JP2003113448A

JP2003113448A - 静粛性が優れた軸受用鋼

Info

Publication number: JP2003113448A
Application number: JP2001310551A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Takashima; 敏昭高嶋; Yukitaka Mizuno; 幸隆水野
Original assignee: Nippon Koshuha Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Koshuha Steel Co Ltd
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な静粛性及び音響特性を安定して得るこ
とができる静粛性が優れた軸受用鋼を提供する。【解決手段】酸化物系複合介在物の組成を制御するこ
とにより、音響特性及び静粛性を向上させることができ
る。具体的には、ＳｉＯ_２系介在物の含有量が１０質量
％を超えるか、又はＣａＯ系介在物の含有量が１０質量
％を超えているＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする複合介在物が
存在していると、音響特性及び静粛性が著しく低下す
る。従って、Ａｌ_２Ｏ_３系介在物の含有量を６０乃至９
０質量％とし、ＭｇＯ系介在物の含有量を１０乃至３０
質量％とし、ＳｉＯ_２系介在物の含有量を１０質量％以
下とし、ＣａＯ系介在物の含有量を１０質量％以下とす
ることにより、音響特性及び静粛性を向上させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ころ軸受及び玉軸
受のような転がり軸受に好適な静粛性に優れた軸受用鋼
に関し、特に、エアーコンディショナ、コンピュータの
ディスクドライブ、ビデオデッキ及びオーディオ機器等
の精密機器の転がり軸受等に使用される静粛性が優れた
軸受用鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】転がり軸受その他の転動装置が作動中に
発生する振動により生じる騒音の少なさを示す指標とし
て静粛性及び音響特性がある。工作機械及び建設機械等
では、静粛性及び音響特性の低さはそれほど問題になら
ないが、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）及び
ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）等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玉軸受等にお
いては、高い静粛性及び音響特性が要求される。特に、
小型の玉軸受では、負荷荷重がさほど大きくないため、
転動疲労寿命等の疲労特性はあまり重視されず、回転時
の静粛性及び音響性能が重要視され、従来、これに関す
る研究及び開発が種々行われている。

【０００３】軸受用鋼の静粛性及び音響特性のうちでも
特に注目されるものは、使用初期の音響特性及び使用中
の経年変化による音響特性の劣化の２種類である。使用
初期の音響特性は軸受部品の形状的な仕上げ精度に大き
く左右される。そして、材料の面で、この仕上げ精度を
大きく左右する要因は、基地とは硬さが著しく相違する
非金属介在物及び共晶炭化物の数及び大きさである。ま
た、使用初期の音響特性が問題のないレベルであって
も、軸受部品として使用されている間に、基地と非金属
介在物及び共晶炭化物との間に生じる摩耗差が表面形状
及び表面粗さ等の精度劣化を招き、使用中の音響特性が
低下する。

【０００４】共晶炭化物については、特開平１１−２４
１１４８号公報に、その大きさ及び量の限界が開示され
ている。しかし、近年、製鋼技術が発達し、Ｃ：０．６
乃至１．２質量％及びＣｒ：０．８乃至１４．０質量％
を含有する鋼材では、鋼塊の大きさの制御及びソーキン
グを実施する等の製造方法の発達により共晶炭化物が音
響特性に及ぼす影響は比較的小さくなっている。

【０００５】一方、非金属介在物が軸受部品の転動疲労
寿命等の諸特性に有害であることは公知であり、介在物
を低減するために、Ｏ又はＴｉ等の含有量を抑制した鋼
材は多く開示されている。また、非金属介在物の数、大
きさ及び組成を特定し、転動寿命特性の向上を図ったも
のとして、例えば特開平３−７９７４１号公報に、鋼中
に存在する酸化物系介在物の組成を特定し、加工後の酸
化物系介在物の含有量を調整することにより、Ｏ含有量
を極めて微量に低減させなくても転動疲労特性が向上す
る軸受用鋼が開示されている。

【０００６】また、特開平３−１２６８３９号公報に
は、酸化物系介在物の粒子径及び個数を制御することに
より、転動疲労寿命が向上することが開示されている
が、静粛性及び音響特性との関係については触れられて
いない。

【０００７】非金属介在物の数及び大きさと静粛性及び
音響特性との関係については、例えば特開平１１−２７
９７１０号公報に記載されている。具体的には、この公
報には、静粛性及び音響特性に軸受部品の鋼材側の要因
として最も大きく影響し鋼材の製造工程において制御す
ることが困難なＡｌ_２Ｏ_３の含有量が５０％質量以上の
硬質の酸化物系介在物の大きさ、数及び存在比を的確に
把握して制御することにより、軸受部品の静粛性及び音
響特性を向上させることができることが記載されてい
る。そして、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が５０％質量以上の硬
質の酸化物系介在物で粗大なものが多数存在するような
軸受用鋼を軸受部品の素材として使用した場合には、そ
のような介在物が転動装置部品の表面に出現し、仕上げ
加工の精度を悪化させて音響特性が劣化することが記載
されている。また、上述のように、使用初期の音響特性
が問題のないレベルであっても、軸受部品として使用さ
れている間に、基地と硬質の非金属介在物との間に摩耗
差が生じて表面形状及び表面粗さ等の精度劣化を招き、
使用中の音響特性が低下することも記載されている。

【０００８】このように、非金属介在物の中でも酸化物
系介在物は、その数が多く、また、製造工程においてそ
の制御が困難であるため、静粛性及び音響特性に大きく
影響を及ぼす。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、軸受用
鋼の静粛性及び音響特性に関して非金属介在物の数及び
大きさに着目した発明及び研究は少ない。また、非金属
介在物の数及び大きさに着目したものであっても、非金
属介在物の組成と静粛性及び音響特性との関係を明らか
にしたものはない。このため、静粛性及び音響特性の更
なる向上が求められる現状において、このような要求に
応えることができる軸受用鋼が存在しないという問題点
がある。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、良好な静粛性及び音響特性を安定して得る
ことができる静粛性が優れた軸受用鋼を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る静粛性が優
れた軸受用鋼は、Ｃ：０．６乃至１．２質量％、Ｓｉ：
０．１乃至２．０質量％、Ｍｎ：０．１乃至２．０質量
％、Ｃｒ：０．８乃至１４．０質量％及びＡｌ：０．０
４質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物
からなり、前記不可避的不純物中のＴｉの含有量が０．
００１５質量％以下に規制され、Ｏの含有量が０．００
１２質量％以下に規制されており、介在物の総質量に対
するＡｌ_２Ｏ_３系介在物の質量の割合が６０乃至９０
％、ＭｇＯ系介在物の質量の割合が１０乃至３０％、Ｓ
ｉＯ_２系介在物の質量の割合が１０％以下、ＣａＯ系介
在物の質量の割合が１０％以下であるスピネル系の複合
介在物であることを特徴とする。なお、Ａｌ_２Ｏ_３系介
在物とは、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が９８質量％以上の酸化
物系介在物をいい、ＭｇＯ系介在物とは、ＭｇＯの含有
量が９８質量％以上の酸化物系介在物をいい、ＳｉＯ_２
系介在物とは、ＳｉＯ _２の含有量が９８質量％以上の酸
化物系介在物をいい、ＣａＯ系介在物とは、ＣａＯの含
有量が９８質量％以上の酸化物系介在物をいう。

【００１２】なお、Ｃｒ含有量が１０．０乃至１４．０
質量％であることが望ましく、また、極値統計法におい
て予測面積を３００００ｍｍ^２とした場合に推定される
酸化物系介在物の最大径√ＡＲＥＡｍａｘが３０μｍ以
下であることが望ましい。

【００１３】更に、Ｎｉ：０．１乃至２．０質量％、Ｃ
ｕ：０．１乃至１．０質量％、Ｍｏ：０．１乃至２．０
質量％、Ｖ：０．０５乃至１．０質量％及びＮｂ：０．
０１乃至１．０質量％からなる群から選択された少なく
とも１種の元素を含有してもよい。

【００１４】更にまた、前記酸化物系介在物中のＡｌ_２
Ｏ_３系介在物の含有量が７０乃至８５質量％、ＭｇＯ系
介在物の含有量が１５乃至３０質量％、ＳｉＯ_２系介在
物の含有量が２．５質量％以下、ＣａＯ系介在物の含有
量が５質量％以下であることが望ましい。

【００１５】本願発明者等が前記課題を解決すべく、鋭
意実験研究を重ねた結果、鋼材中に存在する酸化物系介
在物には、ＯがＡｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇ又はＭｎ等と結
合してできる非金属介在物及びスラグの巻き込み又は製
鋼工程で溶損した耐火物の混入分等が含まれるため、単
純な組成の酸化物系介在物（例えばＡｌ_２Ｏ_３、Ｍｇ
Ｏ、ＳｉＯ_２又はＣａＯ）の量及び個数は極めて少な
く、大部分の酸化物系介在物はこれらが複合して生成し
た複合介在物となっていることを知見した。

【００１６】そして、本願発明者等は、軸受用鋼中に存
在する非金属介在物の組成を分析し、非金属介在物の組
成が音響特性及び静粛性に及ぼす影響について鋭意研究
した結果、酸化物系複合介在物の組成を制御することに
より、音響特性及び静粛性を向上させることができるこ
とを見出した。具体的には、ＳｉＯ_２系介在物の含有量
が１０質量％を超えるか、又はＣａＯ系介在物の含有量
が１０質量％を超えているＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする複
合介在物が存在していると、音響特性及び静粛性が著し
く低下することを見出した。

【００１７】更に、本願発明者等は、Ａｌ_２Ｏ_３系介在
物の含有量を６０乃至９０質量％とし、ＭｇＯ系介在物
の含有量を１０乃至３０質量％とし、ＳｉＯ_２系介在物
の含有量を１０質量％以下とし、ＣａＯ系介在物の含有
量を１０質量％以下とすることにより、音響特性及び静
粛性をより一層向上させることができ、また、極値統計
法において予測面積を３００００ｍｍ^２とした場合に推
定される酸化物系介在物の最大径√ＡＲＥＡｍａｘを３
０μｍ以下とすることにより、更に音響特性及び静粛性
を向上させることができることを見出した。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る軸受用鋼に含
有される化学成分及びその組成限定理由について説明す
る。

【００１９】Ｃ：０．６乃至１．２質量％Ｃは焼入れ硬さを増大させ、室温又は高温における強度
を維持して耐摩耗性を付与するために必須の元素であ
る。Ｃ含有量が０．６質量％未満であると、焼入れ硬さ
が不足して耐摩耗性を維持することができない。一方、
Ｃ含有量が１．２質量％を超えると、長時間のソーキン
グでも拡散しきれない巨大な共晶炭化物が生成するた
め、軸受部品の静粛性だけでなく、被研削性、冷間鍛造
性及び被切削性が低下する。従って、Ｃ含有量は０．６
乃至１．２質量％とする。

【００２０】Ｓｉ：０．１乃至２．０質量％Ｓｉは製鋼工程における脱酸のために必要な元素であ
り、また耐摩耗性及び強度を増大する効果を有する。Ｓ
ｉ含有量が０．１質量％未満であると、これらの効果が
得られない。一方、Ｓｉ含有量が２．０質量％を超える
と、冷間鍛造性及び被切削性が低下する。従って、Ｓｉ
含有量は０．１乃至２．０質量％とする。

【００２１】Ｍｎ：０．１乃至２．０質量％Ｍｎは焼入れ性を向上させて強度を増大させる元素であ
る。Ｍｎ含有量が０．１質量％未満であると、このよう
な効果が得られない。一方、Ｍｎ含有量が２．０質量％
を超えると、残留オーステナイトとが増大して逆に強度
が低下し、また、寸法の経年変化が引き起こされる。従
って、Ｍｎ含有量は０．１乃至２．０質量％とする。

【００２２】Ｃｒ：０．８乃至１４．０質量％Ｃｒは強度及び焼入れ性を向上させると共に、耐食性及
び耐熱性を付与する元素である。また、ＣｒはＣと結び
ついて微細な炭化物を形成し耐摩耗性を向上させる。Ｃ
ｒ含有量が０．８質量％未満であると、これらの効果が
得られない。一方、Ｃｒ含有量が１４．０質量％を超え
ると、巨大な共晶炭化物が生成する。従って、Ｃｒ含有
量は０．８乃至１４．０質量％とする。

【００２３】なお、０．８乃至１４．０質量％の範囲内
では、Ｃｒ含有量が増加するほど漸次耐食性が向上す
る。そして、軸受部品においては、その用途によって要
求される耐食性は大きく異なる。例えば、通常の用途で
特別高い耐食性が要求されない場合には、Ｃｒ含有量は
０．８乃至２．０質量％で十分である。この場合、Ｃｒ
の添加により、強度及び焼入れ性が向上する。また、十
分に高い高い耐食性が要求される用途、例えばＨＤＤ用
の玉軸受のように組付け時に完全に脱脂され、以降錆の
発生を排除する必要がある軸受部品又は海岸地方で使用
される可搬性の精密機器では、Ｃｒ含有量は１０．０乃
至１４．０質量％であることが望ましい。これらの中間
のＣｒ含有量の範囲では、軸受部品の用途に応じてＣｒ
含有量を選択すればよい。なお、Ｃｒ含有量が増えるほ
ど、製造コストも上昇するため、要求される耐食性とコ
ストとの兼ね合いに基づいてＣｒ含有量を選択すること
が望ましい。

【００２４】Ａｌ：０．０４０質量％以下Ａｌは製鋼工程中での脱酸に必須の元素であり、Ｏ含有
量を規制するためにその添加が必要である。Ａｌ含有量
が０．０４質量％を超えると、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が高
い酸化物系介在物が多量に発生する。従って、Ａｌ含有
量は０．０４０質量％以下とする。

【００２５】Ｔｉ：０．００１５質量％以下に規制Ｔｉは硬質の非金属介在物であるＴｉＮを生成して静粛
性及び音響特性を低下させるため、その含有量が少ない
方が好ましい。Ｔｉ含有量が０．００１５質量％以下で
あれば、許容されるが、それを超えると静粛性及び音響
特性の低下が顕著となる。従って、Ｔｉ含有量は０．０
０１５質量％以下とする。

【００２６】Ｏ：０．００１２質量％以下に規制Ｏは酸化物系介在物を生成して静粛性及び音響特性を低
下させるため、その含有量が少ない方が好ましい。Ｏ含
有量が０．００１２質量％以下であれば、許容される
が、それを超えると静粛性及び音響特性の低下が顕著と
なる。従って、Ｏ含有量は０．００１２質量％以下とす
る。

【００２７】また、以下の成分元素を、必要に応じて、
更に添加してもよい。

【００２８】Ｎｉ：０．１乃至２．０質量％Ｎｉには、焼入性を向上させて焼入硬化深さを深くする
と共に、靭性及び延性を改善する効果がある。Ｎｉ含有
量が０．１質量％未満であると、これらの効果が得られ
ない。一方、Ｎｉ含有量が２．０質量％を超えると、残
留オーステナイトの量を増加させて軸受部品に使用中の
経年変化を引き起こし、音響特性を劣化させる。従っ
て、Ｎｉ含有量は０．１乃至２．０質量％であることが
望ましい。

【００２９】Ｃｕ：０．１乃至１．０質量％Ｃｕは焼入性及び耐食性を向上させる元素である。Ｃｕ
含有量が０．１質量％未満であると、これらの効果が得
られない。一方、Ｃｕ含有量が１．０質量％を超える
と、赤熱脆性を助長して熱間加工性を低下させる。従っ
て、Ｃｕ含有量は０．１乃至１．０質量％であることが
望ましい。

【００３０】Ｍｏ：０．１乃至２．０質量％Ｍｏは焼入性を向上させると共に、耐食性及び耐磨耗性
を向上させる元素である。Ｍｏ含有量が０．１質量％未
満であると、これらの効果が得られない。一方、Ｍｏ含
有量が２．０質量％を超えると、Ｍ_６Ｃ炭化物を多量に
生成し、転か効果が飽和すると共に、静粛性及び音響特
性を劣化させる。従って、Ｍｏ含有量は０．１乃至２．
０質量％であることが望ましい。

【００３１】Ｖ：０．０５乃至１．０質量％Ｖは微細なＶＣ炭化物を生成して結晶粒を微細化すると
共に、耐磨耗性及び耐熱性を向上させる元素である。Ｖ
含有量が０．０５質量％未満であると、これらの効果が
得られない。一方、Ｖ含有量が１．０質量％を超える
と、ＶＣ炭化物が粗大化して静粛性及び音響特性を劣化
させる。従って、Ｖ含有量は０．０５乃至１．０質量％
であることが望ましい。

【００３２】Ｎｂ：０．０１乃至１．０質量％Ｎｂは微細なＮｂＣ炭化物を生成して結晶粒を微細化す
る。Ｎｂ含有量が０．０１質量％未満であると、この効
果が得られない。一方、Ｎｂ含有量が１．０質量％を超
えると、ＮｂＣ炭化物が粗大化して静粛性及び音響特性
を劣化させる。従って、Ｎｂ含有量は０．０１乃至１．
０質量％であることが望ましい。

【００３３】更に、本発明においては、極値統計法にお
いて予測面積を３００００ｍｍ^２とした場合に推定され
る酸化物系介在物の最大径√ＡＲＥＡｍａｘが３０μｍ
以下であることが望ましい。最大径√ＡＲＥＡｍａｘが
３０μｍを超えると、仕上制度が低下し、これに伴って
音響特性が低下しやすくなる。

【００３４】なお、極値統計法とは、複数の試験片から
ある単位面積Ｓ_０内の介在物の中から最も大きなものの
大きさを測定し、それを極値確率紙にプロットすること
により、任意の面積中に存在する最大介在物の大きさ√
ＡＲＥＡｍａｘを推定する方法であって、量産材の介在
物評価に用いられている。

【００３５】次に、Ｏ含有量及びＴｉ含有量と非金属介
在物の数及び大きさとの関係について説明する。Ｔｉに
ついては、Ｔｉから生成される介在物はＴｉＮにほぼ限
定されるので、比較的単純な関係で整理することができ
る。つまり、Ｔｉ含有量とＴｉ系非金属介在物の数及び
大きさとの間には、ある程度の相関関係が認められ、Ｔ
ｉ含有量の分析値からＴｉ系非金属介在物の数及び大き
さの推定はある程度可能である。これに対し、Ｏについ
ては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇ及びＭｎ等と結合して多
種類の非金属介在物がＯから生成される。更に、酸化物
系介在物にはスラグの巻き込み分及び製鋼工程で溶損し
た耐火物の混入分等も含まれるため、このため、Ｏ含有
量が０．００１２質量％以下に規制されている清浄度の
高い軸受用鋼においては、Ｏ含有量と非金属介在物の組
成、数及び大きさとの間にほとんど相関関係は存在しな
い。このことは、「材料とプロセス，４（１９９１），
１１７８」及び「材料とプロセス，４（１９９１），３
２１」にも記載されている。従って、軸受用鋼中の非金
属介在物の評価は、直接的にその組成、数及び大きさを
最適な方法で測定することにより行うしかない。

【００３６】そこで、本発明では、極値統計法を用いた
最大介在物径√ＡＲＥＡｍａｘの限定をしているのであ
る。そして、本発明における極値統計法による最大径√
ＡＲＥＡｍａｘの推定では、光学式顕微鏡を使用して１
辺の長さが１０ｃｍの正方形の視野内で最大の酸化物系
介在物の大きさを、検査視野が重複しないようにしなが
ら、各供試材につき２０視野で測定し、予想面積を３０
０００ｍｍ^２としたときの最大介在物の大きさを推定す
る。

【００３７】なお、本発明においては、粒径が１５μｍ
以上の酸化物系介在物は、次の条件を満たすスピネル系
の複合介在物であることが必要である。これは、次の理
由による。介在物は素地である鋼とは機械的性質を全く
異にするものであり、鋼が応力を受けて変形しようとす
るとき、この介在物は変形せず、介在物の先端付近で素
地に亀裂が生じる。このような状態で材料に繰返し応力
が加わると徐々に亀裂が進展し、やがて破壊に至る。こ
のような転動疲労寿命に対して酸化物系介在物は介在物
の中でも最も影響が大きい。また、酸化物系介在物は静
粛性にも影響を及ぼす。従って、素地中に粗大な介在物
がなく、その個数が少ないことが好ましい。

【００３８】また、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ又はＣａＯの含有
量が高い介在物は耐火物若しくは煉瓦の混入又はスラグ
からの巻き込みにより存在している可能性が高く、溶解
中に精製した介在物ではない。これらの介在物が鋼材の
表面に現れた場合、介在物が容易に剥離又は欠落して疵
又は穴が残る。この結果、早期に疲労寿命又は音響寿命
に達してしまう。また、これらの介在物が内部に存在す
る場合でも、介在物が疲労破壊の起点となるため、早期
に疲労寿命又は音響寿命に達してしまう。更に、酸化物
系介在物が鋼中に存在する場合、転動疲労寿命、機械的
性質及び表面性状に大きな影響を与える。そこで、従
来、介在物を低減させるために、スラグ脱酸及び脱ガス
といった精錬により清浄度を向上させている。このよう
な方法によって酸素濃度を下げて鋼中の介在物量を低減
することはできるが、完全に除去できるわけではなく、
従来の方法により得られた鋼では、静粛性が十分低いと
はいえない。これに対し、以下に示すように、介在物の
割合を適切に規定することにより、良好な音響特性及び
静粛性が得られる。

【００３９】Ａｌ_２Ｏ_３系介在物の質量の割合：６０乃
至９０％介在物の総質量に対するＡｌ_２Ｏ_３系介在物の質量の割
合が９０％を超えると、大型介在物が形成されやすくな
る。一方、Ａｌ_２Ｏ_３系介在物の質量の割合が６０％未
満であると、相対的に他の酸化物系介在物、例えばＳｉ
Ｏ_２系介在物及びＣａＯ系介在物等の割合が高くなり、
大型介在物が形成されやすくなる。従って、介在物の総
質量に対するＡｌ_２Ｏ_３系介在物の質量の割合は６０乃
至９０％とする。特に、Ａｌ_２Ｏ_３系介在物の質量の割
合は７０乃至８５％であることが好ましい。

【００４０】ＭｇＯ系介在物の質量の割合：１０乃至３
０％介在物の総質量に対するＭｇＯ系介在物の質量の割合が
３０％を超えるものは耐火物の巻き込みにより生成した
ものであり、欠落しやすい。一方、ＭｇＯ系介在物の質
量の割合が１０％未満であると、スピネル系にならず大
型介在物が形成されやすくなる。従って、介在物の総質
量に対するＭｇＯ系介在物の質量の割合は１０乃至３０
％とする。特に、ＭｇＯ系介在物の質量の割合は１５乃
至３０％であることが好ましい。

【００４１】ＳｉＯ_２系介在物の質量の割合：１０％以
下介在物の総質量に対するＳｉＯ_２系介在物の質量の割合
が１０％を超えるものは、耐火物の巻き込みにより生成
したものであって粗大である。従って、介在物の総質量
に対するＳｉＯ_２系介在物の質量の割合は１０％以下と
する。特に、ＳｉＯ_２系介在物の質量の割合は２．５％
以下であることが好ましい。

【００４２】ＣａＯ系介在物の質量の割合：１０％以下介在物の総質量に対するＣａＯ系介在物の質量の割合が
１０％を超えるものは、耐火物の巻き込みにより生成し
たものであって粗大である。従って、介在物の総質量に
対するＣａＯ系介在物の質量の割合は１０％以下とす
る。特に、ＣａＯ系介在物の質量の割合は０．５％以下
であることが好ましい。

【００４３】このような酸化物系介在物の組成は、例え
ばエネルギ分散型Ｘ線分析装置を用いて定量分析するこ
とにより、特定することができる。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明す
る。

【００４５】先ず、表１及び２に示す組成の実施例及び
比較例の鋼材を作製した。これらの供試した鋼材は、溶
鋼を精錬し、脱ガス処理した後に、造塊し、巨大炭化物
を拡散する目的で、１２３０℃で３時間のソーキングを
施した後、熱間圧延で直径が２５ｍｍの棒材及び直径が
５．５ｍｍの線材を作製した。更に、７９０乃至９００
℃に１時間保持し、６００℃まで１５℃／時以下の速度
で徐冷した後、空冷することにより、球状化焼鈍した。
なお、表１及び表２中のＰ及びＳは不可避的不純物であ
る。また、表１及び表２中の「−」はその元素が含有さ
れていないことを示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】その後、酸化物系介在物について、極値統
計法により予測面積を３００００ｍｍ^２とした場合の酸
化物系介在物の最大径√ＡＲＥＡｍａｘを推定すると共
に、酸化物系介在物の組成を測定した。これらの結果を
表３及び表４に示す。但し、表３及び表４に示す酸化物
径介在物の組成は、長径が１５μｍのもの２０個の平均
値である。これらの測定及び推定に用いた試験片はＪＩ
ＳＧ０５５５に規定する「鋼の非金属介在物の顕微鏡
試験方法」に基づいて作製したものである。

【００４９】各視野内での最大介在物の大きさの測定に
当たっては、倍率率を１００倍として光学式顕微鏡で顕
鏡し、測定時には倍率を１０００倍として顕微鏡に付属
されているデジタルゲージを使用した。近接した介在物
については、図１（ａ）に示すように、２個の酸化物系
介在物同士の間隔が小さい方の長径以上の場合には、夫
々の長径を採用し、図１（ｂ）に示すように、２個の酸
化物系介在物同士の間隔が小さい方の長径より小さい場
合には、両者を１個の介在物とみなしてその長径を採用
した。そして、最大径√ＡＲＥＡｍａｘの推定は、前述
のように、各供試材について２０視野で夫々の最大径を
測定し、これを極値確率紙にプロットして行った。

【００５０】また、酸化物系介在物の組成分析において
は、最大径√ＡＲＥＡｍａｘを推定する際の各視野内で
最大径を示す酸化物系介在物を倍率４０００倍で走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して観察し、ＳＥＭに付属
しているエネルギ分散型Ｘ線分析装置により総計で２０
個の酸化物系介在物の組成を測定した。そして、これら
の平均値を求めた。

【００５１】

【表３】

【００５２】

【表４】

【００５３】その後、これらの実施例及び比較例に対し
て、下記表５及び表６に示す条件の下で、焼き入れ、サ
ブゼロ処理及び焼き戻しを施し、玉軸受の内輪及び外輪
を作製した。そして、更にＳＵＪ２製のボールを組み込
んでＡＦＢＭＡ（The Anti-Friction Bearing Manufact
urers Association, Inc.）の規格に準拠してアンデロ
ン値を中周波数帯域（３００〜１８００ｋＨｚ）及び高
周波数帯域（１８００〜１００００ｋＨｚ）について測
定した。この結果を下記表７及び表８に示す。なお、表
７及び表８に示す静粛性指数は、比較例Ｎｏ．２１のも
のを基準（１００）としてその相対値を示すものであ
る。静粛性指数が低いほど、良好な静粛性が得られる。
また、図２乃至図５に、ＳｉＯ_２系介在物の含有量、Ｃ
ａＯ系介在物の含有量、ＭｇＯ系介在物の含有量及び最
大介在物径√ＡＲＥＡｍａｘと静粛性指数との関係を示
す。図２乃至図５中の●は中周波数帯域の静粛性指数を
示し、□は高周波数帯域の静粛性指数を示す。

【００５４】

【表５】

【００５５】

【表６】

【００５６】

【表７】

【００５７】

【表８】

【００５８】表７に示すように、実施例Ｎｏ．１乃至２
０においては、鋼全体の組成及び酸化物系介在物の組成
が本発明範囲内にあるため、Ｔｉ含有量が本発明範囲の
上限値を超え、ＣａＯ系介在物の割合が本発明範囲の上
限値を超えている比較例Ｎｏ．２１と比して、低い静粛
性指数、即ち良好な静粛性が得られた。

【００５９】一方、比較例Ｎｏ．２２においては、Ｍｇ
Ｏ系介在物の割合が本発明範囲の下限値未満であり、Ｓ
ｉＯ_２系介在物及びＣａＯ系介在物の割合が本発明範囲
の上限値を超えているため、比較例Ｎｏ．２１よりも静
粛性が低かった。

【００６０】比較例Ｎｏ．２３においては、ＭｇＯ系介
在物の割合が本発明範囲の下限値未満であり、ＣａＯ系
介在物の割合が本発明範囲の上限値を超えているため、
比較例Ｎｏ．２１よりも静粛性が低かった。

【００６１】比較例Ｎｏ．２４においては、Ｔｉ含有量
が本発明範囲の上限値を超え、Ａｌ _２Ｏ_３系介在物及び
ＭｇＯ系介在物の割合が本発明範囲の下限値未満であ
り、ＳｉＯ_２系介在物及びＣａＯ系介在物の割合が本発
明範囲の上限値を超えているため、比較例Ｎｏ．２１よ
りも静粛性が低かった。

【００６２】比較例Ｎｏ．２５においては、Ｔｉ含有量
が本発明範囲の上限値を超え、Ａｌ _２Ｏ_３系介在物の割
合が本発明範囲の上限を超え、ＭｇＯ系介在物の割合が
本発明範囲の下限値未満であるため、比較例Ｎｏ．２１
よりも静粛性が低かった。

【００６３】比較例Ｎｏ．２６においては、Ａｌ_２Ｏ_３
系介在物の割合が本発明範囲の上限を超え、ＭｇＯ系介
在物の割合が本発明範囲の下限値未満であるため、比較
例Ｎｏ．２１よりも静粛性が低かった。

【００６４】比較例Ｎｏ．２７においては、Ｔｉ含有量
及びＯ含有量が本発明範囲の上限値を超え、ＭｇＯ系介
在物の割合が本発明範囲の下限値未満であり、ＣａＯ系
介在物の割合が本発明範囲の上限値を超えているため、
比較例Ｎｏ．２１よりも静粛性が低かった。

【００６５】比較例Ｎｏ．２８においては、Ｔｉ含有量
及びＯ含有量が本発明範囲の上限値を超え、ＣａＯ系介
在物の割合が本発明範囲の上限値を超えているため、比
較例Ｎｏ．２１よりも静粛性が低かった。

【００６６】比較例Ｎｏ．２９においては、Ｔｉ含有量
が本発明範囲の上限値を超え、ＭｇＯ系介在物の割合が
本発明範囲の下限値未満であり、ＣａＯ系介在物の割合
が本発明範囲の上限値を超えているため、比較例Ｎｏ．
２１よりも静粛性が低かった。

【００６７】比較例Ｎｏ．３０においては、Ｃ含有量が
本発明範囲の下限値未満であるため、比較例Ｎｏ．２１
よりも静粛性が低かった。

【００６８】比較例Ｎｏ．３１においては、Ｃ含有量が
本発明範囲の上限値を超えているため、比較例Ｎｏ．２
１よりも静粛性が低かった。

【００６９】比較例Ｎｏ．３２においては、Ｓｉ含有量
が本発明範囲の上限値を超えているため、比較例Ｎｏ．
２１よりも静粛性が低かった。

【００７０】比較例Ｎｏ．３３においては、Ｍｎ含有量
が本発明範囲の上限値を超えているため、比較例Ｎｏ．
２１よりも静粛性が低かった。

【００７１】比較例Ｎｏ．３４においては、Ｃｒ含有量
が本発明範囲の下限値未満であるため、比較例Ｎｏ．２
１よりも静粛性が低かった。

【００７２】比較例Ｎｏ．３５においては、Ｃｒ含有量
が本発明範囲の上限値を超えているため、比較例Ｎｏ．
２１よりも静粛性が低かった。

【００７３】比較例Ｎｏ．３６においては、Ａｌ含有量
が本発明範囲の上限値を超えているため、比較例Ｎｏ．
２１よりも静粛性が低かった。

【００７４】比較例Ｎｏ．３７においては、介在物の総
質量に対するＡｌ_２Ｏ_３系介在物の質量の割合が本願発
明範囲の下限値未満であり、それに伴ってＭｇＯ系介在
物の質量の割合が本発明範囲の上限値を超えているた
め、比較例Ｎｏ．２１よりも静粛性が低かった。

【００７５】比較例Ｎｏ．３８においては、介在物の総
質量に対するＡｌ_２Ｏ_３系介在物の質量の割合が本願発
明範囲の下限値未満であるため、比較例Ｎｏ．２１より
も静粛性が低かった。

【００７６】比較例Ｎｏ．３９においては、介在物の総
質量に対するＣａＯ系介在物の質量の割合が本願発明範
囲の上限値を超えているため、比較例Ｎｏ．２１よりも
静粛性が低かった。

【００７７】比較例Ｎｏ．４０においては、介在物の総
質量に対するＳｉＯ_２系介在物の質量の割合が本願発明
範囲の上限値を超えているため、比較例Ｎｏ．２１より
も静粛性が低かった。

【００７８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
母材の組成だけでなく、その内部に存在する酸化物系介
在物の組成をも適切に規定しているので、安定して良好
な音響特性及び静粛性を得ることができる。このため、
精密機器にとって重要な特性である音響特性及び静粛性
が優れた小型の転がり軸受を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】近接した介在物が存在する場合のそれらの長径
の特定方法を示す模式図である。

【図２】ＳｉＯ_２系介在物の含有量と静粛性指数との関
係を示すグラフ図である。

【図３】ＣａＯ系介在物の含有量と静粛性指数との関係
を示すグラフ図である。

【図４】ＭｇＯ系介在物の含有量と静粛性指数との関係
を示すグラフ図である。

【図５】最大介在物径√ＡＲＥＡｍａｘと静粛性指数と
の関係を示すグラフ図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：０．６乃至１．２質量％、Ｓｉ：
０．１乃至２．０質量％、Ｍｎ：０．１乃至２．０質量
％、Ｃｒ：０．８乃至１４．０質量％及びＡｌ：０．０
４質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物
からなり、前記不可避的不純物中のＴｉの含有量が０．
００１５質量％以下に規制され、Ｏの含有量が０．００
１２質量％以下に規制されており、介在物の総質量に対
するＡｌ _２Ｏ_３系介在物の質量の割合が６０乃至９０
％、ＭｇＯ系介在物の質量の割合が１０乃至３０％、Ｓ
ｉＯ_２系介在物の質量の割合が１０％以下、ＣａＯ系介
在物の質量の割合が１０％以下であるスピネル系の複合
介在物であることを特徴とする静粛性が優れた軸受用
鋼。
【請求項２】Ｃｒ含有量が１０．０乃至１４．０質量
％であることを特徴とする請求項１に記載の静粛性が優
れた軸受用鋼。
【請求項３】極値統計法において予測面積を３０００
０ｍｍ^２とした場合に推定される酸化物系介在物の最大
径√ＡＲＥＡｍａｘが３０μｍ以下であることを特徴と
する請求項１又は２に記載の静粛性が優れた軸受用鋼。
【請求項４】更に、Ｎｉ：０．１乃至２．０質量％、
Ｃｕ：０．１乃至１．０質量％、Ｍｏ：０．１乃至２．
０質量％、Ｖ：０．０５乃至１．０質量％及びＮｂ：
０．０１乃至１．０質量％からなる群から選択された少
なくとも１種の元素を含有することを特徴とする請求項
１乃至３のいずれか１項に記載の静粛性が優れた軸受用
鋼。
【請求項５】前記酸化物系介在物中のＡｌ_２Ｏ_３系介
在物の含有量が７０乃至８５質量％、ＭｇＯ系介在物の
含有量が１５乃至３０質量％、ＳｉＯ_２系介在物の含有
量が２．５質量％以下、ＣａＯ系介在物の含有量が５質
量％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいず
れか１項に記載の静粛性が優れた軸受用鋼。