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JPH10141379A - Bearing ring for bearing and manufacture thereof - Google Patents

Bearing ring for bearing and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH10141379A
JPH10141379A JP32102596A JP32102596A JPH10141379A JP H10141379 A JPH10141379 A JP H10141379A JP 32102596 A JP32102596 A JP 32102596A JP 32102596 A JP32102596 A JP 32102596A JP H10141379 A JPH10141379 A JP H10141379A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bearing ring
bearing
ring
nitrided layer
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32102596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhisa Kajiwara
一寿 梶原
Hiroshi Ueno
弘 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
Priority to JP32102596A priority Critical patent/JPH10141379A/en
Publication of JPH10141379A publication Critical patent/JPH10141379A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressed steel bearing ring prevented from the generation of an oil film break so as to be excellent in lubricating ability and also improved in strength by forming a uniform nitride layer. SOLUTION: In a bearing ring 2 for a bearing, an oxide on the surface of a bearing ring 2 formed by pressing is eliminated by substituting a metal fluoride film for the oxide by fluroridizing treatment. The metal fluoride film prevents oxide formation. The oxide can be positively eliminated from the surface, and this surface is nitrified. A nitride layer N of 1μm or less in average grain diameter is formed on the surface of the bearing ring minutely, uniformly and sufficiently so as to maintain smoothness of the surface, thereby preventing an oil film break of the bearing ring 2. The minute, uniform and smooth nitride layer N can therefore be formed stably, and the strength of the bearing ring can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼製軸受用軌道輪
とその製造方法に関する。特に、プレス成形された軌道
輪に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bearing ring for steel bearings and a method of manufacturing the same. In particular, it relates to a press-formed race.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来か
ら、軸受用軌道輪には、薄板鋼板のプレス成形によって
製作されたものがある(特開平8−4757号公報等参
照)。このような軌道輪は、簡易な軸受に、充分な潤滑
が期待できない状況下で使用されることも想定される。
また、プレス成形された軌道輪では、プレス成形可能な
軟質材が使用されることから、強度の向上や摩耗防止を
図ることが要請されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, some bearing rings for bearings are manufactured by press-forming a thin steel plate (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-4757). It is assumed that such a race is used for a simple bearing in a situation where sufficient lubrication cannot be expected.
In addition, since a press-formed raceway uses a soft material that can be press-formed, it is required to improve strength and prevent wear.

【0003】また、強度の向上や摩耗防止を図るため、
従来から、転がり軸受の軌道輪の表面に、いわゆるタフ
トライド処理と呼ばれる、塩浴窒化、ガス窒化等の窒化
処理を含む表面処理が施される場合がある。窒化処理を
施すと、潤滑性を向上できるという利点もある。このた
め、窒化処理された軌道輪は、潤滑条件のあまり良くな
い状況で使用されることも想定される。
In order to improve strength and prevent wear,
2. Description of the Related Art Conventionally, a surface treatment including a nitriding treatment such as salt bath nitriding and gas nitriding, which is called a so-called tuftride treatment, may be applied to the surface of a raceway of a rolling bearing. By performing the nitriding treatment, there is also an advantage that the lubricity can be improved. For this reason, it is conceivable that the nitriding-processed ring is used in a situation where lubrication conditions are not very good.

【0004】従って、このような窒化処理を、上述のプ
レス成形された軌道輪に施すことを想定すると、このよ
うな軌道輪は、潤滑条件のあまり良くない状況で使用さ
れると考えられる。そのため、上述のように窒化処理に
よって潤滑性を高めた軌道輪であっても、油膜切れが生
じることがあり、場合によっては、軌道輪と転動体等と
の間で焼き付きを生じる虞も想定される。
[0004] Therefore, assuming that such a nitriding treatment is applied to the above-mentioned press-formed raceway, it is considered that such raceway is used in a situation where lubrication conditions are not so good. Therefore, even in the bearing ring whose lubricating property is enhanced by the nitriding treatment as described above, the oil film may be broken, and in some cases, there is a possibility that seizure may occur between the bearing ring and the rolling element. You.

【0005】上述の油膜切れの原因としては、以下のこ
とが考えられる。すなわち、窒化処理の前処理で、表面
の酸化物の除去が行われる。しかしながら、酸化物を完
全に除去することは困難であることに加えて、除去後に
も再度酸素の吸着や酸化作用が働くので、表面の酸化物
を完全に除去できない。この状態で、窒化処理が行われ
ると、窒化層は、酸化物が除去された部分には十分に、
酸化物の残った部分には不十分に形成されて、その結
果、窒化層にむらが生じていたり、クラックが多数形成
されていた。不十分な窒化層の表面では、もともと平滑
度が充分でなく、クラックの存在もあり、潤滑油が窒化
層の最表面に保持され難く、よって、油膜が切れ易く、
潤滑が不充分になると考えられる。
The following may be considered as causes of the oil film shortage. That is, the oxide on the surface is removed in the pretreatment before the nitriding treatment. However, not only is it difficult to completely remove the oxide, but also after the removal, oxygen adsorption and oxidization work again, so that the oxide on the surface cannot be completely removed. In this state, when the nitriding treatment is performed, the nitrided layer is sufficiently formed in the portion where the oxide is removed.
The remaining portion of the oxide was insufficiently formed, and as a result, the nitrided layer was uneven and many cracks were formed. On the surface of the insufficient nitrided layer, the smoothness is originally insufficient, and there are cracks, and it is difficult for the lubricating oil to be retained on the outermost surface of the nitrided layer, so that the oil film is easily cut,
It is considered that lubrication is insufficient.

【0006】そこで、本発明の主な目的は、上記の技術
的課題を解決し、均一な窒化層によって、油膜切れが生
じ難く、潤滑性が良く、且つ強度を向上できるプレス成
形された鋼製軌道輪を提供することである。また、本発
明の他の目的は、上記の軌道輪を安定して製造できる製
造方法を提供することである。
Accordingly, it is a main object of the present invention to solve the above-mentioned technical problems, and to provide a uniform nitrided layer, which is less likely to cause oil film breakage, has good lubricity, and has improved strength. Is to provide a bearing ring. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of stably manufacturing the above-described race.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1にかかる発明の鋼製軸受用軌道輪は、プレ
ス成形された鋼製軌道輪であって、その表面に窒化物の
平均粒子径が1μm以下の緻密な窒化層が形成されたこ
とを特徴とする。この構成によれば、窒化層を、表面に
緻密に、且つむらなく均一に、且つ十分に形成できる。
このような窒化層が形成された軌道輪では、油膜が切れ
ることもなく、良好な潤滑性を維持できる。
In order to achieve the above object, a bearing ring for a steel bearing according to the first aspect of the present invention is a steel bearing ring formed by press forming, and the surface of the bearing ring is made of nitride. A dense nitride layer having an average particle diameter of 1 μm or less is formed. According to this configuration, the nitride layer can be formed densely, uniformly, and sufficiently on the surface.
In the bearing ring on which such a nitrided layer is formed, it is possible to maintain good lubricity without breaking the oil film.

【0008】また、通常、プレス成形には軟質な鋼が使
用されることから、軌道面に剥離が生じるため重荷重下
での使用は困難とされてきたが、本発明による硬い窒化
層は、プレス成形された軌道輪の内部の軟らかさとによ
って、二層構造を形成できるので、優れた強度を有する
軌道輪を得ることができ、プレス成形された軌道輪を有
する軸受の適用範囲を広げることができる。
[0008] In addition, since soft steel is usually used for press forming, it has been considered difficult to use under heavy load due to peeling of the raceway surface. Due to the softness of the inside of the press-formed bearing ring, a two-layer structure can be formed, so that a bearing ring having excellent strength can be obtained, and the application range of the bearing having the press-formed bearing ring can be expanded. it can.

【0009】この軌道輪は、例えば、以下の請求項2に
かかる発明の軸受用軌道輪の製造方法によって製造する
ことができる。請求項2に係る発明の軸受用軌道輪の製
造方法は、プレス成形され、且つその表面に窒化層が形
成された軸受用軌道輪の製造方法において、窒化処理の
前に、軌道輪の表面の酸化物を金属ふっ化膜に置き換え
るふっ化処理を含むことを特徴とする。
This bearing ring can be manufactured, for example, by the following method for manufacturing a bearing ring according to the second aspect of the present invention. The method for manufacturing a bearing race according to the invention according to claim 2 is a method for manufacturing a bearing race which is press-molded and has a nitrided layer formed on the surface thereof. It is characterized by including a fluoride treatment for replacing the oxide with a metal fluoride film.

【0010】この構成によれば、ふっ化処理に用いる活
性化されたふっ素原子により、プレス成形された母材の
鋼の表面に付着していた加工助剤等の異物が破壊等され
て除去され、表面が浄化されると同時に、鋼表面の酸化
皮膜のような不働態膜が、金属ふっ化膜に置き換えられ
る。このように置き換えられることによって、鋼の表面
が金属ふっ化膜によって被覆保護された状態になり、後
の窒化処理まで酸化物の生成が阻止されるので、確実に
酸化物を除去できる。従って、表面に緻密、且つ均一、
且つ十分な窒化層を形成することができる。
[0010] According to this structure, the activated fluorine atoms used in the fluoridation process destroy foreign substances such as processing aids attached to the surface of the steel of the press-formed base material by being broken and removed. At the same time as the surface is purified, a passive film such as an oxide film on the steel surface is replaced by a metal fluoride film. By being replaced in this way, the surface of the steel is covered and protected by the metal fluoride film, and the generation of oxide is prevented until the subsequent nitriding treatment, so that the oxide can be surely removed. Therefore, the surface is dense and uniform,
In addition, a sufficient nitride layer can be formed.

【0011】また、従来は、窒化処理の際、480℃〜
700℃の温度域では、鋼材中のCr,Mn,Si,A
lのような金属元素は、酸化されやすい。しかし、上記
温度領域においては、これらの金属元素を完全に中性も
しくは還元性に維持する雰囲気をつくることが困難なこ
とから、上記金属元素は上記温度領域で殆ど酸化され、
それによって窒化処理に際して鋼材の表面に粒界酸化物
が形成され、この粒界酸化物が障害となって窒化処理が
阻害される。結果として、鋼材の表面に窒化層を安定し
て形成できないでいた。
Conventionally, when the nitriding treatment is carried out at 480 ° C.
In the temperature range of 700 ° C., Cr, Mn, Si, A
Metal elements such as 1 are easily oxidized. However, in the above-mentioned temperature range, since it is difficult to create an atmosphere for maintaining these metal elements completely neutral or reducing, the metal elements are almost oxidized in the above-mentioned temperature range,
As a result, a grain boundary oxide is formed on the surface of the steel material during the nitriding treatment, and the grain boundary oxide hinders the nitriding treatment. As a result, a nitrided layer could not be stably formed on the surface of the steel material.

【0012】これに対して、本発明では、確実に酸化物
を除去できるので、一定の窒化層を安定して形成するこ
とができる。すなわち、窒化処理の際、480℃〜70
0℃程度の温度で、窒素源を有するガス(例えばNH3
ガス)とH2 ガスとの混合ガスを炉内に導入することに
より、上記H2 ガスによって、鋼材表面を被覆保護して
いる金属ふっ化膜は破壊され除去される。これにより、
浄化されて活性化した金属素地が現れ、この活性化した
金属素地に窒化ガス(例えばNH3 ガス)中のN原子が
作用し、内部に迅速に浸透拡散し、深い窒化層を均一に
形成する。すなわち、鋼の表面から内側に向かってCr
N,Fe2 N,Fe3 N,Fe4 N等の窒化物を含有す
る超硬質な化合物層(窒化層)が、均一に深く形成さ
れ、それに続いて硬質なN原子の拡散層が形成され、上
記化合物層+拡散層が全窒化層を構成する。また、窒化
層の硬さも、従来のタフトライド処理品と同等で、表面
硬さはビッカース硬さ450HV(試験荷重50gf)
を維持している。
On the other hand, according to the present invention, since the oxide can be reliably removed, a constant nitrided layer can be stably formed. That is, at the time of the nitriding treatment,
At a temperature of about 0 ° C., a gas having a nitrogen source (eg, NH 3
By introducing a mixed gas of (gas) and H 2 gas into the furnace, the metal fluoride film covering and protecting the steel material surface is broken and removed by the H 2 gas. This allows
A purified and activated metal matrix appears, and N atoms in a nitriding gas (for example, NH 3 gas) act on the activated metal matrix to quickly permeate and diffuse into the inside to form a deep nitride layer uniformly. . That is, from the surface of steel to the inside, Cr
An ultra-hard compound layer (nitride layer) containing nitrides such as N, Fe 2 N, Fe 3 N, and Fe 4 N is formed uniformly and deeply, followed by a hard N atom diffusion layer. The above compound layer + diffusion layer constitutes a fully nitrided layer. The hardness of the nitrided layer is the same as that of the conventional tufftrided product, and the surface hardness is Vickers hardness 450 HV (test load 50 gf).
Has been maintained.

【0013】本発明のふっ化処理に用いるふっ素系ガス
としては、NF3 ,BF3 ,CF4,HF,SF6 ,F
2 の単独もしくは混合物からなるふっ素源成分をN2
の不活性ガス中に含有させたガスが好適に用いられる。
なかでも、安全性、反応性、コントロール性、取扱性等
の点でNF3 が最も優れており、実用的である。このよ
うなふっ素系ガスでは、効果の点から、NF3 等のふっ
素源成分が0.05%〜20%(重量基準、以下同じ)
の濃度に設定される。好ましいのは、3%〜5%の範囲
内である。
As the fluorine-based gas used in the fluorination treatment of the present invention, NF 3 , BF 3 , CF 4 , HF, SF 6 , F
The fluorine source component comprising 2 alone or a mixture was contained in an inert gas such as N 2 gas is preferably used.
Among them, NF 3 is the most excellent in terms of safety, reactivity, controllability, handleability and the like, and is practical. In such a fluorine-based gas, a fluorine source component such as NF 3 is contained in an amount of 0.05% to 20% (weight basis, the same applies hereinafter) from the viewpoint of the effect.
Is set to the density of Preferred is in the range of 3% to 5%.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態にか
かる軸受用軌道輪及びその製造方法を、添付図面を参照
しながら詳細に説明する。まず、本発明の軌道輪につい
て説明する。図1は、本発明にかかる軌道輪を適用した
玉軸受の斜視図である。図2は、図1の玉軸受の断面図
である。図1及び図2を参照する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a bearing ring according to an embodiment of the present invention; First, the bearing ring of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view of a ball bearing to which the bearing ring according to the present invention is applied. FIG. 2 is a sectional view of the ball bearing of FIG. Please refer to FIG. 1 and FIG.

【0015】軸受1は、外輪としての軌道輪2と、軌道
輪2内に保持されている球状の複数の転動体3とを備え
ている。軌道輪2の内部には、内部環状空間4が形成さ
れ、ここに転動体3が収容されて環状に配列されてい
る。この環状の中央に、回転軸5が挿入されて、その外
周面が転動体3と接している。つまり、この軸受1で
は、内輪は、回転軸5の外周面で兼用されている。
The bearing 1 includes a bearing ring 2 as an outer ring, and a plurality of spherical rolling elements 3 held in the bearing ring 2. An inner annular space 4 is formed inside the bearing ring 2, in which the rolling elements 3 are accommodated and arranged in an annular shape. The rotating shaft 5 is inserted into the center of this ring, and its outer peripheral surface is in contact with the rolling element 3. That is, in the bearing 1, the inner ring is also used on the outer peripheral surface of the rotating shaft 5.

【0016】軌道輪2は、例えば、JIS規格冷間圧延
鋼板(SPCC)や日本ベアリング工業界規格SPB2
鋼板等を円環状で断面逆U字形状にプレス成形されたワ
ンピース構造になっている。軌道輪2は、互いに平行に
軸方向で対向する一対のほぼ平坦な側壁部21と、この
側壁部21の外周を架橋状に連結するほぼ平坦な円筒部
22とを有している。円筒部22と、一対の側壁部21
とで囲まれて、内部環状空間4が区画されている。ま
た、側壁部21の内周つまり軌道輪2の内周側開口に
は、その開口幅を転動体3の玉径よりもわずかに小さく
するように、側壁部21に対して傾斜して延出する一対
の平坦な鍔23が設けられている。この鍔23は、内部
環状空間4に収納保持される転動体3の接線に沿うよう
に形成されている。
The race 2 is made of, for example, JIS cold rolled steel plate (SPCC) or Japanese bearing industry standard SPB2.
It has a one-piece structure in which a steel plate or the like is press-formed into an annular U-shaped cross section. The bearing ring 2 has a pair of substantially flat side walls 21 that are opposed to each other in the axial direction in parallel with each other, and a substantially flat cylindrical part 22 that connects the outer circumferences of the side walls 21 in a bridge-like manner. A cylindrical portion 22 and a pair of side wall portions 21
And the inner annular space 4 is partitioned. Further, the inner periphery of the side wall portion 21, that is, the inner periphery side opening of the bearing ring 2, is inclined and extends with respect to the side wall portion 21 so that the opening width is slightly smaller than the ball diameter of the rolling element 3. A pair of flat flanges 23 are provided. The flange 23 is formed along the tangent of the rolling element 3 housed and held in the internal annular space 4.

【0017】転動体3は、内部環状空間4(ここにはグ
リースが塗布されている。)に、軌道輪2の内周側開口
から圧入されている。内部環状空間4に収納された転動
体3は、一対の鍔23によって受け止められ、そこから
抜け出すことはない。また、転動体3は、回転軸5が挿
通された状態で、軌道輪2の円筒部22と、いずれか一
方の側壁部21との2点a、bに接触して、転動案内さ
れる。
The rolling element 3 is press-fitted into an inner annular space 4 (here, grease is applied) from an inner peripheral opening of the bearing ring 2. The rolling elements 3 housed in the inner annular space 4 are received by the pair of flanges 23 and do not fall out therefrom. Further, the rolling element 3 is brought into contact with two points a and b of the cylindrical portion 22 of the bearing ring 2 and one of the side wall portions 21 in a state where the rotating shaft 5 is inserted, and is guided to roll. .

【0018】なお、軸受1の上述の構造は、本願出願人
の先願(特開平8−4757号)に開示されたものと同
様であるが、本発明は、以下の窒化層Nが形成された点
で上述の先願と異なっている。本発明の軌道輪2には、
その表面全体に、Fe3 Nを主成分とする窒化物が、そ
の平均粒子径が1μm以下であるように、緻密且つ均一
に積層された状態の窒化層Nが、後述する製造方法によ
って形成されている(後述する実施例の欄参照)。な
お、窒化層Nは、少なくとも軌道輪2の軌道溝となる部
分、例えば、上述の軸受1では、転動体3を転動案内す
るための軌道輪2の部分に形成してあればよい。すなわ
ち、窒化層Nを、軌道輪2の内部環状空間4を区画する
内周面のみに形成してもよいし、上記内周面と他の部分
とに形成してもよい。
The above-described structure of the bearing 1 is the same as that disclosed in the prior application of the applicant of the present invention (Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-4747). However, in the present invention, the following nitrided layer N is formed. This is different from the prior application described above. In the bearing ring 2 of the present invention,
Over the entire surface, a nitride layer N in a state where nitrides mainly composed of Fe 3 N are densely and uniformly laminated so that the average particle diameter is 1 μm or less is formed by a manufacturing method described later. (See the section of Examples described later). In addition, the nitrided layer N may be formed at least in a portion that becomes a raceway groove of the raceway ring 2, for example, in the above-described bearing 1, a portion of the raceway ring 2 that guides the rolling elements 3 to roll. That is, the nitrided layer N may be formed only on the inner peripheral surface that divides the inner annular space 4 of the bearing ring 2, or may be formed on the inner peripheral surface and other portions.

【0019】軌道輪2は、例えば、以下のようにして製
造される。すなわち、図3は、本発明の製造方法の概略
工程図である。以下、図3を参照して、本発明にかかる
製造方法を説明する。本製造方法は、軌道輪2を形成す
る形成工程11と、形成された軌道輪2の表面の酸化物
を金属ふっ化膜に置き換えるふっ化処理12と、窒化層
Nを形成する窒化処理13とを備えている。その後、窒
化層Nが形成された軌道輪2を軸受1に組み立てる組立
工程14が行われる。
The race 2 is manufactured, for example, as follows. That is, FIG. 3 is a schematic process diagram of the manufacturing method of the present invention. Hereinafter, the manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG. This manufacturing method includes a forming step 11 for forming the bearing ring 2, a fluoride treatment 12 for replacing the oxide on the surface of the formed bearing ring 2 with a metal fluoride film, and a nitriding treatment 13 for forming a nitrided layer N. It has. Thereafter, an assembling step 14 of assembling the bearing ring 1 on which the nitrided layer N is formed into the bearing 1 is performed.

【0020】形成工程11では、鋼板、例えばSPCC
材がプレス成形されて、軌道輪2の形状を有した成形品
が形成される。ふっ化処理12では、被処理品である成
形品を、3ふっ化窒素(NF3 )、窒素等の混合気中
に、所定のふっ化温度T1、例えば300℃〜400℃
に所定時間(10分〜120分)保持する。その結果、
成形品の表面の異物等は、ふっ化処理に用いる活性化さ
れたふっ素原子によって破壊等されて除去され、表面が
浄化されると同時に、鋼表面の酸化皮膜のような不働態
膜が、金属ふっ化膜に置き換えられる。この際に、表面
に形成される金属ふっ化膜は、不働態膜であるので、表
面への酸素の吸着や酸化作用を防止し、次の窒化処理1
3まで酸化物の生成を阻止し、その結果、確実に酸化物
を除去することができる。
In the forming step 11, a steel plate, for example, SPCC
The material is press-formed to form a molded product having the shape of the bearing ring 2. In the fluoridation treatment 12, a molded article to be treated is placed in a mixture of nitrogen trifluoride (NF 3 ) and nitrogen at a predetermined fluorination temperature T1, for example, 300 ° C. to 400 ° C.
For a predetermined time (10 minutes to 120 minutes). as a result,
Foreign matter and the like on the surface of the molded article are removed by being destroyed by activated fluorine atoms used in the fluoridation treatment, and the surface is purified.At the same time, a passivation film such as an oxide film on the steel surface becomes a metal. Replaced by a fluoride film. At this time, since the metal fluoride film formed on the surface is a passive film, it prevents the adsorption and oxidation of oxygen on the surface and prevents the next nitriding treatment.
Generation of oxides is prevented up to 3, and as a result, oxides can be reliably removed.

【0021】窒化処理13では、ガス窒化が行われる。
ここでの被処理品であるふっ化処理された成形品(表面
が金属ふっ化膜で覆われている)は、所定の反応ガス、
例えばNH3 単体からなるガスまたはNH3 と炭素源と
からなる混合ガス(例えばRXガス)中に、所定の窒化
温度T2に、所定時間(0.5時間〜5時間)保持され
る。
In the nitriding treatment 13, gas nitriding is performed.
The fluorinated molded article (the surface of which is covered with a metal fluoride film), which is the article to be treated here, has a predetermined reaction gas,
For example in the NH 3 made from a single piece gas or NH 3 and a mixed gas consisting of a carbon source (e.g. RX gas), to a predetermined nitriding temperature T2, the predetermined time (0.5 hour to 5 hours) it is maintained.

【0022】ふっ化温度T1から窒化温度T2に、温度
が昇温される過程で、被処理品表面の金属ふっ化膜は活
性化膜となる。その結果、窒化処理13で、窒素は金属
に速やかに深く浸透して、窒化層Nが形成される。その
後、所定時間をかけて、冷却される。被処理品は、冷却
終了まで、窒素ガス中に保持されており、表面に酸化物
の生成が防止される。
In the process of raising the temperature from the fluoride temperature T1 to the nitriding temperature T2, the metal fluoride film on the surface of the article to be processed becomes an activated film. As a result, in the nitriding treatment 13, nitrogen quickly penetrates deeply into the metal, and a nitrided layer N is formed. Thereafter, it is cooled for a predetermined time. The article to be processed is kept in the nitrogen gas until the cooling is completed, so that generation of oxide on the surface is prevented.

【0023】窒化処理13での窒化温度T2及び保持時
間は、窒化処理13で形成される窒化層Nの深さ等に応
じて、所定値に設定されるのが好ましい。窒化温度T2
としては、480℃〜700℃であれば、表面に硬い窒
化層を形成することができる。従って、潤滑性を向上す
ることができる。また、ふっ化処理12で被処理品の表
面が活性化されるので、窒化温度T2を、従来の窒化層
形成時に被処理品を保持する温度よりも低くすることが
できる。窒化温度T2が低くなる程に、窒化層Nの表面
が平滑に形成される傾向があり、特に、上述のように窒
化温度T2が480℃〜700℃であれば、この窒化温
度T2で形成される窒化層Nの表面が、従来形成された
タフトライド処理品の窒化層の表面よりも平滑になる。
窒化層Nの表面粗さは、未処理品、すなわち、研磨仕上
げ面の粗さ(中心線平均粗さRa=0.7μm〜1.0
μm、十点平均粗さRz=4.0μm〜7.0μm、最
大高さRmax=4.5μm〜7.5μm)に対し、殆
ど同じ値である。従来のタフトライド処理品の表面粗さ
は、Ra=1.5μm〜2.0μm、Rz=10.0μ
m〜15.0μm、Rmax=14.0μm〜18.0
μmであるから、本発明の窒化層Nは、表面粗さが従来
のタフトライド処理品に比べて小さく、また、かなり平
滑性を増している。
The nitriding temperature T2 and the holding time in the nitriding process 13 are preferably set to predetermined values according to the depth of the nitride layer N formed in the nitriding process 13. Nitriding temperature T2
If the temperature is 480 ° C. to 700 ° C., a hard nitrided layer can be formed on the surface. Therefore, lubricity can be improved. Further, since the surface of the article to be treated is activated by the fluoridation treatment 12, the nitriding temperature T2 can be made lower than the temperature at which the article to be treated is held when a conventional nitride layer is formed. As the nitriding temperature T2 decreases, the surface of the nitrided layer N tends to be formed more smoothly. In particular, when the nitriding temperature T2 is 480 ° C. to 700 ° C. as described above, the nitrided layer N is formed at this nitriding temperature T2. The surface of the nitrided layer N becomes smoother than the surface of the nitrided layer of a conventionally formed tufted product.
The surface roughness of the nitrided layer N is an untreated product, that is, the roughness of the polished surface (center line average roughness Ra = 0.7 μm to 1.0 μm).
μm, ten-point average roughness Rz = 4.0 μm to 7.0 μm, and maximum height Rmax = 4.5 μm to 7.5 μm). The surface roughness of the conventional tufftrided product is Ra = 1.5 μm to 2.0 μm, Rz = 10.0 μm
m-15.0 μm, Rmax = 14.0 μm-18.0
Since the thickness is μm, the nitrided layer N of the present invention has a smaller surface roughness than that of a conventional tuftride-treated product, and has considerably increased smoothness.

【0024】さらに、窒化層Nが上述するように平滑且
つ緻密であることに加え、クラックが殆どないため、窒
化層Nの最表面での潤滑油の保持性がよく(後述する実
施例の欄参照)、この点でも耐焼き付き性が向上して
いる(実施例の,欄参照)。また、窒化層Nでは、
摩擦が大きくなる虞がないので、油膜切れも生じ難く、
より一層焼き付き難くすることができる。ちなみに、無
潤滑状態での摩擦係数は0.24であり、従来のタフト
ライド処理品の0.54に対して2分の1以下となって
いる。なお、実験条件は、HRIDON式摩耗試験機に
て、試験片(SPCC材)にボール(SUJ2材)を荷
重200gf、速度100mm/秒、距離20mmで1
0往復させ、その際の動摩擦係数を測定し、各測定値の
最大値の平均値を求めた。
Furthermore, since the nitrided layer N is smooth and dense as described above, and has almost no cracks, it has a good lubricating oil holding property on the outermost surface of the nitrided layer N (see the column of Examples described later). In this respect, the seizure resistance is also improved (see the column of Example). In the nitride layer N,
Since there is no possibility of friction increasing, oil film breakage is unlikely to occur,
Seizure can be made even more difficult. Incidentally, the coefficient of friction in a non-lubricated state is 0.24, which is less than half of 0.54 of the conventional tuftride-treated product. The test conditions were as follows. A test piece (SPCC material) was loaded with a ball (SUJ2 material) on a test piece (SPCC material) at a load of 200 gf, a speed of 100 mm / sec, and a distance of 20 mm using an HRIDON abrasion tester.
Zero reciprocation was performed, and the dynamic friction coefficient at that time was measured, and the average of the maximum values of the measured values was determined.

【0025】組立工程14では、窒化層Nの形成された
軌道輪2の内部環状空間4に転動体3が収容され、軸受
1に組み立てられる。このように本実施の形態の軌道輪
2によれば、以下の作用効果を奏するものである。軌道
輪2は、プレス成形されることによって、簡易な構造を
有するとともに、安価に製造することができる。
In the assembling step 14, the rolling elements 3 are accommodated in the inner annular space 4 of the race 2 in which the nitride layer N is formed, and assembled into the bearing 1. As described above, according to the bearing ring 2 of the present embodiment, the following operation and effect can be obtained. The bearing ring 2 has a simple structure by being press-formed, and can be manufactured at low cost.

【0026】また、窒化層Nは、以下詳述するように、
強度の向上や摩耗防止を図ることができる上に、潤滑性
を向上できるという利点もある。特に、本実施の形態の
窒化層Nは、均一に緻密に形成されているので、多孔質
の部分がある従来の窒化層に比べて、表面がより一層硬
く、耐摩耗性が良好である。
Further, as described in detail below, the nitride layer N
In addition to improvement in strength and prevention of wear, there is an advantage that lubricity can be improved. In particular, since the nitrided layer N of the present embodiment is formed uniformly and densely, it has a harder surface and better wear resistance than a conventional nitrided layer having a porous portion.

【0027】また、軌道輪2では、表面の硬い窒化層N
によって鋼板の機械的強度が改善される上に、内部の窒
化されていない鋼板の部分によって柔軟性、靱性が維持
されるため、耐衝撃性を備えて、軌道輪としての強度が
より一層向上する。従って、この軌道輪2を備えた軸受
1の回転時に、軌道輪2が、転動体3から衝撃を受けて
も、衝撃に耐えることができ、破損する虞もなく、実用
に適した軌道輪とすることができる。特に、本発明の製
造方法によって形成された窒化層Nは、従来のタフトラ
イド処理品に比べて、素材中心部分の硬さが低く(後述
する実施例の欄参照)、その結果、内部の柔軟性、靱
性がより一層向上して衝撃に耐えることができる。な
お、ここでの軌道輪としての強度とは、単純な形状の試
験片を測定して求められる材料自体の機械的強度でな
く、軌道輪を実際に使用した際の強度であって、材料自
体の強度に、柔軟性、靱性、耐衝撃性等が加味された強
度である。
Further, in the bearing ring 2, a hard nitride layer N
Not only improves the mechanical strength of the steel plate, but also maintains the flexibility and toughness of the non-nitrided steel plate inside, so it has impact resistance and further improves the strength as a bearing ring . Therefore, when the bearing 1 provided with the bearing ring 2 rotates, the bearing ring 2 can withstand an impact even if it receives an impact from the rolling element 3 and is not likely to be damaged. can do. In particular, the nitrided layer N formed by the manufacturing method of the present invention has a lower hardness at the center portion of the material as compared with the conventional tufftrided product (see the section of Examples described later), and as a result, the internal flexibility In addition, the toughness can be further improved to withstand impact. Here, the strength of the bearing ring is not the mechanical strength of the material itself obtained by measuring a test piece having a simple shape, but the strength when the bearing ring is actually used. This is a strength in which flexibility, toughness, impact resistance and the like are added to the strength of the above.

【0028】特に、プレス成形には、通常、軟質な鋼が
使用されることから、軌道面に剥離が生じるため重荷重
下での使用は困難とされてきたが、本発明による硬い窒
化層Nは、プレス成形された軌道輪2の内部の軟らかさ
とによって、上述した二層構造を形成できるので、優れ
た強度を有する軌道輪2を得ることができる。従って、
プレス成形された軌道輪を有する軸受の適用範囲を広げ
ることができる。
In particular, since soft steel is usually used for press forming, it has been considered difficult to use it under heavy load because the raceway surface is peeled off. Since the above-described two-layer structure can be formed by the softness of the inside of the press-formed bearing ring 2, the bearing ring 2 having excellent strength can be obtained. Therefore,
The range of application of the bearing having the press-formed bearing ring can be expanded.

【0029】また、本実施の形態では、窒化層Nは、ふ
っ化処理12により酸化物が確実に除去された表面に、
緻密に、且つむらなく均一に、且つ十分に形成されてい
るので、潤滑油を表面に保持でき、油膜が切れることも
なく、良好な潤滑性を維持できる。一方、従来のタフト
ライド処理による窒化層は、酸化物が残った表面に形成
されており、この酸化物の残った表面には十分に形成さ
れなかったので、不十分な窒化層であり、且つクラック
が存在していたので、油膜が切れることがあった(後述
する実施例の,欄参照)。
Further, in the present embodiment, the nitride layer N is formed on the surface from which the oxide has been surely removed by the fluoridation treatment 12.
Since it is formed densely, uniformly and uniformly, the lubricating oil can be held on the surface, the oil film does not break, and good lubricity can be maintained. On the other hand, the nitride layer formed by the conventional tuftride treatment is formed on the surface on which the oxide remains, and is not sufficiently formed on the surface on which the oxide remains, so that the nitride layer is an insufficient nitride layer and has a crack. , The oil film was sometimes broken (see the column of Examples below).

【0030】また、本発明の軌道輪2では、表面の窒化
層自身が潤滑性を向上する効果を、緻密、且つ均一、且
つ十分な窒化層Nとすることによって、より一層向上さ
せることができるので、潤滑が行われ難い状況でも、上
述の効果を高く維持できる。従って、潤滑が行われ難い
状況の生じ易い用途、例えば、二輪車用2サイクルエン
ジンに関連する軸受に、この軌道輪2を適用すると、顕
著な効果がある。ところで、潤滑性を向上する場合で
も、油溜まりとなる凹部が表面に形成され、凹部に保持
された潤滑剤が潤滑性を向上する場合には、潤滑が行わ
れ難い状況では、効果を維持することが困難である。
Further, in the bearing ring 2 of the present invention, the effect of improving the lubricity of the nitride layer on the surface itself can be further improved by forming a dense, uniform and sufficient nitride layer N. Therefore, even in a situation where lubrication is difficult to be performed, the above-described effect can be maintained at a high level. Therefore, when this bearing ring 2 is applied to an application in which a situation in which lubrication is difficult to occur is likely to occur, for example, a bearing related to a two-cycle engine for a motorcycle, there is a remarkable effect. By the way, even in the case of improving lubricity, when a concave portion serving as an oil reservoir is formed on the surface and the lubricant held in the concave portion improves the lubricity, the effect is maintained in a situation where lubrication is difficult to be performed. It is difficult.

【0031】また、本実施の形態の軌道輪の製造方法に
よれば、以下の作用効果を奏するものである。窒化処理
13は、ガス窒化であるので、塩浴窒化のような環境汚
染の心配がない。また、従来の製造方法では、窒化処理
の際の480℃〜700℃の温度域で、鋼材中のCr,
Mn,Si,Al等の金属元素が殆ど酸化され、鋼材の
表面に粒界酸化物が形成されていた。この粒界酸化物が
障害となって、窒化処理が阻害され、その結果、鋼材の
表面に窒化層を安定して形成できないでいた。これに対
して、本発明では、ふっ化処理12で確実に酸化物を除
去できるので、一定の窒化層Nを安定して形成すること
ができる。窒化層の硬さも、従来のタフトライド処理品
と同等で、表面硬さはビッカース硬さ450HVを維持
している(後述する実施例参照)。
According to the method of manufacturing a bearing ring of the present embodiment, the following operation and effect can be obtained. Since the nitriding treatment 13 is gas nitriding, there is no concern about environmental pollution such as salt bath nitriding. Further, according to the conventional manufacturing method, in the temperature range of 480 ° C. to 700 ° C. during the nitriding treatment, Cr,
Metal elements such as Mn, Si, and Al were almost oxidized, and grain boundary oxides were formed on the surface of the steel material. This grain boundary oxide hinders the nitriding treatment, and as a result, a nitrided layer cannot be stably formed on the surface of the steel material. On the other hand, in the present invention, since the oxide can be reliably removed by the fluoridation treatment 12, a constant nitrided layer N can be formed stably. The hardness of the nitrided layer is also the same as that of the conventional tufftrided product, and the surface hardness is maintained at Vickers hardness of 450 HV (see Examples described later).

【0032】また、窒化処理13は、ガス窒化であるの
で、反応ガスが活発に動き回り、被処理品表面に窒素分
子が万遍なく行き渡り、入り込んだ部分にも、窒化層N
を均一に形成することができる。例えば、軌道輪2の内
部環状空間4を区画する内周面、鍔23の内側や端縁部
等にも、窒化層Nが形成される。従って、軌道輪全体と
して耐摩耗性が良好である。
In addition, since the nitriding treatment 13 is gas nitriding, the reaction gas actively moves around, and the nitrogen molecules are spread all over the surface of the article to be treated, and the nitride layer N
Can be formed uniformly. For example, the nitrided layer N is also formed on the inner peripheral surface defining the inner annular space 4 of the bearing ring 2, the inside of the flange 23, the edge portion, and the like. Accordingly, the wear resistance of the entire race is good.

【0033】また、従来、ガス窒化の場合、熱伝達が遅
く、被処理品の表面が十分に活性化するために長時間を
要する場合があった。一方、本発明の方法では、被処理
品の表面に形成された金属ふっ化膜は、窒化温度T2で
は、十分に活性化されているので、窒素は速やかに金属
に浸透して、長時間をかけずに十分な窒化層Nが形成さ
れる。
Conventionally, in the case of gas nitriding, heat transfer is slow, and it sometimes takes a long time for the surface of the article to be processed to be sufficiently activated. On the other hand, in the method of the present invention, the metal fluoride film formed on the surface of the article to be treated is sufficiently activated at the nitriding temperature T2, so that the nitrogen quickly penetrates into the metal, and it takes a long time. A sufficient nitride layer N is formed without being applied.

【0034】また、上述のように、窒化温度T2を、従
来の窒化層形成時に被処理品を保持する温度よりも低く
することができるので、熱変形等の熱による影響も少な
くすることができる。特に、プレス成形では、熱変形し
易い薄板材が使用されることが多い。それゆえ、プレス
成形された軌道輪2にとって、窒化処理13は、熱変形
等の熱による影響を少なくできて好ましい。
Further, as described above, since the nitriding temperature T2 can be made lower than the temperature at which the article to be processed is held during the conventional formation of the nitride layer, the influence of heat such as thermal deformation can be reduced. . In particular, in press molding, a thin sheet material that is easily thermally deformed is often used. Therefore, the nitriding treatment 13 is preferable for the press-formed bearing ring 2 because the influence of heat such as thermal deformation can be reduced.

【0035】なお、本発明の軌道輪及びその製造方法
は、上述の軸受1の外輪を構成する軌道輪2に限定され
ず、例えば、図4の断面図に示すような軸受1の内輪と
しての軌道輪6に適用することができる。すなわち、軸
受1は、上述の軌道輪6と、外輪としての軌道輪2と、
これらの間に配置される複数の転動体3とを備えてい
る。軌道輪6は、断面M字状に形成された環状部材であ
り、その外周面に転動体3を転動案内できる凹状の軌道
溝が形成され、外周面の両端部から径方向内周寄りにフ
ランジ部がそれぞれ延設されている。フランジ部は、回
転軸5との取付部として機能することができる。なお、
図4に示す軸受1は、本願出願人の先願(実開平2−3
8523号)にかかるものと同様のものである。
The bearing ring and the method of manufacturing the same according to the present invention are not limited to the bearing ring 2 constituting the outer ring of the bearing 1 described above. For example, as the inner ring of the bearing 1 as shown in the sectional view of FIG. It can be applied to the bearing ring 6. That is, the bearing 1 includes the above-described race 6 and the race 2 as an outer race,
And a plurality of rolling elements 3 disposed therebetween. The bearing ring 6 is an annular member formed in an M-shaped cross section, and has a concave orbit groove on its outer peripheral surface capable of rollingly guiding the rolling element 3, and is located radially inward from both ends of the outer peripheral surface. The flange portions are respectively extended. The flange part can function as a mounting part with the rotating shaft 5. In addition,
The bearing 1 shown in FIG.
No. 8523).

【0036】また、本発明の軌道輪及びその製造方法
は、ワンピース構造の軌道輪2に限定されず、例えば、
図5の断面図に示すような2ピース構造の軌道輪2にも
適用することができる。すなわち、図5の軸受1は、内
輪7、第1輪25と第2輪26とによって外輪を構成す
るプレス製の軌道輪2、及び軌道輪2と内輪7との間に
配置される複数の転動体3とを有している。第1輪25
と第2輪26とは、円筒部と、円筒部の一端から半径方
向内径寄りに屈曲状に延設された側壁部とをそれぞれ有
している。両輪の側壁部同士を対向させて、その間に内
部環状空間4を形成するようにして、第2輪26の円筒
部の外周面が第1輪25の円筒部の内周面に圧入されて
いる。この場合、形成工程11では、第1輪25と第2
輪26との両輪がそれぞれ形成され、軸受の組み立て時
に、両輪を組み合わせて軌道輪2として組み立てられ
る。また、形成工程11の後に両輪を圧入して軌道輪と
して組み立て、その後、組み立てられた軌道輪を被処理
品として、ふっ化処理12及び窒化処理13を行っても
よい。なお、図5に示す軸受1は、本願出願人の先願
(実開平5−79040号)にかかるものと同様のもの
である。
Further, the bearing ring of the present invention and the method of manufacturing the same are not limited to the one-piece bearing ring 2.
The present invention can also be applied to a raceway 2 having a two-piece structure as shown in the sectional view of FIG. That is, the bearing 1 shown in FIG. 5 includes an inner ring 7, a press-made orbital ring 2 that forms an outer ring by the first and second wheels 25 and 26, and a plurality of orbits arranged between the orbital ring 2 and the inner ring 7. Rolling element 3. First wheel 25
And the second wheel 26 each have a cylindrical portion and a side wall portion that is bent from one end of the cylindrical portion toward the radial inner diameter. The outer peripheral surface of the cylindrical portion of the second wheel 26 is press-fitted into the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the first wheel 25 such that the side walls of the two wheels are opposed to each other to form the internal annular space 4 therebetween. . In this case, in the forming step 11, the first wheel 25 and the second
The two rings with the ring 26 are formed, and when the bearing is assembled, the two rings are combined to be assembled as the raceway ring 2. Also, after the forming step 11, the two rings may be press-fitted to assemble a raceway, and then the assembled raceway may be subjected to a fluoridation treatment 12 and a nitriding treatment 13 as an article to be processed. The bearing 1 shown in FIG. 5 is similar to that according to the prior application of the present applicant (Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-79040).

【0037】また、本発明の軌道輪及びその製造方法
は、図6の断面図に示すようなシールド付アンギュラ玉
軸受にも適用することができる。すなわち、図6の軸受
1は、軸方向略中央部に軌道面となる湾曲部がプレス形
成された鋼製の外輪としての軌道輪2と、この軌道輪2
と同じく軸方向略中央部に軌道面となる湾曲部がプレス
形成された鋼製の内輪としての軌道輪6と、軌道輪6お
よび軌道輪2のそれぞれの湾曲部間に配設された複数の
転動体3と、軌道輪2の一端部の内周面に圧入された鋼
製の断面略コ字状の環状シール部材8とを有している。
このような軸受の場合、外輪としての軌道輪2と、内輪
としての軌道輪6とにのみ、本発明による窒化層Nを形
成してもよいし、軌道輪2とともに、シール部材8にも
窒化層Nを形成するようにしてもよい。このようなシー
ルド付アンギュラ玉軸受は、自動車のスタータ用等に使
用される。
The race of the present invention and its manufacturing method can also be applied to a shielded angular contact ball bearing as shown in the sectional view of FIG. That is, the bearing 1 of FIG. 6 includes a raceway 2 as a steel outer race having a curved portion serving as a raceway surface formed by pressing at a substantially central portion in the axial direction, and the raceway 2.
Similarly, a track ring 6 as a steel inner ring in which a curved portion serving as a track surface is press-formed at a substantially central portion in the axial direction, and a plurality of track rings disposed between the curved portions of the track ring 6 and the track ring 2. It has a rolling element 3 and an annular seal member 8 made of steel and having a substantially U-shaped cross section, which is press-fitted into the inner peripheral surface of one end of the bearing ring 2.
In the case of such a bearing, the nitrided layer N according to the present invention may be formed only on the bearing ring 2 as the outer ring and the bearing ring 6 as the inner ring. The layer N may be formed. Such a shielded angular ball bearing is used for a starter of an automobile and the like.

【0038】また、軌道輪2の材質も上述の炭素鋼に限
定されず、例えば、ステンレス鋼でもよく、要は、プレ
ス成形できる材質であればよい。また、本発明の軸受用
軌道輪及びその製造方法は、上述の玉軸受以外にも、円
筒ころ軸受、円すいころ軸受、球面ころ軸受、針状ころ
軸受等の種々の転がり軸受用の、あらゆる形状の軌道輪
に適用することができる。
Further, the material of the bearing ring 2 is not limited to the above-mentioned carbon steel, but may be, for example, stainless steel. In addition to the ball bearings described above, the bearing race of the present invention can be used in various shapes for various rolling bearings such as cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, spherical roller bearings, and needle roller bearings. Can be applied to

【0039】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことが可能である。
In addition, various design changes can be made without changing the gist of the present invention.

【0040】[0040]

【実施例】上述の本発明の軸受用軌道輪の製造方法によ
り製作した軌道輪2の分析及び試験を行った。その結果
を説明する。また、比較例として、従来の軌道輪の分析
及び試験を同様に行った。比較例の軌道輪は、ふっ化処
理せずに、従来の方法で酸化物を除去して、塩浴窒化し
た軌道輪である。
EXAMPLE An analysis and test of the bearing ring 2 manufactured by the above-described method for manufacturing a bearing ring of the present invention were performed. The results will be described. In addition, as a comparative example, analysis and test of a conventional race were similarly performed. The bearing ring of the comparative example is a bearing ring which has been subjected to salt bath nitriding by removing the oxide by a conventional method without performing a fluoridation treatment.

【0041】表面状態分析方法 図11の斜視図に示すように、軌道輪2の軌道溝を形成
する部分の表面S1(転動体と接する部分)と、表面近
傍の断面S2とを、走査形電子顕微鏡(日本電子株式会
社製 JSM─5400)を用いて分析した。
Surface Condition Analysis Method As shown in the perspective view of FIG. 11, the surface S1 (the portion in contact with the rolling elements) of the raceway ring 2 forming the raceway groove and the cross section S2 near the surface are scanned with the scanning electron beam. Analysis was performed using a microscope (JSM # 5400, manufactured by JEOL Ltd.).

【0042】結果 得られた顕微鏡像を図7〜図10に示す。図7は、実施
例の軌道輪2の窒化層N表面の金属組織を表す写真であ
る。図8は、比較例の軌道輪の窒化層表面の金属組織を
表す写真である。図9は、実施例の軌道輪2の窒化層N
の断面の金属組織を表す写真である。図10は、比較例
の軌道輪の窒化層の断面の金属組織を表す写真である。
なお、図7〜図10は、倍率5000倍で得られた像を
撮影したものであり、各図に寸法を示す尺度が写し込ま
れている。また、図9及び図10では、中央部から下方
に表された白い部分が、軌道輪であり、それよりも上方
に表された黒い部分は、撮影用部材である。
Microscopic images obtained as a result are shown in FIGS. FIG. 7 is a photograph showing the metallographic structure on the surface of the nitrided layer N of the bearing ring 2 of the example. FIG. 8 is a photograph showing the metallographic structure of the surface of the nitrided layer of the bearing ring of the comparative example. FIG. 9 shows the nitride layer N of the bearing ring 2 of the embodiment.
3 is a photograph showing a metal structure of a cross section of FIG. FIG. 10 is a photograph showing the metallographic structure of the cross section of the nitrided layer of the bearing ring of the comparative example.
7 to 10 show images obtained at a magnification of 5000 times, and a scale indicating the size is imprinted on each figure. In FIGS. 9 and 10, a white portion shown below the center portion is a track ring, and a black portion shown above it is a photographing member.

【0043】実施例の窒化層N表面の粒子は、図7に表
されているように、平均粒子径が1μm以下の微細な粒
子である。また、その粒子の大きさもほぼ均一である。
また、表面に大きな起伏は認められない。これらのこと
は、図9にも示されている。また、図9に示されている
表面近傍の状況から、表面は緻密に形成されていること
が判る。
As shown in FIG. 7, the particles on the surface of the nitrided layer N in the embodiment are fine particles having an average particle diameter of 1 μm or less. The size of the particles is also substantially uniform.
No large undulation is observed on the surface. These are also shown in FIG. Also, from the situation near the surface shown in FIG. 9, it can be seen that the surface is densely formed.

【0044】一方、比較例の窒化層表面では、図8に表
されているように、粒子の大きさは様々で、粒子径が5
μm程度のものも認められる。また、表面の凹凸は実施
例よりも大きく、また、図10では表面から内部にかけ
てクラックも認められる。 表面硬さ 実施例の軌道輪の表面硬さを、ビッカース硬さで測定し
た。測定位置は、図11に示す軌道輪の軌道溝を形成す
る部分の表面S1である。
On the other hand, on the surface of the nitrided layer of the comparative example, as shown in FIG.
Some of about μm are also observed. In addition, the unevenness of the surface is larger than that of the example, and cracks are recognized from the surface to the inside in FIG. Surface Hardness The surface hardness of the bearing ring of the example was measured by Vickers hardness. The measurement position is the surface S1 of the portion forming the raceway groove of the raceway shown in FIG.

【0045】結果 実施例の平均硬さ 619HV(試験荷重25gf) 平均硬さ 451HV(試験荷重50gf) 平均硬さ 370HV(試験荷重100gf) 断面の硬さ 実施例の軌道輪の硬さを、表面からの距離の異なる複数
箇所の断面位置で測定した。同様に、比較例についても
測定した。なお、ビッカース硬さの試験荷重は、100
gfである。
Results Average Hardness of Example 619 HV (Test Load 25 gf) Average Hardness 451 HV (Test Load 50 gf) Average Hardness 370 HV (Test Load 100 gf) Cross-sectional Hardness Were measured at a plurality of cross-sectional positions having different distances. Similarly, the measurement was performed for the comparative example. The test load of Vickers hardness was 100
gf.

【0046】結果 図16は、軌道輪の硬さと、表面からの距離との関係を
示すグラフである。図16には、線Ha(─○─)で実
施例を、線Hb(─■─)で比較例を示し、縦軸に硬さ
をビッカース硬さ(HV)で示し、横軸に表面からの距
離(μm)を示す。
Results FIG. 16 is a graph showing the relationship between the hardness of the bearing ring and the distance from the surface. In FIG. 16, the example is shown by a line Ha (─), the comparative example is shown by a line Hb (、), the hardness is shown by the Vickers hardness (HV) on the vertical axis, and the surface is shown by the horizontal axis from the surface. Is shown as the distance (μm).

【0047】実施例の窒化層Nは、表面近傍で硬さ約4
50HVであり、比較例の窒化層とほぼ同等である。ま
た、実施例の窒化層Nは、表面から内部寄りの部分で、
比較例の窒化層よりも硬さが低い。このことから、実施
例の窒化層Nは、表面が硬く内部が柔らかい2層硬度分
布を有し、しかも、実施例は、比較例よりも表面と内部
との硬度差が大きいことがわかる。
The nitride layer N of the embodiment has a hardness of about 4 near the surface.
50 HV, which is almost the same as the nitride layer of the comparative example. Further, the nitrided layer N of the embodiment is a portion closer to the inside from the surface,
Hardness is lower than the nitrided layer of the comparative example. This indicates that the nitrided layer N of the example has a two-layer hardness distribution with a hard surface and a soft inside, and that the example has a larger difference in hardness between the surface and the inside than the comparative example.

【0048】従って、実施例は、比較例よりも良好な耐
衝撃性を有すると考えられる。 油の保持性試験方法 実施例及び比較例の軌道輪表面の油の保持性を試験し
た。すなわち、平板状の試験片を作成し、作成した試験
片の表面に、実施例に形成されたものと同様の窒化層及
び比較例と同様の窒化層を形成した。各試験片の窒化層
の表面に、潤滑油0.01ccを滴下する。滴下前の表
面と、滴下後1時間を温度150℃で経過した表面と
を、レーザ顕微鏡で比較し、表面の油膜状況を測定す
る。
Therefore, it is considered that the examples have better impact resistance than the comparative examples. Oil Retaining Property Test Method The oil retaining properties of the bearing ring surfaces of the examples and comparative examples were tested. That is, a plate-shaped test piece was prepared, and a nitride layer similar to that formed in the example and a nitride layer similar to the comparative example were formed on the surface of the prepared test piece. 0.01 cc of lubricating oil is dropped on the surface of the nitrided layer of each test piece. The surface before the dropping and the surface one hour after the dropping at a temperature of 150 ° C. are compared with a laser microscope, and the state of the oil film on the surface is measured.

【0049】結果 観察された顕微鏡像を図12〜図15に示す。図12
は、実施例の窒化層N表面の金属組織を表す写真であ
り、油滴下前の状態である。図13は、実施例の窒化層
N表面の金属組織を表す写真であり、油滴下後の状態で
ある。図14は、比較例の窒化層表面の金属組織を表す
写真であり、油滴下前の状態である。図15は、比較例
の窒化層表面の金属組織を表す写真であり、油滴下後の
状態である。図12〜図15は、倍率500倍で得られ
た像を撮影したものである。
Microscopic images observed as a result are shown in FIGS. FIG.
Is a photograph showing the metallographic structure on the surface of the nitrided layer N in the example, which is a state before oil dripping. FIG. 13 is a photograph showing a metallographic structure on the surface of the nitrided layer N of the example, and shows a state after oil dropping. FIG. 14 is a photograph showing the metal structure on the surface of the nitrided layer of the comparative example, which is in a state before oil dripping. FIG. 15 is a photograph showing the metal structure on the surface of the nitrided layer of the comparative example, which is in a state after oil dropping. 12 to 15 show images obtained at a magnification of 500 times.

【0050】実施例の窒化層Nでは、図13に示されて
いるように、潤滑油の存在を示す縞模様が全体に認めら
れ、油膜が表面に保持されていることが判る。なお、こ
のことは、滴下前の図12と滴下後の図13とを比較す
るとより一層明瞭である。一方、比較例の窒化層では、
図14と図15とで差は少なく、また図15にも縞模様
は少ないので、油膜が充分に保持されていないことが判
る。
In the nitrided layer N of the example, as shown in FIG. 13, a stripe pattern indicating the presence of the lubricating oil is recognized on the whole, and it can be seen that the oil film is retained on the surface. This is clearer from the comparison between FIG. 12 before dropping and FIG. 13 after dropping. On the other hand, in the nitride layer of the comparative example,
The difference between FIG. 14 and FIG. 15 is small, and the stripe pattern is also small in FIG. 15, indicating that the oil film is not sufficiently held.

【0051】従って、実施例の窒化層Nは、比較例に比
べて潤滑油の保持性に優れていることが判る。 耐焼き付き性(A) 次に、耐焼き付き性の試験結果を説明する。上述の軌道
輪2を軸受に適用して、下記条件下で寿命を測定した。
ここでの寿命は、潤滑が停止された状態で、焼き付きが
生じるまでの時間である。
Accordingly, it can be seen that the nitrided layer N of the example is superior in the lubricating oil holding property as compared with the comparative example. Seizure Resistance (A) Next, the results of the seizure resistance test will be described. The above-mentioned bearing ring 2 was applied to a bearing, and the life was measured under the following conditions.
Here, the life is a time required for the seizure to occur when lubrication is stopped.

【0052】また、比較例として、従来の軌道輪の寿命
を、同様にして測定した。試験条件 適用した軸受 深溝形玉軸受(呼び番号6305)の転
動体を使用した軸受 ラジアル荷重 200Kgf 回転数 11000rpm 潤滑条件 回転前に、2サイクルエンジン用潤滑油
を0.01cc滴下試験結果 本発明実施品 平均寿命38.5分 比較例 平均寿命18.6分 このように、本発明の軌道輪は、殆ど無潤滑に近い過酷
な条件下でも、従来品に比べて約2倍の寿命を有してい
る。 .耐焼き付き性(B) の軸受を、さらに過酷な条件を課して寿命を測定し
た。
As a comparative example, the life of a conventional race was measured in the same manner. Before the bearing radial load 200Kgf rotational speed 11000rpm lubrication conditions rotated using rolling elements of the test conditions applied bearing deep groove shape ball bearing (bearing number 6305), a lubricating oil for two-cycle engines 0.01cc drop test results invention embodiment sample Average life: 38.5 minutes Comparative example Average life: 18.6 minutes As described above, the bearing ring of the present invention has a life twice as long as that of the conventional product even under harsh conditions near almost no lubrication. I have. . The service life of the bearing with anti-seizure (B) was measured under more severe conditions.

【0053】試験条件 ラジアル荷重 400Kgf 回転数 11400rpm 潤滑条件 回転前に2サイクルエンジン用潤滑油を
0.005cc滴下試験結果 本発明実施品 平均寿命6.1分 比較例 平均寿命3.9分 このように、本発明の軌道輪は、さらに過酷な条件下で
も、従来品に比べて約1.6倍の寿命を有している。
Test conditions Radial load 400 Kgf Rotational speed 11400 rpm Lubrication conditions Lubricating oil for two-cycle engine was dropped 0.005 cc before rotation Test result Product of the present invention Average life 6.1 minutes Comparative example Average life 3.9 minutes In addition, the bearing ring of the present invention has a service life that is about 1.6 times that of the conventional product even under severer conditions.

【0054】なお、これら,の試験は、通常の使用
状態で想定されない過酷な条件が課された加速試験であ
る。従って、本発明の軌道輪は、通常の使用で焼き付く
ことはない。
Note that these tests are acceleration tests in which severe conditions are assumed that are not assumed in normal use. Therefore, the bearing ring of the present invention does not seize in normal use.

【0055】[0055]

【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、表面に緻
密、且つむらなく均一に、且つ十分に形成された窒化層
が形成された軌道輪では、油膜が切れることもなく、良
好な潤滑性を維持できる。また、硬い窒化層は、軌道輪
の内部の軟らかさとによって、二層構造を形成できるの
で、優れた強度の軌道輪を得ることができる。従って、
プレス成形された軌道輪を有する軸受の適用範囲を広げ
ることができる。
According to the first aspect of the present invention, an oil film is not broken in a bearing ring having a dense, uniform, and sufficiently formed nitrided layer formed on its surface. Lubricity can be maintained. Further, the hard nitride layer can form a two-layer structure depending on the softness of the inside of the race, so that a race with excellent strength can be obtained. Therefore,
The range of application of the bearing having the press-formed bearing ring can be expanded.

【0056】請求項2に係る発明によれば、表面の酸化
物をふっ化処理で確実に除去できるので、表面に緻密、
且つ均一、且つ十分な窒化層を形成することができる。
また、確実に酸化物を除去できるので、一定の窒化層を
安定して形成することができる。
According to the second aspect of the present invention, the oxide on the surface can be surely removed by the fluoridation treatment.
In addition, a uniform and sufficient nitride layer can be formed.
In addition, since the oxide can be reliably removed, a certain nitrided layer can be stably formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる軸受用軌道輪を備えた軸受の斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a bearing provided with a bearing race according to the present invention.

【図2】図1の軸受の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the bearing of FIG. 1;

【図3】本発明の軸受用軌道輪の製造方法の概略工程図
である。
FIG. 3 is a schematic process drawing of a method for manufacturing a bearing race for a bearing according to the present invention.

【図4】本発明を適用できる軌道輪を備える別の軸受の
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of another bearing provided with a bearing ring to which the present invention can be applied.

【図5】本発明を適用できる軌道輪を備えるまた別の軸
受の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of another bearing provided with a bearing ring to which the present invention can be applied.

【図6】本発明を適用できる軌道輪を備えるさらに別の
軸受の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of still another bearing provided with a bearing ring to which the present invention can be applied.

【図7】本発明の軌道輪の窒化層表面の金属組織を表す
写真である。
FIG. 7 is a photograph showing the metallographic structure of the surface of the nitrided layer of the bearing ring of the present invention.

【図8】比較例の軌道輪の窒化層表面の金属組織を表す
写真である。
FIG. 8 is a photograph showing the metallographic structure of the nitrided layer surface of the bearing ring of the comparative example.

【図9】本発明の軌道輪の窒化層の断面の金属組織を表
す写真である。
FIG. 9 is a photograph showing a metal structure of a cross section of a nitrided layer of a bearing ring of the present invention.

【図10】比較例の軌道輪の窒化層の断面の金属組織を
表す写真である。
FIG. 10 is a photograph showing a metal structure of a cross section of a nitrided layer of a bearing ring of a comparative example.

【図11】図7〜図10の観察位置を説明するための軌
道輪の斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view of a bearing ring for explaining an observation position in FIGS. 7 to 10;

【図12】実施例の窒化層表面の金属組織を表す写真で
あり、油滴下前の状態を示す。
FIG. 12 is a photograph showing a metallographic structure on the surface of a nitrided layer of an example, showing a state before oil dripping.

【図13】実施例の窒化層表面の金属組織を表す写真で
あり、油滴下後の状態を示す。
FIG. 13 is a photograph showing the metallographic structure of the surface of the nitrided layer in the example, showing the state after oil dropping.

【図14】比較例の窒化層表面の金属組織を表す写真で
あり、油滴下前の状態を示す。
FIG. 14 is a photograph showing a metal structure on the surface of a nitrided layer of a comparative example, showing a state before oil dripping.

【図15】比較例の窒化層表面の金属組織を表す写真で
あり、油滴下後の状態を示す。
FIG. 15 is a photograph showing a metallographic structure on the surface of a nitrided layer of a comparative example, showing a state after oil dripping.

【図16】実施例と比較例の軌道輪の硬さと、表面から
の距離との関係を示すグラフであり、縦軸に硬さをビッ
カース硬さ(HV)で示し、横軸に表面からの距離(μ
m)を示し、線Haで実施例の場合を示し、線Hbで比
較例の場合を示す。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the hardness of the bearing ring of the example and the comparative example and the distance from the surface, wherein the ordinate represents the hardness in Vickers hardness (HV), and the abscissa represents the difference from the surface. Distance (μ
m), line Ha shows the case of the example, and line Hb shows the case of the comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 軌道輪 6 軌道輪 12 ふっ化処理 13 窒化処理 N 窒化層 2 raceway ring 6 raceway ring 12 fluoridation treatment 13 nitriding treatment N nitride layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プレス成形された鋼製軌道輪であって、そ
の表面に窒化物の平均粒子径が1μm以下の緻密な窒化
層が形成されたことを特徴とする軸受用軌道輪。
1. A press-formed steel race, wherein a dense nitride layer having an average particle diameter of nitride of 1 μm or less is formed on the surface of the race.
【請求項2】プレス成形され、且つその表面に窒化層が
形成された軸受用軌道輪の製造方法において、 窒化処理の前に、軌道輪の表面の酸化物を金属ふっ化膜
に置き換えるふっ化処理を含むことを特徴とする軸受用
軌道輪の製造方法。
2. A method of manufacturing a bearing ring having a nitrided layer formed on a surface thereof, which is press-molded, wherein the oxide on the surface of the ring is replaced with a metal fluoride film before nitriding. A method for producing a bearing ring for a bearing, comprising a treatment.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007197822A (en) * 2005-12-28 2007-08-09 Air Water Inc Metal nitriding method and vane member
JP2015117777A (en) * 2013-12-18 2015-06-25 曙ブレーキ工業株式会社 Pressure plate, brake pad using pressure plate and process of manufacture of pressure plate and brake pad

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