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公開番号2024046662
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-03
出願番号2024009629,2022146401
出願日2024-01-25,2022-09-14
発明の名称機械部品及び転がり軸受
出願人NTN株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類C22C 38/00 20060101AFI20240327BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】寸法の経時変化を抑制可能であるとともに、表面における圧痕起点型の転動疲労寿命を改善可能な機械部品を提供する。
【解決手段】機械部品は、鋼製であり、表面を有する。鋼は、焼入れ及び焼戻しが行われている。機械部品は、表面にある浸窒層と、表面からの距離が浸窒層よりも離れている芯部とを備える。表面における鋼中の窒素濃度は、0.01質量パーセント以上である。表面における鋼の硬さは、820Hv以上である。芯部における鋼中の残留オーステナイト量は、0.1体積パーセント以上9体積パーセント以下である。芯部における鋼中の残留オーステナイトの転位密度は、4.0×1014m-2以上である。鋼は、高炭素鋼又は軸受鋼である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
焼入れ及び焼戻しが行われた鋼製であり、表面を有する機械部品であって、
前記表面にあり、窒素が固溶している浸窒層と、前記浸窒層よりも前記表面から離れた位置にある芯部とを備え、
前記表面における前記鋼中の窒素濃度は、0.01質量パーセント以上であり、
前記表面における前記鋼の硬さは、820Hv以上であり、
前記芯部における前記鋼中の残留オーステナイト量は、0.1体積パーセント以上9体積パーセント以下であり、
前記芯部における前記鋼中の残留オーステナイトの転位密度は、4.0×10
14

-2
以上であり、
前記鋼は、高炭素鋼又は軸受鋼である、機械部品。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
前記芯部における前記鋼中のマルテンサイトの転位密度は、6.0×10
14

-2
以上である、請求項1に記載の機械部品。
【請求項3】
焼入れ及び焼戻しが行われた鋼製であり、表面を有する機械部品であって、
前記表面にあり、窒素が固溶している浸窒層と、前記浸窒層よりも前記表面から離れた位置にある芯部とを備え、
前記表面における前記鋼中の窒素濃度は、0.01質量パーセント以上であり、
前記表面における前記鋼の硬さは、820Hv以上であり、
前記芯部における前記鋼中の残留オーステナイト量は、0.1体積パーセント以上5体積パーセント以下であり、
前記芯部における前記鋼中の残留オーステナイトの転位密度は、4.0×10
15

-2
以上であり、
前記鋼は、低炭素鋼又は浸炭鋼である、機械部品。
【請求項4】
前記表面における前記鋼中の窒素濃度をX(単位:質量パーセント)とし、前記表面における前記鋼中のマルテンサイトの転位密度をY(単位:m-2)とした場合に、934923.48+379.96×X-330.96×Y

-5.41×104×lоgY+783.83×lоgX

≧0との関係が満たされる、請求項1に記載の機械部品。
【請求項5】
前記鋼は、0.77質量パーセント以上の炭素と、4.0質量パーセント以下のクロムと、0.10質量パーセント以上0.70質量パーセント以下のシリコンと、0.25質量パーセント以下のモリブデンとを含有している、請求項1に記載の機械部品。
【請求項6】
前記鋼は、0.01質量パーセント以上0.77質量パーセント未満の炭素と、4.0質量パーセント以下のクロムと、0.10質量パーセント以上0.70質量パーセント以下のシリコンと、0.25質量パーセント以下のモリブデンとを含有している、請求項2に記載の機械部品。
【請求項7】
160℃で2500時間の保持を行った後における寸法変化率が40×10
-5
以下である、請求項1に記載の機械部品。
【請求項8】
160℃で2500時間の保持を行った後における寸法変化率が15×10
-5
以下である、請求項1に記載の機械部品。
【請求項9】
内輪と、
外輪と、
転動体とを備え、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体の少なくともいずれかは、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の前記機械部品である、転がり軸受。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、機械部品及び転がり軸受に関する。より特定的には、本発明は、焼入れ及び焼戻しの行われた鋼製の機械部品及び当該機械部品を備える転がり軸受に関する。
続きを表示(約 1,700 文字)【背景技術】
【0002】
電気自動車(BEV:Battery Electric Vehicle)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV:Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、ハイブリッド電動自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)を中心に、自動車の電動化が進んでいる。例えば、エンジンに代わる電動アクスル(e-Axle)や電動ブレーキ、電動VTC(可変バルブ機構)、電動コンプレッサ等が適用されるようになってきている。
【0003】
電気自動車では、少ない電力で走行距離を伸ばすため(電費向上)に、ユニットの小型化に伴う軽量化やモータの高速回転化・高出力化が望まれる。それに伴って、各種部品には小型化、高速回転化、高強度化が求められる。例えば、モータの高速回転化又は小型化が進展すると、転がり軸受における発熱量が増加し、使用時における転がり軸受の温度が上昇する。また、転がり軸受等のトルク低減のために潤滑油の低粘度化や油量又はグリース量の減少が進展する可能性が高く、そうなると転がり軸受の発熱量はさらに増加する。そのため、電気自動車で使用される転がり軸受には、高温における寸法安定性や高い硬さの維持が求められる。
【0004】
焼入れ及び焼戻しが行われた転がり軸受の構成材料の組織は、マルテンサイト、残留オーステナイト、未溶解炭化物や窒化物等の析出物を含む。適量の残留オーステナイトは、清浄油転動疲労寿命や圧痕起点型転動疲労寿命の改善に有効とされる。
【0005】
焼入れ及び焼戻しが行われた転がり軸受では、使用温度が上昇すると、残留オーステナイトが分解される。その結果、残留オーステナイトの分解に伴う体積膨張により、転がり軸受の構成部品の寸法変化が生じる。なお、転がり軸受の軌道輪の寸法変化率が大きくなると、クリープの発生、軌道面と転動体との間の隙間が減少することに伴う接触面圧の上昇及びそれに起因した早期損傷並びに寸法精度の低下に伴う異音や振動の増大といった問題が生じることがある。
【0006】
特開2001-99163号公報(特許文献1)には、転がり軸受の軌道輪が記載されている。特許文献1に記載の軌道輪は、焼入れ及び焼戻しが行われた鋼製である。特許文献1に記載の軌道輪では、鋼中の残留オーステナイト量が実質的に0になっている。特許文献1に記載の軌道輪によると、使用に伴う寸法の経時変化が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特開2001-99163号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1に記載の軌道輪では、表面における鋼の硬さが752Hv未満になっている。残留オーステナイト量が少ない状態で軌道輪の表面における鋼の硬さが低くなると、圧痕起点型の転動疲労寿命が低下する。そのため、特許文献1に記載の軌道輪では、圧痕起点型の転動疲労寿命に改善の余地がある。
【0009】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、寸法の経時変化を抑制可能であるとともに、表面における圧痕起点型の転動疲労寿命を改善可能である機械部品及び転がり軸受を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の第1態様に係る機械部品は、鋼製であり、表面を有する。鋼は、焼入れ及び焼戻しが行われている。機械部品は、表面にある浸窒層と、表面からの距離が浸窒層よりも離れている芯部とを備える。表面における鋼中の窒素濃度は、0.01質量パーセント以上である。表面における鋼の硬さは、820Hv以上である。芯部における鋼中の残留オーステナイト量は、0.1体積パーセント以上9体積パーセント以下である。芯部における鋼中の残留オーステナイトの転位密度は、4.0×10
14

-2
以上である。鋼は、高炭素鋼又は軸受鋼である。
(【0011】以降は省略されています)

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