JP2001073082A - Steel excellent in rolling fatigue life and its production - Google Patents

Steel excellent in rolling fatigue life and its production

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JP2001073082A
JP2001073082A JP24494399A JP24494399A JP2001073082A JP 2001073082 A JP2001073082 A JP 2001073082A JP 24494399 A JP24494399 A JP 24494399A JP 24494399 A JP24494399 A JP 24494399A JP 2001073082 A JP2001073082 A JP 2001073082A
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steel
life
rolling
rolling fatigue
fatigue life
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Japanese (ja)
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Hitoshi Kinoshita
斎 木下
Kazuhiko Hiraoka
和彦 平岡
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce steel in which the generation of the change of the structure in which the size of crystal grains different from a mother phase whitely shown by an optical microscope is refined to several tens nm is suppressed in case hardening steel and having an excellent life, particularly, an excellent rolling life even under high vibration and high loads and to provide a method for producing it. SOLUTION: This medium-high carbon steel excellent in a rolling fatigue life has a compsn. contg., by weight, >0.45 to 1.2% C, 0.05 to 1.5% Si, 0.20 to 2.0% Mn and <=0.015% N, moreover contg. one or >=two kinds selected from the three kinds of 0.01 to 0.20% Ti, 0.02 to 0.40% Nb and 0.01 to 0.20% V, also satisfying 0.05%<=Ti(%)+0.52×Nb(%)+0.94 ×V(%), and the balance Fe with inevitable impurities.

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、機械構造用鋼ある
いは軸受用鋼として使用される転動疲労寿命に優れた鋼
で、鋼中に微細析出物を分散させて、転動疲労中に発生
し早期はく離に至らしめる特殊な組織変化を抑制し、転
動疲労寿命を向上させた中炭〜高炭素鋼に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steel having excellent rolling fatigue life, which is used as a steel for machine structural use or a steel for bearings, and in which fine precipitates are dispersed in the steel to generate during rolling fatigue. The present invention relates to a medium to high carbon steel which suppresses a special structural change that leads to early peeling and has an improved rolling fatigue life.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、一般的な転動部材は、その使用の
条件など多様化した用途に合わせて種々の材料が用いら
れ、小型部品や汎用部品などでは、SUJ2などの高炭
素クロム軸受鋼やS53Cなどの高周波焼入鋼が使用さ
れている。ところで産業機械および自動車部品は、高性
能化、高出力化および小型・軽量化によって、駆動系部
品や軸受などの使用環境はますます過酷なものになって
いる。例えばトロイダル型無段変速機、等速ジョイント
あるいは軸受などの転動部材は、高振動下、高荷重下で
使用された場合、従来鋼では転動面下に母相より腐食さ
れにくく、光学顕微鏡で白くみえる母相と異なった結晶
粒が数10nmの大きさまで微細化した組織変化が発生
し、早期破損するといった問題点がある。この組織変化
の対策として、従来法ではこの組織変化の発生をCの拡
散減少として、鋼中の炭素の含有量を高めて中炭化した
り、Cr添加を行っているが効果がなかった。さらに、
例えば特許公報第2883460号の技術があるが、こ
れは焼入温度が高くなった場合でも結晶粒の粗大化を生
じることなくしているが、この技術では上記の組織変化
の発生を抑制することはできず、寿命も向上しない。
2. Description of the Related Art Conventionally, general rolling members are made of various materials in accordance with diversified uses such as conditions of use. For small parts and general-purpose parts, high carbon chromium bearing steel such as SUJ2 is used. Or induction hardened steel such as S53C is used. By the way, industrial machines and automotive parts are becoming increasingly harsh in their use environments such as drive system parts and bearings due to their higher performance, higher output, and smaller size and lighter weight. For example, when rolling members such as toroidal type continuously variable transmissions, constant velocity joints, and bearings are used under high vibration and high load, conventional steel is less susceptible to corrosion than the parent phase under the rolling surface, and optical microscopes However, there is a problem that crystal grains different from the mother phase which looks white in the above-mentioned microstructure are refined down to a size of several tens of nanometers, thereby causing early breakage. As a countermeasure against this structural change, in the conventional method, the occurrence of this structural change is regarded as the reduction of C diffusion, and the carbon content in steel is increased to carry out medium carbonization or Cr is added. further,
For example, there is a technology disclosed in Japanese Patent Publication No. 2883460, which prevents the crystal grains from becoming coarse even when the quenching temperature is increased. However, this technology does not suppress the occurrence of the above structural change. No, life is not improved.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述した問題に対し
て、本発明が解決しようとする課題は、上記した組織変
化の発生を抑制し、高振動・高荷重下でも優れた寿命、
特に転動寿命を有する中炭〜高炭素鋼およびその製造方
法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to suppress the occurrence of the above-mentioned structural change, to provide an excellent life even under high vibration and high load.
In particular, it is an object of the present invention to provide a medium to high carbon steel having a rolling life and a method for producing the same.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、発明者らは鋭意研究し高振動・高荷重下における
種々の鋼材からなる転動部材における組織変化について
観察したところ、この組織変化は、従来の組織変化(D
EC、WEC)、すなわち組織の焼戻しが進行したもの
と考えられる従来の組織変化と異なることを見いだし
た。すなわち、この高振動・高荷重下における鋼材から
なる転動部材の組織変化部は、局部的に疲労が進行し、
結晶粒径がnmサイズまで微細化したものである。これ
は高振動・高荷重により局部的な応力集中が起こり、ク
ラックが発生し、そのクラック部にさらなる応力集中や
応力の複雑化が起こり、クラック部において塑性変形が
繰り返され、結晶粒が数10nmまで微細化される組織
変化が発生したと考えられるものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive studies and observed changes in the structure of rolling members made of various steel materials under high vibration and high load. The change is the traditional organizational change (D
EC, WEC), that is, different from the conventional structure change in which tempering of the structure is considered to have progressed. In other words, the structure change portion of the rolling member made of steel under high vibration and high load, fatigue progresses locally,
The crystal grain size is reduced to the nm size. This is because local stress concentration occurs due to high vibration and high load, cracks occur, further stress concentration and stress complication occur at the crack portion, plastic deformation is repeated at the crack portion, and crystal grains are several tens nm. It is considered that a microstructural change that has been refined to the maximum has occurred.

【0005】そこでこの微細クラック発生を抑制する成
分元素を鋼成分に添加し、焼入れ焼戻し後に鋼中に10
0nm以下の微細析出物を均一に分散させて分散強化す
る。この100nm以下の微細析出物のの個数は1個/
10μm2、望ましくは50個/10μm2とする。この
微細析出物による分散強化によって、クラックの発生お
よび伝播を抑制し、このことにより組織変化の発生を抑
制させるものである。また、鋼中に存在する非金属介在
物等を起点にクラックが発生した場合においても、微細
分散した析出物が転移の運動を抑制し、塑性変形を防
ぎ、組織変化を抑制するものである。
[0005] Therefore, a component element for suppressing the generation of the fine cracks is added to the steel component, and after quenching and tempering, 10% is added to the steel.
Fine precipitates of 0 nm or less are uniformly dispersed to strengthen dispersion. The number of the fine precipitates of 100 nm or less is 1 /
10 μm 2 , desirably 50 pieces / 10 μm 2 . By the dispersion strengthening by the fine precipitates, the generation and propagation of cracks are suppressed, thereby suppressing the occurrence of structural change. Further, even when a crack starts from a non-metallic inclusion or the like existing in steel, the finely dispersed precipitate suppresses the movement of the transition, prevents plastic deformation, and suppresses structural change.

【0006】すなわち上記の課題を解決するための本発
明の手段は、請求項1の発明では、重量%で、C:0.
45超〜1.2%、Si:0.05〜1.5%、Mn:
0.20〜2.0%、N:≦0.015%を含有し、さ
らにTi:0.01〜0.20%、Nb:0.02〜
0.40%、V:0.01〜0.20%の3種から選択
した1種または2種以上を含有し、かつ、0.05%≦
Ti(%)+0.52×Nb(%)+0.94×V
(%)を満足し、残部Feおよび不可避不純物からなる
ことを特徴とする転動疲労寿命に優れた鋼である。
[0006] That is, the means of the present invention for solving the above-mentioned problem is that, in the invention of claim 1, C: 0.
More than 45 to 1.2%, Si: 0.05 to 1.5%, Mn:
0.20 to 2.0%, N: ≤ 0.015%, Ti: 0.01 to 0.20%, Nb: 0.02 to
0.40%, V: One or more selected from three kinds of 0.01 to 0.20%, and 0.05% ≦
Ti (%) + 0.52 × Nb (%) + 0.94 × V
(%), And is excellent in rolling fatigue life, characterized by the balance of Fe and unavoidable impurities.

【0007】請求項2の発明では、重量%で、C:0.
45超〜1.2%、Si:0.05〜1.5%、Mn:
0.20〜2.0%、B:0.0005〜0.0050
%、N:≦0.015%を含有し、さらに、Ti:0.
01〜0.20%、Nb:0.02〜0.40%、V:
0.01〜0.20%の3種から選択した1種または2
種以上を含有し、かつ、0.05%≦Ti(%)+0.
52×Nb(%)+0.94×V(%)を満足し、残部
Feおよび不可避不純物からなることを特徴とする転動
疲労寿命に優れた鋼である。
[0007] According to the second aspect of the present invention, C: 0.
More than 45 to 1.2%, Si: 0.05 to 1.5%, Mn:
0.20 to 2.0%, B: 0.0005 to 0.0050
%, N: ≤ 0.015%, and further, Ti: 0.
01 to 0.20%, Nb: 0.02 to 0.40%, V:
One or two selected from three types of 0.01 to 0.20%
At least 0.05% ≦ Ti (%) + 0.
A steel excellent in rolling fatigue life, satisfying 52 × Nb (%) + 0.94 × V (%) and characterized by the balance of Fe and unavoidable impurities.

【0008】請求項3の発明では、重量%で、C:0.
45超〜1.2%、Si:0.05〜1.5%、Mn:
0.20〜2.0%、N:≦0.015%を含有し、さ
らにTi:0.01〜0.20%、Nb:0.02〜
0.40%、V:0.01〜0.20%の3種から選択
した1種または2種以上を含有し、かつ、0.05%≦
Ti(%)+0.52×Nb(%)+0.94×V
(%)を満足し、さらにCr:0.15〜3.0%、M
o:0.05〜2.0%、Ni:0.05〜3.0%の
3種から選択した1種または2種以上を含有し、残部F
eおよび不可避不純物からなることを特徴とする転動疲
労寿命に優れた鋼である。
According to the third aspect of the present invention, C: 0.
More than 45 to 1.2%, Si: 0.05 to 1.5%, Mn:
0.20 to 2.0%, N: ≤ 0.015%, Ti: 0.01 to 0.20%, Nb: 0.02 to
0.40%, V: One or more selected from three kinds of 0.01 to 0.20%, and 0.05% ≦
Ti (%) + 0.52 × Nb (%) + 0.94 × V
(%), Cr: 0.15 to 3.0%, M
o: 0.05 to 2.0%, Ni: 0.05 to 3.0%, containing one or more selected from three types, with the balance being F
e and unavoidable impurities, and is excellent in rolling fatigue life.

【0009】請求項4の発明では、重量%で、C:0.
45超〜1.2%、Si:0.05〜1.5%、Mn:
0.20〜2.0%、B:0.0005〜0.0050
%、N:≦0.015%を含有し、さらにTi:0.0
1〜0.20%、Nb:0.02〜0.40%、V:
0.01〜0.20%の3種から選択した1種または2
種以上を含有し、かつ、0.05%≦Ti(%)+0.
52×Nb(%)+0.94×V(%)を満足し、さら
にCr:0.15〜3.0%、Mo:0.05〜2.0
%、Ni:0.05〜3.0%の3種から選択した1種
または2種以上を含有し、残部Feおよび不可避不純物
からなることを特徴とする転動疲労寿命に優れた鋼であ
る。
According to the fourth aspect of the present invention, C: 0.
More than 45 to 1.2%, Si: 0.05 to 1.5%, Mn:
0.20 to 2.0%, B: 0.0005 to 0.0050
%, N: ≤ 0.015%, and further, Ti: 0.0
1 to 0.20%, Nb: 0.02 to 0.40%, V:
One or two selected from three types of 0.01 to 0.20%
At least 0.05% ≦ Ti (%) + 0.
52 × Nb (%) + 0.94 × V (%), Cr: 0.15 to 3.0%, Mo: 0.05 to 2.0
%, Ni: 0.05 to 3.0%, one or more selected from the three types, and is a steel excellent in rolling fatigue life characterized by being composed of the balance of Fe and inevitable impurities. .

【0010】請求項5の発明では、請求項1〜4のいず
れか1項の手段における鋼を1250〜1400℃で熱
間圧延して鋼片とし、さらにAc3〜1050℃で圧延
して棒線材とすることを特徴とする転動疲労寿命に優れ
た鋼材の製造方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, the steel according to any one of the first to fourth aspects is hot-rolled at 1250 to 1400 ° C. to form a billet, and further rolled at a temperature of Ac 3 to 1050 ° C. This is a method for producing a steel material having an excellent rolling fatigue life, which is characterized by using a wire.

【0011】本発明の鋼の成分元素の添加理由およびそ
の添加量の限定理由について以下に記載する。
The reasons for adding the constituent elements of the steel of the present invention and the reasons for limiting the amount of addition are described below.

【0012】Cは、焼入れ焼戻し後の硬度を確保するた
めに添加する。0.45%以下では硬度の確保は不十分
であり、1.2%を超えると巨大炭化物が発生し、寿
命、衝撃値を低下する。従ってC:0.45超〜1.2
%とする。
C is added to secure hardness after quenching and tempering. If it is less than 0.45%, it is not sufficient to secure the hardness, and if it exceeds 1.2%, giant carbide is generated, and the life and impact value are reduced. Therefore, C: more than 0.45 to 1.2
%.

【0013】Siは、製鋼での脱酸効果のためおよび焼
入性の確保のために添加する。0.05%未満では、脱
酸効果が不十分であり、1.5%を超えると冷間加工性
が低下する。そこでSi:0.05〜1.5%とする。
[0013] Si is added for a deoxidizing effect in steel making and for ensuring hardenability. If it is less than 0.05%, the deoxidizing effect is insufficient, and if it exceeds 1.5%, the cold workability decreases. Therefore, Si is set to 0.05 to 1.5%.

【0014】Mnは、焼入性のために添加する。この効
果を発揮させるためには0.20%以上必要であるが、
2.0%を超えると加工性を低下する。そこでMn:
0.20〜2.0%とする。
Mn is added for hardenability. To achieve this effect, 0.20% or more is required.
If it exceeds 2.0%, the workability is reduced. So Mn:
0.20 to 2.0%.

【0015】Tiは、鋼中に微細なTi炭化物を析出さ
せる。この析出物の分散強化により、高振動下、高荷重
下での繰り返し疲労において、クラックの発生を抑制
し、それに伴って発生する組織変化の発生を抑制する。
しかし、この効果はTi:0.01%未満では効果がな
い。Ti:0.20%を超えると凝固時に生成する十数
μmのTi炭窒化物が多くなり、冷間加工性が低下す
る。そこでTi:0.01〜0.20%とする。
[0015] Ti precipitates fine Ti carbides in the steel. The dispersion strengthening of the precipitates suppresses the occurrence of cracks in repeated fatigue under high vibration and high load, and suppresses the occurrence of structural change accompanying the cracks.
However, this effect is ineffective at less than 0.01% Ti. If Ti: more than 0.20%, more than ten μm of Ti carbonitride generated at the time of solidification increases, and the cold workability decreases. Therefore, Ti: 0.01% to 0.20% is set.

【0016】Nbは、Tiと同様に、鋼中に微細なNb
炭化物を析出させる。その限定理由もTiと同様で、上
記の析出物の分散強化により、高振動下、高荷重下での
繰り返し疲労において、クラックの発生を抑制し、それ
に伴って発生する組織変化の発生を抑制する。しかし、
この効果はNb:0.02%未満では効果がない。N
b:0.40%を超えると凝固時に生成する十数μmの
Nb炭窒化物が多くなり、冷間加工性が低下する。そこ
でNb:0.02〜0.40%とする。
Nb, like Ti, contains fine Nb in steel.
Precipitates carbide. The reason for the limitation is the same as that of Ti, and the dispersion strengthening of the above precipitates suppresses the occurrence of cracks and the occurrence of the structural change accompanying the repeated fatigue under high vibration and high load under high vibration. . But,
This effect is ineffective when Nb is less than 0.02%. N
b: If it exceeds 0.40%, more than 10 μm of Nb carbonitride generated during solidification increases, and the cold workability decreases. Therefore, Nb is set to 0.02 to 0.40%.

【0017】Vは、これもTiと同様に、鋼中に微細な
V炭化物を析出させる。その限定理由もTiと同様で、
上記の析出物の分散強化により、高振動下、高荷重下で
の繰り返し疲労において、クラックの発生を抑制し、そ
れに伴って発生する組織変化の発生を抑制する。しか
し、この効果はV:0.01%未満では効果がない。
V:0.20%を超えると凝固時に生成する十数μmの
V炭窒化物が多くなり、冷間加工性が低下する。そこで
V:0.01〜0.20%とする。
V, like Ti, precipitates fine V carbides in the steel. The reason for the limitation is the same as Ti.
By the dispersion strengthening of the precipitates described above, cracks are suppressed from occurring during repeated fatigue under high vibration and high load, and the occurrence of a structural change accompanying the cracks is suppressed. However, this effect is ineffective when V: less than 0.01%.
If V: exceeds 0.20%, V-carbonitrides of tens of μm formed during solidification increase, and the cold workability decreases. Therefore, V is set to 0.01 to 0.20%.

【0018】そして、Ti、Nb、Vが上記した効果を
十分に発揮するのためには、0.05%≦Ti(%)+
0.52×Nb(%)+0.94×V(%)を満足する
必要があり、この範囲でTi、Nb、Vは1種又は2種
以上を添加する。
In order for Ti, Nb and V to sufficiently exhibit the above-mentioned effects, 0.05% ≦ Ti (%) +
It is necessary to satisfy 0.52 × Nb (%) + 0.94 × V (%), and within this range, one or more of Ti, Nb, and V are added.

【0019】Nは、鋼の凝固時に十数μmのTi炭窒化
物やNb炭窒化物やV炭窒化物を析出させ冷間加工性を
低下するので上限を0.015%とする。
N precipitates Ti carbonitride, Nb carbonitride and V carbonitride of about 10 μm at the time of solidification of steel and lowers the cold workability, so the upper limit is made 0.015%.

【0020】Bは、焼入性のために添加する。しかし、
0.0005%未満ではその効果がなく、0.005%
を超えて多すぎると、逆に焼入性を低下し、さらに靱性
を低下する。そこで、B:0.0005〜0.0050
%とする。
B is added for hardenability. But,
Less than 0.0005% has no effect, 0.005%
If the content is too large, the hardenability will be reduced, and the toughness will be further reduced. Therefore, B: 0.0005 to 0.0050
%.

【0021】Cr、Mo、Niは低合金肌焼鋼の焼入性
のために添加する。しかし、少なければその効果はな
く、多すぎても効果は飽和し、コストアップになる。い
ずれも添加の効果を得るためには、経済性も考慮してC
r:0.15〜3.0%、Mo:0.05〜2.0%、
Ni:0.05〜3.0%とし、選択的に1種又は2種
以上とする。
Cr, Mo and Ni are added for the hardenability of low alloy case hardened steel. However, if the amount is small, the effect is not obtained. If the amount is too large, the effect is saturated and the cost increases. In any case, in order to obtain the effect of addition, in consideration of economy, C
r: 0.15 to 3.0%, Mo: 0.05 to 2.0%,
Ni: 0.05 to 3.0%, and one or more of them are selectively used.

【0022】請求項1〜4のいずれか1項に記載の下記
に示す数式(1)を満足する鋼を1250〜1400℃
で熱間圧延して鋼片とし、さらにAc3〜1050℃で
圧延して棒線材とすることにより、鋼中に100nm以
下の微細析出物を1個/10μm2、望ましくは50個
/10μm2を析出させ、この微細析出物による分散強
化によって、クラックの発生および伝播を抑制すること
により組織変化の発生を抑制する。
A steel satisfying the following expression (1) according to any one of claims 1 to 4 is obtained at 1250 to 1400 ° C.
Hot rolling to a billet in further Ac 3 to 1050 by rolling to a bar wire at ° C., a 100nm following fine precipitates in steel 1/10 [mu] m 2, preferably 50/10 [mu] m 2 Is precipitated, and the dispersion strengthening by the fine precipitates suppresses the generation and propagation of cracks, thereby suppressing the occurrence of structural change.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を表1に示す
実施例の鋼を参照して以下に示す。表1の実施例1〜9
の化学成分を含有し、残部Feおよび不可避不純物から
なる鋼を100kgVIMにて溶製する。得られた鋼材
を1250℃〜1400℃で鋼片圧延し、Ac3〜10
50℃で棒線圧延して微細な100nm以下のTi炭化
物、Nb炭化物、V炭化物を析出させる。その微細析出
物の個数は1個/10μm2以上、望ましくは50個/
10μm2とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to steels of Examples shown in Table 1. Examples 1 to 9 in Table 1
A steel containing the chemical component (1) and the balance consisting of Fe and unavoidable impurities is melted at 100 kg VIM. The obtained steel material is billet-rolled at 1250 ° C. to 1400 ° C., and Ac 3 to 10
Bar-rolling is performed at 50 ° C. to precipitate fine Ti carbide, Nb carbide, and V carbide of 100 nm or less. The number of the fine precipitates is 1/10 μm 2 or more, preferably 50 /
It is 10 μm 2 .

【0024】[0024]

【実施例】表1に発明鋼の実施例および比較例の鋼の化
学成分を示す。先ず表1に示す鋼成分の本発明鋼と比較
例の供試鋼を溶製する。比較例は1〜9の9種を示し、
本発明の実施例は1〜9の9種を示す。表1において、
P、S、Oは不純物レベルを示す。これらにおいて、比
較例1〜9の供試鋼は、いずれも、数式(1)の関係式
を満足するものではなかった。
EXAMPLES Table 1 shows chemical compositions of steels of Examples and Comparative Examples of invention steels. First, the steel of the present invention having the steel components shown in Table 1 and the test steel of the comparative example are melted. Comparative examples show nine kinds of 1 to 9,
Examples of the present invention show nine types of 1 to 9. In Table 1,
P, S, and O indicate impurity levels. In these, none of the test steels of Comparative Examples 1 to 9 satisfied the relational expression of the formula (1).

【0025】[0025]

【数1】 0.05% ≦ Ti(%)+0.52 ×Nb(%)+0.94×v(%) (1)[Equation 1] 0.05% ≦ Ti (%) + 0.52 × Nb (%) + 0.94 × v (%) (1)

【0026】これに対し本発明鋼である実施例1〜9は
全て、上記の数式(1)の関係式を満足するものであっ
た。
On the other hand, the steels of the present invention, Examples 1 to 9, all satisfied the above-mentioned relational expression (1).

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】それぞれの実施例および比較例に示す鋼の
供試材は、実際の製造工程の1250℃〜1400℃で
鋼片圧延し、Ac3〜1050℃で棒線圧延に代えるも
のとして、100kgVIMにて溶解した供試材を13
00℃に加熱して圧延し、950℃で仕上げ鍛伸し、下
記に示す従動ローラーの試験片に加工し、高周波焼入れ
またはずぶ焼入れする。この供試材を、高振動・高荷重
下での転動疲労の再現として、次に示す試験方法により
試験を行った。この試験方法では、従来鋼を試験した場
合、組織変化を伴い短寿命で破断する。表2に耐久寿命
試験結果として、寿命値と組織変化発生の有り、無しを
示した。
The test specimens of steel shown in each of the examples and comparative examples were prepared by rolling a billet at 1250 ° C. to 1400 ° C. in an actual manufacturing process and 100 kg VIM as an alternative to bar wire rolling at Ac 3 to 1050 ° C. The test material dissolved in
It is rolled by heating to 00 ° C., finish forged at 950 ° C., processed into the following driven roller test piece, and induction hardened or soot hardened. The test material was tested by the following test method to reproduce rolling fatigue under high vibration and high load. In this test method, when a conventional steel is tested, it breaks with a short life with a structural change. Table 2 shows the result of the durability life test, the life value and the presence / absence of the occurrence of structural change.

【0029】試験方法は、外径φ130mm×18wt
で端面形状R=150のSCM420浸炭材よりなる駆
動側ローラーを用い、外径26mmで端面形状フラット
な試験片よりなる従動ローラーを上記の駆動ローラーに
より15000rpmで回転して面圧をかけて繰り返し
疲労させる。さらに試験中、従動ローラー部には加振機
より振動を加える。なお、駆動側ローラーと従動ローラ
ーの接触部はRa=0.1μm以下に加工し、接触面圧
350kgf/mm2を負荷し、潤滑中で疲労試験を行
うものとする。
The test method was as follows: outer diameter φ130 mm × 18 wt
Using a driving roller made of SCM420 carburized material with an end surface shape of R = 150, a driven roller made of a test piece having an outer diameter of 26 mm and a flat end surface was rotated at 15,000 rpm by the above driving roller to apply surface pressure and repeatedly fatigued. Let it. Further, during the test, vibration is applied to the driven roller unit from a vibrator. The contact portion between the driving roller and the driven roller is processed to have Ra = 0.1 μm or less, a contact surface pressure of 350 kgf / mm 2 is applied, and a fatigue test is performed during lubrication.

【0030】微細な100nm以下のTi炭化物、Nb
炭化物、V炭化物の微細析出物の個数の確認は、寿命試
験の試験片と同様の工程で高周波焼入れ又はずぶ焼入れ
を行い、焼入れ材から透過型電子顕微鏡用の薄膜試料を
作成し、透過型電子顕微鏡にて、200μm2を観察
し、析出物を数えた。その結果、本発明の実施例のすべ
ての鋼は、微細析出物の個数が1個/10μm2以上
で、50個/10μm2の範囲にあった。
Fine Ti carbide of 100 nm or less, Nb
The number of fine precipitates of carbides and V carbides was confirmed by performing induction hardening or quenching in the same process as the test specimen for the life test, preparing a thin film sample for a transmission electron microscope from the quenched material, The precipitate was counted by observing 200 μm 2 with a microscope. As a result, in all the steels of the examples of the present invention, the number of fine precipitates was 1/10 μm 2 or more, and was in the range of 50/10 μm 2 .

【0031】数式(1)を満足しない比較例1〜9の全
ての鋼には組織変化が発生した。これに対し、数式
(1)を満足する本発明の実施例1〜9の全ての鋼には
組織変化の発生は無かった。転動寿命のL10は、比較例
1の寿命を1として示して合わせて表2に示す。本発明
鋼のL10寿命は比較例に比し3倍ないし5倍と優れてい
ることがわかる。
All of the steels of Comparative Examples 1 to 9 that do not satisfy the formula (1) undergo structural changes. On the other hand, no structural change occurred in all of the steels of Examples 1 to 9 of the present invention that satisfied Expression (1). L 10 of the rolling life is shown in Table 2 together show the life of Comparative Example 1 as 1. L 10 life of the steel of the present invention are excellent with 5-fold to 3-fold compared to the comparative example.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】[0033]

【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明の中炭〜
高炭素鋼はクラックの発生を抑制する元素を特定量添加
し、焼入れ焼戻し後の鋼中に100nm以下の微細析出
物を10μm2当たり1個以上、望ましくは50個を均
一に分散させて、分散強化したので、組織変化発生が抑
制され、高振動・高荷重下でも優れた寿命、特に優れた
転動寿命を有する中炭〜高炭素鋼が得られる。
As described above, according to the present invention,
The high carbon steel is added with a specific amount of an element that suppresses the generation of cracks, and one or more, preferably 50, fine precipitates having a diameter of 100 nm or less per 10 μm 2 are uniformly dispersed in the steel after quenching and tempering. Because of the strengthening, the occurrence of structural change is suppressed, and a medium to high carbon steel having excellent life even under high vibration and high load, particularly excellent rolling life can be obtained.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量%で、C:0.45超〜1.2%、
Si:0.05〜1.5%、Mn:0.20〜2.0
%、N:≦0.015%を含有し、さらにTi:0.0
1〜0.20%、Nb:0.02〜0.40%、V:
0.01〜0.20%の3種から選択した1種または2
種以上を含有し、かつ、0.05%≦Ti(%)+0.
52×Nb(%)+0.94×V(%)を満足し、残部
Feおよび不可避不純物からなることを特徴とする転動
疲労寿命に優れた鋼。
1% by weight C: more than 0.45% to 1.2%,
Si: 0.05 to 1.5%, Mn: 0.20 to 2.0
%, N: ≤ 0.015%, and further, Ti: 0.0
1 to 0.20%, Nb: 0.02 to 0.40%, V:
One or two selected from three types of 0.01 to 0.20%
At least 0.05% ≦ Ti (%) + 0.
A steel excellent in rolling fatigue life, which satisfies 52 × Nb (%) + 0.94 × V (%) and is composed of a balance of Fe and unavoidable impurities.
【請求項2】 重量%で、C:0.45超〜1.2%、
Si:0.05〜1.5%、Mn:0.20〜2.0
%、B:0.0005〜0.0050%、N:≦0.0
15%を含有し、さらに、Ti:0.01〜0.20
%、Nb:0.02〜0.40%、V:0.01〜0.
20%の3種から選択した1種または2種以上を含有
し、かつ、0.05%≦Ti(%)+0.52×Nb
(%)+0.94×V(%)を満足し、残部Feおよび
不可避不純物からなることを特徴とする転動疲労寿命に
優れた鋼。
2. In% by weight, C: more than 0.45% to 1.2%,
Si: 0.05 to 1.5%, Mn: 0.20 to 2.0
%, B: 0.0005 to 0.0050%, N: ≦ 0.0
15%, and further, Ti: 0.01 to 0.20
%, Nb: 0.02-0.40%, V: 0.01-0.
One or more selected from 20% of the three types, and 0.05% ≦ Ti (%) + 0.52 × Nb
(%) + 0.94 × V (%), and is excellent in rolling fatigue life, characterized by the balance of Fe and unavoidable impurities.
【請求項3】 重量%で、C:0.45超〜1.2%、
Si:0.05〜1.5%、Mn:0.20〜2.0
%、N:≦0.015%を含有し、さらにTi:0.0
1〜0.20%、Nb:0.02〜0.40%、V:
0.01〜0.20%の3種から選択した1種または2
種以上を含有し、かつ、0.05%≦Ti(%)+0.
52×Nb(%)+0.94×V(%)を満足し、さら
にCr:0.15〜3.0%、Mo:0.05〜2.0
%、Ni:0.05〜3.0%の3種から選択した1種
または2種以上を含有し、残部Feおよび不可避不純物
からなることを特徴とする転動疲労寿命に優れた鋼。
3.% by weight, C: more than 0.45 to 1.2%,
Si: 0.05 to 1.5%, Mn: 0.20 to 2.0
%, N: ≤ 0.015%, and further, Ti: 0.0
1 to 0.20%, Nb: 0.02 to 0.40%, V:
One or two selected from three types of 0.01 to 0.20%
At least 0.05% ≦ Ti (%) + 0.
52 × Nb (%) + 0.94 × V (%), Cr: 0.15 to 3.0%, Mo: 0.05 to 2.0
%, Ni: steel containing one or more selected from three types of 0.05 to 3.0%, the balance being Fe and unavoidable impurities, and excellent in rolling fatigue life.
【請求項4】 重量%で、C:0.45超〜1.2%、
Si:0.05〜1.5%、Mn:0.20〜2.0
%、B:0.0005〜0.0050%、N:≦0.0
15%を含有し、さらにTi:0.01〜0.20%、
Nb:0.02〜0.40%、V:0.01〜0.20
%の3種から選択した1種または2種以上を含有し、か
つ、0.05%≦Ti(%)+0.52×Nb(%)+
0.94×V(%)を満足し、さらにCr:0.15〜
3.0%、Mo:0.05〜2.0%、Ni:0.05
〜3.0%の3種から選択した1種または2種以上を含
有し、残部Feおよび不可避不純物からなることを特徴
とする転動疲労寿命に優れた鋼。
4.% by weight, C: more than 0.45 to 1.2%,
Si: 0.05 to 1.5%, Mn: 0.20 to 2.0
%, B: 0.0005 to 0.0050%, N: ≦ 0.0
15%, and Ti: 0.01 to 0.20%,
Nb: 0.02 to 0.40%, V: 0.01 to 0.20
% Or one or more selected from three kinds, and 0.05% ≦ Ti (%) + 0.52 × Nb (%) +
0.94 x V (%), and Cr: 0.15
3.0%, Mo: 0.05 to 2.0%, Ni: 0.05
A steel having an excellent rolling fatigue life, characterized in that it contains one or more selected from three types of up to 3.0%, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の鋼
を1250〜1400℃で熱間圧延して鋼片とし、さら
にAc3〜1050℃で圧延して棒線材とすることを特
徴とする転動疲労寿命に優れた鋼材の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the steel according to any one of claims 1 to 4 is hot-rolled at 1250 to 1400 ° C. to obtain a steel slab, and further rolled at Ac 3 to 1050 ° C. to obtain a rod or wire. A method for producing a steel material that has excellent rolling fatigue life.
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