本發(fā)明涉及一種軸承構成構件、制造軸承構成構件的方法以及包括軸承構成構件的滾動軸承。

背景技術：

為使?jié)L動軸承潤滑，使用潤滑劑。在潤滑劑中可能有異物，諸如磨屑(weardebris)。在潤滑劑中有異物的條件下使用滾動軸承的情形下，異物被壓靠外環(huán)和內(nèi)環(huán)或者滾動元件，并且外環(huán)和內(nèi)環(huán)的表面或者滾動元件的表面可能被損傷。表面中被異物損傷的一部分因應力集中而導致疲勞剝落，這引起滾動軸承的壽命降低。因此，已經(jīng)公開了一種在潤滑劑中有異物的條件下改善滾動軸承壽命的技術，其中通過使用鎳含量、鉻含量和鉬含量是高的鋼作為軸承構成構件的原材料(例如日本專利申請公布特開平4-26752(jp4-26752a))。

技術實現(xiàn)要素：

然而，在jp4-26752a中所公開的鋼中，鎳含量、鉻含量和鉬含量是高的，這導致軸承構成構件的制造成本的增加。

在構造機械等中所使用的中型滾動軸承中，為在制造期間確保鋼的淬透性，使用鉻鉬鋼(scm鋼)或者鎳鉻鉬鋼(sncm鋼)。然而，在中型滾動軸承中，使用比較大型鋼，并因此，為確保滾動軸承的足夠內(nèi)部硬度，如在圖20中所示，有必要在930分鐘的很長時間段內(nèi)執(zhí)行滲碳處理或者碳氮共滲處理。此外，在scm鋼和sncm鋼中，晶粒由于長時段的滲碳處理或者碳氮共滲處理而被粗化，并且韌性劣化。因此，在作為鋼使用scm鋼或者sncm鋼的情形下，有必要除滲碳淬火處理或者碳氮共滲淬火處理之外，如圖20所示，還執(zhí)行二次淬火以便減小粗化晶粒的粒度。因此，在使用scm鋼或者sncm鋼的情形下，在制造期間的過程數(shù)目增多，由此制造成本增大。

本發(fā)明提供了軸承構成構件、制造軸承構成構件的方法以及滾動軸承，所述軸承構成構件能夠廉價地制造，并且在所述軸承構成構件中，在潤滑劑中有異物的條件下能夠確保長的壽命。

本發(fā)明的第一方面涉及軸承構成構件，軸承構成構件具有滾動滑動表面，該滾動滑動表面與配對構件相對地接觸，該接觸包括滾動接觸以及滑動接觸中的至少一個。軸承構成構件包括基材，基材包括鋼和碳氮共滲層，該碳氮共滲層是所述鋼上的表面層，所述鋼包括0.3至0.45質(zhì)量％的碳、0.5質(zhì)量％以下的硅、0.4至1.5質(zhì)量％的錳、0.3至2質(zhì)量％的鉻、0.1至0.35質(zhì)量％的鉬、0.2至0.4質(zhì)量％釩以及其余的鐵和不可避免的雜質(zhì)。在距滾動滑動表面的表面50μm深度的位置處的表面維氏硬度為700至800，內(nèi)部硬度按照維氏硬度為550至690，并且在從所述表面到10μm深度的范圍內(nèi)的殘余奧氏體的量為至少30體積％。

在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的軸承構成構件中，在距滾動滑動表面的表面50μm深度的位置處的表面維氏硬度為700至800，內(nèi)部硬度按照維氏硬度為550至690，并且在從所述表面到10μm深度的范圍內(nèi)的殘余奧氏體的量為至少30體積％。因此，在根據(jù)本發(fā)明的上述方面的軸承構成構件中，即使在潤滑劑中有異物的條件下，也能夠確保長的壽命。此外，具有上述成分的鋼的成本低廉，并且具有上述成分的鋼具備優(yōu)良的可加工性。因此，根據(jù)本發(fā)明的上述方面的軸承構成構件能夠廉價地制造。

本發(fā)明的第二方面涉及滾動軸承，包括：外環(huán)，該外環(huán)在外環(huán)的內(nèi)周上具有滾道表面；內(nèi)環(huán)，該內(nèi)環(huán)在內(nèi)環(huán)的外周上具有滾道表面；以及多個滾動元件，所述多個滾動元件被設置在外環(huán)的滾道表面與內(nèi)環(huán)的滾道表面之間。外環(huán)、內(nèi)環(huán)以及所述多個滾動元件中的至少一個由上述軸承構成構件構成。因為根據(jù)本發(fā)明的上述方面的滾動軸承包括上述軸承構成構件，因此能夠獲得上述優(yōu)良效果。滾動軸承可以是中型錐形滾子軸承。在此情形下，與從包括大量鎳、鉻和鉬的鋼所獲得的現(xiàn)有技術的中型錐形滾子軸承相比，根據(jù)本發(fā)明的上述方面的滾動軸承能夠在短時間段內(nèi)廉價地制造。此外，即使在潤滑劑中有異物的條件下，也能夠確保與從包括大量鎳、鉻和鉬的鋼所獲得的相關技術的中型錐形滾子軸承的壽命相等或比其更長的壽命。

本發(fā)明的第三方面涉及制造上述軸承構成構件的方法。所述方法包括：碳氮共滲淬火步驟，執(zhí)行碳氮共滲淬火處理，在具有1至1.3的碳勢以及1至6體積％的氨濃度的碳氮共滲氣氛中，在830℃至930℃加熱并且保持成形材料，然后淬火所述基材，所述成形材料由鋼形成，所述鋼包括0.3至0.45質(zhì)量％的碳、0.5質(zhì)量％以下的硅、0.4至1.5質(zhì)量％的錳、0.3至2質(zhì)量％的鉻、0.1至0.35質(zhì)量％的鉬、0.2至0.4質(zhì)量％釩以及其余的鐵和不可避免的雜質(zhì)；以及回火步驟，在150℃至250℃對已經(jīng)歷所述碳氮共滲淬火步驟的成形材料進行回火。

在根據(jù)本發(fā)明的上述方面的制造軸承構成構件的方法中，執(zhí)行碳氮共滲淬火處理，在具有1至1.3的碳勢以及1至6體積％的氨濃度的碳氮共滲氣氛中，以830℃至930℃加熱并且保持由具有上述成分的鋼形成的成形材料，并且然后執(zhí)行對所述成形材料淬火，并且執(zhí)行回火處理，以150℃至250℃對所述成形材料進行回火。因此，能夠獲得具有上述優(yōu)良效果的軸承構成構件。

根據(jù)軸承構成構件、制造軸承構成構件的方法以及包括根據(jù)本發(fā)明的方面的軸承構成構件的滾動軸承，軸承構成構件能夠廉價地制造，并且即使在潤滑劑中有異物的條件下也能夠確保長壽命。

附圖說明

在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術和工業(yè)意義，在附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件，并且其中：

圖1是示出錐形滾子軸承的主要部分的剖視圖，該錐形滾子軸承是根據(jù)本發(fā)明的實施例的滾動軸承的示例；

圖2是示出在圖1中所示的錐形滾子軸承的示意圖；

圖3是示出制造外環(huán)的方法的每一個步驟的流程圖，該外環(huán)是根據(jù)本發(fā)明的實施例的軸承構成構件；

圖4是示出在示例1中的熱處理條件的圖；

圖5是示出在示例2中的熱處理條件的圖；

圖6是示出在示例3中的熱處理條件的圖；

圖7是示出在示例4中的熱處理條件的圖；

圖8是示出在示例5中的熱處理條件的圖；

圖9是示出在比較例1中的熱處理條件的圖；

圖10是示出在比較例2中的熱處理條件的圖；

圖11是示出在比較例3中的熱處理條件的圖；

圖12是示出在比較例4中的熱處理條件的圖；

圖13是示出在比較例5中的熱處理條件的圖；

圖14是示出關于試驗例1調(diào)查在表面殘余奧氏體的量與異物在油中的壽命(l10壽命)之間的關系的結果的曲線圖；

圖15是示出關于試驗例1調(diào)查在表面維氏硬度與異物在油中的壽命(l10壽命)之間的關系的結果的曲線圖；

圖16是示出在示例1至5以及比較例1至5中的每一個中所使用的鋼的表格；

圖17是示出示例1至5以及比較例1至5的熱處理條件的表格；

圖18是示出滾動疲勞試驗的條件的表格；

圖19是示出試驗例1的結果的表格；并且

圖20是示出在現(xiàn)有技術的軸承構成構件的制造期間將sncm鋼用作原材料的情形下的熱處理條件的圖。

具體實施方式

在下文中，將使用附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的滾動軸承以及軸承構成構件。在下文中，將外環(huán)和內(nèi)環(huán)中的每一個均是根據(jù)本發(fā)明的實施例的軸承構成構件的情形作為示例來描述。圖1是示出錐形滾子軸承的主要部分的剖視圖，該錐形滾子軸承是根據(jù)本發(fā)明的實施例的滾動軸承的示例。

在圖1中所示的錐形滾子軸承1包括：外環(huán)10；內(nèi)環(huán)20，該內(nèi)環(huán)20相對于外環(huán)10被設置在內(nèi)周側上以致與外環(huán)10同心；多個錐形滾子30，所述多個錐形滾子30設置在外環(huán)10與內(nèi)環(huán)20之間；以及保持架40，該保持架40保持多個錐形滾子30。

外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20是形成為環(huán)狀的構件，使用用于軸承的鋼，諸如軸承鋼或者滲碳鋼。在外環(huán)10的內(nèi)周上，滾道表面10a被形成以沿周向方向延伸，錐形滾子30在該滾道表面10a上滾動。在內(nèi)環(huán)20的外周上，滾道表面20a被形成以沿周向方向延伸，錐形滾子30在該滾道表面20a上滾動。外環(huán)10被設置成與內(nèi)環(huán)20同心，使得滾道表面10a面對內(nèi)環(huán)20的滾道表面20a。

錐形滾子30被設置在外環(huán)10與內(nèi)環(huán)20之間。錐形滾子30中的每一個均能夠在外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20的滾道表面10a、20a上滾動。作為結果，外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20能夠彼此相對旋轉。錐形滾子30的表面(滾動表面30a)是與作為配對構件的外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20中的每一個相對地接觸的滾動滑動表面，所述接觸包括滾動接觸和滑動接觸中的至少一個。

保持架40是環(huán)狀構件，其被設置成與外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20同心。保持架40例如使用金屬或者合成樹脂來形成。保持架40將錐形滾子30保持在外環(huán)10與內(nèi)環(huán)20之間。

根據(jù)本實施例的錐形滾子軸承1不受特別限制，只要外環(huán)10、內(nèi)環(huán)20以及錐形滾子30中的至少一個是根據(jù)下述的本發(fā)明的實施例的軸承構成構件即可。根據(jù)本實施例的滾動軸承為中型滾動軸承，并且優(yōu)選為中型錐形滾子軸承，其被使用于例如工業(yè)機械或者構造機械中。在本說明書中，“中型滾動軸承”是指以下軸承：軸承的外徑為90至520mm、軸承環(huán)(外環(huán)和內(nèi)環(huán))的厚度為9至35mm、并且每一個滾動元件的外徑為10至52mm。在滾動軸承是錐形滾子軸承的情形下，外環(huán)的厚度在圖1中由t1來表示，內(nèi)環(huán)的厚度在圖1中由t2來表示，并且滾動元件的外徑在圖1中由d來表示。

在作為根據(jù)本實施例的軸承構成構件的外環(huán)10的內(nèi)周上，形成錐形滾子30在其上滾動的滾道表面10a。滾道表面10a是與作為配對構件的錐形滾子30相對地接觸的滾動滑動表面，所述接觸包括滾動接觸和滑動接觸中的至少一個。

在作為根據(jù)本實施例的軸承構成構件的內(nèi)環(huán)20的外周上，形成滾道表面20a，該滾道表面20a面對滾道表面10a并且錐形滾子30在滾道表面20a上滾動。滾道表面20a是與作為配對構件的錐形滾子30相對地接觸的滾動滑動表面，所述接觸包括滾動接觸和滑動接觸中的至少一個。

在本實施例中，外環(huán)10由基材11形成，基材11包括鋼11a和碳氮共滲層11b，該碳氮共滲層11b是鋼11a上的表面層。此外，內(nèi)環(huán)20由基材21形成，基材21包括鋼21a和碳氮共滲層21b，該碳氮共滲層21b是鋼21a上的表面層。

鋼11a和鋼21a中的每一個包括0.3至0.45質(zhì)量％的碳、0.5質(zhì)量％以下的硅、0.4至1.5質(zhì)量％的錳、0.3至2質(zhì)量％的鉻、0.1至0.35質(zhì)量％的鉬、0.2至0.4質(zhì)量％釩以及其余的鐵和不可避免的雜質(zhì)。不可避免的雜質(zhì)是在鋼的制造期間從原材料摻合并且在本發(fā)明的目的的實現(xiàn)不會受到妨礙的范圍內(nèi)容許的材料。不可避免的雜質(zhì)的示例包括磷、硫、銅以及鎳。作為外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20中的每一個的原材料，具有上述成分的鋼被使用并且由此在制造期間容易被加工。因此，外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20中的每一個均能夠廉價地制造。

碳是用于在軸承構成構件的制造期間確保鋼的淬透性并且在作為下一步驟的碳氮共滲淬火處理期間提高鋼的硬度以便獲得確保強度的內(nèi)部硬度的元素。從上述觀點，鋼中的碳含量為0.3質(zhì)量％以上，優(yōu)選為0.35質(zhì)量％以上，并且更優(yōu)選為0.38質(zhì)量％以上，以及從在碳氮共滲淬火處理之前獲得足夠的可加工性的觀點，鋼中的碳含量為0.45質(zhì)量％以下，并且優(yōu)選為0.42質(zhì)量％以下。

硅是在鋼的精煉期間脫氧所需的元素。從在碳氮共滲淬火處理之前確保足夠的可加工性以及降低材料成本和加工成本的觀點，鋼中的硅含量為0.5質(zhì)量％以下，并且優(yōu)選為0.35質(zhì)量％以下。典型地，鋼中的硅含量的下限優(yōu)選為0.01質(zhì)量％，并且更優(yōu)選為0.02質(zhì)量％。

錳是用于在軸承構成構件的制造期間提高鋼的淬透性以便提高在碳氮共滲淬火處理之后的鋼的硬度的元素。從提高鋼的淬透性以提高在碳氮共滲淬火處理之后的鋼的硬度的觀點，鋼中的錳含量為0.4質(zhì)量％以上，并且優(yōu)選為0.45質(zhì)量％以上。從防止基材的硬度的過度增大以防止在軸承構成構件的制造中進行切削期間刀具壽命的減少的觀點，鋼中的錳含量為1.5質(zhì)量％以下，優(yōu)選為1.3質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為1質(zhì)量％以下，并且還更優(yōu)選為0.75質(zhì)量％以下。

鉻是用于在軸承構成構件的制造期間提高鋼的淬透性并且在碳氮共滲處理期間同組合添加的釩和鉬一起形成細粒沉淀物以便提高硬度的元素。從在軸承構成構件的制造期間提高鋼的淬透性以及在碳氮共滲處理期間形成細粒沉淀物以提高硬度的觀點，鋼中的鉻含量為0.3質(zhì)量％以上，并且優(yōu)選為0.5質(zhì)量％以上。從防止形成導致疲勞斷裂的粗粒沉淀物以及降低材料成本和加工成本的觀點，鋼中的鉻含量為2質(zhì)量％以下，并且優(yōu)選為1.8質(zhì)量％以下。

正如鉻的情況，鉬是用于提高鋼的淬透性并且在碳氮共滲處理期間同組合添加的釩和鉻一起形成細粒沉淀物以便提高硬度的元素。鉬對碳具有強的親和力。在碳氮共滲淬火處理之前，大量鉬沉淀于鋼中作為未溶解碳化物。未溶解碳化物在碳氮共滲期間起沉淀核的作用。因此，鉬具有增加在碳氮共滲之后的沉淀量的效果。從提高硬度的觀點，鋼中的鉬含量為0.1質(zhì)量％以上，并且優(yōu)選為0.2質(zhì)量％以上。從防止形成導致疲勞斷裂的粗粒沉淀物以及降低材料成本和加工成本的觀點，鋼中的鉬含量為0.35質(zhì)量％以下，并且優(yōu)選為0.3質(zhì)量％以下。

正如鉻和鉬的情況，釩是用于提高鋼的淬透性并且在碳氮共滲處理期間同組合添加的鉻和鉬一起形成細粒沉淀物以便提高硬度的元素。釩對碳具有強的親和力。從提高硬度的觀點，鋼中的釩含量為0.2質(zhì)量％以上，優(yōu)選為0.21質(zhì)量％以上，并且更優(yōu)選為0.22質(zhì)量％以上。從防止形成抑制足夠量的碳的固熔體的粗粒沉淀物以及降低材料成本和加工成本的觀點，鋼中的釩含量為0.4質(zhì)量％以下，優(yōu)選為0.38質(zhì)量％以下，并且更優(yōu)選為0.36質(zhì)量％以下。

磷是不可避免的雜質(zhì)。因此，優(yōu)選地，鋼中的磷含量應盡可能低。鋼中的磷含量優(yōu)選為0.015質(zhì)量％以下，并且更優(yōu)選為0.013質(zhì)量％以下。硫是不可避免的雜質(zhì)。因此，優(yōu)選地，鋼中的硫含量應盡可能低。鋼中的硫含量優(yōu)選為0.005質(zhì)量％以下，并且更優(yōu)選為0.004質(zhì)量％以下。

銅是不可避免的雜質(zhì)。因此，優(yōu)選地，鋼中的銅含量應盡可能低。鋼中的銅含量優(yōu)選為0.2質(zhì)量％以下，并且更優(yōu)選為0.1質(zhì)量％以下。

鎳是不可避免的雜質(zhì)。因為鎳是昂貴的，因此優(yōu)選地，鋼中的鎳含量應盡可能低。鋼中的鎳含量優(yōu)選為0.2質(zhì)量％以下，并且更優(yōu)選為0.1質(zhì)量％以下。

在碳氮共滲層11b、21b中的每一層中，碳含量為0.7至1.2質(zhì)量％，并且氮含量為0.15至0.6質(zhì)量％。碳氮共滲層11b、21b中的每一層都能夠通過對具有上述成分的鋼執(zhí)行下述碳氮共滲處理來形成。

從確保足夠的表面硬度的觀點，碳氮共滲層11b、21b中的每一層中的碳含量為0.7質(zhì)量％以上，優(yōu)選為0.75質(zhì)量％以上，并且更優(yōu)選為0.8質(zhì)量％以上。從防止粗粒碳氮化物遺留的觀點，碳氮共滲層11b、21b中的每一層中的碳含量為1.2質(zhì)量％以下，優(yōu)選為1.1質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為1.05質(zhì)量％以下，并且還更優(yōu)選為1.00質(zhì)量％以下。

從形成殘余奧氏體以及細粒碳氮化物的觀點，碳氮共滲層11b、21b中的每一層中的氮含量為0.15質(zhì)量％以上，優(yōu)選為0.18質(zhì)量％以上，并且更優(yōu)選為0.2質(zhì)量％以上。從防止形成過量的殘余奧氏體的觀點，碳氮共滲層11b、21b中的每一層中的氮含量為0.6質(zhì)量％以下，優(yōu)選為0.58質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0.56質(zhì)量％以下，并且還更優(yōu)選為0.54質(zhì)量％以下。

從確保用于滾動軸承的構件的足夠的硬度的觀點，在距外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20的滾道表面10a、20a中的每一個的表面50μm深度的位置處的表面維氏硬度為700以上，并且優(yōu)選為720以上。從防止由于殘余奧氏體的量的減少在潤滑劑中有異物的條件下而引起的壽命減小的觀點，表面維氏硬度為800以下，并且優(yōu)選為780以下。外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20中的每一個均具有上述范圍內(nèi)的表面維氏硬度。因此，能夠確保用于滾動軸承的構件的足夠的硬度。在本說明書中，表面維氏硬度是通過從軸承構成構件的滾動滑動表面的表面在深度方向上切斷軸承構成構件并且將維氏硬度計壓頭放置在距滾動滑動表面的表面50μm深度的位置上所測量的值。

從確保用于軸承構成構件的足夠的抗碎強度的觀點，外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20中的每一個的內(nèi)部硬度按照維氏硬度為550以上，優(yōu)選為570以上，并且更優(yōu)選為600以上。從確保用于軸承構成構件的足夠的韌性的觀點，外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20中的每一個的內(nèi)部硬度按照維氏硬度為690以下，優(yōu)選為670以下，并且更優(yōu)選為630以下。外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20中的每一個均具有在上述范圍內(nèi)的內(nèi)部硬度。因此，能夠確保用于滾動軸承的構件的足夠的強度。在軸承構成構件是構成錐形滾子軸承1的構件的情形下，外環(huán)10的“內(nèi)部硬度”為在包括軸線的截面中處于沿假想線l的厚度的1/2的深度的位置12處(參照圖2)所測量的硬度，該假想線l穿過滾動滑動表面10a的發(fā)生線在寬度方向上的中心并且垂直于該發(fā)生線。內(nèi)環(huán)20的“內(nèi)部硬度”為在包括軸線的截面中處于沿假想線m的厚度的1/2的深度的位置22處(參照圖2)所測量的硬度，該假想線m穿過滾動滑動表面20a的發(fā)生線在寬度方向上的中心并且垂直于該發(fā)生線。錐形滾子30的“內(nèi)部硬度”為在包括軸線的截面中的交叉點32處(參照圖2)所測量的硬度，該交叉點32處于第一假想線n1與第二假想線n2之間，第一假想線n1穿過滾動滑動表面30a在外環(huán)10側上的第一發(fā)生線在寬度方向上的中心并且垂直于該第一發(fā)生線，并且第二假想線n2穿過滾動滑動表面30a在內(nèi)環(huán)20側上的第二發(fā)生線在軸向方向上的中心并且垂直于該第二發(fā)生線。

從外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20的滾道表面10a、20a中的每一個的表面到10μm深度的范圍內(nèi)的殘余奧氏體的量為至少30體積％。從在潤滑劑中有異物的條件下確保足夠的壽命的觀點，從外環(huán)10和內(nèi)環(huán)20的滾道表面10a、20a中的每一個的表面到10μm深度的范圍內(nèi)的殘余奧氏體的量優(yōu)選為35體積％以上，更優(yōu)選為37體積％以上。從確保用于滾動軸承的構件的足夠的硬度的觀點，殘余奧氏體的量優(yōu)選為50體積％以下，并且更優(yōu)選為48體積％以下。

使用方法來生產(chǎn)根據(jù)本實施例的軸承構成構件，該方法包括：碳氮共滲淬火步驟，執(zhí)行碳氮共滲淬火處理，在具有1至1.3的碳勢以及1至6體積％的氨濃度的碳氮共滲氣氛中，在830℃至930℃加熱并且保持由上述鋼形成的成形材料，并然后對該成形材料進行淬火；回火步驟，在150℃至250℃對已經(jīng)歷碳氮共滲淬火步驟的成形材料進行回火。在下文中，將描述制造外環(huán)的方法，作為制造軸承構成構件的方法的示例。圖3是示出制造外環(huán)的方法的每一個步驟的流程圖，該外環(huán)是根據(jù)本發(fā)明的實施例的軸承構成構件。

首先，使用上述鋼，獲得外環(huán)的成形材料w1，其在用于形成滾道表面10a、外周表面10b以及端表面10c、10d的部分中的每一個部分內(nèi)具有拋光余量(“預加工步驟”，參照圖3的(a))。在根據(jù)本實施例的制造方法中所使用的鋼內(nèi)，昂貴的鎳的含量為0.2質(zhì)量％以下。因此，軸承構成構件能夠以低材料成本制造。所述鋼能夠使用普通的方法由具有上述成分的鋼水制造。

下一步，將所獲得的成形材料w1設置于碳氮共滲爐中。下一步，對成形材料w1執(zhí)行碳氮共滲處理(“碳氮共滲步驟”；參照圖3的(b))，并且然后將已經(jīng)歷碳氮共滲處理的成形材料w1快速冷卻(受淬火)(“淬火步驟”；參照圖3的(c))?！疤嫉矟B步驟”以及“淬火步驟”也可以被稱作“碳氮共滲淬火步驟”。

能夠通過在具有1至1.3的碳勢以及1至6體積％的氨濃度的氣氛(碳氮共滲氣氛)中以830℃至930℃的碳氮共滲溫度加熱成形材料w1來執(zhí)行碳氮共滲處理。

從在鋼的表面部分中分散足夠量的碳氮化物以使得表面部分處的硬度足夠用于滾動軸承的構件的觀點，碳氮共滲氣氛的碳勢為1以上。從防止形成粗粒碳氮化物以在潤滑劑中有異物的條件下改善軸承構成構件的壽命的觀點，碳氮共滲氣氛的碳勢為1.3以下。

從在鋼的表面部分中分散足夠量的碳氮化物以使得表面部分處的硬度足夠用于滾動軸承的構件的觀點，碳氮共滲氣氛的氨濃度優(yōu)選為1體積％以上，并且更優(yōu)選為2體積％以上。從防止形成粗粒碳氮化物以在潤滑劑中有異物的條件下改善軸承構成構件的壽命的觀點，碳氮共滲氣氛的氨濃度優(yōu)選為6體積％以下，更優(yōu)選為5體積％以下，并且還更優(yōu)選為3體積％以下。因此，碳氮共滲氣氛的氨濃度可以被設定為2體積％。

從確保足夠的碳和氮的擴散速率以防止碳氮共滲時間的增大并且降低制造成本的觀點，碳氮共滲溫度為830℃以上。從抑制氨在碳氮共滲氣氛中的分解以確保足夠的鋼中的碳和氮的固熔體量并且在鋼的表面中分散足夠量的碳氮化物的觀點，碳氮共滲溫度為930℃以下。

典型地，從在鋼的表面部分中分散足夠量的碳氮化物以使得表面部分處的硬度足夠用于滾動軸承的構件的觀點，碳氮共滲時間優(yōu)選為180分鐘以上，并且更優(yōu)選為240分鐘以上。隨著碳氮共滲時間增加，碳和氮在鋼內(nèi)的擴散進行。因此，可以增加碳氮共滲時間。

例如，通過在包含冷卻油的油浴中進行油冷卻，執(zhí)行快速冷卻(淬火)。

下一步，對已經(jīng)歷碳氮共滲淬火處理的成形材料執(zhí)行回火處理(回火步驟；參照圖3的(d))。能夠通過將成形材料加熱至150℃至250℃的回火溫度并且對成形材料進行空氣冷卻來執(zhí)行回火處理。

從確保用于滾動軸承的構件的足夠的韌性的觀點，回火溫度為150℃以上。從確保用于滾動軸承的構件的足夠的硬度的觀點，回火溫度為250℃以下。

典型地，從確保用于滾動軸承的構件的足夠的韌性的觀點，回火時間優(yōu)選為30分鐘以上，并且更優(yōu)選為40分鐘以上。典型地，從確保用于滾動軸承的構件的足夠的硬度的觀點，回火時間優(yōu)選為240分鐘以下，并且更優(yōu)選為210分鐘以下。

下一步，精加工已經(jīng)歷回火步驟的中間材料，以獲得作為軸承構成構件的外環(huán)10(精加工；參照圖3的(e))。例如，通過對在已經(jīng)歷回火步驟的中間材料中用于形成滾道表面10a、外周表面10b以及端表面10c、10d的部分中的每一個部分拋光并且超精加工滾道表面10a以使得中間材料以預定精度被精加工，能夠執(zhí)行精加工。在外環(huán)10中，滾道表面10a、外周表面10b以及端表面10c、10d為被精加工的部分。

下一步，將使用示例等來驗證根據(jù)本發(fā)明的實施例的軸承構成構件及其制造方法的效果。

將對示例1至5以及比較例1至5進行描述。在圖16的表格中所示的每種鋼都已被加工成預定形狀以制造用于錐形滾子軸承(型號tra0607r)的外環(huán)、內(nèi)環(huán)以及錐形滾子中的每一個的成形材料。

接下來，根據(jù)示例1至5以及比較例1至5，將所制造的成形材料加熱并且然后拋光以制造錐形滾子軸承。在示例1至5以及比較例1至5中的熱處理條件在圖17的表格以及圖4至13中示出。

在圖4中所示的熱處理條件如下(示例1)。在碳氮共滲爐內(nèi)的具有1.3的碳勢以及2體積％的氨濃度的碳氮共滲氣氛中，成形材料以860℃被加熱達360分鐘并且被油冷卻至80℃(碳氮共滲淬火)；并且所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻(回火)。在圖5中所示的熱處理條件如下(示例2)。在碳氮共滲爐內(nèi)的具有1.25的碳勢以及2體積％的氨濃度的碳氮共滲氣氛中，成形材料以860℃被加熱達360分鐘并且被油冷卻至80℃(碳氮共滲淬火)；并且所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻(回火)。在圖6中所示的熱處理條件如下(示例3)。在碳氮共滲爐內(nèi)的具有1.2的碳勢以及2體積％的氨濃度的碳氮共滲氣氛中，成形材料以860℃被加熱達360分鐘并且被油冷卻至80℃(碳氮共滲淬火)；并且所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻(回火)。在圖7中所示的熱處理條件如下(示例4)。在碳氮共滲爐內(nèi)的具有1.15的碳勢以及2體積％的氨濃度的碳氮共滲氣氛中，成形材料以860℃被加熱達360分鐘并且被油冷卻至80℃(碳氮共滲淬火)；并且所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻(回火)。在圖8中所示的熱處理條件如下(示例5)。在碳氮共滲爐內(nèi)的具有1的碳勢以及2體積％的氨濃度的碳氮共滲氣氛中，成形材料以860℃被加熱達360分鐘并且被油冷卻至80℃(碳氮共滲淬火)；并且所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻(回火)。在圖9中所示的熱處理條件如下(比較例1)。在碳氮共滲爐內(nèi)的具有0.9的碳勢以及2體積％的氨濃度的碳氮共滲氣氛中，成形材料以860℃被加熱達360分鐘并且被油冷卻至80℃(碳氮共滲淬火)；并且所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻(回火)。在圖10中所示的熱處理條件如下(比較例2)。在碳氮共滲爐內(nèi)的具有0.8的碳勢以及2體積％的氨濃度的碳氮共滲氣氛中，成形材料以860℃被加熱達360分鐘并且被油冷卻至80℃(碳氮共滲淬火)；并且所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻(回火)。在圖11中所示的熱處理條件如下(比較例3)。在碳氮共滲爐內(nèi)的具有1.25的碳勢以及2體積％的氨濃度(碳氮共滲)的碳氮共滲氣氛中，成形材料以900℃被加熱達900分鐘；在滲碳爐內(nèi)的具有0.85的碳勢的滲碳氣氛中，所獲得的成形材料以860℃被加熱達15分鐘(淬火前保持)并且被油冷卻至80℃；所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻至80℃(回火)；所獲得的成形材料以830℃被加熱達40分鐘并且被油冷卻至80℃(二次淬火)；并且所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻(回火)。在圖12中所示的熱處理條件如下(比較例4)。在滲碳爐內(nèi)的具有1.5的碳勢的滲碳氣氛中，成形材料以950℃被加熱達615分鐘(滲碳)；在滲碳爐內(nèi)的具有0.9的碳勢的滲碳氣氛中，所獲得的成形材料以850℃被加熱達15分鐘(淬火前保持)并且被油冷卻至80℃；所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻(回火)；所獲得的成形材料以810℃被加熱達40分鐘并且被油冷卻至80℃(二次淬火)；并且所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻(回火)。在圖13中所示的熱處理條件如下(比較例5)。在滲碳爐內(nèi)的具有1.3的碳勢的滲碳氣氛中，成形材料以930℃被加熱達285分鐘(滲碳)；在滲碳爐內(nèi)的具有1.05的碳勢的滲碳氣氛中，所獲得的成形材料以850℃被加熱達15分鐘(淬火前保持)并且被油冷卻至80℃；所獲得的成形材料以160℃被加熱達120分鐘并且被空氣冷卻(回火)。

將對試驗例1進行描述。關于在示例1至5以及比較例1至5的每一個中所獲得的錐形滾子軸承中所使用的內(nèi)環(huán)，調(diào)查距滾道表面的表面50μm深度的位置處的表面維氏硬度、內(nèi)部硬度(內(nèi)部維氏硬度)、在從滾道表面的表面到10μm深度的范圍內(nèi)的表面殘余奧氏體的量以及在潤滑劑中有異物條件下的壽命(異物在油中壽命)。

在將在示例1至5以及比較例1至5的每一個中所獲得的內(nèi)環(huán)自其表面在深度方向上切斷之后，并且將維氏硬度計壓頭置于距滾道表面的表面50μm深度的位置上，使用維氏硬度試驗器來測量表面維氏硬度。

在將在示例1至5以及比較例1至5的每一個中所獲得的內(nèi)環(huán)自其表面在深度方向上切斷之后，并且將維氏硬度計壓頭置于圖2中的位置22上，使用維氏硬度試驗器來測量內(nèi)部硬度(內(nèi)部維氏硬度)。

通過在從滾道表面的表面到10μm深度的范圍內(nèi)使用x射線衍射，計算在α相(馬氏體)與γ相(奧氏體)的積分強度之間的比率，調(diào)查表面殘余奧氏體的量。

通過在圖18的表格中所示的條件下執(zhí)行滾動疲勞試驗，并且調(diào)查基于滾動疲勞試驗的結果所獲得的指示10％失效概率的l10壽命，來評估異物在油中壽命。通過在韋布爾概率紙上繪制滾動疲勞試驗的結果，來獲得10％失效概率。

關于試驗例1，圖19的表格示出，調(diào)查在示例1至5以及比較例1至5中的每一個所獲得的內(nèi)環(huán)中距滾道表面的表面50μm深度的位置處的表面維氏硬度、內(nèi)部硬度(內(nèi)部維氏硬度)、在從滾道表面的表面到10μm深度的范圍內(nèi)的表面殘余奧氏體的量以及異物在油中壽命(l10壽命)的結果。此外，關于試驗例1，圖14示出調(diào)查在表面殘余奧氏體的量與異物在油中壽命(l10壽命)之間關系的結果，并且圖15示出調(diào)查在表面維氏硬度與異物在油中壽命(l10壽命)之間關系的結果。在圖14和15中，黑圓圈示出在各個示例中所獲得的結果，并且黑方塊表示在各個比較例中所獲得的結果。

從圖19的表格以及圖14和15的結果顯而易見，在示例1至5中所獲得的內(nèi)環(huán)中，表面維氏硬度為700至800，并且表面殘余奧氏體的量為30％以上(34％至54％)。顯而易見，在示例1至5中所獲得的錐形滾子軸承的異物在油中壽命(l10壽命)為2.00×10⁶rev以上。相比之下，顯而易見，在比較例1、2、4和5中所獲得的內(nèi)環(huán)中，表面維氏硬度為700至800，并且表面殘余奧氏體的量為20％至31％。顯而易見，在比較例1、2、4和5中所獲得的錐形滾子軸承的異物在油中壽命(l10壽命)短于1.5×106rev。關于在比較例3中所獲得的錐形滾子軸承，異物在油中壽命(l10壽命)是足夠的。然而，在制造期間，需要比9小時長的長滲碳時間，并且需要二次淬火來減小粗化晶粒的尺寸。因此，在比較例3中所獲得的錐形滾子軸承的制造成本高于在示例1至5中所獲得的錐形滾子軸承的制造成本。

從圖19的表格中所示的結果顯而易見，在示例1至5中所獲得的外環(huán)中的每一個外環(huán)的內(nèi)部硬度(內(nèi)部維氏硬度)為600以上。因此，顯而易見，在示例1至5中所獲得的外環(huán)中的每一個外環(huán)都具有用于軸承構成構件的足夠的強度。

基于上述結果，顯而易見，軸承構成構件能夠廉價地制造，并且即使在潤滑劑中有異物的條件下仍能夠確保軸承構成構件的長壽命，軸承構成構件包括基材，該基材包括鋼和碳氮共滲層，該碳氮共滲層是鋼上的表面層，所述鋼包括0.3至0.45質(zhì)量％的碳、0.5質(zhì)量％以下的硅、0.4至1.5質(zhì)量％的錳、0.3至2質(zhì)量％的鉻、0.1至0.35質(zhì)量％的鉬、0.2至0.4質(zhì)量％釩以及其余的鐵和不可避免的雜質(zhì)，其中，在距滾動滑動表面的表面50μm的深度位置處的表面維氏硬度為700至800，內(nèi)部硬度(內(nèi)部維氏硬度)為550至690，并且在從表面到10μm深度的范圍內(nèi)的殘余奧氏體的量為至少30體積％。