特許 7049490 軸受部品及び転がり軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-29

(45)【発行日】2022-04-06

(54)【発明の名称】軸受部品及び転がり軸受

(51)【国際特許分類】

   C23C 8/32 20060101AFI20220330BHJP

   F16C 33/62 20060101ALI20220330BHJP

   C22C 38/00 20060101ALN20220330BHJP

   C22C 38/44 20060101ALN20220330BHJP

   C21D 9/40 20060101ALN20220330BHJP

   C21D 9/36 20060101ALN20220330BHJP

   C21D 1/06 20060101ALN20220330BHJP

【ＦＩ】

C23C8/32

F16C33/62

C22C38/00 301N

C22C38/44

C21D9/40 A

C21D9/36

C21D1/06 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021006648

(22)【出願日】2021-01-19

(62)【分割の表示】P 2017241498の分割

【原出願日】2017-12-18

(65)【公開番号】P2021088767

(43)【公開日】2021-06-10

【審査請求日】2021-01-20

(73)【特許権者】

【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】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山田 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】大木 力

【審査官】▲辻▼ 弘輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２８５７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１７６２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８４７６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ １９／００－１９／５６；３３／３０－３３／６６

Ｃ２３Ｃ ８／００－１２／０２

Ｃ２１Ｄ １／０２－１／８４

Ｃ２１Ｄ ９／００－９／４４；９／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に拡散層を備えるクロムモリブデン鋼製の軸受部品であって、
前記クロムモリブデン鋼は、ＪＩＳ規格に定めるＳＣＭ４３５であり、
前記拡散層は、複数の化合物粒と、複数のマルテンサイトブロックとを含み、
前記拡散層は、窒素及び炭素の濃度が前記クロムモリブデン鋼中の窒素及び炭素の濃度よりも高くなっており、
前記化合物粒の平均粒径は、０．３μｍ以下であり、
前記化合物粒は、鉄の炭化物、鉄の窒化物又は鉄の炭窒化物の結晶粒であり、
前記拡散層中における前記化合物粒の面積比率は３パーセント以上であり、
前記マルテンサイトブロックの最大粒径は、３．８μｍ以下であり、
前記マルテンサイトブロックは、第２群に属する前記マルテンサイトブロックと、第３群に属する前記マルテンサイトブロックとからなり、
前記第３群に属する前記マルテンサイトブロックの結晶粒径の最小値は、前記第２群に含まれる前記マルテンサイトブロックの結晶粒径の最大値よりも大きく、
前記第３群に属する前記マルテンサイトブロックの総面積を前記マルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．５以上であり、
前記第３群に属する最も結晶粒径が大きい前記マルテンサイトブロック以外の前記第３群に属する前記マルテンサイトブロックの総面積を前記マルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．５未満であり、
前記第３群に属する前記マルテンサイトブロックの平均粒径は、０．７μｍ以上１．４μｍ以下であり、
前記第３群に属する前記マルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、２．５以上２．８以下である、軸受部品。

【請求項2】

前記マルテンサイトブロックは、第４群に属する前記マルテンサイトブロックと、第５群に属する前記マルテンサイトブロックとからなり、
前記第５群に属する前記マルテンサイトブロックの結晶粒径の最小値は、前記第４群に含まれる前記マルテンサイトブロックの結晶粒径の最大値よりも大きく、
前記第５群に属する前記マルテンサイトブロックの総面積を前記マルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．７以上であり、
前記第５群に属する最も結晶粒径が大きい前記マルテンサイトブロック以外の前記第５群に属する前記マルテンサイトブロックの総面積を前記マルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．７未満であり、
前記第５群に属する前記マルテンサイトブロックの平均粒径は、０．６μｍ以上１．１μｍ以下であり、
前記第５群に属する前記マルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、２．４以上２．６以下である、請求項１に記載の軸受部品。

【請求項3】

結晶粒径が１．０μｍ以下の前記マルテンサイトブロックは、第１群を構成し、
前記第１群に属する前記マルテンサイトブロックの総面積を前記マルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．５５以上０．７５以下である、請求項１又は請求項２に記載の軸受部品。

【請求項4】

前記拡散層中における旧オーステナイト粒の平均粒径は、８μｍ以下である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の軸受部品。

【請求項5】

前記表面と前記表面から１０μｍの距離にある位置との間にある前記拡散層中における平均炭素濃度は、０．７質量パーセント以上であり、
前記表面と前記表面から１０μｍの距離にある位置との間にある前記拡散層中における
平均窒素濃度は、０．２質量パーセント以上である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の軸受部品。

【請求項6】

内周面に第１軌道面が設けられたクロムモリブデン鋼製の外輪と、
外周面に第２軌道面が設けられ、かつ、前記第２軌道面が前記第１軌道面に対向するように配置されるクロムモリブデン鋼製の内輪と、
前記第１軌道面と前記第２軌道面との間で転動自在に配置され、かつ、転動面を有するクロムモリブデン鋼製の転動体とを備え、
前記クロムモリブデン鋼は、ＳＣＭ４３５であり、
前記第１軌道面、前記第２軌道面及び前記転動面の少なくとも１つには、拡散層が設けられ、
前記拡散層は、複数の化合物粒と、複数のマルテンサイトブロックとを含み、
前記拡散層は、窒素及び炭素の濃度が前記クロムモリブデン鋼中の窒素及び炭素の濃度よりも高くなっており、
前記化合物粒の平均粒径は、０．３μｍ以下であり、
前記化合物粒は、鉄の炭化物、鉄の窒化物又は鉄の炭窒化物の結晶粒であり、
前記拡散層中における前記化合物粒の面積比率は３パーセント以上であり、
前記マルテンサイトブロックの最大粒径は、３．８μｍ以下であり、
前記マルテンサイトブロックは、第２群に属する前記マルテンサイトブロックと、第３群に属する前記マルテンサイトブロックとからなり、
前記第３群に属する前記マルテンサイトブロックの結晶粒径の最小値は、前記第２群に含まれる前記マルテンサイトブロックの結晶粒径の最大値よりも大きく、
前記第３群に属する前記マルテンサイトブロックの総面積を前記マルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．５以上であり、
前記第３群に属する最も結晶粒径が大きい前記マルテンサイトブロック以外の前記第３群に属する前記マルテンサイトブロックの総面積を前記マルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．５未満であり、
前記第３群に属する前記マルテンサイトブロックの平均粒径は、０．７μｍ以上１．４μｍ以下であり、
前記第３群に属する前記マルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、２．５以上２．８以下である、転がり軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸受部品及び転がり軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、クロム（Ｃｒ）モリブデン（Ｍｏ）鋼製の軸受部品が知られている。従来のクロムモリブデン鋼製の軸受部品は、クロムモリブデン鋼製の加工対象部材の表面に浸炭窒化処理を行った後に、焼き入れ・焼き戻しを行うことにより製造されている。しかしながら、従来のクロムモリブデン鋼製の軸受部品は、耐表面損傷性に改善の余地があった。すなわち、従来のクロムモリブデン鋼製の軸受部品は、異物混入環境下において使用された場合に、早期破損に至る場合があった。耐表面損傷性の改善のためには、軸受部品の表面における耐摩耗性及び靱性の改善が望まれる。

【0003】

軸受部品の表面における耐摩耗性及び靱性を改善するためには、硬質かつ微細な化合物の析出及びそれに伴うマルテンサイトブロックの微細化が有効である。しかしながら、炭素の含有量及び合金元素の含有量が相対的に少ないクロムモリブデン鋼においては、浸炭窒化処理によって硬質かつ微細な化合物を析出させることは困難である。

【0004】

そのため、特開平２－２７７７６４号公報（特許文献１）、特開平３－６４４３１号公報（特許文献２）、特開平８－４９０５７号公報（特許文献３）、特開平８－３１１６０３号公報（特許文献４）、特開平１１－２０１１６８号公報（特許文献５）、特開２００１－３２３９３９号公報（特許文献６）、特開２００７－２３２２０１号公報（特許文献７）及び特開２０１３－１１０１０号公報（特許文献８）に記載の鋼材においては、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム、モリブデン、バナジウム（Ｖ）、チタン（Ｔｉ）等の炭化物・窒化物形成元素を数パーセント～十数パーセント添加することにより、硬質かつ微細な化合物の生成を促進させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平２－２７７７６４号公報

【文献】特開平３－６４４３１号公報

【文献】特開平８－４９０５７号公報

【文献】特開平８－３１１６０３号公報

【文献】特開平１１－２０１１６８号公報

【文献】特開２００１－３２３９３９号公報

【文献】特開２００７－２３２２０１号公報

【文献】特開２０１３－１１０１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１～特許文献８に記載の鋼材を用いる場合、合金元素含有率の上昇に伴い、鋼材コストが上昇する。また、特許文献１～特許文献８に記載の鋼材を用いる場合、合金元素含有率の上昇に伴い、靱性の低下並びに加工性（鍛造性、切削性、研削性など）低下及び浸炭性低下による加工コストの上昇を招くおそれがある。

【0007】

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、合金元素含有率の上昇に伴う鋼材コスト上昇及び加工コスト上昇を抑制しつつ、耐摩耗性及び靱性を確保することができる軸受部品及び転がり軸受を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係る軸受部品は、表面に拡散層を備えるクロムモリブデン鋼製の軸受部品である。拡散層は、複数の化合物粒と、複数のマルテンサイトブロックとを含む。化合物粒の平均粒径は、０．３μｍ以下である。拡散層中における化合物粒の面積比率は３パーセント以上である。マルテンサイトブロックの最大粒径は、３．８μｍ以下である。

【0009】

上記の軸受部品において、結晶粒径が１．０μｍ以下のマルテンサイトブロックは、第１群を構成していてもよい。第１群に属するマルテンサイトブロックの総面積をマルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．５５以上０．７５以下であってもよい。

【0010】

上記の軸受部品において、マルテンサイトブロックは、第２群に属するマルテンサイトブロックと、第３群に属するマルテンサイトブロックとからなっていてもよい。第３群に属するマルテンサイトブロックの結晶粒径の最小値は、第２群に含まれるマルテンサイトブロックの結晶粒径の最大値よりも大きくてもよい。第３群に属するマルテンサイトブロックの総面積をマルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．５以上であってもよい。第３群に属する最も結晶粒径が大きいマルテンサイトブロック以外の第３群に属するマルテンサイトブロックの総面積をマルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．５未満であってもよい。第３群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径は、０．７μｍ以上１．４μｍ以下であってもよい。

【0011】

上記の軸受部品において、マルテンサイトブロックは、第４群に属するマルテンサイトブロックと、第５群に属するマルテンサイトブロックとからなっていてもよい。第５群に属するマルテンサイトブロックの結晶粒径の最小値は、第４群に含まれるマルテンサイトブロックの結晶粒径の最大値よりも大きくてもよい。第５群に属するマルテンサイトブロックの総面積をマルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．７以上であってもよい。第５群に属する最も結晶粒径が大きいマルテンサイトブロック以外の第５群に属するマルテンサイトブロックの総面積をマルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．７未満であってもよい。第５群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径は、０．６μｍ以上１．１μｍ以下であってもよい。

【0012】

上記の軸受部品において、マルテンサイトブロックは、第２群に属するマルテンサイトブロックと、第３群に属するマルテンサイトブロックとからなっていてもよい。第３群に属するマルテンサイトブロックの結晶粒径の最小値は、第２群に含まれるマルテンサイトブロックの結晶粒径の最大値よりも大きくてもよい。第３群に属するマルテンサイトブロックの総面積をマルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．５以上であってもよい。第３群に属する最も結晶粒径が大きいマルテンサイトブロックを除く第３群に属するマルテンサイトブロックの総面積をマルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．５未満であってもよい。第３群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、２．５以上２．８以下であってもよい。

【0013】

上記の軸受部品において、マルテンサイトブロックは、第４群に属するマルテンサイトブロックと、第５群に属するマルテンサイトブロックとからなっていてもよい。第５群に属するマルテンサイトブロックの結晶粒径の最小値は、第４群に含まれるマルテンサイトブロックの結晶粒径の最大値よりも大きくてもよい。第５群に属するマルテンサイトブロックの総面積をマルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．７以上であってもよい。第５群に属する最も結晶粒径が大きいマルテンサイトブロックを除く第５群に属するマルテンサイトブロックの総面積をマルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．７未満であってもよい。第５群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、２．４以上２．６以下であってもよい。

【0014】

上記の軸受部品において、拡散層中における旧オーステナイト粒の平均粒径は、８μｍ以下であってもよい。

【0015】

上記の軸受部品において、表面と表面から１０μｍの距離にある位置との間にある拡散層中における平均炭素濃度は、０．７質量パーセント以上であってもよい。表面と表面から１０μｍの距離にある位置との間にある拡散層中における平均窒素濃度は、０．２質量パーセント以上であってもよい。

【0016】

上記の軸受部品において、クロムモリブデン鋼は、ＪＩＳ規格に定めるＳＣＭ４３５であってもよい。

【0017】

本発明の一態様に係る転がり軸受は、内周面に第１軌道面が設けられたクロムモリブデン鋼製の外輪と、外周面に第２軌道面が設けられ、かつ、第２軌道面が第１軌道面に対向するように配置されるクロムモリブデン鋼製の内輪と、第１軌道面と第２軌道面との間で転動自在に配置され、かつ、転動面を有するクロムモリブデン鋼製の転動体とを備える。第１軌道面、第２軌道面及び転動面の少なくとも１つには、拡散層が設けられる。拡散層は、複数の化合物粒と、複数のマルテンサイトブロックとを含む。化合物粒の平均粒径は、０．３μｍ以下である。拡散層中における化合物粒の面積比率は３パーセント以上である。マルテンサイトブロックの最大粒径は、３．８μｍ以下である。

【発明の効果】

【0018】

本発明の一態様に係る軸受部品及び転がり軸受は、クロムモリブデン鋼製である。そのため、合金元素含有量が相対的に低く、鋼材コスト及び加工コストを抑制することが可能である。

【0019】

本発明の一態様に係る軸受部品及び転がり軸受の拡散層においては、化合物粒の平均粒径が０．３μｍ以下であり、かつ、化合物粒の面積比率が３パーセント以上である。すなわち、本発明の一態様に係る軸受部品及び転がり軸受の拡散層においては、相対的に硬質かつ微細な化合物が、表面近傍に多く分散している。また、本発明の一態様に係る軸受部品及び転がり軸受の拡散層においては、マルテンサイトブロックの最大粒径が３．８μｍ以下である。したがって、本発明の一態様に係る軸受部品及び転がり軸受においては、マルテンサイトブロックの微細化及び硬質かつ微細な化合物の分散に伴う強化により、表面における靱性を損なうことなく、耐摩耗性を改善することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態に係る軸受部品の上面図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。

【図3】図２の領域ＩＩＩにおける拡大図である。

【図4】実施形態に係る軸受部品の製造方法を示す工程図である。

【図5】実施形態に係る軸受部品の製造方法におけるヒートパターンを示すグラフである。

【図6】実施形態に係る転がり軸受１００の断面図である。

【図7】試料１に対するＥＰＭＡによる炭素濃度及び窒素濃度の測定結果を示すグラフである。

【図8】試料３に対するＥＰＭＡによる炭素濃度及び窒素濃度の測定結果を示すグラフである。

【図9】試料１の表面近傍における電子顕微鏡像である。

【図10】試料２の表面近傍における電子顕微鏡像である。

【図11】試料３の表面近傍における電子顕微鏡像である。

【図12】試料４の表面近傍における電子顕微鏡像である。

【図13】試料２の表面近傍におけるＥＢＳＤ画像である。

【図14】試料４の表面近傍におけるＥＢＳＤ画像である。

【図15】試料１の表面近傍における光学顕微鏡像である。

【図16】試料３の表面近傍における光学顕微鏡像である。

【図17】試料１及び試料３の表面近傍における第３群及び第５群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径を示すグラフである。

【図18】試料２及び試料４の表面近傍における第３群及び第５群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径を示すグラフである。

【図19】試料１及び試料３の表面近傍における第３群及び第５群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比を示すグラフである。

【図20】試料２及び試料４の表面近傍における第３群及び第５群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比を示すグラフである。

【図21】試料５及び試料６に対するシャルピ－衝撃試験結果を示すグラフである。

【図22】シャルピ－衝撃試験が行われた後の試料５のノッチ側表面における電子顕微鏡像である。

【図23】シャルピ－衝撃試験が行われた後の試料６のノッチ側表面における電子顕微鏡像である。

【図24】試料７及び試料８に対する転動疲労試験結果を示すグラフである。

【図25】試料９及び試料１０に対する摩耗試験結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

実施形態の詳細を、図面を参照して説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の符号を付するものとし、重複する説明は繰り返さない。

【0022】

（実施形態に係る軸受部品）
以下に、実施形態に係る軸受部品の構成を説明する。

【0023】

図１は、実施形態に係る軸受部品の上面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。図１及び図２に示すように、実施形態に係る軸受部品は、例えば深溝玉軸受の内輪１０である。実施形態に係る軸受部品は、これに限られるものではない。実施形態に係る軸受部品は、例えば、深溝玉軸受の外輪であってもよく、深溝玉軸受の転動体であってもよい。

【0024】

内輪１０は、クロムモリブデン鋼により形成されている。内輪１０に用いられるクロムモリブデン鋼は、例えばＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４０５３：２００８）に規定されるＳＣＭ鋼種に属する鋼である。内輪１０に用いられるクロムモリブデン鋼は、ＪＩＳ規格に規定されるＳＣＭ４３５であってもよい。

【0025】

内輪１０は、表面を有している。より具体的には、内輪１０は、内周面１０ａと、外周面１０ｂとを有している。内周面１０ａは、軸が取り付けられる側の面である。外周面１０ｂは、内輪１０の軌道面を構成する面である。

【0026】

図３は、図２の領域ＩＩＩにおける拡大図である。図３に示すように、内輪１０は、表面（外周面１０ｂ）において、拡散層１１を有している。拡散層１１は、窒素及び炭素の濃度が、内輪１０を構成するクロムモリブデン鋼中の窒素及び炭素の濃度よりも高くなっている部分である。拡散層１１の深さＤは、例えば１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。

【0027】

拡散層１１は、複数の化合物粒と、複数のマルテンサイトブロックとを含有している。化合物粒は、鉄（Ｆｅ）の炭化物、鉄の窒化物又は鉄の炭窒化物の結晶粒である。より具体的には、化合物粒は、セメンタイト（Ｆｅ_３Ｃ）の鉄サイトの一部がクロムによって置換されており、炭素（Ｃ）サイトの一部が窒素（Ｎ）により置換されている化合物（すなわち、（Ｆｅ，Ｃｒ）_３（Ｃ，Ｎ）により示される化合物）の結晶粒である。

【0028】

拡散層１１中における化合物粒の平均粒径は、０．３μｍ以下である。拡散層１１中における化合物粒の平均粒径は、０．２５μｍ以下であることが好ましい。拡散層１１中における化合物粒の面積比率は、３パーセント以上である。拡散層１１中における化合物粒の面積比率は、８パーセント以上であることが好ましい。拡散層１１中における化合物粒の面積比率は、例えば１０パーセント以下である。

【0029】

なお、拡散層１１中における化合物粒の平均粒径及び面積比率は、以下の方法で測定される。第１に、拡散層１１の断面研磨が行われる。第２に、研磨面の腐食が行われる。第３に、腐食が行われた研磨面に対して、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscopy）撮影が行われる（以下においては、ＳＥＭ撮影によって得られた画像を、「ＳＥＭ画像」という）。なお、ＳＥＭ画像は、十分な数（２０個以上）の化合物粒が含まれるように撮影される。第４に、得られたＳＥＭ画像に対して画像処理を行うことにより、当該ＳＥＭ画像中における各々の化合物粒の面積及び化合物粒の総面積が算出される。

【0030】

化合物粒の円相当径と化合物粒の面積との間には、π×（化合物粒の円相当径）^２／４＝化合物粒の面積との関係が成立する。そのため、当該ＳＥＭ画像中に表示されている各々の化合物粒の面積を４／πで除した値の平方根を計算することにより、当該ＳＥＭ画像中に表示されている各々の化合物粒の円相当径が算出される。当該ＳＥＭ画像中に表示されている各々の化合物粒の円相当径の合計を当該ＳＥＭ画像中に表示されている化合物粒の数で除した値が、拡散層１１中における化合物粒の平均粒径とされる。当該ＳＥＭ画像中に表示されている化合物粒の総面積を当該ＳＥＭ画像の面積で除した値が、拡散層１１中における化合物粒の面積比率とされる。

【0031】

マルテンサイトブロックは、結晶方位が揃った結晶により構成されているマルテンサイト相のブロックである。マルテンサイト相は、炭素が固溶した鉄のオーステナイト相を急冷することにより得られる非平衡相である。第１のマルテンサイト相のブロックの結晶方位と第１のマルテンサイト相のブロックに隣接する第２のマルテンサイト相のブロックの結晶方位とのずれが１５°以上である場合、第１のマルテンサイト相のブロックと第２のマルテンサイト相のブロックとは、異なるマルテンサイトブロックである。他方、第１のマルテンサイト相のブロックの結晶方位と第１のマルテンサイト相のブロックに隣接する第２のマルテンサイト相のブロックの結晶方位とのずれが１５°未満である場合、第１のマルテンサイト相のブロックと第２のマルテンサイト相のブロックとは、１つのマルテンサイトブロックを構成している。

【0032】

拡散層１１中におけるマルテンサイトブロックの最大粒径は、３．８μｍ以下である。拡散層１１中におけるマルテンサイトブロックの最大粒径は、例えば３．６μｍ以上である。

【0033】

結晶粒径が１μｍ以下の拡散層１１中に含まれるマルテンサイトブロックは、第１群を構成している。拡散層１１中に含まれているマルテンサイトブロックの総面積に対する第１群を構成しているマルテンサイトブロックの面積比率は、０．５５以上０．７５以下であることが好ましい。

【0034】

拡散層１１に含まれるマルテンサイトブロックは、第２群と、第３群とに区分されていてもよい。第２群に属するマルテンサイトブロックの結晶粒径の最大値は、第３群に属するマルテンサイトブロックの結晶粒径の最小値よりも小さい。第３群に属するマルテンサイトブロックの総面積を拡散層１１に含まれるマルテンサイトブロックの総面積で除した値は、０．５以上である。第３群に属する結晶粒径が最も大きいマルテンサイトブロックを除く第３群に属するマルテンサイトブロックの総面積を拡散層１１に含まれるマルテンサイトブロックの総面積で除した値は、０．５未満である。

【0035】

このことを別の観点からいえば、第２群に含まれるマルテンサイトブロックと第３群に属するマルテンサイトブロックとは、以下の方法により区分される。すなわち、第１に、各々のマルテンサイトブロックを、結晶粒径が最も小さいものから順次第１群に割り当てていくとともに、マルテンサイトブロックの総面積に対する第２群に割り当てられたマルテンサイトブロックの総面積を順次計算していく。第２に、マルテンサイトブロックの総面積に対する第２群に割り当てられたマルテンサイトブロックの総面積の割合が５０パーセントを超えない限界に達した時点で、第２群へのマルテンサイトブロックの割り当てを停止する。第３に、第２群に割り当てられていないマルテンサイトブロックを、第３群に割り当てる。

【0036】

好ましくは、第３群に含まれるマルテンサイトブロックの平均粒径は、０．７μｍ以上１．４μｍ以下である。好ましくは、第３群に含まれるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、２．５以上２．８以下である。

【0037】

拡散層１１に含まれるマルテンサイトブロックは、第４群と、第５群とに区分されていてもよい。第４群に属するマルテンサイトブロックの結晶粒径の最大値は、第５群に属するマルテンサイトブロックの結晶粒径の最小値よりも小さい。第５群に属するマルテンサイトブロックの総面積を拡散層１１に含まれるマルテンサイトブロックの総面積で除した値は、０．７以上である。第５群に属する結晶粒径が最も大きいマルテンサイトブロックを除く第５群に属するマルテンサイトブロックの総面積を拡散層１１に含まれるマルテンサイトブロックの総面積で除した値は、０．７未満である。

【0038】

このことを別の観点からいえば、第４群に含まれるマルテンサイトブロックと第５群に属するマルテンサイトブロックとは、以下の方法により区分される。すなわち、第１に、各々のマルテンサイトブロックを、結晶粒径が最も小さいものから順次第４群に割り当てていくとともに、マルテンサイトブロックの総面積に対する第４群に割り当てられたマルテンサイトブロックの総面積を順次計算していく。第２に、マルテンサイトブロックの総面積に対する第４群に割り当てられたマルテンサイトブロックの総面積の割合が３０パーセントを超えない限界に達した時点で、第４群へのマルテンサイトブロックの割り当てを停止する。第３に、第４群に割り当てられていないマルテンサイトブロックを、第５群に割り当てる。

【0039】

好ましくは、第５群に含まれるマルテンサイトブロックの平均粒径は、０．７μｍ以上１．１μｍ以下である。好ましくは、第５群に含まれるマルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、２．４以上２．６以下である。

【0040】

拡散層１１中におけるマルテンサイトブロックの結晶粒径及びマルテンサイトブロックのアスペクト比は、ＥＢＳＤ（Electron Backscattered Diffraction）法を用いて測定される。

【0041】

第１に、ＥＢＳＤ法に基づいて、拡散層１１における断面画像が撮影される（以下においては、「ＥＢＳＤ画像」という）。なお、ＥＢＳＤ画像は、十分な数（２０個以上）のマルテンサイトブロックが含まれるように撮影される。ＥＢＳＤ画像に基づいて、隣接するマルテンサイト相のブロックの結晶方位のずれが特定される。これにより、各々のマルテンサイトブロックの境界が特定される。第２に、特定されたマルテンサイトブロックの境界に基づいて、ＥＢＳＤ画像に表示されている各々のマルテンサイトブロックの面積及び形状が算出される。

【0042】

より具体的には、ＥＢＳＤ画像に表示されている各々のマルテンサイトブロックの面積を４／πで除した値の平方根を計算することにより、ＥＢＳＤ画像に表示されている各々のマルテンサイトブロックの円相当径が算出される。ＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイトブロックの円相当径のうち、最も大きな値を、拡散層１１中におけるマルテンサイトブロックの最大粒径とする。

【0043】

上記のように算出された各々のマルテンサイトブロックの円相当径に基づいて、ＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイトブロックのうち、第１群に属するマルテンサイトブロックが決定される。ＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイトブロックのうち第１群に属するマルテンサイトブロックの総面積を、ＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイトブロックの総面積で除した値は、第１群に属する拡散層１１中のマルテンサイトブロックの総面積を拡散層１１中のマルテンサイトブロックの総面積により除した値とされる。

【0044】

上記のように算出された各々のマルテンサイトブロックの円相当径に基づいて、ＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイトブロックは、第２群と第３群とに分類される（又は、第４群と第５群とに分類される）。第３群（又は第５群）に分類されたＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイトブロックの円相当径の合計を第３群（又は第５群）に分類されたＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイトブロックの個数で除した値が、第３群に属する（又は第５群に属する）拡散層１１中のマルテンサイトブロックの平均粒径とされる。

【0045】

ＥＢＳＤ画像に表示されている各々のマルテンサイトブロックの形状から、ＥＢＳＤ画像に表示されている各々のマルテンサイトブロックの形状を最小二乗法により楕円近似する。この最小二乗法による楕円近似は、S. Biggin and D. J. Dingley, Journal of Applied Crystallography, （1977）10, 376-378に記載の方法にしたがって行われる。この楕円形状において、長軸の寸法を短軸の寸法で除することにより、ＥＢＳＤ法画像に表示されている各々のマルテンサイトブロックのアスペクト比が算出される。第３群（又は第５群）に分類されたＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイトブロックのアスペクト比の合計を第３群（又は第５群）に分類されたＥＢＳＤ画像に表示されているマルテンサイトブロックの個数で除した値が、第３群に属する（又は第５群に属する）拡散層１１中のマルテンサイトブロックの平均アスペクト比とされる。

【0046】

拡散層１１中には、複数の旧オーステナイト粒が含まれている。なお、旧オーステナイト粒は、保持工程Ｓ４１及び保持工程Ｓ５１において形成されるオーステナイト粒の結晶粒界（旧オーステナイト粒界）により画される領域である。旧オーステナイト粒の平均粒径は、８μｍ以下であることが好ましい。旧オーステナイト粒の平均粒径は、６μｍ以下であることがさらに好ましい。

【0047】

なお、拡散層１１中における旧オーステナイト粒の平均粒径は、以下の方法で測定される。第１に、拡散層１１の断面研磨が行われる。第２に、研磨面の腐食が行われる。第３に、腐食が行われた研磨面に対して、光学顕微鏡撮影が行われる（以下においては、光学顕微鏡撮影によって得られた画像を、「光学顕微鏡画像」という）。なお、光学顕微鏡画像は、十分な数（２０個以上）の旧オーステナイト粒が含まれるように撮影される。第４に、得られた光学顕微鏡画像に対して画像処理を行うことにより、当該光学顕微鏡画像中における各々の旧オーステナイト粒の面積が算出される。

【0048】

光学顕微鏡画像に表示されている各々の旧オーステナイト粒の面積を４／πで除した値の平方根を計算することにより、光学顕微鏡像に表示されている各々の旧オーステナイト粒の円相当径が算出される。光学顕微鏡像に表示されている各々の旧オーステナイト粒の円相当径の合計を光学顕微鏡像に表示されている旧オーステナイト粒の数で除した値が、拡散層１１中における旧オーステナイト粒の平均粒径とされる。

【0049】

内輪１０の表面（外周面１０ｂ）と内輪１０の表面から１０μｍの距離にある位置との間にある拡散層１１中における平均炭素濃度は、０．７質量パーセント以上であることが好ましい。内輪１０の表面（外周面１０ｂ）と内輪１０の表面から１０μｍの距離にある位置との間にある拡散層１１中における平均炭素濃度は、１．２質量パーセント以下であることが好ましい。

【0050】

内輪１０の表面（外周面１０ｂ）と内輪１０の表面から１０μｍの距離にある位置との間にある拡散層１１中における平均窒素濃度は、０．２質量パーセント以上であることが好ましい。内輪１０の表面（外周面１０ｂ）と内輪１０の表面から１０μｍの距離にある位置との間にある拡散層１１中における平均窒素濃度は、０．４質量パーセント以下であることが好ましい。

【0051】

内輪１０の表面（外周面１０ｂ）と内輪１０の表面から１０μｍの距離にある位置との間にある拡散層１１中における平均炭素濃度及び平均窒素濃度は、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）を用いて測定される。

【0052】

（実施形態に係る軸受部品の製造方法）
以下に、実施形態に係る軸受部品の製造方法を説明する。

【0053】

図４は、実施形態に係る軸受部品の製造方法を示す工程図である。図４に示すように、実施形態に係る軸受部品の製造方法は、準備工程Ｓ１と、浸炭窒化工程Ｓ２と、拡散工程Ｓ３と、一次焼き入れ工程Ｓ４と、二次焼き入れ工程Ｓ５と、焼き戻し工程Ｓ６と、後処理工程Ｓ７とを有している。

【0054】

準備工程Ｓ１においては、浸炭窒化工程Ｓ２、拡散工程Ｓ３、一次焼き入れ工程Ｓ４、二次焼き入れ工程Ｓ５、焼き戻し工程Ｓ６及び後処理工程Ｓ７を経ることで内輪１０となる加工対象部材が準備される。加工対象部材は、ＪＩＳ規格に定められるＳＣＭ鋼種等のクロムモリブデン鋼製である。

【0055】

浸炭窒化工程Ｓ２においては、加工対象部材の表面に対する浸炭窒化が行われる。浸炭窒化工程Ｓ２は、加工対象部材を、所定の温度（以下においては、「第１保持温度」という）において、所定の時間（以下においては、「第１保持時間」という）炉内に保持することにより行われる。炉内雰囲気には、例えば、吸熱型変成ガス（Ｒガス）及びアンモニア（ＮＨ３）を含有するガスが用いられる。第１保持温度は、例えば９３０℃以上９４０℃以下である。第１保持時間は、例えば１０時間以上１５時間以下である。

【0056】

拡散工程Ｓ３においては、浸炭窒化工程Ｓ２において加工対象部材の表面から導入された炭素及び窒素が加工対象部材の内部へと拡散する。拡散工程Ｓ３は、所定の温度（以下においては、「第２保持温度」という）において、所定の時間（以下においては、「第２保持時間」という）炉内に保持することにより行われる。炉内雰囲気には、例えば、吸熱型変成ガス（Ｒガス）及びアンモニア（ＮＨ３）を含有するガスが用いられる。第２保持温度は、例えば９３０℃以上９４０℃以下である。第２保持時間は、例えば５時間以上１０時間以下である。

【0057】

拡散工程Ｓ３においては、以下の式（１）及び式（２）により定義されるαが、浸炭窒化工程Ｓ２よりも低くなるように調整される。αの調整は、式（１）及び式（２）から明らかなとおり、雰囲気中の一酸化炭素の量、二酸化炭素の量及び未分解のアンモニアの量を調整することにより、行われる。なお、雰囲気中の未分解のアンモニアの量は、０．１体積パーセント以上であることが好ましい。

【0058】

【数1】

【0059】

一次焼き入れ工程Ｓ４においては、加工対象部材に対する焼き入れが行われる。一次焼き入れ工程Ｓ４は、保持工程Ｓ４１と、冷却工程Ｓ４２とを有している。保持工程Ｓ４１は、加工対象部材を所定の温度（以下においては、「第３保持温度」という）において所定の時間（以下においては「第２保持時間」という）炉内に保持することにより、行われる。なお、一次焼き入れ工程Ｓ４においては、炉内の雰囲気に、アンモニアは含まれていない。第３保持温度は、鋼のＡ１変態点以上の温度であって、第１保持温度及び第２保持温度よりも低い温度である。第３保持温度は、例えば８５０℃以上９３０℃未満である。好ましくは、第３保持温度は、８６０℃以上８８０℃以下である。第３保持時間は、例えば０．５時間以上２時間以下である。冷却工程Ｓ４２においては、加工対象部材の冷却が行われる。冷却工程Ｓ４２は、例えば油冷により行われる。

【0060】

二次焼き入れ工程Ｓ５においては、加工対象部材の焼き入れが行われる。二次焼き入れ工程Ｓ５は、保持工程Ｓ５１と、冷却工程Ｓ５２とを有している。保持工程Ｓ５１は、加工対象部材を所定の温度（以下においては、「第４保持温度」という）において所定の時間（以下においては「第４保持時間」という）炉内に保持することにより、行われる。なお、二次焼き入れ工程Ｓ５においては、炉内の雰囲気にアンモニアは含まれていない。第４保持温度は、加工対象部材を構成する鋼のＡ１変態点以上の温度であって、第３保持温度よりも低い温度である。第４保持温度は、例えば加工対象部材を構成する鋼のＡ１変態点以上８５０℃以下である。第４保持温度は、８２０℃以上８４０℃以下であることが好ましい。第４保持時間は、例えば１時間以上２時間以下である。冷却工程Ｓ５２においては、加工対象部材の冷却が行われる。冷却工程Ｓ５２は、例えば油冷により行われる。

【0061】

拡散層１１中の化合物粒は、主として保持工程Ｓ４１及び保持工程Ｓ５１において析出する。鋼中における炭素及び窒素の固溶限は、保持温度が高くなるほど大きくなる（保持温度が低くなるほど小さくなる）。第３保持温度は、保持工程Ｓ４１における拡散層１１中に化合物粒が過大に析出することを避けるため、通常の焼き入れ時の保持温度よりも高く設定されている（通常の焼き入れ時よりも鋼中における炭素及び窒素の固溶限が相対的に広くなるように設定されている）。

【0062】

保持工程Ｓ５１においては、保持工程Ｓ４１において既に化合物粒が析出している。つまり、保持工程Ｓ５１においては、母材中の炭素濃度及び窒素濃度が低下しており、保持工程Ｓ４１よりも相対的に化合物粒が析出しにくくなっている。そのため、第４保持温度は、鋼中における窒素及び炭素の固溶限を狭くして保持工程Ｓ５１における化合物粒の析出を促進するため、第３保持温度よりも低く設定されている。これにより、拡散層１１中における化合物粒の面積比率と３パーセント以上とすることができる。また、第４保持温度を第３保持温度よりも低く設定することにより、保持工程Ｓ４１及び保持工程Ｓ５１において析出した化合物粒の粗大化を抑制することができるため、拡散層１１中における化合物粒の平均粒径を０．３μｍ以下とすることができる。

【0063】

保持工程Ｓ４１及び保持工程Ｓ５１においては、上記のようにして多量かつ微細に析出させた化合物粒のピン止め効果によりオーステナイト結晶粒の成長が抑制され、オーステナイト結晶粒が微細なままとされる。マルテンサイト変態に際しては、１つのオーステナイト結晶粒内に複数のマルテンサイトブロックが形成される。このことを別の観点からいえば、１つのマルテンサイトブロックは、複数のオーステナイト結晶粒に跨って形成されることはない。そのため、オーステナイト結晶粒が微細化されるほど、それに含まれるマルテンサイトブロックも微細化される。

【0064】

焼き戻し工程Ｓ６においては、加工対象部材に対する焼き戻しが行われる。焼き戻し工程Ｓ６は、加工対象部材を、所定の温度（以下においては、「第５保持温度」という）において所定の時間（以下においては、「第５保持時間」という）炉内に保持した後に冷却することにより行われる。第５保持温度は、加工対象部材を構成する鋼のＡ１変態点以下の温度である。第５保持温度は、例えば１５０℃以上３５０℃以下である。第４保持時間は、例えば０．５時間以上５時間である。焼き戻し工程Ｓ６における冷却は、例えば空冷により行われる。

【0065】

図５は、実施形態に係る軸受部品の製造方法におけるヒートパターンを示すグラフである。図５には、上記の第１保持温度～第５保持温度及び第１保持時間～第５保持時間の関係が模式的に示されている。

【0066】

後処理工程Ｓ７においては、加工対象部材に対する後処理が行われる。後処理工程Ｓ７においては、例えば、加工対象部材の洗浄、加工対象部材に対する研削、研磨等の機械加工等が行われる。以上により、実施形態に係る軸受部品の製造が行われる。

【0067】

（実施形態に係る転がり軸受の構成）
以下に、実施形態に係る転がり軸受１００の構成を説明する。

【0068】

図６は、実施形態に係る転がり軸受１００の断面図である。図６に示すように、転がり軸受１００は、例えば深溝玉軸受である。但し、実施形態に係る転がり軸受１００は、これに限られるものではない。実施形態に係る転がり軸受１００は、例えば円錐ころ軸受であってもよい。実施形態に係る転がり軸受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。内輪１０の構成は、上記のとおりである。なお、内輪１０の外周面１０ｂにある軌道面を、第１軌道面という。

【0069】

外輪２０は、クロムモリブデン鋼製である、外輪２０には、例えばＪＩＳ規格に定めるＳＣＭ鋼種が用いられる。外輪２０に用いられるクロムモリブデン鋼は、例えばＪＩＳ規格に定めるＳＣＭ４３５である。外輪２０は、内周面２０ａと、外周面２０ｂとを有している。内周面２０ａは、外輪２０の軌道面（第２軌道面）を構成している。内輪１０及び外輪２０は、外周面１０ｂと内周面２０ａとが対向するように配置されている。外輪２０の表面（内周面２０ａ）には、拡散層２１が設けられている。拡散層２１は、拡散層１１と同様の構成を有している。

【0070】

転動体３０は、クロムモリブデン鋼製である、転動体３０には、例えばＪＩＳ規格に定めるＳＣＭ鋼種が用いられる。転動体３０に用いられるクロムモリブデン鋼は、例えばＪＩＳ規格に定めるＳＣＭ４３５である。転動体３０は、外周面１０ｂと内周面２０ａとの間において、転動自在に配置されている。転動体３０は、球形状を有している。

【0071】

転動体３０は、表面３０ａを有している。表面３０ａは、転動体３０の転動面を構成している。転動体３０の表面３０ａには、拡散層３１が設けられている。拡散層３１は、拡散層１１と同様の構成を有している。

【0072】

なお、外周面１０ｂ、内周面２０ａ及び表面３０ａの全てに拡散層が設けられている必要はない。拡散層は、外周面１０ｂ、内周面２０ａ及び表面３０ａの少なくとも１つに設けられていればよい。

【0073】

保持器４０は、例えば樹脂材料により構成されている。保持器４０は、リング状の形状を有している。保持器４０は、内輪１０と外輪２０との間に配置されている。保持器４０には、複数の貫通穴が設けられている。貫通穴は、内周面から外周面に向かう方向に、保持器４０を貫通している。貫通穴は、保持器４０の周方向において、等間隔で配置されている。貫通穴には、転動体３０が配置されている。これにより、隣接する転動体３０の周方向における間隔が保持されている。

【0074】

（実施形態に係る軸受部品及び実施形態に係る転がり軸受の効果）
以下に、実施形態に係る軸受部品及び実施形態に係る転がり軸受１００の効果を説明する。

【0075】

実施形態に係る軸受部品は、クロムモリブデン鋼製である。そのため、実施形態に係る軸受部品においては、合金元素の含有率が相対的に低く、鋼材コストの増加及び加工コストの増加が抑制されている。

【0076】

拡散層１１中における化合物粒の平均粒径は、０．３μｍ以下であり、拡散層１１中における化合物粒の面積比率が３パーセント以上であるため、拡散層１１中には、相対的に微細かつ多量の化合物粒が分散している。そのため、化合物粒のピン止め効果により、拡散層１１中における旧オーステナイト粒が微細化され、ひいては拡散層１１中におけるマルテンサイトブロックも微細化される。相対的に硬度の高い化合物粒が微細かつ多量に分散するほど、またマルテンサイトブロックの結晶粒径が微細化されるほど、拡散層１１の硬度及び靱性が改善される。したがって、実施形態に係る軸受部品によると、合金元素含有率の上昇に伴う鋼材コスト上昇及び加工コスト上昇を抑制しつつ、軸受部品の耐摩耗性及び靱性を確保することができる。

【0077】

拡散層１１中において、第１群に属するマルテンサイトブロックの総面積をマルテンサイトブロックの総面積により除した値は、０．５５以上０．７５以下である場合、拡散層１１中における１．０μｍ以下の結晶粒径を有する微細なマルテンサイトブロックの比率が相対的に高くなる。そのため、この場合、軸受部品の耐摩耗性及び靱性をさらに改善することができる。

【0078】

拡散層１１中において、第３群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径が０．７μｍ以上１．４μｍ以下である場合、拡散層１１中における微細なマルテンサイトブロックの比率が相対的に高くなる。そのため、この場合、軸受部品の耐摩耗性及び靱性をさらに改善することができる。マルテンサイトブロックは、アスペクト比が小さいほど（１に近いほど）応力集中源となりにくい。そのため、拡散層１１中において第３群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が２．５以上２．８以下である場合、軸受部品の靱性をさらに改善することができる。

【0079】

拡散層１１中において、第５群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径が０．６μｍ以上１．１μｍ以下である場合、拡散層１１中における微細なマルテンサイトブロックの比率が相対的に高くなる。そのため、この場合、軸受部品の耐摩耗性及び靱性をさらに改善することができる。拡散層１１中において第５群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が２．４以上２．６以下である場合、軸受部品の靱性をさらに改善することができる。

【0080】

１つのオーステナイト粒からは、複数のマルテンサイトブロックが生じ、また１つのマルテンサイトブロックは、複数のオーステナイト粒に跨って形成されない。そのため、旧オーステナイト粒の結晶粒径が小さくなるほど、その粒内に形成されるマルテンサイトブロックの結晶粒径は小さくなる。したがって、拡散層１１中における旧オーステナイト粒の平均粒径が８μｍ以下である場合、拡散層１１中におけるマルテンサイトブロックの粒径をさらに微細化することができ、軸受部品の耐摩耗性及び靱性をさらに改善することができる。

【0081】

実施形態に係る転がり軸受１００においては、外周面１０ｂ、内周面２０ａ及び表面３０ａの少なくとも１つには、拡散層１１と同様の構成の拡散層が設けられている。そのため、実施形態に係る転がり軸受１００によると、合金元素含有率の上昇に伴う鋼材コスト上昇及び加工コスト上昇を抑制しつつ、転がり軸受の耐摩耗性及び靱性を確保することができる。

【実施例】

【0082】

以下に、実施形態に係る軸受部品及び実施形態に係る転がり軸受１００の効果を確認するために行った実験（以下において「本実験」という）を説明する。

【0083】

＜試料＞
本実験には、試料１～試料４が用いられた。試料１～試料４に用いられた鋼は、表１に示されるようにＳＣＭ４３５である。試料１及び試料３は、円錐ころ軸受の内輪であり、試料２及び試料４は、円錐ころ軸受の円錐ころである。

【0084】

【表1】

【0085】

表２に示すように、試料１～試料４に対しては、第１保持温度が９３０℃以上９４０℃以下、第１保持時間が１３時間の条件で浸炭窒化工程Ｓ２が行われた。試料１～試料４に対しては、第２保持温度が９３０℃以上９４０℃以下、第２保持時間が６時間の条件で拡散工程Ｓ３が行われた。なお、浸炭窒化工程Ｓ２及び拡散工程Ｓ３における雰囲気中の一酸化炭素量、二酸化炭素量、及びアンモニア量は、それぞれ１１体積パーセント以上１７体積パーセント以下、０．０５体積パーセント以上０．１５体積パーセント以下、０．１体積パーセント以上０．３体積パーセント以下とされた。

【0086】

試料１～試料４に対しては、第３保持温度が８７０℃、第３保持時間が１時間の条件で一次焼き入れ工程Ｓ４が行われた。試料１及び試料２に対しては、第４保持温度が８３０℃、第４保持時間が１．５時間の条件で二次焼き入れ工程Ｓ５が行われた。また、試料１～試料４に対しては、第５保持温度が１８０℃、第５保持時間が３時間の条件で焼き戻し工程Ｓ６が行われた。試料１～試料４に対しては、後処理工程Ｓ７として、研磨量が１５０μｍの機械研磨が行われた。

【0087】

【表2】

【0088】

＜炭素濃度及び窒素濃度の測定＞
図７は、試料１に対するＥＰＭＡによる炭素濃度及び窒素濃度の測定結果を示すグラフである。図８は、試料３に対するＥＰＭＡによる炭素濃度及び窒素濃度の測定結果を示すグラフである。なお、図７及び図８においては、横軸は試料１及び試料３の表面からの距離（単位：ｍｍ）であり、縦軸は炭素濃度及び窒素濃度（単位：質量パーセント濃度）である。

【0089】

図７に示されるように、試料１の表面近傍においては、炭素濃度及び窒素濃度に、鋭いピークが多数確認された。この結果から、試料１においては、表面近傍に炭化物、窒化物及び炭窒化物等の微細な化合物粒が析出していることが実験的に確認された。また、試料１においては、表面と表面から１０μｍの距離にある位置との間の領域における平均炭素濃度が０．７パーセント以上１．２パーセント以下の範囲内にあり、当該領域における平均窒素濃度が０．２質量パーセント以上０．４質量パーセント以下の範囲内にあった。他方、図８に示されるように、試料２の表面近傍において、炭素濃度及び窒素濃度に、鋭いピークが多数確認されなかった。この結果から、試料３においては、表面近傍に炭化物、窒化物及び炭窒化物等の微細な化合物粒が析出していないことが実験的に確認された。

【0090】

＜組織観察＞
図９は、試料１の表面近傍における電子顕微鏡像である。図１０は、試料２の表面近傍における電子顕微鏡像である。図９及び図１０に示すように、試料１及び試料２の表面近傍においては、０．２μｍ以上３．０μｍ以下の化合物粒が多数析出していることが確認された。また、試料１及び試料２の表面近傍においては、化合物粒の平均粒径が約０．２５μｍであることが確認された。さらに、試料１及び試料２の表面近傍においては、化合物粒の面積比率が約８パーセントであることが確認された。

【0091】

図１１は、試料３の表面近傍における電子顕微鏡像である。図１２は、試料４の表面近傍における電子顕微鏡像である。図１１及び図１２に示すように、試料３及び試料４の表面近傍においては、化合物粒の面積比率が約１パーセントであることが確認された。

【0092】

図１３は、試料２の表面近傍におけるＥＢＳＤ画像である。図１３に示すように、試料２の表面近傍においては、マルテンサイトブロックの最大粒径が３．６μｍ以上３．８μｍ以下の範囲内にあることが確認された。また、試料２の表面近傍においては、マルテンサイトブロックの面積の９０パーセント以上を結晶粒径が２μｍ以下のマルテンサイトブロックが占めていることが確認された。さらに、試料２の表面近傍においては、マルテンサイトブロックの面積の５５パーセント以上７５パーセント以下を結晶粒径が１μｍ以下のマルテンサイトブロックが占めていることが確認された。

【0093】

図１４は、試料４の表面近傍におけるＥＢＳＤ画像である。図１４に示すように、試料４の表面近傍においては、マルテンサイトブロックの最大粒径が５．１μｍ以上７．３μｍ以下の範囲内にあることが確認された。また、試料４の表面近傍においては、マルテンサイトブロックの面積の６５パーセント以上８０パーセント以下を結晶粒径が２μｍ以下のマルテンサイトブロックが占めていることが確認された。さらに、試料４の表面近傍においては、マルテンサイトブロックの面積の３５パーセント以上４５パーセント以下を結晶粒径が１μｍ以下のマルテンサイトブロックが占めていることが確認された。

【0094】

図１５は、試料１の表面近傍における光学顕微鏡像である。図１５に示すように、試料１の表面近傍においては、旧オーステナイト粒の平均粒径が４μｍ以上８μｍ以下の範囲にあり、旧オーステナイト粒の結晶粒径は１μｍ以上１０μｍ以下の範囲で分布していることが確認された。図１６は、試料３の表面近傍における光学顕微鏡像である。図１６に示すように、試料３の表面近傍においては、旧オーステナイト粒の平均粒径が１２μｍ以上２５μｍ以下の範囲にあり、旧オーステナイト粒の結晶粒径は５μｍ以上１００μｍ以下の広い範囲で分布していることが確認された。

【0095】

図１７は、試料１及び試料３の表面近傍における第３群及び第５群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径を示すグラフである。なお、図１７においては、縦軸は平均粒径（単位：μｍ）を示している。図１８は、試料２及び試料４の表面近傍における第３群及び第５群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径を示すグラフである。なお、図１８においては、縦軸は平均粒径（単位：μｍ）を示している。

【0096】

図１７に示すように、試料１の表面近傍においては、第３群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径が約１．０μｍであった。図１８に示すように、試料２の表面近傍においては、第３群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径は約０．９μｍであった。このことから、試料１及び試料２においては、第３群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径が、０．７μｍ以上１．４μｍ以下の範囲内にあることが確認された。

【0097】

図１７に示すように、試料１の表面近傍においては、第５群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径が約０．８μｍであった。図１８に示すように、試料２の表面近傍においては、第５群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径は約０．７μｍであった。このことから、試料１及び試料２においては、第５群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径が、０．６μｍ以上１．１μｍの範囲内にあることが確認された。

【0098】

他方で、試料３及び試料４の表面近傍においては、第３群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径が、それぞれ約１．７μｍ、約２．２μｍであった。また、試料３及び試料４の近傍においては、第５群に属するマルテンサイトブロックの平均粒径は、それぞれ約１．３μｍ、約１．５μｍであった。

【0099】

図１９は、試料１及び試料３の表面近傍における第３群及び第５群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比を示すグラフである。なお、図１９においては、縦軸は平均アスペクト比を示している。図２０は、試料２及び試料４の表面近傍における第３群及び第５群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比を示すグラフである。なお、図２０においては、縦軸はアスペクト比を示している。

【0100】

図１９に示すように、試料１の表面近傍においては、第３群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が、約２．８であった。図２０に示すように、試料２の表面近傍において、第３群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、約２．８であった。このことから、試料１及び試料２においては、第３群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が２．５以上２．８以下の範囲内にあることが確認された。

【0101】

図１９に示すように、試料１の表面近傍においては、第５群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が、約２．６であった。図２０に示すように、試料２の表面近傍において、第５群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、約２．６であった。このことから、試料１及び試料２においては、第５群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が２．４以上２．６以下の範囲内にあることが確認された。

【0102】

他方で、試料３及び試料４の表面近傍においては、第３群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比が、それぞれ約３．２、約３．５であった。また、試料３及び試料４の近傍においては、第５群に属するマルテンサイトブロックの平均アスペクト比は、それぞれ約３．０、約３．１であった。

【0103】

＜シャルピ－衝撃試験＞
上記の試料１及び試料２と同様の方法にしたがって準備された試料５並びに上記の試料３及び試料４と同様の方法にしたがって準備された試料６に対して、シャルピ－衝撃試験が行われた。シャルピ－衝撃試験は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｚ ２２４２：２００５）にしたがって行われた。試料５及び試料６には、ノッチ深さが２ｍｍ、ノッチ底曲率半径が１ｍｍのＵノッチが形成された。

【0104】

図２１は、試料５及び試料６に対するシャルピ－衝撃試験結果を示すグラフである。なお、図２１においては、縦軸はシャルピ－衝撃値（単位：Ｊ／ｃｍ２）である。図２１に示すように、試料５のシャルピ－衝撃値は、試料６のシャルピ－衝撃値の１．５倍以上であることが確認された。

【0105】

図２２は、シャルピ－衝撃試験が行われた後の試料５のノッチ側表面における電子顕微鏡像である。図２３は、シャルピ－衝撃試験が行われた後の試料６のノッチ側表面における電子顕微鏡像である。なお、図２２及び図２３においては、上側がノッチ側に対応している。図２２に示すように、試料５のシャルピ－衝撃試験後の破面においては、延性的な破壊であったことを示すディンプルが多数観察された。他方、図２３に示すように、試料６のシャルピ－衝撃試験後の破面においては、ディンプルが減少し、脆性破壊的な破面を呈していることが確認された。

【0106】

＜異物混入潤滑下における転動疲労寿命試験＞
試料７及び試料８に対して、異物混入潤滑下における転動疲労試験（以下においては、「転動疲労試験」という）が行われた。試料７及び試料８は、ＪＩＳ規格３０２０６型番の円錐ころ軸受である。

【0107】

試料７に用いられた内輪、外輪及び円錐ころは、上記の試料１及び試料２と同様の方法により準備された。試料８に用いられた内輪、外輪及び円錐ころは、上記の試料１及び試料２と同様の方法により準備された。転動疲労試験における潤滑は、タービン油ＶＧ５６を用いた油浴潤滑とされた。転動疲労試験における荷重は１７ｋＮ、外輪温度は６５℃とされた。転動疲労試験においては、外輪を固定した状態で、内輪を２０００ｒｐｍの回転速度で回転させた。

【0108】

転動疲労試験においては、Ｌ_１０寿命（試験開始から剥離が発生するまでの時間を統計的に解析し、累積破損確率が１０パーセントとなるときの試験時間）、Ｌ_５０寿命（試験開始から剥離が発生するまでの時間を統計的に解析し、累積破損確率が５０パーセントとなるときの試験時間）で評価を行った。

【0109】

図２４は、試料７及び試料８に対する転動疲労試験結果を示すグラフである。なお、図２４において、横軸は寿命（単位：時間）、縦軸は累積破損確率（単位：パーセント）である。図２４に示すように、試料７においては、Ｌ_１０寿命は８９時間、Ｌ_５０寿命は１５２時間であった。他方、試料８においては、Ｌ_１０寿命は３８時間、Ｌ_５０寿命は７６時間であった。このように、試料７は、試料８よりも２倍以上転動疲労寿命が長いことが確認された。

【0110】

＜摩耗試験＞
上記の試料１及び試料２と同様の方法にしたがって準備された試料９並びに上記の試料３及び試料４と同様の方法にしたがって準備された試料１０に対して、摩耗試験が行われた。摩耗試験は、サバン型摩耗試験機を用いて行われた。試料９及び試料１０の形状は、平板状であり、表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａは、０．０１０μｍとされた。試験時の荷重は５０Ｎとされ、相手材に対する相対速度は０．０５ｍ／ｓとされた。試験時間は６０分とされ、潤滑油にはモービルベロシティオイルＮｏ．３（登録商標）（ＶＧ２）が用いられた。摩耗試験においては、試験後における各試料の摩耗量から比摩耗量を算出することにより、耐摩耗性を評価した。

【0111】

図２５は、試料９及び試料１０に対する摩耗試験結果を示すグラフである。図２５において、縦軸は比摩耗量（単位：１０×１０－１０ｍｍ３／Ｎ・ｍ）である。図２５に示すように、試料９における比摩耗量は、試料１０における比摩耗量の２０パーセント程度であった。

【0112】

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、上述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、上述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すべての変更を含むことが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0113】

上記の実施形態は、クロムモリブデン鋼製の軸受部品及びそれを用いた転がり軸受に特に有利に適用される。

【符号の説明】

【0114】

１０ 内輪、１０ａ 内周面、１０ｂ 外周面、１１ 拡散層、２０ 外輪、２０ａ 内周面、２０ｂ 外周面、２１ 拡散層、３０ 転動体、３０ａ 表面、４０ 保持器、１００ 転がり軸受、Ｓ１ 準備工程、Ｓ２ 浸炭窒化工程、Ｓ３ 拡散工程、Ｓ４ 一次焼き入れ工程、Ｓ４１ 保持工程、Ｓ４２ 冷却工程、Ｓ５ 二次焼き入れ工程、Ｓ５１ 保持工程、Ｓ５２ 冷却工程、Ｓ６ 焼き戻し工程、Ｓ７ 後処理工程、Ｄ 深さ。

【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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】