1小时的高温回火后，截面硬度的差AHV最大。将加热 温度设定为500°C时的截面硬度的差AHV所显示的值为将加热温度设定为300°C或700°C 的高温回火后的截面硬度的差A HV的约2倍。因此，与氮浓度的相关性相对较高的回火后 的硬度可认为是将加热温度设定为500°C左右的回火后的硬度。因此，在下面的实验中，对 于加热温度设定为500°C、保持时间设定为1小时的高温回火后的试样测量截面硬度。
[0166] (3)氮浓度和截面硬度的差（AHV)之间的关系的考察
[0167] 这里，对于具有表1中示出的组成的各试样，实施碳氮共渗处理，作为高温回火处 理，进行加热温度设定为500°C、保持时间设定为1小时的热处理，然后通过参照图15说明 的ΕΡΜΑ分析来测量试样12A的氮浓度。在加热温度设定为850°C且碳活度/未分解氨气分 率（γ )的值为4. 75的条件下进行碳氮共渗处理。对于试样12A，测量图15中示出的切割端 面的深度方向上的截面硬度。然后，考察在深度方向上的某位置处的截面硬度和热处理后 从最外的表面起在深1(_)的位置处的截面硬度之间的差的关系（截面硬度的差（AHV))。 图17和18显示结果。
[0168] 在图17和18中，横轴表示氮浓度（质量％ )，纵轴表示截面硬度的差（AHV)(单 位是维氏硬度）。图18显示从图17中提取的氮浓度为0~0. 1质量％的范围内的氮浓度 和截面硬度的差之间的关系。根据图17可知，在氮浓度超过0且在0. 1质量％以下的范围 内，氮浓度和截面硬度的差之间的相关性强，而在氮浓度超过〇. 1质量％的范围内，氮浓度 和截面硬度的差之间的相关性较弱。其原因可能是在氮浓度高的区域可能会发生不完全淬 火，以及试样中固溶状态的氮不一定对马氏体的分解速率的降低有贡献。在图18中，在氮 浓度超过〇且在〇. 1质量％以下的范围内计算出氮浓度和截面硬度的差之间的相关系数 时，它们之间的相关系数高达0. 8348。因此，如果氮浓度在0~0. 1质量％的范围内，可根 据截面硬度的差预测出氮浓度。因此，在下面的实验中，采用氮浓度和截面硬度的差具有正 相关的区域（〇~〇. 1质量％ )中的大致中间位置处的、氮浓度为〇. 06质量％和截面硬度 的差为80 AHV之间的关系。
[0169] (4)碳氮共渗处理的时间和氮浓度分布之间的关系
[0170] 对于滚动轴承的构成元件，在淬火和回火后进行研磨，以对其进行整形。因此，当 在恒定处理条件下实施碳氮共渗处理时，产品的最外的表面（滚道面或滚动接触面）中的 氮浓度将会随磨削余量而变化。因此，为了将产品的最外表面中的氮浓度保持在〇. 4质 量％以上，碳氮共渗处理的条件需要根据一侧的磨削余量而变化。
[0171] 图19显示对于上述成分范围内的钢产品在加热温度设定为850°C、碳活度/未分 解氨气分率（丫）的值设为4.75且处理时间设为4小时（图中仏)）、6小时（图中出)）、8 小时（图中（C))和10小时（图中（D))进行碳氮共渗处理时的氮浓度分布（进行高温回 火前）。图19中，横轴表示自表面起的深度（mm)，纵轴表示氮浓度（质量％ )。这里，如果 在γ值大于5的条件下实施碳氮共渗处理，那么氮的渗透量将会降低，氮浓度高的区域将 更接近表面。其结果是，通过将处理时间设定为非常长的方法以外的方法，事实上难以将产 品表面中的氮浓度设定为0. 4质量％以上。当碳氮共渗处理的温度在860°C以上时，难以 将γ值保持在5以下，而且当碳氮共渗处理的温度在840°C以下时，氮在钢中的扩散速率 低，结果是处理的时间变长。因此，850°C左右的温度对于钢产品的碳氮共渗处理而言是合 适的。碳氮共渗处理中的加热温度可根据淬火后的原奥氏体的晶粒大小来确定，当加热温 度设定为850°C时，钢产品中的原奥氏体的晶粒大小在JIS中定义的9号~11号的范围内。
[0172] 根据图19可知，在产品的最外表面的一侧的磨削余量为0. 125 (mm)时，将碳氮共 渗处理的时间设定为4小时，在磨削余量为0. 15 (mm)时，将碳氮共渗处理的时间设定为6 小时，在磨削余量为0. 175 (mm)时，将碳氮共渗处理的时间设定为8小时，在磨削余量为 0. 2 (mm)时，将碳氮共渗处理的时间设定为10小时，由此能够使产品的最外表面中的氮浓 度为0.4质量％以上。
[0173] (5)氮扩散处理和氮浓度分布之间的关系
[0174] 为了防止未完全淬火的组织的生成或由过量的残留奥氏体引起的硬度的降低，在 碳氮共渗处理后进行氮扩散处理是有效的。图20显示氮扩散处理后的钢中的氮浓度分布 (测量值和计算值）。图20中，横轴表示自表面起的深度（mm)，纵轴表示氮浓度（质量％ )。 图20中，（A)表示碳氮共渗处理的时间设定为6小时、氮扩散处理的时间设定为2小时（未 分解册13的浓度为0. 1体积％ )时的计算值；(B)表示碳氮共渗处理的时间设定为6小时、 氮扩散处理的时间设定为1小时（未分解见13的浓度为0. 05体积％ )时的计算值；(C)表 示碳氮共渗处理的时间设定为6小时、氮扩散处理的时间设定为2小时（未分解见13的浓 度为0. 05体积％ )时的计算值；及（D)表示碳氮共渗处理的时间设定为4小时、氮扩散处 理的时间设定为2小时（未分解册13的浓度为0. 1体积％ )时的计算值。这些计算值可通 过将氮的扩散系数设定为1.2X10 6(m2/s)来获得。（A)~（D)中示出的计算值与实际测量 值大致一致。
[0175] 然后，改变碳氮共渗处理的时间和氮扩散处理的时间（碳氮共渗处理的时间：4、 5、6、7、8、9和10小时，氮扩散处理的时间：1小时和2小时），进行FEM分析，并计算各处理 条件下的氮浓度的分布。然后，算出以计算结果作为目标变量的回归式。另外，考虑到通过 高温回火（加热温度：500°C，保持时间：1小时）使氮扩散至内部0.03mm，以及热处理后的 精整加工中的磨削余量（0. 1~0. 2_)，构造了确定高温回火后的截面硬度的差的测量位 置的下述式（3)和（4)。下述式（3)表示确保产品的最外表面中的氮浓度为0.4质量％以 上的截面硬度的测量位置（Xl)，下述式（4)表示确保产品的最外表面中的氮浓度为0.3质 量％以上的截面硬度的测量位置（x2)。该情况下，在进行计算时，氮扩散处理中的加热温度 设定为850°C，未分解NH3的浓度设定为0. 06体积％，碳活度设定为0. 9。
[0176] X = 0· 17935+0. 01895X1^+0. 06125ΧΤ2-1· 45X 10 ηχΤ,+Ο. 012ΧΤ/-0. 00625X W. (3)
[0177] x:截面硬度的测量位置（mm)，
[0178] ?\:碳氮共渗处理的时间（h)，
[0179] T2:氮扩散处理的时间（h)。
[0180] X = 0· 158233+0. 014567X1^+0. 0284ΧΤ2-4· 2X10 Μχ?^+Ο. 0036ΧΤ22-0· 0021 X W. (4)
[0181] x:截面硬度的测量位置（mm)，
[0182] T1:碳氮共渗处理的时间（h)，
[0183] T2:氮扩散处理的时间（h)。
[0184] (6)质量保证的步骤
[0185] 根据（1)~（5)中讨论的结果，确保热处理后的产品的最外表面中的氮浓度为 0.4质量％以上的步骤如下所述。首先，将碳氮共渗处理的时间1\〇!)和氮扩散处理的时间 T2(h)代入式⑶中，由此计算高温回火后的截面硬度的测量位置Xl (mm)。接着，将加热温 度设定为500°C、将保持时间设定为1小时来实施高温回火。接着，从高温回火后的产品中 切割出试样，测定计算出的测量位置Xl (mm)和未氮化的内部的截面硬度，根据测量值的差 计算出截面硬度的差。接着，判断截面硬度的差是否为80AHV以上。由此，如果截面硬度 的差为80 Δ HV以上，则能够确保研磨后的产品的最外表面中的氮浓度为0. 4质量％以上。
[0186] 在碳氮共渗处理的时间?\设定为6小时、氮扩散处理的时间T 2设定为2小时时， 根据式（3)可以确保在0. 4mm深度的位置处的截面硬度的差为80 △ HV以上时，产品的最外 表面中的氮浓度为0. 4质量％以上。在碳氮共渗处理的时间?\少于6小时且氮扩散处理 的时间Τ2少于2小时时，同样地可根据0. 4_深度的位置处的截面硬度的差进行评价。
[0187] (实施例7)
[0188] 为了获得廉价且屈服强度和寿命提高了的轴承部件，进行如下实验。首先，准备上 述成分范围内的钢产品，对于该钢产品依次进行碳氮共渗处理、淬火和回火，然后进行研磨 和精整加工，由此制造轴承部件。然后，改变表面部分中的氮浓度和回火温度，进行下述试 验。
[0189] 碳氮共渗处理中的气氛的γ值为4. 75,加热温度为850°C。当γ值大于5时，氮 的渗透速率降低，氮浓度高的区域容易留在表面层，考虑到研磨中的余量，碳氮共渗处理的 时间变得非常长，这样不实用。当采用上述成分范围内的钢产品时，在明显高于850°C的温 度下，为了保持高的未分解氨气分率，需要大量的氨，这会导致工艺的成本高。当温度明显 低于850°C时，氮在钢中的扩散速率低，这会使得处理时间变长。因此，可以说850°C左右的 温度对于钢产品的碳氮共渗处理而言是合适的。
[0190] (1)表面部分中的氮浓度和回火温度与残留压痕深度的关系
[0191] 首先，考察了表面部分中的氮浓度和回火温度对残留压痕深度的影响。首先，制 造表面部分中的氮浓度和回火温度变化的平面试样。具体而言，准备氮浓度分别为0质 量％、0. 1质量％、0. 25质量％和0. 4质量％的试样，且对各试样在180°C、210°C、240°C和 260°C的温度下进行回火。然后，以最大接触压力为4. 5GPa的荷重将陶瓷球（大小为3/8英 寸）（假定为完全弹性体）按压在试样的平的表面上，在除去荷重后考察残留压痕的深度。 4. 5GPa的值与施加在市场上获得的滚动轴承上的最大接触压力的最大值大致相同。
[0192] 图21显示表面部分中的氮浓度和回火温度与残留压痕深度的关系的考察结果。 在图21中，横轴表示氮浓度（质量％)，纵轴表示残留压痕的深度（μπι)。从图21可以看 出，与将回火温度设定为180°C和210°C时相比，将回火温度设定为240°C和260°C时的残留 压痕深度明显较小。在将回火温度设定为180°C和210°C时，氮浓度越高则残留压痕深度越 大，然而，在将回火温度设定为240°C和260°C时，氮浓度越高，残留压痕深度反而越小（不 易发生塑性变形）。根据该结果可知，在上述实验的范围内（回火温度为180°C以上且260°C 以下），在含氮的钢产品中，随着回火温度的提高，屈服强度越高，且可获得越高的静荷载能 力。
[0193] (2)表面部分中的氮浓度和刮擦接触疲劳寿命之间的关系
[0194] 接着，考察了在高温回火（240°C、260°C )中，表面部分中的氮浓度和刮擦接触疲 劳寿命之间的关系。首先，制造加工成球轴承（轴承型号：6206)的内环形状的试样。然后， 在试样的滚道面的槽底部，以6°的等角度形成人工压痕，进行滚动疲劳测试。通过用洛氏 (Rockwell)压头以196N的荷重施加负荷，形成人工压痕。在上述滚动疲劳试验中，最大接 触压力设定为3. 2GPa，内环的转速设定为3000rpm，采用涡轮机油VG56