專利名稱：滾動軸承及其材料和具有使用該滾動軸承的旋轉部的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及滾動軸承、滾動軸承用的材料及具有使用該滾動軸承的旋轉部的設備。特別是涉及適用于VTR、電子計算機外圍設備等精密機器的旋轉部的滾動軸承和滾動軸承用的材料及具有使用該滾動軸承的旋轉部的設備。
背景技術：
作為向來使用的軸承鋼，使用如下所述的鋼材。
在滾珠軸承和滾棒軸承那樣的滾動軸承中，接觸面的壓強達到1000～1300Mpa，有時達到3000～4000Mpa的軸承，使用含碳素高的高碳鉻軸承鋼或表面滲碳的硬化處理的鋼材。高碳鉻軸承鋼以1.1％C-1～1.5％Cr為主成分，利用Mn和Mo的添加量改變淬火性能。這一鋼種在從1050～1120K的溫度淬火之后用420～470K的溫度回火，形成7～8％的球狀滲碳體分散于馬氏體中的組織，回火之后的硬度高達HRC58～64，因此可以希望得到發(fā)紋、非金屬夾雜物少的干凈的鋼材，現(xiàn)在幾乎都采用真空脫氣進行碳素脫氧的方法制造，而且根據需要使用將電渣電渣重熔真空電弧重熔等特殊熔煉方法加以組合謀求減少非金屬夾雜物，使組織微細化的材料。
又，滲碳軸承是對表面硬化鋼進行滲碳制作成的，具有高表層硬度和柔軟的芯部，特別適合使用于有沖擊負荷的用途。
又，在超過390K環(huán)境下使用的軸承中，低溫回火型的鋼材，由于會發(fā)生組織變化、軟化和尺寸變化因此不能夠使用。因此使用M50(0.8C-4Cr-4.3Mo-1V)或T1(0.7C-4Cr-18W-1V)等高溫回火型的高碳素高合金鋼。
但是，已有的軸承鋼分別具有如下所述的缺點。
即表面滲碳鋼與高碳鉻軸承鋼相比，在熔解精練上難以使氧含量降低，容易產生氧化物等非金屬夾雜物，是滾動壽命降低的主要原因。
又，高碳素高合金鋼也容易生成使?jié)L動壽命下降的巨大碳化物。
在這一點上，高碳鉻軸承鋼不存在這樣的缺點，而且能夠得到高加工精度，因此適合特別要求轉動時低噪聲的精密機器旋轉部使用。但是，高碳鉻軸承鋼容易生銹，外表需要涂防銹油，而該防銹油汽化有時候會影響精密機器的正常工作。
因此在腐蝕性氣氛中使用的軸承上使用耐腐蝕性和耐磨性優(yōu)異的相當于SUS440C鋼的馬氏體系不銹鋼。但是，這樣的不銹鋼中，存在在鋼水凝固時由共晶反應產生的共晶碳化物和鋼水中的原材料的雜質發(fā)生化學變化產生的氧化鋁等非金屬夾雜物，在對鋼材進行切削加工時，共晶碳化物和非金屬夾雜物與鋼材的組織之間存在切削性能差異，不能夠進行高精度的切削加工，特別是在滾動軸承中，不能夠對內外輪的轉動槽進行高精度加工，因此轉動時的振動會產生比較大的噪聲，不能夠使用于精密機器的旋轉部。
因此就有低噪聲而且耐磨性和耐腐蝕性優(yōu)異的滾動軸承被提出(參照例如專利文獻1和專利文獻2)。
上述專利文獻1中提出了“在內外輪之間設置由高碳鉻軸承鋼構成的多個滾珠，內外圈的至少一方采用硬度為HRC58以上，而且共晶碳化物的直徑為10微米以下的馬氏體系不銹鋼形成的滾珠軸承”。
又，在專利文獻2中提出了“在外輪和內輪之間夾著多個滾動體的不銹鋼制的滾動軸承中，上述不銹鋼由重量比為C0.6～0.75％，Si0.1～0.8％，Mn0.3～0.8％，Cr10.5～13.5％，殘量為Fe和不可避免混入的雜質構成，其含有的共晶碳化物長徑為20微米以下，面積率為10％以下的滾動軸承”。
專利文獻1日本特開平6-117439號公報專利文獻2日本特公平5-2734號公報在共晶碳化物巨大化時巨大的碳化物出現(xiàn)在軸承表面的情況下，如上所述，由于該碳化物與周圍的基體的切削性能差異，形成正確的精加工面形狀是困難的，因此轉動時存在噪聲大的問題。又，在作為軸承使用的情況下巨大化合物與周圍的基體之間產生耐磨性能差異，由于開裂從表面脫落，破壞表面形狀導致噪聲明顯上升。因此，最好是盡量減小碳化物的尺寸，使軸承表面盡量減少碳化物的出現(xiàn)，如上述專利公報中所述，碳化物的直徑在20微米以下或10微米以下能夠有效減少噪聲。但是，僅僅抑制碳化物的尺寸是不能夠得到滿意的低噪聲水平的。另一方面，為了使碳化物直徑減少到那樣的程度，需要在制造技術中增加工序，這樣會導致大幅度增加制造成本，因此這樣的手段是不現(xiàn)實的。
本發(fā)明鑒于已有的技術中存在的這樣的問題而作出，其目的在于提供低噪聲水平同時具備耐腐蝕性和使用壽命(與耐磨性相當的性能)長的低成本的滾動軸承、滾動軸承用的材料以及具有使用該滾動軸承的旋轉部的機器。

發(fā)明內容
本發(fā)明是對鋼鐵中的化學成分、耐腐蝕軸承鋼中的共晶碳化物的當量圓直徑的平均值、共晶碳化物的平均面積以及共晶碳化物的面積率和耐腐蝕軸承鋼的硬度、耐腐蝕軸承鋼中殘留的奧氏體量、著眼于平均晶粒直徑，這些數值與切削性(加工性能)、具有滾動軸承和旋轉部的機器的低噪聲性、使用壽命和制造成本等的關系進行銳意研究得到的結果。
也就是說，通過相對減少為延長使用壽命和提高耐腐蝕性而添加的C和Cr的含量，可以抑制共晶碳化物的生成。于是，為了避免由于減少C和Cr的含量而造成的不良結果，添加了比較多的Cu和Mo。
又，減小共晶碳化物的最大長徑顯然能夠有效減少滾動軸承的噪聲，但是，實際上采用用于大批量生產工序的一般的制造技術是困難的，而增加附加工序又使制造成本大幅度上升。根據這點，在考慮制造成本的情況下，將共晶碳化物的當量圓直徑平均值、共晶碳化物的平均面積以及共晶碳化物的面積率維持在一定范圍能夠在改善切削性能上取得一定效果，而且，又不招致制造成本的上升，因此是理想的方法。
又，共晶碳化物的當量圓直徑的平均值通常為約2.0～2.8微米，而將該當量圓直徑的平均值減小對于切削性能的改善是有效的，最好是采用0.2～1.6微米。還有，當量圓直徑的平均值是指用圖像分析裝置求各共晶碳化物的面積，將其面積換算為圓時的直徑的平均值。
還有，共晶碳化物的平均面積通常約為3.0～6.0平方微米，將該平均面積減小對切削性能的改善是有效的，最好是在0.03～2.0平方微米范圍。
又，為了改善切削性能，最好是限制共晶碳化物的絕對量，因此，共晶碳化物的面積率最好是采用2～7％。還有，所謂面積率是指在視野的全部測定面積中所占的共晶碳化物的總面積比例(％)。
又，為了確保軌道面或滾動面的滾動壽命以及耐磨性能和韌性，耐腐蝕軸承鋼的硬度最好是洛氏硬度HRC58～62。
又，為了在負荷和沖擊時不在軌道面或滾動面造成有害的永久變形，有必要抑制殘留的奧氏體量，最好是使其在6體積％以下。將殘留奧氏體量抑制于比較低的程度，能夠提高軌道或滾動面的耐壓痕性能，而且還能夠防止軌道面或滾動面的表面精度隨著使用時間而劣化。
還有，為了使加工性能和硬度穩(wěn)定，最好是平均晶粒直徑在6～9.5微米范圍內。
也就是說，本發(fā)明的第一種是一種滾動軸承，在內輪與外輪之間具備多個滾動體，其特征在于，在所述內輪與外輪的至少一方采用重量比為，C為0.5～0.56％，Si為1％以下，Mn為1％以下，P為0.03％以下，S為0.01％以下，Cr為8.00～9.50％，Mo為0.15～0.50％，Cu為0.30～0.70％，Ti為15ppm以下，V為0.15％以下，O為15ppm以下，殘量為Fe和不可避免混入的雜質的耐腐蝕軸承鋼，該耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的當量圓直徑平均值為0.2～1.6微米，共晶碳化物的平均面積為0.03～2平方微米，共晶碳化物的面積率為2～7％，耐腐蝕軸承鋼的硬度為HRC58～62，耐腐蝕軸承鋼中的殘留奧氏體量為6體積％以下。
本發(fā)明的第二種是一種滾動軸承，在內輪與外輪之間具備多個滾動體，其特征在于，所述內輪、外輪和滾動體都采用重量比為，C為0.5～0.56％，Si為1％以下，Mn為1％以下，P為0.03％以下，S為0.01％以下，Cr為8.00～9.50％，Mo為0.15～0.50％，Cu為0.30～0.70％，Ti為15ppm以下，V為0.15％以下，O為15ppm以下，殘量為Fe和不可避免混入的雜質的耐腐蝕軸承鋼，該耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的當量圓直徑平均值為0.2～1.6微米，共晶碳化物的平均面積為0.03～2平方微米，共晶碳化物的面積率為2～7％，耐腐蝕軸承鋼的硬度為HRC58～62，耐腐蝕軸承鋼中的殘留奧氏體量為6體積％以下。
本發(fā)明的第三種是一種滾動軸承，在軸的外周形成滾動槽，在該滾動槽與外輪內周的滾動槽之間具備多個滾動體，其特征在于，所述軸和所述外輪的至少一方采用重量比為，C為0.5～0.56％，Si為1％以下，Mn為1％以下，P為0.03％以下，S為0.01％以下，Cr為8.00～9.50％，Mo為0.15～0.50％，Cu為0.30～0.70％，Ti為15ppm以下，V為0.15％以下，O為15ppm以下，殘量為Fe和不可避免混入的雜質的耐腐蝕軸承鋼，該耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的當量圓直徑平均值為0.2～1.6微米，共晶碳化物的平均面積為0.03～2平方微米，共晶碳化物的面積率為2～7％，耐腐蝕軸承鋼的硬度為HRC58～62，耐腐蝕軸承鋼中的殘留奧氏體量為6體積％以下。
本發(fā)明的第四種是在第一、第二或第三種發(fā)明的滾動軸承中，平均晶粒直徑為6～9.5微米。
本發(fā)明的第五種是一種滾動軸承用的材料，其特征在于，是重量比為，C為0.5～0.56％，Si為1％以下，Mn為1％以下，P為0.03％以下，S為0.01％以下，Cr為8.00～9.50％，Mo為0.15～0.50％，Cu為0.30～0.70％，Ti為15ppm以下，V為0.15％以下，O為15ppm以下，殘量為Fe和不可避免混入的雜質的耐腐蝕軸承鋼，該耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的當量圓直徑平均值為0.2～1.6微米，共晶碳化物的平均面積為0.03～2平方微米，共晶碳化物的面積率為2～7％。
本發(fā)明的第六種是一種設備，具有使用第一或第四發(fā)明的滾動軸承的旋轉部。
本發(fā)明的第七種是一種設備，具有使用第二或第四發(fā)明的滾動軸承的旋轉部。
本發(fā)明的第八種是一種設備，具有使用第三或第四發(fā)明的滾動軸承的旋轉部。
本發(fā)明的第九種是，具有上述第六、第七或第八種發(fā)明任一種記載的旋轉部的設備為硬盤驅動器。
本發(fā)明的第十種是，具有上述第六、第七或第八種發(fā)明任一種記載的旋轉部的設備為精密機器。
在本發(fā)明中，所謂“低噪聲”是指“將某種金屬材料加工為滾動體、內輪或外輪組裝為滾動軸承，并將該軸承裝在硬盤驅動器等精密機器中運行時，該精密機器發(fā)出的噪聲中用金屬材料引起的噪聲小”。該噪聲是滾動軸承旋轉中發(fā)生的振動引起的，該振動的發(fā)生如上所述在很大的程度上取決于滾動體、內輪、外輪的形狀精度。使用于硬盤驅動器等精密機器領域的比較小型的滾動軸承，對在其他用途上不成問題的低噪聲是非常重要的。
因此，在內輪和外輪之間具有多個滾動體的滾動軸承的內輪和外輪的至少一方采用本發(fā)明的耐腐蝕軸承鋼，或具有外輪上形成滾動槽的軸與外輪之間具備多個滾動體的滾動軸承的所述軸和外輪的至少一方采用本發(fā)明的耐腐蝕軸承鋼，這樣，與高碳鉻軸承鋼相比，不容易生銹，能夠謀求提高耐腐蝕性和使用壽命。
而且通過將耐腐蝕軸承鋼含有的各成分控制如下，即C為0.5～0.56％，Si為1％以下，Mn為1％以下，P為0.03％以下，S為0.01％以下，Cr為8.00～9.50％，Mo為0.15～0.50％，Cu為0.30～0.70％，Ti為15ppm以下，V為0.15％以下，O為15ppm以下，殘量為Fe和不可避免混入的雜質，共晶碳化物所占的部分(面積)壓縮以一定的范圍，能夠謀求不使制造成本上升而又改善切削性能。
也就是使共晶碳化物的當量圓直徑平均值為1.6微米以下，共晶碳化物的平均面積為2平方微米以下，共晶碳化物的面積率為7％以下，能夠進一步改善切削性能，大幅度降低噪聲。
但是，要使共晶碳化物的當量圓直徑平均值、平均面積以及面積率更低，就要求特別的制造工序，招致制造成本大幅度上升。因此共晶碳化物的平均面積如果在0.2微米以上，共晶碳化物的平均面積在0.03平方微米以上，共晶碳化物的面積率為2％以上范圍，則大致采用通常的制造工序就能夠制造，因此幾乎不使制造成本上升就能夠實現(xiàn)經濟的制造系統(tǒng)。
而且，如果內輪、外輪和滾動體都采用本發(fā)明的耐腐蝕軸承鋼，則使用中即使溫度升高，由于內輪、外輪以及滾動體全部都采用相同材料，也完全不會由于相互之間熱膨脹系數的差異而發(fā)生畸變，即使在高溫時也能夠實現(xiàn)低噪聲和長使用壽命的優(yōu)異效果。
又，通過使耐腐蝕軸承鋼的硬度為HRC58～62，能夠確保軌道面或滾動面的滾動壽命以及耐磨性和韌性。
于是，通過使耐腐蝕軸承鋼中的殘留奧氏體量為6體積％以下，能夠提高耐壓痕性，能夠防止軌道面或轉動面的表面精度隨著時間的經過而劣化。
而且，通過使平均晶粒直徑為6～9.5微米，能夠改善切削性能、噪聲性能和壽命。
本發(fā)明的耐腐蝕軸承鋼使用作為滾動軸承材料的情況下，使用于內輪、外輪、滾動體中的任何一項當然都能夠發(fā)揮上述效果。例如僅在滾動體中使用本發(fā)明的耐腐蝕軸承鋼，作為本發(fā)明權利要求5所述的滾動軸承用材料的實施形態(tài)，外輪和內輪也可以使用下面表3所示的已有的組成的不銹鋼。
本發(fā)明的耐腐蝕軸承鋼的成分(重量％)的限定理由如下。
C是賦予材料以高溫強度和耐磨性所必需的結構材料，上面所述的專利文獻2中，C的添加量為0.6～0.75％，而在本發(fā)明中，為了抑制碳化物的生成，C的含量采用0.5～0.56％。為了確保規(guī)定的高溫強度和耐磨性，需要0.5％以上的C，但是，如果過多則生成大的共晶碳化物，降低切削性能，耐腐蝕性也會惡化，因此最好是采用0.56％以下。
Si為1％以下，Mn為1％以下，P為0.03％以下，S為0.01％以下，V為0.15以下，Ti為15ppm以下，O為15ppm以下，是由于這些元素如果過多就會助長加工硬化，降低切削性能，因此為了不降低切削性能并且抑制非金屬夾雜物的生成將這些元素抑制在上述數字以下。還有，如果這些元素過多，就會有使淬火性能下降，馬氏體化率下降這樣的問題。
Cr、Cu以及Mo的數值的限定理由如下。
Cr與C結合形成碳化物，提高耐磨性能，同時，溶解于基體的Cr增加耐蝕性。本發(fā)明為了抑制碳化物的生成，比以往減少C的使用量，因此Cr也比專利文獻2所述的含量(10.5～13.5％)減少，采用8.00～9.50％。為了避免由于減少C和Cr的含量而產生的不利影響，相對增加Cu和Mo的添加量。
也就是說，Cu具有提高耐腐蝕性和耐受氣候影響性能的效果。但是，如果過多則容易發(fā)生裂紋，因此最好采用0.30～0.70％。
Mo對于提高淬火性能，防止結晶顆粒粗大化，還有提高耐腐蝕性是有效的。Mo含量如果低于0.15％，則這些效果就太小，如果高于0.50％則由于公知的淬火條件而不能淬火，又，Mo是非常貴的金屬，因此Mo含量多會增加成本。
本發(fā)明如上所述構成，能夠提供噪聲很低同時具有耐腐蝕性和長使用壽命的低成本的滾動軸承、滾動軸承用材料以及具有使用這種滾動軸承的旋轉部的設備。特別是，本發(fā)明是在VTR、計算機外圍設備等中使用也能夠降低搖臂用軸承的成本和降低噪聲的具有很大工業(yè)效果的發(fā)明。


圖1是本發(fā)明的滾動軸承的實施例的縱剖面圖。
圖2是本發(fā)明的滾動軸承的另一實施例的縱剖面圖。
圖3表示共晶碳化物的當量圓直徑的平均值(微米)與安德魯(Anderon)值(M)的關系。
圖4表示共晶碳化物的最大長徑(微米)與成本指數的關系。
圖5表示耐腐蝕軸承鋼或不銹鋼中析出的碳化物的SEM圖像。
圖6是表示硬盤驅動器的外觀的立體圖。
最佳實施方式下面參照附圖對本發(fā)明實施例進行說明，但本發(fā)明不限于下述實施例。
在圖1中，1為外輪，2為內輪，3為滾動體。外輪1內周的滾動槽4與內輪2外周的滾動槽5之間充填著多個滾動體3。
外輪1和內輪2的材料使用下述表1所示組成(重量％)的本發(fā)明的耐腐蝕軸承鋼，滾動體3的材料使用高碳鉻軸承鋼(SUJ2)，平均晶粒直徑限定于本發(fā)明的范圍內的情況(實施例1)、只在外輪1使用表1所示的組成的耐腐蝕軸承鋼，內輪2和滾動體3的材料采用高碳鉻軸承鋼(SUJ2)，平均晶粒直徑限定于本發(fā)明的范圍內的情況(實施例2)、以及外輪1、內輪2以及滾動體3全部使用表1所示的組成的耐腐蝕軸承鋼的情況(實施例3)的耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的面積率、最大長徑、當量圓直徑的平均值、平均面積、耐腐蝕軸承鋼的洛氏硬度(HRC)與耐腐蝕軸承鋼中殘留的奧氏體量(體積％)和平均晶粒直徑如下述表4所示。
在圖2中，在軸6的外周上所刻的滾動槽7與外輪1內周的滾動槽4之間充填多個滾動體3(實施例4)。在本實施例4中，外輪1和軸6的材料采用表1所示的組成的耐腐蝕軸承鋼，滾動體3使用高碳鉻軸承鋼(SUJ2)。這種情況下的耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的面積率、最大長徑、當量圓直徑的平均值、平均面積、耐腐蝕軸承鋼的洛氏硬度(HRC)和耐腐蝕軸承鋼中殘留的奧氏體量(體積％)以及平均結晶粒直徑如表4所示。
本實施例4中，外輪1和軸6兩者使用本發(fā)明的耐腐蝕軸承鋼，但是根據使用條件，也可以只在需要耐腐蝕和高溫強度的一方采用耐腐蝕軸承鋼，還有，也可以外輪1、軸6、和轉動體3都采用耐腐蝕軸承鋼。
還有，在實施例5中，外輪1與內輪2的材料如下述表2所示，采用與表1所述不同的組成(重量％)的本發(fā)明的耐腐蝕軸承鋼，滾動體3的材料采用高碳鉻軸承鋼(SUJ2)，平均結晶粒直徑限定于本發(fā)明的范圍內。
而在實施例6中，外輪1、內輪2以及滾動體3全部使用表2所示的組成的耐腐蝕軸承鋼，平均結晶粒直徑限定于本發(fā)明的范圍內。
實施例5和實施例6的情況下的耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的面積率、最大長徑、當量圓直徑的平均值、平均面積、耐腐蝕軸承鋼的洛氏硬度(HRC)與耐腐蝕軸承鋼中殘留的奧氏體量(體積％)和平均結晶粒直徑如表4所示。
在得到上述耐腐蝕軸承鋼時，從1025℃溫度下淬火于水中，然后，進行0℃以下的處理(-80℃)，再在170℃回火。
(重量％)
(重量％)
(重量％)


耐腐蝕軸承鋼中的共晶碳化物的面積率、最大長徑當量圓直徑的平均值以及平均面積可以利用雜質元素的管理、原料的調配和精煉、鑄錠等制造工序中的制造條件(例如精煉時間、脫氣條件、擴散熱處理工序的插入等)進行控制。但是，特別是表3中表示其組成(重量％)那樣的不銹鋼中，為了使共晶碳化物的最大長徑為20微米以下，由于使用特別的原料還增加制造工序，導致制造成本大幅度上升。
耐腐蝕軸承鋼的平均結晶粒直徑和硬度以及耐腐蝕軸承鋼中的殘留奧氏體量可以利用淬火時的加熱溫度和加熱時間、冷卻速度、冷卻介質、冷卻溫度和時間、回火溫度和回火時間等進行控制。
如表4所記載的本實施例1～6的滾動軸承的振動和噪聲的評價試驗根據AFBMA(The Anti-Friction Bearing Manufacturers Association，Inc.)的標準進行的試驗結果(Anderon值)以及這些滾動軸承的加工性能(切削性能)、壽命和成本用指數表示。
表4中同時表示比較例1～3和已有例1、2的評價結果，而使用于其中的不銹鋼組成如表3所示，與本發(fā)明的耐腐蝕軸承鋼的表1和表2所示的組成大不相同。而且比較例1～3使用高碳素鉻軸承鋼(SUJ2)，外輪1和內輪2的材料使用表3所示的組成的不銹鋼，不銹鋼含有的共晶碳化物的面積率、當量圓直徑平均值、平均面積以及不銹鋼中的材料奧氏體量(體積％)中的至少一種的特性值偏離本發(fā)明的范圍。
又，已有例1、2中，外輪1、內輪2以及滾動體3的材料都是表3所示的不銹鋼，不銹鋼含有的共晶碳化物的當量圓直徑的平均值、平均面積以及不銹鋼中殘留的奧氏體量(體積％)中的至少一種特性值偏離本發(fā)明范圍。
在表4中，Anderon值的M、H分別以測定頻帶區(qū)分，M表示中頻帶(300～1800Hz)，H表示高頻帶(1800～10000Hz)。在同一頻帶中，Anderon值越低，則表示噪聲越低。
對于加工性能和壽命以及成本，以已有例1作為100指數表示，對于加工性能和壽命，數值越大表示越優(yōu)異，對于成本則數值越小表示成本越低。還有，加工性能的評價根據利用精密車床進行外圓切削、切斷切削，附加電流增加量的比較測定進行，壽命的評價通過由使用處所決定的規(guī)格，以20℃、80℃、100℃等溫度進行一定時間的加熱，使其旋轉約1000小時，比較其后的旋轉情況(聲音、振動等)和潤滑油的狀態(tài)進行。
根據表4，可以指出如下情況。
(1)比較例2的碳化物的面積率、最大長徑、當量圓直徑的平均值以及平均面積最小，因此Anderon值比較低。但是，在外輪和內輪的材料使用已有的不銹鋼的比較例2中，為了減小這些數值必須使用特別的制造工序，因此制造成本極高，不能夠說是經濟的材料。
(2)比較例1和已有例1、2，其碳化物的最大長徑與實施例1～6相同或較短，而當量圓直徑平均值和平均面積在本發(fā)明范圍之外，比實施例1～6Anderon值大。而且，比較例1和已有例1、2，為了減小碳化物的最大長徑，成本變得比實施例1～6高，特別是，已有例2和比較例1的碳化物的最大長徑分別小到8微米、12微米，這些例子中當量圓直徑平均值也比較小，因此，制造成本極高。
(3)比較例3其碳化物的面積率、當量圓直徑平均值、平均面積以及殘留奧氏體量都在本發(fā)明范圍之外，Anderon值極大。
(4)與上述比較例和已有例相比，實施例1～6對于碳化物具有本發(fā)明范圍內的合適的面積率、當量圓直徑平均值以及平均面積，其他性質的耐腐蝕性軸承鋼的硬度和耐腐蝕性軸承鋼中的殘留奧氏體量(體積％)和平均晶粒直徑也具有在本發(fā)明范圍內的合適數值，因此，Anderon值的水平不比比較例2遜色，加工性能、壽命和成本面都比已有例好。
圖3表示這些當量圓直徑平均值與Anderon值(M)的關系，圖4表示最大長徑與成本指數的關系。圖3和圖4中，“◎”表示實施例，“▲”表示比較例，“●”表示已有例。圖3和圖4可以說如實表示Anderon值低，成本低的本發(fā)明的特征。
在圖4中，成本最低的是比較例3，但是，該比較例3如圖3所示，Anderon值極高。由，在圖3中，比較例2的Anderon值比較低，而該比較例2如圖4所示，成本極高。
表2的碳化物的面積率、最大長徑、當量圓直徑平均值、平均面積以及平均晶粒直徑，是將耐腐蝕軸承鋼(或不銹鋼)的試樣埋入樹脂中，進行精密研磨，用金相顯微鏡進行觀察，以400倍放大對代表性視野進行拍照，以利用圖像分析裝置進行測定的結果。
最大長徑的共晶碳化物出現(xiàn)在精密研磨的面上是稀罕的，(只能期待的)，因此，將滾動軸承在酸溶液中利用恒定電流電解使其溶解，利用過濾器過濾碳化物，用掃描電子顯微鏡(SEM)進行組織觀察的結果示于圖5。在圖5中，白色塊狀部分表示碳化物。
耐腐蝕軸承鋼(或不銹鋼)中的殘留奧氏體的體積(％)的測定通過用電解提取法對試樣進行處理，利用表面X射線衍射法進行。分析條件是，靶為Cu，加速電壓為40kV，試樣電流為180mA，掃描范圍為41.2～46.705°。分析方法是，利用密勒指數h、k、l的衍射線的積分強度，確認結晶結構，決定殘留奧氏體量的相對容量比的方法。
還有，X射線衍射裝置使用理學電機株式會社的RINT1500/2000型。
圖6表示具有能夠使用本發(fā)明的滾動軸承的旋轉部的機器之一例，是表示硬盤驅動器的外觀的立體圖。在圖6中，11為盤片，12為主軸電動機，13為檢測頭，14為懸架，15為搖臂，16為前置放大器，17為撓曲(FLEXURE)，18為搖臂用軸承，19為音圈電動機，20為框架，21為電路。
該硬盤驅動器使用于例如VTR和計算機外圍設備等精密機器。又，此外，本發(fā)明的滾動軸承也可以使用于主軸電動機和風扇電動機等旋轉部。
工業(yè)應用性本發(fā)明具有如上所述的構成，因此，特別適用于VTR、計算機外圍設備等精密機器的旋轉部的滾動軸承、滾動軸承用材料以及具有使用該滾動軸承的旋轉部的機器。
權利要求
1.一種滾動軸承，在內輪與外輪之間具備多個滾動體，其特征在于，在所述內輪與外輪的至少一方采用重量比為，C為0.5～0.56％，Si為1％以下，Mn為1％以下，P為0.03％以下，S為0.01％以下，Cr為8.00～9.50％，Mo為0.15～0.50％，Cu為0.30～0.70％，Ti為15ppm以下，V為0.15％以下，O為15ppm以下，殘量為Fe和不可避免混入的雜質的耐腐蝕軸承鋼，該耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的當量圓直徑平均值為0.2～1.6微米，共晶碳化物的平均面積為0.03～2平方微米，共晶碳化物的面積率為2～7％，耐腐蝕軸承鋼的硬度為HRC58～62，耐腐蝕軸承鋼中的殘留奧氏體量為6體積％以下。
2.一種滾動軸承，在內輪與外輪之間具備多個滾動體，其特征在于，所述內輪、外輪和滾動體都采用重量比為，C為0.5～0.56％，Si為1％以下，Mn為1％以下，P為0.03％以下，S為0.01％以下，Cr為8.00～9.50％，Mo為0.15～0.50％，Cu為0.30～0.70％，Ti為15ppm以下，V為0.15％以下，O為15ppm以下，殘量為Fe和不可避免混入的雜質的耐腐蝕軸承鋼，該耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的當量圓直徑平均值為0.2～1.6微米，共晶碳化物的平均面積為0.03～2平方微米，共晶碳化物的面積率為2～7％，耐腐蝕軸承鋼的硬度為HRC58～62，耐腐蝕軸承鋼中的殘留奧氏體量為6體積％以下。
3.一種滾動軸承，在軸的外周形成滾動槽，在該滾動槽與外輪內周的滾動槽之間具備多個滾動體，其特征在于，所述軸和所述外輪的至少一方采用重量比為，C為0.5～0.56％，Si為1％以下，Mn為1％以下，P為0.03％以下，S為0.01％以下，Cr為8.00～9.50％，Mo為0.15～0.50％，Cu為0.30～0.70％，Ti為15ppm以下，V為0.15％以下，O為15ppm以下，殘量為Fe和不可避免混入的雜質的耐腐蝕軸承鋼，該耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的當量圓直徑平均值為0.2～1.6微米，共晶碳化物的平均面積為0.03～2平方微米，共晶碳化物的面積率為2～7％，耐腐蝕軸承鋼的硬度為HRC58～62，耐腐蝕軸承鋼中的殘留奧氏體量為6體積％以下。
4.根據權利要求1或2或3所述的滾動軸承，其特征在于，平均晶粒直徑為6～9.5微米。
5.一種滾動軸承用的材料，其特征在于，是重量比為，C為0.5～0.56％，Si為1％以下，Mn為1％以下，P為0.03％以下，S為0.01％以下，Cr為8.00～9.50％，Mo為0.15～0.50％，Cu為0.30～0.70％，Ti為15ppm以下，V為0.15％以下，O為15ppm以下，殘量為Fe和不可避免混入的雜質的耐腐蝕軸承鋼，該耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的當量圓直徑平均值為0.2～1.6微米，共晶碳化物的平均面積為0.03～2平方微米，共晶碳化物的面積率為2～7％。
6.一種設備，其特征在于，具有使用權利要求1或4所述的滾動軸承的旋轉部。
7.一種設備，其特征在于，具有使用權利要求2或4所述的滾動軸承的旋轉部。
8.一種設備，其特征在于，具有使用權利要求3或4所述的滾動軸承的旋轉部。
9.具有權利要求6或7或8的任一項所述的旋轉部的設備是硬盤驅動器。
10.具有權利要求6或7或8的任一項所述的旋轉部的設備是精密機器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低噪聲同時耐腐蝕、使用壽命長的低成本的滾動軸承、滾動軸承使用的材料以及具有使用該滾動軸承的旋轉部的設備。為此，在內輪(2)與外輪(1)之間具備多個滾動體(3)。內輪(2)與外輪(1)的至少一方采用特定化學成分的耐腐蝕軸承鋼，該耐腐蝕軸承鋼含有的共晶碳化物的當量圓直徑平均值為0.2～1.6微米，共晶碳化物的平均面積為0.03～2平方微米，共晶碳化物的面積率為2～7％，耐腐蝕軸承鋼的硬度為HRC58～62，耐腐蝕軸承鋼中的殘留奧氏體量為6體積％以下。
文檔編號F16C33/62GK1703590SQ200380100878
公開日2005年11月30日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權日2002年11月5日
發(fā)明者宮內敏明 申請人:株式會社研都工程