表2】
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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。
【0113】
【表3】
【0114】
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。
【0115】
【表4】
【0116】
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。
【0117】
【表5】
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
【表6】
【0123】
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。
【0124】
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。
【0125】
【表7】
【0126】
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。
【0127】
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。
【0128】
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。
【0129】
（水素侵入特性に関する試験）
サンプル１及びサンプル３の軌道部材としての軌道盤（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の軌道部材としての軌道盤（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。
【0130】
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。
【0131】
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】
【0132】
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】
【0133】
１０，１１０ 内輪、１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂ，１１０ａ，１１０ｂ，１２０ａ，１２０ｂ 幅面、１０ｃ，２０ｃ，１１０ｃ，１２０ｃ 内周面、１０ｄ，２０ｄ，１１０ｄ，１２０ｄ 外周面、１０ｄａ，２０ｃａ，１１０ｄａ，１２０ｃａ 軌道面、１１ 表層部、２０，１２０ 外輪、３０，１３０ 転動体、４０ 保持器、３１１，３１４，３１５，３２２，３２３ 軸受、１３０ａ 転動面、３００ 風力発電機用増速機、３０１ 入力軸、３０２ 低速軸、３０３ 遊星歯車装置、３０４ 出力軸、３０５ ２次増速装置、３０７ キャリア、３０８ 遊星歯車、３１０ 遊星軸、３１２ リングギヤ、３１３ 太陽歯車、３１６ 油浴、３１７，３２０ ギヤ、３１８ 小径側ギヤ、３１９ 大径側ギヤ、３２１ 中間軸、１００，１００Ａ，３０９ 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。
【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】
