滾動(dòng)軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及滾動(dòng)軸承，更詳細(xì)而言，設(shè)及如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、建設(shè)機(jī)械、鋼鐵設(shè)備、工業(yè) 用機(jī)器人等那樣在施加高載荷、沖擊性的載荷的用途中使用的滾動(dòng)軸承。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于滾動(dòng)軸承要求壽命和初性，特別是對(duì)于如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、建設(shè)機(jī)械、鋼鐵設(shè)備、 工業(yè)用機(jī)器人等那樣在施加高載荷、沖擊性的載荷的用途中使用的滾動(dòng)軸承，重視兩者的 平衡。
[0003] 軸承的滾動(dòng)壽命大體上分為內(nèi)部起點(diǎn)型的剝離和表面起點(diǎn)型的剝離。內(nèi)部起點(diǎn) 型剝離W鋼材中所含有的非金屬雜質(zhì)為起點(diǎn)，因此，通過使鋼材的含氧量降低的方法進(jìn)行 長壽命化。迄今為止，通過各種各樣的鋼鐵工藝的改善而實(shí)現(xiàn)了含氧量的降低，但是，公知 的是，在化學(xué)成分方面，在含氧量的降低時(shí)，期望含碳量多，與作為中碳鋼的S53C相比，W SUJ2為代表的軸承鋼表現(xiàn)出高純凈度。
[0004] 在表面起點(diǎn)型剝離中，由于因油中所含有的金屬粉等異物的咬入而產(chǎn)生的壓痕的 邊緣的應(yīng)力集中導(dǎo)致產(chǎn)生剝離，因此，W緩和該剝離為目的，控制殘留奧氏體量而實(shí)現(xiàn)長壽 命化。另外，通常，與內(nèi)部起點(diǎn)型剝離相比，表面起點(diǎn)型剝離明顯地使軸承短壽命化，因此， 很多長壽命軸承的開發(fā)與表面起點(diǎn)型剝離的降低相關(guān)。但是，為了大量產(chǎn)生殘留奧氏體，需 要在表面形成碳、氮的富化區(qū)域，為此，需要進(jìn)行滲碳、碳氮共滲等在特殊氣體介質(zhì)下進(jìn)行 的澤火處理。而且，由于多量的殘留奧氏體的析出導(dǎo)致滾動(dòng)軸承所最需要的表面硬度的降 低，因此，需要用硬質(zhì)的碳氮化物來補(bǔ)償該析出，為此，很多情況下，添加Mo等高價(jià)格的合 金兀素。 陽0化]另一方面，初性與材料的硬度處于折衷的關(guān)系，為了使初性提高，基本的方針是盡 量多地確保硬度低的區(qū)域。從運(yùn)樣的視點(diǎn)而言，開發(fā)了對(duì)低、中碳鋼實(shí)施滲碳或者碳氮共 滲處理而僅使表面硬化的滲碳軸承。但是，滲碳鋼很多情況下被使用在如鋼鐵設(shè)備用的軸 承那樣的比較的大型的軸承中，為了確保澤火性，主流是添加Ni、Mo、化等高價(jià)格的合金元 素，現(xiàn)狀是招致滲碳處理等熱處理的煩瑣和生產(chǎn)成本的增大。
[0006] 基于運(yùn)樣的背景，也進(jìn)行利用高頻感應(yīng)加熱僅使鋼材的表面硬化的處理（例如參 照專利文獻(xiàn)1、2)。利用高頻感應(yīng)加熱，得到如下的軸承：在同一零件中，在表面存在承受高 的表面壓力的硬化層，在內(nèi)部（屯、部）存在初性優(yōu)良的非硬化層，使壽命和初性兼顧。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 陽00引專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1:日本國日本特開2009 - 270172號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)2:日本國特許第4208426號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
1 ] 本發(fā)明欲解決的技術(shù)問題
[0012] 但是，在現(xiàn)有的滾動(dòng)軸承中，如專利文獻(xiàn)1那樣，高頻感應(yīng)加熱所進(jìn)行的硬化處理 僅是滾道面，其他部分仍然柔軟。因此，在組裝時(shí)需要細(xì)屯、謹(jǐn)慎，運(yùn)直接關(guān)系到產(chǎn)品的生產(chǎn) 率降低。另外，軸承一般被組裝于軸承座來使用，但是，為了抑制載荷所造成的變形，將軸承 座與軸承的間隙抑制為必要的最小限度。因此，例如在將外圈的外徑面組裝于軸承座的情 況下，如果在外圈的外徑面上有損傷，則損傷的周圍隆起，向軸承座的組裝變得非常困難。
[0013]另外，如專利文獻(xiàn)2那樣，對(duì)使用S53C等低合金鋼的滾道圈進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱處 理，特別是對(duì)于使化等在碳化物中稠化，阻礙碳的溶入那樣的合金成分采取回避的傾向。 在溶入有較多的碳的區(qū)域中，殘存有殘留奧氏體，具有易于維持壓縮的殘留應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)，但 是，在S53C那樣的低合金鋼中，得不到運(yùn)樣的作用。
[0014] 因此，本發(fā)明目的在于提供一種滾動(dòng)軸承，其也能夠?qū)?yīng)在如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、建設(shè)機(jī) 械、工業(yè)用機(jī)器人等那樣施加高載荷、沖擊性的載荷那樣的用途中使用的滾動(dòng)軸承，兼顧了 優(yōu)良的壽命和初性。
[0015] 用于解決問題的技術(shù)方案
[0016] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供下述的滾動(dòng)軸承。
[0017] (1) 一種滾動(dòng)軸承，其包含一對(duì)滾道圈及滾動(dòng)體的任意1個(gè)W上的零件，其特征在 于，
[0018] 所述滾道圈的至少一者是對(duì)下述（1)式所示的DI值為1.0W上且被球化退火處 理后的鋼材進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱處理，而至少在滾道面及嵌合面上形成有硬度550HVW上的 硬化層，并且，
[0019] 在高頻感應(yīng)加熱處理后的滾道圈中，（A)平均殘留奧氏體量為12體積％ ^下，度） 滾道面的殘留奧氏體量為12體積％^上，殘留壓縮應(yīng)力為一lOOMPaW下，（C)滾道面的硬 度與硬度不足550HV的區(qū)域的最低硬度之差為150HVW上，
[0020] DI=DOXfSiXfMnXfNiXfCrXfMo? ? ? (1)
[0021] DO= 0. 2X(C)+0. 14
[0022] fSi= 1+0. 64X(Si)
[0023] fMn= 1+4. 1X(Mn)
[0024] fNi= 1+0. 52X(Ni) 陽0巧]fCr= 1+2. 33X(Cr)
[0026]fMo= 1+3. 14X(Mo) 陽027] 其中，（C)、（SU、（Mn)、（W)、（化）及（Mo)是鋼材中的各元素的含量（質(zhì)量％ )。 陽02引 似所述（1)所述的滾動(dòng)軸承，其特征在于，所述鋼材含有C:0. 7~1. 1質(zhì)量％、 Si:0. 15 ~0. 7 質(zhì)量％、Mn:0. 01 ~1. 15 質(zhì)量％、Cr:0. 9 ~1. 6 質(zhì)量％、Mo:0 ~2. 0 質(zhì) 量％及Ni:0~2. 0質(zhì)量％，其余部分為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
[0029] 做所述（1)或似所述的滾動(dòng)軸承，其特征在于，高頻感應(yīng)加熱處理后的滾道 圈的滾道面的硬度550HVW上的區(qū)域的深度為Y。(mm)，與滾動(dòng)體接觸的區(qū)域的平均壁厚為 T(mm)，硬度不足550HV的區(qū)域的壁厚為W(mm)，滾道面相反面的硬度550HVW上的區(qū)域的深 度為Y。'（mm)，所述滾動(dòng)體的直徑為D,(mm)，此時(shí)，滿足W下各項(xiàng)：
[0030] (a)Y〇含0. 07Dw 陽03U (b)Y〇>Y〇，
[0032] (c)Y〇/T蘭 30%
[0033] (d)W/T含55%。
[0034] 此外，在W下的說明中，將"硬度不足550HV的區(qū)域"也稱作'乂、部"。
[00對(duì)發(fā)明效果
[0036] 本發(fā)明的滾動(dòng)軸承通過對(duì)于滾道圈材料使用球化退火處理后的含碳量為0. 7質(zhì) 量％ ^上的鋼材，并且通過高頻感應(yīng)加熱處理僅在滾道面、嵌合面及與密封件的接觸部上 形成特定物理性質(zhì)的硬化層，并在屯、部存在非硬化層，從而壽命和初性變得優(yōu)異。因此，即 使在風(fēng)力發(fā)電機(jī)、建設(shè)機(jī)械、工業(yè)用機(jī)器人等施加高載荷、沖擊載荷那樣的用途中使用，也 能夠抑制剝離的發(fā)生而實(shí)現(xiàn)壽命的延長。
【附圖說明】
[0037] 圖1是用于說明（A)例示的圓柱滾子軸承、做例示的圓錐滾子軸承、似例示的 自動(dòng)調(diào)屯、滾子軸承的滾道圈的壁厚T的規(guī)定方法的圖。
[0038] 圖2是用于說明球軸承的滾道圈的壁厚T的規(guī)定方法的圖。
[0039] 附圖標(biāo)記說明
[0040] 1滾子
[0041] la滾動(dòng)面
[0042] 10 內(nèi)圈
[0043]10a內(nèi)圈外徑面
[0044]10b內(nèi)圈內(nèi)徑面
[0045] 12外圈
[0046]12a外圈內(nèi)徑面
[0047]12b外圈外徑面
[0048]2滾珠
[0049] 2a滾動(dòng)面 陽化0] 20內(nèi)圈 陽0川 21滾道槽
[0052] L垂線
【具體實(shí)施方式】
[0053] W下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0054] 本發(fā)明的滾動(dòng)軸承在一對(duì)滾道圈間轉(zhuǎn)動(dòng)自如地保持有多個(gè)滾動(dòng)體，利用高頻感應(yīng) 加熱在某一個(gè)滾道圈、優(yōu)選為兩個(gè)的滾道圈的至少滾道面及嵌合面上形成有硬度550HVW 上的硬化層。
[0055] 如上所述，W往，由于僅對(duì)滾道面實(shí)施高頻感應(yīng)加熱處理，因此，例如向軸承座的 組裝時(shí)所使用的外圈的外徑面等未被硬化，與之相對(duì)，在本發(fā)明中，不僅在滾道面還在嵌合 面上、優(yōu)選進(jìn)一步在與密封潤滑油、潤滑脂等潤滑劑的密封件的接觸部分、滾道圈的整個(gè)表 面上形成高頻感應(yīng)加熱所形成的硬化層。
[0056] 作為滾道圈的初始材料，優(yōu)選使用含碳量為0. 7質(zhì)量％ ^上且被球化退火處理的 鋼材。在本發(fā)明中，主要的對(duì)象是風(fēng)力發(fā)電機(jī)、建設(shè)機(jī)械、工業(yè)用機(jī)器人等所使用的大型的、 具體而言是外圈外徑為180mmW上的滾動(dòng)軸承，但基本上，由于軸承變大，滾動(dòng)體也變大， 所W，剪切應(yīng)力也變大，必然所需的澤火深度變深。但是，若硬化層變深，則表面附近的殘留 壓縮應(yīng)力具有在一度變大之后復(fù)原的傾向，在中碳鋼（含碳量為0. 30~0. 45質(zhì)量％ )的 情況下，若暴露在某個(gè)一定W上的溫度下而碳化物完全溶化，則在奧氏體的成分方面，不會(huì) 引起更大的變化。與此相對(duì)，在含碳量多的高碳鋼中，碳的供給量充分，而且，在溶入有較多 的碳的區(qū)域中，殘存有殘留奧氏體而使殘留壓縮應(yīng)力變得易于維持。因此，為了確保殘留奧 氏體量，在本發(fā)明中，優(yōu)選使含碳量為0. 7質(zhì)量％ ^上，更優(yōu)選為0. 95質(zhì)量％ ^上。但是， 為了抑制巨大的碳化物的產(chǎn)生，優(yōu)選含碳量為1. 2質(zhì)量％ ^下，更優(yōu)選為1. 1質(zhì)量％W下。
[0057] 能夠?qū)⑵溆喑煞肿鳛椴豢杀苊獾碾s質(zhì)，但是，為了確保澤火性，優(yōu)選含有0.1~ 2. 0質(zhì)量％的Si、0. 01~2. 0質(zhì)量％的胞、0. 1~2. 0質(zhì)量％的化，在澤火性不足的情況下， 更優(yōu)選含有2質(zhì)量％W下的Mn、2.0質(zhì)量％W下的Ni。
[0058] 為了確保澤火性，優(yōu)選Si為0. 1質(zhì)量％ ^上，更優(yōu)選為0. 15質(zhì)