滚动轴承、凸轮从动件以及凸轮.pdf

本发明可以获得一种滚动轴承、带有采用这种轴承的滚子的凸轮件以及凸轮，所述滚动轴承能抵抗诸如表面开裂、剥离或内部裂开之类的表面损伤而具有较长的寿命，并且能便于在其轴端面进行嵌塞加工。所述滚动轴承包括一外部件(4)、位于所述外部件(4)内部的一内部件(2)、以及介于外部件与内部件之间的一滚动元件(3)。所述外部件(4)和所述内部件(2)中的至少一个零件具有氮富含层。在所述滚动元件滚动处的、滚动接触表面中一区域的表面部分具有No.11或更大的奥氏体晶粒度。端部具有不大于HV300的硬度。

1.  一种滚动轴承，它包括：
一外部件(4)；
位于所述外部件(4)内部的一内部件(2)；以及
介于所述外部件与所述内部件之间的一滚动元件(3)，其中，
所述外部件(4)和所述内部件(2)中的至少一个零件具有氮富含层，
在所述至少一个零件中，在所述滚动元件滚动处的、滚动接触表面中一区域的表面部分的奥氏体晶粒度至少为No.11，并且，
该零件的一端部具有至多为HV(Vicker硬度)300的硬度。

2.  一种带有采用如权利要求1所述的滚动轴承的滚子的凸轮从动件，其中：
沿着一外滚(4)的内周滚动的一滚子(3)介于用作所述外部件的外滚(4)和用作所述内部件的一轴(2)之间，
所述凸轮从动件由所述轴支承，以及
所述滚子(3)滚动处的一部分为滚动接触表面中的所述表面区域部分。

3.  一种邻靠在根据权利要求2所述的、带有滚子的所述凸轮从动件中的外滚(4)上的凸轮(6)，其中，
所述凸轮在邻靠在所述凸轮从动件上的表面部分中具有氮富含层，并且
该表面部分的奥氏体晶粒度至少为No.11。

4.  如权利要求2所述的凸轮从动件，其特征在于，
对所述轴(2)的端部(2a)进行塑性加工，并将其固定至一滚子支承件。

5.  如权利要求4所述的凸轮从动件，其特征在于，
通过压力加工来获得所述凸轮从动件的一主体(50)。

6.  如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，
在除了所述滚动接触表面的区域的所述表面部分之外一区域中，该区域的微观结构包含铁素体和碳化物。

7.  一种采用如权利要求6所述的滚动轴承的凸轮从动件，其中，
沿着一外滚的内周滚动的一滚子介于用作所述外部件的外滚和用作所述内部件的一轴之间，
所述凸轮从动件由所述轴支承，以及
所述滚子滚动处的一部分为滚动接触表面中的所述表面区域部分。

8.  如权利要求7所述的、带有滚子的凸轮从动件，其特征在于，
对所述轴的端部进行塑性加工，并将其固定至一滚子支承件。

9.  如权利要求8所述的凸轮从动件，其特征在于，
通过压力加工来获得所述凸轮从动件的一主体。

10.  如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，
对在所述滚动接触表面中的所述表面区域部分进行高频淬火。

11.  一种采用如权利要求10所述的滚动轴承的凸轮从动件，其中，
沿着一外滚的内周滚动的一滚子介于用作所述外部件的外滚和用作所述内部件的一轴之间，
所述凸轮从动件由所述轴支承，以及
所述滚子滚动处的一部分为滚动接触表面中的所述表面区域部分。

12.  如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，
在所述滚动接触表面中的所述表面区域部分具有至少为HV653的硬度。

13.  一种采用如权利要求12所述的滚动轴承的凸轮从动件，其中，
沿着一外滚的内周滚动的一滚子介于用作所述外部件的外滚和用作所述内部件的一轴之间，
所述凸轮从动件由所述轴支承，以及
所述滚子滚动处的一部分为所述轴的滚动接触表面中的所述表面区域部分。

14.  如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，
在所述滚动接触表面中的所述表面区域部分包含10至50体积百分比的残余奥氏体。

15.  一种采用如权利要求14所述的滚动轴承的凸轮从动件，其中，
沿着一外滚的内周滚动的一滚子介于用作所述外部件的外滚和用作所述内部件的一轴之间，
所述凸轮从动件由所述轴支承，以及
所述滚子滚动处的一部分为所述轴的滚动接触表面中的所述表面区域部分。

16.  如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，
对所述至少一个零件进行以下两种处理中的任一种：在A₁点或更高处对该零件进行碳氮共渗、随后缓冷至低于A₁点的一点处、然后再对在所述滚动接触表面中的所述表面区域部分进行高频淬火的一处理；和，在A₁点或更高处对该零件进行碳氮共渗、随后快冷至低于A₁点的一点处、在低于A₁点的点处回火、并且对在所述滚动接触表面中的所述表面区域部分进行高频淬火的一处理。

17.  一种采用如权利要求16所述的滚动轴承的凸轮从动件，其中，
沿着一外滚的内周滚动的一滚子介于用作所述外部件的外滚和用作所述内部件的一轴之间，
所述凸轮从动件由所述轴支承，以及
所述滚子滚动处的一部分为所述轴的滚动接触表面中的所述表面区域部分。

滚动轴承、凸轮从动件以及凸轮
技术领域
本发明涉及一种滚动轴承、带有采用该滚动轴承的滚子的凸轮从动件以及凸轮。
背景技术
近来，对于无罩的无保持架滚动轴承高速和高负荷应用的需求已有增加，这种轴承诸如为诸滚动轴承中的一种用于摇臂的轴承。在本说明书中，没有特别区分无保持架滚动轴承和其它的滚动轴承，而是在这里将两者都称作滚动轴承。在无罩的滚动轴承中，滚子之间的干扰是不可避免的，并且润滑剂没有充分地供应到轴承的内侧。因此，就会产生滚子或滚道表面开裂、剥离(separation)。
如果滚子以高速转动，由于装配误差或不平衡的负荷，在滚子中可能会产生表面损伤，或者因为没有平稳地控制滚子位置而易于导致倾斜。这样，就可能发生由于滑移而导致的表面开裂、剥离或者由于表面压力的局部增加而导致的内部裂开。因此，尽管在计算上有较大负荷承载能力，但由于滑移或表面压力的局部增加而会发热，从而导致诸如剥落、污斑或者表面开裂剥离或内部裂开之类的表面损伤。
人们已提出了下面所示的方法以解决上述问题。
(1)在日本专利公开第2000-38907号中，一种用于发动机阀机构的凸轮从动件装置的轴承在额定的发动机速度下，具有不少于1000小时的数学计算轴承寿命。
(2)日本专利公开第10-47334号揭示了一种用于发动机阀机构的凸轮从动件装置的轴承轴，其中碳化物占10％至25％，残余奥氏体相对初始值的分解率设定成1/10至3/10，端面的硬度设置成HV830至960，以及表面粗糙度的平均波长设定成不大于25微米。为了实现这些特性，对轴承钢进行碳氮共渗处理喷丸硬化处理。
(3)日本专利公开第10-103339揭示了一种凸轮从动件轴，其中在轴的上形成包含高聚物或类似物质的固体润滑薄膜，以改善其耐磨性。
(4)日本专利公开第10-110720揭示了一种例如用工具钢制成的凸轮从动件轴，并且通过在低于回火温度的一温度下进行离子氮化或离子电镀来获得较高的硬度。
(5)日本专利公开第2000-38906揭示了一种用于发动机阀机构的凸轮从动件装置的轴承，其中将对轴的弯曲应力调整到不大于150兆帕。
(6)日本专利公开第2000-205284和2002-31212揭示了一种用于发动机阀机构的凸轮从动件，其中对轴承元件的滚动接触表面施加一具有极好的润滑维护性能的磷酸盐覆层。
(7)日本实用新型公开第60-185917揭示了一种用于发动机阀机构的凸轮从动件，其中一轴的滚子滚动区域是凸形的。
(8)日本专利公开第2002-194438揭示了一种轴，其中对用作轴的滚动接触表面的一表面层进行高浓度渗碳处理或碳氮共渗处理，以获得1.2％至1.7％的碳浓度，并且一内部部分具有大致为HV300的硬度。
与此同时，在将发动机中的带有滚子的凸轮从动件固定至一摇臂时，有时会对凸轮从动件的一轴的相对端进行嵌塞成形，以嵌塞至一轴支承件。这里，滚子的滚动接触表面应具有较高的硬度，而端部则应是较软的，以能进行嵌塞成形。人们已经作出了许多考虑到这种性能的发展方案，例如日本专利公开第5-321516号和第62-7908号、以及日本专利公告第6-15811和6-800287号中所揭示的。
然而，在将来更高的速度和更大的负荷条件、以及较低的润滑剂粘性下在发动机中使用带有滚子的凸轮从动件的趋势是不可避免的。这时就要求延长在这样的使用条件下的滚动接触疲劳寿命。
本发明的一个目的是提供一种滚动轴承、带有采用该滚动轴承的滚子的凸轮从动件以及凸轮，所述滚动轴承能在严酷的使用条件下抵抗诸如表面开裂、剥离或内部裂开之类的表面损伤，而具有较长的使用寿命，并能进行端部的嵌塞加工。
发明内容
根据本发明的一种滚动轴承包括一外部件、位于外部件内部的一内部件以及介于外部件与内部件之间的一滚动元件。外部件和内部件中的至少一个零件具有氮富含层。在至少一个零件中，在滚动元件滚动处的、滚动接触表面中一区域的表面部分的奥氏体晶粒度为No.11或更大，并且该零件地一端部具有至多为HV(Vicker硬度)300的硬度。
采用这样的结构，可抑制在滚动接触表面中的所述表面区域部分的诸如表面开裂、剥离和内部裂开之类的表面损伤。此外，由于对该零件端部的硬度作了如上所述的限制，所以便于进行嵌塞成形。如果在滚动接触表面中的该表面部分的奥氏体晶粒度小于No.11，则无法在严酷使用条件下的延长滚动接触的疲劳寿命。因此，将该表面部分中的奥氏体晶粒度设定为不小于No.11。此外，设置氮富含层是为了通过使氮富含层经受高频淬火来精炼和加强微观结构。这里，奥氏体晶粒指的是在淬火化加热中已经过相变的奥氏体的晶粒，亦即即使在奥氏体通过冷却转变成马氏体之后，晶粒仍保持如前。上述的奥氏体晶粒可以是具有通过对所关注的零件的金相试样进行用于显影晶界的处理(如蚀刻)而可观察到的晶界的任何奥氏体晶粒。就刚要在低温淬火前加热时的晶界的意义而言，该奥氏体晶粒可被称为“原始奥氏体晶粒”。对于晶粒度的测量，可将JIS定义的晶粒度平均值的数字进行换算而获得一平均晶粒度，或者也可使用截线法或类似的方法，其中将一直线以随机的方向放置在金属相结构上，以获得该直线与晶界相遇的诸点之间的平均长度，然后通过将该平均长度乘以一修正系数以从两维的长度获得三维的长度。
如下文将述，氮富含层是通过碳氮共渗处理来形成的。这里，氮富含层可以富含碳或不富含碳。
在除了滚动接触表面的区域的所述表面部分之外的一区域中，该区域的微观结构可含有铁素体和碳化物。
这里，铁素体被称为铁的α相，并且这样的铁素体不是如马氏体那样含有高密度的位错。通过从奥氏体(γ)相缓冷来所产生的铁素体或者在淬火之后充分进行回火的铁素体是一个例子。诸如渗碳体之类的、相应于如上所述的低位错密度的碳化物以聚集和变粗糙的状态散布。因此，包含上述铁素体和碳化物的微观结构与典型的软化状态相适应。
碳化物主要指的是渗碳体Fe₃C。不过，氮富含层包含大量的氮，尽管没有碳那么多。为了简化说明，这里假设碳化物可包括碳氮化物。此外，因为钢产品通常含有Mn或类似的元素，这样的元素溶解在碳化物中，并呈诸如(Fe，Mn)₃(C，N)之类的形式。可注意到，这样的一种形式是本来就包含在内的。不仅如此，当在高温下进行回火时，不仅会包含M₃C形式还会包含M₂₃C₆形式的碳化物或者其它形式的碳化物。可注意到，上述碳化物也包括这种类型的碳化物。
滚动接触表面的所述表面区域部分可通过高频淬火来形成。该表面部分的硬度可至少为HV653。
以这种方式，就保证可抑制在该表面部分中的表面损伤和内部裂开，从而可获得较长的使用寿命。如果表面部分的硬度小于HV653，则将难于实现在上述条件下的寿命延长。与此同时，如果除了表面部分以外的部分的硬度超过HV300，则将难于进行大量生产嵌塞加工。
滚动表面中的所述表面区域部分可含有10至50体积百分比的残余奥氏体。以这种方式，就能抑制由于表面开裂、剥离或内部裂开所产生的裂缝发展。如果残余奥氏体占小于10体积百分比，就无法在严酷条件下的长期使用。另一方面，如果残余奥氏体占多于50体积百分比，则无法获得精细的残余奥氏体。
可以通过诸如X射线衍射方法和透射电显微术(TEM)之类人们所熟知的方法来对残余奥氏体的进行测量。因为奥氏体不是像铁素体或渗碳体那样具有铁磁性，所以可以利用诸如磁秤之类的磁测量装备来测量奥氏体。
可对上述的至少一个零件进行以下两种处理中的任一种：在A₁点或更高处对该零件进行碳氮共渗、随后缓冷至低于A₁点的一点处、然后再对该表面部分进行高频淬火的一处理；和，在A₁点或更高处对该零件进行碳氮共渗、随后快冷至低于A₁点的一点处、在低于A₁点的点处回火、并且对该表面部分进行高频淬火的一处理。这里，上述的A₁点相应于一共晶点，并且例如对于Fe-C系统，它设定为723℃。在滚动轴承中常用的钢产品的A₁点也为723℃左右的一温度。
通过上述的处理，则可以获得这样一种零件，它因为在该表面部分中不易发生各种损伤而具有较长的寿命，并且能便于在其它部分中进行嵌塞加工。经受了高频淬火的该表面部分具有为JIS中所定义的No.11或更大的奥氏体晶粒度，包含10至50体积百分比的残余奥氏体，并且其硬度不小于HV653。这是因为该零件进行了碳氮共渗处理，且因为包括滚动接触表面的其表面部分进行了高频淬火。此外，没有进行高频淬火的部分具有不大于HV300的硬度，这是因为，即使在碳氮共渗之后进行缓冷或快冷时，也可以进行淬火和回火(回火)处理。
在带有滚子的凸轮从动件中采用上述滚动轴承。在带有滚子的凸轮从动件中，沿着外滚的内周滚动的滚子介于用作外部件的外滚和用作内部件的一轴之间。凸轮从动件由所述轴支承。滚子滚动处的一部分被认为是轴滚动接触表面中的所述表面区域部分。
使用了这样的结构，就可抑制从带有滚子的凸轮从动件中的外滚滚动接触部分发生的损伤，从而可获得较长的使用寿命。
在带有滚子的凸轮从动件中采用上述的滚动轴承。对带有滚子的凸轮从动件的一轴的端部进行塑性加工，并固定至一滚子支承件。
使用了这种的结构，例如可便于在轴的一个端部进行嵌塞加工。
可以通过压力加工来获得凸轮从动件的主体。
通过上述的压力加工，可以有效和大批量制造该凸轮从动件。压力加工具体是一种冷锻或类似的加工。
根据本发明的凸轮邻靠在设于一摇臂中的外部件上。邻靠凸轮的外部件的表面部分具有No.11或更大的奥氏体晶粒度。
使用了这样的结构，就可在凸轮的该表面部分中抑制诸如表面开裂、剥离和内部裂开之类的表面损伤，并可获得更长的使用寿命。
在结合附图阅读下面对本发明的详细描述后，本发明的前述和其它的目的、特征、方面以及优点会变得更加明白。
图1示出了在本发明一实施例中的用在发动机中的一带有滚子的凸轮从动件。
图2A是沿着图1中的线II-II的剖视图。
图2B是示出图2A中的部分E的放大图，且该图还示出了一嵌塞固定部分。
图3示出了在本发明另一实施例中的用在发动机中的一带有滚子的凸轮从动件。
图4示出了在本发明再一实施例中的用在发动机中的一带有滚子的凸轮从动件。
图5是与图4所示的用在发动机中的带有滚子的凸轮从动件接触的一无保持架滚轴承的一部分的放大图。
图6示出本发明实施例的热处理方式。
图7示出本发明实施例的另一热处理方式。
图8示出在该实施例中的一热处理方式H1。
图9示出在该实施例中的一热处理方式H2。
图10示出在一试样中的诸硬度测量位置。
图11示出外环转动的滚动接触疲劳试验的试验台。
在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。图1是示出在本发明一实施例中的用在发动机中的一带有滚子的凸轮从动件的结构的示意图。图2A是沿着图1的线II-II的剖视图。参照图1和2A，为可枢转件的一摇臂1在中心处经由一轴承金属由一摇臂轴5可转动地支承。
一调整螺钉7插入并旋入摇臂1的一个端部1b中。调整螺钉7由一放松螺母8固定，并在其下端处邻靠一吸入阀或一排出阀9的上端上。阀9受到一弹簧10的弹性力的偏压。
摇臂1在另一端1a处设有一凸轮从动件主体50。该凸轮从动件主体50与以两分叉形式形成的一滚子支承部分14整体成形。如示出图2A中的部分E的放大图的图2B中所示，两分叉的滚子支承部分14设有一斜面部分14a。此外，为内部件的一滚轴2的相对端2a是嵌塞的，以形成用于固定的嵌塞部分25。换言之，至少滚轴的相对端2a具有不超过HV300的硬度，以能便于进行嵌塞，从而端部进行嵌塞，并且在滚子支承部分的斜面部分上形成嵌塞固定部分25。
在滚轴2外周面的中心处，用作外部件的一外滚4可转动地支承，而一滚子3则为介于其间的滚动元件。滚子3用作介于滚轴2与外滚4之间的轴承。换言之，介于滚轴2和外滚4之间的轴承可被称为滚子。滚子3的轴线方向布置成平行于滚轴的轴线。外滚4的外周面在弹簧10的作用下邻靠在设置在一凸轮轴上的一凸轮6的凸轮面上。应予注意的是，这里所述的“一”和“另一”不特别地加以区分，首先出现的一端部就简单地被称为“一”端部。
这里，采用由滚轴2、滚子3以及外滚4构成的一滚动轴承作为摇臂的滚动轴承。当不使用罩子时，滚动轴承一般就称为无保持架滚动轴承。不过，在本说明书中，不特别地区分各种滚动轴承。当摇臂的滚动轴承在与凸轮6接触的同时转动时，来自凸轮6的压力和碰撞力施加在外滚4上。在本发明实施例中的用在发动机中的带有滚子的凸轮从动件是包括上述用于摇臂的滚动轴承和凸轮从动件主体的一部件。
在本发明的带有滚子的实施例中，滚轴2具有氮富含层，并对滚轴2的滚动接触表面中的表面区域部分进行高频淬火处理，并且其具有No.11或更大(在JIS中定义)的极其微细的奥氏体晶粒度、以及不小于HV653的硬度。除了在滚动接触表面中的该表面区域部分之外的一部分具有不大于No.10的相对较粗的铁素体晶粒度或奥氏体晶粒度。此外，滚轴2端部具有较低的硬度，例如不大HV300。因为对滚动接触表面中该表面区域部分进行了高频淬火，所以残余奥氏体在其中占有10至50的体积百分比。结果，在该表面部分中就较不易发生表面损坏和内部裂开。另一方面，因为其它部分具有较低的硬度，就能方便地进行嵌塞。
图3示出在本发明另一实施例中的用在发动机中的一带有滚子的凸轮从动件。在凸轮从动件主体50中，滚轴2固定在一固定于在摇臂1的一端1b与另一端1a之间延伸的一滚子孔(未示出)中。一端邻靠在发动机打开/关闭阀9的一个端部上，而另一端则邻靠在一未示出的枢轴上。设有一枢轴接纳部分15的凸轮从动件主体50被弹簧10偏压在围绕阀的一预定方向上，并接受从凸轮6传来的一驱动力，以克服弹簧的偏压力而移动阀9。
图4示出在本发明再一实施例中的、用于发动机中的一带有滚子的凸轮从动件。图5是包括图4所示的摇臂滚动轴承的一部分的放大图。在图4中，转动轴5设置在摇臂1的中心处，摇臂1绕该转动轴5转动。摇臂1的一臂的端部1b邻靠在发动机阀9的一端上，而另一臂的端部1a则邻靠在一连接杆16的一端上。调整螺钉8实现调整摇臂的端部1a与连接杆16的邻接位置的功能。
凸轮从动件50设置在位于连接杆16下端处的一中空的轴承附接部分16a中。摇臂的滚动轴承借助于一附接件17附接至凸轮从动件主体50。凸轮6邻靠在滚动轴承的外滚4上，以将驱动力传送到连接杆。
在构成用于发动机中的带有滚子的凸轮从动件的滚动轴承的诸零件中，对为内部件的滚轴2进行下文将述的热处理，以使其表面部分包括极其微细的奥氏体晶粒。
在图3和5中作为内部件、滚轴2具有氮富含层，并对其在滚动接触表面中的表面区域部分进行高频淬火处理，并且其具有No.11或更大(在JIS中定义)的极其微细的奥氏体晶粒度、以及不小于HV653的硬度。除了在滚动接触表面中的该表面区域部分之外的一部分具有不大于No.10的相对较粗的铁素体晶粒度或奥氏体晶粒度，并具有较低的硬度，例如不大于HV300。因为对滚动接触表面中的该表面区域部分进行了高频淬火，所以残余奥氏体在其中占有10至50的体积百分比。结果，在该表面部分中就较不易发生表面损坏和内部裂开。另一方面，因为其它部分具有较低的硬度，就能方便地进行嵌塞。因此，尽管没有示出，但滚轴的相对端是嵌塞的，以在滚轴支承部分的斜面部分上的形成嵌塞固定部分。
现将描述一热处理，该热处理包括对内部件(滚轴)进行碳氮共渗处理。图6示出了本发明实施例中的一热处理方法，而图7则示出了本发明实施例的另一热处理方法。图6示出了一种热处理方式，其中在A₁点或更高处进行碳氮共渗处理，并随后进行缓冷。另一方面，图7示出了另一种热处理方式，其中在进行碳氮共渗之后进行快冷，并在其后进行淬火和回火处理，也就是说，回火处理是在低于A₁点的一点处进行的。在图6所示热处理方式中的缓冷处理与图7所示的淬火和回火处理彼此相对应，都用来降低处理除了所述表面部分之外的部分硬度。在图6和7所示的两个热处理方式中，包括滚动接触表面的所述表面部分随后经受高频淬火，之后再经受低温回火。
可以对轴承零件中的内部件以及凸轮进行上述的任何热处理。
通过在上述任一热处理中的碳氮共渗处理形成一为“碳氮共渗层”的氮富含层。在某些情况下，因为在用作碳氮共渗处理材料的钢中的含碳量较高，所以，可能不易将碳从用于通常的碳氮共渗处理的周围环境中引入到钢表面中。当钢的碳含量高时，例如可生成一达到比钢含碳量高的含碳量的渗碳层；或者，可能无法生成达到比钢含碳量高的含碳量的这种渗碳层。尽管可能取决于Cr含量之类的因素会有所不同，但在一般钢中的含氮量都较低、最大不超过约0.025的重量百分比。因此，无论在用作材料的钢中的碳含量如何，都会无疑地生成一氮富含层。在本实施例中，该微观结构包括用于嵌塞的铁素体。因此，含碳量设定得相对较低，并且氮富含层在许多情况下也富含碳。
下面将描述在图6和7中所示的各处理方法中是如何生成所述微观结构的。例如在A₁点或更高处进行碳氮共渗。在碳氮共渗处理中，在滚动轴承中的一所关注的零件中形成氮富含层。在氮富含层中，以过共析方式引入相对铁原子Fe为间隙元素的C和N，并且碳化物例如为沉淀在奥氏体中(两相共存)。换言之，在氮富含层中获得过共析的钢。此外，在不经受碳氮共渗处理的内部部分中，根据用作材料的原始钢产品的组成成分，而获得奥氏体相。可在用作材料的钢产品中铁素体和奥氏体的两相或者奥氏体和渗碳体的两相共存的一温度下进行碳氮共渗。
然后，在图6所示方式(称为热方式H1)的冷却中，进行从碳氮共渗处理温度的缓冷。进行缓冷是为了软化结构以及改善可加工性能。在缓冷的过程中，在内部部分中从上述奥氏体生成包含铁素体和渗碳体的珠光体。这里，珠光体中的渗碳体聚集和变粗糙而不成层，以促进软化。因此，缓冷的温度可在从碳氮共渗处理温度至大致(A₁点-100℃)的范围内。即使进行低至比该范围低的一温度的缓冷，也无法预期渗碳体会发生聚集和变粗糙。这反而是耗时和不够有效的。作为一指导方针，缓冷温度可大致为最低620℃。接着，为了节省时间，也可以进行空气冷却、水冷却或油冷却。
在氮富含层中，在碳化物+奥氏体中从奥氏体生成珠光体，并且在珠光体中的碳化物聚集和变粗糙。
在图7所示的方式中(称为热方式H2)，从碳氮共渗处理温度开始例如通过油冷却来进行的淬火。在这种情况下，在内部部分中从奥氏体中生成马氏体或类似的结构，这取决于原始钢产品的组成成分。因为马氏体结构较硬小难于进行嵌塞，故执行上述的回火处理(淬火和回火处理)。回火在就在A₁点之下的一温度或尽可能接近A₁点的一温度下快速地进行。亦即，进行高温回火。因此，所希望的是，在从A₁点至650℃的一范围内或者较佳的是在从A₁点至680℃的一范围内进行回火。通过回火，在马氏体结构中的位错密度消失，并且可以获得包含位错密度较低的铁素体以及聚集和变粗糙的渗碳体的结构。
在氮富含层中，通过诸如油冷却之类的淬火，在(碳化物+奥氏体)中从奥氏体生成马氏体。通过上述的回火来软化马氏体，这与在内部部分中生成马氏体类似。原来就存在的碳化物发生聚集。
应注意的是，在对上述微观结构的描述中，优先的是要表达清楚，所以没有提及氮或在实际的、更为复杂的微观结构中的次要因素。
在热方式H1和H2中都进行高频淬火。在进行高频淬火的一个阶段中，氮富含层已具有其中聚集的碳化物(较大的比例)和铁素体以混合方式存在的结构。高频淬火的过程中，加热是快速的。这里，碳化物分解，奥氏体成核。当散布的碳化物的密度很高时，奥氏体的成核密度也会十分高，并且通过所生成的奥氏体的碰撞而形成的奥氏体结构的晶粒度将是极其细微的。此外，当氮富含层为过共析钢时，碳化物也存在于其中，这会阻止才生成的极其微细的奥氏体晶粒的生长。以这种方式，可在氮富含层中获得极其微细的奥氏体晶粒。当快速加热的温度上升时，碳化物分解，并且大量的碳溶解在极其微细的奥氏体中。
然后，当在快速加热后进行淬火时，极其细微的奥氏体转变成马氏体。因为已溶解了大量的碳，所以奥氏体是稳定的，并且未转变的奥氏体留在马氏体间的较小区域中。这被称为残余奥氏体。因为残余奥氏体形成在马氏体间，所以它非常细微。若以体积比表示，则残余奥氏体占有10至50的体积百分比。
之后，在大致180℃的温度下进行回火，回火不会大幅降低硬度。在大致180℃的温度下进行的回火很难使高位错密度消失，亦即位错密度是保持的。这里，进行回火是为了使结构稳定。如上所述的回火既不会使渗碳体聚集，也不会导致软化。取决于所用的钢产品，也可以不进行该回火。
已经受了高频淬火并含有残余奥氏体的结构是牢固的，并且即使在严酷的使用条件下也能具有较长的寿命。
通过进行上述的热处理，可以在表面部分中获得No.11或更大的极其细微的晶粒度，并且内部的微观结构可以实现一铁素体与碳化物混合的结构。此外，该表面部分获得不小于HV653的硬度，并含有15至35体积百分比的残余奥氏体。另一方面，处理该表面之外的其它部分可获得不超过HV300的硬度。因此，经受上述热处理的轴承零件从滚动接触疲劳特性方面来说具有较长的使用寿命，并且能便于进行嵌塞。
(例子)
对轴承钢SUJ2或渗碳钢SCM420进行如图8所示的热方式H1(相应于图6)的热处理和如图9中所示的热方式H2(相应于图7)的热处理。亦即，一钢管或一冷加工的钢产品开始时在A₁点或更高处经受碳氮共渗处理，之后，根据热方式H1或H2，或者缓冷(炉冷)至A₁电或更低(热方式H1)，或者快冷至A₁点或更低并随后进行回火(淬火和回火)(热方式H2)。此后，仅相应于滚动接触表面的表面部分进行高频淬火。上述的热方式H1和H2中的温度如图8和9中所示。
用滚轴2作为一个例子，在通过上述热处理来制备的一试样中，所述表面部分含有15至35体积百分比的残余奥氏体，并且具有No.11或更大的极其微细的奥氏体晶粒度。测量了该试样的硬度。为了进行比较，也测量了一传统技术例子的试样J，该试样J仅进行高频淬火，而不进行碳氮共渗处理。在图10中示出了各试样的形状和硬度测量位置。在表1中示出了测量的结果。应予注意的是，图10中的带点部分表示硬化部分。
表1
硬度测量结果

根据表1，根据本发明的例子的试样1和2在表面部分A和B处具有为HV760至805的十分高的硬度，且同时它们在处理该表面部分之外的位置C和D处具有为HV260至280的硬度。在位置C和D处的硬度适于进行嵌塞。另一方面，反应出在传统技术例子没有仅碳氮共渗的事实，表面部分A和B具有为HV735至780的硬度，并呈现在低于前者的一范围内的变动，且同时它们在测量位置C和D处的硬度也较低、亦即HV210至240。
然后，对上述试样1和2进行一外环转动型的疲劳寿命试验。在表2和3中示出了试样和试验的条件。在图11中示出了疲劳试验的试验台。在该疲劳试验的试验台中，将一滚子35布置成从上方和下方被夹在一试样30中。滚子35与试样30的表面部分紧密接触，并转动以施加外部压力，以对试样30施加压力。
表2
试样

表3
疲劳试验的条件