[发明专利]使用马氏体不锈钢的机构零件的制造方法和旋转装置、滚动轴承、以及滚动轴承单元

说明书

技术领域

本发明涉及使用了表面硬度高、耐腐蚀性优良的马氏体不锈钢的机构零件的制造方法。

还涉及使用适合于在盐水、腐蚀环境下使用的轴、轴承材料等的马氏体不锈钢的机构零件的制造方法。

背景技术

以往，已知为了提高马氏体不锈钢的耐腐蚀性，添加氮是有效的，但为了在马氏体不锈钢大量添加氮要使用如下方法：利用加压感应炉等使高氮加压溶解，或者长时间保持在高温的氮气气体介质下从而使氮从材料表面向内部吸收。

因此，需要导入高价格的溶解炉、用于使氮浸渍的制造工序。

另外，为了使氮从制造完成的零件的表面向内部渗透，存在的问题是：需要使零件长时间保存在高温的氮气气体介质中，难以适用到主体为薄板状且有厚度的零件等。

另外，已知在滚动轴承等机构零件所使用的马氏体不锈钢的情况下，要进行组织的细化，使得硬度高、防锈性良好，且得到优良的声响特性(静音性)。

在专利文献1中，为了用高Cr不锈钢来提高硬度，使C的含有量超过0.6％时，由于大量的Cr和C会形成大于10μm的共晶碳化物，硬度、耐腐蚀性会下降。因此，公开了通过使合金元素的配合适当来进行共晶碳化物的细化，抑制δ铁氧体的生成，从而能够改善特性。

另外，在专利文献2中，与SUS440C相比，即使C减少至0.35～0.45％，通过含有0.1～0.2％的W，从而能够提高强度和韧性，通过使C+N的含有量为0.60≤(C+N)≤0.65，从而能够使热处理后的表面硬度HRc为60以上。还公开了添加B来改善淬火性，且使BN析出，从而得到高强度。

另一方面，在专利文献3中，为了将马氏体不锈钢的晶粒直径细化为30μm左右以下，通过生成碳氮化物并钉扎(ピンニング)，从而能够实现。公开了通过限定析出物的量，从而得到具有表面高硬度、高耐蚀和高韧性的马氏体不锈钢，能够确保维氏硬度以HV为550以上的马氏体不锈钢。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-287053号公报([0008]、[0024]、[0050])

专利文献2：日本特开2010-77525号公报([0013]、[0034])

专利文献3：日本特开平11-50203号公报([0005]、[0009]、[0016])

发明内容

本发明欲解决的问题

然而，在专利文献1所公开的高Cr不锈钢中，为了将晶粒直径细化，通过将共晶碳化物细化并利用，控制晶粒的生长。

然而，问题是由于δ铁氧体的生成，难以应用到要求特别高的耐腐蚀性的用途。

即，由于晶粒的细化，每单位面积(单位体积)的界面的长度(面积)增大。

由于在这些界面部分存在共晶碳化物，因此，Cr浓度下降并成为生锈的起点的可能性高。

存在的问题是：由于界面长度与Cr浓度下降的相乘作用，耐腐蚀性难以提高。

在专利文献2所公开的马氏体不锈钢中，使C为0.35～0.45而比SUS440C少，但由于0.6≤C+N≤0.65，因此N的含有量变多。

通常，由于马氏体不锈钢在凝固时为δ铁氧体构造，因此氮的溶解度低，通常极限为约0.1％左右。所以存在的问题是：不能固溶的N容易产生气孔。

如果气孔到达表面，那么能够被容易发现，但问题是存在于内部的情况下，需要利用超声波等进行探查，零件的制造品质的管理变得麻烦等。

在专利文献3所公开的马氏体不锈钢中，构成为表面硬度为Hv≥550，但作为机构零件，例如应用到滚动轴承等的情况下，硬度HRc需要为58～62左右，需要更高的硬度。

本发明解决上述以往的问题，提供一种利用高硬度、高耐腐蚀性马氏体不锈钢来进行的机构零件的制造方法，还提供一种使用了由该制造方法制造的机构零件的旋转装置。

用于解决问题的方案

本发明为达到上述目的，是一种高硬度、高耐腐蚀性马氏体不锈钢制机构零件的制造方法，利用如下步骤，使得表层的旧奥氏体晶粒直径为30～100μm，表面硬度为HRc58～62，上述步骤包括：准备马氏体不锈钢的步骤，该马氏体不锈钢为：包含成分以重量百分比计0.20～0.40％的C、0.1％以下的N、3％以下的Mo、12.0～16.0％的Cr，且0.3％≤C+N≤0.4％，PI值(＝Cr+3.3Mo+16N)为18以上，剩余部分实际上是Fe和不可避免的杂质；从1030℃至1140℃进行淬火的步骤；冷处理的步骤；以及回火的步骤。表层是指例如从表面起约0.2mm的范围。