JP2015129335A - Steel for carburized shaft bearing - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steel for carburized shaft bearing having good durability to breakage due to rolling motion fatigue even under severe use environment and capable of achieving stable and excellent rolling motion fatigue life.SOLUTION: There is provided a steel for carburized shaft bearing containing, by mass%, C:0.1% or more and less than 0.4%, Si:0.02 to 1.3%, Mn:0.2 to 2.0%, P:0.05% or less, S:less than 0.010%, Cr:0.50 to 2.00%, Al:0.01 to 0.10%, Ca:0.0003 to 0.0030%, O:0.0030% or less and N:0.002 to 0.030% and the balance Fe with inevitable impurities and satisfying [0.7≤Ca/O≤2.0] and [Ca/O≥1250S-5.8]. The steel for carburized shaft bearing may contain one or more kind of element selected from Cu, Ni, Mo, V and Nb at a specific amount and/or B and Ti at specific amounts.

Description

本発明は、浸炭軸受用鋼に関し、詳しくは、転動疲労特性(転動疲労寿命)に優れた浸炭軸受用鋼に関する。   The present invention relates to a carburized bearing steel, and more particularly to a carburized bearing steel excellent in rolling fatigue characteristics (rolling fatigue life).

ベアリング等の機械構造部品や、「等速ジョイント」、「ハブユニット」といった自動車用部品には、高い面圧が繰返し作用する。したがって、上記の部品(以下、まとめて「転動部材」という。)には、優れた転動疲労特性が必要となる。   High surface pressure repeatedly acts on mechanical structural parts such as bearings and automotive parts such as “constant velocity joints” and “hub units”. Therefore, the above parts (hereinafter collectively referred to as “rolling members”) require excellent rolling fatigue characteristics.

転動部材の使用環境は、近年、例えば、エンジンの高出力化や部品の小型化、軽量化のニーズによって、ますます高面圧化、高温化して過酷なものとなっている。このため、転動部材にはより一層長い転動疲労寿命が求められるようになってきた。   In recent years, the usage environment of rolling members has become increasingly severe due to higher surface pressures and higher temperatures, for example, due to needs for higher engine output, smaller parts, and lighter weight. For this reason, the rolling member has been required to have a longer rolling fatigue life.

上記の要求に対し、転動部材の素材については、一般的に、転動部位の剥離の原因となるようなAlに代表される非金属介在物(以下、単に「介在物」ということがある。)の量を極力低減させ、転動疲労寿命の向上を図ることが行われてきた。 In response to the above requirements, the rolling member material is generally a non-metallic inclusion typified by Al 2 O 3 (hereinafter simply referred to as “inclusion”) that causes peeling of the rolling site. In some cases, it has been attempted to improve the rolling fatigue life by reducing as much as possible.

しかしながら、例えば、非特許文献1に記載されているように、近年の製鋼技術の進歩により酸化物が小径化した結果、相対的に硫化物のサイズが大きくなる場合があるため、酸化物のみを指標とした対策では、転動疲労寿命のばらつきが大きくなることがある。   However, for example, as described in Non-Patent Document 1, as a result of the reduction in the diameter of oxides due to recent progress in steelmaking technology, the size of sulfides may be relatively increased. In measures taken as an index, the variation in rolling fatigue life may increase.

そこで、最近では、製鋼プロセスによって鋼中のO(酸素)やS(硫黄)の含有量を少なくする、酸化物や硫化物のサイズを小さくする、介在物の形態自体を制御する、といった試みがなされ、例えば、特許文献1および2に種々の技術が開示されている。   Therefore, recently, attempts have been made to reduce the content of O (oxygen) and S (sulfur) in steel, to reduce the size of oxides and sulfides, and to control the form of inclusions by a steelmaking process. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose various techniques.

具体的には、特許文献1に、質量%で、C:0.1〜0.4%、Si:0.4〜3.0%、Mn:0.3〜1.5%、P:0.03%以下、Ni:0.25〜3.5%、Cr:0.3〜5.0%、Al:0.005〜0.050%、O:0.0015%以下、N:0.025%以下であって、必要に応じてさらに、特定量のMo、V、Nb、「sol.B+Ti」、Se、Te、Pb、S、Ca、Biのいずれか1種または2種以上を含有し、残部が実質上Feから成る合金組成を有し、かつ長さが0.5mm以上のアルミナクラスターの存在量が10−3個/mm以下であることを特徴とする「転動疲労強度に優れた肌焼鋼」が開示されている。 Specifically, in Patent Document 1, in mass%, C: 0.1 to 0.4%, Si: 0.4 to 3.0%, Mn: 0.3 to 1.5%, P: 0 0.03% or less, Ni: 0.25 to 3.5%, Cr: 0.3 to 5.0%, Al: 0.005 to 0.050%, O: 0.0015% or less, N: 0.00. It is 025% or less, and further contains a specific amount of Mo, V, Nb, “sol. B + Ti”, Se, Te, Pb, S, Ca, Bi, or two or more as necessary. In addition, the “rolling fatigue strength” is characterized in that the balance is an alloy composition substantially consisting of Fe and the abundance of alumina clusters having a length of 0.5 mm or more is 10 −3 pieces / mm 3 or less. Has been disclosed.

特許文献2に、質量%で、C:0.1〜0.5%、Si:0.01〜1.5%、Mn:0.3〜1.8%、S:0.001〜0.15%、Cr:0.4〜2.0%、Ti:0.05〜0.2%を含有し、Al:0.04%以下、N:0.0050%以下、P:0.025%以下、O:0.0025%以下に制限し、さらに、Mg:0.003%以下、Zr:0.01%以下、Ca:0.005%以下の1種または2種以上を含有し、必要に応じてさらに、特定量のNb、Mo、Ni、V、Bのいずれか1種または2種以上を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、AlNの析出量を0.01%以下に制限し、円相当径が20μm超、アスペクト比が3超で硫化物の密度d(個/mm)と、Sの含有量[S](質量%)とが、d≦1700[S]+20を満足することを特徴とする「冷間加工性、切削性、浸炭焼入れ後の疲労特性に優れた肌焼鋼」およびその製造方法が開示されている。 In Patent Document 2, in mass%, C: 0.1-0.5%, Si: 0.01-1.5%, Mn: 0.3-1.8%, S: 0.001-0. 15%, Cr: 0.4-2.0%, Ti: 0.05-0.2%, Al: 0.04% or less, N: 0.0050% or less, P: 0.025% Hereinafter, it is limited to O: 0.0025% or less, and further contains one or two or more of Mg: 0.003% or less, Zr: 0.01% or less, and Ca: 0.005% or less. In addition, it contains any one or more of a specific amount of Nb, Mo, Ni, V, and B, the balance is made of iron and unavoidable impurities, and the precipitation amount of AlN is 0.01% or less. The equivalent circle diameter is over 20 μm, the aspect ratio is over 3, the sulfide density d (pieces / mm 2 ), and the S content [S] (mass%) are d ≦ A “skin-hardened steel excellent in cold workability, machinability, and fatigue characteristics after carburizing and quenching” characterized by satisfying 1700 [S] +20 and its manufacturing method are disclosed.

特開2000−297346号公報JP 2000-297346 A 国際公開第2010/116555号International Publication No. 2010/116555

長尾実佐樹ら:Sanyo Technical Report Vol.12(2005)No.1、p.38Misao Nagao et al .: Sanyo Technical Report Vol. 12 (2005) No. 1 1, p. 38

前述の特許文献1で開示されている技術は、硫化物に対して考慮されていないため、粗大な硫化物が存在する可能性があり、優れた転動疲労寿命が得られない場合がある。   Since the technique disclosed in Patent Document 1 described above is not considered for sulfides, coarse sulfides may exist, and an excellent rolling fatigue life may not be obtained.

特許文献2で開示されている技術は、酸化物に対して考慮されておらず、延伸した粗大な酸化物が存在している可能性があるため、優れた転動疲労寿命が得られない場合がある。   The technique disclosed in Patent Document 2 is not considered for oxides, and there is a possibility that stretched coarse oxides may exist, and therefore, excellent rolling fatigue life cannot be obtained. There is.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、その目的は、転動疲労特性を、より安定して高めることができる浸炭軸受用鋼を提供することである。   This invention is made | formed in view of the said present condition, The objective is to provide the steel for carburized bearing which can improve a rolling fatigue characteristic more stably.

一般に、転動疲労は、鋼材中に存在する介在物に繰返し荷重が加わり、応力集中によって亀裂が生じ、その後、繰返し荷重によって亀裂が徐々に進展し、最終的に剥離に至る現象である、と理解されている。   In general, rolling fatigue is a phenomenon in which repeated loads are applied to inclusions present in steel, cracks occur due to stress concentration, and then cracks gradually develop due to repeated loads, eventually leading to delamination. Understood.

そこで、本発明者らは、前記した課題を解決するために、介在物の組成と形態に着目して検討を行い、下記の(a)〜(d)の重要な知見を得た。   Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have studied focusing on the composition and form of inclusions, and obtained the following important findings (a) to (d).

(a)硫化物の組成を制御することによって、具体的には、例えば、溶鋼中にCaを添加して、硫化物中に(Mn、Ca)SおよびCaSを含有するように組成を制御することによって、転動疲労の応力集中源となる粗大な硫化物を分散、小径化できる。   (A) By controlling the composition of the sulfide, specifically, for example, Ca is added to the molten steel, and the composition is controlled so that (Mn, Ca) S and CaS are contained in the sulfide. As a result, coarse sulfides that become a stress concentration source of rolling fatigue can be dispersed and reduced in diameter.

(b)Oの含有量を低減させた場合でも、酸化物がAlを主体とするものである場合には、凝集、合体して粗大な介在物として存在することがあり、このときには良好な転動疲労寿命が得られない可能性がある。 (B) Even when the content of O is reduced, when the oxide is mainly composed of Al 2 O 3 , it may agglomerate and coalesce and exist as coarse inclusions. There is a possibility that a good rolling fatigue life cannot be obtained.

(c)上述したCaの添加を、アルミキルド鋼(以下、「Alキルド鋼」という。)の溶鋼段階で行った場合には、脱酸生成物AlはCaと反応し、低融点組成酸化物の(Al、Ca)Oに変化する。このとき、溶鋼中で酸化物は球状化し、凝集粗大化が抑制される。 (C) When the above-described addition of Ca is performed in the molten steel stage of aluminum killed steel (hereinafter referred to as “Al killed steel”), the deoxidation product Al 2 O 3 reacts with Ca to produce a low melting point composition. It changes to oxide (Al, Ca) O. At this time, the oxide is spheroidized in the molten steel, and aggregation coarsening is suppressed.

(d)上記(c)項の溶鋼中に添加したCaは、溶鋼中のSと、Alキルド鋼の脱酸生成物であるAlの両方と反応し、この2つの反応は競合するため、溶鋼に含まれるSの量によって、Alと反応するCaの量は変化する。よって、溶鋼段階で酸化物の組成を適切に変化させて粗大化を抑制し、転動疲労寿命を向上させるためには、Ca、OおよびSの量を適正な関係に制御する必要がある。 (D) Ca added to the molten steel of the above item (c) reacts with both S in the molten steel and Al 2 O 3 which is a deoxidation product of Al killed steel, and the two reactions compete. Therefore, the amount of Ca that reacts with Al 2 O 3 varies depending on the amount of S contained in the molten steel. Therefore, it is necessary to control the amounts of Ca, O, and S to an appropriate relationship in order to appropriately change the oxide composition at the molten steel stage to suppress coarsening and improve the rolling fatigue life.

そこで次に、本発明者らは、Ca添加が酸化物および硫化物の組成と形態に及ぼす影響を調査した。   Therefore, the inventors next investigated the influence of Ca addition on the composition and morphology of oxides and sulfides.

その結果、下記の(e)および(f)に示すように、鋼中に含まれるCa量とO量の比である〔Ca/O〕およびS量を適正な範囲に制御すれば、粗大な酸化物の形成を抑制できることが判明した。   As a result, as shown in (e) and (f) below, if the [Ca / O] and S content, which is the ratio of the Ca content to the O content in the steel, is controlled within an appropriate range, the coarseness It has been found that the formation of oxides can be suppressed.

(e)Caを添加した後の酸化物の組成は、〔Ca/O〕を指標として表すことができる。そして、
〔0.7≦Ca/O≦2.0〕
を満たせば、粗大な酸化物の形成を抑制することができる。
(E) The composition of the oxide after adding Ca can be expressed using [Ca / O] as an index. And
[0.7 ≦ Ca / O ≦ 2.0]
If this is satisfied, formation of coarse oxides can be suppressed.

(f)ただし、Sが多く含まれる場合には、CaはSとも反応する。このため、たとえ鋼中に含まれるCa量とO量が上記(e)で述べた関係式を満たしても、鋼中に存在するS量によっては、適切な酸化物の組成制御ができないために、粗大な酸化物が生じる場合がある。しかし、鋼中に含まれるCa量、O量およびS量が、上記〔0.7≦Ca/O≦2.0〕を満たしたうえでさらに〔Ca/O≧1250S−5.8〕を満たせば、安定して粗大な酸化物および点列状の酸化物の形成を抑制することができる。   (F) However, when a large amount of S is contained, Ca also reacts with S. For this reason, even if the Ca amount and O amount contained in the steel satisfy the relational expression described in the above (e), depending on the amount of S present in the steel, it is not possible to appropriately control the composition of the oxide. In some cases, coarse oxides are formed. However, the Ca amount, O amount and S amount contained in the steel satisfy the above [0.7 ≦ Ca / O ≦ 2.0] and further satisfy [Ca / O ≧ 1250S−5.8]. Thus, the formation of stable and coarse oxides and point-sequence oxides can be suppressed.

本発明は、上記の技術的思想とそれに基づく知見によって完成されたものであり、その要旨は、下記の浸炭軸受用鋼にある。   The present invention has been completed based on the above technical idea and knowledge based thereon, and the gist thereof is the following steel for carburized bearings.

(1)化学組成が、質量%で、
C:0.1%以上0.4%未満、Si:0.02〜1.3%、Mn:0.2〜2.0%、P:0.05%以下、S:0.010%未満、Cr:0.50〜2.00%、Al:0.01〜0.10%、Ca:0.0003〜0.0030%、O:0.0030%以下およびN:0.002〜0.030%と、
残部:Feおよび不純物とからなり、
下記の[1]式および[2]式を満足する、浸炭軸受用鋼。
0.7≦Ca/O≦2.0・・・[1]
Ca/O≧1250S−5.8・・・[2]
ただし、式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)を意味する。
(1) The chemical composition is mass%,
C: 0.1% or more and less than 0.4%, Si: 0.02 to 1.3%, Mn: 0.2 to 2.0%, P: 0.05% or less, S: less than 0.010% Cr: 0.50-2.00%, Al: 0.01-0.10%, Ca: 0.0003-0.0030%, O: 0.0030% or less, and N: 0.002-0. 030%,
The balance: Fe and impurities,
Carburized bearing steel that satisfies the following formulas [1] and [2].
0.7 ≦ Ca / O ≦ 2.0 ... [1]
Ca / O ≧ 1250S-5.8 [2]
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of each element.

(2)Feの一部に代えて、質量%で、Cu:1.0%以下、Ni:3.5%以下およびMo:1.5%以下のうちの1種以上を含有する、上記(1)に記載の浸炭軸受用鋼。   (2) In place of a part of Fe, in mass%, Cu: 1.0% or less, Ni: 3.5% or less, and Mo: 1.5% or less, containing one or more of the above ( Steel for carburized bearing as described in 1).

(3)Feの一部に代えて、質量%で、V:0.10%以下およびNb:0.03%以下のうちの1種以上を含有する、上記(1)または(2)に記載の浸炭軸受用鋼。   (3) It replaces with a part of Fe, and contains 1 or more types of V: 0.10% or less and Nb: 0.03% or less by mass%, as described in said (1) or (2) Steel for carburized bearings.

(4)Feの一部に代えて、質量%で、B:0.0030%以下およびTi:0.01%未満を含有する、上記(1)から(3)までのいずれかに記載の浸炭軸受用鋼。   (4) Carburizing according to any one of the above (1) to (3), which contains B: 0.0030% or less and Ti: less than 0.01% by mass% instead of part of Fe Steel for bearings.

本発明の浸炭軸受用鋼を素材とする転動部材は、近年の過酷な使用環境下においても、転動疲労による破損に対して良好な耐久性を有し、安定して長い転動疲労寿命を有する。このため、本発明の浸炭軸受用鋼は、ベアリング等の機械構造部品、さらには、等速ジョイント、ハブユニット等の自動車用部品、といった各種転動部材の素材として好適に用いることができる。   The rolling member made of the steel for carburized bearing according to the present invention has good durability against damage due to rolling fatigue, and has a stable and long rolling fatigue life even under the severe usage environment in recent years. Have For this reason, the carburized bearing steel of the present invention can be suitably used as a material for various rolling members such as mechanical structural parts such as bearings, and further, automotive parts such as constant velocity joints and hub units.

鋼中のCa/OとS量が、粗大な酸化物や点列状の酸化物の形成に及ぼす影響について説明する図で、図中の太枠で囲んだ領域が、本発明の浸炭軸受用鋼が満たすべき領域である。It is a figure explaining the influence which the amount of Ca / O and S in steel has on the formation of coarse oxides and dot-sequence-like oxides, and the region surrounded by a thick frame in the figure is for carburized bearings of the present invention This is the area that steel should fill. 実施例において、直径が60mmで厚みが5.5mmの素形材に施した「浸炭焼入れ−焼戻し」のヒートパターンを示す図である。図中の「Cp」は、「炭素ポテンシャル」を表す。「O.Q.」は、「油焼入れ」を表す。焼戻し後の冷却は大気中放冷とし、図では「A.C.」と表記した。In an Example, it is a figure which shows the heat pattern of the "carburization quenching-tempering" performed to the shaped material whose diameter is 60 mm and thickness is 5.5 mm. “Cp” in the figure represents “carbon potential”. “OQ” represents “oil quenching”. Cooling after tempering was allowed to cool in the atmosphere, and was indicated as “AC” in the figure.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。なお、以下の説明における各元素の含有量の「%」表示は「質量%」を意味する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail. In the following description, “%” of the content of each element means “mass%”.

C:0.1%以上0.4%未満
Cは、本発明の鋼材の強度を左右する重要な元素である。浸炭焼入れしたときの部品の芯部強度(部品の生地の強度)を確保するためには、0.1%以上のCを含有させる必要がある。一方、0.4%以上のCを含有させると靱性および被削性が低下する。したがって、Cの含有量を0.1%以上0.4%未満とした。Cの含有量は0.12%以上とすることが好ましく、0.15%以上とすれば一層好ましい。また、Cの含有量は0.35%以下とすることが好ましく、0.30%以下とすれば一層好ましい。
C: 0.1% or more and less than 0.4% C is an important element that affects the strength of the steel material of the present invention. In order to ensure the core strength of the component (the strength of the fabric of the component) when carburized and quenched, it is necessary to contain 0.1% or more of C. On the other hand, when 0.4% or more of C is contained, toughness and machinability are lowered. Therefore, the C content is set to 0.1% or more and less than 0.4%. The C content is preferably 0.12% or more, and more preferably 0.15% or more. The C content is preferably 0.35% or less, and more preferably 0.30% or less.

Si:0.02〜1.3%
Siは、焼入れ性および焼戻し軟化抵抗を高める効果が大きく、また、転動疲労強度の向上にも効果を有する元素である。しかしながら、Siの含有量が0.02%未満では前記の効果が不十分である。一方、Siの含有量が1.3%を超えると、転動疲労強度を高める効果が飽和するだけでなく、靱性および被削性の低下が顕著になる。したがって、Siの含有量を0.02〜1.3%とした。Siの含有量は0.10%以上とすることが好ましく、0.15%以上とすれば一層好ましい。また、Siの含有量は0.70%以下とすることが好ましく、0.35%以下とすれば一層好ましい。
Si: 0.02-1.3%
Si is an element that has a large effect of improving hardenability and resistance to temper softening and also has an effect of improving rolling fatigue strength. However, when the Si content is less than 0.02%, the above effects are insufficient. On the other hand, when the Si content exceeds 1.3%, not only the effect of increasing the rolling fatigue strength is saturated, but also the toughness and machinability are significantly lowered. Therefore, the Si content is set to 0.02 to 1.3%. The Si content is preferably 0.10% or more, and more preferably 0.15% or more. Further, the Si content is preferably 0.70% or less, and more preferably 0.35% or less.

Mn:0.2〜2.0%
Mnは、鋼に固溶して鋼の転動疲労強度を高め、鋼の焼入れ性を高める元素である。Mnはさらに、鋼中のSと結合してMnSを形成し、鋼の被削性を高める。これらの効果を得るためには、0.2%以上のMnを含有させる必要がある。しかし、Mnの含有量が過剰になると焼入れ後の表面硬さが高くなりすぎて、靱性および被削性が低下する。このため、上限を設け、Mnの含有量を0.2〜2.0%とした。焼入れ性および強度を向上させたい場合、Mnの含有量は0.6%以上とすることが好ましい。なお、Mnの含有量は0.9%以下とすることが好ましい。
Mn: 0.2 to 2.0%
Mn is an element that dissolves in steel and increases the rolling fatigue strength of the steel and improves the hardenability of the steel. Further, Mn combines with S in the steel to form MnS and enhances the machinability of the steel. In order to obtain these effects, it is necessary to contain 0.2% or more of Mn. However, if the Mn content is excessive, the surface hardness after quenching becomes too high, and the toughness and machinability deteriorate. For this reason, an upper limit is set and the Mn content is set to 0.2 to 2.0%. When it is desired to improve hardenability and strength, the Mn content is preferably 0.6% or more. The Mn content is preferably 0.9% or less.

P:0.05%以下
Pは、不純物として鋼中に含まれ、結晶粒界に偏析して転動疲労寿命を低下させる。特に、その含有量が0.05%を超えると、転動疲労寿命の低下が著しくなる。したがって、Pの含有量を0.05%以下とした。Pの含有量は、極力低くすることがよく、好ましくは0.02%以下である。
P: 0.05% or less P is contained in the steel as an impurity and segregates at the grain boundary to reduce the rolling fatigue life. In particular, when the content exceeds 0.05%, the rolling fatigue life is significantly reduced. Therefore, the content of P is set to 0.05% or less. The P content is preferably as low as possible, and is preferably 0.02% or less.

S:0.010%未満
Sは、不純物として鋼中に含まれる。Sは、硫化物を形成する元素であり、その含有量が0.010%以上になると、粗大な硫化物が残存するため転動疲労寿命を低下させる。したがって、Sの含有量を0.010%未満とした。なお、転動疲労寿命の向上という観点からは、Sの含有量は、極力低くすることがよく、好ましくは0.006%以下、より好ましくは0.002%以下である。なお、Sの含有量は後述の[2]式も満たす必要がある。
S: Less than 0.010% S is contained in steel as an impurity. S is an element that forms sulfides, and when the content is 0.010% or more, coarse sulfides remain, so that the rolling fatigue life is reduced. Therefore, the S content is less than 0.010%. From the viewpoint of improving the rolling fatigue life, the S content is preferably as low as possible, preferably 0.006% or less, more preferably 0.002% or less. Note that the S content also needs to satisfy the formula [2] described below.

Cr:0.50〜2.00%
Crは、鋼の焼入れ性、焼入れ焼戻し後の強度および靱性を向上させるのに有効な元素である。これらの効果を得るためには、0.50%以上のCr含有量が必要である。しかしながら、Crを2.00%を超えて含有させると、かえって靱性が低下し、さらには被削性も低下する。したがって、Crの含有量を0.50〜2.00%とした。Crの含有量は0.60%以上とすることが好ましく、また1.50%以下とすることが好ましい。
Cr: 0.50 to 2.00%
Cr is an element effective for improving the hardenability of steel, strength and toughness after quenching and tempering. In order to obtain these effects, a Cr content of 0.50% or more is necessary. However, if Cr is contained in excess of 2.00%, the toughness is lowered and the machinability is also lowered. Therefore, the content of Cr is set to 0.50 to 2.00%. The Cr content is preferably 0.60% or more, and more preferably 1.50% or less.

Al:0.01〜0.10%
Alは、精錬工程で脱酸を行うために使用する元素であり、また、AlNを形成して結晶粒を微細化する効果を有する元素である。しかし、Alの含有量が0.01%未満では上記効果が不十分である。一方、0.10%を超えてAlを含有させた場合、粗大な酸化物として残存しやすくなり、転動疲労寿命の低下を招く。したがって、Alの含有量を0.01〜0.10%とした。Alの含有量は、0.02%以上とすることが好ましく、また0.04%以下とすることが好ましい。
Al: 0.01-0.10%
Al is an element used for deoxidizing in the refining process, and is an element having an effect of forming AlN to refine crystal grains. However, when the Al content is less than 0.01%, the above effect is insufficient. On the other hand, when Al is contained in excess of 0.10%, it tends to remain as a coarse oxide, leading to a reduction in rolling fatigue life. Therefore, the Al content is set to 0.01 to 0.10%. The Al content is preferably 0.02% or more, and preferably 0.04% or less.

Ca:0.0003〜0.0030%
Caは、酸化物として、適量の(Al、Ca)Oを形成するとともに、硫化物中に固溶し(Mn、Ca)SとCaSを形成する。(Al、Ca)Oを形成することによって、界面エネルギーが低下し、酸化物の凝集力が低下することで、酸化物の粗大化が抑制される。この効果によって、転動疲労寿命の低下を抑制できる。また硫化物に対しては(Mn、Ca)SとCaSを形成することで延伸・粗大化を抑制する効果がある。さらに晶出形態が変化するため、硫化物系介在物が均一分散する。これらの効果によって、転動疲労寿命の低下を抑制できる。上述したCaの各効果は、Caの含有量が0.0003%以上で発揮される。しかしながら、Caの含有量が0.0030%を超えると、前記の効果が飽和するだけではなく、特に、酸化物の粗大化を招き、結果として転動疲労寿命の低下を招く場合がある。したがって、Caの含有量を0.0003〜0.0030%とした。Caの含有量は0.0005%以上とすることが好ましく、また0.0025%以下とすることが好ましい。なお、Caの含有量は後述の[1]式および[2]式も満たす必要がある。
Ca: 0.0003 to 0.0030%
Ca forms an appropriate amount of (Al, Ca) O as an oxide, and forms a solid solution in the sulfide to form (Mn, Ca) S and CaS. By forming (Al, Ca) O, the interfacial energy is reduced, and the cohesive strength of the oxide is reduced, thereby suppressing the coarsening of the oxide. This effect can suppress a decrease in rolling fatigue life. Further, for sulfides, there is an effect of suppressing stretching and coarsening by forming (Mn, Ca) S and CaS. Furthermore, since the crystallization form changes, sulfide inclusions are uniformly dispersed. By these effects, it is possible to suppress a decrease in rolling fatigue life. Each effect of Ca described above is exhibited when the Ca content is 0.0003% or more. However, when the Ca content exceeds 0.0030%, not only the above-mentioned effect is saturated, but also, in particular, the oxide becomes coarse, and as a result, the rolling fatigue life may be reduced. Therefore, the content of Ca is set to 0.0003 to 0.0030%. The Ca content is preferably 0.0005% or more, and is preferably 0.0025% or less. It should be noted that the Ca content also needs to satisfy the following formulas [1] and [2].

O:0.0030%以下
Oは、不純物として鋼中に含まれ、酸化物を生成する元素であるため、極力その含有量を低下させる必要がある。Oの含有量が多くなって、特に0.0030%を上回ると、粗大な酸化物として残存しやすくなり、転動疲労寿命の低下を招く。したがって、Oの含有量を0.0030%以下とした。好ましいOの含有量は0.0025%以下であり、さらに好ましくは0.0020%以下である。なお、Oの含有量はできる限り少なくすることが好ましいが、製鋼でのコストを考慮すると、その下限は0.0005%程度となる。なお、Oの含有量は後述の[1]式および[2]式も満たす必要がある。
O: 0.0030% or less Since O is an element that is contained in steel as an impurity and generates an oxide, its content needs to be reduced as much as possible. When the content of O increases, especially exceeding 0.0030%, it tends to remain as a coarse oxide, leading to a decrease in rolling fatigue life. Therefore, the content of O is set to 0.0030% or less. The O content is preferably 0.0025% or less, more preferably 0.0020% or less. In addition, although it is preferable to make content of O as small as possible, when the cost in steel manufacture is considered, the minimum becomes about 0.0005%. Note that the O content needs to satisfy the following formulas [1] and [2].

N:0.002〜0.030%
Nは、Alと結合してAlNを生成し、結晶粒を微細化する働きをする。しかし、Nの含有量が0.002%未満では上記効果が不十分である。一方、0.030%を超えてNを含有させた場合、かえって鋼の強度を低下させる。したがって、Nの含有量を0.002〜0.030%とした。なお、焼入れ性向上効果を得るため、後述するように、BおよびTiを含有する場合には、BとNの結合を極力抑制する必要がある。そのため、BおよびTiを含有する場合には、N含有量の上限は0.030%よりもさらに低くすることが望ましい。この場合、より望ましい上限は0.004%である。
N: 0.002 to 0.030%
N combines with Al to produce AlN and serves to refine crystal grains. However, if the N content is less than 0.002%, the above effect is insufficient. On the other hand, when N is contained exceeding 0.030%, the strength of the steel is lowered. Therefore, the N content is set to 0.002 to 0.030%. In addition, in order to acquire the hardenability improvement effect, as mentioned later, when containing B and Ti, it is necessary to suppress the coupling | bonding of B and N as much as possible. Therefore, when B and Ti are contained, it is desirable that the upper limit of the N content be further lower than 0.030%. In this case, the more desirable upper limit is 0.004%.

Ca/O:0.7〜2.0、かつ(1250S−5.8)以上
本発明の浸炭軸受用鋼は、Ca/Oが下記の[1]式を満足する化学組成でなければならない。
0.7≦Ca/O≦2.0・・・[1]
ただし、式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)を意味する。
Ca / O: 0.7 to 2.0, and (1250S-5.8) or more The carburized bearing steel of the present invention must have a chemical composition in which Ca / O satisfies the following formula [1].
0.7 ≦ Ca / O ≦ 2.0 ... [1]
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of each element.

Ca/Oは、Caを添加した後の酸化物組成の指標である。Ca/Oが0.7未満のときは、Alは低融点酸化物である(Al、Ca)Oに完全に変化せず、Alを主体とした粗大なスピネルまたは点列状のAlの酸化物群を形成し、転動疲労寿命低下の原因となる。一方、Ca/Oが2.0を上回るときは、CaOを主体とする高融点の粗大な酸化物または点列状のCaOの酸化物が形成されやすくなり、転動疲労寿命の低下を招く。したがって、Ca/Oは0.7〜2.0の範囲とした。 Ca / O is an index of the oxide composition after adding Ca. When Ca / O is less than 0.7, Al 2 O 3 does not completely change to (Al, Ca) O, which is a low-melting oxide, and is a coarse spinel or dot sequence mainly composed of Al 2 O 3. This forms a group of Al 2 O 3 oxides and causes a reduction in rolling fatigue life. On the other hand, when Ca / O exceeds 2.0, a coarse oxide having a high melting point mainly composed of CaO or an oxide of dotted CaO is likely to be formed, resulting in a decrease in rolling fatigue life. Therefore, Ca / O was made into the range of 0.7-2.0.

本発明の浸炭軸受用鋼は、さらにCa/Oが下記の[2]式を満足する化学組成でなければならない。
Ca/O≧1250S−5.8・・・[2]
ただし、式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)を意味する。
The carburized bearing steel of the present invention must further have a chemical composition in which Ca / O satisfies the following formula [2].
Ca / O ≧ 1250S-5.8 [2]
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of each element.

これは、たとえCa/Oが上記0.7〜2.0の範囲であっても、添加されたCaは酸化物だけではなく、鋼中のSとも反応するため、酸化物の粗大化や点列状化を抑制できない場合があるからである。   This is because even if Ca / O is in the range of 0.7 to 2.0, the added Ca reacts not only with the oxide but also with S in the steel. This is because it may not be possible to suppress alignment.

すなわち、〔Ca/O<1250S−5.8〕の場合、CaS形成のために消費されるCaの量が多くなり、酸化物組成の変化に使われるCaの量が不足する。そのため、Alを主成分とするスピネルが生成して、酸化物の粗大化が生じたり点列状のAlの酸化物群を形成したりして、転動疲労寿命が低下する。したがって、〔Ca/O≧1250S−5.8〕とした。なお、Sに対する係数である1250は、CaS形成に伴うCaの減少係数を意味する。 That is, in the case of [Ca / O <1250S−5.8], the amount of Ca consumed for the formation of CaS is increased, and the amount of Ca used for changing the oxide composition is insufficient. Therefore, spinel containing Al 2 O 3 as a main component is generated, resulting in oxide coarsening or formation of a group of point-like Al 2 O 3 oxides, which reduces the rolling fatigue life. To do. Therefore, [Ca / O ≧ 1250S−5.8] was set. In addition, 1250 which is a coefficient with respect to S means the decrease coefficient of Ca accompanying CaS formation.

図1に、上述のCa/OとS量の関係を整理して示す。なお、図中の太枠で囲んだ領域が、本発明の浸炭軸受用鋼が満たすべき領域である。   FIG. 1 shows the relationship between the aforementioned Ca / O and the amount of S in an organized manner. In addition, the area | region enclosed with the thick frame in a figure is an area | region which the steel for carburized bearings of this invention should satisfy | fill.

なお、上記の[1]式および[2]式を満足させるには、例えば、溶鋼をAlで脱酸処理し、その後に、Ca−Si合金を加えてCa量を調整すればよい。   In order to satisfy the above formulas [1] and [2], for example, the molten steel is deoxidized with Al, and then a Ca—Si alloy is added to adjust the amount of Ca.

本発明の浸炭軸受用鋼は、その化学組成が、上述の各元素と、残部がFeおよび不純物とからなるものである。   The carburized bearing steel of the present invention has a chemical composition composed of the above-described elements, with the balance being Fe and impurities.

なお、「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入するものであって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。   The “impurities” are those that are mixed from ore, scrap, or production environment as raw materials when industrially producing steel, and are allowed within a range that does not adversely affect the present invention. Means.

本発明の浸炭軸受用鋼には、上述のFeの一部に代えて、Cu、Ni、Mo、VおよびNbから選択される1種以上の元素ならびに/または、BおよびTiを含有させてもよい。   The carburized bearing steel of the present invention may contain one or more elements selected from Cu, Ni, Mo, V and Nb and / or B and Ti instead of a part of the above-mentioned Fe. Good.

Cu:1.0%以下
Cuは、転動疲労強度を高める効果を有する。Cuには、焼入れ性を向上させる効果もある。このため、Cuを含有させてもよい。しかしながら、Cuの含有量が1.0%を超えても上記効果は飽和するので、鋼の製造コストが嵩むばかりである。したがって、含有させる場合のCuの量に上限を設け、1.0%以下とした。含有させる場合のCuの量は、0.5%以下であることが好ましい。
Cu: 1.0% or less Cu has an effect of increasing rolling fatigue strength. Cu also has the effect of improving hardenability. For this reason, you may contain Cu. However, even if the Cu content exceeds 1.0%, the above effect is saturated, so that the production cost of steel is increased. Therefore, an upper limit is set for the amount of Cu in the case of inclusion, and the amount is set to 1.0% or less. When Cu is contained, the amount of Cu is preferably 0.5% or less.

一方、前記したCuの効果を安定して得るためには、Cuの含有量は0.05%以上であることが好ましく、0.07%以上であれば一層好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of Cu described above, the Cu content is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.07% or more.

Ni:3.5%以下
Niは、転動疲労強度を高める効果を有する。Niには、焼入れ性および靱性を向上させる効果もある。このため、Niを含有させてもよい。しかしながら、Niの含有量が3.5%を超えても上記効果は飽和するので、鋼の製造コストが嵩むばかりである。したがって、含有させる場合のNiの量に上限を設け、3.5%以下とした。含有させる場合のNiの量は、2.0%以下であることが好ましい。
Ni: 3.5% or less Ni has an effect of increasing rolling fatigue strength. Ni also has the effect of improving hardenability and toughness. For this reason, Ni may be contained. However, even if the Ni content exceeds 3.5%, the above effect is saturated, so that the production cost of steel is increased. Therefore, an upper limit is set for the amount of Ni in the case of inclusion, and it is set to 3.5% or less. When Ni is contained, the amount of Ni is preferably 2.0% or less.

一方、前記したNiの効果を安定して得るためには、Niの含有量は0.05%以上であることが好ましく、0.07%以上であれば一層好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the above-described effect of Ni, the Ni content is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.07% or more.

Mo:1.5%以下
Moは、鋼の焼入れ性を高めて、転動疲労強度を高める効果を有する。また、Moには、浸炭後の焼入れ処理において、不完全焼入れ層を抑制する効果もある。このため、Moを含有させてもよい。しかしながら、Moの含有量が過剰になると、鋼の被削性が低下し、さらに、鋼の製造コストも高くなる。したがって、含有させる場合のMoの量に上限を設け、1.5%以下とした。含有させる場合のMoの量は、0.5%以下であることが好ましく、0.3%以下であればさらに好ましい。
Mo: 1.5% or less Mo has the effect of enhancing the hardenability of steel and increasing the rolling fatigue strength. Mo also has an effect of suppressing an incompletely quenched layer in the quenching process after carburizing. For this reason, you may contain Mo. However, when the Mo content is excessive, the machinability of the steel is lowered, and the manufacturing cost of the steel is increased. Therefore, an upper limit is set for the amount of Mo in the case of inclusion, and it is set to 1.5% or less. When Mo is contained, the amount of Mo is preferably 0.5% or less, and more preferably 0.3% or less.

一方、前記したMoの効果を安定して得るためには、Moの含有量は0.02%以上であることが好ましく、0.03%以上であれば一層好ましい。   On the other hand, in order to stably obtain the effect of Mo described above, the Mo content is preferably 0.02% or more, and more preferably 0.03% or more.

上記のCu、NiおよびMoは、そのうちのいずれか1種のみ、または、2種以上の複合で含有させることができる。なお、これらの元素の2種以上を複合して含有させる場合の合計量の上限は、6.0%である。   Said Cu, Ni, and Mo can be contained only in any one of them, or 2 or more types of composites. In addition, the upper limit of the total amount in the case of containing two or more of these elements in combination is 6.0%.

V:0.10%以下
Vは、Nと結合して窒化物を形成し、結晶粒の粗大化を抑制する作用がある。さらに、Vには、Cと結合することで母材の強度を上昇させる作用もある。したがって、Vを含有させてもよい。ただし、0.10%を超えてVを含有させても結晶粒粗大化を抑制する効果が飽和し、さらに母材の強度が高くなりすぎて被削性が低下してしまう場合がある。そのため、Vを含有させる場合には、その含有量を0.10%以下とした。
V: 0.10% or less V combines with N to form a nitride, and has the effect of suppressing coarsening of crystal grains. Furthermore, V also has an effect of increasing the strength of the base material by combining with C. Therefore, V may be contained. However, even if V is contained in excess of 0.10%, the effect of suppressing crystal grain coarsening is saturated, and the strength of the base material becomes too high, and the machinability may be lowered. Therefore, when V is contained, the content is set to 0.10% or less.

一方、前記したVの効果は、その含有量が0.01%以上の場合に安定して得られる。V含有量の下限は、好ましくは0.015%である。   On the other hand, the effect of V described above is stably obtained when the content is 0.01% or more. The lower limit of the V content is preferably 0.015%.

Nb:0.03%以下
Nbは、Nと結合して窒化物を形成し、結晶粒粗大化を抑制する作用がある。さらに、Nbには、Cと結合することで母材の強度を上昇させる作用もある。したがって、Nbを含有させてもよい。ただし、0.03%を超えてNbを含有させても結晶粒粗大化を抑制する効果が飽和し、さらに、粗大な化合物が生成し、転動疲労強度が低下してしまう場合がある。そのため、Nbを含有させる場合には、その含有量を0.03%以下とした。十分な転動疲労強度を確保するためのNb含有量の上限は、好ましくは0.025%である。
Nb: 0.03% or less Nb combines with N to form a nitride, and has the effect of suppressing coarsening of crystal grains. Furthermore, Nb also has the effect of increasing the strength of the base material by combining with C. Therefore, you may contain Nb. However, even if Nb is contained in excess of 0.03%, the effect of suppressing the coarsening of crystal grains is saturated, and a coarse compound may be generated, resulting in a decrease in rolling fatigue strength. Therefore, when Nb is contained, the content is set to 0.03% or less. The upper limit of the Nb content for ensuring sufficient rolling fatigue strength is preferably 0.025%.

一方、前記したNbの効果は、その含有量が0.01%以上の場合に安定して得られる。Nb含有量の下限は、好ましくは0.012%である。
上記のVおよびNbは、そのうちのいずれか1種のみ、または、2種の複合で含有させることができる。なお、これらの元素を複合して含有させる場合の合計量の上限は、0.13%である。
On the other hand, the effect of Nb described above can be stably obtained when the content is 0.01% or more. The lower limit of the Nb content is preferably 0.012%.
Said V and Nb can be made to contain only any 1 type in them, or 2 types of composites. In addition, the upper limit of the total amount when these elements are contained in combination is 0.13%.

本発明に係る浸炭軸受用鋼には、より良好な焼入れ性を確保するために、次に述べる量のBとTiを複合して含有させてもよい。   In order to ensure better hardenability, the carburized bearing steel according to the present invention may contain a combination of the following amounts of B and Ti.

B:0.0030%以下
Bは、微量の含有で鋼の焼入れ性を大きく向上させて、転動部に必要な硬化層深さを一層大きくすることができる元素である。したがって、Bを含有させてもよい。しかしながら、Bの含有量が0.0030%を超えてもその効果は飽和してしまう。そのため、Bを含有させる場合には、その含有量を0.0030%以下とした。B含有量の上限は、好ましくは0.0020%である。
B: 0.0030% or less B is an element that can greatly improve the hardenability of steel with a trace amount, and can further increase the depth of the hardened layer necessary for the rolling part. Therefore, B may be contained. However, even if the B content exceeds 0.0030%, the effect is saturated. Therefore, when it contains B, the content was made into 0.0030% or less. The upper limit of the B content is preferably 0.0020%.

一方、前記したBの効果は、その含有量が0.0005%以上の場合に安定して得られる。B含有量の下限は、好ましくは0.0007%である。   On the other hand, the above-described effect of B can be stably obtained when the content is 0.0005% or more. The lower limit of the B content is preferably 0.0007%.

Ti:0.01%未満
Bを含有することによって焼入れ性が向上するのは、Bが化合物ではなく、固溶状態で存在する場合である。そのため、BがNと結合してBNを形成した場合には、Bによる焼入れ性向上効果は期待できない。したがって、上記の量のBを含有させる際、BよりもNとの親和力が大きく窒化物形成能が強いTiを複合して含有させる。しかしながら、0.01%以上の量のTiを含有させても、Nを固定する効果が飽和するばかりか、粗大なTiNが多量に生成してしまうため、転動疲労特性が低下する場合がある。そのため、Bと複合して含有させる場合のTiの含有量を0.01%未満とした。
Ti: Less than 0.01% By containing B, the hardenability is improved when B is not a compound but exists in a solid solution state. Therefore, when B is combined with N to form BN, the effect of improving hardenability by B cannot be expected. Therefore, when the above amount of B is contained, Ti having a higher affinity with N than B and a stronger nitride forming ability is contained in combination. However, even when Ti is contained in an amount of 0.01% or more, not only the effect of fixing N is saturated, but also a large amount of coarse TiN is generated, so that rolling fatigue characteristics may be deteriorated. . Therefore, the content of Ti when combined with B is set to less than 0.01%.

一方、前記したTiの効果は、その含有量が0.007%以上の場合に安定して得られる。Ti含有量の下限は、好ましくは0.008%である。   On the other hand, the effect of Ti described above is stably obtained when the content is 0.007% or more. The lower limit of the Ti content is preferably 0.008%.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.

表1に示す化学組成を有する鋼1〜28を真空溶解炉を用いて溶製し、150kg鋼塊を作製した。溶製に際しては、Alで脱酸処理を施し、その後に、Ca−Si合金を加えてCa含有量を調整した。   Steels 1 to 28 having the chemical composition shown in Table 1 were melted using a vacuum melting furnace to produce a 150 kg steel ingot. At the time of melting, deoxidation treatment was performed with Al, and then Ca-Si alloy was added to adjust the Ca content.

表1中の鋼1〜18は、化学組成が本発明で規定する範囲内にある鋼であり、鋼19〜28は、化学組成が本発明で規定する条件から外れた比較例の鋼である。   Steels 1 to 18 in Table 1 are steels whose chemical compositions are within the range defined by the present invention, and Steels 19 to 28 are comparative examples of steels whose chemical compositions deviate from the conditions defined by the present invention. .

各鋼塊を一旦室温まで冷却した後、化学組成に応じて、1200〜1300℃の温度域の温度に加熱した後、仕上げ温度を1000〜1150℃として熱間鍛造し、直径80mmの丸棒とした。なお、熱間鍛造後の冷却は大気中での放冷とした。   Each steel ingot is once cooled to room temperature, and then heated to a temperature in the temperature range of 1200 to 1300 ° C. according to the chemical composition, then hot forged at a finishing temperature of 1000 to 1150 ° C., and a round bar having a diameter of 80 mm did. The cooling after hot forging was allowed to cool in the atmosphere.

次いで、上記直径80mmの各丸棒に、850℃で30分加熱した後、大気中で室温まで放冷する焼準処理を施した。   Subsequently, each round bar having a diameter of 80 mm was heated at 850 ° C. for 30 minutes, and then subjected to a normalizing treatment in which it was allowed to cool to room temperature in the atmosphere.

上記のようにして得た鋼1〜28の直径80mmの丸棒の中心から、丸棒の長手方向が素形材の厚みとなるように、直径が60mmで厚みが5.5mmの素形材をスライスして採取した。   A shaped material having a diameter of 60 mm and a thickness of 5.5 mm so that the longitudinal direction of the round bar is the thickness of the shaped material from the center of the round bar having a diameter of 80 mm of steels 1 to 28 obtained as described above. Were sliced and collected.

上記直径が60mmで厚みが5.5mmの素形材を、図2に示すヒートパターンで「浸炭焼入れ−焼戻し」した後、素形材の片方のスライス面をラッピング加工して転動疲労試験片を作製し、ラッピング加工した面が試験面となるようにして、転動疲労試験に供した。なお、図2中の「Cp」は、「炭素ポテンシャル」を、また、「O.Q.」は「油焼入れ」を表す。焼戻し後の冷却は大気中放冷とし、図2では「A.C.」と表記した。   After rolling the above-mentioned shaped material having a diameter of 60 mm and a thickness of 5.5 mm with the heat pattern shown in FIG. Was prepared and subjected to a rolling fatigue test so that the lapped surface became the test surface. 2, “Cp” represents “carbon potential”, and “OQ” represents “oil quenching”. Cooling after tempering was allowed to cool in the atmosphere, and was represented as “AC” in FIG.

転動疲労試験は、スラスト型の転動疲労試験機を用いて、最大接触面圧5230MPa、繰返し速度1800cpm(cycle per minute)の条件で、試験数を10として行った。試験部は、試験片の中心から半径19.25mmの環状領域とした。鋼球(相手玉)として、JIS G 4805 (2008)に規定されたSUJ2の焼入れ−焼戻し玉を用いた。   The rolling fatigue test was performed using a thrust type rolling fatigue tester with a maximum contact surface pressure of 5230 MPa and a repetition rate of 1800 cpm (cycle per minute), with 10 tests. The test part was an annular region having a radius of 19.25 mm from the center of the test piece. As a steel ball (an opponent ball), a SUJ2 quenching-tempering ball defined in JIS G 4805 (2008) was used.

表2に、転動疲労試験の詳細条件を示す。   Table 2 shows the detailed conditions of the rolling fatigue test.

転動疲労試験結果は、ワイブル分布確率紙上にプロットし、10%破損確率を示すL10寿命を「転動疲労寿命」として評価した。なお、転動疲労寿命の長寿命化の判断については、L10寿命が10.0×10以上を満足した場合を長寿命化とし、これを目標とした。 Rolling contact fatigue test results are plotted on paper Weibull distribution probability, it was to evaluate the L 10 life that shows a 10 percent probability of failure as a "rolling contact fatigue life". Note that the determination of the lifetime of the rolling fatigue life, the case where L 10 life satisfies a 10.0 × 10 6 or more and long life, which was targeted.

表3に、上記のようにして求めた転動疲労寿命を示した。   Table 3 shows the rolling fatigue life determined as described above.

表3に示すように、本発明で規定した化学組成を満足する鋼1〜18を用いた試験番号1〜18の場合は、転動疲労寿命(L10寿命)は10.0×10以上で、長い転動疲労寿命が得られている。 As shown in Table 3, in the case of test numbers 1 to 18 using steels 1 to 18 that satisfy the chemical composition defined in the present invention, the rolling fatigue life (L 10 life) is 10.0 × 10 6 or more. Thus, a long rolling fatigue life is obtained.

これに対して、試験番号19〜28の場合は、用いた鋼19〜28の化学組成が本発明で規定する条件から外れている。このため、上記各試験番号の場合、転動疲労寿命が短く目標に達していない。   On the other hand, in the case of test numbers 19 to 28, the chemical compositions of the steels 19 to 28 used deviate from the conditions defined in the present invention. For this reason, in the case of each said test number, a rolling fatigue life is short and has not reached the target.

試験番号19は、用いた鋼19が[1]式を満たさないので、すなわち、Ca/Oが2.18と高く、本発明で規定する値を超えるため、CaO系の、粗大な酸化物や点列状の酸化物が形成されやすくなり、L10寿命は6.06×10と短く、目標に未達であった。 Test No. 19 is because the steel 19 used does not satisfy the formula [1], that is, Ca / O is as high as 2.18 and exceeds the value specified in the present invention. It was easy to form a dot-like oxide, and the L 10 life was as short as 6.06 × 10 6 , which did not reach the target.

試験番号20は、用いた鋼20が[1]式を満たさないので、すなわち、Ca/Oが0.56と低く、本発明で規定する値を下回るため、酸化物は高融点の凝集しやすいものとなり、その結果Al系の、粗大な酸化物や点列状の酸化物が形成されやすくなり、L10寿命は3.16×10と短く、目標に未達であった。 In Test No. 20, since the steel 20 used does not satisfy the formula [1], that is, Ca / O is as low as 0.56 and is lower than the value specified in the present invention, the oxide easily aggregates with a high melting point. As a result, Al 2 O 3 -based coarse oxides and dot-sequence oxides were easily formed, and the L 10 life was as short as 3.16 × 10 6 , which was not achieved.

試験番号21は、用いた鋼21が[2]式を満たさないので、すなわち、Ca/Oが1.14、〔1250S−5.8〕が1.58であって、〔Ca/O<1250S−5.8〕であるので、Al系の、粗大な酸化物や点列状の酸化物が形成されて、L10寿命は3.30×10と短く、目標に未達であった。 Test No. 21 is because the steel 21 used does not satisfy the formula [2], that is, Ca / O is 1.14, [1250S-5.8] is 1.58, and [Ca / O <1250S. -5.8], a coarse oxide or dot-sequence oxide of Al 2 O 3 system is formed, and the L 10 life is as short as 3.30 × 10 6, and the target has not been achieved. there were.

試験番号22は、用いた鋼22のCa含有量が0.0031%と高く、本発明で規定する値を超える。このため、粗大な酸化物や点列状の酸化物が形成されやすくなり、L10寿命は4.47×10と短く、目標に未達であった。 In the test number 22, the Ca content of the steel 22 used is as high as 0.0031%, which exceeds the value specified in the present invention. For this reason, coarse oxides and dot-sequence oxides are easily formed, and the L 10 life is as short as 4.47 × 10 6, which is not achieved.

試験番号23は、用いた鋼23のCa含有量が本発明で規定する値を下回る0.0001%と低いことに加えて、Ca/Oが0.10と低く[1]式を満たさないので、酸化物は高融点の凝集しやすいものとなり、その結果粗大化し、L10寿命は4.99×10と短く、目標に未達であった。 In Test No. 23, since the Ca content of the steel 23 used is as low as 0.0001% lower than the value specified in the present invention, Ca / O is as low as 0.10 and does not satisfy the formula [1]. , oxide becomes that easy aggregation of the refractory, so that coarse, L 10 life is as short as 4.99 × 10 6, were not achieved the goal.

試験番号24は、用いた鋼24のO含有量が0.0036%と高く、本発明で規定する値を超える。このため、粗大な酸化物が多く残存しやすくなって、L10寿命は2.26×10と短く、目標に未達であった。 In the test number 24, the O content of the steel 24 used is as high as 0.0036%, which exceeds the value specified in the present invention. Therefore, it tends to remain much coarse oxides, L 10 life is as short as 2.26 × 10 6, it was not achieved the goal.

試験番号25は、用いた鋼25のS含有量が本発明で規定する値を超える0.0114%と高いことに加えて、[2]式を満たさない、すなわち、Ca/Oが0.80、〔1250S−5.8〕が8.45であって、〔Ca/O<1250S−5.8〕であるため、粗大な硫化物が多く生成し、また、多くのCaおよびSがCaSを形成するため、Alと反応するCaは少なくなり、融点が高いAlを主とする酸化物が凝集し、L10寿命は1.54×10と短く、目標に未達であった。 In test number 25, the S content of the steel 25 used is as high as 0.0114%, which exceeds the value specified in the present invention, and does not satisfy the formula [2], that is, Ca / O is 0.80. , [1250S-5.8] is 8.45 and [Ca / O <1250S-5.8], so that a large amount of coarse sulfides are produced, and a large amount of Ca and S produces CaS. As a result, the amount of Ca that reacts with Al 2 O 3 is reduced, the oxide mainly composed of Al 2 O 3 having a high melting point is aggregated, and the L 10 life is 1.54 × 10 6, which is short of the target. Met.

試験番号26は、用いた鋼26が[1]式を満たさないので、すなわち、鋼26には、転動疲労寿命を高めるためにCuおよびNiを含有させたものの、そのCa/Oが0.48と低く、本発明で規定する値を下回る。このため、酸化物は高融点の凝集しやすいものとなり、その結果Al系の、粗大な酸化物や点列状の酸化物が形成されやすくなって、L10寿命は5.21×10と短く、目標に未達であった。 In Test No. 26, the steel 26 used did not satisfy the formula [1]. That is, although the steel 26 contained Cu and Ni in order to increase the rolling fatigue life, the Ca / O was 0. It is as low as 48, which is below the value specified in the present invention. Therefore, the oxide easily aggregates with a high melting point, and as a result, an Al 2 O 3 -based coarse oxide or dot-sequence oxide is easily formed, and the L 10 life is 5.21 ×. It was as short as 10 6 and the target was not achieved.

試験番号27は、用いた鋼27が[1]式を満たさないので、すなわち、鋼27には、結晶粒の粗大化を抑制するためにNbを含有させたものの、そのCa/Oが2.29と高く、本発明で規定する値を超える。このため、CaO系の、粗大な酸化物や点列状の酸化物が形成されやすくなって、L10寿命は7.32×10と短く、目標に未達であった。 In Test No. 27, the steel 27 used does not satisfy the formula [1]. That is, although the steel 27 contains Nb in order to suppress the coarsening of crystal grains, its Ca / O is 2. 29, which is higher than the value specified in the present invention. Thus, the CaO-based, is likely to be formed is coarse oxides and point rows oxide, L 10 life is as short as 7.32 × 10 6, were not achieved the goal.

試験番号28は、用いた鋼28のNb含有量が0.0342%と高く、本発明で規定する値を超える。このため、Nbが、CおよびNと結合して粗大なNb(C、N)が生成し、L10寿命は5.06×10と短く、目標に未達であった。 In test number 28, the Nb content of the steel 28 used was as high as 0.0342%, exceeding the value specified in the present invention. Therefore, Nb is, coarse Nb (C, N) combines with C and N is produced, L 10 life is as short as 5.06 × 10 6, were not achieved the goal.

本発明の浸炭軸受用鋼を素材とする転動部材は、近年の過酷な使用環境下においても、転動疲労による破損に対して良好な耐久性を有し、安定して長い転動疲労寿命を有する。このため、本発明の浸炭軸受用鋼は、ベアリング等の機械構造部品、さらには、等速ジョイント、ハブユニット等の自動車用部品、といった各種転動部材の素材として好適に用いることができる。

The rolling member made of the steel for carburized bearing according to the present invention has good durability against damage due to rolling fatigue, and has a stable and long rolling fatigue life even under the severe usage environment in recent years. Have For this reason, the carburized bearing steel of the present invention can be suitably used as a material for various rolling members such as mechanical structural parts such as bearings, and further, automotive parts such as constant velocity joints and hub units.

Claims (4)

化学組成が、質量%で、
C:0.1%以上0.4%未満、Si:0.02〜1.3%、Mn:0.2〜2.0%、P:0.05%以下、S:0.010%未満、Cr:0.50〜2.00%、Al:0.01〜0.10%、Ca:0.0003〜0.0030%、O:0.0030%以下およびN:0.002〜0.030%と、
残部:Feおよび不純物とからなり、
下記の[1]式および[2]式を満足する、浸炭軸受用鋼。
0.7≦Ca/O≦2.0・・・[1]
Ca/O≧1250S−5.8・・・[2]
ただし、式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)を意味する。
Chemical composition is mass%,
C: 0.1% or more and less than 0.4%, Si: 0.02 to 1.3%, Mn: 0.2 to 2.0%, P: 0.05% or less, S: less than 0.010% Cr: 0.50-2.00%, Al: 0.01-0.10%, Ca: 0.0003-0.0030%, O: 0.0030% or less, and N: 0.002-0. 030%,
The balance: Fe and impurities,
Carburized bearing steel that satisfies the following formulas [1] and [2].
0.7 ≦ Ca / O ≦ 2.0 ... [1]
Ca / O ≧ 1250S-5.8 [2]
However, the element symbol in a formula means content (mass%) of each element.
Feの一部に代えて、質量%で、Cu:1.0%以下、Ni:3.5%以下およびMo:1.5%以下のうちの1種以上を含有する、請求項1に記載の浸炭軸受用鋼。   It replaces with a part of Fe and contains 1 or more types of Cu: 1.0% or less, Ni: 3.5% or less, and Mo: 1.5% or less by the mass%. Steel for carburized bearings. Feの一部に代えて、質量%で、V:0.10%以下およびNb:0.03%以下のうちの1種以上を含有する、請求項1または2に記載の浸炭軸受用鋼。   The carburized bearing steel according to claim 1 or 2, which contains at least one of V: 0.10% or less and Nb: 0.03% or less in mass% instead of a part of Fe. Feの一部に代えて、質量%で、B:0.0030%以下およびTi:0.01%未満を含有する、請求項1から3までのいずれかに記載の浸炭軸受用鋼。

The carburized bearing steel according to any one of claims 1 to 3, which contains, by mass%, B: 0.0030% or less and Ti: less than 0.01% in place of part of Fe.

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