專利名稱：機(jī)械零部件及滾動(dòng)軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械零部件及滾動(dòng)軸承，更具體涉及由含3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼 形成的、在表層部形成有氮富集層的機(jī)械零部件，以及具備由陶瓷形成的滾動(dòng)體的滾動(dòng)軸 承。
背景技術(shù)：
以提高由鋼形成的機(jī)械零部件的表層部的強(qiáng)度為目的，實(shí)施在表層部形成作為氮 濃度高于其它區(qū)域的層的氮富集層的處理，例如有時(shí)進(jìn)行氮化處理。作為現(xiàn)有的鋼的氮化 處理方法，具有代表性的是在含氨等氮源氣體的氣氛中對(duì)鋼進(jìn)行加熱，藉此使氮侵入至鋼 的表層部的氣體軟氮化處理。但是，由鉻含量高的鋼，例如含3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形 成的機(jī)械零部件的表層部形成了具有化學(xué)穩(wěn)定性的氧化膜。因此，即使對(duì)由鉻含量高的鋼 形成的機(jī)械零部件實(shí)施所述的軟氮化處理，氮也不能夠侵入至表層部，存在無(wú)法形成氮富 集層的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，提出了以下方案將鋼形成的被處理物配置于經(jīng)減壓的爐內(nèi)，在該 爐內(nèi)導(dǎo)入含氮源氣體的氣體后，使被處理物和與被處理物對(duì)向配置的構(gòu)件、例如爐壁間產(chǎn) 生電勢(shì)差，發(fā)生輝光放電，使氮侵入至構(gòu)成被處理物的鋼的表層部的處理(等離子體氮化 處理)(例如參照日本專利特開(kāi)平2-57675號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1))。另外，對(duì)于等離子體氮 化處理的控制，提出了例如基于輝光放電的光譜分析而實(shí)施的方法或基于流過(guò)被處理物的 電流的電流密度而實(shí)施的方法(例如參照日本專利特開(kāi)平7-118826號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2) 及日本專利特開(kāi)平9-3646號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3))。藉此，在含有3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼 形成的機(jī)械零部件的表層部形成氮富集層。近年，隨著使用滾動(dòng)軸承的機(jī)械裝置的高性能化、高效率化等的發(fā)展，對(duì)滾動(dòng)軸承 有要求其在惡劣的使用環(huán)境下的高耐久性的傾向。具體來(lái)講，在內(nèi)部有硬質(zhì)異物侵入的異 物侵入環(huán)境中使用的滾動(dòng)軸承有時(shí)會(huì)因?yàn)樵摦愇锏囊攵鴮?dǎo)致早期(比軸承的計(jì)算壽命 短的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間)損耗。另外，即使在被負(fù)荷的荷重較小的情況下，高速旋轉(zhuǎn)的滾動(dòng)軸承也有 被蹭傷的可能性。如果滾動(dòng)軸承在潤(rùn)滑性不佳的環(huán)境下使用，則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱膠著(日 文焼付t )的現(xiàn)象。滾動(dòng)軸承在高溫下、例如超過(guò)200°C的高溫環(huán)境下使用時(shí)，構(gòu)成滾動(dòng) 軸承的零部件(軸承零部件)的硬度下降，有時(shí)耐久性會(huì)降低。針對(duì)上述情況，提出了以下解決方案軸承零部件由鋼形成時(shí)，通過(guò)在該鋼中添加 3. 75質(zhì)量％以上的鉻使鋼的回火軟化阻力提高，可使其在高溫下的強(qiáng)度提高，進(jìn)而提高滾 動(dòng)軸承在高溫環(huán)境下的耐久性。另外，為了提高異物混入環(huán)境中的耐久性，可對(duì)軸承零部件 采用如下對(duì)策實(shí)施在表層部形成作為氮濃度高于其它區(qū)域的層的氮富集層的處理，例如 實(shí)施氮化處理。這里，在由鉻含量高的鋼、例如含有3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成的軸承零部件 的表層部形成了具有化學(xué)穩(wěn)定性的氧化膜。因此，即使實(shí)施通常的氮化處理，氮也不能夠侵 入至表層部，存在無(wú)法形成氮富集層的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，如上所述提出了通過(guò)實(shí)施等離子體氮化處理而形成氮富集層的對(duì)策。另外，為了提高耐發(fā)熱膠著性，提出了將作為軸承零部件的球浸入有機(jī)磷化合物 中而在表面形成反應(yīng)膜的對(duì)策(例如參照日本專利特開(kāi)平9-133130號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn) 4))。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開(kāi)平2-57675號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利特開(kāi)平7-118826號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本專利特開(kāi)平9-3646號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本專利特開(kāi)平9-133130號(hào)公報(bào)發(fā)明的揭示但是，如上所述，即使在由含有3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成的機(jī)械零部件(包 括軸承零部件)的表層部形成了氮富集層，有時(shí)該機(jī)械零部件的特性也無(wú)法充分提高。艮口， 對(duì)所述機(jī)械零部件反復(fù)負(fù)荷應(yīng)力的情況下，有時(shí)會(huì)發(fā)生早期剝離或斷裂(疲勞強(qiáng)度下降)。 另外，對(duì)所述機(jī)械零部件負(fù)荷了沖擊性應(yīng)力時(shí)，有時(shí)易發(fā)生破損(韌性下降)。即，由含有 3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成的機(jī)械零部件僅形成了氮富集層時(shí)，雖然藉此表層部的硬度 有所提高，但從疲勞強(qiáng)度和韌性的角度考慮，存在不能夠獲得足夠的特性的問(wèn)題。另外，滾動(dòng)軸承的使用環(huán)境越來(lái)越劣化。例如，在飛機(jī)等噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的滾 動(dòng)軸承，不僅要求防止高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降、提高異物混入環(huán)境下的耐久 性和提高耐蹭傷性，還要求潤(rùn)滑暫時(shí)阻斷時(shí)的耐發(fā)熱膠著性的提高(所謂的空轉(zhuǎn)性能的提 高)。因此，包括以上專利文獻(xiàn)1 4所揭示的對(duì)策在內(nèi)的現(xiàn)有對(duì)策可以說(shuō)都是不能夠徹底 解決問(wèn)題的。因此，本發(fā)明的目的是提供由含有3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成、在表層部形成 有氮富集層且疲勞強(qiáng)度和韌性得到充分確保的機(jī)械零部件。本發(fā)明的另一目的是提供不僅 能夠防止高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降、提高異物混入環(huán)境下的耐久性和提高耐蹭 傷性，還能夠提高空轉(zhuǎn)性能的滾動(dòng)軸承。本發(fā)明的一種機(jī)械零部件由含有0. 77質(zhì)量％以上0. 85質(zhì)量％以下的碳、0. 01質(zhì) 量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 01質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下的錳、0. 01質(zhì)量％以上 0. 15質(zhì)量％以下的鎳、3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％以上4. 5質(zhì)量％以 下的鉬、0. 9質(zhì)量％以上1. 1質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成。在包括表面在內(nèi) 的區(qū)域形成氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的氮富集層。氮富集層中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值 為0. 82質(zhì)量％以上1.9質(zhì)量％以下。本發(fā)明者對(duì)在由含有3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成的機(jī)械零部件上構(gòu)成了氮富 集層時(shí)疲勞強(qiáng)度和韌性下降的原因進(jìn)行了詳細(xì)的探討。其結(jié)果是，因出現(xiàn)以下的現(xiàn)象而導(dǎo) 致機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度和韌性下降。S卩，如上所述，通過(guò)等離子體氮化在由含有3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼構(gòu)成的機(jī) 械零部件上形成氮富集層時(shí)表層部的氮量超過(guò)構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼的固溶限(也包括析 出物包含的氮的固溶限)。因此，在構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼上形成沿晶界析出的鐵的氮化物 (Fe3N、Fe4N等)。以2以上的長(zhǎng)寬比和7. 5 y m以上的長(zhǎng)度形成的鐵的氮化物(以下，將長(zhǎng) 寬比2以上且具有7. 5 ym以上的長(zhǎng)度的沿晶界形成的鐵的氮化物稱為晶界析出物)可能 會(huì)成為剝離或斷裂的起點(diǎn)。
更具體來(lái)講，對(duì)形成有晶界析出物的機(jī)械零部件反復(fù)負(fù)荷了應(yīng)力的情況下，該晶 界析出物成為應(yīng)力集中源，有時(shí)會(huì)發(fā)生龜裂。該龜裂進(jìn)一步發(fā)展導(dǎo)致剝離或斷裂，從而造成 機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度下降。此外，如果對(duì)形成有晶界析出物的機(jī)械零部件負(fù)荷沖擊性應(yīng) 力，則該晶界析出物會(huì)助長(zhǎng)龜裂的發(fā)生和發(fā)展，有時(shí)就會(huì)導(dǎo)致韌性下降。即，在機(jī)械零部件 的表層部侵入過(guò)量的氮的結(jié)果是晶界析出物的析出，基于此原因機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度和 韌性會(huì)下降。針對(duì)這一問(wèn)題，本發(fā)明的一種機(jī)械零部件中，通過(guò)在由具有合適的成分組成的鋼 形成的機(jī)械零部件的包括表面在內(nèi)的區(qū)域形成0. 05質(zhì)量％以上的氮富集層，并且使該氮 富集層中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值處于合適的范圍內(nèi)，能夠抑制晶界析出物的形成。其 結(jié)果是，本發(fā)明能夠提供由含3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成、表層部形成有氮富集層且疲 勞強(qiáng)度和韌性得到充分確保的機(jī)械零部件。以下，對(duì)構(gòu)成本發(fā)明的機(jī)械零部件的鋼的成分 范圍及將氮富集層中的氮和碳的濃度限定在以上范圍內(nèi)的理由進(jìn)行說(shuō)明。碳0. 77質(zhì)量％以上0.85質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的碳如果不足0.77質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生無(wú)法獲得足夠的母 材硬度的問(wèn)題。另一方面，碳如果超過(guò)0.85質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生形成粗大的碳化物(滲碳體， Fe3C)的問(wèn)題。因此，碳量必須在0.77質(zhì)量％以上0.85質(zhì)量％以下。硅0. 01質(zhì)量％以上0.25質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的硅如果不足0. 01質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生鋼的制造成本上升 的問(wèn)題。另一方面，硅如果超過(guò)0.25質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生材料硬度上升、冷加工性下降的問(wèn) 題。因此，硅量必須在0.01質(zhì)量％以上0.25質(zhì)量％以下。錳0. 01質(zhì)量％以上0.35質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的錳如果不足0. 01質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生鋼的制造成本上升 的問(wèn)題。另一方面，錳如果超過(guò)0.35質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生材料硬度上升、冷加工性下降的問(wèn) 題。因此，錳量必須在0. 01質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下。鎳0. 01質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的鎳如果不足0. 01質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生鋼的制造成本上升 的問(wèn)題。另一方面，鎳如果超過(guò)0.15質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生殘留奧氏體量增加的問(wèn)題。因此，鎳 量必須在0. 01質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下。鉻3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的鉻如果不足3. 75質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生回火軟化阻力下降 的問(wèn)題。另一方面，鉻如果超過(guò)4. 25質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生阻礙碳化物固溶的問(wèn)題。因此，鉻量 必須在3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下。鉬4質(zhì)量％以上4.5質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的鉬如果不足4質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生回火軟化阻力下降的問(wèn) 題。另一方面，鉻如果超過(guò)4.5質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生鋼的制造成本上升的問(wèn)題。因此，鉬量必 須在4質(zhì)量％以上4. 5質(zhì)量％以下。釩0. 9質(zhì)量％以上1. 1質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的釩如果不足0. 9質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生回火軟化阻力下降和 添加釩而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)微細(xì)化效果減弱的問(wèn)題。另一方面，釩如果超過(guò)1. 1質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生鋼的制造成本上升的問(wèn)題。因此，釩量必須在0.9質(zhì)量％以上1. 1質(zhì)量％以下。氮富集層的氮濃度0. 05質(zhì)量％以上以上由鋼形成的機(jī)械零部件中，為了賦予表層部以足夠的硬度來(lái)確保耐磨損性等，必須在包括表面在內(nèi)的區(qū)域形成氮濃度0.05質(zhì)量％以上的氮富集層。另外，為了進(jìn)一 步提高耐磨損性等，最好使機(jī)械零部件表面的氮濃度達(dá)到0. 15質(zhì)量％以上。氮富集層中的氮濃度和碳濃度的合計(jì)值為0. 82質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下。以上由鋼形成的機(jī)械零部件中，為了賦予表層部以足夠的硬度來(lái)確保耐磨損性 等，至關(guān)重要的是在對(duì)氮濃度進(jìn)行控制的同時(shí)還對(duì)碳濃度進(jìn)行控制。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，氮富集 層中的氮濃度和碳濃度的合計(jì)值如果不足0. 82質(zhì)量％，則很難賦予表層部以足夠的硬度 來(lái)確保耐磨損性等。因此，氮富集層中的氮濃度和碳濃度的合計(jì)值必須在0.82質(zhì)量％以 上。另外，為了易于賦予表層部以足夠的硬度來(lái)確保耐磨損性等，氮富集層中的氮濃度和碳 濃度的合計(jì)值最好在0. 97質(zhì)量％以上。另一方面，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，以上由鋼形成的機(jī)械零部件的表層部的氮濃度如果提 高，則晶界析出物易形成，碳濃度如果提高，則該傾向更強(qiáng)。另外，如果氮富集層中的氮濃度 和碳濃度的合計(jì)值超過(guò)1.9質(zhì)量％，則很難抑制晶界析出物的形成。因此，氮富集層中的氮 濃度和碳濃度的合計(jì)值必須在1.9質(zhì)量％以下。此外，為了進(jìn)一步抑制晶界析出物的形成， 最好使氮富集層中的氮濃度和碳濃度的合計(jì)值在1. 7質(zhì)量％以下。以上的碳濃度和氮濃度 是指作為鐵、鉻等的碳化物以外的區(qū)域的基材(母相)中的濃度。以上機(jī)械零部件中的所述氮富集層的厚度較好為0.11mm以上。大多數(shù)情況下 軸承、輪轂、等速萬(wàn)向接頭、齒輪等機(jī)械零部件的表面及表面正下方、具體來(lái)講是距離表面 0. Ilmm以內(nèi)的區(qū)域的強(qiáng)度非常重要。因此，通過(guò)使所述氮富集層的厚度達(dá)到0. Ilmm以上， 能夠賦予機(jī)械零部件以足夠的強(qiáng)度。為了進(jìn)一步提高機(jī)械零部件的強(qiáng)度，所述氮富集層的 厚度最好為0. 15mm以上。以上機(jī)械零部件的所述氮富集層的硬度較好為830HV以上。通過(guò)使形成于表層部 的氮富集層的硬度在830HV以上，可進(jìn)一步切實(shí)地確保機(jī)械零部件的強(qiáng)度。用顯微鏡觀察以上機(jī)械零部件的所述氮富集層時(shí)長(zhǎng)寬比2以上、長(zhǎng)7. 5 μ m以上的 鐵的氮化物的數(shù)量在邊長(zhǎng)150 μ m的正方形區(qū)域的5個(gè)視野內(nèi)為1個(gè)以下。如上所述，作為長(zhǎng)寬比2以上、長(zhǎng)7. 5μπι以上的鐵的氮化物的晶界析出物可能會(huì) 導(dǎo)致機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度、韌性等特性下降。本發(fā)明者對(duì)由具有以上成分組成的鋼形成 的機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度和晶界析出物的數(shù)密度的關(guān)系進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，如果用顯微鏡觀 察所述氮富集層時(shí)晶界析出物在邊長(zhǎng)150 μ m的正方形區(qū)域的5個(gè)視野內(nèi)以超過(guò)1個(gè)的數(shù) 密度存在，則機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度下降。因此，如果用顯微鏡觀察所述氮富集層時(shí)晶界析 出物的數(shù)量在邊長(zhǎng)150 μ m的正方形區(qū)域的5個(gè)視野內(nèi)為1個(gè)以下，則可使機(jī)械零部件的疲 勞強(qiáng)度提高。為了進(jìn)一步提高機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度，更好的是晶界析出物的數(shù)量在邊長(zhǎng) 150 μ m的正方形區(qū)域的60個(gè)視野內(nèi)為1個(gè)以下。所述本發(fā)明的機(jī)械零部件也可作為構(gòu)成軸承的零部件使用。通過(guò)表層部被氮化而 使表層部得到強(qiáng)化且抑制了晶界析出物的產(chǎn)生的本發(fā)明的機(jī)械零部件可用作為對(duì)疲勞強(qiáng) 度、耐磨損性等有所要求的構(gòu)成軸承的機(jī)械零部件。采用所述機(jī)械零部件可構(gòu)成具備軌道圈和與軌道圈接觸且配置于圓環(huán)狀的軌道上的滾動(dòng)體的滾動(dòng)軸承。即，軌道圈及滾動(dòng)體的至少任一方為所述機(jī)械零部件，優(yōu)選雙方都 為所述機(jī)械零部件。利用具備通過(guò)表層部被氮化而使表層部得到強(qiáng)化且抑制了晶界析出物 的產(chǎn)生的本發(fā)明的機(jī)械零部件，可提供長(zhǎng)使用壽命的滾動(dòng)軸承。氮富集層中的氮和碳的濃度例如可通過(guò)EPMA(電子探針顯微分析)來(lái)確定。另外， 所述鐵的氮化物(晶界析出物)的數(shù)密度例如可如下確定。即，首先從與表面垂直的截面 切斷機(jī)械零部件，研磨該截面。然后，用合適的腐蝕液腐蝕該截面，再用SEM(掃描型電子顯 微鏡)或光學(xué)顯微鏡對(duì)氮富集層進(jìn)行觀察并拍攝照片。通過(guò)圖像分析裝置分析表面中的作 為視野的一邊的邊長(zhǎng)為150 ym的正方形的視野，研究晶界析出物的數(shù)量。該分析隨機(jī)地在 5個(gè)視野以上進(jìn)行，算出每5個(gè)視野內(nèi)的晶界析出物的數(shù)量。本發(fā)明的一種滾動(dòng)軸承包括軌道構(gòu)件和與軌道構(gòu)件接觸且被配置在圓環(huán)狀的軌 道上的多個(gè)滾動(dòng)體。軌道構(gòu)件是以上所述的一種機(jī)械零部件，滾動(dòng)體由陶瓷形成。本發(fā)明的一種滾動(dòng)軸承中，滾動(dòng)體由陶瓷形成。藉此，在蹭傷的發(fā)生被抑制的同時(shí) 互相接觸的軌道構(gòu)件和滾動(dòng)體為不同的材料，因此耐發(fā)熱膠著性提高。另外，通過(guò)采用硬度 高于鋼的陶瓷作為滾動(dòng)體材料，異物混入環(huán)境中的滾動(dòng)體的耐久性提高。其結(jié)果是，在耐蹭 傷性提高和異物混入環(huán)境中的耐久性提高的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑不充分的環(huán)境下的耐久性、例 如空轉(zhuǎn)性能提高。另外，由于滾動(dòng)體是由陶瓷形成的，因此高溫環(huán)境下的滾動(dòng)體的硬度下降 得到抑制。這里，作為構(gòu)成滾動(dòng)體的陶瓷，可采用例如氮化硅、塞隆、氧化鋁、氧化鋯等。S卩，本發(fā)明的一種滾動(dòng)軸承中，軌道構(gòu)件由含3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成且滾 動(dòng)體由陶瓷形成，藉此高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制。另外，在由具有合適 的成分組成的鋼構(gòu)成的軌道構(gòu)件的表層部形成碳濃度和氮濃度的合計(jì)值在合適的范圍內(nèi) 的氮富集層且滾動(dòng)體由陶瓷形成，藉此異物混入環(huán)境下的軸承零部件的耐久性提高。此外， 使由陶瓷形成的滾動(dòng)體與由鋼形成的軌道構(gòu)件組合，藉此可實(shí)現(xiàn)耐蹭傷性的提高和空轉(zhuǎn)性 能的提高。其結(jié)果是，本發(fā)明可提供不僅高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制、 異物混入環(huán)境下的耐久性得到提高、耐蹭傷性得到提高且可實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)性能的提高的滾動(dòng)軸 承。以上的本發(fā)明的一種滾動(dòng)軸承也可作為在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部支承作為主軸 或受主軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的、相對(duì)于與該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件鄰接的構(gòu)件可自由地旋 轉(zhuǎn)的軸承使用。要求在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部支承旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(主軸或受主軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn) 的構(gòu)件)的軸承在高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制、異物混入環(huán)境下的耐久 性得到提高、耐蹭傷性得到提高且可實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)性能的提高。因此，不僅高溫環(huán)境下的軸承零 部件的硬度下降得到抑制、異物混入環(huán)境下的耐久性得到提高及耐蹭傷性得到提高且可實(shí) 現(xiàn)空轉(zhuǎn)性能的提高的本發(fā)明的滾動(dòng)軸承可用作為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部支承旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的軸 承。本發(fā)明的另一種機(jī)械零部件由含有0. 11質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下的碳、0. 1 質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 15質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下的錳、3. 2質(zhì)量％以上 3. 6質(zhì)量％以下的鎳、4質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％以上4. 5質(zhì)量％以下的 鉬、1. 13質(zhì)量％以上1.33質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成。在包括表面在內(nèi)的 區(qū)域形成氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的氮富集層。氮富集層中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為 0. 55質(zhì)量％以上1.9質(zhì)量％以下。
本發(fā)明的另一種機(jī)械零部件中，通過(guò)在由具有合適的成分組成的鋼形成的機(jī)械零 部件的包括表面在內(nèi)的區(qū)域形成0. 05質(zhì)量％以上的氮富集層，并且使該氮富集層中的碳 濃度和氮濃度的合計(jì)值處于合適的范圍內(nèi)，能夠抑制晶界析出物的形成。其結(jié)果是，本發(fā)明 能夠提供由含4質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成、表層部形成有氮富集層且疲勞強(qiáng)度和韌性得到 充分確保的機(jī)械零部件。以下，對(duì)構(gòu)成本發(fā)明的機(jī)械零部件的鋼的成分范圍及將氮富集層 中的氮和碳的濃度限定在以上范圍內(nèi)的理由進(jìn)行說(shuō)明。碳0. 11質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下 構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的碳如果不足0. 11質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生鋼的制造成本上升 的問(wèn)題。另一方面，碳如果超過(guò)0. 15質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生中心部硬度上升、韌性下降的問(wèn)題。 因此，碳量必須在0. 11質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下。硅0. 1質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的硅如果不足0. 1質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生鋼的制造成本上升的 問(wèn)題。另一方面，硅如果超過(guò)0.25質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生材料硬度上升、冷加工性下降的問(wèn)題。 因此，硅量必須在0. 1質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下。錳0. 15質(zhì)量％以上0.35質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的錳如果不足0. 15質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生鋼的制造成本上升 的問(wèn)題。另一方面，錳如果超過(guò)0.35質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生材料硬度上升、冷加工性下降的問(wèn) 題。因此，錳量必須在0. 15質(zhì)量％以上0.35質(zhì)量％以下。鎳3. 2質(zhì)量％以上3.6質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的鎳如果不足3.2質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生耐腐蝕性和硬度、韌 性的提高效果減弱的問(wèn)題。另一方面，鎳如果超過(guò)3.6質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生殘留奧氏體量增加 的問(wèn)題。因此，鎳量必須在3. 2質(zhì)量％以上3. 6質(zhì)量％以下。鉻4質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的鉻如果不足4質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生回火軟化阻力下降的問(wèn) 題。另一方面，鉻如果超過(guò)4. 25質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生阻礙碳化物固溶的問(wèn)題。因此，鉻量必須 在4質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下。鉬4質(zhì)量％以上4.5質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的鉬如果不足4質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生回火軟化阻力下降的問(wèn) 題。另一方面，鉻如果超過(guò)4.5質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生鋼的制造成本上升的問(wèn)題。因此，鉬量必 須在4質(zhì)量％以上4. 5質(zhì)量％以下。釩1. 13質(zhì)量％以上1.33質(zhì)量％以下構(gòu)成機(jī)械零部件的鋼中的釩如果不足1. 13質(zhì)量％，則會(huì)發(fā)生回火軟化阻力下降 和添加釩而產(chǎn)生的顯微組織微細(xì)化效果減弱的問(wèn)題。另一方面，釩如果超過(guò)1. 33質(zhì)量％， 則會(huì)發(fā)生鋼的制造成本上升的問(wèn)題。因此，釩量必須在1. 13質(zhì)量％以上1. 33質(zhì)量％以下。氮富集層的氮濃度0. 05質(zhì)量％以上以上由鋼形成的機(jī)械零部件中，為了賦予表層部以足夠的硬度來(lái)確保耐磨損性 等，必須在包括表面在內(nèi)的區(qū)域形成氮濃度0.05質(zhì)量％以上的氮富集層。另外，為了進(jìn)一 步提高耐磨損性等，最好使機(jī)械零部件表面的氮濃度達(dá)到0. 15質(zhì)量％以上。氮富集層中的氮濃度和碳濃度的合計(jì)值為0. 55質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下。
以上由鋼形成的機(jī)械零部件中，為了賦予表層部以足夠的硬度來(lái)確保耐磨損性 等，至關(guān)重要的是在對(duì)氮濃度進(jìn)行控制的同時(shí)還對(duì)碳濃度進(jìn)行控制。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，氮富集 層中的氮濃度和碳濃度的合計(jì)值如果不足0. 55質(zhì)量％，則很難賦予表層部以足夠的硬度 來(lái)確保耐磨損性等。因此，氮富集層中的氮濃度和碳濃度的合計(jì)值必須在0.55質(zhì)量％以 上。另外，為了易于賦予表層部以足夠的硬度來(lái)確保耐磨損性等，氮富集層中的氮濃度和碳 濃度的合計(jì)值最好在0. 7質(zhì)量％以上。另一方面，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，以上由鋼形成的機(jī)械零部件的表層部的氮濃度如果提 高，則晶界析出物易形成，碳濃度如果提高，則該傾向更強(qiáng)。另外，如果氮富集層中的氮濃度 和碳濃度的合計(jì)值超過(guò)1.9質(zhì)量％，則很難抑制晶界析出物的形成。因此，氮富集層中的氮 濃度和碳濃度的合計(jì)值必須在1.9質(zhì)量％以下。此外，為了進(jìn)一步抑制晶界析出物的形成， 最好使氮富集層中的氮濃度和碳濃度的合計(jì)值在1. 7質(zhì)量％以下。以上的碳濃度和氮濃度 是指作為鐵、鉻等的碳化物和氮化物以外的區(qū)域的基材(母相)中的濃度。以上另一種機(jī)械零部件中的所述氮富集層的厚度較好為0. 11mm以上。大多數(shù)情 況下軸承、輪轂、等速萬(wàn)向接頭、齒輪等機(jī)械零部件的表面及表面正下方、具體來(lái)講是距離 表面0. 11mm以內(nèi)的區(qū)域的強(qiáng)度非常重要。因此，通過(guò)使所述氮富集層的厚度達(dá)到0. 11mm 以上，能夠賦予機(jī)械零部件以足夠的強(qiáng)度。為了進(jìn)一步提高機(jī)械零部件的強(qiáng)度，所述氮富集 層的厚度最好為0. 15mm以上。以上另一種機(jī)械零部件的所述氮富集層的硬度較好為800HV以上。通過(guò)使形成于 表層部的氮富集層的硬度在800HV以上，可進(jìn)一步切實(shí)地確保機(jī)械零部件的強(qiáng)度。用顯微鏡觀察以上另一種機(jī)械零部件的所述氮富集層時(shí)長(zhǎng)寬比2以上、長(zhǎng)7. 5 y m 以上的鐵的氮化物的數(shù)量在邊長(zhǎng)150 u m的正方形區(qū)域的5個(gè)視野內(nèi)為1個(gè)以下。如上所述，作為長(zhǎng)寬比2以上、長(zhǎng)7.5 _以上的鐵的氮化物的晶界析出物可能會(huì) 導(dǎo)致機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度、韌性等特性下降。本發(fā)明者對(duì)由具有以上成分組成的鋼形成 的機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度和晶界析出物的數(shù)密度的關(guān)系進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，如果用顯微鏡觀 察所述氮富集層時(shí)晶界析出物在邊長(zhǎng)150 u m的正方形區(qū)域的5個(gè)視野內(nèi)以超過(guò)1個(gè)的數(shù) 密度存在，則機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度下降。因此，如果用顯微鏡觀察所述氮富集層時(shí)晶界析 出物的數(shù)量在邊長(zhǎng)150 u m的正方形區(qū)域的5個(gè)視野內(nèi)為1個(gè)以下，則可使機(jī)械零部件的疲 勞強(qiáng)度提高。為了進(jìn)一步提高機(jī)械零部件的疲勞強(qiáng)度，更好的是所述晶界析出物的數(shù)量在 邊長(zhǎng)150 u m的正方形區(qū)域的60個(gè)視野內(nèi)為1個(gè)以下。所述本發(fā)明的另一種機(jī)械零部件也可作為構(gòu)成軸承的零部件使用。表層部被氮化 而得以強(qiáng)化且晶界析出物的產(chǎn)生被抑制的本發(fā)明的機(jī)械零部件可用作為對(duì)疲勞強(qiáng)度、耐磨 損性等有所要求的構(gòu)成軸承的機(jī)械零部件。采用所述另一種機(jī)械零部件可構(gòu)成具備軌道圈和與軌道圈接觸且配置于圓環(huán)狀 的軌道上的滾動(dòng)體的滾動(dòng)軸承。即，軌道圈及滾動(dòng)體的至少任一方為所述機(jī)械零部件，優(yōu)選 雙方都為所述機(jī)械零部件。通過(guò)具備表層部被氮化而得以強(qiáng)化且晶界析出物的產(chǎn)生被抑制 的本發(fā)明的機(jī)械零部件，可提供長(zhǎng)使用壽命的滾動(dòng)軸承。本發(fā)明的另一種滾動(dòng)軸承包括軌道構(gòu)件和與軌道構(gòu)件接觸且被配置在圓環(huán)狀的 軌道上的多個(gè)滾動(dòng)體。軌道構(gòu)件是所述另一種機(jī)械零部件，滾動(dòng)體由陶瓷形成。本發(fā)明的另一種滾動(dòng)軸承中，滾動(dòng)體由陶瓷形成。藉此，在蹭傷的發(fā)生被抑制的同
9時(shí)互相接觸的軌道構(gòu)件和滾動(dòng)體為不同的材料，因此耐發(fā)熱膠著性提高。另外，通過(guò)采用硬 度高于鋼的陶瓷作為滾動(dòng)體材料，異物混入環(huán)境中的滾動(dòng)體的耐久性提高。其結(jié)果是，在耐 蹭傷性提高和異物混入環(huán)境中的耐久性提高的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑不充分的環(huán)境下的耐久性、 例如空轉(zhuǎn)性能提高。另外，由于滾動(dòng)體是由陶瓷形成的，因此高溫環(huán)境下的滾動(dòng)體的硬度下 降得到抑制。這里，作為構(gòu)成滾動(dòng)體的陶瓷，可采用例如氮化硅、塞隆、氧化鋁、氧化鋯等。S卩，本發(fā)明的另一種滾動(dòng)軸承中，軌道構(gòu)件由含4質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成且滾 動(dòng)體由陶瓷形成，藉此高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制。另外，在由具有合適 的成分組成的鋼構(gòu)成的軌道構(gòu)件的表層部形成碳濃度和氮濃度的合計(jì)值在合適的范圍內(nèi) 的氮富集層且滾動(dòng)體由陶瓷形成，藉此異物混入環(huán)境下的軸承零部件的耐久性提高。此外， 使由陶瓷形成的滾動(dòng)體與由鋼形成的軌道構(gòu)件組合，藉此可實(shí)現(xiàn)耐蹭傷性的提高和空轉(zhuǎn)性 能的提高。其結(jié)果是，本發(fā)明可提供不僅高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制、 異物混入環(huán)境下的耐久性得到提高、耐蹭傷性得到提高且可實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)性能的提高的滾動(dòng)軸 承。以上的本發(fā)明的另一種滾動(dòng)軸承也可作為在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部支承作為主 軸或受主軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的、相對(duì)于與該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件鄰接的構(gòu)件可自由地 旋轉(zhuǎn)的軸承使用。要求在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部支承旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(主軸或受主軸的旋轉(zhuǎn)而旋 轉(zhuǎn)的構(gòu)件)的軸承在高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制、異物混入環(huán)境下的耐 久性得到提高、耐蹭傷性得到提高且可實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)性能的提高。因此，不僅高溫環(huán)境下的軸承 零部件的硬度下降得到抑制、異物混入環(huán)境下的耐久性得到提高及耐蹭傷性得到提高且可 實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)性能的提高的本發(fā)明的滾動(dòng)軸承可用作為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部支承旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的 軸承。如上所述，本發(fā)明可提供由含3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成、表層部形成有氮富 集層且疲勞強(qiáng)度和韌性得到充分確保的機(jī)械零部件。此外，本發(fā)明可提供不僅高溫環(huán)境下 的軸承零部件的硬度下降得到抑制、異物混入環(huán)境下的耐久性得到提高、耐蹭傷性得到提 高且可實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)性能的提高的滾動(dòng)軸承。附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是表示包括本發(fā)明的實(shí)施方式1的機(jī)械零部件的深溝球軸承的結(jié)構(gòu)的概略剖 視圖。圖2是將圖1的主要部分放大的部分概略剖視圖。圖3是表示包括作為第一變形例的機(jī)械零部件的推力滾針軸承的結(jié)構(gòu)的概略剖 視圖。圖4是將圖3的主要部分放大的部分概略剖視圖。圖5是表示包括作為第二變形例的機(jī)械零部件的等速接頭的結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。圖6是沿圖5的線段VI-VI的概略剖視圖。圖7是表示圖5的等速接頭形成一定角度的狀態(tài)的概略剖視圖。圖8是將圖5的主要部分放大的部分概略剖視圖。圖9是將圖6的主要部分放大的部分概略剖視圖。圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的機(jī)械零部件和包括該機(jī)械零部件的機(jī)械構(gòu)件 的制造方法的概況的圖。
圖11是用于說(shuō)明機(jī)械零部件的制造方法中所包括的熱處理工序的詳情的圖。圖12是表示可使用本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。圖13是表示3點(diǎn)接觸球軸承的結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。圖14是將圖13的主要部分放大的部分概略剖視圖。圖15是表示圓筒滾子軸承的結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。圖16是將圖15的主要部分放大的部分概略剖視圖。圖17是表示滾動(dòng)軸承的制造方法的概況的流程圖。 圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的機(jī)械零部件和包括該機(jī)械零部件的機(jī)械構(gòu)件 的制造方法的概況的圖。圖19是用于說(shuō)明機(jī)械零部件的制造方法中所包括的熱處理工序的詳情的圖。圖20是表示滾動(dòng)軸承的制造方法的概況的流程圖。圖21是實(shí)施例A的表面附近的顯微組織的光學(xué)顯微鏡照片。圖22是表示實(shí)施例A的表面附近的硬度分布的圖。圖23是表示實(shí)施例A的表面附近的碳和氮的濃度分布的圖。圖24是比較例A的表面附近的顯微組織的光學(xué)顯微鏡照片。圖25是表示比較例A的表面附近的硬度分布的圖。圖26是表示比較例A的表面附近的碳和氮的濃度分布的圖。圖27是表示擴(kuò)散工序的各加熱溫度下的加熱處理時(shí)間與母材硬度之間的關(guān)系的 圖(阿弗拉密圖(Avrami plot))。圖28是表示試驗(yàn)片的表層部的硬度分布的圖。圖29是實(shí)施例B的表面附近的顯微組織的光學(xué)顯微鏡照片。圖30是表示實(shí)施例B的表面附近的硬度分布的圖。圖31是表示實(shí)施例B的表面附近的碳和氮的濃度分布的圖。圖32是比較例B的表面附近的顯微組織的光學(xué)顯微鏡照片。圖33是表示比較例B的表面附近的硬度分布的圖。圖34是表示比較例B的表面附近的碳和氮的濃度分布的圖。圖35是表示擴(kuò)散工序的各加熱溫度下的加熱處理時(shí)間與滲碳層硬度之間的關(guān)系 的圖(阿弗拉密圖)。圖36是表示試驗(yàn)片的表層部的硬度分布的圖。符號(hào)說(shuō)明1深溝球軸承，2推力滾針軸承，3等速接頭，43點(diǎn)接觸球軸承，5圓筒滾子軸承，11 外圈，IlA外圈滾走面，IlB外圈氮富集層，12內(nèi)圈，12A內(nèi)圈滾走面，12B內(nèi)圈氮富集層，13 珠，13A珠滾走面，13B珠氮富集層，14，24保持器，21軌道圈，21A軌道圈滾走面，21B軌道圈 氮富集層，23A滾子滾走面，23B滾子氮富集層，31內(nèi)座圈，31A內(nèi)座圈球槽，31B內(nèi)座圈氮富 集層，32外座圈，32A外座圈球槽，32B外座圈氮富集層，33球，33A球滾走面，33B球氮富集 層，34隔圈，35、36軸，41、51外圈，41A、51A外圈滾走面，41B、51B外圈氮富集層，42、52內(nèi) 圈，42A、52A內(nèi)圈滾走面，42B、52B內(nèi)圈氮富集層，421第1內(nèi)圈，421A第1內(nèi)圈滾走面，422 第2內(nèi)圈，422A第2內(nèi)圈滾走面，43珠，43A珠滾走面，44、54保持器，53滾子，53A滾子滾走 面，70渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，71壓縮部，72燃燒部，73渦輪部，74低壓主軸，75風(fēng)扇，75A風(fēng)扇葉片，76風(fēng)扇機(jī)艙，77高壓主軸，78芯罩(core cowl)，79旁通流路，81壓縮機(jī)，81A低壓壓縮 機(jī)，81B高壓壓縮機(jī)，82燃燒室，83渦輪，83A低壓渦輪，83B高壓渦輪，84渦輪噴嘴，87渦輪 葉片，88壓縮機(jī)葉片，89滾動(dòng)軸承，90晶界析出物。實(shí)施發(fā)明的最佳方式以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。以下的附圖中，對(duì)于相同或相當(dāng)?shù)?部分標(biāo)記相同的參照符號(hào)，但不重復(fù)對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。(實(shí)施方式1)首先，對(duì)作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的實(shí)施方式1進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D1，深溝球軸承1包括環(huán)狀的外圈11，配置于外圈11內(nèi)側(cè)的環(huán)狀的內(nèi)圈12 及配置于外圈11與內(nèi)圈12之間、并被圓環(huán)狀保持器14保持的作為滾動(dòng)體的多個(gè)珠13。外 圈11的內(nèi)周面形成有外圈滾走面11A，內(nèi)圈12的外周面形成有內(nèi)圈滾走面12A。此外，外 圈11和內(nèi)圈12配置成內(nèi)圈滾走面12A與外圈滾走面11A彼此相對(duì)。而且，多個(gè)珠13在珠 滾走面13A與內(nèi)圈滾走面12A和外圈滾走面11A接觸，且被保持器14沿周向以規(guī)定的間距 配置，藉此多個(gè)珠13被可自由滾動(dòng)地保持在圓環(huán)狀的軌道上。藉由上述結(jié)構(gòu)，能使深溝球 軸承1的外圈11和內(nèi)圈12彼此相對(duì)地旋轉(zhuǎn)。在此，作為機(jī)械零部件的外圈11、內(nèi)圈12及珠13由含有0. 77質(zhì)量％以上0. 85質(zhì) 量％以下的碳、0. 01質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 01質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下 的錳、0. 01質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下的鎳、3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì) 量％以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、0. 9質(zhì)量％以上1. 1質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼 形成。參照?qǐng)D2，在包括作為外圈11、內(nèi)圈12及珠13的表面的外圈滾走面11A、內(nèi)圈滾走面 12A及珠滾走面13A的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富 集層12B及珠氮富集層13B。外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B及珠氮富集層13B中的 碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 82質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下。這里，所述雜質(zhì)包括來(lái)自鋼 原料的雜質(zhì)或在制造工序中混入的雜質(zhì)等無(wú)法避免的雜質(zhì)。作為本實(shí)施方式的機(jī)械零部件的外圈11、內(nèi)圈12及珠13由具有所述合適的成分 組成的鋼形成，且在包括形成于表面的外圈滾走面11A、內(nèi)圈滾走面12A及珠滾走面13A在 內(nèi)的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B及珠氮富 集層13B。此外，外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B及珠氮富集層13B中的碳濃度和氮 濃度的合計(jì)值在0. 82質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下的合適的范圍內(nèi)，藉此可在賦予表層部以 足夠的硬度的同時(shí)抑制晶界析出物的形成。其結(jié)果是，作為本實(shí)施方式的機(jī)械零部件的外 圈11、內(nèi)圈12及珠13成為由含3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成、表層部形成有氮富集層且 疲勞強(qiáng)度和韌性得到充分確保的機(jī)械零部件。此外，包括外圈11、內(nèi)圈12及珠13的作為滾 動(dòng)軸承的深溝球軸承1是使用壽命較長(zhǎng)的滾動(dòng)軸承。此外，形成于外圈11、內(nèi)圈12及珠13的外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B及 珠氮富集層13B的厚度較好為0. 11mm以上。藉此，外圈11、內(nèi)圈12及珠13被賦予足夠的強(qiáng)度。另外，外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B及珠氮富集層13B的硬度較好為 830HV以上。藉此，可進(jìn)一步切實(shí)地確保外圈11、內(nèi)圈12及珠13的強(qiáng)度。用顯微鏡觀察外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B及珠氮富集層13B時(shí)長(zhǎng)寬比2以上、長(zhǎng)7. 5 y m以上的鐵的氮化物的數(shù)量在一邊150 u m的正方形區(qū)域的5個(gè)視野內(nèi)較好 為1個(gè)以下。藉此，可使外圈11、內(nèi)圈12及珠13的疲勞強(qiáng)度提高。接著，參照?qǐng)D3和圖4對(duì)作為本實(shí)施方式的第一變形例的推力滾針軸承進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D3，推力滾針軸承2包括作為滾動(dòng)構(gòu)件的一對(duì)軌道圈21、作為滾動(dòng)構(gòu)件的多 個(gè)滾針23以及圓環(huán)狀的保持器24，所述一對(duì)軌道圈21具有圓盤狀的形狀且被配置成彼此 一方的主面相對(duì)。多個(gè)滾針23與形成于一對(duì)軌道圈21的彼此相對(duì)的主面的軌道圈滾走面 21A的作為其外周面的滾子滾走面23A接觸，且被保持器24沿周向以規(guī)定的間距配置，藉此 多個(gè)滾針23被可自由滾動(dòng)地保持在圓環(huán)狀的軌道上。藉由上述結(jié)構(gòu)，能使推力滾針軸承2 的一對(duì)軌道圈21彼此相對(duì)地旋轉(zhuǎn)。在此，參照?qǐng)D4，本變形例中的推力滾針軸承2的軌道圈21相當(dāng)于所述深溝球軸 承1的外圈11及內(nèi)圈12，滾針23相當(dāng)于珠13，具有同樣的構(gòu)成，起到同樣的效果。S卩，作 為機(jī)械零部件的軌道圈21及滾針23由含有0. 77質(zhì)量％以上0. 85質(zhì)量％以下的碳、0. 01 質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 01質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下的錳、0. 01質(zhì)量％以 上0. 15質(zhì)量％以下的鎳、3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％以上4. 5質(zhì)量％ 以下的鉬、0. 9質(zhì)量％以上1. 1質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成。參照?qǐng)D4，在包 括作為軌道圈21和滾針23的表面的軌道圈滾走面21A和滾子滾走面23A的區(qū)域形成了氮 濃度0. 05質(zhì)量％以上的軌道圈氮富集層21B和滾子氮富集層23B。軌道圈氮富集層21B和 滾子氮富集層23B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 82質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下。作為本變形例的機(jī)械零部件的軌道圈21及滾針23由具有所述合適的成分組成的 鋼形成，且在包括形成于表面的軌道圈滾走面21A和滾子滾走面23A在內(nèi)的區(qū)域形成了氮 濃度0. 05質(zhì)量％以上的軌道圈氮富集層21B和滾子氮富集層23B。此外，軌道圈氮富集層 21B和滾子氮富集層23B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值在0. 82質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下 的合適的范圍內(nèi)，藉此可在賦予表層部以足夠的硬度的同時(shí)抑制晶界析出物的形成。其結(jié) 果是，作為本變形例的機(jī)械零部件的軌道圈21及滾針23成為由含3. 75質(zhì)量％以上的鉻的 鋼形成、表層部形成有氮富集層且疲勞強(qiáng)度和韌性得到充分確保的機(jī)械零部件。此外，包括 軌道圈21及滾針23的作為滾動(dòng)軸承的推力滾針軸承2是使用壽命較長(zhǎng)的滾動(dòng)軸承。接著，參照?qǐng)D5 圖9對(duì)作為本實(shí)施方式的第二變形例的等速接頭進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D5及圖6，等速接頭3包括與軸35連結(jié)的內(nèi)座圈31，配置成圍住內(nèi)座圈31 的外周側(cè)且與軸36連結(jié)的外座圈32，配置于內(nèi)座圈31與外座圈32之間的扭矩傳遞用球 33以及保持球33的隔圈34。球33與形成于內(nèi)座圈31的外周面的內(nèi)座圈球槽31A和形成 于外座圈32的內(nèi)周面的外座圈球槽32A在球滾走面33A接觸而配置，且被隔圈34保持為 不會(huì)脫落的狀態(tài)。如圖3所示，在經(jīng)過(guò)軸35和軸36的中央的軸線處于一直線上的狀態(tài)下，分別形成 于內(nèi)座圈31的外周面和外座圈32的內(nèi)周面的內(nèi)座圈球槽31A和外座圈球槽32A形成為以 在上述軸的左右兩邊分別離開(kāi)上述軸上的接頭中心0等距離的點(diǎn)A和點(diǎn)B為曲率中心的曲 線(圓弧)狀。即，內(nèi)座圈球槽31A和外座圈球槽32A分別被形成為使與內(nèi)座圈球槽31A和 外座圈球槽32A接觸而滾動(dòng)的球33的中心P的軌跡成為在點(diǎn)A(內(nèi)座圈中心A)和點(diǎn)B (外 座圈中心B)處具有曲率中心的曲線(圓弧)。藉此，即使是在等速接頭形成角度的情況下 (等速接頭動(dòng)作以使得經(jīng)過(guò)軸35和軸36的中央的軸線交叉的情況下)，球33也始終位于經(jīng)過(guò)軸35和軸36的中央的軸線的夾角(Z AOB)的二等分線上。接著，對(duì)等速接頭3的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D5和圖6，在等速接頭3中，若向軸 35,36中的一方傳遞繞軸的旋轉(zhuǎn)，則通過(guò)被嵌入內(nèi)座圈球槽31A和外座圈球槽32A的球33 將上述旋轉(zhuǎn)向軸35、36中的另一方的軸傳遞。在此，如圖7所示，當(dāng)軸35、36形成角度θ 時(shí)，球33被引導(dǎo)到在上述內(nèi)座圈中心A和外座圈中心B處具有曲率中心的內(nèi)座圈球槽31Α 和外座圈球槽32Α，中心P被保持在Z AOB的二等分線上的位置。在此，由于內(nèi)座圈球槽31Α 和外座圈球槽32Α形成為使接頭中心0距內(nèi)座圈中心A的距離與距外座圈中心B的距離相 等，因此球33的中心P距內(nèi)座圈中心A的距離與距外座圈中心B的距離分別相等，三角形 OAP與三角形OBP全等。其結(jié)果是，球33的中心P距軸35、36的距離L也分別相等，當(dāng)軸 35,36之一繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，另一個(gè)軸也以等速旋轉(zhuǎn)。如上所述，即使在軸35、36形成角度時(shí)，等 速接頭3也能確保等速。另外，當(dāng)軸35、36旋轉(zhuǎn)時(shí)，隔圈34在與內(nèi)座圈球槽31Α和外座圈 球槽32Α —起防止球32跳出內(nèi)座圈球槽31Α和外座圈球槽32Α的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了確定等速接 頭3的接頭中心0的功能。在此，本變形例中的等速接頭3的內(nèi)座圈31與外座圈32相當(dāng)于所述深溝球軸承1 的外圈11及內(nèi)圈12，球33相當(dāng)于珠13，具有同樣的構(gòu)成，起到同樣的效果。即，作為機(jī)械 零部件的內(nèi)座圈31、外座圈32及球33由含有0. 77質(zhì)量％以上0. 85質(zhì)量％以下的碳、0. 01 質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 01質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下的錳、0. 01質(zhì)量％以 上0. 15質(zhì)量％以下的鎳、3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％以上4. 5質(zhì)量％ 以下的鉬、0. 9質(zhì)量％以上1. 1質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成。參照?qǐng)D8和圖 9，在包括形成于內(nèi)座圈31、外座圈32及球33的表面的內(nèi)座圈球槽31Α的表面、外座圈球槽 32Α的表面和球滾走面33Α的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的內(nèi)座圈氮富集層31Β、 外座圈氮富集層32Β及球氮富集層33Β。內(nèi)座圈氮富集層31Β、外座圈氮富集層32Β及球氮 富集層33Β中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 82質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下。作為本變形例的機(jī)械零部件的內(nèi)座圈31、外座圈32及球33由具有所述合適的成 分組成的鋼形成，且在包括形成于表面的內(nèi)座圈球槽31Α的表面、外座圈球槽32Α的表面和 球滾走面33Α在內(nèi)的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的內(nèi)座圈氮富集層31Β、外座圈氮 富集層32Β及球氮富集層33Β。此外，內(nèi)座圈氮富集層31Β、外座圈氮富集層32Β及球氮富 集層33Β中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值在0. 82質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下的合適的范圍 內(nèi)，藉此可在賦予表層部以足夠的硬度的同時(shí)抑制晶界析出物的形成。其結(jié)果是，作為本變 形例的機(jī)械零部件的內(nèi)座圈31、外座圈32及球33成為由含3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形 成、表層部形成有氮富集層且疲勞強(qiáng)度和韌性得到充分確保的機(jī)械零部件。此外，包括內(nèi)座 圈31、外座圈32及球33的作為萬(wàn)向接頭的等速接頭3是使用壽命較長(zhǎng)的等速萬(wàn)向接頭。接著，對(duì)以上本發(fā)明的實(shí)施方式1的機(jī)械零部件和包括上述機(jī)械零部件的滾動(dòng)軸 承、等速接頭等機(jī)械構(gòu)件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
參照?qǐng)D10，首先實(shí)施準(zhǔn)備已成形為機(jī)械零部件的大致形狀的鋼構(gòu)件的鋼構(gòu)件準(zhǔn)備 工序，該鋼構(gòu)件由含有0. 77質(zhì)量％以上0. 85質(zhì)量％以下的碳、0. 01質(zhì)量％以上0. 25質(zhì) 量％以下的硅、0. 01質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下的錳、0. 01質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下 的鎳、3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、0. 9質(zhì) 量％以上1. 1質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成。具體而言，例如，準(zhǔn)備以含有上述成分的型鋼、鋼絲等為原材料，對(duì)該型鋼、鋼絲等實(shí)施切割、鍛造、車削等加工而成形為作 為機(jī)械零部件的外圈11、軌道圈21、內(nèi)座圈31等機(jī)械零部件的大致形狀的鋼構(gòu)件。接著，對(duì)在鋼構(gòu)件準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備好的上述鋼構(gòu)件實(shí)施熱處理工序，該熱處理工 序中進(jìn)行包括淬火處理和氮化處理的熱處理。該熱處理工序的具體情況在后面闡述。接著，對(duì)實(shí)施了熱處理工序的鋼構(gòu)件實(shí)施精加工等精加工工序。具體而言，例如對(duì) 實(shí)施了熱處理工序的鋼構(gòu)件的內(nèi)圈滾走面12A、軌道圈滾走面21A、外座圈球槽32A等實(shí)施 研磨加工。藉此，本實(shí)施方式的機(jī)械零部件完成，本實(shí)施方式的機(jī)械零部件的制造方法結(jié) 束o然后，實(shí)施將完成的機(jī)械零部件組合來(lái)裝配機(jī)械構(gòu)件的裝配工序。具體而言，將經(jīng) 上述工序制造的本發(fā)明的機(jī)械零部件，例如外圈11、內(nèi)圈12、珠13和保持器14組合來(lái)裝配 深溝球軸承1。藉此，制成包括本發(fā)明的機(jī)械零部件的機(jī)械構(gòu)件。接著，參照?qǐng)D11對(duì)所述熱處理工序的具體情況進(jìn)行說(shuō)明。在圖11中，橫向表示時(shí) 間，越往右表示經(jīng)過(guò)時(shí)間越長(zhǎng)。此外，圖11中，縱向表示溫度，越往上表示溫度越高。參照?qǐng)D11，本實(shí)施方式的機(jī)械零部件的制造方法的熱處理工序中，首先實(shí)施對(duì)作 為被處理物的鋼構(gòu)件進(jìn)行淬火處理的淬火工序。具體而言，將鋼構(gòu)件在減壓氣氛中(真空 中)或鹽浴中加熱至作為~變態(tài)點(diǎn)以上的溫度的溫度，保持時(shí)間、后從~變態(tài)點(diǎn)以上 的溫度冷卻至Ms點(diǎn)以下的溫度，藉此對(duì)鋼構(gòu)件實(shí)施淬火處理。這里，點(diǎn)是指相當(dāng)于對(duì)鋼進(jìn)行加熱時(shí)鋼組織開(kāi)始從鐵素體變態(tài)為奧氏體的溫度 的點(diǎn)。Ms點(diǎn)是指相當(dāng)于奧氏體化的鋼被冷卻時(shí)開(kāi)始馬氏體化的溫度的點(diǎn)。接著，對(duì)實(shí)施了淬火處理的鋼構(gòu)件實(shí)施進(jìn)行回火處理的第一回火工序。具體而言， 例如將鋼構(gòu)件在真空中加熱至作為低于~變態(tài)點(diǎn)的溫度的溫度T2，保持時(shí)間t2后冷卻，藉 此對(duì)鋼構(gòu)件實(shí)施回火處理。由此，可獲得緩解因鋼構(gòu)件的淬火處理而產(chǎn)生的殘留應(yīng)力、抑制 因熱處理而產(chǎn)生的應(yīng)變等效果。然后，對(duì)實(shí)施了第一回火工序的鋼構(gòu)件實(shí)施進(jìn)行冷處理的冷處理工序。具體而言， 對(duì)鋼構(gòu)件噴霧例如液氮，將鋼構(gòu)件冷卻至作為低于0°c的溫度的溫度t3，保持時(shí)間t3，藉此 進(jìn)行冷處理。由此，可獲得鋼構(gòu)件因淬火處理而生成的殘留奧氏體變態(tài)為馬氏體從而實(shí)現(xiàn) 鋼組織的穩(wěn)定化等效果。接著，對(duì)實(shí)施了冷處理工序的鋼構(gòu)件實(shí)施進(jìn)行回火處理的第二回火工序。具體而 言，將鋼構(gòu)件在真空中加熱至作為低于~變態(tài)點(diǎn)的溫度的溫度T4，保持時(shí)間t4后冷卻，藉此 進(jìn)行回火處理。由此，可獲得緩解鋼構(gòu)件因冷處理而產(chǎn)生的殘留應(yīng)力、抑制應(yīng)變等效果。接著，對(duì)實(shí)施了第二回火工序的鋼構(gòu)件實(shí)施再次進(jìn)行回火處理的第三回火工序。 具體而言，例如與上述第二回火工序同樣地將鋼構(gòu)件在真空中加熱至作為低于~變態(tài)點(diǎn)的 溫度的溫度T5，保持時(shí)間t5后冷卻，藉此進(jìn)行回火處理。在此，溫度T5和t5可以是與第二 回火工序的溫度1\和t4相同的條件。藉此，與第二回火工序同樣可獲得緩解鋼構(gòu)件因冷處 理而產(chǎn)生的殘留應(yīng)力、抑制應(yīng)變等效果。第二回火工序和第三回火工序也可由一道工序來(lái) 完成。接著，對(duì)實(shí)施了第三回火工序的鋼構(gòu)件實(shí)施進(jìn)行等離子體氮化處理的等離子體氮 化工序。具體而言，例如在導(dǎo)入有選自氮(N2)、氫(H2)、甲烷(CH4)及氬(Ar)的至少任一種 以上的氣體以使壓力達(dá)到50Pa以上5000Pa以下的等離子體氮化爐內(nèi)插入鋼構(gòu)件，在放電
15電壓50V以上1000V以下、放電電流0. 001A以上100A以下的條件下加熱至溫度T6，保持時(shí) 間t6后冷卻，藉此進(jìn)行鋼構(gòu)件的等離子體氮化處理。由此，氮侵入鋼構(gòu)件的表層部，形成氮 富集層，該表層部的強(qiáng)度提高。在此，溫度T6可以是例如300°C以上550°C以下，時(shí)間t6可 以是1小時(shí)以上80小時(shí)以下。該溫度T6、時(shí)間t6等熱處理?xiàng)l件可以考慮到精加工工序中 實(shí)施的精加工的加工余量，按照等離子體氮化處理中形成的晶界析出物層的厚度達(dá)到能在 精加工中除去的厚度的條件來(lái)決定。構(gòu)成鋼構(gòu)件的鋼為AMS標(biāo)準(zhǔn)6490 (AISI標(biāo)準(zhǔn)M50)的情況下，較好是等離子體氮化 工序中的上述壓力為50Pa以上lOOOPa以下，放電電壓為50V以上600V以下，放電電流為 0. 001A以上300A以下，溫度1~6為350°C以上450°C以下，時(shí)間t6為1小時(shí)以上50小時(shí)以下。接著，對(duì)實(shí)施了等離子體氮化工序的鋼構(gòu)件實(shí)施進(jìn)行擴(kuò)散處理的擴(kuò)散工序。具體 而言，例如在真空中加熱至溫度T7，保持時(shí)間t7，從而對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行擴(kuò)散處理。在此，溫度T7 可以是300°C以上480°C以下，優(yōu)選300°C以上430°C以下，時(shí)間t7可以是50小時(shí)以上300 小時(shí)以下。藉此，能在抑制因形成氮化層而導(dǎo)致的表層部的硬度上升被抵消的情況的同時(shí) 使侵入鋼的氮到達(dá)所希望的區(qū)域。另外，通過(guò)實(shí)施該擴(kuò)散工序，即使等離子體氮化工序中氮 侵入的深度停留在精加工處理中晶界析出物層可除去的范圍，也能夠使侵入鋼的氮到達(dá)所 希望的區(qū)域。通過(guò)上述工序，本實(shí)施方式中的熱處理工序完成。如上所述，利用本實(shí)施方式的鋼的熱處理方法，可對(duì)含有3. 75質(zhì)量％以上的鉻的 鋼的表層部進(jìn)行氮化處理而形成高硬度的氮富集層，并且能通過(guò)擴(kuò)散處理來(lái)抑制晶界析出 物的產(chǎn)生。此外，通過(guò)上述實(shí)施方式的機(jī)械零部件的制造方法，可制造由含有3. 75質(zhì)量％以 上的鉻的鋼構(gòu)成且對(duì)表層部進(jìn)行氮化處理而形成有高硬度的氮富集層并且晶界析出物的 產(chǎn)生得到抑制的機(jī)械零部件(外圈11、軌道圈21、內(nèi)座圈31等)。其結(jié)果是，如上所述，在 本實(shí)施方式的機(jī)械零部件(外圈11、軌道圈21、內(nèi)座圈31等)的包括表面(外圈滾走面 11A、軌道圈滾走面21A、內(nèi)座圈球槽31A的表面等)在內(nèi)的區(qū)域形成氮濃度0. 05質(zhì)量％以 上、碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 82質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下、厚度0. 11mm以上、硬度 830HV以上的氮富集層，且沿與表面垂直的截面將該氮富集層切斷，用光學(xué)顯微鏡或SEM隨 機(jī)觀察該截面上的5個(gè)包括表面在內(nèi)的一邊為150 u m的正方形的視野時(shí)，晶界析出物的檢 出數(shù)量可在1個(gè)以下。這里，氮富集層中的碳濃度和氮濃度例如可通過(guò)調(diào)整等離子體氮化 處理中實(shí)施的等離子體氮化的處理時(shí)間及擴(kuò)散工序中實(shí)施的擴(kuò)散處理的處理時(shí)間來(lái)控制。(實(shí)施方式2)接著，參照?qǐng)D12對(duì)作為本發(fā)明的實(shí)施方式之一的實(shí)施方式2的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的 結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D12，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)70包括壓縮部71、燃燒部72和渦輪部73。渦輪風(fēng)扇 發(fā)動(dòng)機(jī)70還包括按照從壓縮部71開(kāi)始通過(guò)燃燒部72到達(dá)渦輪部73的順序配置的低壓主 軸74及包圍低壓主軸74的外周面而設(shè)置的高壓主軸77。壓縮部71包括風(fēng)扇75、包圍風(fēng)扇75的外周側(cè)的同時(shí)向燃燒部72延展的風(fēng)扇機(jī)艙 76和從風(fēng)扇75看被配置在燃燒部72側(cè)的壓縮機(jī)81。風(fēng)扇75具備與低壓主軸74連接、從 低壓主軸74向徑向外側(cè)突出而形成的多個(gè)風(fēng)扇葉片75A。壓縮機(jī)81包括低壓壓縮機(jī)81A、從低壓壓縮機(jī)81A看被配置在燃燒部72側(cè)的高壓壓縮機(jī)81B。低壓壓縮機(jī)81A具備與低壓 主軸74連接、從低壓主軸74向徑向外側(cè)突出且從風(fēng)扇75側(cè)開(kāi)始朝靠近燃燒部72的方向 排列配置的多個(gè)壓縮機(jī)葉片88。另外，高壓壓縮機(jī)81B具備與高壓主軸77連接、從高壓主 軸77側(cè)向徑向外側(cè)突出且從風(fēng)扇75側(cè)開(kāi)始朝靠近燃燒部72的方向排列配置的多個(gè)壓縮 機(jī)葉片88。另外，以包圍低壓壓縮機(jī)81A的外周側(cè)的樣子配置芯罩78。該芯罩78和風(fēng)扇 機(jī)艙76之間的環(huán)狀空間構(gòu)成旁通流路79。燃燒部72包括與壓縮部71的高壓壓縮機(jī)81B連接、具備燃料供給部件和點(diǎn)火部 件(未圖示)的燃燒室82。渦輪部73包括渦輪83，該渦輪83包括高壓渦輪83B和從高壓 渦輪83B看被配置在燃燒部72的相反側(cè)的低壓渦輪83A。另外，從低壓渦輪83A看在高壓 渦輪83B的相反側(cè)配置了將渦輪83內(nèi)的燃燒氣體排出至外部的渦輪噴嘴84。低壓渦輪83A 包括與低壓主軸74連接、從低壓主軸74側(cè)向徑向外側(cè)突出且從燃燒室82側(cè)開(kāi)始朝靠近渦 輪噴嘴84的方向排列配置的多個(gè)渦輪葉片87。高壓渦輪83B包括與高壓主軸77連接、從 高壓主軸77側(cè)向徑向外側(cè)突出且從燃燒室82側(cè)開(kāi)始朝靠近渦輪噴嘴84的方向排列配置 的多個(gè)渦輪葉片87。滾動(dòng)軸承89以相對(duì)于與低壓主軸74及高壓主軸77鄰接配置的構(gòu)件可自由旋轉(zhuǎn) 的狀態(tài)支承為主軸或受主軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件的作為旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的低壓主軸74及高壓主 軸77。即，在作為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)70的內(nèi)部，滾動(dòng)軸承89以相對(duì)于與低 壓主軸74或高壓主軸77鄰接的構(gòu)件可自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)支承為主軸或受主軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn) 的構(gòu)件的作為旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的低壓主軸74或高壓主軸77。下面，對(duì)本實(shí)施方式的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)70的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D12，從風(fēng)扇75 看燃燒部72的相反側(cè)、即渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)70的前方側(cè)的空氣通過(guò)繞低壓主軸74旋轉(zhuǎn)的風(fēng) 扇75被送入風(fēng)扇機(jī)艙76所包圍的空間(箭頭a)。被送入的空氣的一部分沿箭頭日的 方向流動(dòng)，通過(guò)旁通流路79作為空氣噴流被排出至外部。該空氣噴流成為渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) 70所產(chǎn)生的推力的一部分。另一方面，被送入風(fēng)扇機(jī)艙76所包圍的空間的空氣的剩余部分沿箭頭、的方向 流入壓縮機(jī)81的內(nèi)部。流入壓縮機(jī)81的內(nèi)部的空氣通過(guò)在具有繞低壓主軸74旋轉(zhuǎn)的多 個(gè)壓縮機(jī)葉片88的低壓壓縮機(jī)81A的內(nèi)部朝高壓壓縮機(jī)81B流動(dòng)而被壓縮并流入高壓壓 縮機(jī)81B。接著，流入高壓壓縮機(jī)81B的空氣通過(guò)在具有繞高壓主軸77旋轉(zhuǎn)的多個(gè)壓縮機(jī) 葉片88的高壓壓縮機(jī)81B的內(nèi)部朝燃燒室82流動(dòng)而被進(jìn)一步壓縮并流入燃燒室82 (箭頭 5)。在壓縮機(jī)81內(nèi)被壓縮并流入燃燒室82的空氣與通過(guò)燃料供給部件(未圖示)供 至燃燒室內(nèi)的燃料混合后通過(guò)點(diǎn)火部件(未圖示)被點(diǎn)燃。藉此，在燃燒室82內(nèi)產(chǎn)生燃燒 氣體。該燃燒氣體從燃燒室82流出后流入渦輪83內(nèi)(箭頭O。流入渦輪83內(nèi)的燃燒氣體在高壓渦輪83B內(nèi)與和高壓主軸77連接的渦輪葉片87 發(fā)生碰撞，藉此繞高壓主軸77旋轉(zhuǎn)。這樣，具有與高壓主軸77連接的壓縮機(jī)葉片88的高 壓壓縮機(jī)81B被驅(qū)動(dòng)。另外，通過(guò)高壓渦輪83B內(nèi)的燃燒氣體在低壓渦輪83A內(nèi)與和低壓 主軸74連接的渦輪葉片87發(fā)生碰撞，藉此繞低壓主軸74旋轉(zhuǎn)。這樣，具有與低壓主軸74 連接的壓縮機(jī)葉片88的低壓壓縮機(jī)81A和具有與低壓主軸74連接的風(fēng)扇葉片75A的風(fēng)扇 75被驅(qū)動(dòng)。
接著，通過(guò)低壓渦輪83A內(nèi)的燃燒氣體從渦輪噴嘴84被排出到外部。被排出的燃燒氣體的噴流成為由渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)70產(chǎn)生的推力的一部分。這里，在渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)70的內(nèi)部，以相對(duì)于與低壓主軸74或高壓主軸77鄰接 的構(gòu)件可自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)來(lái)支承低壓主軸74或高壓主軸77的滾動(dòng)軸承89受到渦輪風(fēng)扇 發(fā)動(dòng)機(jī)70所產(chǎn)生的熱的影響在高溫環(huán)境下被使用。另外，滾動(dòng)軸承89的內(nèi)部可能會(huì)有金 屬粉末或碳粉等硬質(zhì)異物侵入。因此，要求滾動(dòng)軸承89可防止高溫環(huán)境下的軸承零部件的 硬度下降及提高異物混入環(huán)境下的耐久性。另外，為了支持低壓主軸74或高壓主軸77的 高速旋轉(zhuǎn)，還要求防止蹭傷的產(chǎn)生。此外，將渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)70裝于飛機(jī)上時(shí)，即使因?yàn)槟?種原因滾動(dòng)軸承89的潤(rùn)滑暫時(shí)被阻斷的情況下，要求滾動(dòng)軸承89具備在到該潤(rùn)滑恢復(fù)為 止的時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)熱膠著、繼續(xù)以自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)支承低壓主軸74或高壓主軸77的空轉(zhuǎn) 性能。針對(duì)以上情況，通過(guò)使?jié)L動(dòng)軸承89為以下所述的本發(fā)明的實(shí)施方式2的滾動(dòng)軸承 可滿足以上要求。參照?qǐng)D13，3點(diǎn)接觸球軸承4基本上具有與實(shí)施方式1的深溝球軸承1同樣的結(jié) 構(gòu)，起到同樣的效果。即，3點(diǎn)接觸球軸承4包括作為軌道構(gòu)件的環(huán)狀外圈41，配置于外圈 41內(nèi)側(cè)的作為軌道構(gòu)件的環(huán)狀內(nèi)圈42及配置于外圈41與內(nèi)圈42之間、并被圓環(huán)狀保持器 44保持的作為滾動(dòng)體的多個(gè)珠43。外圈41的內(nèi)周面形成有外圈滾走面41A，內(nèi)圈42的外 周面形成有內(nèi)圈滾走面42A。此外，外圈41和內(nèi)圈42配置成內(nèi)圈滾走面42A與外圈滾走 面41A彼此相對(duì)。內(nèi)圈42具備包括第1內(nèi)圈421和第2內(nèi)圈422、在軸向中央部被分割的 結(jié)構(gòu)。在第1內(nèi)圈421及第2內(nèi)圈422的外周面分別形成有第1內(nèi)圈滾走面421A及第2 內(nèi)圈滾走面422A。該第1內(nèi)圈滾走面421A及第2內(nèi)圈滾走面422A構(gòu)成內(nèi)圈滾走面42A。 另外，多個(gè)珠43可在作為外周面的珠滾走面43A與第1內(nèi)圈滾走面421A、第2內(nèi)圈滾走面 422A和外圈滾走面41A接觸，且被保持器44沿周向以規(guī)定的間距配置，藉此多個(gè)珠43被可 自由滾動(dòng)地保持在圓環(huán)狀的軌道上。藉由上述結(jié)構(gòu)，能使3點(diǎn)接觸球軸承4的外圈41和內(nèi) 圈42彼此相對(duì)地旋轉(zhuǎn)。在此，作為軌道構(gòu)件的外圈41和內(nèi)圈42由含有0. 77質(zhì)量％以上0. 85質(zhì)量％以 下的碳、0. 01質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 01質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下的錳、 0. 01質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下的鎳、3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％以 上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、0. 9質(zhì)量％以上1. 1質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成。 參照?qǐng)D13，在包括作為外圈41及內(nèi)圈42的表面的外圈滾走面41A及內(nèi)圈滾走面42A的區(qū) 域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的外圈氮富集層41B及內(nèi)圈氮富集層42B。外圈氮富集 層41B和內(nèi)圈氮富集層42B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 82質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％ 以下。這里，所述雜質(zhì)包括來(lái)自鋼原料的雜質(zhì)或在制造工序中混入的雜質(zhì)等無(wú)法避免的雜 質(zhì)。另外，作為滾動(dòng)體的珠43由陶瓷構(gòu)成。更具體來(lái)講，本實(shí)施方式中，珠43由以氮 化硅為主成分、余分為雜質(zhì)的燒結(jié)體構(gòu)成。該燒結(jié)體可含有氧化鋁(Al2O3)、氧化釔(Y2O3)等 燒結(jié)助劑。本實(shí)施方式的3點(diǎn)接觸球軸承4的作為軌道構(gòu)件的外圈41和內(nèi)圈42由具有所述 合適的成分組成的鋼形成，且在包括形成于表面的外圈滾走面41A和內(nèi)圈滾走面42A在內(nèi)的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的外圈氮富集層41B和內(nèi)圈氮富集層42B。此外，外 圈氮富集層41B和內(nèi)圈氮富集層42B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值在0. 82質(zhì)量％以上1. 9 質(zhì)量％以下的合適的范圍內(nèi)，藉此可在賦予表層部以足夠的硬度的同時(shí)抑制晶界析出物的 形成。其結(jié)果是，本實(shí)施方式的作為軌道構(gòu)件的外圈41和內(nèi)圈42成為由含3. 75質(zhì)量％以 上的鉻的鋼形成、表層部形成有氮富集層且疲勞強(qiáng)度和韌性得到充分確保的軸承零部件。另外，本實(shí)施方式的3點(diǎn)接觸球軸承4中的作為滾動(dòng)體的珠43由陶瓷形成。藉此， 在蹭傷的發(fā)生被抑制的同時(shí)互相接觸的外圈41及內(nèi)圈42和珠43為不同的材料，因此耐發(fā) 熱膠著性提高。其結(jié)果是，在耐蹭傷性提高的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑不充分的環(huán)境下的耐久性、例 如空轉(zhuǎn)性能提高。另外，通過(guò)采用硬度高于鋼的陶瓷作為珠43的原材料，異物混入環(huán)境中 的珠43的耐久性提高。另外，由于珠43是由陶瓷形成的，因此高溫環(huán)境下的珠43的硬度 下降得到抑制。這里，珠43由陶瓷形成，因此與珠43由鋼形成的情況相比，可實(shí)現(xiàn)珠43的 輕量化，作用于珠43的離心力被減少，因此，3點(diǎn)接觸球軸承4特別適合用作為支承高速旋 轉(zhuǎn)的構(gòu)件的滾動(dòng)軸承。如上所述，本實(shí)施方式的3點(diǎn)接觸球軸承4中，作為軌道構(gòu)件的外圈41及內(nèi)圈42 由含3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成且作為滾動(dòng)體的珠43由陶瓷形成，藉此高溫環(huán)境下的 軸承零部件的硬度下降得到抑制。另外，在包括由具有合適的成分組成的鋼構(gòu)成的外圈41 及內(nèi)圈42的外圈滾走面41A及內(nèi)圈滾走面42A在內(nèi)的區(qū)域形成碳濃度和氮濃度的合計(jì)值 在合適的范圍內(nèi)的外圈氮富集層41B及內(nèi)圈氮富集層42B且珠43由陶瓷形成，藉此異物混 入環(huán)境下的軸承零部件的耐久性提高。此外，使由陶瓷形成的珠43與由鋼形成的外圈41及 內(nèi)圈42組合，藉此可實(shí)現(xiàn)耐蹭傷性的提高和空轉(zhuǎn)性能的提高。其結(jié)果是，3點(diǎn)接觸球軸承4 成為不僅高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制、異物混入環(huán)境下的耐久性得到提 高及耐蹭傷性得到提高且可實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)性能的提高的滾動(dòng)軸承。下面，參照?qǐng)D15及圖16對(duì)作為本實(shí)施方式的變形例的圓筒滾子軸承進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D15，圓筒滾子軸承5包括環(huán)狀外圈51，配置于外圈51內(nèi)側(cè)的環(huán)狀內(nèi)圈52 及配置于外圈51與內(nèi)圈52之間、并被圓環(huán)狀保持器54保持的作為滾動(dòng)體的多個(gè)滾子53。 滾子53具有圓筒形狀。在外圈51的內(nèi)周面形成有外圈滾走面51A，內(nèi)圈52的外周面形成 有內(nèi)圈滾走面52A。此外，外圈51和內(nèi)圈52配置成內(nèi)圈滾走面52A與外圈滾走面51A彼此 相對(duì)。另外，多個(gè)滾子53在作為外周面的滾子滾走面53A與內(nèi)圈滾走面52A和外圈滾走面 51A接觸，且被保持器54沿周向以規(guī)定的間距配置，藉此多個(gè)滾子53被可自由滾動(dòng)地保持 在圓環(huán)狀的軌道上。藉由上述結(jié)構(gòu)，能使圓筒滾子軸承5的外圈51和內(nèi)圈52彼此相對(duì)地 旋轉(zhuǎn)。在此，參照?qǐng)D16，本變形例中的圓筒滾子軸承5的外圈51和內(nèi)圈52相當(dāng)于所述 3點(diǎn)接觸球軸承4的外圈41及內(nèi)圈42，滾子53相當(dāng)于珠43，具有同樣的結(jié)構(gòu)，起到同樣的 效果。即，作為軌道構(gòu)件的外圈51及內(nèi)圈52由含有0. 77質(zhì)量％以上0. 85質(zhì)量％以下的 碳、0. 01質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 01質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下的錳、0. 01質(zhì) 量％以上0. 15質(zhì)量％以下的鎳、3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％以上4. 5 質(zhì)量％以下的鉬、0. 9質(zhì)量％以上1. 1質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成。參照?qǐng)D16，在包括作為外圈51及內(nèi)圈52的表面的外圈滾走面51A及內(nèi)圈滾走面 52A的區(qū)域分別形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的外圈氮富集層51B及內(nèi)圈氮富集層52B。
19外圈氮富集層51B和內(nèi)圈氮富集層52B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 82質(zhì)量％以上 1.9質(zhì)量％以下。另外，作為滾動(dòng)體的滾子53由陶瓷、例如以氮化硅為主成分的燒結(jié)體構(gòu)成。本變形例的圓筒滾子軸承5與所述3點(diǎn)接觸球軸承4同樣，作為軌道構(gòu)件的外圈 51和內(nèi)圈52由含3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成且作為滾動(dòng)體的滾子53由陶瓷形成，藉此 高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制。另外，在包括由具有合適的成分組成的鋼 構(gòu)成的外圈51及內(nèi)圈52的外圈滾走面51A及內(nèi)圈滾走面52A在內(nèi)的區(qū)域分別形成碳濃度 和氮濃度的合計(jì)值在合適的范圍內(nèi)的外圈氮富集層51B及內(nèi)圈氮富集層52B且滾子53由 陶瓷形成，藉此異物混入環(huán)境下的軸承零部件的耐久性提高。此外，使由陶瓷形成的滾子53 與由鋼形成的外圈51及內(nèi)圈52組合，藉此可實(shí)現(xiàn)耐蹭傷性的提高和空轉(zhuǎn)性能的提高。其 結(jié)果是，圓筒滾子軸承5成為不僅高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制、異物混 入環(huán)境下的耐久性得到提高及耐蹭傷性得到提高且可實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)性能的提高的滾動(dòng)軸承。以下，對(duì)所述本發(fā)明的實(shí)施方式2的滾動(dòng)軸承的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D17，本實(shí)施方式的滾動(dòng)軸承的制造方法具備包括工序(S10) (S90)的軌 道構(gòu)件制作工序、包括工序(S110) (S150)的滾動(dòng)體制作工序和作為工序(S200)實(shí)施的 裝配工序。首先，對(duì)軌道構(gòu)件制作工序進(jìn)行說(shuō)明。在作為工序(S10)實(shí)施的鋼構(gòu)件準(zhǔn)備工序 中，準(zhǔn)備成形為軌道構(gòu)件的大致形狀的鋼構(gòu)件，該鋼構(gòu)件由含有0. 77質(zhì)量％以上0. 85質(zhì) 量％以下的碳、0. 01質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 01質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下 的錳、0. 01質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下的鎳、3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì) 量％以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、0. 9質(zhì)量％以上1. 1質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼 形成。具體而言，例如，準(zhǔn)備以含有上述成分的型鋼、鋼絲等為原材料，對(duì)該型鋼、鋼絲等實(shí) 施切割、鍛造、車削等加工而成形為作為軌道構(gòu)件的外圈41和51、內(nèi)圈42和52等的大致形 狀的鋼構(gòu)件。接著，對(duì)在工序(S10)中準(zhǔn)備的所述鋼構(gòu)件實(shí)施熱處理工序，該熱處理工序中進(jìn) 行包括淬火處理和氮化處理的熱處理。熱處理工序包括作為工序(S20)實(shí)施的淬火工序、 作為工序(S30)實(shí)施的第一回火工序、作為工序(S40)實(shí)施的冷處理工序、作為工序(S50) 實(shí)施的第二回火工序、作為工序(S60)實(shí)施的第三回火工序、作為工序(S70)實(shí)施的等離子 體氮化處理工序和作為工序(S80)實(shí)施的擴(kuò)散處理工序。該熱處理工序可與所述實(shí)施方式 1同樣進(jìn)行。接著，對(duì)實(shí)施了熱處理工序的鋼構(gòu)件實(shí)施作為工序(S90)的精加工等精加工工 序。具體而言，例如對(duì)實(shí)施了熱處理工序的鋼構(gòu)件的外圈滾走面41A和51A、內(nèi)圈滾走面42A 和52A等實(shí)施研磨加工。藉此，本實(shí)施方式的軌道構(gòu)件完成，本實(shí)施方式的軌道構(gòu)件的制造
工序結(jié)束。通過(guò)所述實(shí)施方式的軌道構(gòu)件制作工序，能夠制得由含3. 75質(zhì)量％以上的鉻的 鋼形成、表層部被實(shí)施了氮化處理而形成高硬度的氮富集層且可抑制晶界析出物的產(chǎn)生的 軌道構(gòu)件(外圈41、51，內(nèi)圈42、52等)。其結(jié)果是，在本實(shí)施方式的軌道構(gòu)件(外圈41、 51，內(nèi)圈42、52等)的包括表面(外圈滾走面41A、51A，內(nèi)圈滾走面42A、52A等)在內(nèi)的區(qū) 域形成氮濃度0. 05質(zhì)量％以上、碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 82質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下、厚度為0. 1mm以上、硬度為830HV以上的氮富集層，同時(shí)沿與表面垂直的截面將該氮 富集層切斷，用光學(xué)顯微鏡或SEM隨機(jī)觀察該截面上的5個(gè)包括表面在內(nèi)的一邊為150 u m 的正方形的視野時(shí)，晶界析出物的檢出數(shù)量可在1個(gè)以下。另一方面，參照?qǐng)D17實(shí)施滾動(dòng)體制作工序，首先實(shí)施作為工序(S110)的準(zhǔn)備陶瓷 粉末的粉末準(zhǔn)備工序。具體來(lái)講，準(zhǔn)備用作為構(gòu)成滾動(dòng)體的原材料的陶瓷、例如氮化硅的粉 末。然后，實(shí)施作為工序(S120)的在工序(S110)中準(zhǔn)備的陶瓷粉末中添加燒結(jié)助劑并混 合的混合工序。然后，參照?qǐng)D17實(shí)施作為工序(S130)的將以上陶瓷粉末和燒結(jié)助劑的混合物成 形為滾動(dòng)體的大致形狀的成形工序。具體來(lái)講，對(duì)以上的陶瓷粉末和燒結(jié)助劑的混合物實(shí) 施采用加壓成形、壓鑄成形、擠出成形、輥壓造粒等手法的成形，藉此制得成形成作為滾動(dòng) 體的珠43、滾子53等的大致形狀的成形體。接著，實(shí)施作為工序(S140)的對(duì)以上成形體進(jìn)行燒結(jié)的燒結(jié)工序。具體來(lái)講，采 用 HIP (Hot Isostatic Press，熱等靜壓燒結(jié)法)、GPS (GasPressure Sintering，氣氛加壓 燒結(jié)法)等加壓燒結(jié)法對(duì)以上成形體進(jìn)行燒結(jié)，藉此獲得具備外圈41和51、內(nèi)圈42和52 等的大致形狀的燒結(jié)體。然后，對(duì)工序(S140)中獲得的燒結(jié)體的表面進(jìn)行加工來(lái)除去包括該表面在內(nèi)的 區(qū)域，藉此實(shí)施作為工序(S150)的最后完成滾動(dòng)構(gòu)件的精加工。具體來(lái)講，對(duì)燒結(jié)工序中 獲得的燒結(jié)體的表面(滾走面)進(jìn)行研磨，藉此獲得作為滾動(dòng)體的珠43、滾子53等。通過(guò) 以上工序，完成本實(shí)施方式的滾動(dòng)體制作工序。然后，參照?qǐng)D17實(shí)施作為工序(S200)的組合已制得的軸承零部件來(lái)裝配滾動(dòng)軸 承的裝配工序。具體來(lái)講，例如組合通過(guò)以上工序制得的外圈41、內(nèi)圈42及珠43和另外準(zhǔn) 備的保持器44，制得3點(diǎn)接觸球軸承4。藉此，制得以上的本實(shí)施方式的滾動(dòng)軸承。(實(shí)施方式3)下面，對(duì)作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式的實(shí)施方式3進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施方式3中的機(jī) 械零部件具有基本上與以上實(shí)施方式1同樣的結(jié)構(gòu)且可同樣制得。但是，如下所示，實(shí)施方 式3的作為原材料的鋼的成分組成及熱處理方法與實(shí)施方式1有所不同。S卩，參照?qǐng)D1和圖2，作為實(shí)施方式3的機(jī)械零部件的外圈11、內(nèi)圈12和珠13由 含有0. 11質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下的碳、0. 1質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 15 質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下的錳、3. 2質(zhì)量％以上3. 6質(zhì)量％以下的鎳、4質(zhì)量％以上4. 25 質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、1. 13質(zhì)量％以上1. 33質(zhì)量％以下的 釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成。參照?qǐng)D2，在包括作為外圈11、內(nèi)圈12及珠13的表面的外 圈滾走面11A、內(nèi)圈滾走面12A和珠滾走面13的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的外圈 氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B和珠氮富集層13B。外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B 和珠氮富集層13B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 55質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下。這 里，所述雜質(zhì)包括來(lái)自鋼原料的雜質(zhì)或在制造工序中混入的雜質(zhì)等無(wú)法避免的雜質(zhì)。作為本實(shí)施方式的機(jī)械零部件的外圈11、內(nèi)圈12及珠13由具有所述合適的成分 組成的鋼形成，且在包括形成于表面的外圈滾走面11A、內(nèi)圈滾走面12A及珠滾走面13A在 內(nèi)的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B及珠氮富 集層13B。此外，外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B及珠氮富集層13B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值在0. 55質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下的合適的范圍內(nèi)，藉此可在賦予表層部以 足夠的硬度的同時(shí)抑制晶界析出物的形成。其結(jié)果是，作為本實(shí)施方式的機(jī)械零部件的外 圈11、內(nèi)圈12及珠13成為由含4質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成、表層部形成有氮富集層且疲勞 強(qiáng)度和韌性得到充分確保的機(jī)械零部件。此外，包括外圈11、內(nèi)圈12及珠13的作為滾動(dòng)軸 承的深溝球軸承1是使用壽命較長(zhǎng)的滾動(dòng)軸承。此外，形成于外圈11、內(nèi)圈12及珠13的外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B及 珠氮富集層13B的厚度較好為0. Ilmm以上。藉此，外圈11、內(nèi)圈12及珠13被賦予足夠的
強(qiáng)度。 另外，外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B及珠氮富集層13B的硬度較好為 800HV以上。藉此，可進(jìn)一步切實(shí)地確保外圈11、內(nèi)圈12及珠13的強(qiáng)度。用顯微鏡觀察外圈氮富集層11B、內(nèi)圈氮富集層12B及珠氮富集層13B時(shí)長(zhǎng)寬比2 以上、長(zhǎng)7. 5 μ m以上的鐵的氮化物的數(shù)量在邊長(zhǎng)150 μ m的正方形區(qū)域的5個(gè)視野內(nèi)較好 為1個(gè)以下。藉此，可使外圈11、內(nèi)圈12及珠13的疲勞強(qiáng)度提高。接著，參照?qǐng)D3和圖4，作為本實(shí)施方式的第一變形例的推力滾針軸承2的軌道圈 21相當(dāng)于以上本實(shí)施方式中的深溝球軸承1的外圈11及內(nèi)圈12，滾針23相當(dāng)于珠13，具 有同樣的構(gòu)成，起到同樣的效果。即，作為機(jī)械零部件的軌道圈21及滾針23由含有0. 11 質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下的碳、0. 1質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 15質(zhì)量％以上 0. 35質(zhì)量％以下的錳、3. 2質(zhì)量％以上3. 6質(zhì)量％以下的鎳、4質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下 的鉻、4質(zhì)量％以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、1. 13質(zhì)量％以上1. 33質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵 和雜質(zhì)的鋼形成。參照?qǐng)D4，在包括作為軌道圈21和滾針23的表面的軌道圈滾走面21A和 滾子滾走面23A的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的軌道圈氮富集層21B和滾子氮富 集層23B。軌道圈氮富集層21B和滾子氮富集層23B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 55 質(zhì)量％以上1.9質(zhì)量％以下。作為本變形例的機(jī)械零部件的軌道圈21及滾針23由具有所述合適的成分組成的 鋼形成，且在包括形成于表面的軌道圈滾走面21A和滾子滾走面23A在內(nèi)的區(qū)域形成了氮 濃度0. 05質(zhì)量％以上的軌道圈氮富集層21B和滾子氮富集層23B。此外，軌道圈氮富集層 21B和滾子氮富集層23B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值在0. 55質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下 的合適的范圍內(nèi)，藉此可在賦予表層部以足夠的硬度的同時(shí)抑制晶界析出物的形成。其結(jié) 果是，作為本變形例的機(jī)械零部件的軌道圈21及滾針23成為由含4質(zhì)量％以上的鉻的鋼 形成、表層部形成有氮富集層且疲勞強(qiáng)度和韌性得到充分確保的機(jī)械零部件。此外，包括軌 道圈21及滾針23的作為滾動(dòng)軸承的推力滾針軸承2是使用壽命較長(zhǎng)的滾動(dòng)軸承。接著，參照?qǐng)D5 圖9，作為本實(shí)施方式的第二變形例的等速接頭3的內(nèi)座圈31和 外座圈32相當(dāng)于以上本實(shí)施方式中的深溝球軸承1的外圈11及內(nèi)圈12，球33相當(dāng)于珠 13，具有同樣的構(gòu)成，起到同樣的效果。即，作為機(jī)械零部件的內(nèi)座圈31、外座圈32及球33 由含有0. 11質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下的碳、0. 1質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 15 質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下的錳、3. 2質(zhì)量％以上3. 6質(zhì)量％以下的鎳、4質(zhì)量％以上4. 25 質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％以上4.5質(zhì)量％以下的鉬、1. 13質(zhì)量％以上1.33質(zhì)量％以下的 釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成。參照?qǐng)D8及圖9，在包括作為內(nèi)座圈31、外座圈32及球33 的表面的內(nèi)座圈球槽31A的表面、外座圈球槽32A的表面及球滾走面33A的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的內(nèi)座圈氮富集層31B、外座圈氮富集層32B及球氮富集層33B。內(nèi) 座圈氮富集層31B、外座圈氮富集層32B及球氮富集層33B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為 0. 55質(zhì)量％以上1.9質(zhì)量％以下。作為本變形例的機(jī)械零部件的內(nèi)座圈31、外座圈32及球33由具有所述合適的成 分組成的鋼形成，且在包括形成于表面的內(nèi)座圈球槽31A的表面、外座圈球槽32A的表面及 球滾走面33A在內(nèi)的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的內(nèi)座圈氮富集層31B、外座圈氮 富集層32B及球氮富集層33B。此外，內(nèi)座圈氮富集層31B、外座圈氮富集層32B及球氮富 集層33B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值在0. 55質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下的合適的范圍 內(nèi)，藉此可在賦予表層部以足夠的硬度的同時(shí)抑制晶界析出物的形成。其結(jié)果是，作為本變 形例的機(jī)械零部件的內(nèi)座圈31、外座圈32及球33成為由含4質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成、 表層部形成有氮富集層且疲勞強(qiáng)度和韌性得到充分確保的機(jī)械零部件。此外，包括內(nèi)座圈 31、外座圈32及球33的作為萬(wàn)向接頭的等速接頭3是使用壽命較長(zhǎng)的等速萬(wàn)向接頭。接著，對(duì)實(shí)施方式3的機(jī)械零部件和包括上述機(jī)械零部件的滾動(dòng)軸承、等速接頭 等機(jī)械構(gòu)件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D18，首先實(shí)施準(zhǔn)備已成形為機(jī)械零部件的大致形狀的鋼構(gòu)件的鋼構(gòu)件準(zhǔn)備 工序，該鋼構(gòu)件由含有0. 11質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下的碳、0. 1質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％ 以下的硅、0. 15質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下的錳、3. 2質(zhì)量％以上3. 6質(zhì)量％以下的鎳、 4質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％以上4.5質(zhì)量％以下的鉬、1. 13質(zhì)量％以上 1.33質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成。具體而言，例如，準(zhǔn)備以含有上述成分的 型鋼、鋼絲等為原材料，對(duì)該型鋼、鋼絲等實(shí)施切割、鍛造、車削等加工而成形為作為機(jī)械零 部件的外圈11、軌道圈21、內(nèi)座圈31等機(jī)械零部件的大致形狀的鋼構(gòu)件。接著，對(duì)在鋼構(gòu)件準(zhǔn)備工序中準(zhǔn)備好的上述鋼構(gòu)件實(shí)施熱處理工序，該熱處理工 序中進(jìn)行包括淬火處理和氮化處理的熱處理。該熱處理工序的具體情況在后面闡述。接著，對(duì)實(shí)施了熱處理工序的鋼構(gòu)件實(shí)施精加工等精加工工序。具體而言，例如對(duì) 實(shí)施了熱處理工序的鋼構(gòu)件的內(nèi)圈滾走面12A、軌道圈滾走面21A、外座圈球槽32A等實(shí)施 研磨加工。藉此，本實(shí)施方式的機(jī)械零部件完成，本實(shí)施方式的機(jī)械零部件的制造方法結(jié) 束o然后，實(shí)施將完成的機(jī)械零部件組合來(lái)裝配機(jī)械構(gòu)件的裝配工序。具體而言，將經(jīng) 上述工序制造的本發(fā)明的機(jī)械零部件，例如外圈11、內(nèi)圈12、珠13和保持器14組合來(lái)裝配 深溝球軸承1。藉此，制成包括本發(fā)明的機(jī)械零部件的機(jī)械構(gòu)件。接著，參照?qǐng)D18及圖19對(duì)所述熱處理工序的具體情況進(jìn)行說(shuō)明。在圖19中，橫 向表示時(shí)間，越往右表示經(jīng)過(guò)時(shí)間越長(zhǎng)。此外，圖19中，縱向表示溫度，越往上表示溫度越
尚o參照?qǐng)D18，本實(shí)施方式的機(jī)械零部件的制造方法的熱處理工序中，首先實(shí)施對(duì)作 為被處理物的鋼構(gòu)件進(jìn)行滲碳處理的滲碳工序。具體而言，參照?qǐng)D19，例如在含一氧化碳和 氫的滲碳?xì)怏w氣氛中將鋼構(gòu)件加熱至作為~變態(tài)點(diǎn)以上的溫度的溫度Tn，保持時(shí)間tn，從 而使碳侵入鋼構(gòu)件的表層部。藉此，在包括鋼構(gòu)件的表面在內(nèi)的區(qū)域中形成碳濃度比包括 該表面在內(nèi)的區(qū)域以外的區(qū)域、即內(nèi)部區(qū)域更高的滲碳層。接著，參照?qǐng)D18，對(duì)實(shí)施了滲碳處理的鋼構(gòu)件實(shí)施進(jìn)行淬火處理的淬火工序。具體而言，參照?qǐng)D19，將該鋼構(gòu)件從作為A1變態(tài)點(diǎn)以上的溫度的溫度T11冷卻至Ms點(diǎn)以下的溫度，從而進(jìn)行淬火硬化。接著，參照?qǐng)D18，對(duì)實(shí)施了淬火處理的鋼構(gòu)件實(shí)施進(jìn)行回火處理的第一回火工序。 具體而言，參照?qǐng)D19，例如將鋼構(gòu)件在減壓氣氛中(真空中)加熱至作為低于A1變態(tài)點(diǎn)的 溫度的溫度T12，保持時(shí)間t12后冷卻，藉此對(duì)鋼構(gòu)件實(shí)施回火處理。由此，可獲得緩解因鋼 構(gòu)件的淬火處理而產(chǎn)生的殘留應(yīng)力、抑制因熱處理而產(chǎn)生的應(yīng)變等效果。然后，參照?qǐng)D18，對(duì)實(shí)施了第一回火工序的鋼構(gòu)件實(shí)施進(jìn)行冷處理的第一冷處理 工序。具體而言，參照?qǐng)D19，對(duì)鋼構(gòu)件噴霧例如液氮，將鋼構(gòu)件冷卻至作為低于0°C的溫度 的溫度T13，保持時(shí)間t13，藉此進(jìn)行冷處理。由此，可獲得鋼構(gòu)件因淬火處理而生成的殘留奧 氏體變態(tài)為馬氏體從而實(shí)現(xiàn)鋼組織的穩(wěn)定化等效果。接著，參照?qǐng)D18，對(duì)實(shí)施了第一冷處理工序的鋼構(gòu)件實(shí)施進(jìn)行回火處理的第二回 火工序。具體而言，參照?qǐng)D19，例如將鋼構(gòu)件在真空中加熱至作為低于A1變態(tài)點(diǎn)的溫度的 溫度T14,保持時(shí)間t14后冷卻，藉此進(jìn)行回火處理。由此，可獲得緩解鋼構(gòu)件因冷處理而產(chǎn) 生的殘留應(yīng)力、抑制應(yīng)變等效果。接著，參照?qǐng)D18，對(duì)實(shí)施了第二回火工序的鋼構(gòu)件實(shí)施再次進(jìn)行冷處理的第二冷 處理工序。具體來(lái)講，參照?qǐng)D19，對(duì)鋼構(gòu)件噴霧例如液氮，將鋼構(gòu)件冷卻至作為低于0°C的 溫度的溫度T15，保持時(shí)間t15，藉此進(jìn)行冷處理。由此可獲得鋼構(gòu)件因淬火處理而生成的殘 留奧氏體變態(tài)為馬氏體從而實(shí)現(xiàn)鋼組織的進(jìn)一步穩(wěn)定化等效果。接著，參照?qǐng)D18，對(duì)實(shí)施了第二冷處理工序的鋼構(gòu)件實(shí)施再次進(jìn)行回火處理的第 三回火工序。具體來(lái)講，參照?qǐng)D19，與上述第二回火工序同樣，將鋼構(gòu)件在真空中加熱至作 為低于A1變態(tài)點(diǎn)的溫度的溫度T16，保持時(shí)間t16后冷卻，藉此進(jìn)行回火處理。這里，溫度T16 和t16可以是與第二回火工序的溫度T14和t14相同的條件。由此，可獲得緩解第二冷處理工 序中的鋼構(gòu)件因冷處理而產(chǎn)生的殘留應(yīng)力、抑制應(yīng)變等效果。接著，參照?qǐng)D18，對(duì)實(shí)施了第三回火工序的鋼構(gòu)件實(shí)施進(jìn)行等離子體氮化處理的 等離子體氮化工序。具體而言，參照?qǐng)D19，例如在導(dǎo)入有選自氮(N2)、氫(H2)、甲烷(CH4)及 氬(Ar)的至少任一種以上的氣體以使壓力達(dá)到50Pa以上5000Pa以下的等離子體氮化爐 內(nèi)插入鋼構(gòu)件，在放電電壓50V以上1000V以下、放電電流0. OOlA以上100A以下的條件下 加熱至溫度T17，保持時(shí)間t17后冷卻，藉此鋼構(gòu)件被實(shí)施了等離子體氮化處理。由此，氮侵 入鋼構(gòu)件的表層部，形成氮富集層，該表層部的強(qiáng)度提高。在此，溫度T17可以是例如300°C 以上550°C以下，時(shí)間t17可以是1小時(shí)以上80小時(shí)以下。該溫度T17、時(shí)間t17等熱處理?xiàng)l 件可以考慮到精加工工序中實(shí)施的精加工的加工余量，按照等離子體氮化處理中形成的晶 界析出物層(形成晶界析出物的層)的厚度達(dá)到能在精加工中除去的厚度以下的條件來(lái)決 定。構(gòu)成鋼構(gòu)件的鋼為AMS標(biāo)準(zhǔn)6278 (AISI標(biāo)準(zhǔn)M50NiL)的情況下，較好是等離子體 氮化工序中的上述壓力為50Pa以上IOOOPa以下，放電電壓為50V以上600V以下，放電電 流為0. OOlA以上300A以下，溫度T17為350°C以上450°C以下，時(shí)間t17為1小時(shí)以上50小 時(shí)以下。接著，參照?qǐng)D18，對(duì)實(shí)施了等離子體氮化工序的鋼構(gòu)件實(shí)施進(jìn)行擴(kuò)散處理的擴(kuò)散 工序。具體而言，參照?qǐng)D19，例如在真空中加熱至溫度T18，保持時(shí)間t18，從而對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行擴(kuò)散處理。在此，溫度T18可以是300°C以上480°C以下，優(yōu)選300°C以上430°C以下，時(shí)間t18 可以是50小時(shí)以上300小時(shí)以下。藉此，能在抑制因形成氮化層而導(dǎo)致的表層部的硬度上 升被抵消的情況的同時(shí)使侵入鋼的氮到達(dá)所希望的區(qū)域。另外，通過(guò)實(shí)施該擴(kuò)散工序，即使 等離子體氮化工序中氮侵入的深度停留在精加工處理中晶界析出物層可除去的范圍，也能 夠使侵入鋼的氮到達(dá)所希望的區(qū)域。通過(guò)上述工序，本實(shí)施方式中的熱處理工序完成。如上所述，利用本實(shí)施方式的鋼的熱處理方法，可對(duì)含有4質(zhì)量％以上的鉻的鋼 的表層部進(jìn)行氮化處理而形成高硬度的氮富集層，并且能抑制晶界析出物的產(chǎn)生。此外，通過(guò)上述實(shí)施方式的機(jī)械零部件的制造方法，可制造由含有4質(zhì)量％以上 的鉻的鋼構(gòu)成且對(duì)表層部進(jìn)行氮化處理而形成有高硬度的氮富集層并且晶界析出物的產(chǎn) 生得到抑制的機(jī)械零部件(外圈11、軌道圈21、內(nèi)座圈31等)。其結(jié)果是，如上所述，在本 實(shí)施方式的機(jī)械零部件(外圈11、軌道圈21、內(nèi)座圈31等)的包括表面(外圈滾走面11A、 軌道圈滾走面21A、內(nèi)座圈球槽31A的表面等)在內(nèi)的區(qū)域形成氮濃度0. 05質(zhì)量％以上、碳 濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 55質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下、厚度0. 11mm以上、硬度800HV 以上的氮富集層，且沿與表面垂直的截面將該氮富集層切斷，用光學(xué)顯微鏡或SEM隨機(jī)觀 察該截面上的5個(gè)包括表面在內(nèi)的一邊為150 u m的正方形的視野時(shí)，晶界析出物的檢出數(shù) 量可在1個(gè)以下。這里，氮富集層中的碳濃度和氮濃度例如可通過(guò)調(diào)整等離子體氮化工序 中實(shí)施的等離子體氮化的處理時(shí)間及擴(kuò)散工序中實(shí)施的擴(kuò)散處理的處理時(shí)間來(lái)控制。(實(shí)施方式4)下面，對(duì)作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式的實(shí)施方式4進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施方式4中的滾 動(dòng)軸承具有基本上與以上實(shí)施方式2同樣的結(jié)構(gòu)且可同樣制得。但是，如下所示，實(shí)施方式 4的作為原材料的鋼的成分組成及熱處理方法與實(shí)施方式2有所不同。S卩，參照?qǐng)D12 圖14，在渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)70的內(nèi)部，以相對(duì)于與低壓主軸74或 高壓主軸77鄰接的構(gòu)件可自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)來(lái)支承低壓主軸74或高壓主軸77的滾動(dòng)軸承 89受到渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)70所產(chǎn)生的熱的影響在高溫環(huán)境下被使用。另外，滾動(dòng)軸承89的 內(nèi)部可能會(huì)有金屬粉末或碳粉等硬質(zhì)異物侵入。因此，要求滾動(dòng)軸承89可防止高溫環(huán)境下 的軸承零部件的硬度下降及提高異物混入環(huán)境下的耐久性。另外，為了支持低壓主軸74或 高壓主軸77的高速旋轉(zhuǎn)，還要求防止蹭傷的產(chǎn)生。此外，將渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)70裝于飛機(jī)上 時(shí)，即使因?yàn)槟撤N原因滾動(dòng)軸承89的潤(rùn)滑暫時(shí)被阻斷的情況下，要求滾動(dòng)軸承89具備在到 該潤(rùn)滑恢復(fù)為止的時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)熱膠著、繼續(xù)以自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)支承低壓主軸74或高壓 主軸77的空轉(zhuǎn)性能。針對(duì)以上情況，通過(guò)使?jié)L動(dòng)軸承89為以下所述的本發(fā)明的實(shí)施方式4的滾動(dòng)軸承 可滿足以上要求。S卩，參照?qǐng)D13及圖14，作為軌道構(gòu)件的外圈41及內(nèi)圈42由含有0. 11質(zhì)量％以 上0. 15質(zhì)量％以下的碳、0. 1質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 15質(zhì)量％以上0. 35質(zhì) 量％以下的錳、3. 2質(zhì)量％以上3. 6質(zhì)量％以下的鎳、4質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4 質(zhì)量％以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、1. 13質(zhì)量％以上1. 33質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì) 的鋼形成。參照?qǐng)D2，在包括作為外圈41及內(nèi)圈42的表面的外圈滾走面41A及內(nèi)圈滾走面 42A的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的外圈氮富集層41B及內(nèi)圈氮富集層42B。外圈 氮富集層41B和內(nèi)圈氮富集層42B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 55質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下。這里，所述雜質(zhì)包括來(lái)自鋼原料的雜質(zhì)或在制造工序中混入的雜質(zhì)等無(wú)法避 免的雜質(zhì)。另外，作為滾動(dòng)體的珠43由陶瓷構(gòu)成。更具體來(lái)講，本實(shí)施方式中，珠43由以氮 化硅為主成分、余分為雜質(zhì)的燒結(jié)體構(gòu)成。該燒結(jié)體可含有氧化鋁(A1203)、氧化釔(Y2O3)等 燒結(jié)助劑。本實(shí)施方式的3點(diǎn)接觸球軸承4的作為軌道構(gòu)件的外圈41和內(nèi)圈42由具有所述 合適的成分組成的鋼形成，且在包括形成于表面的外圈滾走面41A和內(nèi)圈滾走面42A在內(nèi) 的區(qū)域形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的外圈氮富集層41B和內(nèi)圈氮富集層42B。此外，外 圈氮富集層41B和內(nèi)圈氮富集層42B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值在0. 55質(zhì)量％以上1. 9 質(zhì)量％以下的合適的范圍內(nèi)，藉此可在賦予表層部以足夠的硬度的同時(shí)抑制晶界析出物的 形成。其結(jié)果是，本實(shí)施方式的作為軌道構(gòu)件的外圈41和內(nèi)圈42成為由含4質(zhì)量％以上 的鉻的鋼形成、表層部形成有氮富集層且疲勞強(qiáng)度和韌性得到充分確保的軸承零部件。另外，本實(shí)施方式的3點(diǎn)接觸球軸承4中的作為滾動(dòng)體的珠43由陶瓷形成。藉此， 在蹭傷的發(fā)生被抑制的同時(shí)互相接觸的外圈41及內(nèi)圈42和珠43為不同的材料，因此耐發(fā) 熱膠著性提高。其結(jié)果是，在耐蹭傷性提高的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑不充分的環(huán)境下的耐久性、例 如空轉(zhuǎn)性能提高。另外，通過(guò)采用硬度高于鋼的陶瓷作為珠43的原材料，異物混入環(huán)境中 的珠43的耐久性提高。另外，由于珠43是由陶瓷形成的，因此高溫環(huán)境下的珠43的硬度 下降得到抑制。這里，珠43由陶瓷形成，因此與珠43由鋼形成的情況相比，可實(shí)現(xiàn)珠43的 輕量化，作用于珠43的離心力被減少，因此，3點(diǎn)接觸球軸承4特別適合用作為支承高速旋 轉(zhuǎn)的構(gòu)件的滾動(dòng)軸承。如上所述，本實(shí)施方式的3點(diǎn)接觸球軸承4中，作為軌道構(gòu)件的外圈41及內(nèi)圈42 由含4質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成且作為滾動(dòng)體的珠43由陶瓷形成，藉此高溫環(huán)境下的軸承 零部件的硬度下降得到抑制。另外，在包括由具有合適的成分組成的鋼構(gòu)成的外圈41及內(nèi) 圈42的外圈滾走面41A及內(nèi)圈滾走面42A在內(nèi)的區(qū)域形成碳濃度和氮濃度的合計(jì)值在合 適的范圍內(nèi)的外圈氮富集層41B及內(nèi)圈氮富集層42B且珠43由陶瓷形成，藉此異物混入環(huán) 境下的軸承零部件的耐久性提高。此外，使由陶瓷形成的珠43與由鋼形成的外圈41及內(nèi) 圈42組合，藉此可實(shí)現(xiàn)耐蹭傷性的提高和空轉(zhuǎn)性能的提高。其結(jié)果是，3點(diǎn)接觸球軸承4成 為不僅高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制、異物混入環(huán)境下的耐久性得到提高 及耐蹭傷性得到提高且可實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)性能的提高的滾動(dòng)軸承。參照?qǐng)D15及圖16，作為本實(shí)施方式的變形例的圓筒滾子軸承5的外圈51和內(nèi)圈 52相當(dāng)于所述3點(diǎn)接觸球軸承4的外圈41及內(nèi)圈42，滾子53相當(dāng)于珠43，具有同樣的結(jié) 構(gòu)，起到同樣的效果。即，作為軌道構(gòu)件的外圈51及內(nèi)圈52由含有0. 11質(zhì)量％以上0. 15 質(zhì)量％以下的碳、0. 1質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 15質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下 的錳、3. 2質(zhì)量％以上3. 6質(zhì)量％以下的鎳、4質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％ 以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、1. 13質(zhì)量％以上1. 33質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形 成。參照?qǐng)D16，在包括作為外圈51及內(nèi)圈52的表面的外圈滾走面51A及內(nèi)圈滾走面 52A的區(qū)域分別形成了氮濃度0. 05質(zhì)量％以上的外圈氮富集層51B及內(nèi)圈氮富集層52B。 外圈氮富集層51B和內(nèi)圈氮富集層52B中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 55質(zhì)量％以上1.9質(zhì)量％以下。另外，作為滾動(dòng)體的滾子53由陶瓷、例如以氮化硅為主成分的燒結(jié)體構(gòu)成。本變形例的圓筒滾子軸承5與所述3點(diǎn)接觸球軸承4同樣，作為軌道構(gòu)件的外圈 51和內(nèi)圈52由含4質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成且作為滾動(dòng)體的滾子53由陶瓷形成，藉此高 溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制。另外，在包括由具有合適的成分組成的鋼構(gòu) 成的外圈51及內(nèi)圈52的外圈滾走面5IA及內(nèi)圈滾走面52A在內(nèi)的區(qū)域分別形成碳濃度和 氮濃度的合計(jì)值在合適的范圍內(nèi)的外圈氮富集層51B及內(nèi)圈氮富集層52B且滾子53由陶 瓷形成，藉此異物混入環(huán)境下的軸承零部件的耐久性提高。此外，使由陶瓷形成的滾子53 與由鋼形成的外圈51及內(nèi)圈52組合，藉此可實(shí)現(xiàn)耐蹭傷性的提高和空轉(zhuǎn)性能的提高。其 結(jié)果是，圓筒滾子軸承5成為不僅高溫環(huán)境下的軸承零部件的硬度下降得到抑制、異物混 入環(huán)境下的耐久性得到提高及耐蹭傷性得到提高且可實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)性能的提高的滾動(dòng)軸承。
以下，對(duì)所述實(shí)施方式4的滾動(dòng)軸承的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D20，本實(shí)施方式的滾動(dòng)軸承的制造方法具備包括工序(S310) (S410)的 軌道構(gòu)件制作工序、包括工序(S510) (S550)的滾動(dòng)體制作工序和作為工序(S600)實(shí)施 的裝配工序。首先，對(duì)軌道構(gòu)件制作工序進(jìn)行說(shuō)明。在作為工序(S310)實(shí)施的鋼構(gòu)件準(zhǔn)備工序 中，準(zhǔn)備成形為軌道構(gòu)件的大致形狀的鋼構(gòu)件，該鋼構(gòu)件由含有0. 11質(zhì)量％以上0. 15質(zhì) 量％以下的碳、0. 1質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 15質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下 的錳、3. 2質(zhì)量％以上3. 6質(zhì)量％以下的鎳、4質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％ 以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、1. 13質(zhì)量％以上1. 33質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形 成。具體而言，例如，準(zhǔn)備以含有上述成分的型鋼、鋼絲等為原材料，對(duì)該型鋼、鋼絲等實(shí)施 切割、鍛造、車削等加工而成形為作為軌道構(gòu)件的外圈41和51、內(nèi)圈42和52等的大致形狀 的鋼構(gòu)件。接著，對(duì)在工序(S310)中準(zhǔn)備的所述鋼構(gòu)件實(shí)施熱處理工序，該熱處理工序中進(jìn) 行包括淬火處理和氮化處理的熱處理。熱處理工序包括作為工序(S320)實(shí)施的滲碳工序、 作為(S330)實(shí)施的淬火工序、作為工序(S40)實(shí)施的第一回火工序、作為工序(S350)實(shí)施 的第一冷處理工序、作為工序(S360)實(shí)施的第二回火工序、作為工序(S370)實(shí)施的第二冷 處理工序、作為工序(S380)實(shí)施的第三回火工序、作為工序(S390)實(shí)施的等離子體氮化處 理工序和作為工序(S400)實(shí)施的擴(kuò)散處理工序。該熱處理工序可與所述實(shí)施方式3同樣 進(jìn)行。接著，對(duì)實(shí)施了熱處理工序的鋼構(gòu)件實(shí)施作為工序(S410)的精加工等精加工工 序。具體而言，例如對(duì)實(shí)施了熱處理工序的鋼構(gòu)件的外圈滾走面41A和51A、內(nèi)圈滾走面42A 和52A等實(shí)施研磨加工。藉此，本實(shí)施方式的軌道構(gòu)件完成，本實(shí)施方式的軌道構(gòu)件的制造
工序結(jié)束。通過(guò)所述實(shí)施方式的軌道構(gòu)件制作工序，能夠制得由含4質(zhì)量％以上的鉻的鋼形 成、表層部被實(shí)施了氮化處理而形成高硬度的氮富集層且可抑制晶界析出物的產(chǎn)生的軌道 構(gòu)件(外圈41、51，內(nèi)圈42、52等)。其結(jié)果是，如上所述，在本實(shí)施方式的軌道構(gòu)件(外 圈41、51，內(nèi)圈42、52等)的包括表面(外圈滾走面41A、51A，內(nèi)圈滾走面42A、52A等)在 內(nèi)的區(qū)域形成氮濃度0. 05質(zhì)量％以上、碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 55質(zhì)量％以上1. 9質(zhì)量％以下、厚度為0. 1mm以上、硬度為800HV以上的氮富集層，同時(shí)沿與表面垂直的截面 將該氮富集層切斷，用光學(xué)顯微鏡或SEM隨機(jī)觀察該截面上的5個(gè)包括表面在內(nèi)的一邊為 150 u m的正方形的視野時(shí)，晶界析出物的檢出數(shù)量可在1個(gè)以下。另一方面，參照?qǐng)D20實(shí)施滾動(dòng)體制作工序，依次實(shí)施作為工序(S510) (S550) 的粉末準(zhǔn)備工序、混合工序、成形工序、燒結(jié)工序和精加工工序。該工序(S510) (S550)可 與實(shí)施方式2中的工序(S110) (S150)同樣實(shí)施。然后，參照?qǐng)D20實(shí)施作為工序(S600) 的組合已制得的軸承零部件來(lái)裝配滾動(dòng)軸承的裝配工序。具體來(lái)講，例如組合通過(guò)以上工 序制得的外圈41、內(nèi)圈42及珠43和另外準(zhǔn)備的保持器44，裝配成3點(diǎn)接觸球軸承4。藉 此，制得所述本實(shí)施方式的滾動(dòng)軸承。在上述實(shí)施方式中，作為本發(fā)明的機(jī)械零部件的一例，對(duì)構(gòu)成深溝球軸承、推力滾 針軸承、等速接頭的機(jī)械零部件進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的機(jī)械零部件不限定于此，也可以是 對(duì)表層部要求疲勞強(qiáng)度、耐磨損性等的機(jī)械零部件，例如構(gòu)成輪轂、齒輪、軸等的機(jī)械零部 件。此外，上述實(shí)施方式中，作為本發(fā)明的滾動(dòng)軸承的一例，對(duì)3點(diǎn)接觸球軸承及圓筒滾子 軸承進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的滾動(dòng)軸承并不限定于此，也適用于例如深溝球軸承、角接觸球 軸承、推力滾針軸承等各種滾動(dòng)軸承。(實(shí)施例1)以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1進(jìn)行說(shuō)明。通過(guò)采用所述實(shí)施方式1的鋼的熱處理方 法的機(jī)械零部件的制造方法，實(shí)際制作了具有與本發(fā)明的機(jī)械零部件相同的結(jié)構(gòu)的樣品， 進(jìn)行了確認(rèn)表層部的晶界析出物的產(chǎn)生得到了抑制的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的工序如下所述。首先，準(zhǔn)備AMS標(biāo)準(zhǔn)6490(AISI標(biāo)準(zhǔn)M50)的鋼材，對(duì)其進(jìn)行加工，從而制成外徑小 為40mm、內(nèi)徑 為30mm、厚度t為16mm的試驗(yàn)片。該鋼材由含有0. 77質(zhì)量％以上0. 85 質(zhì)量％以下的碳、0. 01質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 01質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以 下的錳、0. 01質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下的鎳、3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4 質(zhì)量％以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、0. 9質(zhì)量％以上1. 1質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的 鋼形成。接著，對(duì)該試驗(yàn)片實(shí)施采用在上述實(shí)施方式中基于圖11進(jìn)行了說(shuō)明的鋼的熱處 理方法的熱處理工序。在此，1\、tp T2、t2、T3、t3、T4、t4、T5和t5按照第三回火工序后的試驗(yàn) 片的硬度達(dá)到58HRC以上65HRC以下的條件來(lái)決定，T6為430°C，t6為10小時(shí)，T7為430°C， 、為160小時(shí)。此外，等離子體氮化工序中，將放電電壓控制在200V以上450V以下的范圍 內(nèi)，將放電電流控制在1A以上5A以下的范圍內(nèi)，以使等離子體氮化時(shí)的處理溫度T6達(dá)到 430°C。另外，等離子體氮化工序中，以氮(N2)氫(H2) =1:1的比例向爐內(nèi)導(dǎo)入氣體， 以使等離子體氮化時(shí)的爐內(nèi)壓力達(dá)到267Pa以上400Pa以下。另外，擴(kuò)散工序中，在已調(diào)整為氮?dú)鈿夥盏臍夥諣t內(nèi)加熱試驗(yàn)片，實(shí)施擴(kuò)散處理， 以使試驗(yàn)片表面的碳濃度和氮濃度之和達(dá)到1.9質(zhì)量％以下。將如上所述實(shí)施了本發(fā)明的 鋼的熱處理方法的試驗(yàn)片作為本發(fā)明的實(shí)施例的樣品(實(shí)施例A)。另一方面，對(duì)于同樣制成的AMS標(biāo)準(zhǔn)6490構(gòu)成的試驗(yàn)片，實(shí)施了從上述實(shí)施方式 中基于圖11進(jìn)行了說(shuō)明的鋼的熱處理方法中省略了擴(kuò)散工序的熱處理工序。在此，1\、、、 T2、t2、T3、t3、T4、t4、T5和t5按照第三回火工序后的試驗(yàn)片的硬度達(dá)到58HRC以上65HRC以 下的條件來(lái)決定，1~6為4801，、為30小時(shí)。此外，等離子體氮化工序中，將放電電壓控制在
28200V以上450V以下的范圍內(nèi)，將放電電流控制在1A以上5A以下的范圍內(nèi)，以使等離子體 氮化時(shí)的處理溫度T6達(dá)到480°C。另外，等離子體氮化工序中，以氮(N2)氫(H2)甲烷 (CH4) = 79 80 1的比例向爐內(nèi)導(dǎo)入氣體，以使等離子體氮化時(shí)的爐內(nèi)壓力達(dá)到267Pa 以上400Pa以下。將實(shí)施了以上熱處理方法的試驗(yàn)片作為本發(fā)明的比較例的樣品(比較例 A)。接著，沿與表面垂直的截面將上述制成的實(shí)施例A和比較例A的樣品切斷，研磨該 截面。用腐蝕液腐蝕經(jīng)研磨的截面后，隨機(jī)觀察5個(gè)包括表面在內(nèi)的一邊為150i!m的正方 形的視野。接著，參照?qǐng)D21 圖26對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。在圖21和圖24中，照片上部對(duì)應(yīng) 于樣品的表面?zhèn)?。此外，在圖22和圖25中，橫軸表示距表面的深度(距離)，縱軸表示硬度 (單位是維氏硬度)。此外，在圖23和圖26中，橫軸表示距表面的深度(距離)，縱軸表示 碳和氮的濃度，圖中示出了碳濃度(C濃度)、氮濃度(N濃度)以及碳濃度和氮濃度的總計(jì) 值(C+N濃度)。參照?qǐng)D21，在本發(fā)明的實(shí)施例A的樣品的表層部未觀察到晶界析出物(長(zhǎng)寬比在 2以上且形成為7. 5 ym以上的長(zhǎng)度的鐵的氮化物)，形成良好的顯微組織。此外，參照?qǐng)D22 和圖23，實(shí)施例A的樣品的距表面的深度在0. 5mm以內(nèi)的區(qū)域具有950HV以上的足夠的硬 度，并且有足量的氮侵入。因此，通過(guò)對(duì)實(shí)施了與實(shí)施例A相同的熱處理的鋼構(gòu)件的表面實(shí) 施研磨等精加工，可制造形成氮濃度0. 05質(zhì)量％以上、碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 82質(zhì) 量％以上1. 9質(zhì)量％以下、厚度為0. 11mm以上、硬度為830HV以上的氮富集層的同時(shí)用顯 微鏡觀察該氮富集層時(shí)在一邊為150 ym的正方形區(qū)域的5個(gè)視野內(nèi)的晶界析出物在1個(gè) 以下的機(jī)械零部件。另一方面，參照?qǐng)D24，在本發(fā)明的范圍外的比較例A的樣品的表層部觀察到許多 晶界析出物90。此外，參照?qǐng)D25和圖26，比較例A的樣品的距表面的深度在0. 5mm以內(nèi)的 區(qū)域與實(shí)施例A同樣地具有950HV以上的足夠的硬度，并且有足量的氮侵入。因此，通過(guò)對(duì) 實(shí)施了與比較例A相同的熱處理的鋼構(gòu)件的表面實(shí)施研磨等精加工，可獲得雖然形成有高 硬度的表層部但在表層部殘存有晶界析出物的機(jī)械零部件。如上所述，這樣的機(jī)械零部件 不具有足夠的疲勞強(qiáng)度和韌性。綜上所述，根據(jù)采用以上實(shí)施方式的鋼的熱處理方法的機(jī)械零部件的制造方法， 確認(rèn)了可制造由含有3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼構(gòu)成的同時(shí)在表層部形成有氮富集層且可 充分確保疲勞強(qiáng)度及韌性的本發(fā)明的機(jī)械零部件。(實(shí)施例2)下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例2進(jìn)行說(shuō)明。進(jìn)行了研究以上實(shí)施方式1所述的鋼的熱 處理方法的擴(kuò)散工序中的合適的加熱溫度范圍的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的工序如下所述。準(zhǔn)備AMS標(biāo)準(zhǔn)6490 (AISI標(biāo)準(zhǔn)M50)的鋼材，對(duì)其進(jìn)行加工，從而制成外徑小為 40mm、內(nèi)徑 為30mm、厚度t為16mm的試驗(yàn)片。該鋼材由含有0. 77質(zhì)量％以上0. 85質(zhì) 量％以下的碳、0. 01質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 01質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％以下 的錳、0. 01質(zhì)量％以上0. 15質(zhì)量％以下的鎳、3. 75質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì) 量％以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、0. 9質(zhì)量％以上1. 1質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼 形成。
接著，對(duì)于該試驗(yàn)片，與上述實(shí)施例1的實(shí)施例A同樣地實(shí)施采用在上述實(shí)施方式1中基于圖11進(jìn)行了說(shuō)明的鋼的熱處理方法的熱處理工序中從淬火工序到第三回火工序 的工序。然后，通過(guò)將該試驗(yàn)片在430°C 570°C的溫度下保持各種不同的時(shí)間，從而實(shí)施 與擴(kuò)散工序相同的工序，測(cè)定試驗(yàn)片的硬度。然后，基于反應(yīng)速度理論分析該測(cè)定結(jié)果，算 出擴(kuò)散工序的各加熱溫度下的加熱處理時(shí)間(擴(kuò)散時(shí)間)和硬度之間的關(guān)系。另一方面，也進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)與上述實(shí)施例1的實(shí)施例A同樣地對(duì)同樣的試驗(yàn)片 實(shí)施從淬火工序到第三回火工序的工序后，實(shí)際實(shí)施等離子體氮化工序和擴(kuò)散工序，確認(rèn) 試驗(yàn)片的硬度分布。在等離子體氮化工序中，將放電電壓控制在200V以上450V以下的范 圍內(nèi)，將放電電流控制在IA以上5A以下的范圍內(nèi)，以使等離子體氮化時(shí)的處理溫度T6達(dá) 到480°C，保持1小時(shí)，從而進(jìn)行等離子體氮化。另外，等離子體氮化工序中，以氮(N2) 氧(H2)=I 1的比例向爐內(nèi)導(dǎo)入氣體，以使等離子體氮化時(shí)的爐內(nèi)壓力達(dá)到267Pa以上 400Pa以下。然后，對(duì)完成了等離子體氮化工序的試驗(yàn)片進(jìn)行于480°C保持50小時(shí)的擴(kuò)散 工序。然后，測(cè)定實(shí)施擴(kuò)散工序前后的試驗(yàn)片的表層部的硬度分布。接著，參照?qǐng)D27和圖28對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。圖27中，橫軸表示加熱處理時(shí)間 (擴(kuò)散時(shí)間)，縱軸表示試驗(yàn)片的硬度。圖28中，橫軸表示距表面的深度(距離)，縱軸表示 硬度。此外，圖28中，菱形表示進(jìn)行擴(kuò)散工序前的試驗(yàn)片，四邊形表示進(jìn)行了于480°C保持 50小時(shí)的擴(kuò)散工序后的試驗(yàn)片的硬度。參照?qǐng)D27，擴(kuò)散溫度越高，試驗(yàn)片的硬度在越短的時(shí)間內(nèi)下降，但如果擴(kuò)散溫度達(dá) 到480°C，則在進(jìn)行200小時(shí)的擴(kuò)散處理的情況下硬度的下降幅度也在40HV以下，母材的硬 度(沒(méi)有等離子體氮化所導(dǎo)致的氮的侵入的影響的區(qū)域的硬度)的下降對(duì)表層部的硬度的 影響減小。此外，如果擴(kuò)散溫度達(dá)到460°C，則在進(jìn)行200小時(shí)的擴(kuò)散處理的情況下硬度的 下降幅度也在25HV以下，母材的硬度的下降對(duì)表層部的硬度的影響進(jìn)一步減小。如果擴(kuò)散 溫度達(dá)到430°C，則在進(jìn)行200小時(shí)的擴(kuò)散處理的情況下硬度的下降幅度也在IOHV以下，母 材的硬度的下降對(duì)表層部的硬度幾乎沒(méi)有影響。另一方面，參照?qǐng)D28，進(jìn)行于480°C保持50小時(shí)的擴(kuò)散工序的情況下，實(shí)際的母材 硬度下降幅度與圖27的分析結(jié)果基本一致，可認(rèn)為圖27的分析結(jié)果與實(shí)際的熱處理的結(jié)
果一致。根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從在抑制母材的硬度下降對(duì)表層部的硬度所造成的影響的 同時(shí)使侵入鋼的氮到達(dá)所希望的區(qū)域的觀點(diǎn)來(lái)看，擴(kuò)散工序中的加熱溫度(擴(kuò)散溫度)必 須在480°C以下，優(yōu)選460°C以下。另外，通過(guò)將該加熱溫度設(shè)在430°C以下，可在使母材 的硬度下降幾乎不會(huì)影響到表層部的硬度的情況下實(shí)施擴(kuò)散工序。另外，從抑制母材的硬 度下降對(duì)表層部的硬度所造成的影響的觀點(diǎn)來(lái)看，較好是進(jìn)一步降低擴(kuò)散工序中的加熱溫 度，但為了避免使侵入鋼的氮到達(dá)所希望的區(qū)域所需的時(shí)間長(zhǎng)到超過(guò)實(shí)際的生產(chǎn)工序的容 許極限的情況，較好是將該加熱溫度設(shè)在300°C以上。(實(shí)施例3)以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例3進(jìn)行說(shuō)明。通過(guò)采用以上實(shí)施方式3的鋼的熱處理方 法的機(jī)械零部件的制造方法，實(shí)際制作了具有與本發(fā)明的機(jī)械零部件相同的結(jié)構(gòu)的樣品， 進(jìn)行了確認(rèn)表層部的晶界析出物的產(chǎn)生得到了抑制的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的工序如下所述。首先，準(zhǔn)備AMS標(biāo)準(zhǔn)6278 (AISI標(biāo)準(zhǔn)M50NiL)的鋼材，對(duì)其進(jìn)行加工，從而制成外徑小為40mm、內(nèi)徑小為30mm、厚度t為16mm的試驗(yàn)片。該鋼材由含有0. 11質(zhì)量％以上 0. 15質(zhì)量％以下的碳、0. 1質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 15質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％ 以下的錳、3. 2質(zhì)量％以上3. 6質(zhì)量％以下的鎳、4質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì) 量％以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、1. 13質(zhì)量％以上1. 33質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的 鋼形成。接著，對(duì)該試驗(yàn)片實(shí)施采用在上述實(shí)施方式3中基于圖19進(jìn)行了說(shuō)明的鋼的熱處 理方法的熱處理工序。在此，Tn、tn、T12、t12、T13、t13、T14、t14、T15、t15、T16和t16按照第三回 火工序后的試驗(yàn)片的硬度達(dá)到58HRC以上65HRC以下的條件來(lái)決定，T17為430°C，t17為10 小時(shí)，T18為430°C，t18為160小時(shí)。此外，等離子體氮化工序中，將放電電壓控制在200V以 上450V以下的范圍內(nèi)，將放電電流控制在1A以上5A以下的范圍內(nèi)，以使等離子體氮化時(shí) 的處理溫度T17達(dá)到430°C。另外，等離子體氮化工序中，以氮(N2)氫(H2) =1:1的比 例向爐內(nèi)導(dǎo)入氣體，以使等離子體氮化時(shí)的爐內(nèi)壓力達(dá)到267Pa以上400Pa以下。另外，擴(kuò)散工序中，在已調(diào)整為氮?dú)鈿夥盏臍夥諣t內(nèi)加熱試驗(yàn)片，實(shí)施擴(kuò)散處理， 以使試驗(yàn)片表面的碳濃度和氮濃度之和達(dá)到1.9質(zhì)量％以下。將如上所述實(shí)施了本發(fā)明的 鋼的熱處理方法的試驗(yàn)片作為本發(fā)明的實(shí)施例的樣品(實(shí)施例B)。另一方面，對(duì)于同樣制成的AMS標(biāo)準(zhǔn)6278構(gòu)成的試驗(yàn)片實(shí)施從上述實(shí)施方式3中 基于圖19進(jìn)行了說(shuō)明的鋼的熱處理方法中省略了擴(kuò)散工序的熱處理工序。在此，Tn、tn、 T12、t12、T13、t13、T14、t14、T15、t15、T16和t16按照第三回火工序后的試驗(yàn)片的硬度達(dá)到58HRC以 上65HRC以下的條件來(lái)決定，T17為480°C，t17為30小時(shí)。此外，等離子體氮化工序中，將放 電電壓控制在200V以上450V以下的范圍內(nèi)，將放電電流控制在1A以上5A以下的范圍內(nèi)， 以使等離子體氮化時(shí)的處理溫度T17達(dá)到480°C。另外，等離子體氮化工序中，以氮(N2) 氫(H2)甲烷(CH4) = 79 80 1的比例向爐內(nèi)導(dǎo)入氣體，以使等離子體氮化時(shí)的爐內(nèi) 壓力達(dá)到267Pa以上400Pa以下。將實(shí)施以上的熱處理方法的試驗(yàn)片作為本發(fā)明的比較例 的樣品(比較例B)。接著，沿與表面垂直的截面將上述制成的實(shí)施例B和比較例B的樣品切斷，研磨該 截面。用腐蝕液腐蝕經(jīng)研磨的截面后，隨機(jī)觀察5個(gè)包括表面在內(nèi)的一邊為150i!m的正方 形的視野。接著，參照?qǐng)D29 圖34對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。在圖29和圖32中，照片上部對(duì)應(yīng) 于樣品的表面?zhèn)?。此外，在圖30和圖33中，橫軸表示距表面的深度(距離)，縱軸表示硬度 (單位是維氏硬度)。此外，在圖31和圖34中，橫軸表示距表面的深度(距離)，縱軸表示 碳和氮的濃度，細(xì)線表示碳濃度，粗線表示氮濃度。參照?qǐng)D29，在本發(fā)明的實(shí)施例B的樣品的表層部未觀察到晶界析出物(長(zhǎng)寬比在 2以上且形成為7. 5 y m以上的長(zhǎng)度的鐵的氮化物)，形成良好的顯微組織。此外，參照?qǐng)D30 和圖31，實(shí)施例B的樣品的距表面的深度在0. 5mm以內(nèi)的區(qū)域具有950HV以上的足夠的硬 度，并且有足量的氮侵入。因此，通過(guò)對(duì)實(shí)施了與實(shí)施例B相同的熱處理的鋼構(gòu)件的表面實(shí) 施研磨等精加工，可制造形成氮濃度0. 05質(zhì)量％以上、碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0. 55質(zhì) 量％以上1. 9質(zhì)量％以下、厚度為0. 11mm以上、硬度為800HV以上的氮富集層的同時(shí)用顯 微鏡觀察該氮富集層時(shí)在一邊為150 ym的正方形區(qū)域的5個(gè)視野內(nèi)的晶界析出物在1個(gè) 以下的機(jī)械零部件。
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另一方面，參照?qǐng)D32，在本發(fā)明的范圍外的比較例B的樣品的表層部觀察到許多 晶界析出物90。此外，參照?qǐng)D33和圖34，比較例B的樣品的距表面的深度在0. 5mm以內(nèi)的 區(qū)域與實(shí)施例B同樣地具有950HV以上的足夠的硬度，并且有足量的氮侵入。因此，通過(guò)對(duì) 實(shí)施了與比較例B相同的熱處理的鋼構(gòu)件的表面實(shí)施研磨等精加工，可獲得雖然形成有高 硬度的表層部但在表層部殘存有晶界析出物的機(jī)械零部件。如上所述，這樣的機(jī)械零部件 不具有足夠的疲勞強(qiáng)度和韌性。綜上所述，根據(jù)采用以上實(shí)施方式3的鋼的熱處理方法的機(jī)械零部件的制造方 法，確認(rèn)了可制造由含有4質(zhì)量％以上的鉻的鋼構(gòu)成的同時(shí)在表層部形成有氮富集層且可 充分確保疲勞強(qiáng)度及韌性的本發(fā)明的機(jī)械零部件。(實(shí)施例4)以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例4進(jìn)行說(shuō)明。進(jìn)行了研究以上實(shí)施方式3所述的鋼的熱處理方法的擴(kuò)散工序中的合適的加熱溫度范圍的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的工序如下所述。首先，準(zhǔn)備AMS標(biāo)準(zhǔn)6278 (AISI標(biāo)準(zhǔn)M50NiL)的鋼材，對(duì)其進(jìn)行加工，從而制成外 徑Φ為40mm、內(nèi)徑Φ為30mm、厚度t為16mm的試驗(yàn)片。該鋼材由含有0. 11質(zhì)量％以上 0. 15質(zhì)量％以下的碳、0. 1質(zhì)量％以上0. 25質(zhì)量％以下的硅、0. 15質(zhì)量％以上0. 35質(zhì)量％ 以下的錳、3. 2質(zhì)量％以上3. 6質(zhì)量％以下的鎳、4質(zhì)量％以上4. 25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì) 量％以上4. 5質(zhì)量％以下的鉬、1. 13質(zhì)量％以上1. 33質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的 鋼形成。接著，對(duì)于該試驗(yàn)片，與上述實(shí)施例3的實(shí)施例B同樣地實(shí)施采用在上述實(shí)施方 式3中基于圖19進(jìn)行了說(shuō)明的鋼的熱處理方法的熱處理工序中從滲碳工序到第三回火工 序的工序。然后，通過(guò)將該試驗(yàn)片在430°C 570°C的溫度下保持各種不同的時(shí)間，從而實(shí) 施與擴(kuò)散工序相同的工序，測(cè)定滲碳層的硬度。更具體而言，在試驗(yàn)片的距表面的距離在 0. 2mm以上0. 4mm以下的區(qū)域內(nèi)測(cè)定9個(gè)點(diǎn)的硬度，算出其中的最低硬度。然后，基于反應(yīng) 速度理論分析該測(cè)定結(jié)果，算出擴(kuò)散工序的各加熱溫度下的加熱處理時(shí)間(擴(kuò)散時(shí)間)和 滲碳層的硬度之間的關(guān)系。另一方面，也進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)與上述實(shí)施例3的實(shí)施例B同樣地對(duì)同樣的試驗(yàn) 片實(shí)施從滲碳工序到第三回火工序的工序后，實(shí)際實(shí)施等離子體氮化工序和擴(kuò)散工序，確 認(rèn)試驗(yàn)片的硬度分布。在等離子體氮化工序中，將放電電壓控制在200V以上450V以下的 范圍內(nèi)，將放電電流控制在IA以上5A以下的范圍內(nèi)，以使等離子體氮化時(shí)的處理溫度T17 達(dá)到480°C，保持1小時(shí)，從而進(jìn)行等離子體氮化。另外，等離子體氮化工序中，以氮(N2) 氧(H2)=I 1的比例向爐內(nèi)導(dǎo)入氣體，以使等離子體氮化時(shí)的爐內(nèi)壓力達(dá)到267Pa以上 400Pa以下。然后，對(duì)完成了等離子體氮化工序的試驗(yàn)片進(jìn)行于480°C保持50小時(shí)的擴(kuò)散 工序。然后，測(cè)定實(shí)施擴(kuò)散工序前后的試驗(yàn)片的表層部的硬度分布。接著，參照?qǐng)D35及圖36對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。圖35中，橫軸表示加熱處理時(shí)間 (擴(kuò)散時(shí)間)，縱軸表示滲碳層的硬度。圖36中，橫軸表示距表面的深度(距離)，縱軸表示 硬度。此外，圖36中，菱形表示進(jìn)行擴(kuò)散工序前的試驗(yàn)片，四邊形表示進(jìn)行了于480°C保持 50小時(shí)的擴(kuò)散工序后的試驗(yàn)片的硬度。參照?qǐng)D35，擴(kuò)散溫度越高，試驗(yàn)片的滲碳層的硬度在越短的時(shí)間內(nèi)下降，但如果擴(kuò) 散溫度達(dá)到480°C，則在進(jìn)行200小時(shí)的擴(kuò)散處理的情況下硬度的下降幅度也在50HV以下，母材的硬度(滲碳層中沒(méi)有等離子體氮化所導(dǎo)致的氮的侵入的影響的區(qū)域的硬度)的下降 對(duì)表層部的硬度的影響減小。此外，如果擴(kuò)散溫度達(dá)到460°C，則在進(jìn)行200小時(shí)的擴(kuò)散處 理的情況下硬度的下降幅度也在30HV以下，母材的硬度的下降對(duì)表層部的硬度的影響進(jìn) 一步減小。此外，如果擴(kuò)散溫度達(dá)到430°C，則在進(jìn)行200小時(shí)的擴(kuò)散處理的情況下硬度的 下降幅度也在10HV以下，母材的硬度的下降對(duì)表層部的硬度幾乎沒(méi)有影響。另一方面，參照?qǐng)D36，進(jìn)行于480°C保持50小時(shí)的擴(kuò)散工序的情況下，實(shí)際的母 材 硬度下降幅度與圖35的分析結(jié)果基本一致，可認(rèn)為圖35的分析結(jié)果與實(shí)際的熱處理的結(jié) 果一致。根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從在抑制母材的硬度下降對(duì)表層部的硬度所造成的影響的 同時(shí)使侵入鋼的氮到達(dá)所希望的區(qū)域的觀點(diǎn)來(lái)看，擴(kuò)散工序中的加熱溫度(擴(kuò)散溫度)必 須在480°C以下，優(yōu)選460°C以下。另外，通過(guò)將該加熱溫度設(shè)在430°C以下，可在使母材 的硬度下降幾乎不會(huì)影響到表層部的硬度的情況下實(shí)施擴(kuò)散工序。另外，從抑制母材的硬 度下降對(duì)表層部的硬度所造成的影響的觀點(diǎn)來(lái)看，較好是進(jìn)一步降低擴(kuò)散工序中的加熱溫 度，但為了避免使侵入鋼的氮到達(dá)所希望的區(qū)域所需的時(shí)間長(zhǎng)到超過(guò)實(shí)際的生產(chǎn)工序的容 許極限的情況，較好是將該加熱溫度設(shè)在300°C以上。本次所公開(kāi)的實(shí)施方式和實(shí)施例在所有點(diǎn)上為例示，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明作出 了限制。本發(fā)明的范圍是由權(quán)利要求書來(lái)表示的而不是由上述說(shuō)明來(lái)表示的，本發(fā)明包括 與權(quán)利要求書等同的意思和范圍內(nèi)的所有變更。產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的機(jī)械零部件特別適合用作為由含有3. 75質(zhì)量％以上的鉻的鋼形成且表 層部形成有氮富集層的機(jī)械零部件。另外，本發(fā)明的滾動(dòng)軸承特別適合用作為要求在惡劣 條件下的耐久性有所提高的滾動(dòng)軸承。
權(quán)利要求
一種機(jī)械零部件(11、12、13、21、23、31、32、33、41、42、43、51、52、53)，其特征在于，由含有0.77質(zhì)量％以上0.85質(zhì)量％以下的碳、0.01質(zhì)量％以上0.25質(zhì)量％以下的硅、0.01質(zhì)量％以上0.35質(zhì)量％以下的錳、0.01質(zhì)量％以上0.15質(zhì)量％以下的鎳、3.75質(zhì)量％以上4.25質(zhì)量％以下的鉻、4質(zhì)量％以上4.5質(zhì)量％以下的鉬、0.9質(zhì)量％以上1.1質(zhì)量％以下的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成，在包括表面(11A、12A、13A、21A、23A、31A、32A、33A、41A、42A、43A、51A、52A、53A)在內(nèi)的區(qū)域形成了氮濃度0.05質(zhì)量％以上的氮富集層(11B、12B、13B、21B、23B、31B、32B、33B、41B、42B、43B、51B、52B、53B)，所述氮富集層(11B、12B、13B、21B、23B、31B、32B、33B、41B、42B、43B、51B、52B、53B)中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0.82質(zhì)量％以上1.9質(zhì)量％以下。
2.如權(quán)利要求1 所述的機(jī)械零部件(11、12、13、21、23、31、32、33、41、42、43、51、52、 53)，其特征在于，所述氮富集層(11B、12B、13B、21B、23B、31B、32B、33B、41B、42B、43B、51B、 52B、53B)的厚度為0. Ilmm以上。
3.如權(quán)利要求1 所述的機(jī)械零部件(11、12、13、21、23、31、32、33、41、42、43、51、52、 53)，其特征在于，所述氮富集層(11B、12B、13B、21B、23B、31B、32B、33B、41B、42B、43B、51B、 52B、53B)具有830HV以上的硬度。
4.如權(quán)利要求1 所述的機(jī)械零部件(11、12、13、21、23、31、32、33、41、42、43、51、52、 53)，其特征在于，用顯微鏡觀察所述氮富集層(11B、12B、13B、21B、23B、31B、32B、33B、41B、 42B、43B、51B、52B、53B)時(shí)，長(zhǎng)寬比2以上、長(zhǎng)7. 5 μ m以上的鐵的氮化物(90)的數(shù)量在一邊 150 μ m的正方形區(qū)域的5個(gè)視野內(nèi)為1個(gè)以下。
5.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械零部件(11、12、13、21、23、41、42、43、51、52、53)，其特征在 于，被作為構(gòu)成軸承(1、2、4、5)的零部件使用。
6.一種滾動(dòng)軸承(4、5)，其特征在于，包括軌道構(gòu)件(41、42、51、52)和與所述軌道構(gòu)件 (41、42、51、52)接觸、被配置在圓環(huán)狀的軌道上的多個(gè)滾動(dòng)體(43、53)，所述軌道構(gòu)件(41、 42、51、52)為權(quán)利要求1所述的機(jī)械零部件(41、42、51、52)，所述滾動(dòng)體(43、53)由陶瓷形 成。
7.如權(quán)利要求6所述的滾動(dòng)軸承(4、5、89)，其特征在于，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(70)的內(nèi) 部，相對(duì)于與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(74、77)鄰接的構(gòu)件自由旋轉(zhuǎn)地支承作為主軸或受所述主軸的旋轉(zhuǎn) 而旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件的所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(74、77)。
全文摘要
作為構(gòu)成深溝球軸承(1)的機(jī)械零部件的外圈(11)、內(nèi)圈(12)及珠(13)由含有0.77～0.85％的碳、0.01～0.25％的硅、0.01～0.35％的錳、0.01～0.15％的鎳、3.75～4.25％的鉻、4～4.5％的鉬、0.9～1.1％的釩，余分為鐵和雜質(zhì)的鋼形成；在包括滾走面(11A、12A、13A)的區(qū)域形成有氮濃度0.05質(zhì)量％以上的氮富集層(11B、12B、13B)，氮富集層(11B、12B、13B)中的碳濃度和氮濃度的合計(jì)值為0.82質(zhì)量％以上1.9質(zhì)量％以下。
文檔編號(hào)F16D3/224GK101874125SQ200880118689
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者伊藤崇, 八木田和寬, 大木力, 森下比呂志 申請(qǐng)人:Ntn株式會(huì)社