承以3000rpm的转速旋转。通过向配置有受测轴承的外壳中持续供应恒定量的油来实 现润滑。
[0129] (清洁润滑下的寿命试验）
[0130] 通过将制得的内环、外环、滚动元件和保持架组合来制造轴承。这里，将内环、外环 和滚动元件的表面部分中的氮浓度设定为〇. 4质量％。然后，对于制得的轴承实施清洁润 滑下的寿命试验。试验通过以下方式进行：对一个轴承施加约3. 04GPa的荷重，并且使该轴 承以2000rpm的转速旋转。通过向配置有受测轴承的外壳中持续供应恒定量的油来实现润 滑。
[0131] 在上述的刮擦接触疲劳寿命试验中，考察了上述内环的表面部分中的氮浓度和寿 命之间的关系。在上述清洁润滑下的寿命试验中，在将内环、外环和滚动元件的表面部分中 的氮浓度设定为常数（0.4质量％ )的情况下，还考察了表面部分中的氮浓度的变动与寿命 之间的关系。"表面部分中的氮浓度的变动"通过与上述实施方式（见图2和3)中相同的 方法来确定。
[0132] 图9和10显示上述试验的结果。图9显示内环的表面部分中的氮浓度（横轴，质 量％ )和刮擦接触疲劳寿命中的Q。寿命（纵轴，小时）之间的关系。图10显示内环的表 面部分中的氮浓度的变动（横轴，质量％)和寿命中的Q。寿命（纵轴，小时）之间的关系。
[0133] 如图9所示，当表面部分中的氮浓度为低于0.2质量％ (图9中以虚线表示）时， 与氮浓度为〇. 4质量％时的情况相比，Q。寿命降为1/2以下。在引入氮直至浓度超过0. 7 质量％时，硬度降至低于650HV，无法实施上述试验。其原因是轴承的淬透性降低，且产生了 未完全淬火的组织。
[0134] 如图10所示，当氮浓度的变动为0.1质量％以下（图10中以虚线表示）时，可确 保一定水平以上的Q。寿命，然而在变动超过0. 1质量％时，h。寿命显著变短。根据这些结 果可知，为了抑制刮擦接触寿命的减少和接触面的硬度的降低，并且将表面部分中的氮浓 度的变动设定为〇. 1质量％以下，将表面部分中的氮浓度设定为〇. 2质量％以上且0. 7质 量％以下是有效的，也就是将表面部分中的氮的平均浓度设定为〇. 3质量％以上且0. 6质 量％以下。
[0135] (实施例2)
[0136] 接着，考察了表面部分中的氮浓度的变动和氮浓度的倾度之间的关系。首先，通过 与本实施方式（实施例）相同的步骤实施上述步骤（S10)~（S30)制造了内环。将上述碳 氮共渗步骤的时间设定为4小时，且将上述氮扩散步骤的时间设定为1小时。为了进行比 较，还制造了在碳氮共渗步骤后没有实施上述氮扩散步骤的内环（比较例）。然后，对于在 实施精整加工步骤（S40)前制造的内环表面层附近的氮浓度分布进行了考察。
[0137] 图11显示制得的内环在深度方向上的氮浓度分布。图11中，横轴表示内环中的 深度（mm)，纵轴表示氮浓度（质量％ )。图11中，㈧表示实施例中的测量结果，（A'）表示 实施例中的测量结果的近似曲线，（B)表示比较例中的测量结果，（B'）表示比较例中的测 量结果的近似曲线。例如，在氮浓度分别为0. 3质量％和0. 1质量％的两个深度处算出氮 浓度的倾度（(〇. 3-0. 1) /距离（m))，与比较例相比，实施例中的氮浓度的倾度较大（-15 (1/ m)以上）。在以热处理中内环的变形量为0. 2mm、表面部分中的氮的平均浓度为0. 4质量％ 的条件来实施精整加工步骤（S40)时，比较例中的表面部分中的氮浓度的变动为0.25质 量％，而实施例中的变动为0.08质量％ (0.1质量％以下）。根据该结果可知，在碳氮共渗 步骤后实施氮扩散步骤对减少精整加工后的表面部分中的氮浓度的变动是有效的。
[0138] (实施例3)
[0139] 然后，考察了在表面部分中存在的碳氮化物对轴承部件的静荷载能力的影响。在 含铬（Cr)的钢中，当氮通过碳氮共渗处理等渗入钢中时，基材中的铬浓度减少且单相奥氏 体的区域扩大，由此碳的端际固溶度（terminal solid solubility)增加。其结果是，如果 不采取特别的措施而在高浓度下实施碳氮共渗处理，尽管没有脱碳，碳氮化物也会减少或 消失。这里，从轴承部件的更高强度的观点来看，优选使碳氮化物残留，由此利用碳氮化物 的析出强化功能。
[0140] 在本实施方式中，通过将碳氮共渗步骤中的碳活度a/的值设定为0. 88以上且 1. 27以下，并且在富氮层中碳的端际固溶度增加前进行渗碳，可抑制碳氮化物的消失。为了 确认该残留碳氮化物的效果而进行了实验。
[0141] 图12显示利用传统方法进行碳氮共渗的试样的截面扫描电镜（SEM)图像（放大 倍率为5000倍），图13显示通过与本实施方式相同的步骤进行碳氮共渗（a/= 1)的情况 下的试样的截面SEM图像（放大倍率为5000倍）。图12中的图像中，碳氮化物几乎消失， 与此相对，图13中的图像中，在每100 μ m2中存在至少5个直径为0. 3 μ m以上且0. 5 μ m以 下的碳氮化物。
[0142] 接着，为了确认碳氮化物的效果，进行在不同条件下对试样实施碳氮共渗处理的 实验，使碳化物的存在量（数密度）变化，制造硬度为750HV的样品，通过将直径（Φ)为 9. 525_的氮化硅制成的球按压在样品的表面来测量形成的压痕的深度。图14显示实验的 结果。在图14中，横轴表示按压氮化硅制的球的压力（GPa)，纵轴表示通过用球按压而形成 的压痕的深度（μm)。图14中，正方形标记表示碳氮化物消失的样品（比较例）的测量结 果，菱形标记表示在每100 μπι2内存在5个以上的直径为0. 3 μπι以上且0. 5 μπι以下的碳 氮化物的样品（实施例）的测量结果。
[0143] 如图14所示，确认到在每100μπι2内存在5个以上的直径为0. 3μπι以上且0. 5μπι 以下的碳氮化物的样品中的压痕深度比碳氮化物消失了的样品中的压痕深度小。由该结果 可知，为了提高轴承部件的静荷载能力，使表面部分在每100 μπι2内存在5个以上的直径为 0· 3 μ m以上且0· 5 μ m以下的碳氮化物是有效的。
[0144] (实施例4)
[0145] 下面，对于为确保轴承部件的接触面中的氮浓度为0. 4质量％以上而确定截面硬 度的测量位置和截面硬度的差的参考值的方法进行说明。
[0146] (1)关于试样和实验方法
[0147] (1-1)介绍
[0148] 首先，需要确定高温回火中与氮浓度高度相关的加热温度和保持时间。这里，由于 经由高温回火的转变是热活化过程，所以提高加热温度和延长保持时间具有同样的意义， 由此看来，将这两者同时定义为变量是没有意义的。于是，在本实施例中，将保持时间固定 为常数（1小时），同时将加热温度在300°(：、400°(：、500°(：、600°(：和700°(：之间改变，寻找硬 度差最明显之处的加热温度，由此确定最佳的加热温度。
[0149] 由各材料的化学成分的差异引起的淬透性的差异，或者淬火中冷却速率的差异， 有可能会影响淬火后的硬度和高温回火后的硬度。因此，在本实施例中，没有采用截面硬度 的绝对值其本身，而是采用了自未氮化的表面层起的深位置（核心部分）处的硬度（这里， 例如热处理后自最外的表面起深1_处的硬度）和氮化区域中的任何深度位置处的硬度之 间的差（硬度差）作为指标。即，在多个材料批次之间，材料的化学成分可能不同，硬度差 用于抵消该差别。
[0150] (1-2)感兴趣的试样
[0151] 表1中显示将要进行考察的试样的化学成分。材料全部都在上述成分的范围内， 对于这些材料在各种热处理炉和热处理气氛内进行碳氮共渗处理。碳氮共渗处理的温度包 括840°C以上且860°C以下的范围。
[0152] 表 1
[0154] 具体而言，试样1在下述条件下进行碳氮共渗处理，即，处理温度设定为850°C，处 理时间设定为120分钟（min.)(以下记作例如"850°C X 120min")，未分解氨气分率设定为 0. 2体积％，及碳活度设定为0. 9。在840°C X70min.、未分解氨气分率为0. 1体积％和碳 活度为〇. 85的条件下对试样2进行碳氮共渗处理。在850°C X 120min.、未分解氨气分率 为0. 1体积％和碳活度为0. 9的条件下对试样3进行碳氮共渗处理。在850°C X90min.、 未分解氨气分率为〇. 1体积％和碳活度为〇. 9的条件下对试样4进行碳氮共渗处理。在 850°C X90min.、未分解氨气分率为0. 1体积％和碳活度为0.9的条件下对试样5进行碳氮 共渗处理。
[0155] 在850°C X90min.、未分解氨气分率为0. 13体积％和碳活度为0. 9的条件下对 试样6进行碳氮共渗处理。在850°C X150min.、未分解氨气分率为0. 1体积％和碳活度 为0. 85的条件下对试样7进行碳氮共渗处理。在850°C X150min.、未分解氨气分率为 0. 25体积％和碳活度为0. 9的条件下对试样8进行碳氮共渗处理。在850°C X 180min.、 未分解氨气分率为〇. 3体积％和碳活度为0. 95的条件下对试样9进行碳氮共渗处理。在 850°C X90min.、未分解氨气分率为0. 2体积％和碳活度为0. 9的条件下对试样10进行碳 氮共渗处理。
[0156] (1-3)测量氮浓度的方法
[0157] 为了考察高温回火后的样品的截面硬度和氮浓度之间的关系，需要测量样品 (钢）中的氮浓度的分布。采用ΕΡΜΑ线性分析，用于测量碳氮共渗处理后的钢中的氮浓度。 通过分析已知氮浓度的校准试样和使用其校准曲线来进行定量。图15中显示电子探针微 分析（ΕΡΜΑ)中使用的样品和测量方法的示意图。
[0158] 例如，如图15所示，对于采用内环12作为样品的情况进行说明。测量碳氮共渗处 理后的样品的氮浓度。具体而言，如图15所示，从样品中切割出试样12Α，沿着自试样的外 圆周表面12Β朝着内圆周表面12C的方向，在试样12Α的高度方向上的中央部分（半高度 的部分），对切割端面进行ΕΡΜΑ线性分析。
[0159] (1-4)测量截面硬度的方法
[0160] 在（1-3)中描述的试样12Α中，对进行了 ΕΡΜΑ分析的切割端面测量硬度。作为测 量，使用微型维氏硬度测试仪测量维氏硬度。
[0161] (2)寻找高温回火中的保持温度
[0162] (2-1)实验内容
[0163] 为了寻找与氮浓度高度相关的回火温度（加热温度），在碳氮共渗处理后，对试样 12Α在加热温度180°C下、以保持时间2小时进行回火，对回火后的试样12Α进行五种高温 回火，其中加热温度分别设定为300°(：、400°(：、500°(：、600°(：和700°(：，保持时间设定为1小 时。采用大气气氛作为高温回火中的气氛。然后，测量各高温回火条件下处理的试样的截 面硬度。这里，对于氮的渗入量看上去多的碳氮共渗处理条件下的试样编号为8、9的试样 进行测量。
[0164] (2-2)实验结果
[0165] 图16显示将实验结果汇总的图。图16中显示的曲线图以横轴表示回火温度 (°c )、以纵轴表示截面硬度的差（即，（截面硬度的最大值）-(热处理后自最外的表面起在 深1_的位置处的截面硬度）：也标记为ΔΗν)，汇总了实验结果。如图16所示，在加热温 度设定为500°C和保持时间设定为