[发明专利]滚动疲劳寿命优异的机械部件的制造方法

说明书

关联申请的相互参照

本申请主张基于2009年8月26日提出的日本国专利申请第2009-194962号和2010年8月23日提出的日本国专利申请第2010-185927号的优先权，参照它们全体公开的内容记载在本申请发明的说明书中。

技术领域

本发明涉及轴承、齿轮、轮毂单元、无级变速器、等速连接器、活塞销等由钢材构成的机械部件的制造，特别是涉及要求良好的滚动疲劳寿命的由环状体构成的机械部件的制造。

背景技术

近年来，随着各种机械装置的高性能化，要求滚动疲劳寿命的机械部件和装置中的使用环境变得非常严峻，强烈要求提高这些机械部件和装置的寿命同时提高可靠性。面对这种要求，作为从钢材方面的对策，正在进行钢成分的适当化和与钢成分一起含有的杂质元素降低化。

在与形成这些机械部件和装置的钢成分其一含有的杂质元素中，由这些杂质元素构成的Al₂O₃、MnS、TiN其他的非金属夹杂物成为机械部件和装置中的钢零件的破损的起点。为此，这些非金属夹杂物特别有害是公知的。另外，还公知有这些非金属夹杂物的直径越大，钢零件的滚动疲劳寿命越短。为此，提出了各种减少非金属夹杂物量，即，提高钢的洁净度，极力减少非金属夹杂物的直径为20μm以上的大型氧化物系非金属夹杂物的高洁净度钢(例如，参照专利文献1和专利文献2)。

另外，即使将由这种高洁净度钢构成的钢材用于机械部件和装置，还不能够充分实现抑制这些机械部件和装置短寿命并发生破损。为此，降低钢材中的非金属夹杂物，进一步使该非金属夹杂物小径化的开发盛行。

另一方面，提供即使不实现钢材中的非金属夹杂物的降低和小径化，但滚动疲劳寿命优异的机械部件的技术开发也盛行。例如提出了如下技术：(1)控制零件滚动进行制造时滚动部上的锻流线(フアイバ一フロ一)，得到优异的滚动疲劳寿命的技术(例如，参照专利文献3)，(2)通过对滚动部作用预压缩应力，得到优异的滚动疲劳寿命的技术(例如，参照专利文献4)。另外，申请人还提出了(3)通过形成改善了钢材中含有的非金属夹杂物和作为母相的钢的界面状态的钢材，得到优异的滚动疲劳寿命的技术，这些发表在非专利文献1和非专利文献2中。

在这些非专利文献1和非专利文献2中，对于滚动疲劳的破损，即到剥离的过程进行了如下说明。即，在从非金属夹杂物到裂纹产生和进展直到剥离的过程中，由于向非金属夹杂物的周围的应力集中効果，经历了裂纹变位的初期裂纹(以下，称为“开口型初期裂纹”)过程。其后，公知的是经过剪断应力导致的裂纹的传播直到破损。这意味着，如果不发生开口型初期裂纹，那么其后的裂纹传播或破损也不会发生。另外，开口型初期裂纹是以在非金属夹杂物和母相的界面产生物理的间隙即空洞为前提，并验证到如果不产生物理的间隙，则开口型裂纹也不会产生。

另一方面，在图5的概念图中显示从热轧钢材切出，进行离子研磨后，通过扫描电子显微镜(FE-SEM)观察非金属夹杂物周围有无空洞的影像。在图5中，标号5是Al₂O₃非金属夹杂物，标号4是空洞即空隙。特别是在机械结构用钢中，通常使用Al进行脱氧。此时生成的Al₂O₃系非金属夹杂物5被确认到根据与母材的变形能的不同或形状特别是在与母相的界面容易生成空隙4。因此，为了提高机械部件7的滚动疲劳寿命，封闭非金属夹杂物5和母相的界面中存在的空隙4或减少空隙4的体积是有効的。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：特开2006-63402号公报

专利文献2：特开平06-192790号公报

专利文献3：特开平4-357324号公报

专利文献4：特开2006-77854号公报

非专利文献

非专利文献1：铁和钢，94(2008)，P.13

非专利文献2：平成20年度兵库县立大学学位论文，平冈和彦(2008年1月)

发明内容

本发明是与上述0006段落中记载的(3)关联的技术，其目的在于，提供一种制造机械部件的方法，其与通过塑性加工改善作为供于冷锻的环状加工母材的原材的钢材中含有的非金属夹杂物和作为母相的钢材的界面状态，来实现现有的钢的制造时非金属夹杂物的降低和非金属夹杂物小径化的钢材的制造方法相比，在环状加工母材的内径面具有更优异的滚动疲劳寿命的滚动部。