專利名稱：滾動(dòng)部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾動(dòng)部件及其制造方法，特別涉及適合用作在含雜質(zhì)的潤滑環(huán)境 和潤滑油中使用的滾動(dòng)部件例如汽車用驅(qū)動(dòng)傳送單元，及其制造方法。
順便提及，在該說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“滾動(dòng)部件”是指經(jīng)受單獨(dú)滾動(dòng)接觸 或者滾動(dòng)接觸與滑動(dòng)接觸的組合的部件。
背景技術(shù)：
作為與含有雜質(zhì)的潤滑油一起使用的滾動(dòng)部件，例如滾動(dòng)/滑動(dòng)部件是已知的。 所述滾動(dòng)/滑動(dòng)部件是通過滲碳工藝、快速冷卻工藝和然后的退火工藝來制造，在所述滲 碳工藝中，通過機(jī)械加工來處理軸承鋼(高碳鉻軸承鋼)如Jis SUJ2以使其具有預(yù)定形狀 來獲得部件原料，將所述部件原料在具有1. 2重量％以上碳勢的滲碳?xì)夥罩性?70°C下加 熱3小時(shí)以上。在所述滾動(dòng)/滑動(dòng)部件中，在從表面至施加最大剪應(yīng)力的深度的范圍內(nèi)總 碳量為1. 0 1. 6重量％，并且在所述表層部以5 20%面積比率的量析出了粒徑為3 μ m 以下的碳化物。專利文獻(xiàn)1 特開2004 52101號(hào)公報(bào)然而，為了抑制部件尺寸的增加，要求應(yīng)付惡劣的使用環(huán)境如施加到滾動(dòng)部件的 負(fù)荷增加或使用溫度升高，并且期望比專利文獻(xiàn)1中所述的滾動(dòng)部件更高的性能。作為用于在含雜質(zhì)的潤滑環(huán)境下延長滾動(dòng)部件的壽命的措施，可以考慮例如使表 層的殘留奧氏體量為30%以上。S卩，已知使用含3. 2 5. 0重量％的Cr以及Mo和V中至 少一種的鋼材，通過機(jī)械加工等來加工成具有預(yù)定形狀的部件，將所述部件在具有1. 0 1. 5重量％碳勢的滲碳?xì)夥罩杏?70 950°C下加熱以進(jìn)行滲碳處理，然后對(duì)其進(jìn)行快速冷 卻和回火，由此在表層部上的平均碳化物粒徑為0. 2 0. 4μ m，碳化物的面積比率為9 30%，表層部的洛氏硬度C為62 67，且表層部的殘留奧氏體量為30 55% (參見WO 2006/068205)。然而，在這些措施中，鋼的合金成分量太多，增加了 JIS SUJ2的材料成本，這導(dǎo)致 損害經(jīng)濟(jì)通用性的問題。而且，從地球資源環(huán)境的觀點(diǎn)來看，也已經(jīng)要求減少合金量。在另 一方面，從節(jié)能的觀點(diǎn)來看，期望降低處理溫度來抑制滲碳成本。從這些環(huán)境中，強(qiáng)烈期望 通過以下制造方法完成的滾動(dòng)部件使用具有最佳化學(xué)成分的鋼材來最大化其功能，而不 引起比JIS SUJ2更大量的合金增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題考慮到上述常規(guī)問題而作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種滾動(dòng)部件 及其制造方法，即使當(dāng)將所述滾動(dòng)部件用作在含雜質(zhì)的潤滑環(huán)境中使用的滾動(dòng)部件時(shí)，也 能夠獲得延長的壽命而不導(dǎo)致大的成本增加。解決問題的手段
根據(jù)第一發(fā)明，滾動(dòng)部件包含滾動(dòng)元件和滾動(dòng)軌道構(gòu)件，其中所述滾動(dòng)部件是通過對(duì)含有0.90質(zhì)量％ 1. 10質(zhì)量％的C、超過0.35質(zhì) 量％且最高為0. 70質(zhì)量％的Si、小于0. 80質(zhì)量％的胞、1. 85質(zhì)量％ 2. 50質(zhì)量％的Cr、 12ppm以下的0以及余量Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼材進(jìn)行球化退火、加工、碳氮共滲和精加 工而形成，其中所述滾動(dòng)部件的表面含有平均量為1. 20質(zhì)量％ 1. 50質(zhì)量％的(和平均量 為0. 10質(zhì)量％ 0. 60質(zhì)量％的N，其中在所述表面中作為粒徑0. Ιμπι以上的析出物的碳化物、氮化物和碳氮化物 的平均粒徑為0.6μπι以下，數(shù)目為每平方毫米700,000個(gè)粒子以上，且面積比率為10%以 上，
其中所述表面的殘留奧氏體量以體積比率計(jì)為25% 45%，其中所述表面的硬度為Hv 750以上，以及其中在所述滾動(dòng)部件內(nèi)部的未碳氮共滲層含有以體積比率計(jì)為20%以下的殘留 奧氏體量。所述滾動(dòng)部件由鋼形成，所述鋼包括在表面碳氮共滲的表層部和未受碳氮共滲影 響的未碳氮共滲層。所述表層部的表面含有平均量為1.20質(zhì)量％ 1.50質(zhì)量％的(和平均量為 0. 10質(zhì)量％ 0. 60質(zhì)量％的N。在所述表面中粒徑為0. 1 μ m以上的析出物的平均粒徑 為0. 6 μ m以下，析出物的數(shù)目為每平方毫米700，000個(gè)粒子以上，且析出物的面積比率為 10 %以上。所述表面的殘留奧氏體量以體積比率計(jì)為25 % 45 %，且所述表面的硬度為Hv 750以上。作為在這里使用的術(shù)語“表面”對(duì)應(yīng)于因碳氮共滲從而與內(nèi)部相比時(shí)含有明顯大 量的C和N的部分，及對(duì)滾動(dòng)時(shí)的壽命施加影響的深部部分。例如，在用于含雜質(zhì)的油的滾 動(dòng)部件中，所述表面對(duì)應(yīng)于在精加工之后，相對(duì)于最外層表面在0 50 μ m的范圍內(nèi)的部 分。術(shù)語“表層部”是指受碳氮共滲影響的范圍。所述鋼材優(yōu)選含有2. 20質(zhì)量％以下量的Cr。在所述滾動(dòng)部件表面中的N的平均量優(yōu)選為0. 30質(zhì)量％以下。所述滾動(dòng)部件表面的殘留奧氏體量以體積比率計(jì)優(yōu)選為40%以下。在所述滾動(dòng)部件內(nèi)部的殘留奧氏體量以體積比率計(jì)優(yōu)選為15%以下。通過最優(yōu)化所述表面的殘留奧氏體量，減少了由雜質(zhì)導(dǎo)致的表面損害所引起的應(yīng) 力集中，從而提高了滾動(dòng)壽命。而且，通過最優(yōu)化具有特定粒徑的析出物的平均粒徑、其每平方毫米的數(shù)目以及 面積比率，能夠改進(jìn)所述滾動(dòng)部件的材料強(qiáng)度。而且，通過確保表面硬度，能夠保持和顯示所述滾動(dòng)部件的功能，并且即使在含雜 質(zhì)的潤滑環(huán)境中，也能夠抑制所述損害。而且，在所述滾動(dòng)部件內(nèi)部的未碳氮共滲層是使殘留奧氏體量以體積比率計(jì)為 20%以下的層。另外，所述未碳氮共滲層的硬度期望地為Hv 700以上。因此，即使當(dāng)大量軟質(zhì)殘留奧氏體存在于表面中時(shí)，具有最佳尺寸的析出物也在 表面上大量析出以確保表面硬度。因此，能夠防止在含雜質(zhì)的潤滑下的損害，從而提高了壽命。而且，通過抑制內(nèi)部的殘留奧氏體量，能夠抑制部件的經(jīng)年變形，從而使制造優(yōu)異的滾 動(dòng)部件成為可能。所述滾動(dòng)部件使用含有0. 90質(zhì)量％ 1. 10質(zhì)量％的C、超過0. 35質(zhì)量％且最高 為0. 70質(zhì)量％的Si、小于0. 80質(zhì)量％的Mn、l. 85質(zhì)量％ 2. 50質(zhì)量％的Cr、12ppm以下 的0以及余量Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼材。另外，將合金元素的增量保持在用于改進(jìn)壽命 的最低限度。因此，在材料成本上沒有大的增加。因此，本發(fā)明能夠提供一種滾動(dòng)部件，所述滾動(dòng)部件能夠抑制經(jīng)年變形或者由于 負(fù)荷而引起的變形或破壞而不導(dǎo)致大的成本增加，并且能夠獲得延長的壽命。第二發(fā)明是用于制造包含滾動(dòng)元件和滾動(dòng)軌道構(gòu)件的滾動(dòng)部件的方法，所述 方法 包含對(duì)含有0. 90質(zhì)量％ 1. 10質(zhì)量％的C、超過0. 35質(zhì)量％且最高為0. 70質(zhì)量％的 Si、小于0. 80質(zhì)量％的胞、1. 85質(zhì)量％ 2. 50質(zhì)量％的Cr、12ppm以下的0以及余量Fe 和不可避免的雜質(zhì)的鋼材進(jìn)行球化退火的球化退火步驟，將所述鋼材成形為預(yù)定形狀的加工步驟，在830°C 880°C下，以2% 10%的NH3氣體流量對(duì)滲碳轉(zhuǎn)化氣體流量之比進(jìn)行 3小時(shí)以上處理的碳氮共滲步驟，以及精加工步驟。根據(jù)所述滾動(dòng)部件制造方法，能夠制造出這樣的滾動(dòng)部件，即使當(dāng)將其用作在含 雜質(zhì)的潤滑環(huán)境中使用的滾動(dòng)部件時(shí)，也能獲得延長的壽命而不導(dǎo)致大的成本增加。


圖1是示出在實(shí)施例1中碳氮共滲溫度為850°C以上時(shí)的加熱曲線圖。圖2是示出在實(shí)施例1中碳氮共滲溫度小于850°C時(shí)的加熱曲線圖。
具體實(shí)施例方式如上所述，通過對(duì)含有0.90質(zhì)量％ 1. 10質(zhì)量％的C、超過0.35質(zhì)量％且最高 為0. 70質(zhì)量％的Si、小于0. 80質(zhì)量％的Mn、1.85質(zhì)量％ 2. 50質(zhì)量％的Cr、12ppm以下 的0以及余量Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼材進(jìn)行球化退火、加工、碳氮共滲和精加工來形成 第一發(fā)明的滾動(dòng)部件。在所述鋼材中，將C含量設(shè)定為0.90% 1. 10%。C是在已進(jìn)行碳氮共滲之后，在 快速冷卻(淬火)和回火后作為軸承來用于確保強(qiáng)度而必不可少的元素。而且，在球化退 火之后，經(jīng)球化的大量碳化物殘留下來，并且經(jīng)球化的碳化物在碳氮共滲時(shí)變成析出核以 形成析出物，從而使基體(matrix)析出增強(qiáng)，并且還抑制了碳化物的凝集生長。為此，將下 限設(shè)定為0. 90%。然而，過度添加C很可能形成粗大的共晶碳化物，其可能成為疲勞破壞的 起點(diǎn)，并且過度添加C也提高了材料硬度，這導(dǎo)致在碳氮共滲之前成形為預(yù)定形狀時(shí)對(duì)機(jī) 械加工性產(chǎn)生不利影響。因此，將上限設(shè)定為1. 10%。Si的含量為大于0. 35%且最高為0. 70%。Si是在對(duì)鋼精煉時(shí)用于脫氧的必要元 素。而且，Si具有在碳化物中幾乎不形成固溶體的性能，所以能夠預(yù)期抑制碳化物的粗大 生長的效果。為此，超過0.35%的添加是必須的。然而，Si增強(qiáng)鐵素體，所以其在碳氮共滲之前，在成形為預(yù)定形狀時(shí)對(duì)機(jī)械加工性產(chǎn)生不利的影響。因此，將上限設(shè)定為0. 70%。更進(jìn)一步，Mn的含 量為小于0. 80%。Mn是用于確保和改進(jìn)鋼的淬火性能并且還 穩(wěn)定奧氏體組織的元素，從而在淬火后增加了殘留奧氏體量。Mn的添加是優(yōu)選的。然而，過 度添加Mn提高了碳氮共滲區(qū)中的殘留奧氏體量，這導(dǎo)致對(duì)滾動(dòng)部件的尺寸穩(wěn)定性產(chǎn)生不 利影響，并且也降低了生產(chǎn)率如熱加工性能。因此，將上限設(shè)定為小于0.80%。Cr的含量為1.85% 2. 50%。Cr是用于確保和改進(jìn)鋼的淬火性能的元素。而且， Cr是碳氮化物形成元素，并且對(duì)于在球化退火之后殘留經(jīng)球化的大量碳化物、所述經(jīng)球化 的碳化物在碳氮共滲時(shí)變成析出核、從而能夠抑制粗大析出物的形成、以及形成大量的析 出物而言，Cr都是必不可少的元素。為了充分獲得上述效果，1.85%以上的添加是必須的。 在另一方面，過度添加提高了材料成本，而且很可能形成粗大的共晶碳化物，所述粗大的共 晶碳化物可能變成疲勞破壞的起點(diǎn)。因此，將上限設(shè)定為2. 50%。而且，由于同樣的原因， 更優(yōu)選地，所述上限為2. 20%以下。0的含量為12ppm以下。大量的0與Al或Ca結(jié)合以形成存在于鋼中的氧化物類 夾雜物。已知這些氧化物類夾雜物在滾動(dòng)疲勞時(shí)變成剝離(表面破壞)的起點(diǎn)并降低滾動(dòng) 疲勞壽命。因此，將上限設(shè)定為12ppm。通過對(duì)具有上述組成的鋼材進(jìn)行球化退火、加工、碳氮共滲和精加工來形成滾動(dòng) 部件。具體地，例如能夠通過根據(jù)后述的第二發(fā)明的滾動(dòng)部件制造方法來制造滾動(dòng)部件。所述滾動(dòng)部件的表面含有平均量為1.20質(zhì)量％ 1.50質(zhì)量％的(和平均量為 0. 10質(zhì)量％ 0. 60質(zhì)量％的叱C的平均量和N的平均量各自表示基體固溶體含量和析出物的總量的平均值。通過根據(jù)EPMA分析的濃度測量，能夠測定C量和N量。在本發(fā)明中，特別地，為了延長在含雜質(zhì)的潤滑環(huán)境中的壽命，確保在表面中的殘 留奧氏體量和用于補(bǔ)充軟質(zhì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的析出物是必不可少的。為了通過碳氮共滲大量形成 作為析出物的碳化物、氮化物和碳氮化物，至少在承受滾動(dòng)疲勞的表面中必須含有1. 20% 以上的C和0. 10%以上的N。然而，當(dāng)C和N的量增加時(shí)，析出物粗大生長，這導(dǎo)致無法獲 得長壽命，并且軟質(zhì)殘留奧氏體的量變得過量，這導(dǎo)致難于獲得充分的材料強(qiáng)度。因此，對(duì) 于C將上限設(shè)定為1. 50%以下，且對(duì)于N將上限設(shè)定為0. 60%以下。然而，由于同樣的原 因，更優(yōu)選地，對(duì)于N上限為0. 30 %以下。而且，在表面中具有0. Ιμπι以上粒徑(指的是對(duì)應(yīng)的圓直徑，在下文中相同)的 析出物(碳化物、氮化物和碳氮化物)具有0. 6 μ m以下的平均粒徑。如上所述，大量析出物對(duì)于改進(jìn)材料強(qiáng)度是必不可少的。然而，通過比較簡化的手 段如掃描電子顯微鏡或光學(xué)顯微鏡難以精確地測定粒徑小于0. Ιμπι的析出物。因此，將 要測定的析出物限制為粒徑0. 1 μ m以上的析出物，且將其平均粒徑的上限設(shè)定為0. 6 μ m。 艮口，這是因?yàn)榇执蠡奈龀鑫锝档土嗽鰪?qiáng)功能?？衫肧EM進(jìn)行觀察，通過圖像分析來測定析出物的粒徑。在表面中，每平方毫米存在700，000個(gè)粒子以上的粒徑為0. Iym以上的析出物。在本發(fā)明中，滾動(dòng)部件的表面保持了高硬度，同時(shí)確保了大量的殘留奧氏體，并且 通過析出物來提高強(qiáng)度是必不可少的。因此，每平方毫米必須為700，000個(gè)粒子以上。在表面中粒徑為0. Iym以上的析出物的面積比率為10%以上。
S卩，為了通過析出物來改進(jìn)材料強(qiáng)度，優(yōu)選析出物的量很大。換句話說，這意味著 析出物的面積比率很大，并且為了獲得該效果，所述面積比率為10%以上表面的殘留奧氏體量以體積比率計(jì)為25% 45%。已知滾動(dòng)部件表面的殘留奧氏體組織減少了由于雜質(zhì)而導(dǎo)致的表面損壞所引起 的應(yīng)力集中，從而改進(jìn)了在含雜質(zhì)的潤滑環(huán)境中的滾動(dòng)壽命。為了獲得該效果，必須包含以 體積比率計(jì)為25%以上量的殘留奧氏體。然而，所述殘留奧氏體組織是軟質(zhì)的，因此當(dāng)所述 殘留奧氏體量變大時(shí)，變得難以確保作為滾動(dòng)部件所必須的硬度和強(qiáng)度。因此，將所述上限 設(shè)定為45%。而且由于同樣的原因，更優(yōu)選地將表面的殘留奧氏體量的上限設(shè)定為40%。通過從由X射線衍射獲得的峰強(qiáng)度比來計(jì)算，能夠進(jìn)行殘留奧氏體量的測定。表面硬度為Hv 750以上。為了使?jié)L動(dòng)部件保持和顯示其功能，重要的是所述滾動(dòng)部件具有高硬度。而且，在 含雜質(zhì)的潤滑環(huán)境中，雜質(zhì)粘在滾動(dòng)元件和滾動(dòng)接觸表面之間，從而導(dǎo)致在滾動(dòng)接觸表面 上發(fā)生伴隨塑性變形的損害。為了抑制這些損害，要求硬度更高，并且將硬度設(shè)定為下限 750的維氏硬度。由于滾動(dòng)接觸表面具有曲率，所以不能測定其表面硬度，因此由在橫截面中的表 面下方50 μ m位置處的硬度來代替。在滾動(dòng)部件的內(nèi)部(未碳氮共滲層)含有以體積比率計(jì)為20%以下的殘留奧氏體量。所述滾動(dòng)部件通常長期使用，為了保持其功能，必須抑制經(jīng)年變形。當(dāng)存在大量殘 留奧氏體時(shí)，因?yàn)闅埩魥W氏體組織是軟質(zhì)的，所以降低了經(jīng)年變形特性。本發(fā)明的碳氮共滲 僅對(duì)滾動(dòng)部件的表層進(jìn)行改性，并且內(nèi)部即未碳氮共滲區(qū)的性能對(duì)經(jīng)年變形產(chǎn)生很大的影 響。為此，將內(nèi)部的殘留奧氏體量的上限設(shè)定為20%。然而，當(dāng)內(nèi)部的殘留奧氏體量超過 15%時(shí)，經(jīng)年變形會(huì)稍有增加。因此，優(yōu)選的是將上限設(shè)定為15%。優(yōu)選地，滾動(dòng)部件的內(nèi)部具有Hv 700以上的硬度。在很多情況下，滾動(dòng)部件支撐很大的負(fù)荷，必須抑制由所述負(fù)荷引起的變形或破 壞。為此，必須確保內(nèi)部即未碳氮共滲區(qū)的強(qiáng)度。因此，內(nèi)部的硬度優(yōu)選為維氏硬度700以上。第二發(fā)明的滾動(dòng)部件的制造方法包括對(duì)含有0. 90質(zhì)量％ 1. 10質(zhì)量％的C、超 過0. 35質(zhì)量％且最高為0. 70質(zhì)量％的Si、小于0. 80質(zhì)量％的Mn、l. 85質(zhì)量％ 2. 50質(zhì) 量％的Cr、12ppm以下的0以及余量Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼材進(jìn)行球化退火的球化退火 步驟。進(jìn)行所述球化退火步驟以改進(jìn)加工性能。所述球化退火步驟能夠提供一種其中存在 大量析出物的狀態(tài)(球化退火組織)。限定鋼材的成分的原因與在權(quán)利要求1的發(fā)明的情況下相同。所述鋼材含有大量的、約1. 00%的C，因此必須形成球化退火組織以確保通過冷 加工或機(jī)械加工的成形性。而且，與珠光體(層狀結(jié)構(gòu)的碳化物)相比，球狀退火組織的碳 化物在加熱時(shí)不大可能形成固溶體。因此，變得易于使球化的大量碳化物殘留并且在碳氮 共滲時(shí)起到析出物的核的作用。作為碳氮共滲后的碳化物的狀態(tài)，優(yōu)選的是，尺寸為0. Ιμπι以上且平均粒徑為 0. 1 0. 5 μ m的碳化物的析出粒子數(shù)為1，500, 000/平方毫米以上。為了獲得這種微細(xì)的析出狀態(tài)，必須進(jìn)行加熱至最高為800°C附近的溫度并以像25°C /小時(shí)以下那樣慢的速度 進(jìn)行緩慢冷卻。被加工成具有這種析出狀態(tài)的鋼材，通過碳氮共滲(后面描述)能夠獲得 包括其中具有大量析出物的表面的部件，如在權(quán)利要求1中所述。而且，第二發(fā)明的滾動(dòng)部件的制造方法包括通過塑性加工、機(jī)械加工等將鋼材成 形為預(yù)定形狀的加工步驟。之后，具有在830°C 880°C下，以2% 10%的NH3氣體流量對(duì)滲碳轉(zhuǎn)化氣體流 量之比進(jìn)行處理3小時(shí)以上的碳氮共滲步驟。
碳氮共滲是表面改性熱處理，其中通過擴(kuò)散從表面將C和N引入鋼材的表層中。 艮口，從材料表面進(jìn)入的碳和氮以碳化物、氮化物和碳氮化物等析出物的形式析出。在此時(shí)， 已經(jīng)在球化退火中析出的球化的大量碳化物在碳氮共滲期間也部分殘留而沒有形成固溶 體。所述球化的碳化物變成析出核，這使得析出物能夠微細(xì)析出，并且也抑制了粗大析出物 的形成。通過該效果能夠提高在含雜質(zhì)的環(huán)境中的壽命。通過測量在處理后，在未碳氮共滲層中的析出物的析出粒子數(shù)，能夠確認(rèn)在碳氮 共滲之前存在的碳化物在碳氮共滲期間有多少殘留。因此，必須調(diào)整處理溫度，從而使這種 析出粒子數(shù)變成合適的數(shù)值。當(dāng)碳氮共滲的溫度太低時(shí)，C和N的擴(kuò)散變得困難?？紤]到通過精加工工藝來進(jìn)行 表面加工的成本，必須延長碳氮共滲時(shí)間，這導(dǎo)致生產(chǎn)率降低。因此，將下限設(shè)定為830°C。 當(dāng)碳氮共滲的溫度太高時(shí)，促進(jìn)了為滲氮化而引入的氨的分解，從而需要大量的氨，這導(dǎo)致 經(jīng)濟(jì)上的不利。而且，促進(jìn)了由已進(jìn)入鋼表面的C和N而引起的析出物的粗大生長，這導(dǎo)致 難以顯示析出增強(qiáng)功能。因此，將上限設(shè)定為880°C。NH3氣對(duì)于通過將氣氛中的NH3氣與滲碳?xì)怏w一起混合，從而使N進(jìn)入鋼表面是必 須的，并且為了獲得有效N量，需要2%以上的流量和3小時(shí)以上的處理時(shí)間。而且，NH3氣 的流量優(yōu)選為3%以上。然而，當(dāng)NH3氣的流量太大時(shí)，其效果傾向于飽和，這是不經(jīng)濟(jì)的。 因此，將上限設(shè)為10%。然而，處理時(shí)間越長，擴(kuò)散進(jìn)鋼內(nèi)部的C和N越多。因此可能根據(jù) 需要來延長時(shí)間。最后，進(jìn)行精加工步驟如拋光來完成該部件。實(shí)施例(實(shí)施例1)在該實(shí)施例中，將描述根據(jù)本發(fā)明的滾動(dòng)部件及其制造方法的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，準(zhǔn)備了表1中所示的14種鋼材(鋼A 鋼N)，作為本發(fā)明實(shí)施例 制備了表2中所示的滾動(dòng)部件(試樣El 試樣E5)，并作為比較例制備了表3中所示的滾 動(dòng)部件(試樣Cl 試樣C16)。然后，進(jìn)行了尺寸變化試驗(yàn)和壽命試驗(yàn)。該實(shí)施例的每個(gè)滾動(dòng)部件(試樣El 試樣E5)是具有滾動(dòng)元件和滾動(dòng)軌道構(gòu)件 的滾動(dòng)部件，并通過對(duì)含有0. 90質(zhì)量％ 1. 10質(zhì)量％的(、超過0. 35質(zhì)量％且最高為0. 70 質(zhì)量％&Si、小于0. 80質(zhì)量％的Mn、1.85質(zhì)量％ 2. 50質(zhì)量％的Cr、12ppm以下的0以及 余量Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼材進(jìn)行球化退火、加工、碳氮共滲和精加工來形成。滾動(dòng)部件的表面含有平均量為1. 20質(zhì)量％ 1. 50質(zhì)量％的(和平均量為0. 10質(zhì) 量％ 0.60質(zhì)量％的N在該表面中。在表面上粒徑為0. Ιμπι以上的析出物(碳化物、氮 化物和碳氮化物)的平均粒徑為0. 6 μ m以下，其數(shù)目是每平方毫米700，000個(gè)粒子以上，且其面積比率為10%以上。表面的殘留奧氏體量以體積比率計(jì)為25% 45%，且表面硬度為Hv 750以上。在滾動(dòng)部件內(nèi)部的未碳氮共滲層含有以體積比率計(jì)為20%以下的殘留奧氏體量。將與比較例一起說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。首先，準(zhǔn)備了具有表1中所示組成的14種鋼材，如上所述，為了獲得優(yōu)異的加工性 能和在碳氮共滲之后獲得高強(qiáng)度，從獲得在碳氮共滲之前析出大量碳化物的狀態(tài)的必要性 來看，對(duì)所述鋼材進(jìn)行球化退火。
權(quán)利要求
一種包含滾動(dòng)元件和滾動(dòng)軌道構(gòu)件的滾動(dòng)部件，其中所述滾動(dòng)部件是通過對(duì)含有0.90質(zhì)量％～1.10質(zhì)量％的C、超過0.35質(zhì)量％且最高為0.70質(zhì)量％的Si、小于0.80質(zhì)量％的Mn、1.85質(zhì)量％～2.50質(zhì)量％的Cr、12ppm以下的O以及余量Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼材進(jìn)行球化退火、加工、碳氮共滲和精加工而形成，其中所述滾動(dòng)部件的表面含有平均量為1.20質(zhì)量％～1.50質(zhì)量％的C和平均量為0.10質(zhì)量％～0.60質(zhì)量％的N，其中在所述表面中作為粒徑0.1μm以上的析出物的碳化物、氮化物和碳氮化物的平均粒徑為0.6μm以下，數(shù)目為每平方毫米700,000個(gè)粒子以上，且面積比率為10％以上，其中所述表面的殘留奧氏體量以體積比率計(jì)為25％～45％，其中所述表面的硬度為Hv 750以上，以及其中在所述滾動(dòng)部件內(nèi)部的未碳氮共滲層含有以體積比率計(jì)為20％以下的殘留奧氏體量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的滾動(dòng)部件，其中所述鋼材含有2.20質(zhì)量％以下的Cr。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的滾動(dòng)部件，其中所述滾動(dòng)部件的表面中N的平均量為0.30質(zhì)量％ 以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的滾動(dòng)部件，其中所述滾動(dòng)部件的表面的殘留奧氏體量以體積比率 計(jì)為40%以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的滾動(dòng)部件，其中所述滾動(dòng)部件的內(nèi)部的殘留奧氏體量以體積比率 計(jì)為15%以下。
6.一種制造包含滾動(dòng)元件和滾動(dòng)軌道構(gòu)件的滾動(dòng)部件的方法， 所述方法包含對(duì)含有0. 90質(zhì)量％ 1. 10質(zhì)量％的C、超過0. 35質(zhì)量％且最高為0. 70質(zhì)量％的Si、 小于0. 80質(zhì)量％的Mn、1. 85質(zhì)量％ 2. 50質(zhì)量％的Cr、12ppm以下的O以及余量Fe和不 可避免的雜質(zhì)的鋼材進(jìn)行球化退火的球化退火步驟， 將所述鋼材成形為預(yù)定形狀的加工步驟，在830°C 880°C下，以2% 10%的NH3氣體流量對(duì)滲碳轉(zhuǎn)化氣體流量之比進(jìn)行3小 時(shí)以上處理的碳氮共滲步驟，以及 精加工步驟。
全文摘要
通過對(duì)含有0.90質(zhì)量％～1.10質(zhì)量％的C、超過0.35質(zhì)量％且最高為0.70質(zhì)量％的Si、小于0.80質(zhì)量％的Mn、1.85質(zhì)量％～2.50質(zhì)量％的Cr、12ppm以下的O以及余量Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼材，進(jìn)行球化退火、加工、碳氮共滲和精加工來形成滾動(dòng)部件。表面上的平均C量為1.20質(zhì)量％～1.50質(zhì)量％，且平均N量為0.10質(zhì)量％～0.60質(zhì)量％。表面上粒徑為0.1μm以上的析出物具有0.6μm以下的平均粒徑，以每平方毫米700,000個(gè)粒子以上而存在，并且具有10％以上的面積比率。表面的殘留奧氏體量以體積比率計(jì)為25％～45％。表面硬度為Hv 750以上。滾動(dòng)部件的內(nèi)部具有以體積比率計(jì)為20％以下的殘留奧氏體量。
文檔編號(hào)F16C33/34GK101970704SQ20098010849
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者宇田川毅志, 木澤克彥, 西川友章 申請(qǐng)人:株式會(huì)社捷太格特