的循环给油作为润 滑油。
[0195] 图22显示表面部分中的氮浓度和刮擦接触疲劳寿命之间的关系的考察结果。图 22显示刮擦接触疲劳寿命的韦布尔图，其中横轴表示寿命（h)，纵轴表示累积破损概率 (%)。图22中，氮浓度和回火温度标记为"氮浓度一回火温度"。例如，标记"0.4质量％ - 240°C "表示氮浓度设定为0. 4质量％、回火温度设定为240°C。作为参考，也显示了氮浓度 设定为〇. 4质量％、回火温度设定为180°C时的结果。从图22可以看出，当氮浓度设定为 0. 4质量％、回火温度设定为240°C时，可获得与氮浓度设定为0质量％、回火温度设定为 180°C时大致相同的结果。然而，随着氮浓度的减小，刮擦接触疲劳寿命降低。因此，可以看 出，为了同时获得屈服强度的提高和长的寿命，如上所述，需要使回火温度为高温（240°C、 260°C )，且使表面部分中的氮浓度为0. 4质量％以上。
[0196] (3)表面部分中的氮浓度和回火温度与氢脆剥落寿命的关系
[0197] 接着，考察了表面部分中的氮浓度和回火温度对滚动疲劳下的氢耐受性的影响。 这里，滚动疲劳下的氢源是润滑剂本身或润滑剂中引入的水，据认为，由于在接触元件之间 发生的滑动，这种氢源分解产生氢，且氢渗入钢中。
[0198] 使用推力轴承（轴承型号：51106)的滚动轴承环作为试样，进行滚动疲劳试验。采 用图23中显示的快速加速和减速模式作为操作模式。在图23中，横轴表示时间（sec)，纵 轴表示转速（min 3。如图23所示，转速在0~0. 1秒内增加至2500min 1的转速，然后将 该转速保持0.3秒，在0.1秒内将转速降为Omin1。通过重复这种循环来进行测试。采用 由SUS440C制成的滚珠作为滚珠，将滚珠数由17 (标准数量）减为12。作为保持架，制造用 于12-等距排列的树脂制的保持架，且最大接触压力设定为2. 3GPa。采用水溶性聚乙二醇 油作为润滑油，在其中混合作为氢源的纯水（纯水的浓度为40质量％ )。试验机设定为在 滚动轴承环发生剥落和振动较大时自动停止。
[0199] 这里，已预先确认作为氢源的纯水度对寿命（耐氢寿命）的影响在纯水浓度为20 质量％以上时不会变化。润滑油中的纯水的比例在试验后会稍微下降。因此，通过在试验 后测定纯水的混合比例且确认该比例在20质量％以上，可确保上述实验中的氢耐受性用 于评价的有效性。在上述试验后，残留35质量％左右的纯水。
[0200] 图24和表2显示表面中的氮浓度和回火温度与氢脆剥落寿命的关系的考察结果。 图24显不耐氢寿命的韦布尔图，其中横轴表不寿命（h)，纵轴表不累积破损概率（％)。图 24中，与图22 -样，氮浓度和回火温度标记为"氮浓度一回火温度"。表2显示了各热处理 条件（氮浓度一回火温度）下的Q。寿命（h)、L5。寿命（h)和韦布尔斜率的值。
[0201] 表 2
[0203] 从图24和表2可以看出，在0质量％-180°C的情况下山。寿命为44h。与此相对， 在0. 4质量％ -180°C的情况下，Q。寿命为138h(3. 1倍），在0. 4质量％ -240°C的情况下， Q。寿命为173h(3.9倍），在0.4质量％ -260°C的情况下，h。寿命为185h(4. 2倍）。随着 回火温度的增加，寿命也变得更长。这似乎是因为，如参照图21中所示的结果说明的那样， 随着回火温度的提高，不容易发生塑性变形。已经知道，氢对塑性变形的作用是促进位错运 动，或者使由于位错间相互作用而生成的原子空位变得稳定和由此成倍增加。因此，不易发 生塑性变形可使寿命变长。
[0204] 在0质量％ -180°C的情况下，最长寿命为212h，在0.4质量％ -180°C的情况下， 最长寿命为242h，在0. 4质量％ -240°C的情况下，最长寿命为251h，在0. 4质量％ -260°C 的情况下，最长寿命为266h。所以，最长寿命没有大的差别。在0质量％-180°C的情况下， 寿命的变动大，结果Q。寿命短。与此相对，在0.4质量％ -180°C、0. 4质量％ -240°C和0.4 质量％ -260°C的任一情况下，认为都能以稳定的方式获得长寿命。
[0205] (4)回火温度和残留奥氏体（γ)的量之间的关系
[0206] 接着，考察了回火温度和残留奥氏体的量之间的关系。尽管轴承的静荷载能力或 寿命随上述的回火温度而变化，但是难以从产品状态的轴承直接获得回火温度的条件。但 是，当回火温度是常数时，氮浓度为〇. 4质量％的位置处的残留奥氏体的量和回火温度彼 此相关，因此可以根据残留奥氏体的量间接地明确回火温度。
[0207] 图25显示回火温度和残留奥氏体的量之间的关系。图25中，横轴表示回火温度 (°C )，纵轴表示氮浓度为0. 4质量％的位置处的残留奥氏体的量（体积％ )。回火处理中的 保持时间是常数2h。如图25所示，可知回火温度为240°C时的残留奥氏体的量为8体积％ 以下，回火温度为260°C时的残留奥氏体的量降为5体积％以下。
[0208] (5)内部析出物的面积比和回火温度之间的关系
[0209] 接着，考察了内部析出物的面积比和回火温度之间的关系。作为根据产品状态间 接地明确回火温度的方法，有测量析出物的面积比而不是残留奥氏体的量的方法。这是因 为，当淬火处理中的加热温度（这里为850°C，原奥氏体的晶粒为JIS中定义的9号~11 号）和回火处理中的保持时间为常数时，随着回火温度的增加，基质中的固溶状态的碳析 出，形成大的渗碳体（Fe3C)。
[0210] 图26显示内部的未氮化区域中的析出物的面积比和回火温度之间的关系的考察 结果。图26中，横轴表示回火温度（°C )，纵轴表示析出物的面积比（％ )。回火处理中的 保持时间设定为常数2小时。图27~30分别显示在回火温度设定为180°C、210°C、240°C 和260°C时的钢产品的截面的图像，其中，黑色部分被看作是钢产品中的析出物。图26显 示图27~30中的图像中算出的看作是析出物的黑色部分的面积比和回火温度的关系。图 31显示在淬火处理中的加热温度设定为850°C时，内部的未氮化区域中的原奥氏体的晶粒 的图像（JIS中定义的9号以上且11号以下）。
[0211] 根据图26可知，回火温度设定为240°C时，面积比为11%以上，回火温度设定为 260°C时，该面积比增加至12 %以上。在内部的未氮化区域内进行析出物的面积比的判定 的原因在于，在氮化的表面部分中，碳的端际固溶度发生变化，因此析出物的面积比大幅波 动。虽然面积比也会因碳氮共渗处理的温度或淬火的加热温度而波动，但可以根据原奥氏 体的晶粒的平均粒径来推算出面积比。如图31所示，在加热温度设定为850°C时，未氮化区 域中的原奥氏体的晶粒的粒度大小为9. 5号。根据上述（1)~（5)所述，可知通过对上述 成分范围内的钢产品进行碳氮共渗处理和淬火处理，并在表面（滚道面或滚动接触面）中 的氮浓度为〇. 4质量％以上、温度为240°C以上的条件下进行回火处理，可获得廉价且屈服 强度和寿命提高了的轴承部件。
[0212] 应理解，在各个方面，本文所述的实施方式和实施例是示例性的而非限制性的。由 权利要求书而非上述的说明书限定本发明的范围，并且旨在包括与权利要求书等同的范围 和含义的任意修饰。
[0213] 工业实用性
[0214] 本发明的轴承部件和滚动轴承可特别有利地应用于要求廉价且具有提高的屈服 强度和寿命的轴承部件和滚动轴承。
[0215] 附图标记清单
[0216] 1深槽球轴承；2圆锥形滚针轴承；11、21外环；11A、21A外环滚道面；11B、12B、22B 非研磨表面；12、22内环；12六、22六内环滚道面；13滚珠 ；13六、23六滚动接触面；14、24保持 架；23滚针；30气氛控制步骤；31未分解见13分压控制步骤；32H 2分压控制步骤；33C0/C0 2 分压控制步骤；40加热模式控制步骤。
【主权项】
1. 一种轴承部件，所述轴承部件由钢组成，该钢包含0. 95质量％以上且1. 1质量％以 下的碳、低于〇. 3质量％的硅、低于0. 5质量％的锰、低于0. 008质量％的硫、和1. 4质量％ 以上且低于1. 6质量％的铬，剩余部分由铁和杂质构成；所述轴承部件在包含接触面的表 面部分形成有碳氮共渗层，所述接触面是与其他部件接触的表面， 所述表面部分中的氮的平均浓度为〇. 3质量％以上且0. 6质量％以下，并且所述表面 部分中的氮浓度的变动在〇. 1质量％以下， 所述表面部分中的残留奥氏体的量为8体积％以下，以及 在未形成所述碳氮共渗层的内部的析出物的面积比为11%以上。2. 如权利要求1所述的轴承部件，其特征在于，所述残留奥氏体的量为5体积％以下。3. 如权利要求1或2所述的轴承部件，其特征在于，所述析出物的面积比为12%以上。4. 如权利要求1~3中任一项所述的轴承部件，其特征在于，所述轴承部件在厚度方向 上的氮浓度的倾度为-15 (Ι/m)以上。5. 如权利要求1~4中任一项所述的轴承部件，其特征在于，所述表面部分在每 100μm2中包含5个以上的碳氮化物，该碳氮化物的直径为0. 3μm以上且0. 5μm以下。6. 如权利要求1~5中任一项所述的轴承部件，其特征在于，包含非研磨表面的非研磨 部分中的氮浓度低于〇. 7质量％，所述非研磨表面是所述接触面以外的表面。7. 如权利要求1~6中任一项所述的轴承部件，其特征在于，在加热温度设为500°C和 保持时间设为1小时的热处理之后，自所述接触面起在深度为〇. 4(_)的位置处的维氏硬 度比所述轴承部件的厚度方向上未形成所述碳氮共渗层的区域中的维氏硬度高至少80HV。8. 如权利要求1~7中任一项所述的轴承部件，其特征在于，未形成所述碳氮共渗层的 所述内部的原奥氏体的晶粒的粒度大小为JIS中定义的9号以上且11号以下。9. 一种滚动轴承，其特征在于，包含权利要求1~8中任一项所述的轴承部件。
【专利摘要】本发明提供一种轴承部件(11、12、13)，所述轴承部件由钢组成，该钢包含0.95质量％以上且1.1质量％以下的碳、低于0.3质量％的硅、低于0.5质量％的锰、低于0.008质量％的硫和1.4质量％以上且低于1.6质量％的铬，剩余部分由铁和杂质构成；所述轴承部件在包含接触面(11A、12A、13A)的表面部分形成有碳氮共渗层，所述接触面(11A、12A、13A)是与其他部件接触的表面。所述表面部分中的氮的平均浓度为0.3质量％以上且0.6质量％以下，并且所述表面部分中的氮浓度的变动在0.1质量％以下。所述表面部分中的残留奥氏体的量为8体积％以下。在未形成碳氮共渗层的内部的析出物的面积比为11％以上。
【IPC分类】C23C8/32, F16C33/34, C21D1/06, C22C38/18, F16C33/62, C22C38/00, F16C33/32, F16C19/02, C21D9/40, C21D1/76
【公开号】CN105264248
【申请号】CN201480032223
【发明人】大木力, 松原幸生, 佐藤大介
【申请人】Ntn株式会社
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2014年5月28日
【公告号】EP3006756A1, US20160123396, WO2014196428A1