JPH11303874A - 転動部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 耐フレッチング性、音響性能、耐食性、寿命
及び加工性が改善された安価な転動装置を提供する。 【解決手段】 外方部材、内方部材及びこの間に配設さ
れた複数の転動体からなり、該転動体が、外方部材の転
動体への接触面である第１の接触面とこれに対向する内
方部材の転動体への接触面である第２の接触面とに対し
て転動する転動装置において、上記外方部材、内方部材
及び転動体の少なくとも一つが、重量％で、Ｃ；1.５％
以下、Ｃｒ；１０％以上２０％以下、Ｍｎ；0.１％以上
0.８％以下、Ｓｉ；0.１％以上1.０％以下、Ｎ；0.２％
未満を含有する合金鋼からなる転動装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、ＨＤＤ（ハード
ディスクドライブ）やＶＴＲのような精密機器、食品機
械、航空機、工作機械、半導体関連機器等に使用される
転がり軸受、また直動案内軸受、またボールねじ装置等
の転動装置に係わり、材料組成を改良することにより耐
フレッチング性、音響性能、耐食性や加工性などに優れ
た特性を持つ転動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、転がり軸受用の材料として、軸
受鋼であればＳＵＪ２が、ステンレス鋼であればＳＵＳ
４４０Ｃあるいは１３Ｃｒ系のマルテンサイト系ステン
レス鋼が、また肌焼鋼であればＳＣＲ４２０やＳＣＭ４
２０相当の鋼材が使用されている。転がり軸受は高面圧
下で繰り返しせん断応力を受けて用いられるため、その
せん断応力に耐えて転がり疲労寿命を確保するべく、軸
受鋼には焼入・焼戻しが、ステンレス鋼には焼入・サブ
ゼロ・焼戻しが、また肌焼鋼は浸炭または浸炭窒化後に
焼入・焼戻しが施されて、ＨＲＣ５８〜６４の硬度が実
現されている。

【０００３】しかし、これら転がり軸受の使用環境は多
種多様であり、軸受鋼を用いたのでは、海に隣接した地
域における塩害により、あるいは水や海水の侵入、また
は湿潤その他の腐食環境下での暴露あるいは使用により
早期に発錆するおそれがある。

【０００４】そこで、腐食性環境下で使用されるよう
な、また、特に発錆を避ける必要がある転がり軸受にあ
っては、耐食性に優れるとともに軸受に必要な硬度ＨＲ
Ｃ５８以上を有するステンレス軸受鋼として高炭素Ｃｒ
マルテンサイト系のＳＵＳ４４０Ｃ等が従来より使用さ
れている。

【０００５】また、各種スピンドル、又は各種スピンド
ルモータの搬送上、及びＨＤＤ装置等のスイングアーム
用等で使用される転がり軸受にあっては、優れた回転・
音響性能及び耐フレッチング性を有し、トルク変動が小
さいことが要求される。しかし、従来のステンレス鋼に
は１０μｍを超える粗大な共晶炭化物が多数内在するた
めに、目標とする加工精度が得られにくく、例えば、音
響性能が軸受鋼製のものに比較して劣る傾向にある。

【０００６】そこで、特に磁気ディスクを回転駆動する
のに使用され、回転・音響性能が要求されるスピンドル
モータには、上記の理由により、軸受鋼製の転がり軸受
が使用されることが多い。これに対し、磁気ディスクの
有効エリアへのアクセス位置決めを行うスイングアーム
を駆動するのに使用されるスイングアーム用の転がり軸
受は、揺動条件下で使用されるため、転動体と軌道輪の
間に油膜が形成され難く、フレッチング摩耗によりトル
ク変動やトルクスパイクが生じ、ＨＤＤ装置の読み取り
機能に障害を引き起こすことがある。

【０００７】したがって、スイングアーム用の転がり軸
受には、耐フレッチング性が良好な高炭素Ｃｒステンレ
ス鋼が使用されることが多く、近年では、回転・音響性
能が改良された１３Ｃｒ系のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼が、ＨＤＤ装置等のスイングアーム等で用いられる
転がり軸受用のステンレス軸受鋼として使用されること
が多い。

【０００８】これに対して、案内レールとスライダから
なる直動案内軸受装置や、ねじ軸とナットからなるボー
ルねじ装置の場合、これらに使用される耐食性を持つス
テンレス材料として、ＪＩＳ−ＳＵＳ４４０Ｃまたは１
３Ｃｒ系のマルテンサイト系ステレンス鋼（炭素含有量
０．６〜０．７％）、さらにはＪＩＳ−ＳＵＳ６３０等
の析出硬化型ステンレス鋼が使用されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】転がり軸受の場合 前記のような高炭素Ｃｒステンレス鋼においては、Ｃ、
Ｃｒの含有量が多いとき、例えばＣを０．６重量％を超
えて含有すると多量のＣｒとあいまって１０μｍを超え
る粗大な共晶炭化物が多数形成されるようになり、これ
らが転動部材の疲労寿命、靭性、耐食性等を低下させる
だけでなく、鍛造性、切削性等の加工性をも劣化させる
という問題があった。

【００１０】さらに、粗大な共晶炭化物の存在は、軸受
の音響性能にも悪影響が及ぼすことがある。音響性能と
は軸受が作動中に発生する信号により生じる騒音の少な
さを指すもので、ＨＤＤ装置のような振動を極度に嫌う
精密機器に使用される比較的小型のステンレス製転がり
軸受の場合は大きな問題となることが多い。

【００１１】すなわち、軸受において発生する振動は、
その外輪、内輪または軸体、転動体の形状的な精度に大
きく依存する。そのため、粗大な共晶炭化物が存在する
ような材料を軸受に使用した場合には、その粗大な炭化
物が軸受を仕上げ加工する際に目標となる精度の達成に
対する阻害要因となり、さらに回転作動中においても基
地と共晶炭化物との間に摩耗差が生じて粗さ等の精度低
下要因となり、さらに、接触面でこれらの炭化物が相互
に干渉しあって、その結果騒音が増大する。

【００１２】このように粗大共晶炭化物は、軸受の音響
性能を低下させるだけでなく、応力集中源となって疲労
寿命をも低下させ、さらには靭性、耐食性等の劣化を招
く。

【００１３】したがって、ＳＵＳ４４０Ｃ等の高炭素Ｃ
ｒマルテンサイト系ステンレス鋼はステンレス鋼として
十分な耐食性、機械的強度を有していないばかりか、音
響性能も著しく劣り、更にコストも高いため、腐食環境
下で使用される軸受や各種スピンドル、又は各種スピン
ドルモータ、およびＨＤＤ装置用スイングアームなどで
用いられる転がり軸受には、好適に使用することはでき
なかった。

【００１４】また、これらの転がり軸受は接着剤で固定
されることが多く、防錆油が付着していると接着強度が
低下したり、防錆油がこれと化学反応して錆びの原因と
なったり、さらにはアウトガスが発生してこれがディス
ク表面に付着してＨＤＤ装置の信頼性を低下させる等の
種々の問題があるため、完全脱脂される場合が多く、こ
のため転がり軸受にはステンレス鋼の方が好ましいとさ
れている。しかし、ステンレス鋼はＳＵＪ２等の軸受鋼
にくらべて、コストが高いばかりか、ＳＵＪ２に比べて
耐食性、耐フレッチング性は良好ではあるものの、粗大
な共晶炭化物が多数内在するために、目標とする加工精
度が得られにくい。また、軸受の音響性能がＳＵＪ２製
のものに比較して劣る傾向にあるため、高い回転・音響
性能が要求されるスピンドルモータ用の転がり軸受に使
用することは難しかった。更に、各種スピンドル用の転
がり軸受においても、スピンドルの運送上および運転中
における耐フレッチング性について、さらなる改善が求
められてきている。

【００１５】特公平５−２７３４号公報には、Ｃ、Ｃｒ
の含有量を低減することにより共晶炭化物の形成を抑制
して、音響性能、疲労強度等を著しく改善したマルテン
サイト系ステンレス鋼製の転がり軸受けが開示されてい
る。しかし、これは炭化物の大きさの点でＳＵＪ２に比
較して劣っており音響性能が劣るばかりかコストに対す
る配慮がなされておらず、更に該公報にはＨＤＤスイン
グアーム用転がり軸受の要求特性である耐フレッチング
性に関する事柄が全く明示されておらず、また加工性に
対する記述が全くなされていない。

【００１６】さらに、特開平６−１１７４３９号公報に
は、内輪、外輪の両方かあるいは一方をマルテンサイト
系のステンレスで構成し、転動体を軸受鋼で構成するこ
とによってコストダウンをはかり、音響性能を向上させ
る試みがなされているが、この発明も、軌道輪に使用さ
れたステンレス鋼が特公平５−２７３４号に記載されて
いるマルテンサイト系ステンレス鋼と同一のものである
ため、音響性能がＳＵＪ２等の軸受鋼に比較して劣って
おり、内輪、外輪及び転動体すべて軸受鋼製の転がり軸
受には音響性能の点で及ばなかった。また、この公報に
も特公平５−２７３４号と同様ＨＤＤスイングアーム用
転がり軸受の要求特性である耐フレッチング性に関する
事柄が全く明示されておらず、加工性に対する記述が全
くなされていない。

【００１７】また、上記両従来技術とも特に耐食性を要
求される場合では、対策が必ずしも十分とはいえない。

【００１８】直動案内軸受装置，ボールねじ装置の場合 リニアガイド装置のように、使用される部品がスライダ
やレールのように複雑な異形断面形状である場合には、
素材はできるだけ完成品形状に近い形状まで冷間異形引
抜き加工されることが多いため、難加工性であるステン
レス鋼では変形抵抗や加工硬化が大きい。このため、異
形引抜きに多大な時間と費用を要し、比較的加工性の良
好なＳＣＭ４２０やＳＣＲ４２０等の肌焼鋼やＳ４５Ｃ
やＳ５３Ｃ等の機械構造用炭素鋼に比べて著しく高コス
トになるなどの問題があった。

【００１９】特に、ＳＵＳ６３０等の析出硬化型ステン
レス鋼は非常に高耐食性ではあるが、溶体化処理した状
態でもＨＲＣ３３〜３６程度の硬度を有することから極
めて冷間加工性に乏しく、部品製造コストが非常に高コ
ストとなり、原子力関連等の特殊な分野を除いてはあま
り使用されないのが現状である。

【００２０】そこで、近年では難加工性であるＳＵＳ４
４０Ｃの炭素、Ｃｒ含有量を低減化し、冷間異形引抜き
加工性を改良した１３Ｃｒ系の高炭素マルテンサイト系
ステンレス鋼が使用されるようになってきた。しかし、
この材料においてもまだ改善効果が不十分で、金型が早
期に欠けたり、手直しが必要になるなど、問題は十分に
解消されていなかった。

【００２１】さらに、従来の高炭素マルテンサイト系の
ステンレス鋼では、異形引抜きした際、加工硬化して減
面率の最も大きい溝にそって、縦に時効割れが生じるこ
とがあり、引き抜いた後にすぐに焼戻しするなど、特に
注意を払う必要がある。

【００２２】また、上記転がり要素をもつ直動案内装置
は転がり軸受と同様にしばしば高面圧下で繰り返しせん
断応力を受けて用いられるため、そのせん断応力に耐え
て転がり疲労寿命を確保するべく、その製造にあたって
は、成形後に焼入れ処理を施して表面硬度を高めること
が行われる。従来の焼入れ方法としては、真空中でずぶ
焼入れを行う方法と、高周波焼入れを行う方法とが周知
であるが、前者では、部品全体を高温にした後に急冷を
行うので、部品形状が異形、長尺である程部品全体の冷
却速度にアンバランスが生じて、その結果大きな変形や
曲がり、ねじれを生じてしまうことがある。

【００２３】一方、後者の高周波焼入れを行う方法の場
合、部分的に焼入れ硬化を施すことは焼入れコイルの設
計で容易に行うことができ、且つ部品全体に熱を加える
必要がないので、焼入れ時の変形や曲がり、ねじれ等も
少なくて済み、心部等の非硬化層が十分軟質であるた
め、その変形等の矯正もし易いという利点がある。その
ため、リニアガイド装置を構成するレールやスライダ等
の部品のうち、特に異形、長尺のものにあっては、焼入
れは後者の高周波焼入れによることの方が多い。

【００２４】しかし、従来のステンレス鋼では機械構造
用炭素鋼に比較して炭素の拡散速度が小さく、さらに凝
固過程で生成した粗大な共晶炭化物が基地中に溶け込み
難いこともあって、高周波焼入れによる短時間加熱で
は、焼入れ硬化層深さが得られ難い。また、高周波出力
や焼入れ速度等により深い硬化層深さを得ようとすると
炭化物の溶け込み過ぎによってＭｓ点が低下してマルテ
ンサイト変態が抑制されて未変態オーステナイトが多量
残留することにより表面硬化が得られなくなったり、硬
さにむらが生じたりするといった問題もあった。また、
従来のステンレス鋼は焼入れ方法によらず粗大共晶炭化
物が多数内在するために、それが応力集中源として作用
し、転動疲労寿命を低下させたり、また、十分な耐食性
を有していないといった問題もあった。

【００２５】特開平２−３１０３４２号公報や同３−１
３８３３５号公報は冷間鍛造用マルテンサイト系ステン
レス鋼とその製造法を開示しているが、これらのステン
レス鋼は固溶あるいは析出強化に寄与する炭素の含有量
が不足しているばかりか、転動疲労寿命、耐摩耗性、耐
食性等に好適な影響を及ぼす窒素が含有されていないた
め、高面圧で繰り返し疲労を受ける軸受用途に対しては
十分でない。

【００２６】また、リニヤガイド装置やボールねじ装置
は短いストロークで繰り返し往復運動される動作を伴う
ので、転がり軸受と同様に耐フレッチング性が必要であ
る。

【００２７】特に厳しい耐食性等の条件下で使用される
ものの場合（転がり軸受、直動案内軸受装置、ボールネ
ジ装置に共通する課題） 転がり軸受け、直動案内軸受装置、ボールネジ装置等の
上記転動装置に、特に耐食性が要求される場合には、こ
れらのステンレス鋼や軸受鋼、さらには浸炭あるいは浸
炭窒化処理した肌焼鋼に硬質Ｃｒめっき、フッ化レイデ
ント、その他各種表面皮膜処理したものが用いられてい
る。しかし、転がり軸受においては表面近傍で疲労と摩
耗などの損傷を受けて、このような母相と不連続の皮膜
ではすぐに脱落してしまい、十分な耐久性が得られない
といった問題がある。

【００２８】一方で、ドイツ特許３９０１４７０号に
は、炭素を窒素で置換することにより、今までにない非
常に高耐食性且つ高機能なマルテンサイト系ステンレス
鋼を得ることが開示されており、このようなステンレス
鋼は近年、欧州を中心に盛んに論文発表されている（Pr
oceeding of International Congress Stainless Stee
l'96（ｐ４２〜ｐ４６）等）、（材料名 Cronidur 30ま
たはX30 等）。

【００２９】一般的に、ステンレス鋼における窒素添加
は主にオーステナイト系のステンレス鋼で実施されてお
り、マルテンサイト系のステンレス鋼においては窒素の
溶解度が小さく、多量に窒素が含有されると、凝固過程
で気泡が生じ、インゴットに多量の気孔が導入されて素
材の健全性が損なわれるといった問題もあり、これまで
研究も活発でなくほとんど実用化に至っていなかった。

【００３０】これに対し、前記ドイツ特許は数十気圧と
いう窒素雰囲気の圧力容器の中で製鋼を行なうことによ
り、０．３％を越える窒素の合金化を可能にしたもので
ある。しかし、言い換えれば圧力容器の中で製鋼を行な
う必要があり、製鋼過程が特殊となるため、設備投資あ
るいは生産性の面でコストアップは避けられないといっ
た問題もあった。

【００３１】また、航空機用または比較的高温で使用さ
れる耐食軸受に用いられる材料は、耐食性だけでなく高
温寿命等に優れていることが必要であるが、上記ドイツ
特許に記載の材料ではこの点でまだ改良の余地があっ
た。

【００３２】本願発明の目的 本願発明は、既述の課題を解決した転動装置を提供する
ことを目的とするものである。

【００３３】本願発明の他の目的は、優れた耐食性を有
する材料組成にさらに良好な加工性を付与するべく材料
組成の改良を行い、転動寿命はもとより、耐フレッチン
グ性、音響性能等の機能に優れ、腐食環境下で使用され
るような軸受やＨＤＤ装置で特に組立工程中で転がり軸
受を軸に接着剤により接着を行うもの（従って耐食性を
要するもの）等に好適に使用できる転がり軸受、特に玉
軸受を安価に提供することにある。

【００３４】本願発明のさらに他の目的は、転動寿命は
もとより、耐フレッチング性に優れ、また耐食性に格段
に優れ、腐食環境下または高温で使用でき、しかも加工
性に優れ安価に提供可能なリニアガイド装置やボールね
じ等の軸受装置を提供することにある。

【００３５】本願発明のさらに他の目的は、比較的耐食
性については考慮しなくてよい場合で、構成部品の組合
せを最適化することにより、転動寿命・耐フレッチング
性、及び音響性能等の機能に優れる転がり軸受、特に玉
軸受をより低コストで提供することにある。

【００３６】本願発明のさらに他の目的は、特に厳しい
耐食性等の環境下で使用されるのに好適な転がり軸受、
リニアガイド、ボールねじ等の転動部材を提供すること
にある。

【００３７】

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、外方部
材、内方部材及びこの間に配設された複数の転動体から
なり、該転動体が、外方部材の転動体への接触面である
第１の接触面とこれに対向する内方部材の転動体への接
触面である第２の接触面とに対して転動する転動装置に
おいて、上記外方部材、内方部材及び転動体の少なくと
も一つが、重量％で、Ｃ；1.５％以下、Ｃｒ；１０％以
上２０％以下、Ｍｎ；0.１％以上0.８％以下、Ｓｉ；0.
１％以上1.０％以下、Ｎ；0.２％未満を含有する合金鋼
からなる転動装置により、既述の目的を達成することが
できることを見出した。

【００３８】特に、本発明の転動装置は、上記外方部
材、内方部材及び転動体の少なくとも一つが、さらに詳
細な目的等に応じて下記（１）〜（６）から適宜選ばれ
る少なくとも一種の材料から構成されることを特徴とす
るものである。

【００３９】まず、特に低コストで、耐食性に優れ、さ
らに音響特性、耐フレッチング性、あるいは加工性に優
れるものとして以下の（１）〜（３）がある。

【００４０】（１）重量％で、Ｃ；０．６％以下、Ｃ
ｒ；１０％以上１４％以下、Ｍｎ；０．１％以上０．８
％以下、Ｓｉ；０．１％以上１．０％以下、Ｎ；０．２
％未満、Ｍｏ；０．５％以下、Ｖ；０．２％以下、残部
Ｆｅおよび不可避成分を含有し、さらに、炭素とＣｒ含
有量の関係がＣ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１且つ、
素材のフェライト化を促進する元素の含有量を示す所定
の関係式ｅｑ１及び素材のオーステナイト化を促進する
元素の含有量を示す所定の関係式ｅｑ２をそれぞれに、
次式(ｅｑ１)＝Ｃｒ％＋Ｓｉ％＋１．５Ｍｏ％＋３．５
Ｖ％，(ｅｑ２)＝Ｃ％＋０．８３Ｎ％＋０．１２Ｍｎ％
とし、両式の相互関係と炭素と窒素の総含有量が、 (ｅｑ２)≧０．０４×(ｅｑ１)−０．３９ ｅｑ１≦１４．０、ｅｑ２≦０．８ Ｃ＋Ｎ≧０．４５％を満足するマルテンサイト系ステン
レス鋼（本発明鋼Ｉ）。

【００４１】（２）硬さＨＲＣ５７以上で二次硬化能を
有し、完成品の表面層に転動体径Ｄａの２％以下の窒化
層を有している鋼（本発明鋼ＩＩ）。

【００４２】（３）重量％でＣ；０．３０〜０．４５
％、Ｃｒ；１０．５〜１３．５％、Ｍｎ；０．１〜０．
８％、Ｓｉ；０．１〜１．０％、Ｎ；０．０５〜０．１
９％、Ｃ＋Ｎ；０．５％以上、残部Ｆｅ及び不可避成分
を含有し、静粛性、耐食性に優れるマルテンサイト系ス
テンレス鋼（本発明鋼ＩＩＩ）。

【００４３】なお、上記（１）、（３）あるいは高Ｃｒ
マルテンサイト系ステンレス鋼による転動部材と組み合
わせて使用されることにより、耐フレッチング性あるい
は音響特性に効果のある部材の材料として（４）があ
る。

【００４４】（４）重量％でＣ；０．８％以上１．５％
以下、Ｃｒ；０．１％以上２．０％以下、Ｍｎ；０．１
％以上１．５％以下、Ｓｉ；０．１％以上１．０％以
下、残部Ｆｅおよび不可避成分を含有する特定高炭素
鋼。

【００４５】次に、特に厳しい耐食性等を要求され使用
される転動部材の材料として以下の（５）、（６）があ
る。

【００４６】（５）重量％でＣ；０．４５％以下、Ｃ
ｒ；１５％以上２０％以下、Ｍｎ；０．１％以上０．８
％以下、Ｓｉ；０．１％以上１．０％以下、Ｎ；０．０
５％以上０．２％未満、Ｍｏ；０．５％以上３．０％以
下、さらに、Ｎｉ；１．５％以下、Ｃｕ；２．０％以下
および残部Ｆｅおよび不可避成分を含有し、ＣとＣｒ含
有量の関係がＣ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１且つ素
材のフェライト化を促進する元素の含有量を示す所定の
関係式ｅｑ１及び素材のオーステナイト化を促進する元
素の含有量を示す所定の関係式ｅｑ２をそれぞれに、次
式 (ｅｑ１)＝Ｃｒ％＋Ｓｉ％＋１．５Ｍｏ％ (ｅｑ２)＝Ｃ％＋０．８３Ｎ％＋０．１２Ｍｎ％＋０．
０５Ｎｉ％＋０．０２Ｃｕ％とし、両式の相互関係と炭
素と窒素の総含有量が、 (ｅｑ２)≧０．０４×(ｅｑ１)−０．３９、Ｃ＋Ｎ≧
０．４％、 さらには耐孔食性指標ＰＩ値＝Ｃｒ％＋３．３Ｍｏ％＋
３０Ｎ％−４５Ｃ％が１０．０以上を満足するマルテン
サイト系ステンレス鋼（本発明鋼ＩＶ）。

【００４７】（６）重量％でＣ；0.４５％以下、Ｃｒ；
１５％以上２０％以下、Ｍｎ；0.１％以上0.８％以下、
Ｓｉ；0.１％以上1.０％以下、Ｎ；0.０５％以上0.２％
未満、Ｍｏ；0.５％以上3.０％以下、さらにＮｉ；1.５
％以下、Ｃｕ；2.０％以下、Ｃｏ；1.０％以上7.０％以
下、Ｖ；1.０％以下及び残部Ｆｅ及び不可避成分を含有
し、Ｍｏ＋Ｖ；0.８％以上4.０％以下、Ｃｏ＋Ｎｉ；2.
０％以上8.０％以下、ＣとＣｒ含有量の関係がＣ％≦−
0.０５Ｃｒ＋1.４１且つ素材のフェライト化を促進する
元素の含有量を示す関係式ｅｑ１及び素材のオーステナ
イト化を促進する元素の含有量を示す関係式ｅｑ２をそ
れぞれに、 〔ｅｑ１〕＝Ｃｒ％＋Ｓｉ％＋1.５Ｍｏ％＋3.５Ｖ％、 〔ｅｑ２〕＝Ｃ％＋0.８ ３Ｎ％＋0.１２Ｍｎ％＋0.０５（Ｎｉ＋Ｃｏ）％＋0.０
２Ｃｕ％ とし、両者の相互関係とＣとＮの層含有量
が、〔ｅｑ２〕≧0.０４×〔ｅｑ１〕−0.３９、〔ｅｑ
２〕≦0.８、Ｃ＋Ｎ≧0.４％、さらには、耐孔食性指標
ＰＩ値＝Ｃｒ％＋3.３Ｍｏ％＋３０Ｎ％−４５Ｃ％が１
0.０以上を満足するマルテンサイト系ステンレス鋼（本
発明鋼Ｖ）更に、本願発明の好ましい形態としては、以
下のような態様を挙げることができる。

【００４８】（イ）外輪、内輪又は軸体、及び外輪と内
輪又は軸体との間の複数個の転動体を含む複数の転動部
材からなる転がり軸受において、上記転動部材の少なく
とも一つが上記ステンレス鋼（１）からなる転がり軸
受。

【００４９】（ロ）前記転動体が高炭素Ｃｒマルテンサ
イト系ステンレスからなる上記（イ）の転がり軸受。

【００５０】（ハ）外輪、内輪又は軸体、及び外輪と内
輪又は軸体との間の複数個の転動体を含む複数の転動部
材からなる転がり軸受において、外輪、及び内輪又は軸
体が前記特定高炭素鋼（４）からなり、また、転動体が
高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼からなる転がり軸
受。

【００５１】（ニ）転動体がＮ；0.０５重量％以上0.２
重量％未満含有した高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス
鋼からなる上記（ハ）の転がり軸受。

【００５２】（ホ）外輪、内輪又は軸体、及び外輪と内
輪又は軸体との間の複数個の転動体を含む複数の転動部
材からなる転がり軸受において、上記外輪、及び内輪又
は軸体が、重量％で、Ｃ；0.４５％以下、Ｃｒ；１2.０
％以上１3.５％以下、Ｍｎ；0.１％以上0.８％以下、Ｓ
ｉ；0.１％以上1.０％以下、Ｎ；0.０５％以上0.５％以
下、Ｃ＋Ｎ≧0.５％、Ｍｏ；3.０％以下の上記二次硬化
鋼（２）からなり、前記窒化層には粒径２.０μｍ以下
の微細炭化物が分散してなる転がり軸受。

【００５３】（ヘ）転動体がセラミックスからなる上記
（ホ）の転がり軸受。

【００５４】（ト）外輪、内輪又は軸体、及び外輪と内
輪又は軸体との間の複数個の転動体を含む複数の転動部
材からなる転がり軸受において、上記転動部材の少なく
とも一つが炭化物の粒径を２.０μｍ以下、面積率を５
％以下とした上記ステンレス鋼（３）からなる転がり軸
受。

【００５５】（チ）前記ステンレス鋼（３）が、Ｏ≦２
０ｐｐｍ、Ｔｉ＋0.１Ａｌ≦５０ｐｐｍ及びＳ≦１００
ｐｐｍの少なくとも一つを満たしている上記（ト）の転
がり軸受。

【００５６】（リ）外輪、及び内輪又は軸体の少なくと
も一つが上記ステンレス鋼（３）からなり、転動体が上
記特定高炭素鋼（４）からなる転がり軸受。

【００５７】（ヌ）外輪、及び内輪又は軸体の材料が炭
化物の粒径が２.０μｍ以下、面積率が５％以下であ
り、転動体と、外輪、及び内輪又は軸体との少なくとも
一方（好ましくは両方）が０≦２０ｐｐｍ、Ｔｉ＋0.１
Ａｌ≦５０ｐｐｍ及びＳ≦１００ｐｐｍの少なくとも一
つを満たしている上記（リ）の転がり軸受。

【００５８】（ル）案内レール、スライダー及び複数個
の転動体を含む複数の転動部材からなる直動案内軸受装
置、またはねじ軸、ナット及び複数個の転動体を含む複
数の転動部材からなるボールねじ装置において、上記転
動部材の少なくとも一つが上記ステンレス鋼（１）から
なり、特に、該ステンレス鋼（１）においてＣ＋Ｎ≦0.
７重量％である直動案内軸受装置あるいはボールねじ装
置。

【００５９】（オ）転動体との転動面が、高周波焼入れ
による焼入硬化層を有する上記（ル）の直動案内軸受装
置あるいはボールねじ装置。

【００６０】（ワ）外方部材、内方部材及びこの間に配
設された複数の転動体からなる転動装置において、上記
外方部材、内方部材及び転動体の少なくとも一つが、前
記ステンレス鋼（５）（本発明鋼ＩＶ）からなる転動装
置。

【００６１】（カ）外方部材、内方部材及びこの間に配
設された複数の転動体からなる転動装置において、上記
外方部材、内方部材及び転動体の少なくとも一つが、前
記ステンレス鋼（６）（本発明鋼Ｖ）からなる転動装
置。

【００６２】

【発明の実施の形態】転がり軸受の場合 第１の実施形態 本願発明者等は、先に特願平７−２７１１１１号（特開
平９−２８７０５３号）において、粗大共晶炭化物が形
成されないＣ、Ｃｒ濃度の関係を見出し、耐食性に悪影
響を及ぼす鋼中の炭素濃度を低下させ、その代わりに炭
素と同様の固溶強化作用がある窒素を添加することによ
り、（１）粗大共晶炭化物の形成を抑制できること、
（２）窒素付加により耐食性が飛躍的に向上すること、
（３）窒素が析出強化、固溶強化に作用し、硬さ、耐摩
耗性を向上させること等により、軸受に好適に使用でき
るマルテンサイト系ステンレス鋼を発明するに至った。

【００６３】しかし、この発明は軸受の機能を向上させ
ることのみに留まり、コスト上非常に重要度の高い加工
性及びＨＤＤスイングアーム用軸受の要求特性である耐
フレッチング性等については言及されていない。

【００６４】そこで、本願発明者らは生産性を向上さ
せ、低コスト且つ高機能な軸受用ステンレス鋼を開発す
べく、合金成分の影響について鋭意に研究を行った。そ
の結果、炭素含有量を低減化して、代わりに窒素を添加
することよって粗大かつ硬質の共晶炭化物を消失させて
微細な球（玉）状の炭化物・窒化物とし、さらに、その
他のＳｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ等の含有量をあるしき
い値内に抑えることによって、焼鈍後の硬さが増加する
のを抑制でき、かつ飛躍的に加工性が向上し高機能且つ
安価なステンレス鋼製の軸受を提供でき、さらに、軌道
輪側に本材料を、転動体側に高炭素Ｃｒマルテンサイト
系ステンレス鋼を用いることによって、単一素材の場合
よりもさらに耐フレッチング性が向上し、ＨＤＤスイン
グアーム用軸受等に好適に使用できる転がり軸受を提供
できることを見出し、本願発明をなすに至った。

【００６５】すなわち、この転がり軸受は、外輪と、内
輪または軸体と、外輪と内輪または軸体との間の複数個
の転動体からなる複数の転動部材から構成され、上記転
動部材の少なくとも一つが、重量％で、Ｃ；０．６％以
下、Ｃｒ；１０％以上１４％以下、Ｍｎ；０．１％以上
０．８％以下、Ｓｉ；０．１％以上１．０％以下、Ｎ；
０．２％未満、Ｍｏ；０．５％以下、Ｖ；０．２％以
下、残部Ｆｅおよび不可避成分を含有し、さらに、炭素
とＣｒ含有量の関係がＣ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４
１且つ、素材のフェライト化を促進する元素の含有量を
示す所定の関係式ｅｑ１及び素材のオーステナイト化を
促進する元素の含有量を示す所定の関係式ｅｑ２をそれ
ぞれに、 次式(ｅｑ１)＝Ｃｒ％＋Ｓｉ％＋１．５Ｍｏ％＋３．５
Ｖ％， (ｅｑ２)＝Ｃ％＋０．８３Ｎ％＋０．１２Ｍｎ％とし、
両式の相互関係と炭素と窒素の総含有量が、 (ｅｑ２)≧０．０４×(ｅｑ１)−０．３９、 ｅｑ１≦１４．０、ｅｑ２≦０．８、Ｃ＋Ｎ≧０．４５
％を満足するマルテンサイト系ステンレス鋼（本発明鋼
Ｉ）で構成されていることを特徴とする。

【００６６】さらに好ましくは、外輪、内輪または軌道
溝を備えた軸体、複数個の転動体から構成される転がり
軸受において、転動体を除いた転動部材である被転動
体、すなわち転動体との間で転がり接触を伴って使用さ
れる相手側部材（内輪（又は軸）及び外輪）の少なくと
も一つが、このマルテンサイト系ステンレス鋼で構成さ
れ、転動体が、高炭素Ｃｒマルテンサイト系ステンレス
鋼で構成されていることを特徴とする。

【００６７】第２の実施形態 本願発明者らは高機能な各種スピンドル、またはスピン
ドルモータやＨＤＤ用の転がり軸受を安価に提供するた
めに、コスト削減効果の大きな内輪、外輪側に素材コス
ト、加工コストの小さな軸受鋼等の高炭素鋼を用い、転
動体に異種材料を用いることにより、音響性能と耐フレ
ッチング性を改善できないか検討を重ねた。

【００６８】その結果、軌道輪に高炭素鋼を用い、転動
体にステンレス鋼を用いることによって、（１）従来の
ステンレス鋼製の転がり軸受よりも軌道輪側の粗さ精度
が向上し、さらに粗大炭化物同士の干渉がなくなること
等から音響性能に優れること、（２）高炭素鋼とステン
レス鋼が互いに接触した場合には、単一素材で接触した
場合よりもステンレス鋼は若干フレッチング摩耗が増加
するのであるが、高炭素鋼側ではフレッチングが著しく
抑制され、従来の軸受け鋼製の転がり軸受に比べて、耐
フレッチング性が格段に向上すること、等が分かった。

【００６９】すなわち、軌道輪にステンレス鋼を用い、
転動体に高炭素鋼を用いた場合にはコストに対する効果
が小さいばかりか、軌道輪、転動体共にステンレス鋼単
一素材で構成した場合より、ステンレス鋼で構成された
軌道輪側でフレッチング損傷しやすくなって、本来のス
テンレス鋼の機能を損なうことになり好ましくなく、特
にスイングアーム用軸受等、フレッチング性が問題とな
る場合には、軌道輪に高炭素鋼を用い、転動体にステン
レス鋼を用いる組み合わせが適切であることを見いだし
た。これは、揺動運動の急加減速による軌道輪（または
軸）と玉との微小すべりにより、玉の方は相手部材（軌
道輪または軸）との転動部位が少しずつずれていくのに
対し、軌道輪（または軸）の方は、そのずれが小さいた
め、軌道輪（または軸）の方がフレッチングに関し不利
なためである。

【００７０】さらに、ステンレス鋼の成分として窒素が
使用された場合には、窒素が不働態膜の摩擦軽減効果を
強めたり接触する相手側に転移膜が形成されやすくなっ
たりして、さらに、相手材のフレッチング損傷を抑える
ことが可能であることが分かった。

【００７１】また、軌道輪に高炭素鋼、転動体にステン
レス鋼を用いた場合には、高炭素鋼の方がステンレス鋼
より硬さがやや大きいために内部摩擦が軽減でき、さら
に、転動体の比重も小さくなるため、軸受の起動・回転
トルクが小さくなる傾向にあり、各種スピンドル、又は
各種スピンドルモータの搬送上、及びＨＤＤ装置用のス
イングアーム用などで用いられる転がり軸受として好適
に使用することができることが判明した。

【００７２】すなわち、この転がり軸受は、外輪と、内
輪または軸体と、外輪と内輪または軸体との間の複数個
の転動体からなる複数の転動部材から構成され、転動体
を除く上記転動部材の少なくとも一つが、重量％でＣ；
０．８％以上１．５％以下（好ましくは０．９％以
下）、Ｃｒ；０．１％以上２．０％以下（好ましくは
０．６％以下）、Ｍｎ；０．１％以上１．５％以下、Ｓ
ｉ；０．１％以上１．０％以下、残部Ｆｅおよび不可避
成分を含有する高炭素鋼（前記４の特定高炭素鋼）から
なり、転動体が高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼、
特に好ましくは窒素を０．０５％以上０．２％未満含有
した高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼で構成されて
なることを特徴とする。

【００７３】この実施形態によれば、従来、単一素材で
構成されている各種スピンドル、又は各種スピンドルモ
ータの搬送上、及びＨＤＤ装置用のスイングアーム用な
どで用いられる転がり軸受をコストが反映されやすい外
輪、および内輪または軸体を安価で加工性の良好な高炭
素鋼で構成し、これらに比べ、体積が小さく、形状も単
純で加工費を含めた素材コストがあまり反映されない転
動体にステンレス鋼を用いることによって、これらの転
がり軸受を安価に提供でき、また、炭化物の相互干渉が
なくなる。更に軌道輪の硬さ、粗さ精度が向上すること
により、トルク、トルク変動も小さく音響性能に優れ、
さらにはステンレス鋼の相手材に対するフレッチング軽
減効果により揺動耐久性も向上できる。また、転動体の
摩耗軽減効果のほかにも転動体の線膨張係数、比重が小
さいため、高速回転で使用される工作機械用の転がり軸
受にも好適に使用できる。

【００７４】また、本実施形態はリニアガイド装置やボ
ールねじ装置に適用してもよい。リニアガイド装置の場
合、レール及びスライダが前記高炭素鋼（４）、転動体
が高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼、ボールねじ装
置の場合、ねじ軸、ナットが前記高炭素鋼（４）、転動
体が高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼である。

【００７５】その際、転動体にＮを０．０５〜０．２０
重量％含有させるとさらに好ましいことも転がり軸受の
場合と同様である。

【００７６】第３の実施形態 近年、各種スピンドル又は各種スピンドルモータ用、及
び、ＨＤＤ装置等で用いられるスイングアーム用の転が
り軸受にはさらに高い耐フレッチング性が要求されるよ
うになってきており、近い将来に向けて更なる改善が必
要であった。そこで本願発明者らは鋭意に研究を行い、
優れた音響特性と耐フレッチング性を兼ね備えた転がり
軸受を開発するに至った。

【００７７】上記の目的を達成する本願発明に係わる転
がり軸受の第３の実施形態は、外輪と、内輪または軸体
と、外輪と内輪または軸体との間の複数個の転動体から
なる複数の転動部材から構成され、上記転動部材の少な
くとも一つが、二次硬化能を有する鋼からなり、表面層
に転動体径Ｄａの２％以下の窒化層を有している（本発
明鋼ＩＩ）ことを特徴とする。さらに好ましい転がり軸
受の形態としては外輪と、内輪または軸体と、外輪と内
輪または軸体との間の複数個の転動体からなる複数の転
動部材から構成され、上記転動部材の少なくとも一つ
が、二次硬化能を有する鋼からなり、表面層に転動体径
Ｄａの２％以下の窒化層を有し、さらに転動体がセラミ
ックス材料から構成されているものが挙げられる。

【００７８】本実施形態においては、表面層には４８０
℃以下、好ましくは４３０℃以下で窒化処理された、Ｃ
ｒ窒化物、Ｆｅ窒化物等からなる窒化層（窒素富化層）
を有している。軸受材料にこのような窒化層を付与する
ことによって凝着を防止し、摩擦を軽減させ、フレッチ
ング損傷を著しく改善することができる。この場合、軸
受材料が二次硬化能が備わっていないＳＵＪ２のような
一般の軸受材料であると窒化処理後に窒化層の下地では
非常に軟質になってしまい、軸受に与圧、荷重が加わる
と塑性変形を生じてしまい、音響特性の劣化の原因とな
る。したがって、材料には二次硬化能を備えていること
が必要条件であり、好ましくはＨＲＣ５７以上のもので
あり、さらに好ましくは炭化物の大きさが２μｍ以下と
非常に微細なものであり、特に好ましくは、Ｃ；０．４
５％以下、Ｎ；０．０５〜０．５０％、コストの面から
好ましくはＮ：０．０５〜０．２０％、Ｃ＋Ｎ；０．５
０％以上、Ｃｒ；１２〜１３．５％、Ｍｎ；０．１〜
０．８％、Ｓｉ；０．１〜１．０％、必要に応じＭｏ；
３％以下、好ましくは０．５％以下、残部Ｆｅ及び不可
避成分からなるマルテンサイト系ステンレス鋼を使用す
る。

【００７９】また、情報機器に使用される転がり軸受は
特に精度が厳しく管理されるため、窒化処理温度が高く
なると表面粗度や真円度が損なわれて適用不可になる。
従って、窒化処理温度は４８０℃以下、更に４３０℃以
下が好ましい。

【００８０】また、軸受は通常、切削加工により所望の
形状に加工された後、熱処理、切削加工、仕上げ加工等
の工程を経て組み立てられて出荷されるものであるが、
窒化処理は焼入れ後に窒化処理よりも高い温度（４５０
〜４８０℃）で二次硬化処理（高温焼戻し）を施した
後、実施される。場合によっては焼入れ、二次硬化処理
した後、切削及び研削加工され、最終仕上加工前に窒化
処理される。

【００８１】また、窒化層と下地の界面が最大せん断応
力深さよりも深くなると、搬送中の衝撃荷重や与圧過大
等により、界面や窒化層に亀裂が生じたりして破損する
場合があるため、窒化層深さを転動体径Ｄａの２％以下
とし、下地は靱性が高く且つ転動疲労に耐えうるＨＲＣ
５７以上の二次硬化鋼とした。また、窒化層深さが大き
くなると、長時間処理によってコストが増加するだけで
なく、表面粗度や真円度が低下する傾向にあり生産上問
題を生じる恐れがあるため好ましくない。

【００８２】また、本実施形態においては、転動体をセ
ラミックスボールにすることでさらに凝着が生じ難くな
りフレッチング損傷が軽減される傾向にあるため、コス
ト上許容される場合には転動体にセラミックスボールを
使用することが好ましい。

【００８３】第４の実施形態 本願発明者らは鋭意に研究を行い、材料組成を改良する
ことにより高機能かつ安価な情報機器用転がり軸受を開
発するに至った。上記の目的を達成する本願発明に係る
転がり軸受の第４の実施形態は、外輪と、内輪または軸
体と、外輪と内輪または軸体との間の複数個の転動体か
らなる複数の転動部材から構成されるステンレス鋼製の
転がり軸受において、上記転動部材の少なくとも一つ
が、重量％でＣ；０．３０〜０．４５％、Ｃｒ；１０．
５〜１３．５％、Ｍｎ；０．１〜０．８％、Ｓｉ；０．
１〜１．０％、Ｎ；０．０５〜０．１９％、Ｃ＋Ｎ；
０．５％以上、残部Ｆｅ及び不可避成分を含有し、静粛
性、耐食性に優れるマルテンサイト系ステンレス鋼（本
発明鋼ＩＩＩ）で構成されていることを特徴とする転が
り軸受である。

【００８４】また、本実施形態の転がり軸受の好ましい
形態として、含有する炭化物の粒径を２.０μｍ以下、
面積率を５％以下とし、静粛性、耐食性をより確実に得
られるようにしたものが挙げられる。

【００８５】さらに、本実施形態の転がり軸受の更に好
ましい形態として、含有するＯが２０ｐｐｍ以下、また
はＴｉ＋０．１Ａｌが総量で５０ｐｐｍ以下である転が
り軸受、特に好ましい形態として、含有するＳが１００
ｐｐｍ以下である転がり軸受が挙げられる。

【００８６】第５の実施形態 本願発明者らは鋭意に研究を行なうことによりにさらに
改良を加え、音響性能等の機能に優れ、かつ安価な転が
り軸受用材料を開発するに至った。さらに、本願発明者
らは、転動体が軸受内に封入されたグリースにより耐食
性が確保されることも考慮して、軌道論を前記本発明鋼
ＩＩＩで構成し、転動体を安価な高炭素軸受鋼製のボー
ルで構成することを検討した。その結果、転動体に高精
度な高炭素軸受鋼製のボールを使用した場合、軌道論が
従来の１３Ｃｒマルテンサイト系ステンレスであると、
硬質且つ粗大なＭ７ Ｃ３ 型やＭ２３Ｃ６型の炭化物が
存在するため、回転使用されるうちに次第にボールの表
面精度が低下し音響性能が低下する等十分な耐久性が得
られないことがわかった。これに対して、軌道論に本発
明鋼Ｖを使用した場合には含有する炭化物、窒化物が非
常に微細であることと、窒素が不働体皮膜の摩擦軽減効
果を強めることもあって、転動体の精度低下を抑制で
き、従来鋼に比べて非常に良好な耐久性を有する事がわ
かった。

【００８７】上記の目的を達成する本願発明の転がり軸
受に係る第５の実施形態は、外輪と、内輪または軸体
と、外輪と内輪または軸体との間の複数個の転動体から
なる複数の転動部材から構成されるステンレス鋼製の転
がり軸受において、上記転動部材の転動体を除く少なく
とも一つが、重量％でＣ；０．３０〜０．４５％、Ｃ
ｒ；１０．５〜１３．５％、Ｍｎ；０．１〜０．８％、
Ｓｉ；０．１〜１．０％、Ｎ；０．０５〜０．１９％、
Ｃ＋Ｎ；０．５％以上、残部Ｆｅおよび不可避成分を含
有し、静粛性、耐食性に優れるマルテンサイト系ステン
レス鋼（本発明鋼ＩＩＩ）で構成されており、さらに、
転動体が前記（４）の特定高炭素鋼から構成されている
ことを特徴とする音響性能に優れた転がり軸受である。

【００８８】また、本実施形態の転がり軸受の好ましい
形態として、含有する炭化物の粒径を２.０μｍ以下、
面積率を５％以下とし、静粛性、耐食性をより確実に得
られるようにしたものが挙げられる。

【００８９】さらに、本実施形態の更に好ましい形態と
して、外輪、内輪または軸の少なくとも一方に使用する
当該ステンレス鋼及び転動体に使用する当該高炭素軸受
鋼において少なくとも一方が（より好ましくは両方が）
Ｏ；２０ｐｐｍ以下、またはＴｉ＋０．１Ａｌ；５０ｐ
ｐｍ以下含有する転がり軸受が挙げられる。

【００９０】直動案内軸受装置，ボールねじ装置の場合
（第６の実施形態） 本願発明者らは炭素含有量を低減化して、代わりに窒素
を添加することよって粗大かつ硬質の共晶炭化物を消失
させて微細な球状の炭化物・窒化物とし、さらに、その
他Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏの含有量をあるしきい値内に
抑えることによって、焼鈍後の硬さが増加するのを抑制
でき、飛躍的に変形抵抗が減少して冷間加工性が向上
し、異形断面形状を持つ直動案内装置用のスライダやレ
ール等の部品に好適に適用できること、また、炭化物、
窒化物が微細で且つ均質であるため、短時間高周波焼入
れで、焼入れ硬化層深さが得易く、熱処理品質のバラツ
キも低減できること、また、焼入れ方法が真空焼入れあ
るいは高周波焼入れのいずれであっても、従来鋼である
ＳＵＳ４４０Ｃや１３Ｃｒ系の高炭素マルテンサイト系
ステンレス鋼に比較して良好な耐食性と疲労寿命が得ら
れること等を見出し、本願発明をなすに至った。

【００９１】上記の目的を達成する直動案内軸受装置あ
るいはボールねじ装置は、案内レール、スライダあるい
はねじ軸、ナットおよび複数個の転動体等からなる複数
の転動部材から構成され、上記転動部材の少なくとも一
つが、本発明鋼Ｉのマルテンサイト系のステンレス鋼か
ら構成されていることを特徴とする。特に、前記本発明
鋼Ｉにおいて、Ｃ＋Ｎ≦0.7重量％であるものが好まし
い。

【００９２】また、案内レール、スライダあるいはねじ
軸、ナットおよび複数個の転動体等から構成される直動
案内軸受装置、ボールねじ装置において、レールやスラ
イダ等の異形断面形状をもつ構成部品の少なくとも一つ
が、焼きなまし後において、微細炭化物または窒化物
と、フェライトとの混合組織からなり、所望される完成
品形状に近い形状まで冷間異形引抜き加工された後、さ
らに表面層あるいは転動部のみ高周波焼入れによる焼入
れ硬化層を有していることを特徴とする。ここで、表面
層とは、例えば、転動体の直径の２％以内をいう。

【００９３】この実施形態によれば、その構成材料であ
るステンレス鋼材に関して、耐食性に悪影響を与えると
ともにその含有量が多い場合には粗大共晶炭化物を形成
して機能を低下させる成分である炭素を、同程度の固溶
強化作用のある窒素で一部置換して炭素濃度を一定の範
囲内に規制することにより、粗大な共晶炭化物の形成を
抑制できて、耐食性や転動寿命等に優れ、さらに、その
他合金成分含有量も適正範囲とすること等により、加工
性や熱処理生産性が向上して、その結果、高機能な直動
案内軸受装置を安価に製造できる。

【００９４】また、冷間加工性、熱処理後の転動疲労寿
命特性や耐食性が従来鋼より格段に優れるため、異形引
抜きに係わらず、冷間で加工製造される軸受用のパイプ
やコイル、棒鋼等への適用も容易に行える。

【００９５】さらに、この実施形態の転動装置は耐フレ
ッチング性に優れ、短いストロークを繰り返し往復させ
る、例えば、テーブル装置用のボールねじやリニアガイ
ドに好適に使用することができる。

【００９６】好ましくは、先に述べた転がり軸受に係わ
る実施形態１のように、転動体を高炭素Ｃｒマルテンサ
イト系ステンレス鋼から構成する。例えば、リニアガイ
ドではレールスライダやレールを本発明鋼Ｉ、転動体を
高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼で形成し、ボール
ねじ装置では、ナットとねじ軸を本発明鋼Ｉ、転動体を
高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼で形成するように
してもよい。

【００９７】特に厳しい耐食性等を必要とされる場合
（転がり軸受、直動案内軸受装置、ボールネジ装置を包
含する転動部材に共通） 第７の実施形態 前述のように本願発明者らは特願平７−２７１１１１号
において、粗大炭化物が形成されないＣ、Ｃｒ濃度の関
係を見出し、さらに素材の健全性が保たれる範囲で窒素
を添加することにより低コストを達成し、且つ従来のス
テンレス鋼をさらに高機能化する発明をなした。本願発
明者らは、さらにこれを高機能化するべく鋭意に研究を
行なった。その結果、転動疲労寿命に有害な粗大な共晶
炭化物やδフェライトが生成することなく、極めて優れ
た耐食性を有する材料組織を見出すに至った。

【００９８】上記目的を達成する転がり軸受その他の転
動装置は、外方部材と内方部材とその間に配設された複
数の転動体からなる転動装置において、外方部材、内方
部材、転動体の少なくとも一つが、重量％でＣ；０．４
５％以下、Ｃｒ；１５％以上２０％以下、Ｍｎ；０．１
％以上０．８％以下、Ｓｉ；０．１％以上１．０％以
下、Ｎ；０．０５％以上０．２％未満、Ｍｏ；０．５％
以上３．０％以下、さらに、Ｎｉ；１．５％以下、Ｃ
ｕ；２．０％以下および残部Ｆｅおよび不可避成分を含
有し、ＣとＣｒ含有量の関係がＣ％≦−０．０５Ｃｒ％
＋１．４１、且つ素材のフェライト化を促進する元素の
含有量を示す関係式ｅｑ１及び素材のオーステナイト化
を促進する元素の含有量を示す関係式ｅｑ２をそれぞれ
に、 (ｅｑ１)＝Ｃｒ％＋Ｓｉ％＋１．５Ｍｏ％、 (ｅｑ２)＝Ｃ％＋０．８３Ｎ％＋０．１２Ｍｎ％＋０．
０５Ｎｉ％＋０．０２Ｃｕ％とし、両式の相互関係と炭
素と窒素の総含有量が、(ｅｑ２)≧０．０４×(ｅｑ１)
−０．３９、Ｃ＋Ｎ≧０．４％、さらには耐孔食性指標
ＰＩ値＝Ｃｒ％＋３．３Ｍｏ％＋３０Ｎ％−４５Ｃ％が
１０．０以上を満足するマルテンサイト系ステンレス鋼
（本発明鋼ＩＶ）で構成されていることを特徴とする。

【００９９】第８の実施形態 本願発明者らは、上述のように特願平７−２７１１１１
号において、低コスト且つ従来のステンレス鋼をさらに
高機能化する発明をなしたが、更に耐食性、高温寿命の
向上を図るべく研究を重ね、特開平９−２８７０５８号
において高い芯部靱性を有し、且つ耐食性と高温寿命を
兼ね備え、航空機用、特に高温・高速条件下で使用され
るジェットエンジン、ガスタービン等に好適に使用でき
る転がり軸受を開発した。

【０１００】しかし、この発明も材料を完成品形状に近
い形状まで切削加工した後、焼入れ前に浸窒処理を施す
必要があり、ずぶ焼きの材料に比べてコストアップする
こと、さらに、ボールねじ等の精機製品においては、丸
棒を焼入れした後にソリッド研削という手法で一括に溝
加工される場合があり、この場合には転走面下では削り
代が非常に大きくとられるため、表面硬化型とすること
は難しい等の問題もあり、耐食性及び高温寿命に優れた
低コストなずぶ焼き型軸受用ステンレス鋼の開発が望ま
れていた。

【０１０１】そこで、本願発明者らはさらにこれを高機
能化すべく鋭意に研究を行い、転動疲労寿命に有害な粗
大な共晶炭化物やδフェライトが生成するすることな
く、極めて優れた耐食性と高温寿命を有する軸受用ステ
ンレス鋼を発明するに至った。

【０１０２】上記目的を達成する本願発明に係る転がり
軸受その他の転動装置は、外方部材、内方部材及びこの
間に配設された複数の転動体からなり、該転動体が、外
方部材の転動体への接触面である第１の接触面とこれに
対向する内方部材の転動体への接触面である第２の接触
面とに対して転動する転動装置において、上記外方部
材、内方部材及び転動体の少なくとも一つが、重量％
で、Ｃ；0.４５％以下、Ｃｒ；１５％以上２０％以下、
Ｍｎ；0.１％以上0.８％以下、Ｓｉ；0.１％以上1.０％
以下、Ｎ；0.０５％以上0.２％未満、Ｍｏ；0.５％以上
3.０％以下、さらにＮｉ；1.５％以下、Ｃｕ；2.０％以
下、Ｃｏ；1.０％以上7.０％以下、Ｖ；1.０％以下及び
残部Ｆｅ及び不可避成分を含有し、Ｍｏ＋Ｖ；0.８％以
上4.０％以下、Ｃｏ＋Ｎｉ；2.０％以上8.０％以下、Ｃ
とＣｒ含有量の関係がＣ％≦−0.０５Ｃｒ＋1.４１且つ
素材のフェライト化を促進する元素の含有量を示す関係
式ｅｑ１及び素材のオーステナイト化を促進する元素の
含有量を示す関係式ｅｑ２をそれぞれに、 〔ｅｑ１〕＝Ｃｒ％＋Ｓｉ％＋1.５Ｍｏ％＋3.５Ｖ％、 〔ｅｑ２〕＝Ｃ％＋0.８３Ｎ％＋0.１２Ｍｎ％＋0.０５
（Ｎｉ＋Ｃｏ）％＋0.０２Ｃｕ％ とし、両者の相互関
係とＣとＮの層含有量が、〔ｅｑ２〕≧0.０４×〔ｅｑ
１〕−0.３９、〔ｅｑ２〕≦0.８、Ｃ＋Ｎ≧0.４％、さ
らには、耐孔食性指標ＰＩ値＝Ｃｒ％＋3.３Ｍｏ％＋３
０Ｎ％−４５Ｃ％が１0.０以上を満足するマルテンサイ
ト系ステンレス鋼（本発明鋼Ｖ）で構成されていること
を特徴とする。

【０１０３】各元素の作用及び含有量の説明 本発明鋼Ｉ（マルテンサイト系ステンレス鋼）を用いた
場合（第１、第６の実施形態） 本発明鋼Ｉの各成分等の臨界的意義は、以下のとおりで
ある。

【０１０４】(Ｃ)Ｃは、基地をマルテンサイト化するこ
とにより焼入・焼戻後の硬さを向上せしめて強度を増加
させる元素であるが、耐食性の面からは少ないほど良
い。多量に加えると製鋼時にＣｒが粗大な共晶炭化物を
形成する。その結果、基地中のＣｒ濃度が不足して十分
な耐食性が得られなくなるだけでなく、疲労寿命、靭
性、加工性を低下させる。したがって、炭素含有量は
０．６重量％以下とした。しかし、耐食性、加工性の観
点からは０．５重量％以下、更に望ましくは０．４５重
量％以下とする。

【０１０５】(Ｃｒ)Ｃｒは鋼に耐食性を与える最も必要
な元素であるが、１０．０重量％に満たないと良好な耐
食性が得られなくなる。また、Ｃｒ含有量が増加すると
耐食性は向上するが、必要以上に添加されると、δフェ
ライトや共晶炭化物が生成しやすくなり、靭性または疲
労寿命を低下させ、さらに、加工性も劣化するので１４
％以下とした。好ましくは１１．５重量％以上１３．５
重量％以下とする。

【０１０６】(Ｍｎ)Ｍｎは製鋼時の脱酸剤として必要な
元素で０．１重量％以上添加されるが、多量に添加する
と冷間加工性、被削性を低下させるだけでなく、Ｓ、Ｐ
等の不純物と共存して耐食性を低下させ、また、場合に
よっては残留オーステナイト量が増加して十分な焼入硬
さが得られなくなることがあるので、０．８重量％以
下、好ましくは０．５重量％以下とする。

【０１０７】(Ｓｉ)ＳｉはＭｎと同じく製鋼時の脱酸剤
として０．１重量％以上必要である。さらに、焼戻軟化
抵抗性を高め、転動疲労寿命を向上させるのに有効な元
素であるが、多量に添加すると靭性、冷間加工性を低下
させ、δフェライトの生成を促進するるので１．０重量
％以下とする。

【０１０８】(Ｍｏ)Ｍｏは焼入性及び焼き戻し軟化抵抗
性を著しく増大させる作用がある。さらに耐食性にも有
効に作用する。しかし、過剰に添加すると靭性だけでな
く、焼鈍後の硬さが高くなり、その結果、冷間加工性及
び被削性が低下し、素材コストだけでなく、軸受の製造
コストが高くなるので０．５重量％以下とした。

【０１０９】(Ｖ)Ｖは強力な炭化物、窒化物生成元素で
あり、著しく強度を高め、耐食的に有効に作用する傾向
にある。しかし、多量に添加すると靭性だけでなく、焼
鈍後の硬さが高くなり、その結果、冷間加工性及び被削
性が低下し、素材コストだけでなく、軸受の製造コスト
が高くなるので０．２重量％以下とした。

【０１１０】(Ｎ)ＮはＣと同様にマルテンサイトを強化
して耐食性、耐摩耗性を向上させる作用があり、さらに
粗大な共晶炭化物の形成を抑制する作用もあるために、
好ましくは、０．０５重量％以上添加される。

【０１１１】また、一般に通常の大気圧条件下での製鋼
過程では溶鋼及び初晶フェライト中の窒素溶解度が小さ
いため、本発明鋼の成分においては０．２重量％以上の
窒素を添加することは非常に困難で、さらに多量の窒素
を添加しようとすると、凝固過程で気泡が生じてインゴ
ット内に多量の気孔が導入され、素材の健全性が損なわ
れる。

【０１１２】０．２重量％以上の窒素を添加するために
は高圧窒素雰囲気下で製鋼を行えば可能であるが、この
場合には、莫大な設備費が必要になり、コスト高となる
ため、好ましくない。

【０１１３】以上の理由により窒素の含有量は０．２重
量％未満とした。また、窒素はオーステナイト安定化元
素でもあり、場合によって（特に直動式案内軸受の場合
は高周波焼入れの際のオーバーヒート時に）残留オース
テナイト量が増加して焼入硬さが低下したりする場合が
あるので、好ましくは０．１８重量％以下さらに好まし
くは０．１４重量％以下とする。

【０１１４】(Ｃ＋Ｎ)焼入・焼戻後にＨＲＣ５８以上の
表面硬度と十分な耐摩耗性を得るためにはＣ＋Ｎが０．
４５重量％以上必要である。また、炭素、窒素の総含有
量が多すぎると、（特に、直動式案内軸受けの場合は、
焼きなまし後の硬さが増加したり、加工硬化したりし
て）冷間加工性が低下するので、好ましくはＣ＋Ｎが
０．７重量％以下とする。

【０１１５】(関係式)本発明において(ｅｑ１)＝Ｃｒ％
＋Ｓｉ％＋１．５Ｍｏ％＋３．５Ｖ％、(ｅｑ２)＝Ｃ％
＋０．８３Ｎ％＋０．１２Ｍｎ％とし、両式の相互関係
と炭素と窒素の総含有量が、(ｅｑ２)≧０．０４×(ｅ
ｑ１)−０．３９、ｅｑ１≦１４．０、ｅｑ２≦０．８
とした。

【０１１６】Ｃ、Ｎ、Ｍｎの各元素は、オーステナイト
安定化元素である。一方、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｖの各元
素は、フェライト安定化元素である。

【０１１７】前記式(ｅｑ２)≧０．０４×(ｅｑ１)−
０．３９が満たされなければ、靭性に有害なδフェライ
トが生成する場合がある。また、ｅｑ１≦１４．０、ｅ
ｑ２≦０．８を満たさなければ、焼鈍後の硬さが増加し
たりして良好な加工性が得られず、また、残留オーステ
ナイトの安定化による硬さの低下を生じ長寿命を達成で
きない。好ましくは、ｅｑ２≦０．７とする。

【０１１８】また、炭素濃度の上限をＣ％≦−０．０５
Ｃｒ％＋１．４１に限定しないと、粗大な共晶炭化物が
生成して、音響特性、疲労寿命、靭性等を低下させる。
なお、Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１であっても、
製鋼時の凝固速度等の影響で共晶炭化物が５〜２０μｍ
程度あるいはそれ以上に粗大化する場合もたびたび見ら
れることがあるが、本発明の転がり軸受に使用するステ
ンレス鋼にあっては、共晶炭化物の粗大化を抑制する作
用のある窒素を含有しているので、Ｃ％≦−０．０５Ｃ
ｒ％＋１．４１を満足すれば粗大共晶炭化物の生成を抑
制できる。

【０１１９】以上の理由で、本発明鋼Ｉは焼きなまし後
において、１０μｍ以下の微細な炭化物と窒化物および
フェライトからの混合組織であり、Ｃ＋Ｎの含有量やそ
の他、合金成分を適正化しているため、素材硬さや加工
硬化能が従来鋼であるＳＵＳ４４０Ｃや１３Ｃｒ系のマ
ルテンサイト系ステンレス鋼よりも低減できるので、特
にリニアガイドやボールねじ装置の場合、特に冷間加工
性に優れ、高周波焼入れによって十分な焼入れ硬化層を
得易く、熱処理品質のバラツキ等も抑制でき、被装置の
信頼性を向上できる。

【０１２０】以上説明した本発明鋼Ｉで内輪，外輪，転
動体を構成しても良いが、転動体を高炭素Ｃｒマルテン
サイト系ステンレス鋼とすることにより、さらに好まし
い効果が得られる。以下にこれを説明する。

【０１２１】(転動体に高炭素Ｃｒマルテンサイト系ス
テンレス鋼)従来の高炭素Ｃｒマルテンサイト系ステン
レス鋼を用いて単一素材で軸受を構成すると、軸受鋼製
の軸受よりも精度が劣る一方で、回転作動する際に接触
面で炭化物が相互に干渉しあって、十分な音響性能、疲
労寿命が得られない。

【０１２２】さらに、これらのステンレス鋼は、機械的
強度や加工性も悪いため、特に内輪や外輪等への適用に
は不適切である。本発明鋼Ｉは炭化物が微細で機械的強
度や加工性も良好なため、特に内輪、外輪等の適用に有
効である。したがって、軌道輪側の材料に本発明鋼Ｉを
用い、転動体側の材料に高炭素Ｃｒマルテンサイト系ス
テンレス鋼を用いて軸受を構成すると粗大な炭化物の相
互干渉が抑制されて音響、疲労寿命が向上するととも
に、機械的強度の良好な玉軸受を提供できる。

【０１２３】さらに、高炭素Ｃｒマルテンサイト系ステ
ンレス鋼はＭ７Ｃ３あるいはＭ２３Ｃ６等の硬質の炭化
物量が多く、これらの炭化物は非金属的性質を持ち、金
属−金属接触する面積が相対的に減少することと、ステ
ンレス鋼の表面に生成する不動態皮膜が摩耗軽減効果を
有することもあって、良好な耐摩耗性を有する一方で、
相手部材の損耗を著しく抑制する作用がある。好ましい
効果を得るためには、炭化物の面積率は３％以上である
ことが望ましい。また、炭化物量が多すぎると転動体の
圧砕強度が著しく低下して割損に至る恐れがあるので、
その上限は２０％以下とする。

【０１２４】以上の理由により、相手側部材に本発明鋼
Ｉを用い、転動体には高炭素Ｃｒマルテンサイト系ステ
ンレス鋼を用いて軸受部材を構成するとさらに好ましい
効果が得られる。

【０１２５】本発明鋼ＩＩＩを用いた場合（第４、第５
の実施形態） 本発明鋼ＩＩＩの合金成分の作用及び成分範囲限定理
由、その他臨界的意義は以下の通りである。

【０１２６】(Ｃ)Ｃの含有量範囲限定理由は本発明鋼Ｉ
と同様であり、特に、各種スピンドル、各種スピンドル
モータやＨＤＤ用の転がり軸受として必要とされる硬度
と微細炭化物を得るためには、炭素含有量は０．３０重
量％以上０．４５重量％以下、好ましくは０．４０重量
％以上０．４５重量％以下である。

【０１２７】(Ｃｒ)Ｃｒの含有量範囲限定理由も本発明
鋼Ｉと同様であり、その含有量は、特に１０．５重量％
以上１３．５重量％以下、好ましくは１２．０重量％以
上１３．５重量％以下）とした。

【０１２８】(Ｍｎ、Ｓｉ)本発明鋼Ｉと同様である。

【０１２９】(Ｎ)含有量の限定理由は本発明鋼Ｉと同様
であり、このような理由により窒素の含有量は０．１９
重量％以下とした。また、窒素はオーステナイト安定化
元素でもあり、場合によっては残留オーステナイト量が
増加して耐衝撃性が低下することがあるため、好ましく
は０．１６重量％以下、さらに好ましくは０．１４重量
％以下とする。

【０１３０】(Ｃ＋Ｎ)Ｃ及びＮはマルテンサイトに固溶
したり炭化物、窒化物となって軸受に必要な硬度や耐フ
レッチング性を得るのに必要な元素で、総量で０．５重
量％以上が必要とされる。

【０１３１】(Ｏ、Ｔｉ＋０．１Ａｌ)転がり軸受の音響
性能は先に述べた粗大な共晶炭化物と硬質の非金属介在
物が悪影響をもたらす。鋼中のＯ（酸素）は不可避成分
であるＡｌ等と結合してアルミナ系介在物となって残留
することが多く、比較的粗大化しやすく、音響性能に悪
影響を及ぼす場合もある。したがって、酸素は２０ｐｐ
ｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下に制限される。ま
た、ＡｌやＴｉはＮ（窒素）と結合して非常に硬質のＡ
ｌＮ、ＴｉＮとして残留し、アルミナ系介在物と同様に
音響性能に悪影響を及ぼすためＴｉ＋０．１Ａｌ総量で
５０ｐｐｍ以下に制限する。

【０１３２】(Ｓ)Ｓは耐食性に有害な元素であり、出来
る限り少ないことが好ましく、効果を充分に発揮するた
めには１００ｐｐｍ以下とすることがより好ましい。し
かし、ステンレス鋼は被切削性がＳＵＪ２に比較して劣
り、Ｓを低減化すると被削性が低下するだけでなく、過
剰な清浄度化は素材コストの上昇をも招くので、必要以
上の清浄度化は行なわない。

【０１３３】(含有する炭化物が粒径２．０μｍ以下、
面積率５％以下)良好な音響性能を得るため、含有する
炭化物の粒径を２．０μｍ以下、面積率を５％以下とす
る。

【０１３４】前記特定高炭素鋼を用いた場合 第２および第５の実施形態の場合に用いる前記（４）の
特定高炭素鋼の各元素の臨界的意義は、次のとおりであ
る。

【０１３５】(Ｃ)炭素は軸受に必要な硬さを得るために
有効な元素であり、耐食性を要求されない場合で、か
つ、低コストの焼入・焼戻を主体とした熱処理で済ませ
ることを考慮し、長寿命、耐摩耗性を得るためには０．
８％以上添加すると効果的である。

【０１３６】しかし、１．５重量％を超えると粗大な炭
化物が生成して、長時間のソーキングが必要となった
り、加工性が低下したりして、逆にコストの上昇を招
く。以上の理由より、素材の炭素量は０．８重量％以上
１．５重量％以下とした。加工性の観点から、さらに素
材コストを低減するためには好ましくは０．９重量％以
下とする。

【０１３７】(Ｃｒ)Ｃｒは焼入性、焼戻軟化抵抗性を高
め、さらに炭化物を形成して熱処理時の結晶粒粗大化を
抑制したり、耐摩耗性を付与する等の作用がある。しか
し、２．０％を超えると長時間のソーキングが必要とな
ったり、加工性が低下したりして、Ｃｒの添加コストと
共に素材コストの上昇を招く。以上の理由より、素材の
Ｃｒ量は０．１重量％以上２．０重量％以下とした。加
工性の観点からさらに素材コストを低減するためには好
ましくは０．６重量％以下とする。

【０１３８】(Ｍｎ)Ｍｎは製鋼時の脱酸剤として必要な
元素で０．１重量％以上添加されるが、多量に添加する
と被削性を低下させるだけでなく、場合によっては残留
オーステナイト量が増加して十分な焼入硬さが得られな
くなることがあるので、０．１重量％以上（特にＣｒの
量を０．６重量％以下とした場合は０．５重量％以上）
１．５重量％以下、好ましくは１．１重量％以下とす
る。

【０１３９】(Ｓｉ)ＳｉはＭｎと同じく製鋼時の脱酸剤
として０．１重量％以上必要である。さらに、焼戻軟化
抵抗性を高め、転動疲労寿命を向上させるのに有効な元
素であるが、多量に添加すると被削性を低下させるので
１．０重量％以下とする。加工性の観点から、さらに素
材コストを低減するためには好ましくは０．７重量％以
下とする。

【０１４０】次に、第２の実施形態において、上記特定
高炭素鋼からなる転動部材と組み合わされる相手部材と
しての転動体を高炭素Ｃｒマルテンサイト系ステンレス
鋼とする理由は、以下のとおりである。

【０１４１】(高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼)高
炭素鋼と高Ｃｒステンレス鋼を単一素材で耐フレッチン
グ性を評価した場合には、ステンレス鋼の方が極めて良
好であるが、これらを組み合わせることによって、高炭
素鋼のフレッチング損傷は抑制され著しく改善される。

【０１４２】これに対して、ステンレス鋼は単一素材で
評価した場合よりも、ややフレッチング損傷を受けやす
くなる傾向にあり、難加工性のステンレス鋼を軌道輪に
用いたのでは、コスト削減の効果が小さいばかりか、ス
テンレス鋼が本来備えている特性を十分に発揮できな
い。

【０１４３】ＨＤＤスイングアーム用の転がり軸受で問
題となるのは軌道輪のフレッチング損傷であるため、コ
スト・機能面で十分に効果を発揮するためには軌道輪に
コストの小さい高炭素鋼を用い、転動体にステンレス鋼
を用いることが好ましい。加工性は高炭素鋼に比べ劣る
ものの、比較的工数のかかる軌道輪に比べると転動体
（玉）は鍛造で大部分の成形が済むので、ステンレス鋼
を用いてもあまり問題はない。

【０１４４】また、このように、軌道輪に高炭素鋼を用
いることによって、粗さ精度が向上し、接触面における
炭化物同士の干渉がなくなり、音響性能が向上する。さ
らに、軸受鋼のような高炭素鋼はステンレス鋼に比べて
硬さがやや大きいので、内部摩擦が軽減でき、転動体に
ステンレス鋼を用いることによって、転動体の比重も小
さくなることから、軌道・回転トルクがやや小さくなる
傾向があり、各種スピンドル、又は各種スピンドルモー
タの搬送上、及びＨＤＤ装置用のスイングアーム用など
で用いられる転がり軸受に限らず好適に使用できる。

【０１４５】(Ｎ)好ましくは０．０５〜０．２重量％添
加。第１の目的の理由に加え、さらに特に、相手部材で
ある軌道輪または軸が上述の炭素鋼である場合、ステン
レス鋼に窒素が合金化されることによって、接触する相
手材である炭素鋼の表面に転移膜を生じやすく、フレッ
チング摩耗の軽減に多大な効果を奏する。以上の理由に
より、少なくとも０．０５重量％以上添加される。

【０１４６】本発明鋼ＩＶを用いた場合（第７の実施形
態） 本発明鋼ＩＶの各元素の含有量の臨界的意義は、次の通
りである。

【０１４７】(Ｃ)Ｃは、基地をマルテンサイト化するこ
とにより焼入・焼戻後の硬さを向上せしめて強度を増加
させる元素であるが、耐食性の面からは少ないほど良
い。また、多量に加えると製鋼時にＣｒやＭｏ等の炭化
物生成元素によって粗大な共晶炭化物を形成し、転動寿
命や耐食性を著しく劣化させる。したがって、Ｃ含有量
は０．４５重量％以下とした。更に耐食性の観点から、
好ましくは０．４重量％以下とする。

【０１４８】(Ｃｒ)Ｃｒは鋼に耐食性を与える最も必要
な元素であり、特に耐食性を重視する場合、その効果を
格段に発揮させるためには１５．０重量％以上必要であ
る。また、Ｃｒが必要以上に添加されるとδフェライト
が生成して脆化したり、炭素含有量によっては炭化物が
粗大化して耐食性をかえって低下させることもあるた
め、上限を２０．０重量％とし、好ましくは１７重量％
以上１９重量％以下とする。

【０１４９】(Ｍｎ)Ｍｎは製鋼時の脱酸剤として必要な
元素で０．１重量％以上添加されるが、多量に添加する
と残留オーステナイトが生成しやすくなって十分な焼入
れ硬度が得られなくなることがあるので上限を０．８重
量％、好ましくは０．５重量％以下とする。

【０１５０】(Ｓｉ)本発明鋼Ｉに同じである。

【０１５１】(Ｎ)ＮはＣと同様にマルテンサイトを強化
して、焼入れ硬さを高め、さらに耐食性を向上させた
り、粗大な一次共晶炭化物の形成を抑制する作用がある
ために、０．０５重量％以上、好ましくは、０．０８重
量％以上添加される。しかし、多量に添加すると通常の
溶解では凝固過程で晶出する初晶フェライトの溶解度が
小さいこともあって気泡が生じ、その結果インゴット内
に多量の気孔が導入され素材の健全性が失われる。ま
た、高圧窒素雰囲気下で製鋼法あるいは表面浸透法等に
よって素材の健全性を損なうことなしに窒素を多量に添
加することも可能であるが、この場合には素材コストま
たは熱処理コストが大となる。以上より、コスト上通常
溶解による実施が好ましく、０．２重量％未満、好まし
くは０．１８重量％以下とした。

【０１５２】(Ｍｏ)Ｍｏは焼入性及び焼き戻し軟化抵抗
性を著しく増大させる作用がある。さらに耐孔食性を改
善する作用もあるため０．５重量％以上添加される。し
かし、過剰に添加すると靭性、加工性等を低下させるの
で上限を３．０重量％とした。

【０１５３】(Ｎｉ)Ｎｉは強力なオーステナイト安定化
元素であり、δフェライトの生成を抑え、靱性を向上さ
せ、さらに耐食性をも向上させる作用があるため選択的
に好ましくは０．１重量％以上添加される。しかし、必
要以上に添加すると多量の残留オーステナイトが生成し
て十分な焼入硬さが得られなくなることがあるので上限
を１．５重量％とした。

【０１５４】(Ｃｕ)ＣｕもＮｉと同様に若干のオーステ
ナイト安定化元素であり、δフェライトの生成を抑え、
さらに耐食性を向上させる作用があるため、好ましくは
０．１重量％以上添加される。しかし、多量に添加する
と軸受の製造過程で必要とされる熱間鍛造工程において
熱間割れが生じる場合があり、さらに十分な焼入硬さが
得られなくなることがあるので上限を２．０％とした。

【０１５５】(不可避成分)通常、鋼中には上記主要元素
の他にＰ、Ｓ、Ｏ等の不純物を含有している。本願発明
においてはコスト上、必要以上の高清浄度化は行なわな
いが、とくにＳ、Ｐはその量が多い場合には偏析したり
して耐食性を低下させるため、鋼中不純物としてなるべ
く少ない方が良く、好ましくは０．０３重量％以下に制
限する。また、Ｏは酸化物系介在物を形成して疲労寿命
等を低下させるので、鋼中不純物としてなるべく少ない
方がよく、好ましくは５０ｐｐｍ以下に制限する。

【０１５６】(Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１)上式
を満たさない場合には粗大な共晶炭化物が生成して、転
動疲労寿命はもとより、著しい耐食性の劣化をも招いて
しまう。

【０１５７】((ｅｑ２)≧０．０４×(ｅｑ１)−０．３
９、(ｅｑ１)＝Ｃｒ％＋Ｓｉ％＋１．５Ｍｏ％、(ｅｑ
２)＝Ｃ％＋０．８３Ｎ％＋０．１２Ｍｎ％＋０．０５
Ｎｉ％＋０．０２Ｃｕ％)ｅｑ１に記載される元素、す
なわちＣｒ、Ｓｉ、Ｍｏの各元素はフェライト安定化元
素であり、ｅｑ２に記載される元素、すなわちＣ、Ｎ、
Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕはオーステナイト安定化元素である。
したがって、上記不等式を満たさない成分系であれば、
フェライトが安定化して靱性に有害なδフェライトが生
成する場合がある。

【０１５８】(Ｃ＋Ｎ≧０．４％)マルテンサイト強化や
析出硬化等によって軸受に必要な硬度を得るのに最低Ｃ
＋Ｎが０．４重量％、好ましくは０．４５重量％以上必
要である。

【０１５９】(耐孔食性指標ＰＩ値＝Ｃｒ％＋３．３Ｍ
ｏ％＋３０Ｎ％−４５Ｃ％≧１０．０)一般に、ステン
レス鋼の耐食性評価は塩水噴霧試験または孔食電位測定
によることが多い。塩水噴霧試験は最も簡単な評価方法
ではあるが、どの程度耐食性に差があるのかというのを
定量化するには不向きな方法であり、定量的に耐食性を
評価したい場合には分極測定法により孔食電位Ｖｃ’を
測定して比較評価されることが多い。この孔食電位は大
きい程耐食性が良好であることを示しており、さらに、
オーステナイト系ステンレス鋼においては耐孔食性指標
ＰＩ（Ｐｉｔｔｉｎｇ Ｉｎｄｅｘ）＝ａＣｒ％＋ｂＭ
ｏ％＋ｃＮ％となる関係式と相関があるとされている。
すなわち、耐食性はＣｒ、Ｍｏ、Ｎの含有量が多いほど
良好であるということを示しており、耐孔食性指標とい
う考え方はオーステナイト系ステンレス鋼の成分設計に
しばしば使用されている。しかし、この従来の耐孔食性
指標はあくまで炭素をほとんど含有しないオーステナイ
ト系あるいはフェライト系に適用できるのであって、炭
素が包含されるマルテンサイト系ステンレス鋼には適用
できない。そこで、本願発明者らは鋭意に研究を行な
い、炭素の耐食性に及ぼす影響を調査した。その結果、
Ｃ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１を満足する組成範囲
であれば、ＰＩ＝Ｃｒ％＋３．３Ｍｏ％＋３０Ｎ％−４
５Ｃ％と非常に相関のあることを導き出した。

【０１６０】本願発明者は、粗大な共晶炭化物を含有し
ない場合には、上記のＰＩ値と鋼の耐食性を現す孔食電
位Ｖｃ’（１００）とは良好な相関関係にあり、ＰＩ値
を１０以上確保することによって非常に高耐食性が得ら
れることを見出した。以上の理由により、本願発明にお
いては上記ＰＩ値は１０．０以上とした。

【０１６１】本発明鋼Ｖを用いた場合（第８の実施形
態） 本発明鋼Ｖの各元素の含有量の臨界的意義は、次の通り
である。

【０１６２】〔Ｃ〕、〔Ｃｒ〕、〔Ｍｎ〕、〔Ｓｉ〕、
〔Ｎ〕、〔Ｍｏ〕、〔Ｎｉ〕、〔Ｃｕ〕、〔不可避成
分〕、〔ＣとＣｒの関係〕、〔Ｃ＋Ｎ〕、〔ＰＩ値〕に
ついては本発明鋼ＩＶに同じである。

【０１６３】〔Ｃｏ〕ＣｏもＮｉと同様にオーステナイ
ト安定化元素であり、δフェライトの生成を抑え、さら
に、基地の固溶強化、炭化物の凝集抑制等により焼戻し
軟化抵抗性、高温硬さを向上させる作用がある。そのた
め、1.０重量％以上添加するが、多量に添加すると加工
性が低下するし、素材コストが著しくアップするので上
限を7.０％とした。

【０１６４】〔Ｖ〕Ｖは強力な炭化物・窒化物生成元素
であり、基地の中に微細に析出して析出強化に寄与す
る。特に、高温で焼戻した場合には、二次硬化に作用
し、常温硬さを高める作用がある。そのため、選択的に
1.０重量％まで添加されるが、1.０重量％を超えて多量
に添加されると凝固過程で炭化物が粗大化したり、被削
性等の加工性を著しく低下させる。

【０１６５】〔〔ｅｑ２〕≧0.０４×〔ｅｑ１〕−0.３
９、 〔ｅｑ１〕＝Ｃｒ％＋Ｓｉ％＋1.５Ｍｏ％＋3.５Ｖ％、
〔ｅｑ２〕＝Ｃ％＋0.８３Ｎ％＋0.１２Ｍｎ％＋0.０５
（Ｎｉ＋Ｃｏ）％＋0.０２Ｃｕ％、〔ｅｑ２〕≦0.８〕 ｅｑ１に記載される元素、すなわちＣｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、
Ｖの各元素はフェライト安定化元素であり、ｅｑ２に記
載される元素、すなわち、Ｃ、Ｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｃｕはオーステナイト安定化元素である。従って、上記
不等式を満たさない成分系であれば、フェライトが安定
化して靱性に有害なδフェライトが生成する場合があ
る。また、ｅｑ２が0.８以上であると、オーステナイト
が安定化して十分な焼入れ硬さが得られなくなることが
ある。

【０１６６】

【実施例】＜実施例Ｉ＞本実施例は、前記第１の実施形
態に対応するものである。

【０１６７】本願発明の供試材及び比較鋼を表１に示す
ようにして調製した。また、表２には削減試験、ドリル
穿孔試験、研削試験により加工性の評価を行った結果を
示す。以下に、それらの試験条件を示した。なお、熱処
理条件は加熱温度を１０２０〜１０７０℃とし、６０℃
の焼入油中に焼入れ後、直ちに−８０℃×１ｈｒのサブ
ゼロ処理を行い、１６０〜２００℃×２ｈｒの焼戻を行
った。

【０１６８】(切削試験条件) 切削方式 ： 乾式 送り速度 ： ０．１〜０．２ｍｍ／ｒｅｖ 切込み深さ ： ０．５〜１．０ｍｍ 切削工具 ： Ｐ１０（ＪＩＳ Ｂ ４０５３） 切削速度 ： ８０〜１００ｍ／ｍｉｎ （ドリル穿孔試験条件） ドリル工具 ： φ８ｍｍ、ＳＫＨ５１ 穿孔方式 ： 乾式 穿孔深さ ： １０ｍｍ 切削速度 ： ２１ｍ／ｍｉｎ（８４０ｒｐｍ） 推力 ： ７０ｋｇ （研削試験条件） 砥石 ： ＷＡ８０（クレノートン社製） 研削液 ： ソリュブルタイプ 砥石周速 ： １５００〜２７００ｍ／ｍｉｎ

【０１６９】

【表１】

【０１７０】

【表２】 本発明鋼はいずれも粗大な共晶炭化物がなく、さらに、
表１及び表２からも明らかなように、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、
ＣｒさらにはＭｏ、Ｖ等の合金成分を限定し、焼鈍後の
硬さ増加を最小限に抑えられているので、切削性、研削
性、さらには、研削仕上げ加工後の粗さも小さく、全て
において良好である。これに対して、参考例であるＧ、
Ｈ、Ｉ及びＫはｅｑ１≦１４．０を満たしておらず、相
対的に焼鈍後の硬さが増加して、良好な加工性が得られ
ない。また、参考例ＮはＣ％が０．６％以上であるばか
りか、ｅｑ２≦０．７やＣ％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．
４１等の関係式を満たしていないため、粗大炭化物が生
成したりして加工性が悪い。参考例Ｏはデルタフェライ
トの生成が見られたので評価からは除外した。

【０１７１】表３には、これらの寿命試験結果、衝撃試
験結果、塩水噴霧試験結果を示した。

【０１７２】塩水噴霧試験は軸受外輪を完全にアセトン
で脱脂した後、ＪＩＳ規格Ｚ２３７１に準拠し、３５
℃、５％ＮａＣｌ溶液を用いて行い、試験時間５０ｈｒ
後の外観で判定した。表中には発錆の程度を観察して良
好なものから○、△、×の３段階で評価した結果を示し
た。

【０１７３】また、寿命試験には「特殊鋼便覧」第一版
（電気製鋼研究所編、理工学社、１９６９年５月２５日
発行）第１０〜２１頁記載のスラスト型転がり寿命試験
機を用いて以下の条件で行い、各サンプルにフレーキン
グが発生した時点までの累積応力繰り返し回数（寿命）
を調査してワイブルプロットを作成し、各ワイブル分布
の結果から各々のＬ１０寿命を求めた。

【０１７４】また、衝撃試験はＪＩＳ３号試験片（２ｍ
ｍ深さ５ＲＣノッチ）を用いて室温で行った。

【０１７５】(寿命試験) 試験面圧 ： ５２００Ｍｐａ 回転数 ： ３０００Ｃ．Ｐ．Ｍ． 潤滑油 ： ＃６８タービン油

【０１７６】

【表３】 表３から、実施例は炭化物が微細でかつ炭化物量も少な
く、さらに窒素添加の影響もあって、衝撃強度、耐食
性、疲労寿命すべてにおいて良好な結果が得られた。参
考例であるＭ、Ｎはやや炭化物が粗大で且つ炭化物量も
多く、窒素添加の影響もないため、すべてにおいて本発
明鋼より劣っている。

【０１７７】また、参考例Ｌは良好な加工性が得られた
が、Ｃ＋Ｎ含有量が不足して十分な硬度が得られず、良
好な転動寿命が得られない。以上より、本発明鋼は加工
性が良好で転動寿命や耐食性等も良好なため、本材料を
用いて軸受けを構成することにより、安価で高機能な軸
受を提供できることが判明した。

【０１７８】さらに、各種スピンドル、各種スピンドル
モータやＨＤＤ装置用等のスイングアーム用玉軸受の要
求特性である音響性能あるいは耐フレッチング性を評価
した結果を表４に示した。なお、耐フレッチング性につ
いては図１に示したフレッチング耐久試験機を用いて以
下の条件で実施し、内輪摩耗深さを測定して評価した。

【０１７９】なお、図１において、１０は軸に固定され
た予圧バネ、１２は軸の回転止め、１４は軸、１６はハ
ウジング、１８ａ、１８ｂ、１８ｃは（軸とは別体に形
成される）スリーブ、２０は試験軸受、２２はスリーブ
を軸方向に押圧する皿ばね、２４はサポート軸受、２６
はＡＣサーボモータである。軸、内輪は回転せずハウジ
ング、外輪が回転可能に支持されている。予圧はスリー
ブ１８ａが押圧されることにより、図２で矢示されるよ
うに、いちばん上の試験軸受２０の内輪２０−２，外輪
２０−１及び転動体２０Ａに予圧が加わり、以下同様に
各試験軸受２０に伝わる。

【０１８０】(フレッチング耐久試験) 試験軸受 ： ＳＲ１８１０ 潤滑 ： 鉱油系グリース 周波数 ： ３０Ｈｚ 荷重 ： ９．８Ｎ 揺動角度 ： ８° サイクル数 ： ２億回

【０１８１】

【表４】 表４より、本発明鋼は粗大な炭化物がなく、高硬度であ
るために音響性能に優れ、さらに低トルクであることが
わかる。また、高硬度なうえ耐摩耗性に寄与する窒素等
の効果により、耐フレッチング性においても良好で、特
に転動体に高炭素Ｃｒステンレス鋼を用いたもので特に
効果が大きい。

【０１８２】これに対して、参考例Ｎｏ．６及び７は軌
道輪、転動体共に従来の高炭素Ｃｒステンレス鋼で構成
した場合の例であるが、粗大な炭化物が存在するため
に、音響性能においてやや劣り、炭化物量が少ないＮ
ｏ．６では耐フレッチング性がやや劣る傾向にある。ま
た、硬さがやや不足して、内部摩耗によりトルクが大き
くなる傾向にある。参考例Ｎｏ．８はＣ＋Ｎの含有量が
０．４５に満たないために硬さが不足し、耐フレッチン
グ性が著しく低下した。

【０１８３】以上のように、本願発明は従来のステンレ
ス鋼としての機能を向上させることにとどまらず、良好
な加工性をも付与したので機械加工される軸受用の材料
として好適に使用できる。

【０１８４】＜実施例ＩＩ＞本実施例は、前記第２の実
施形態に対応するものである。

【０１８５】本発明の供試材を表５に示すようにして調
製した。

【０１８６】

【表５】 表６には供試材の熱処理条件及び本発明における実施の
形態例および参考例を示した。なお、各種スピンドル、
各種スピンドルモータやＨＤＤ装置用のスイングアーム
用として用いられる玉軸受における要求特性である耐フ
レッチング性は図１に示したフレッチング耐久試験機を
用い、以下に記載した条件で実施し、内輪摩耗深さ、さ
らには試験前後のトルク、トルク変動幅等を測定して評
価した。トルクの大きさ及び変動幅は２ｒｐｍの速度で
軸受を３６０°回転させて測定し、それぞれ平均値及び
変動幅を用いて評価した。

【０１８７】(フレッチング試験条件) 試験軸受 ： ＳＲ１８１０ 潤滑 ： 鉱油系グリース 周波数 ： ３０Ｈｚ 荷重 ： ９．８Ｎ 揺動角度 ： ８° サイクル数 ： ２億回

【０１８８】

【表６】 表６より、本実施例は軌道輪に前記（４）の特定高炭素
鋼を、転動体に高Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼を
用いて軸受を構成したので、粗大な炭化物同士の相互干
渉がなくなり、さらに軌道輪側の粗さ精度や硬さが向上
したことで、良好な音響性能と低トルク化が実現した。
さらに、転動体をステンレス鋼としたことにより、軌道
輪側のフレッチング損傷が軽減されて、軸受の機能低下
が抑制された。

【０１８９】とくに、窒素を含有したステンレス鋼で転
動体を構成したものはフレッチング損傷を抑制する効果
が大きく、さらに炭化物の粗大化も抑制されるため音響
性能も向上する傾向にある。また、転動体を構成する高
炭素鋼としてＣが０．９重量％以下、Ｃｒが０．６重量
％以下としたＰを用いた場合、さらに音響特性、トルク
とも改善される傾向があることがわかる。これに対し
て、参考例であるＮｏ．１７、Ｎｏ．１８及びＮｏ．１
９は軌道輪、転動体共に高炭素鋼で構成されているため
に、音響性能は良好であるが、フレッチング損傷を受け
やすく、軸受としての機能低下がはげしい。

【０１９０】また、Ｎｏ．２０、Ｎｏ．２１は軌道輪、
転動体共にステンレス鋼で構成されているためにコスト
が大きく、さらにフレッチング損傷は比較的小さいが、
炭化物同士の相互干渉及び粗さ精度の低下等の理由によ
り、十分な音響性能が得られない。また、Ｎｏ．２２は
軌道輪にステンレス鋼を転動体に高炭素鋼を用いて軸受
を用いて構成したので、コスト低減効果が小さいばかり
か、本発明例に比べて音響性能がやや劣り、トルク、ト
ルク変動も大きい。

【０１９１】さらに、軌道輪、転動体共にステンレス鋼
で構成された場合よりもフレッチング損傷しやすくなっ
て、本来ステンレス鋼が備えている機能を損なう結果と
なり、好ましくない。

【０１９２】以上のように、外輪、内輪または軸、軌道
輪側に高炭素鋼を用い、転動体に高Ｃｒステンレス鋼を
用いて軸受を構成することにより、安価に高機能な各種
スピンドル、スピンドルモータやＨＤＤ装置用のスイン
グアーム用の玉軸受を提供できる。

【０１９３】＜実施例ＩＩＩ＞本実施例は、前記第３の
実施形態に対応するものである。

【０１９４】外輪、内輪の素材には、炭化物が非常に微
細で且つ二次硬化能を有するＣ；０．４０〜０．４５
％、Ｎ；０．０５〜０．２０％、Ｃｒ；１２〜１３．５
％、Ｍｎ；０．１〜０．８％、Ｓｉ；０．１〜１．０
％、Ｃ＋Ｎ≧０．５％、残部Ｆｅ及び不可避成分である
マルテンサイト系ステンレス鋼を用いた。

【０１９５】表７には本実施例の玉軸受に関する音響測
定結果及びフレッチング耐久試験結果を従来の玉軸受と
比較評価した結果を示した。本実施例による素材は上記
マルテンサイト系ステンレス鋼を用い、１０２０℃乃至
１０７０℃焼き入れし、次いで４５０℃×２時間、二次
硬化処理を施した後、切削加工し、４１０℃×２４時間
でガス窒化法により表面層に窒化層を形成させ、引き続
き仕上げ加工したものを使用し、窒化層深さ約２０μｍ
（Ｄａの２％；３１．８μｍ）付加したものを表中にＡ
として記載した。参考として従来例である５３０℃窒化
処理の場合との比較を表８に記載したが本実施例は参考
例に比べて表面粗度、真円度の劣化が少なく、比較的研
削代が少なく、精度が要求される情報機器用の極小径の
玉軸受の熱処理方法としては有効である。

【０１９６】また、表７には従来の各種スピンドル用玉
軸受に使用されているＳＵＪ２、またＨＤＤ等で使用さ
れるスイングアーム用玉軸受に使用されているＣ；０．
６０〜０．７５％、Ｃｒ；１０．５〜１３．５％、Ｍ
ｎ；０．３〜０．８％、残部Ｆｅ及び不可避成分である
１３Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼をＢとして参考
例に記載した。

【０１９７】また、フレッチング耐久試験機は図１に示
すものを用いた。試験軸受は内輪を固定し、外輪をＡＣ
サーボモータにより振動させ、下記条件で実施した。

【０１９８】 試験軸受 ： ６９５ 潤滑 ： 鉱油系グリース 周波数 ： ２７Ｈｚ 荷重 ： １．５ｋｇｆ 振動角度 ： ２° サイクル数 ： １０万回 表７から明らかなように、参考例３５に記載された従来
のＳＵＪ２製スピンドル用玉軸受は音響特性は良好であ
るが、フレッチング耐久試験後の音響レベルの低下が大
きく、耐フレッチング性が十分でない。これに対して参
考例３６に記載した従来の１３Ｃｒマルテンサイト系ス
テンレス鋼製スイングアーム用玉軸受はフレッチング耐
久試験後の音響レベルの低下がＳＵＪ２製の玉軸受に比
較して小さく、耐フレッチング性が良好であるが、音響
レベルがＳＵＪ２製の玉軸受に比較して劣っている。

【０１９９】これに対して、本願実施例３１〜３４は軌
道輪あるいは転動体のいずれかに本願発明鋼を使用した
例で、相手側との凝着が抑制されることにより音響特性
に加えて耐フレッチング性も向上した。また、耐フレッ
チング性に関しては本願実施例３４に示すように、多少
のコストアップが見込める場合には、転動体をセラミッ
クスボールにするとさらに良くなる傾向にある。

【０２００】以上、説明したように、本願発明によれ
ば、耐フレッチング性が改善され、且つ音響特性の良好
な玉軸受を提供することが可能となる。

【０２０１】なお、本実施例では、鋼Ａとしては、材料
のコストを考慮し、Ｍｏを含まないものを用いている
が、３重量％以内（コストの面から好ましくは０．５重
量％以内）含有させることにより、さらに二次硬化能を
向上できる。また、二次硬化能があり、ＨＲＣ５７以上
の材料であれば他のものでもよい。

【０２０２】

【表７】

【０２０３】

【表８】 ＜実施例ＩＶ＞本実施例は、前記第４の実施形態に対応
するものである。

【０２０４】本発明の供試材を表９に示すように調製し
た。また、実施例１と同様の条件で切削試験を行なっ
た。

【０２０５】表１０、表１１には熱処理品質、表１２に
は玉軸受６９５による音響性能、耐フレッチング性及び
耐食性等を評価した結果を記載した。表中にはＳＵＪ２
製のものも比較として記載した。Ａ〜Ｆは焼入れ温度１
０３０℃でガス冷後、−８０℃でサブゼロ処理し、１６
０℃で焼戻し試験に供した。

【０２０６】炭化物の粒径については倍率３０００倍で
２０視野分を走査型電子顕微鏡観察し、各視野の中で最
大粒径のものを抽出し、画像処理により円相当径に換算
して２０視野分平均して算出した。また、炭化物の面積
率については、倍率１０００倍で２０視野分を光学顕微
鏡観察し、画像処理により各視野の面積率を求めた。

【０２０７】音響性能は上記玉軸受をアンデロンメータ
でＭ．Ｂ．とＨ．Ｂ．を測定し、それぞれｎ＝２０の平
均値で記載した。また、フレッチング耐久試験は上記記
載の軸受を図１に示した耐久試験機に与圧１．５ｋｇｆ
で組み付け、周波数２７Ｈｚ、振動角度８°、サイクル
数１０万回の条件の下実施し、耐久試験後のアンデロン
値を測定することで行なった。なお、軸受の潤滑につい
てはエステル系合成油を２〜３ｍｇ塗布した微量潤滑下
で行なった。

【０２０８】また、耐食性評価には、ＪＩＳ規格Ｚ２３
７１に準拠した塩水噴霧試験により、実施例１と同様に
して行なった。表中には発錆なしをＡ、僅かに発錆を
Ｂ、試験面積の２０％以上で発錆をＣ、ほぼ全面発錆を
Ｄ、著しい発錆をＥとし、５段階評価した結果を記載し
た。

【０２０９】表１０から、本願実施例は炭素含有量を含
め、成分を加工性が改善される範囲に調整してあるの
で、工具寿命が向上し、コストが大幅に削減出来る。参
考例は従来鋼である１３Ｃｒマルテンサイト系ステンレ
ス鋼（参考例４４、４５）及びＳＵＳ４４０Ｃ（参考例
４６）の場合であるが、共に素材中の炭素含有量が高
く、硬質の共晶炭化物が多数内在するために加工性の点
で本願発明鋼よりも劣っている。

【０２１０】また、表１１、表１２からも明らかなよう
に、本願実施例は粗大炭化物が皆無であり、さらに炭素
を低減化して窒素を付加したことにより、参考例よりも
音響性能、耐食性の点で格段に優れている。また、Ｏ、
Ｔｉ＋０．１Ａｌを低減化した実施例４２にあっては音
響性能に有害な非金属介在物が減少して、さらに音響性
能が向上した。また、加えてＳを低減化した実施例４３
にあっては、耐食性までもが一段と向上した。これに対
して参考例４４は従来鋼である１３Ｃｒマルテンサイト
系ステンレス鋼の例であるが、やや大きな共晶炭化物が
内在するために音響性能の点ばかりか耐食性の点でも本
願発明鋼に劣っている。また、参考例４５は従来鋼であ
る１３Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼のＳ及びＴｉ
＋０．１Ａｌの含有量を共に低減化したものであるが、
粗大な共晶炭化物が残存するため音響性能あるいは耐食
性に及ぼす効果が本願発明鋼に比較して劣っている。参
考例４６は従来鋼であるＳＵＳ４４０Ｃの例であるが、
極めて粗大な共晶炭化物が内在するため音響性能あるい
は耐食性共に不十分である。更に、参考例４７は現状ス
ピンドルモータ用に使用されているＳＵＪ２の例である
が、音響性能には優れているものの、耐食性、耐フレッ
チング性の点で不十分である。

【０２１１】以上のように、本願発明は従来のステンレ
ス鋼としての機能を向上させることにとどまらず、良好
な加工性をも付与したので機械加工される軸受用の材料
として好適に使用でき、特に情報機器用玉軸受にあって
コストダウンと高機能化の両面で著しい効果がある。

【０２１２】以上、説明したように、本願発明の玉軸受
は、その構成材料であるステンレス鋼材に関して、耐食
性に悪影響を与えるとともに含有量が多い場合には粗大
共晶炭化物を形成して機能を低下させる成分である炭素
を、同程度の固溶強化作用のある窒素で一部置換し、さ
らには不純物成分の含有量を低減化することにより、音
響性能や耐食性等に有害な粗大な共晶炭化物あるいは非
金属介在物の形成を抑制でき、その結果、加工性をも向
上させて高機能な玉軸受を安価に製造することができ
る。

【０２１３】

【表９】

【０２１４】

【表１０】

【０２１５】

【表１１】

【０２１６】

【表１２】 ＜実施例Ｖ＞本実施例は、前記第５の実施形態に対応す
るものである。

【０２１７】本願発明で軌道輪用の素材として用いた供
試材及び比較鋼を表１３に示すようにして調製した。ま
た、転動体用に用いた素材を表１４に記載した。

【０２１８】軸受は６９５を用い、軌道輪を表１３記載
の素材で構成し、表１４記載の素材からなる転動体を組
み込み試験に供した。なお、表１４に記載した軌道輪用
素材は焼入れ温度を１０３０℃、サブゼロ処理した後、
１６０℃で２時間焼戻した。この時の各種素材の炭化物
含有量は本願実施例であるＡ鋼、Ｂ鋼では炭化物粒径
０．９μｍ、炭化物面積率２％以下であるのに対し、比
較鋼であるＣ鋼、Ｄ鋼では炭化物粒径４μｍ以上、面積
率３％以上であった。

【０２１９】表１５には本願実施例における組合わせと
比較例の組合わせ及びそれらの音響性能比較を記載し
た。また、図４には表１５記載の軸受を用いて測定した
アンデロン値の経時変化を示した。経時変化の測定は、
上記軸受をスピンドルモータに組み込み、荷重２．０ｋ
ｇｆ、回転数７２００ｒｐｍで回転試験を行ない、１０
０ｈｒ毎に停止して同様にアンデロン値を測定して行な
った。また、表１５記載の耐食性評価は、ＪＩＳ規格Ｚ
２３７１に準拠した塩水噴霧試験により、軸受外輪を完
全にアセトンで脱脂した後、３５℃で５％ＮａＣｌ溶液
を用いて行なった。表中には良好なものから◎〜○〜△
〜×の順で４段階評価した結果を記載した。

【０２２０】表１５より本願発明鋼を軌道輪に用い、転
動体に高炭素軸受鋼を用いた本願実施例５１〜５５は参
考例に比べて炭化物等が非常に微細であるため、音響性
能、耐食性の点で参考例より優れている。表１５中に
は、内輪、外輪、転動体すべて単一素材で構成した場合
の参考例として、５９にはＸ鋼（ＳＵＪ２）の場合、６
０にはＣ鋼の場合について記載した。６０は硬質かつ粗
大な炭化物を含有するため、５９に比べて耐食性の点で
は優れているが、音響性能の点あるいはコストの点では
劣っている。また、６０の転動体のみをＸ鋼あるいはＹ
鋼（ＳＵＪ２）とした参考例５６及び５７では格段に音
響性能が向上しているが、すべてＸ鋼（ＳＵＪ２）から
なる５９と比較すると若干劣っている。さらに、参考例
５８は軌道輪がＤ鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）で、転動体をＸ
鋼（ＳＵＪ２）で構成した場合の例であるが、５６ある
いは５７と比較して炭化物がさらに粗大であるため、音
響性能の点で劣っている。本願発明例では、特に、Ｏと
Ｔｉ＋０．１Ａｌの含有量を低減化したＢ鋼を軌道輪
に、同じくＯとＴｉ＋０．１Ａｌの含有量を低減化した
Ｙ鋼（ＳＵＪ２）を転動体に用いた場合、さらに音響性
能は向上した。さらに、転動体をＳＵＪ２よりもＣ、Ｃ
ｒ含有量が少ないＺ鋼で構成した場合には含有する炭化
物が微細化、減少すること等からさらに音響性能は改善
される傾向にある。

【０２２１】Ｃは０．８〜０．９重量％、Ｃｒは０．１
〜０．６重量％の範囲が好ましいことが確認された。

【０２２２】また、図４に記載したように、本願発明例
は軌道輪に用いた本願発明鋼の摩擦摩耗抑制効果のある
不働態化効果が強いためか、相手部材、すなわち転動体
の損傷を軽減させて精度低下を抑えるため、音響性能の
経時劣化が非常に小さい。これに対して、参考例５６、
５８はこの摩擦摩耗抑制効果が本願発明鋼より小さいこ
とと、粗大かつ硬質な炭化物の影響等もあって転動体の
精度低下が著しく、耐久性の点で劣っている。図５には
初期アンデロン値と３００時間回転試験を行なった後の
アンデロン変化量を示した。参考例が回転試験後にアン
デロン値が大きく変化したのに対して、本願発明例は回
転試験後においてもほとんど音響劣化が見られず、良好
な耐久性を有していることが確認できる。

【０２２３】以上のように、本願発明は特に情報機器用
玉軸受にあってコストダウンと高機能化の両面で著しい
効果を奏す。

【０２２４】以上、説明したように、本願発明の玉軸受
は、その構成材料であるステンレス鋼材に関して、耐食
性に悪影響を与えるとともに含有量が多い場合には粗大
共晶炭化物を形成して機能を低下させる成分である炭素
を、同程度の固溶強化作用のある窒素で一部置換し、さ
らには不純物成分の含有量を低減化することにより、音
響性能や耐食性等に有害な粗大な共晶炭化物あるいは非
金属介在物の形成を抑制できて、さらに、転動体をコス
ト上有利な高炭素軸受鋼等で構成することにより、高機
能かつ耐久性を備えた玉軸受を安価に製造できる。

【０２２５】

【表１３】

【０２２６】

【表１４】

【０２２７】

【表１５】 ＜実施例ＶＩ＞本実施例は、前記第６の実施形態に対応
するものである。

【０２２８】供試材および比較鋼を表１６に示すように
調製した。また、表１７には冷間加工性の評価を行った
結果を示す。試験片は溶製材を熱間圧延してφ２０にし
た後、焼きなましして長さ２５ｍｍに切断したものを用
い、端面完全拘束試験を行い、圧下率５０％の時の変形
抵抗と各材料の割れ発生限界率を調査した。

【０２２９】また同様に作製されたφ６５の材料を用い
て、減面率１０％、２０％及び３０％の各条件で冷間引
抜きを行い、各減面率に対する加工硬化能（冷間加工引
き抜き後の硬さで評価）を調査した。さらに、減面率３
０％の試験片を用いて冷間加工した後２４ｈｒ放置し、
表面を観察し、時効割れが見られたものについては表中
に×で記載した。

【０２３０】本発明鋼である「ａ」〜「ｆ」は焼きなま
し後の硬さが低く、変形抵抗、変形能共に良好である。
また、冷間加工時の減面率に対する加工硬化性も小さ
く、時効割れも見られなかった。これに対して参考例で
は「ｌ」鋼を除きすべて本発明鋼より劣る結果となって
いる。「ｇ」〜「ｋ」については合金成分含有量が実施
形態の範囲を満たしておらず、「ｍ」鋼は窒素が含有さ
れていないため、やや５〜１０μｍ程度の共晶炭化物が
多少生成して、冷間加工性が低下した。特に従来鋼であ
るＳＵＳ４４０Ｃまたは１３Ｃｒマルテンサイト系ステ
ンレス鋼である「ｎ」〜「ｐ」は非常に加工性において
劣っており、加工ひずみが残留して、粗大炭化物近傍を
基点に時効割れが発生した。

【０２３１】また、熱処理条件は以下の条件で実施し、
表面硬さ（０．１５ｍｍ深さ）、硬化層深さ（５５０Ｈ
ｖ）、塩水噴霧試験による耐食性評価、さらには、転動
疲労寿命試験をおこなった。それぞれの試験条件を以下
に記載した。

【０２３２】

【表１６】

【０２３３】

【表１７】 （熱処理条件） 試験片 ： φ１３．２×４９０（焼入部は中央４００ｍｍのみ） 高周波焼入機： 発信方式 トランジスタ・インバータ式 出力 ２００ｋＷ 周波数 ３０ｋＨｚ 焼入れ条件 ： ３１０Ｖ×２４ｍ／ｓｅｃ（焼入れ温度１０５０〜１１２０ ℃、放射温度計測定による） 焼入れ ： 水冷後−８０℃×１ｈｒ 焼戻し ： １７０℃×１．５ｈｒ （塩水噴霧試験）本試験は、ＪＩＳ規格Ｚ２３７１に準
拠し、温度３５℃で５％ＮａＣｌ溶液を用いて行い、試
験時間５０時間後の外観で判定し、その発錆程度により
良好なものから○、△、×の３段階で評価した。

【０２３４】（転動疲労寿命試験）寿命試験は、市場の
直動案内軸受装置の損傷形態を観察し、そのほとんどが
ピーリング状の表面損傷であることから、図３に示すよ
うな表面損傷型ラジアル寿命試験により行い、各サンプ
ルにフレーキングが発生した時点までの累積応力繰り返
し回数（寿命）を調査してワイブルプロットを作成し、
各ワイブル分布の結果から各々のＬ１０寿命を求めた。
その試験条件を以下に記載した。

【０２３５】 試験面圧 ： ４５０ｋｇｆ／ｍｍ² 回転数 ： ７８００ｒｐｍ 潤滑油 ： Ｓ１０タービン油（出光石油（株）製） 転動体 ： ２７／３２インチボール３個（平均粗さ０．２７μｍ） なお、図３の（１）はこの試験装置の平面図を示し、
（２）はａ−ａ’線断面図を示すものである。３０は試
験片（φ１２．９×８０）を示し、３１は２７／３２イ
ンチボールを示し、３２はリングを示す。試験片が７８
００ｒｐｍで回転する。

【０２３６】

【表１８】 表１８から、本願発明例は炭化物や窒化物が微細で均一
分散しているため、従来鋼である「ｎ」、「ｏ」、
「ｐ」に比較して高周波焼入れによる短時間加熱におい
ても十分な表面硬度と硬化層深さが得られ易い。さらに
窒素添加の影響もあって、耐食性、疲労寿命すべてにお
いて良好な結果が得られた。参考例である「ｌ」は良好
な加工性が得られたが、炭素、窒素の総含有量が小さ
く、窒素添加の影響が不十分であるため、疲労強度また
は耐食性おいて本発明鋼より劣る。

【０２３７】以上より、本発明鋼は加工性や熱処理生産
性が良好で転動寿命や耐食性等も良好なため、転動用の
マルテンサイト系ステンレス鋼として有望であり、本材
料を用いて軸受を構成することにより、安価で高機能な
ステンレス製の直動案内軸受装置を提供できることが判
明した。

【０２３８】＜実施例ＶＩＩ＞本実施例は、前記第７の
実施形態に対応するものである。

【０２３９】供試材及び比較鋼をその合金成分を表１９
に示すようにして調製した。また表２０には熱処理後の
熱処理品質良否及び耐食性評価試験結果、転動寿命試験
結果を記載した。なお、熱処理条件としては、加熱温度
を１０３０℃〜１１２０℃とし、窒素ガス冷却した後、
直ちに−１９０℃×３０ｍｉｎのサブゼロ処理を行い、
１６０〜１８０℃×２ｈｒあるいは４５０〜５２０℃×
２ｈｒの焼戻しを行なった。表中には１６０〜１８０℃
×２ｈｒの処理を施したものについてはＡ処理、４５０
〜５２０℃×２ｈｒの処理を施したものについてはＢ処
理として記載した。

【０２４０】Ｂ処理の処理温度を４５０〜５２０℃とし
た理由は、それ以上の温度で焼戻しすると、二次析出し
た炭化物、窒化物の凝集が始まり軟化するとともに、耐
食性も急激に低下するためである。

【０２４１】熱処理品質良否の判定はδフェライトと共
晶炭化物について行なった。光学顕微鏡を用いて倍率×
４００被検視野４００ｍｍ² を観察し、δフェライトが
見られたものには表中に×印で記載し、共晶炭化物につ
いては画像処理を行ない、円相当径で３μｍを越えるも
のが存在する場合には大きい方から１０個抽出してそれ
らの平均値をもって記載し、円相当径で３μｍを越える
ものが見られなかったものについては“なし”と記載し
た。

【０２４２】耐食性評価試験は塩水噴霧試験と孔食電位
測定により行なった。塩水噴霧試験は、ＪＩＳ規格Ｚ２
３７１に準拠し、温度３５℃で５％ＮａＣｌ溶液を用い
て行い、試験時間１５０ｈｒ後の試験片の外観で判定し
た。表２０中、◎は全く発錆が見られなかったもの、○
は僅かに発錆が見られたもの、△はほぼ全面で発錆した
もの、×は著しく発錆したものを示す。また、孔食電位
測定は、ＪＩＳ規格Ｇ０５７７に準拠して行なった。ま
ず、研磨紙で８００番まで研磨した試験片を６０℃の３
０％ＨＮＯ３ 溶液中に１時間浸漬して不働態化処理
し、その後３０℃、３．５％ＮａＣｌ溶液中で電位掃引
速度２０ｍＶ／ｍｉｎで掃引し、アノード電流密度が１
００μＡ／ｃｍ² に達した時のｍＶｖｓＳＣＥで評価し
た。

【０２４３】また、寿命試験は「特殊鋼便覧」第一版
（電気製鋼研究所編、理工学社、１９６９年５月２５日
発行）第１０〜２１頁記載のスラスト型転がり寿命試験
機を用いて以下の条件で行い、各サンプルにフレーキン
グが発生した時点までの累積応力繰り返し回数（寿命）
を調査してワイブルプロットを作成し、各ワイブル分布
の結果から各々のＬ１０寿命を求め、評価した。

【０２４４】（クリーン潤滑寿命試験） 面圧 ：４９００Ｍｐａ 回転数 ：１０００ｒｐｍ 潤滑油 ：６８番タービン油 （塩水噴霧サイクル寿命試験）まず、前記ＪＩＳＺ２３
７１に準拠した条件で塩水噴霧試験を２ｈｒ実施し、十
分にアセトン脱脂した後、前記したクリーン潤滑寿命試
験を１×１０７ サイクルまで行ない、そこで破損しな
かったものについては同様にアセトン脱脂した後、塩水
噴霧試験を２ｈｒ実施し、それを繰り返し、各サンプル
にフレーキングが発生した時点までの累積繰り返し数を
もって寿命とした。また、評価はクリーン潤滑寿命試験
と同様にワイブルプロットを作成し、各ワイブル分布の
結果から各々のＬ１０寿命を求めることによって行なっ
た。

【０２４５】表１９及び表２０より、本願発明鋼はＣ
％≦−０．０５Ｃｒ％＋１．４１を満足することで粗大
な共晶炭化物の生成を防止し、さらに (ｅｑ１)＝Ｃｒ％＋Ｓｉ％＋１．５Ｍｏ％、 (ｅｑ２)＝Ｃ％＋０．８３Ｎ％＋０．１２Ｍｎ％＋０．
０５Ｎｉ％＋０．０２Ｃｕ％とし、 両辺の相互関係(ｅｑ２)≧０．０４×(ｅｑ１)−０．３
９をも満足させることで、靱性、寿命に有害なδフェラ
イトの生成も防止し、且つ耐孔食性指標ＰＩ値＝Ｃｒ
％＋３．３Ｍｏ％＋３０Ｎ％−４５Ｃ％が１０．０％以
上、さらには炭素と窒素の総含有量０．４以上が確保さ
れているため非常に高硬度かつ高耐食性である。表２０
からも明らかなように、７１〜８３に示す本願発明鋼は
非常に耐食性に優れ、長寿命である。特に、塩水噴霧サ
イクル寿命試験で、従来のマルテンサイト系ステンレス
鋼である参考例８４、８５の寿命低下が激しいのに対
し、本願発明鋼は長寿命を示した。

【０２４６】また、本願発明鋼は８１〜８３に記載され
るように、耐食性をあまり損なわずに二次硬化するため
比較的高温で使用されたり、寸法安定性が要求されたり
といった場合の高温仕様にも十分使用可能である。

【０２４７】参考例８４、８５は従来のマルテンサイト
系ステンレス鋼であるが、炭素含有量が高いため耐食性
に乏しく、特に８５にあっては式を満たしていないた
め非常に共晶炭化物が粗大で短寿命である。８６、８
８、９３〜１００は式、式を満たしてはいるが、
式の耐孔食性指標ＰＩが十分に確保されていないため本
願発明鋼に比べて耐食性等に劣っている。８７、８９、
９０は式を満たしていないため粗大共晶炭化物が生成
して耐食性、寿命等が低下した。９１、１０１はの関
係を満たしておらず、δフェライトが生成した。９２は
マルテンサイトを固溶強化する炭素と窒素の総含有量が
０．４に満たないため硬度が不足して寿命が低下した。

【０２４８】以上のように、本願発明は従来のステンレ
ス鋼の耐食性と寿命を大幅に改善した極めて高耐食性の
転動用マルテンサイト系ステンレス鋼を提供するもので
ある。

【０２４９】

【表１９】

【０２５０】

【表２０】 ＜実施例ＶＩＩＩ＞本実施例は、前記第８の実施形態に
対応するものである。

【０２５１】本実施例において用いた供試材及び比較鋼
の合金成分を表２１に示す。

【０２５２】また、実施例ＶＩＩと同様にして熱処理
し、耐食性評価試験、転動寿命試験を行った結果を表２
２に示す。

【０２５３】なお、高温寿命試験は、深溝玉軸受６２０
６を用い下記条件にて行った。

【０２５４】（高温寿命試験） 温度 ：１７０℃ Ｐ／Ｃ ：0.７１ 潤滑 ：ジェットオイル ボール ：Ｍ５０ 表２１及び表２２より、本発明鋼Ｖは(1) Ｃ％≦−0.０
５Ｃｒ％＋1.４１を満足することで粗大な共晶炭化物の
生成を防止し、さらに、 (2) 〔ｅｑ１〕＝Ｃｒ％＋Ｓｉ％＋1.５Ｍｏ％＋3.５Ｖ
％、 〔ｅｑ２〕＝Ｃ％＋0.８３Ｎ％＋0.１２Ｍｎ％＋0.０５
（Ｎｉ＋Ｃｏ）％＋0.０２Ｃｕ％とし、 両者の相互関係〔ｅｑ２〕≧0.０４×〔ｅｑ１〕−0.３
９、及び〔ｅｑ２〕≦0.８をも満足させることで、靱
性、寿命に有害なδフェライトの生成及び残留オーステ
ナイトの増加による硬さ低下も防止し、且つ(3) 耐孔食
性指標ＰＩ値＝Ｃｒ％＋3.３Ｍｏ％＋３０Ｎ％−４５Ｃ
％を１0.０以上、さらにはＣとＮの総含有量0.４以上が
確保されているため高硬度かつ高耐食性である。また、
(4) 含有するＭｏ＋ＶとＣｏ＋Ｎｉを最適な組成とした
ことで、比較的高温で使用される軸受に要求される高温
寿命特性も良好である。

【０２５５】表２２からも明らかなように、（Ｃ−１）
〜（Ｃ−１２）（実施例１０１〜１１２）に示す本発明
鋼はＢ処理の場合の本発明の例であるが、基地がＣｏや
Ｎｉの合金成分で固溶強化されたうえ、ＭｏやＶ、Ｃｒ
等炭化物、窒化物により二次硬化して、耐食性、腐食性
環境下寿命、高温寿命すべてにおいて良好である。実施
例１１３、１１４はＡ処理された場合の例であり、耐食
性と腐食性環境下寿命において極めて良好である。但
し、高温寿命試験は焼戻し温度とほぼ同じ温度での試験
であり、寸法変化等を考慮すると好ましくないので実施
しなかった。

【０２５６】参考例１１５、１１６、１２２〜１２７
は、Ｃｏ＋ＮｉあるいはＭｏ＋Ｖの含有量が本願発明に
比べて少なく、高温寿命において劣っている。参考例１
１７，１１９，１２８、１２９は上記(2) の関係を満た
しておらず、δフェライトが生成したため、その後の評
価は行わなかった。参考例１１８、１２０は上記(2) の
〔ｅｑ２〕≦0.８を満たしておらず、残留オーステナイ
トが安定化して十分な硬度が得られず、良好な寿命が得
られていない。参考例１２１は上記(3) のＣ＋Ｎ≧0.４
を満たしておらず、十分な硬度が得られず、良好な寿命
が得られていない。また、参考例１２２、１２３、１２
６は、上記(3) のＰＩを満たしておらず耐食性が実施例
に比較して劣っている。特に、１２６のものは上記(1)
を満たしておらず、共晶炭化物生成により著しく耐食
性、寿命が低下している。参考例１２５は上記(3) のＰ
Ｉを満たしてはいるが、(1) を満たしておらず共晶炭化
物生成により耐食性、寿命が低下している。

【０２５７】図６は、Ｃ含有量とＣｒ含有量の相関を示
す図であり、上記(1) の関係を満たしていないものは、
すべて３μｍ以上の粗大な共晶炭化物が生成したことを
示している。本発明鋼Ｖは上記(1）の関係を満たすもの
であるので、図６に示すように共晶炭化物は生成しな
い。また、(1) の関係を満たすものであっても、窒素を
含有しない場合には例外として共晶炭化物が生成するこ
とがある。また、共晶炭化物が生成した場合には、高周
波焼入れ性が低下して、十分な硬化層深さが得られにく
くなったり、共晶炭化物の溶け込みによって硬さむらが
生じたりするので、本関係式を満たすことは極めて重要
である。

【０２５８】図７はｅｑ１とｅｑ２の相関を示す図であ
り、上記(2) 〔ｅｑ２〕≧0.０４×〔ｅｑ１〕−0.３９
の関係を満たしていないものは、すべて靱性に有害なδ
フェライトが生成することを示している。本発明鋼Ｖは
すべてこの関係式を満たすものであるため、このδフェ
ライトは生成しない。

【０２５９】以上より、上記の(1) 及び(2) 〔ｅｑ２〕
≧0.０４×〔ｅｑ１〕−0.３９を満たすことは本願発明
の最低必要条件である。

【０２６０】また、ステンレス鋼は低合金鋼に比べて被
削性や冷間加工性が著しく悪いので、これらを改善した
ことも本願発明の特徴の一つである。そのためには、上
記(1) 、(2) の条件に加えて、0.４０≦Ｃ＋Ｎ≦0.７、
ｅｑ１≦１4.０、ｅｑ２≦0.８とすることが必要であ
る。また、図８に示すように、ｅｑ２≦0.８を満たさな
い場合には、オーステナイトが安定化して焼入れ後に多
量の残留オーステナイトが残り、十分な硬度が得られな
くなるので特に重要である。

【０２６１】さらに、本願発明は、従来のマルテンサイ
ト系ステンレスの耐食性を格段に向上させたことも特徴
の一つである。図９は、ＰＩ値と孔食電位との相関を示
すものであり、これは本願発明者らが見出した関係式で
ある。図からも明らかなように、ＰＩ値が大きいほど孔
食電位は大きくなる傾向にあり、本願発明のＰＩ値≧１
0.０で耐食性は格段に優れている。また、粗大な共晶炭
化物を含有する場合には、ＰＩ値が大きくても良好な耐
食性が得られ難くなる傾向にある。

【０２６２】さらに、本願発明は比較的高温で転がり疲
労を受ける場合について、高温寿命を高めた点にも特徴
がある。図１０は、Ｃｏ＋ＮｉあるいはＭｏ＋Ｖの含有
量と高温寿命との相関を示すものであり、本願発明者ら
が見出した関係図である。

【０２６３】Ｃｏ、Ｎｉは主に基地を固溶強化し、さら
に、Ｍｏ、Ｖは主に基地に微細析出し分散強化する。Ｃ
ｏ＋Ｎｉ、Ｍｏ＋Ｖの含有量が少なすぎると良好な高温
寿命が得られ難くなるということを示している。

【０２６４】以上のように、本願発明は従来のステンレ
ス鋼の特に耐食性と寿命、さらには高温寿命を大幅に改
善した極めて高耐食性のずぶ焼き用として使用できる転
動用マルテンサイト系ステンレス鋼を提供するものであ
る。

【０２６５】

【表２１】

【０２６６】

【表２２】

【０２６７】

【発明の効果】以上説明したように本願発明によれば、
耐フレッチング性、音響性能、耐食性、寿命及び加工性
が改善された安価な転動装置を提供することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 フレッチング耐久試験機の正面図である。

【図２】 玉軸受にフレッチング耐久試験機によって加
わる力を矢示した模式図である。

【図３】 表面損傷型ラジアル寿命試験の模式図であ
り、（１）はこの平面図を示し、（２）はａ−ａ’線断
面図を示す。

【図４】 実施例５における音響性能の経時変化を示す
グラフである。

【図５】 実施例５における初期アンデロン値と３００
時間後のアンデロン値の変化量を示す図である。

【図６】 Ｃ含有量とＣｒ含有量の相関を示す図であ
る。

【図７】 ｅｑ１とｅｑ２の相関を示す図である。

【図８】 ｅｑ２に対する硬さ（ＨＲＣ）の関係を示す
図である。

【図９】 ＰＩ値と孔食電位の相関を示す図である。

【図１０】 Ｃｏ＋Ｎｉ、Ｍｏ＋Ｖの含有量と高温寿命
の相関を示す図である。

【符号の説明】

１０：予圧バネ、１２：回転止め、１４：軸、１６：ハ
ウジング、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ：スリーブ、２０：
試験軸受、２２：皿ばね、２４：サポート軸受、２６：
ＡＣサーボモータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外方部材、内方部材及びこの間に配設
   された複数の転動体からなり、該転動体が、外方部材の
   転動体への接触面である第１の接触面とこれに対向する
   内方部材の転動体への接触面である第２の接触面とに対
   して転動する転動装置において、上記外方部材、内方部
   材及び転動体の少なくとも一つが、重量％で、Ｃ；1.５
   ％以下、Ｃｒ；１０％以上２０％以下、Ｍｎ；0.１％以
   上0.８％以下、Ｓｉ；0.１％以上1.０％以下、Ｎ；0.２
   ％未満を含有する合金鋼からなる転動装置。