[发明专利]滚动轴承

说明书

技术领域

本发明涉及滚动轴承，该滚动轴承抑制了内外圈的滚道面、滚动体表面的脆性剥离和由润滑油中的异物引起的压痕起点的剥离，在变速器等汽车用部件中使用。

背景技术

如作为本申请发明的实施方式的图1所示，滚动轴承形成为，在内圈1覆盖保持器2，并且在该保持器2收纳包括钢球等的滚动体3，进而安装外圈4，该内圈1与外圈4绕轴心顺畅地相对旋转。该内圈1、外圈4以及滚动体3被润滑油润滑。虽然该润滑油在开始使用的最初是清洁的状态，但是伴随着轴承的使用而混入从齿轮等轴承的周边结构产生的磨损粉末。而且，该磨损粉进入内圈1的滚道面1a、外圈4的滚道面4a与滚动体3之间，存在磨损该滚道面1a、4a以及滚动体3的表面、轴承的寿命缩短的问题。

由该磨损粉引起的、轴承的滚道面1a、4a等的剥离的原因之一，是钢中的碳高浓度地聚集，在显微镜观察时观察到白色的组织（以下，称作“白层”。）。与母相相比，该白层的硬度非常高并且脆，容易以该白层为起点而在母相产生龟裂。而且，认为该母相的龟裂会逐渐传播直至剥离（以下，称作“脆性剥离”。）。在下述专利文献1中，为了抑制该脆性剥离而使轴承钢以重量比中含有铬2.0%~5.0%，延缓该钢中的碳的扩散速度，从而阻止白层的形成。

专利文献1记载了之因此将铬的浓度范围设定为上述范围，是因为当低于该浓度范围时，无法得到抑制碳的扩散的效果；当超过该浓度范围时，钢的加工性可能会降低。

另外，在下述专利文献2中公开了在对以重量比中含有铬0.2%~1.2%的轴承钢进行了碳氮共渗处理后进行了淬火以及回火各处理后得到的轴承。该碳氮共渗处理是在含有碳和氮的环境气氛下（气相或液相）向该钢的表层部导入碳和氮的处理。例如，气相中的碳氮共渗处理通常使用向以一氧化碳以及氢等为主要成分的还原性的混合气体添加了氨的气体。

当进行该碳氮共渗处理时，上述表层部的氮含有量变高，Ms点（向马氏体相变温度）降低。于是，在进行了淬火处理之后，残存在该表层部的未相变的状态的奥氏体（残留奥氏体）比其内部（氮含有量比较低的部分）多。该残留奥氏体与马氏体相比韧性高，在混在润滑油中的磨损粉进入到内外圈的滚道面与滚动体之间的情况下，能抑制该磨损粉在上述滚道面的表面产生压痕，从而抑制因该压痕而产生剥离（以下，称作“压痕所引起的剥离”。）。

专利文献2记载了之因此将铬的浓度范围设为上述范围，是因为当低于该浓度范围时，表层部的硬度不足；当超过该浓度范围时，炭化物粗大化而容易成为剥离起点。

专利文献1:日本专利第2883460号公报

专利文献2:日本特开平7-190072号公报

为了有效地延长该轴承的寿命，需要抑制因上述白层等引起的脆性剥离，并且需要抑制压痕所引起的剥离。然而，发挥抑制脆性剥离的效果的铬浓度范围（2.0%~5.0%）与发挥抑制压痕所引起的剥离的效果的铬浓度范围（0.2%~1.2%）之间没有重叠，认为无法同时发挥两者的效果。因此，存在不能充分抑制脆性剥离或者压痕所引起的剥离中的任意一种剥离、从而不能实现充分改善轴承的疲劳寿命的问题。

发明内容

因此，本发明的课题在于，抑制轴承的内外圈的滚道面和滚动体的脆性剥离、以及压痕所引起的剥离，从而实现延长轴承寿命。

为了解决上述课题，对在以重量比超过1.6%、而不足2.0%的范围内添加铬且进行了碳氮共渗处理的钢实施淬火以及回火处理，本发明使用上述钢构成轴承，在该钢的表层部形成有残留奥氏体的组成比高于其内部的残留奥氏体区域。

碳和氮以高浓度在进行了该碳氮共渗处理后的钢的表面不均匀。该碳提高钢的淬火性，从而具有提高钢的表面硬度的作用。另一方面，如上所述，氮使Ms点降低，因此能够提高淬火后的残留奥氏体的组成比。根据该碳和氮的作用，能够确保钢的表层部的规定的硬度，并且赋予基于残留奥氏体区域的韧性。进而，在钢的最外层表面形成有耐腐蚀性高的致密的铬氧化被膜，通过该被膜该使钢的表面状态更加稳定。

通过将铬浓度范围设定在上述范围内，能够抑制脆性剥离以及压痕所引起的剥离两者，从而能够切实地延长该轴承的寿命。

虽然该铬浓度范围比能够抑制脆性剥离的铬浓度范围（上述专利文献1所记载的2.0%~5.0%）低，但是通过进行碳氮共渗处理来提高表层部的碳和氮的浓度，从而能够发挥抑制脆性剥离的效果。虽然尚未明确地了解该理由，但可能是因为由在上述处理中注入的氮在该表层部形成压缩应力场，由该压缩应力场抑制脆性剥离（龟裂的进行）。